高炉煤气燃气蒸汽联合循环发电
燃气-蒸汽联合循环发电效率分析
燃气-蒸汽联合循环发电效率分析摘要：目前，世界范围内的能源危机与环境危机不断加重，且尚无较好的解决对策，而社会发展与经济发展对于能源资源的需求量却在不断增加，这也会导致能源问题将在未来较长一段时间成为社会发展的主要问题之一。
在此背景下，清洁能源发电技术得到了人们的重视，且已经在多个行业中得到了较好应用，在清洁能源发电技术当中，燃气-蒸汽联合循环发电是主要构成，若想确保该技术的合理应用，就需要不断提高其发电效率，本文将对燃气-蒸汽联合循环发电技术进行概述，并探讨提高发电效率的主要措施。
关键词：循环发电；蒸汽；燃气；效率；措施；联合伴随我国社会经济的不断发展，我国能源危机与环境污染问题则较为严峻，目前，我国政府已经针对能源与环境问题提出了环境保护以及节能减排的相关要求，相关行业与企业需要切实响应这一号召，对于传统的燃煤发电系统进行革新、更换等。
在工业生产等领域，联合循环发电技术是一项高效运营技术，燃气-蒸汽联合循环发电是一种清洁能源发电技术，对于环境有较好的保护，且这一技术在国际领域的发电量占比也较高。
因此，对这一发电技术的效率进行有效提高十分必要，这也是该项技术未来深入发展的关键所在。
一、联合循环发电的意义联合循环发电技术需要使用燃气轮机与蒸汽轮机，与常规类型的燃气炉相比，清洁程度更高。
联合循环发电的效率较高，污染较少，所以在国外受到较高认可，国际领域很多生产发电的企业，应用联合循环发电技术的占比超过50%。
对于我国而言，可以将多余的热量用于水资源的加热，以满足工业生产与用户的取暖需求，能源得到循环利用之后，效率可超过八成。
绝大多数火力发电在燃煤过程当中仅能产生电能，大量热量都被浪费，所以火电厂的能源利用率相对较低，很多火电厂仅能达到1/3。
热电厂主要是利用燃煤将水加热，让其通往不同用户处供暖，所以，将两者进行联合，就可以在火力发电的同时，将冷凝水用于供暖，以实现能源节约。
二、我国燃气-蒸汽联合循环发电目标效率图1 燃气-蒸汽联合循环发电系统热循环示意图对于我国燃气-蒸汽联合循环发电的目标效率而言，我国目前最为先进的燃气轮机多为F型，这类燃气轮机的制造技术较为优秀，进气与排气温度都较高，上限温度分别为1288℃与589℃，且排放的废气很少，GE公司也生产出212MW，效率达到35%的9F燃气轮机。
高炉煤气联合发电技术ccpp
某钢渣资源化等循环经济项目环境影响专题评价报告高炉煤气联合发电技术（CCPP技术）从钢铁厂剩余煤气（包括BFG、COG）利用的高效化、优先级上考虑，应优先将剩余煤气用于热转换效率高的蒸汽－燃气联合循环（CCPP）装置，再用于常规发电装置和煤气锅炉，最终使剩余煤气达到零放散。
这样既充分利用了能源，又减少了放散煤气对大气的污染。
联合循环发电机组流程与轴制燃气轮机采用电动机启动，燃烧器采用COG点火。
BFG经湿式电除尘器将含尘量降至1mg/m3以下，经煤气加压机加压至 1.13MPa、400℃；燃烧空气经空气过滤器过滤后经空气加压机加压至1.23MPa、385℃；煤气及空气送至燃烧器燃烧。
燃烧产生的温度为1104℃的高温高压烟气进入燃气轮机作功发电。
燃气轮机排出的温度567℃、质量流量为547t/h的高温烟气进入双压余热锅炉，余热锅炉产生76t/h的中温中压蒸汽（3.82MPa，450℃）和11.1t/h低压蒸汽（0.129MPa，温度为饱和）。
另外,从现有发电厂引入30t/h中温中压蒸汽与余热锅炉产生的中温中压蒸汽一1-1某钢渣资源化等循环经济项目环境影响专题评价报告表1.1-1 高炉煤气/排渣循环经济改造项目基本情况1-2并进入25MW凝汽式汽轮机作功发电，低压蒸汽直接供余热锅炉除氧器用汽。
