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燃?xì)?蒸汽輪機(jī)聯(lián)合循環(huán)發(fā)電（CCPP）使用BFG的發(fā)電特性

煤氣發(fā)電無(wú)需煤場(chǎng)、制粉系統(tǒng)、排灰渣處理及渣場(chǎng)，人們?nèi)菀渍J(rèn)為燃?xì)猓℅T）-蒸汽輪機(jī)聯(lián)合循環(huán)發(fā)電(CCPP)是理所當(dāng)然的高效率、低污染從而經(jīng)濟(jì)的發(fā)電方案。當(dāng)然用BFG后（以下簡(jiǎn)記為L(zhǎng)HG-CCPP，低熱值煤氣燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組），不再清潔的燃料引發(fā)CCPP特性大幅下降，會(huì)有一些不利因素，主要包括以下方面。

排放特性沒(méi)有明顯優(yōu)勢(shì)。BFG的可燃成分是22%的CO與小于4%的H2，因此實(shí)際排放的CO2會(huì)是燃煤鍋爐排放的2.5倍以上。

煤氣壓縮機(jī)對(duì)效率的消極影響。BFG為了安全與壓力穩(wěn)定，從高爐到各用戶間是用低壓大管道來(lái)輸送的。高爐煤氣余壓用余壓TRT發(fā)電機(jī)來(lái)吸取。該管網(wǎng)的壓力一般低于10kPa，所以必須在GT中增加煤氣壓縮機(jī)（以下簡(jiǎn)記為GC）。GC的附加功耗占到燃機(jī)的20%~30%，盡管GC的壓縮功能在GT中得到部分回收，但CCPP的整體效率會(huì)下降8個(gè)10個(gè)百分點(diǎn)。

機(jī)型限制。并非任何流量都能找到可燃用BFG的機(jī)組。根據(jù)燃機(jī)入口的溫度等級(jí)與容量分級(jí)，目前國(guó)內(nèi)投運(yùn)較多的是B級(jí)（1100℃，40MW）、E級(jí)（1150℃，130MW）和F級(jí)（1350℃，260MW）。目前這樣的機(jī)組B級(jí)以國(guó)產(chǎn)化為主，E級(jí)以上均為引進(jìn)。

非ISO工況下的效率與出力下降。為了方便比較，燃機(jī)效率常常是基于ISO工況的，即在壓氣機(jī)進(jìn)口空氣溫度15℃，60%相對(duì)濕度，大氣壓力(1.013bar，100%負(fù)荷及新機(jī)器)條件下的主要性能參數(shù)。東南沿海地區(qū)偏離此ISO工況的時(shí)間較長(zhǎng)，所以在選型時(shí)必須特別考慮實(shí)際情況。

投資與維護(hù)成本。LHG-CCPP并不省錢，E級(jí)以上的高效機(jī)組全部要進(jìn)口，而且要增加放散塔、除塵器、煤壓機(jī)、煤氣密封、隔離、吹掃置換系統(tǒng)。CCPP的設(shè)計(jì)壽命一般為20年，而B(niǎo)TG（常規(guī)鍋爐-汽輪發(fā)電機(jī)）為30年。LHG-CCPP的維護(hù)費(fèi)用很高，一個(gè)主要原因是熱通道部件均是非標(biāo)的，要靠進(jìn)口。

常規(guī)鍋爐-汽輪發(fā)電機(jī)使用低熱值煤氣的發(fā)電特性

聯(lián)合鋼企副產(chǎn)品中BFG是較劣質(zhì)燃料，只要BFG能燒好，其他煤氣就不存在困難，所以只須討論BFG的情況。BFG在大型發(fā)電機(jī)組中既可以單燒也可以混燒。對(duì)于發(fā)電機(jī)組，單燒與混燃BFG的爐子是有差異的，其特點(diǎn)如下。

BFG中帶了大量廢氣，當(dāng)混燒30%BFG時(shí)，煙氣量可能增加20%，而送風(fēng)量要減少10%。許多不能做功的廢氣從環(huán)境溫度加熱到排放溫度，加上空預(yù)器兩側(cè)的質(zhì)量比發(fā)生變化，會(huì)使排煙溫度上升30℃~50℃，所以鍋爐效率要降低2%3%。

BFG著火難、燃程長(zhǎng)、燃盡慢，要有足夠的爐膛能量使其著火，有足夠的高度供燃盡，所以BFG燃燒器往往布置在最下層，爐膛也要拔高。對(duì)可以單獨(dú)燒BFG的爐子，為提高爐膛溫度與穩(wěn)定燃燒，爐膛能量高及BFG加熱是必需的，所以要有BFG加熱器。

燃用BFG后，爐膛出口溫度降低而煙氣量大，使對(duì)流換熱份額增加；同時(shí)空氣量減少給受熱面的布置帶來(lái)許多困難。如果是混燒爐，情況更嚴(yán)峻一些。無(wú)論蒸發(fā)受熱面、過(guò)熱蒸汽還是再熱蒸汽受熱面，都要考慮在爐膛與尾部煙道布置受熱面，平衡全燒煤工況與混燒工況。

