摘 要：为了响应我国节能减排的政策号召，冶金行业中的高炉煤气可以构建成为一套联合循环发电的系统，通过对其内部的构造与原理出发，并结合上联合循环发电的历史与优点考虑，冶金高炉煤气循环发电有着十足的前景。如今的国内许多冶金行业已经实现了高炉煤气的循环利用，此文，就讨论如何进一步的结合企业的实际情况出发，利用低热值的高炉煤气与联合循环发电机组，实现循环发电。

关键词：高炉煤气；循环发电；汽轮发电机

高炉煤气是通过炼铁高炉所产生的一种副产品，由一氧化碳、二氧化碳以及氮气所组成，发热值一般较低。因此一般的中小规模钢铁企业对高炉煤气只是单一的选择直接排放到大气，而没有考虑到对其的循环利用。由于高炉煤气中含有一氧化碳等有毒成分，因而直接排放到大气中将会严重的影响环境，危害人体健康。一些大型企业则把高炉煤气进行了合理的循环利用，产生高温高压的蒸汽，推动了汽轮机，实现了发电。

1 高炉煤气系统简介

常规的钢铁企业中的高炉煤气的主要原料为煤炭，经过燃烧后所产生的高炉煤气的热值较低、杂质量较大，因此需要得到一定的净化后才可以被循环利用发电。在燃用高炉煤气时应当对其所对应的机组的设备与技术进行必要的优化处理。

1.1 高炉煤气循环发电原理

高炉煤气循环发电系统由燃汽轮机与发电机共同组成，高炉煤气经过压缩、。燃烧后产生热能与水蒸气，再转化为机械能带动汽轮机，从而实现发电[1]。燃气轮机由燃烧室、压气机、控制系统与透平等部分组成，其中的主要工质为蒸汽，利用的是蒸汽热能转换为机械能的发电原理。

1.2 汽轮机技术特点

高炉煤气中的主要可燃成分为一氧化碳和氢气，燃烧的极限比较宽，但成分含量较低，热值产生的较少，因此如果周围气流的流速较大则很容易引起吹熄的现象发生；高炉煤气的实际燃烧速度时评判燃烧效率是否稳定的重要依据，而燃烧的速度又与空气的过量系数息息相关。可以通过对空气的供给量的改变，来实现对高炉煤气燃烧速度的调节，尽可能的将燃烧的速度控制在最佳的范围内，以达到燃烧效率持续稳定的状态；高炉煤气中的主要可燃成分为一氧化碳，一氧化碳的燃烧速率较低，为了能够确保燃烧速率的稳定，燃烧的完全，需要增加一氧化碳的燃烧时间以及空气的供给量，还需要选取增大型的火焰管，改善高炉煤气与空气的混合燃烧速率。

由于高炉煤气的发热量较低，为了能够确保燃烧室出口位置的稳定保持恒定，需要加大对燃烧室的高炉煤气供给量，同时加大对火焰管以及输气管的尺寸；加大了高炉煤气的容积流量，将会对汽轮机中原有的流量平衡造成破坏，因此需要采取技术手段对常规汽轮机进行改造与重新设计，可以增大汽轮机的透平通流能力，也可以减小压气机内的空气流量。

1.3 高炉煤气其他辅助发电设备

汽轮机单筒燃烧室内的热容强度较小、容积较大，有利于热值较低的高炉煤气进行燃烧，会自动的降低燃烧的速率，降低了可燃的氛围[2]。对常规汽轮机进行必要的改造，例如加大旋流器的直径等措施让汽轮机更适用于高炉煤气的循环燃烧发电；燃气机中的燃烧室对高炉煤气的燃烧过程中，往往因为高炉煤气的热值较低而容易出现某种气体超标的现象，氮氧化合物容易出现此类现象。为了解决此类問题，可以效仿天然气燃烧的原理，向燃烧室内喷洒一定量的水蒸气，或在高炉煤气进入燃烧室内前进行喷水，让水分与气体实现饱和。

2 高炉煤气蒸汽循环发电技术特点

2.1 过滤净化处理

由于高炉煤气中的杂质含量较高，因此需要设置专门的湿式除尘装置与静电除尘装置，对高炉煤气进行过滤处理，确保使用的高炉煤气中的含尘量能够达到行业所规定的标准，防止因为高炉煤气中的含尘量较大而对燃气轮机与压缩机带来磨损，并降低后续的故障发生概率；高炉煤气中含有大量的一氧化碳与其他有毒气体，因此在燃烧的过程中需要采取较高的密封措施，确保燃烧设备各个环节的密封性，防止高炉煤气中的有毒气体泄漏。

2.2 发展前景

钢铁企业由于有着大量的高炉煤气，因此有着充足的原料燃料。中小型企业也可以引入更加先进的技术与设备，增加对高炉煤气的循环利用，既可以实现国家节能减排的号召，又可以为企业增加额外收入效益，实现一举两得；高炉煤气由于源自企业自己产生，不必考虑燃料的调度、运输与市场价格等外界因素的影响，因此利用高炉煤气发电会让企业增加抗能源涨价的能力；企业利用高炉煤气循环发电得到的电能，无需考虑上交到国家电网，完全可以与产出的蒸汽一起供企业自用，减轻企业对其他能源的依赖，侧面的减少了企业的成本支出；燃气轮机与发电机组的联合循环发电系统有效的对高炉煤气进行了回收处理，对比传统的发电方式，有着更高的电功率输出能力、增加了蒸汽机的蒸汽产量，同时减轻了温室气体的排放量。

目前的钢铁企业普遍面对着资源减少与环境保护的各方面压力，因此利用燃气轮机循环发电装置对高炉煤气的循环利用发电，将是目前的大势所趋，对我国的环境污染问题的解决、节能降耗等方面都有着积极的促进作用。

参考文献：

[1]杨天.燃气轮机在冶金行业的应用概况及某CCPP项目方案设计[J].中国设备工程，2017（06）：129-130.

[2]尤孝方，乔峰.高温超高压燃烧高炉和焦炉煤气发电厂设计方案[J].能源与环境，2017（02）：38-39+42.