余热锅炉排烟经40m烟囱排入大气，当余热锅炉故障时烟气通过旁路40m烟囱排入大气。
现有电厂30t/h中温中压蒸汽用于生产，是通过现采取节能改造措施后的节余。
CCPP为双轴制：燃气轮机、发电机组、空气压缩机及煤气压缩机为一轴；余热锅炉与燃气轮机之间设有旁路烟囱；蒸汽轮机和发电机组为一轴。
双轴制便于分布实施，分期建设。
CCPP技术装备特点：能够100%燃烧低热值高炉煤气，解决高炉煤气放散问题。
热电转换热效率高，宝钢CCPP实际热电转换效率45.66%，同容量蒸汽单循环发电机组热电转换效率只有32%，宝钢自备电厂亚临界参数的350MW机组是国内一流水平，其热效率也只有38%左右。
燃气-蒸汽联合循环发电
燃气-蒸汽联合循环机组概况1.燃气轮机工作原理燃气轮机的工作过程是，压气机连续地从大气中吸入空气并将其压缩；压缩后的空气进入燃烧室，与喷入的燃料混合后燃烧，成为高温燃气，随即进入燃机透平中膨胀做功，推动透平叶轮带着燃机发电机做功发电。
燃气轮机静止起动时，需要将发电机转换为电动机用带动燃机旋转，待加速到一定转速后，启动装置脱扣，就可以以发电机形式来做功发电。
燃气初温和压气机的压缩比，是影响燃气轮机效率的两个主要因素。
提高燃气初温，并相应提高压缩比，可使燃气轮机效率显著提高。
工业和船用燃气轮机的燃气透平初温最高达1200℃左右，航空燃气轮机的超过1350℃。
目前美国通用电气最先进的9H型燃气轮机压缩比23.2，燃气透平初温1430℃。
2.燃气-蒸汽联合循环发电燃气-蒸汽联合循环发电机组就是将燃气轮机的排气引入余热锅炉，产生的高温、高压蒸汽驱动汽轮机，带动汽轮发电机发电。
其常见形式有燃气轮机、蒸汽轮机同轴推动一台发电机的单轴联合循环，也有燃气轮机、蒸汽轮机各分别与发电机组合的多轴联合循环。
目前，联合循环的热效率接近60%，“二拖一”的机组配置方式，提高了机组供热能力，整套机组的热效率比常规“一拖一”配置机组热效率高出0.6%，在冬季供暖期热效率高达79%。
燃气-蒸汽联合循环机组主要用于发电和热电联产，其具有以下独特的优点：①发电效率高：由于燃气轮机利用了布朗和朗肯二个循环，原理和结构先进，热耗小，因此联合循环发电效率较高。
②环境保护好：燃煤电厂锅炉排放灰尘很多，二氧化硫多，氮氧化物为200PPM。
燃机电厂余热锅炉排放无灰尘，二氧化硫极少，氮氧化物为(10～25)PPM。
③运行方式灵活：燃机电厂其调峰特性好，启停速度快，不仅能作为基本负荷运行，还可以作为调峰电厂运行。
④消耗水量少：燃气一蒸汽联合循环电厂的蒸汽轮机仅占总容量的1／3，所以用水量一般为燃煤火电的1／3，由于凝汽负压部分的发电量在全系统中十分有限，国际上已广泛采用空气冷却方式，用水量近乎为零。
高炉煤气七大高值利用方法!你知道多少？
高炉煤气七大高值利用方法！你知道多少？高炉煤气是钢铁工业中高炉炼铁过程中副产的一种低热值气体燃料，与转炉煤气、焦炉煤气相比，高炉煤气热值低，应用范围小，许多钢铁厂并没有充分利用，甚至大量放散，既浪费了能源，又污染了环境。
本文介绍了7种高炉煤气高值利用的技术方法，以供大家参考！高炉煤气的产生量约为高炉鼓风风量的1.2~1.40倍。
冶炼1吨生铁可产生高炉煤气1500～2000Nm³左右。
高炉煤气发生量主要与鼓风量有关，与富氧和冶炼生铁品种也有关系，喷吹煤粉和烧结矿中的残碳量也会对高炉煤气的产生量有较大影响。
表1、高炉煤气的典型组成因高炉煤气中含CO量在30%以下，造成燃烧速度低、火焰长，因此高炉煤气的理论燃烧温度为1400~1500℃。
高炉煤气中有大量N2和CO2，其主要可燃的成份为CO、H2和CH4（含量很少），故其发热值较低。
