摘 要：钢铁产业是国家发展的基础。在钢铁的生产过程中会产生大量的废气，这些废气如直接排放入空气中在造成严重环境污染的同时也会造成巨大的浪费。通过利用钢铁生产中所产生的可燃性煤气进行燃烧发电是降低钢铁厂生产成本、减少污染排放的重要举措。现今，在钢铁厂所排出的可燃性废气中主要以高炉煤气、转炉煤气和焦煤煤气为主，做好上述可燃煤气的循环利用是钢铁企业提高能源利用率、降低生产成本的重要举措。文章在分析煤气特点的基础上对钢铁厂所采用的煤气联合循环发电热力系统进行了分析阐述。

关键词：钢铁；煤气；联合循环发电

前言

煤气是钢铁生产中所产生的重要副产物，利用钢铁生产中所产生的富余煤气进行循环发电是提高钢铁生产能源利用效率、实行清洁生产的重要举措。在煤气发电方式的选择上需要结合钢铁企业的煤气特性选用合理的、高效的煤气发电方式，在钢铁煤气发电中选用纯燃高炉煤气联合循环发电发热模式，通过优化热力参数来最大限度地提高煤气发电效果。

1 高炉煤气和焦炉煤气的燃烧发电应用

高炉煤气余压发电是一种利用钢铁生产中高炉所产生的煤气压力及热能经过透平膨胀做功的一种煤气发电技术，在采用此项技术时既能够实现对于高炉炉顶压力的调节，也能最大限度地挖掘高炉煤气的潜力用以发电，从而最大限度的提升煤气发电的应用效果。在应用此种技术时需要确保高炉煤气的压力控制在1.2Mpa以上才能取得较为良好的发电效率。燃气-蒸汽联合循环发电系统是一种在我国大型钢铁企业中引用较为广泛的一种发电技术，通过研究表明采用燃气-蒸汽联合循环发电系统进行发电时能够将发电效率提高至50%±10%的区间范围内，从而极大的提高了煤气的利用效率。采用燃气-蒸汽联合循环发电系统技术能够实现对于煤气的环保利用。在燃气-蒸汽联合循环发电系统的应用中需要采用较为先进的燃气轮机，由于煤气所具有的相关特性因此需要对燃气-蒸汽联合循环发电系统中所使用的燃气轮机的燃烧室进行专门的设计，现今在我国的燃气轮机中并不具备低热值气体的大功率燃气利用的相关技术。国外一些设备厂商通过采用下列技术将煤气应用于燃气轮机中：（1）将钢铁厂生产中所产生的高炉煤气和焦炉煤气按照一定的比例混合以提高煤气的热值。（2）在对煤气进行燃烧时，应当采用扩散式的燃烧方式，使得煤气从单孔喷出后进行相应的燃烧，煤气的燃烧反应需要在单筒内进行。（3）在燃烧室内对高炉煤气进行燃烧时需要在发电机组燃烧器的尾筒处设置空气旁通阀以确保燃烧区内的空燃比能够达到最优配比。

炼钢时所产生的焦炉煤气用作内燃机燃料进行热发电较适用于小功率的发电。除了使用内燃机燃烧方式发电外，焦炉煤气燃气轮机发电也是较为常用的一种发电方式。燃气-蒸汽联合循环发电系统采用的是焦炉煤气在燃气轮机进行燃烧后，所排出的高温烟气进入到余热锅炉产生高温蒸汽，用以推动蒸汽轮机进行发电，通过研究测算，使用此种发电方式对于煤气的利用率能够达到45%以上，具有极高的热效率。

