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高温超高压技术在煤气发电中的应用

摘要：随着社会的不断进步，国家开始重视可持续发展战略的实施。节能减

排和资源综合利用是钢铁企业发展的重大战略任务。为提高资源综合利用率和能

源热功转换率，推进企业能源结构的战略调整，钢铁企业应充分利用高炉煤气、

转炉煤气，采用高温超高压发电技术，替代常规次高温次高压发电技术和高温高

压发电技术，通过对钢厂分散煤气进行集中，增加每标立方煤气发电量，提高能

源利用率，降低钢铁厂的能耗。

关键词：高温超高压技术；煤气发电；应用

引言

节能减排和资源综合利用是钢铁企业发展过程中面临的重大战略任务。国家

发改委在《能源中长期发展规划纲要（2004—2020）》中明确指出，钢铁企业应

“充分利用高炉煤气、焦炉煤气、转炉煤气等可燃气体和各类蒸汽，以自备电站

为主要集成手段，推动钢铁企业节能降耗”。提高资源综合利用率和能源热功转

换率，推进企业能源结构的战略调整，已成为各钢铁企业研究重点。

1高温超高压煤气发电技术概述

1.1技术介绍

高温超高压煤气发电是一种效率高、技术成熟的钢铁企业低热值煤气余能利

用形式，其主要核心在于：提高主蒸汽参数，增加一次中间再热系统。常规次高

温次高压发电技术主蒸汽参数为5.3MPa、485℃；高温高压发电技术主蒸汽参数

为9.8MPa、540℃；高温超高压发电技术主蒸汽参数为13.7MPa、540℃。采用高

温超高压发电技术起，热功转换率比高温高压发电技术高出约5%~6%，节能效果

良好。

1.2钢铁企业煤气发电的意义

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（1）《钢铁行业碳达峰及降碳行动方案》中提出实现其目标有五大路径，

分别是推动绿色布局、节能及提升能效、优化用能及流程结构、构建循环经济产

业链和应用突破性低碳技术。节能及提升能效具体措施包括提高余热余能自发电

率。钢铁企业积极推进高效煤气发电项目符合国家碳达峰、碳中和发展目标。

（2）钢铁企业充分利用富余煤气，变废为宝、化害为利。通过煤气发电，做到

节能减排、提质增效，取得良好的经济效益。

2煤气发电技术的发展历程

迄今为止，应用较多的煤气发电技术主要有两种：一种是将高炉煤气送进燃

气锅炉燃烧，产生蒸汽推动蒸汽轮机带动发电机发电，投资成本较低，但系统效

率相对低；另一种是采用低热值煤气燃气-蒸汽联合循环，效率高，但投资成本

相对高。CCPP虽然具有很高的发电效率，但由于主要核心设备需依赖进口，工艺

系统复杂，投资高。同时CCPP对燃料要求较高，要求燃料热值较高、杂质较少。

CCPP投运维修成本较高，核心进口设备维修周期长，燃料品质要求高，运行过程

中故障率较高。煤气锅炉发电机组经过多年的发展，随着锅炉、汽轮机高参数小

型化技术的不断延伸，煤气发电经历了中温中压、次高温次高压、高温高压、高

温超高压一次中间再热、超高温亚临界一次中间再热五代技术。随着技术的发展，

煤气锅炉发电机组利用效率不断提高，也为钢铁企业煤气发电项目提供了新的技

术路线选择。超高温亚临界一次中间再热发电机组综合热效率较高，根据燃煤火

电传统容量参数匹配原则，其主要应用于300MW及以上大型机组。但近年来，由

于节能减排以及装备升级改造任务日益紧迫，国内钢铁行业新建煤气发电机组逐

渐向亚临界中间再热的技术方向发展。

3煤气使用和调配问题分析

3.1煤气发电机组效率

燃气发电机组由燃气锅炉、凝气式汽轮机和发电机组成。副产煤气在锅炉炉

膛内燃烧加热，使水产生蒸汽，煤气中的化学能经过锅炉转化为蒸汽的内能和压

力能；蒸汽进入凝气式汽轮机膨胀做功，释放热