一般冶炼制钢铁时，发热值为2850 kJ/m³~3220kJ/m³；冶炼铸造铁时，发热值为3550kJ/m³~4200kJ/m³。
在钢铁工业用能结构中，煤炭约占70%左右，在煤炭的热能转换中有65.88%是以焦炭和煤粉形式参与冶炼生产的，另有34.12%的热能是以可燃气体（包括高炉煤气、转炉煤气、焦炉煤气）形式出现。
可燃气体的热能数值大，合理、科学、充分地利用对钢铁工业节能工作具有积极的作用。
与转炉煤气、焦炉煤气相比，高炉煤气热值低，应用范围小，许多钢铁厂还没有充分利用，甚至大量放散，既浪费了能源，又污染了环境。
为了充分利用富余的高炉煤气，一般情况是在燃煤动力锅炉中掺烧一部分或供小型混合煤气锅炉混烧，回收量都不是很大。
对其进行综合利用，将成为一个重要发展趋势。
下面介绍几种常见且实用的高炉煤气利用技术。
1、高炉热风炉高炉热风炉是目前单一使用高炉煤气应用最广泛的工业炉，高炉热风炉凭借炉内耐火砖砌体热容量大所形成的高温环境，使单一高炉煤气能够稳定燃烧。
燃气蒸汽联合循环发电技术的研究与应用
燃气蒸汽联合循环发电技术的研究与应用摘要：本文以燃气蒸汽联合循环发电机组为例进行介绍，通过企业生产过程中产生的富余焦炉煤气和高炉煤气为燃料，采用先进技术、效率高，实现了将放散的煤气全部回收进行发电，解决了能源浪费和环境污染问题。
关键词：燃气轮机；蒸汽轮机；联合循环；发电技术引言随着能源发电技术的不断发展，人们环保意识的日益增强，燃气发电技术得到了快速的发展。
常规简单循环的燃气发电系统主要是通过空气经过压气机压缩到一定的气压后，然后进入燃烧室与喷入的燃料混合燃烧，形成高温燃气后进入透平膨胀机做功，推动透平转子带着压气机一起旋转，并带动发电机做功，输出电能。
因此当燃气机温度较高时，就会导致热能损失，降低循环的热效率。
一、燃气蒸汽联合循环的意义根据我国当前的用电情况，为了满足社会用电需求及能源消耗增多等情况，对于对节能发电模式的期望越来越高。
为了能同时满足这两方面的需求，热电厂在制定电能生产工艺时，需对传统发电模式进行改造，采用先进的电力生产技术，合理利用煤燃料燃烧生产热能、电能。
联合循环技术的运用对热电厂发电发热有着重要的意义。
1、解决能源问题能源作为社会经济的发展的主要因素，热电厂采用传统发电模式不仅无法获得理想的生产效率，也导致煤燃料资源的浪费。
联合循环技术用于热电厂发电，既能实现“煤的洁净燃烧”，也能提高热电厂的发电效率。
联合循环技术对燃气轮机循环、蒸汽轮机循环进行优化改进，把两者组合到一起构成综合性的热力循环。
不仅科学利用煤燃料发电，也促进了机组运行效率、机组功率的提高。
2、合理利用燃气煤燃料燃烧后产生燃气，若发电厂能充分利用燃气也可将其作为发电的燃料。
对煤燃烧产生的燃气利用率较低，降低了电能生产的产量。
联合循环技术对燃烧锅炉、汽轮机组等设备的连接进行改进，设置了循环控制系统以及时集中燃气加以燃烧，提高了热电厂发电的效率。
如联合循环技术里燃气轮机能充分燃烧气化炉产生的中、低热值煤气，保证了燃气的合理运用。
浅谈钢铁公司自备电厂燃气_蒸汽联合循环发电技术_CCPP_
需 ２０ ｍｉｎ 左右， 可作调峰电厂使用。并有占地少、用水 能技术的发展， 钢铁厂富余煤气的量越来越多。经研
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天津冶金
ＴＩＡＮＪＩＮ ＭＥＴＡＬＬＵＲＧＹ
２ ０ ０ ７年第 ５ 期 总第 １４ ３ 期
