【技术】燃气—蒸汽联合循环发电技术的研究与应用-北极星火力发电网

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燃气—蒸汽联合循环(CombinedCyclePowerPlant)发电机组，简称CCPP。燃气轮机是从飞机喷气式发动机的技术演变而来的，它通过压气机涡轮将空气压缩，高压空气在燃烧室与燃料混合燃烧，使空气急剧膨胀做功，推动动力涡轮旋转做功驱动发电机发电。燃气轮机自身的发电效率不算很高，一般在30%—35%，但是其产生的废热烟气温度高达450—550℃，可以通过余热锅炉再次回收热能转换成蒸汽，驱动蒸汽轮机再发一次电，从而形成燃气轮机—蒸汽轮机联合循环发电，发电效率可以达到58%—60%，一些大型机组甚至可以超过60%。因为燃气轮机为旋转持续做功，可以利用热值比较低的燃料气体，同时，还具有开、停机快，运行负荷调节幅度大、速度快等特点，该技术在钢铁行业中得到快速应用，用于回收其高炉、焦炉生产过程中产生的大量气体燃料副产品(高炉煤气、焦炉煤气)进行发电，提高了发电效率，又能很好地满足钢铁企业煤气动态平衡的需要，减少放散。

CCPP中的锅炉和汽机都可以外供蒸汽，联合循环可以灵活组成热电联产工厂。在CCPP系统中有一个煤气压缩机(GC)单元，特别在低热值煤气发电中，煤气压缩机比较大。众所周知，余热锅炉加蒸汽轮机发电是常规技术，CCPP的技术核心是燃气轮机，燃气轮机一般是透平空压机、燃烧器与燃气透平机组合的总称。电力工业采用的CCPP常用天然气、重油等高热值燃料，钢铁厂CCPP以燃高炉煤气为主，有的工厂有可能掺入少量焦炉煤气，用于发电的煤气热值(800—1350)×4.18kJ/m3，只是天然气的1/10—1/6。低热值煤气燃烧不稳定，煤气体积庞大，煤气压缩功增加，增加了低热值CCPP技术的难度。

低热值煤气的燃烧技术主要有两种技术流派：一种是采用单筒燃烧器的燃气轮机，使用的煤气热值可在800×4.18kJ/m3左右，如ABB、新比隆公司的产品;另外一种是多筒燃烧器的燃机，多用于煤气化联合循环发电(IGCC)，煤气热值1334×4.18kJ/m3，煤气H2含量10%左右，如GE公司与三菱公司的产品，通钢、马钢采用了这种机组。

CCPP从设备布置方面分为两种：一种为单轴布置，即煤气压缩机、汽轮机、发电机、燃气轮机在同一轴上，单轴布置工作效率高，布置紧凑，占地面积小;另一种为双轴布置，即煤气压缩机、燃气轮机、发电机共轴，蒸汽轮机、发电机共轴，这种设备布置方式需要2台发电机，分轴布置工作效率较低，占地大，但可以分开建设。

CCPP技术在迁钢工程中的应用

随着迁钢公司4000m3高炉及配套设施的建设，在钢铁厂生产时产生大量的高炉煤气和焦炉煤气，进行煤气平衡后，高炉煤气富余26万m3/h(低位热值为3050kJ/Nm3)，焦炉煤气富余3.0万m3/h(低位热值为16410kJ/Nm3)。为响应国家节能减排，低碳生产的政策号召，同时提高经济效益，这部分能源必须充分利用。

目前国内对高炉煤气的利用方式主要有两种：一种是以高炉煤气作为锅炉燃料，产生蒸汽来驱动汽轮机发电，其热效率只能达25%左右;另一种是建燃气—蒸汽联合循环电站，这项技术目前在国内大型钢厂中均已采用，其主要优点如下：供电效率远远超过燃煤的蒸汽轮机电站;运行高度自动化，每天都能启停;单位投资低;占地少，用水少;建厂周期短，且可分期投产，一年内可发电运行;运行的可用率高达85%—95%;燃气—蒸汽联合循环发电机组在空负荷到满负荷范围内可连续运行，因此很容易适应高炉煤气的变化等优点。

迁钢公司为更大地提高高炉煤气和焦炉煤气的利用率，降低钢厂运行成本，决定建1套150MW燃气—蒸汽联合循环发电机组。

投稿与新闻线索：陈女士微信/手机：13693626116 邮箱：chenchen#bjxmail.com（请将#改成@）

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