简述煤气与低压饱和蒸汽SRT联合发电方案

摘要：随着国家节能减排政策逐步落实，钢铁企业节能减排迫在眉睫，剩余煤气发电已作为成熟技术得到广泛推广；转炉、烧结等低压饱和蒸汽大部分企业暂未利用或仅作为采暖期供暖，其利用率较低。SRT技术是将低压饱和蒸汽过热后发电，以提高蒸汽利用效率，发电效率显著提高。如采用煤气与低压饱和蒸汽SRT联合发电方案，将低压饱和蒸汽过热器布置在煤气锅炉中，将既可充分回收煤气，也过热了转炉、烧结等低压饱和蒸汽，提高了饱和蒸汽利用率，同时降低了系统复杂性，节约工程投资及运行维护费用。

关键词：煤气发电；低压饱和蒸汽；SRT；联合发电方案

Abstract : Along with the country’s energy consumption and pollution reduction policy, steel enterprises gradually put energy saving and emission reduction is imminent, residual gas power generation has as a mature technology is widely spread, Converter and sintering process low-pressure saturated steam most enterprise are temporarily unused or only as heating, and its utilization rate is low. SRT technology is by making low saturation steam overheated electricity generation technology, to improve steam utilization efficiency, and generating efficiency is improved significantly. If use gas and low-pressure saturated steam generating scheme joint SRT low-pressure saturated steam superheater in gas boiler, can make sufficient recovery, also for converter gas overheating and sintering process, improving the low-pressure saturated steam utilization, and decrease the system complexity, and save the project investment and operation maintenance costs.

Keywords: Gas power generation, low pressure saturated steam, steam reheated turbine, Joint generating scheme

1、引言

钢铁生产是全国耗能大户，约占全国能耗的十分之一。目前能源紧缺，全球气候转暖为一个全球性的难题。节能降耗则成为当勿之急，并且长期坚持不变。回收各生产工艺余热成为钢铁厂节能降耗的首要问题。剩余高炉煤气及转炉煤气大多数企业已建成煤气发电厂进行回收利用。目前转炉加热炉余热、烧结机余热等回收利用进行发电成为节能又一个值得关注的课题。部分企业已尝试采用直接利用转炉加热炉余热及烧结余热低压饱和蒸汽发电，该系统不稳定、效率低。如何利用转炉加热炉余热、烧结机余热发电，某些企业已探索采用SRT技术，该技术已初步成熟，蒸汽过热后汽轮机工作稳定、效率大幅提高。如采用煤气与低压饱和蒸汽SRT联合发电方案将在高效利用低压饱和蒸汽同时，降低了SRT技术的复杂性，且节约投资及运行维护费用。

2、工程现状

某钢铁厂现有600 m3高炉两座，经统计目前该厂平均剩余高炉煤气量为

70000Nm3 /h，高炉煤气平均低位发热值为Qnet.ar =3200kJ/Nm3。

该厂现有50t/h转炉两座，转炉已配套余热锅炉及蓄热器，余热蒸汽经过蓄热器后排汽压力为P=0.8MPa，两座转炉余热锅炉平均产汽量为14t/h。该厂现有100m2烧结机2套。烧结余热已配套0.8MPa饱和蒸汽余热锅炉，产汽量为8t/h·台。该厂可利用低压饱和蒸汽合计为30t/h。

如充分利用该厂剩余高炉煤气及低压饱和蒸汽资源，建设煤气及余热发电项目可为公司节约大量能源，降低单位产品能耗，对提高企业竞争力有着重要意义。

3、发电方案及比较

高炉煤气可采用常规回收方案，建设燃气电厂。根据目前主机生产情况，煤气发电采用高温高压参数，以提高煤气发电效率，剩余70000Nm3 /h高炉煤气经计算锅炉蒸发量为75t/h，对应发电量为18.7MW。

可利用低压饱和蒸汽为30 t/h，如采用饱和蒸汽汽轮机发电，发电功率仅为2.5MW；如采用SRT技术将低压饱和蒸汽加热至350℃后再进汽轮机发电，发电量可达5.3MW。