BFG使?fàn)t膛變高變大，受熱面布置困難使?fàn)t型變化，均導(dǎo)致成本提高。當(dāng)混燒30%BFG時(shí)，煙氣量質(zhì)量流量增加與升溫使容積流量增加40%以上，從而使脫硝裝置、電除塵、脫硫裝置的成本增加。BFG本身的燃燒裝置、輸送管路、加熱裝置、密封與吹掃置換裝置、大口徑閥門與檔板、檢測(cè)、防護(hù)與控制裝置也會(huì)增加許多成本支出，占用的場(chǎng)地大幅增加，所以整個(gè)鍋爐成本會(huì)有明顯的提高。

大量中低熱值煤氣使用CCPP與BTG發(fā)電的選擇

建設(shè)發(fā)電機(jī)組，須考慮以下因素。

發(fā)電出力限制。國(guó)家規(guī)定，鋼廠電廠的原則是“自發(fā)自用自平衡”，基本上可以估算，年產(chǎn)1000萬(wàn)噸鋼的聯(lián)合鋼企需要1000MW的發(fā)電機(jī)組支持，55億千瓦時(shí)~75億千瓦時(shí)的供電量需求。年產(chǎn)2000萬(wàn)噸鋼以上的聯(lián)合鋼企可以依此類推。

BFG燃料供應(yīng)限制。對(duì)1000噸聯(lián)合鋼企的900萬(wàn)噸鐵水，可能發(fā)生500kNm3/h~600kNm3/h的日歷平衡富余BFG低熱值煤氣量。根據(jù)煤氣量與機(jī)組類型的不同，可發(fā)電并供電的出力為170MW~217MW，僅占需求量的20%。

供電可靠性要求。不能因?yàn)樾枨?000MW容量，就上1000MW機(jī)組。一般考慮至少兩臺(tái)機(jī)組，最好是三臺(tái)。這樣，一臺(tái)檢修時(shí)另兩臺(tái)運(yùn)行，兩臺(tái)機(jī)組同時(shí)故障比三臺(tái)機(jī)組同時(shí)故障引發(fā)全廠停電事故的概率風(fēng)險(xiǎn)高20倍~100倍。同時(shí)，為檢修、維護(hù)方便與投資節(jié)約，每期建設(shè)一般選用相同容量機(jī)組。

受能源平衡放散為零要求限制，單機(jī)容量不能太大。如果只有一臺(tái)機(jī)組燃用BFG，那么當(dāng)該臺(tái)機(jī)組檢修時(shí)，BFG就要放散。如果該機(jī)組可用率為88%，全廠全年BFG放散率就會(huì)達(dá)4%5%，即有4.5萬(wàn)噸6萬(wàn)噸標(biāo)煤的浪費(fèi)并污染環(huán)境。600MW以上等級(jí)的機(jī)組對(duì)1000萬(wàn)噸規(guī)模鋼企來(lái)講太大，無(wú)論從用電安全還是從BFG綜合利用來(lái)講都不可靠。

參加網(wǎng)調(diào)AGC的限制。大型聯(lián)合鋼企軋制工藝有較大的沖擊負(fù)荷（約100MW~200MW），同時(shí)要靠公共電網(wǎng)來(lái)強(qiáng)化或維持聯(lián)合鋼企電網(wǎng)的安全與可靠。因此，聯(lián)合鋼企發(fā)電機(jī)通過(guò)聯(lián)合鋼企電網(wǎng)與公共電網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)是必不可少的。既然聯(lián)網(wǎng)，就應(yīng)該為改進(jìn)公共電網(wǎng)的供電質(zhì)量作出貢獻(xiàn)，應(yīng)該參與AGC調(diào)控。但是，如果一臺(tái)機(jī)組是純燒聯(lián)合鋼企副產(chǎn)品氣，那就無(wú)法響應(yīng)AGC。因?yàn)閰⑴cAGC的必要條件是隨時(shí)可能增減負(fù)荷即增減燃料，但是低中熱值煤氣與聯(lián)合鋼企工藝相關(guān)，不能隨時(shí)增減。AGC要減荷，多余的燃?xì)饩鸵�放散。在這一點(diǎn)上，只有混燒煤的BTG機(jī)組能同時(shí)適應(yīng)聯(lián)合鋼企能量平衡與電網(wǎng)AGC需求，因?yàn)樗�有煤作為增減負(fù)荷的主要調(diào)整手段。

顯然，在不同的情況下，高效機(jī)組不一定是經(jīng)濟(jì)的機(jī)組。建議應(yīng)該從實(shí)用的供電成本（包括投資金成本與燃運(yùn)、維護(hù)成本）角度來(lái)考慮中低熱值煤氣的綜合利用。大型聯(lián)合鋼企副產(chǎn)品低、中熱值煤氣發(fā)電，要因地制宜，要根據(jù)煤氣富余量、燃料價(jià)格、鋼廠用電需求、環(huán)境與氣候、投資與維護(hù)、綜合實(shí)際供電成本等諸方面綜合論證，才能得出理性的優(yōu)化方案。