究发现， 富余煤气的量是随着煤气副产与使用过程的 变化而变化的， 宏观上符合统计学正态分布的规律。 ＣＣＰＰ 除用少量轻柴油做启动燃料外 （ 有的使用外来 蒸汽对轮机冲动， 使蒸汽轮机兼做启动器） ， 基本上以 煤气为单一燃料， 所以富余煤气能支撑多大能力的 ＣＣＰＰ 要作符合正态分布规律的分析计算。首先， 要作 出符合实际的钢铁厂全厂煤气平衡表， 找出统计学计 算的特征数据： 均值和偏差， 并作出富余煤气随时间 的分布曲线， 找出能满足 ＣＣＰＰ 全年运转时间要求（ 如 ８ ０００ ｈ） 的 煤 气 量 ， 见 图 ２， 然 后 根 据 所 选 ＣＣＰＰ 机 组 热电转换效率确定机组容量。机组容量选择过大， 富 余煤气不足， 机组运行时间缩短， 机组作业率降低， 机 组容量选择过小又会造成煤气放散。实践证明上述确 定容量的方法是正确的。
热电联产能明显提高电厂热效率， 在既有 ＣＣＰＰ 又有锅炉房的钢铁厂里， 蒸汽生产首先应发挥 ＣＣＰＰ 的供汽能力， 以提高全厂的供热效率。例如， 通钢原有 烧煤气单一供热的锅炉房， 技术改造增建 ５０ ＭＷ 的 热 电 联 产 的 ＣＣＰＰ， ＣＣＰＰ 投 产 后 ， 通 钢 蒸 汽 主 要 由 ＣＣＰＰ 提供， 原有锅炉房的生产负荷可降至最低， 平时 为发挥 ＣＣＰＰ 的汽机能力补充生产点中压蒸汽， 只有 在冬季 ＣＣＰＰ 供热能力不够时才加大老锅炉房的生产 能力。这样 ＣＣＰＰ 基本上只用了老锅炉房的煤气， 加上 部份原来放散的煤气就可满足全厂供热需要， 并每年 多发了 ４．２５ 亿 ｋＷ·ｈ 的电力。从这里可以看到， 用新 技术调整钢铁厂动力设备结构， 将单独供热的锅炉房 改成高效热电联产 ＣＣＰＰ 的诱人的经济效益。 ２．４ 轴制问题
TRT高炉煤气余压发电系统方案
煤气回收工艺
OG〔湿法工艺：冶炼中产生的近1450℃煤气,通过冷却烟道冷却到约900℃后进入溢流文氏管, 使煤气中80%左右的固体颗粒脱离后进人重力脱水器脱水,煤气温度降至约70℃.在风机的抽引 下煤气流速突增并继续进入R—D文氏管,经水雾处理去除8μm以上的固体颗粒后再水雾分离得 到纯净的煤气.系统设置有气体分析仪,当煤气合格〔CO > 35%、O2<2%时三通阀切换至回收状 态,煤气借助风机后的正压,经水封逆止阀、V型水封送入气柜.如煤气不合格则三通阀切换至放 散状态,经放散塔点火燃烧后排放到大气中.
➢ 对于1000-2000m3高炉配套湿法TRT 每年可回收2400-4800万度电
➢ 对于2000-3200m3高炉配套湿法TRT 每年可回收4800-9000万度电
➢ 对于3200-4300m3高炉配套湿法TRT 每年可回收9000-15000万度电
➢如果高炉工艺采用干法除尘,配套干法TRT,则可以较湿法TRT同比 提高25-50%的发电量.同时,每套机组年可节省320-640万吨除尘用 水,可以节约新水2-3万吨,减少污泥处理量约2万吨. ➢ 采用TRT发电,每年一套机组可避免由于燃煤发电而向大气排放 约2万吨的CO2气体量,这对改善日益严重的温室效应和酸雨的环境 污染都将发挥积极的作用.
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让我们共同进步
煤气净化回收与利用技术按净化方式分为湿法和干法2大类 干法系统包括烟气冷却净化系统与煤气回收系统.由活动烟罩捕集并经 汽化冷却烟道冷却至1600℃左右的转炉烟气,首先进入蒸发冷却器降温 和初除尘,温度降至180℃～200℃左右,进入静电除尘器进行精除尘.然 后根据CO含量、O2含量由阀门切换站进行煤气回收或放散操作.回收期 煤气需经冷却器二次冷却,温度降至70℃后进入煤气柜回收；放散期煤 气需点火燃烧,排放气体的含尘浓度≤15mg/Nm3.