采用SRT技术消耗部分高炉煤气，经计算加热30 t/h低压饱和蒸汽耗高炉煤气为4200Nm3/h。利用剩余65800 Nm3/h高炉煤气经计算锅炉蒸发量为70.5t/h，发电量为17.6MW。

根据以上锅炉蒸发量及汽轮发电机组发电量，拟订余热发电方案如下：

方案一采用煤气及余热分别回收，回收高炉煤气建设1×75t/h高炉煤气锅炉配1×18MW汽轮发电机组，回收30 t/h低压饱和蒸汽建设3MW低压饱和汽轮发电机组。

方案二采用煤气及余热联合回收，回收高炉煤气建设1×75t/h高炉煤气锅炉配1×25MW补汽凝汽式汽轮发电机组，考虑30 t/h低压饱和蒸汽采用1×30t/h饱和蒸汽加热炉过热后补入汽轮发电机组。

方案三采用煤气及余热联合回收，回收高炉煤气建设1×75t/h高炉煤气锅炉配1×25MW补汽凝汽式汽轮发电机组，考虑30t/h低压饱和蒸汽采用过热器过热后补入汽轮发电机组，低压饱和蒸汽过热器配套在75t/h高炉煤气锅炉内。

三个方案发电量及总投资等指标对比见表3-1。

表3-1发电量及总投资等指标对比表

方案一采用煤气及余热分别回收，独立运行，系统简单，该方案在钢铁厂有运行实例较多，但低压饱和蒸汽利用效率低且饱和汽轮机工作排汽湿度大，运行不稳定。

方案二采用煤气及余热联合回收，低压饱和蒸汽采用SRT技术，余热利用效率高，该方案在有些钢铁厂已有运行实例，设置独立蒸汽加热炉，系统较复杂。

方案三采用煤气及余热联合回收，低压饱和蒸汽采用SRT技术，余热利用效率高，低压饱和蒸汽过热器布置在煤气锅炉内，该系统较方案二简单，占地省，节约投资及运行维护费用。

方案三在钢铁厂目前还没有运行实例。主要技术问题在于高炉煤气锅炉配套低压饱和蒸汽过热器，该问题经咨询江西江联能源环保有限公司、无锡华光锅炉股份有限公司等主要煤气锅炉生产厂家，均可设计生产，且保证系统锅炉运行安全可靠。

余热蒸汽特点是流量变化随余热情况波动且不可控。经过对正在运行的宽成大成铸造有限公司等几座煤气电厂、SRT余热电厂运行工况及运行参数进行调研分析，低压饱和蒸汽过热器布置在煤气锅炉内将不会影响煤气锅炉安全运行。要求煤气锅炉设计时考虑到余热蒸汽特点，低压饱和蒸汽过热器一定要布置煤气锅炉烟气较低温区域（＜580℃），过热器采用耐高温的12Cr1MoV材料，以免运行中余热蒸汽“零”流量时低压饱和蒸汽过热器爆管，影响煤气锅炉安全运行。煤气锅炉负荷率高低也会影响低压饱和蒸汽过热器出口蒸汽温度，但低压饱和蒸汽过热器在锅炉整个系统吸热量较小，可通过调节喷水进行调整，完全可控。

综合比较，方案三采用煤气发电与低压饱和蒸汽SRT联合发电方案是煤气与低压饱和蒸汽发电结合最优方案。

4、结论

钢铁企业煤气除自用外基本均有剩余，转炉、烧结等生产工艺可回收部分低压饱和蒸汽，采用煤气发电与低压饱和蒸汽SRT联合发电方案，可大幅提高煤气及低压饱和蒸汽利用率，且可提高机组运行稳定性，同时占地省，节约投资及运行维护费用。建议钢铁企业采用煤气与低压饱和蒸汽联合发电方案，同步建设，以到高效合理利用煤气及余热资源。

主要参考文献

（1）《中小型热电联产工程设计手册》洪向道主编 中国电力出版社

（2）《小型火力发电厂设计规范》GB50049-2011 中国电力出版社 注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。