2 燃气-蒸汽联合循环发电系统优化匹配

某钢铁厂采用的是某型纯高炉煤气联合循环发电热力系统，为提高高炉煤气联合循环发电热力系统的工作效率，应当对热力系统的参数进行一定的优化。在高炉煤气联合循环发电热力系统工作的过程中为确保高炉煤气联合循环发电热力系统中的燃机和汽轮发电机能够获得最优出力，需要结合煤气燃烧时的相关热力值进行计算，从而优化蒸汽参数。通过计算表明，只有排烟温度稳定在一定的温度后，高炉煤气联合循环发电热力系统中的余热锅炉就能够具备相应的启动条件。在余热锅炉的设计过程中应当对排烟边界条件、温升速率等进行相应的热力计算，以便确保煤气的燃烧率能够获得最大的效果。通过对高炉煤气联合循环发电热力系统的运行过程进行研究发现，余热锅炉其工作过程可以伴随燃机进行点火并伴随启动，而无需通过烟道旁的烟囱来对烟气流量进行调节。两者之间可以相互配合工作。通过对高炉煤气联合循环发电热力系统中余热锅炉工况进行计算后选用双压、无补燃、自然循环式形式的余热锅炉，除氧蒸汽依靠余热锅炉自带的设备产生，给水通过凝结水换热器尾部烟气实现热交换，从而能够有效的提高给水的热交换率，提高余热锅炉工作的热效率。

在高炉煤气联合循环发电热力系统工作的过程中，为使得整个循环的效率得到提高，应当在燃机功率一定的条件下对汽轮机的出力及快速带负荷能力进行提升。汽轮机的出力与汽轮机的内效率和进入蒸汽的参数有着密切的联系，进气压力与燃机功率有着密切的联系，一般来说，其保持稳定。对于进入燃气轮机的蒸汽压力可以通过调节阀来进行相应的调节。通过对汽轮机的运行参数进行研究表明，当汽轮机滑压时汽轮机能够获得最高的工作效率。

高炉煤气联合循环发电热力系统中凝汽器与旁通热力参数的确定可以通过以下的方式进行：在高炉煤气联合循环发电热力系统中的燃机工作后，余热锅炉将将开始产生高温蒸汽，但是由于汽轮机的结构、强度等的不同会使得汽轮机无法与燃机进行伴随同步启动，在冷态时这一现象将更为明显，因此，在高炉煤气联合循环发电热力系统中需要在汽轮机热力系统中配置有旁路系统，以使得多余的蒸汽能够快速的凝结，并减少外排所造成的污染和浪费，从而能够实现快速的暖管。完成暖管后，将通过旁通装置提升系统中的蒸汽压力使其达到一定的压力值，待到压力值达到后汽轮机将启动工作，在汽轮机启动时对于蒸汽量的耗费较少，余热锅炉所产生的高温高压蒸汽除了进入汽轮机带动转子转动外，另一部分则经过旁路系统进入到凝结器中进行再循环。对于高炉煤气联合循环发电热力系统中的旁路系统多分布于汽轮机主汽门前，其主要用于在高温蒸汽通过减温减压后进入到凝结器中。旁路系统维持汽轮机做到了滑参数启停，从而使得高炉煤气联合循环发电热力系统的联合循环启动的时间大为缩短。此外，高温蒸汽经过旁通装置进入到凝结器中将能够减少燃机停机的次数。高炉煤气联合循环发电热力系统中的凝汽器所具有的冷却面积需要根据汽机旁路的容量进行相应的计算确定。

在高炉煤气联合循环发电热力系统的设计时对于煤气的压力和热值波动都有着一定的要求。通过对以往高炉煤气联合循环发电热力系统的建设运行实践的效果分析，为高炉煤气联合循环发电热力系统配置大型高炉煤气柜能够有效的确保高炉煤气的热值和压力，从而为高炉煤气联合循环发电热力系统的稳定运行提供良好的保障。在高炉煤气联合循环发电热力系统工作的过程中根据其工作特性要求。其一直处于满负荷稳定运行的状态，负荷的变化将会对高炉煤气联合循环发电热力系统的工作效率产生极大的影响。通过对高炉煤气联合循环发电热力系统的实际运行进行统计分析后发现，受外围因素的制约，高炉煤气联合循环发电热力系统的运行效率很难达到所发电系统所设计的效率，且负荷下降的越多则效率也下降的越快。因此，在高炉煤气联合循环发电热力系统的使用中仅能将其作为刚性发电保障而无法使用其作为调峰发电。

3 结束语

高炉煤气联合循环发电热力系统是提高煤气利用效率，减少煤气污染排放的重要举措。在高炉煤气联合循环发电热力系统的工作过程中为提高其工作效率需要对各热力参数进行相应的优化，以便使得煤气发电系统能够稳定高效的运行。

参考文献

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作者简介：杨帆（1986，09-），男，汉族，重庆，本科。