燃气蒸汽联合循环
探索燃气蒸汽联合循环与核能、太阳能、风能等可再生能源的集成 应用，实现多能源互补和优化利用。
政策支持
制定鼓励技术创新和应用的政策
政府可以通过提供税收优惠、资金支持等方式，鼓励企业加大在燃气蒸汽联合循环技术研 发和应用方面的投入。
建立标准化和认证体系
制定相关标准和认证体系，规范燃气蒸汽联合循环的设计、制造和运行，确保技术的安全 性和可靠性。
以便再次利用。
凝汽器的性能和效率直接影响到 整个联合循环系统的效率和经济
性。
凝汽器的设计和制造需要充分考 虑换热效率和可靠性，同时还要
考虑对环境的影响。
除氧器
除氧器是燃气蒸汽联合循环中的重要设备之一，其主要功能是除去凝结 水中溶解的氧气等气体，以防止对系统产生腐蚀和结垢等问题。
除氧器的性能和效率直接影响到整个联合循环系统的稳定性和可靠性。
技术复杂
总结词
燃气蒸汽联合循环的技术较为复杂，需要专 业人员来进行操作和维护。
详细描述
燃气蒸汽联合循环结合了燃气轮机和蒸汽轮 机的技术特点，因此其操作和维护过程相对 较为复杂。为了确保联合循环电厂的稳定运 行，需要专业的技术人员来进行操作和维护 。此外，由于这种循环方式涉及到高温、高 压和高转速等极端条件，因此其技术和设备
污染小
总结词
燃气蒸汽联合循环的排放较低，对环境的影响较小。
详细描述
由于燃气蒸汽联合循环使用的是清洁的天然气作为燃料，因此其排放的污染物较 少，如硫氧化物、氮氧化物和颗粒物等。此外，这种循环方式还采用了先进的排 放控制技术，进一步降低了对环境的影响。
启动快
总结词
燃气蒸汽联合循环的启动速度较快，能够快速达到满负荷运 行状态。
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低热值高炉煤气燃气—蒸汽联合循环发电
一、所属行业：钢铁行业
二、技术名称：低热值高炉煤气燃气—蒸汽联合循环发电
三、适用范围：钢铁企业自发电
四、技术内容：
1.技术原理
燃气蒸汽联合循环发电装置是燃气循环机组与蒸汽循环机组的联合体，燃气轮机燃烧做功，排出的烟气再通过余热锅炉产生蒸汽而做功发电。
2.关键技术
（1）高炉煤气的预处理：除尘和精脱苯、脱硫燃气配比技术；
（2）煤气两级压缩（低压和高压）技术；
（3）高效燃气轮机技术。
3.工艺流程
从总管来的高炉煤气先经湿式电除尘器除尘，再经煤气加热器加热，后经低、高压空气压缩机压缩，进入燃气轮机燃烧做功，排出的烟气经过余热锅炉产生蒸汽，蒸汽带动汽轮机驱动压缩机做功，多余功带动发电机发电。
五、主要技术指标：
我国不少钢铁企业高炉煤气放散率在10%以上。
主要技术指标：
CCPP装置的高炉煤气量一般都较大，折算到压缩机进口状态，流量基本都
大于1700m 3
/min。
六、技术应用情况：
目前普及较低，仅有少数几家企业采用。
七、典型用户及投资效益：
宝钢、鞍钢、邯钢、济钢等。
某钢铁企业15万kW低热值高炉煤气—蒸汽联合循环发电装置，节能技改投资额56198万元，年可发电9.4亿kWh，取得经济效益7015万元，投资回收期为8.3年。
另一钢铁企业300MWCCPP发电机组，节能技改投资额9亿元左右，年可发
电20亿kWh以上，取得经济效益1.5亿元，投资回收期7年左右。
八、推广前景和节能潜力：
采用CCPP技术目前在国内只有少数几家，该技术可以有效解决煤气放散问题，且发电效益大大提高，对于目前钢铁企业节能降耗起到很大的技术推动作用，推广潜力巨大。
“十一五”期间该技术在行业能推广到比例为20%～30%，需要总投入约为10亿元人民币，年可发电20亿kWh。
九、推广措施及建议：
通过加强节能降耗考核力度，并鼓励钢铁企业，利用煤气自发电的积极性。
用自发电来提高企业降低煤气放散率，以获取显著的经济效益。