俞洋

摘 要：鋼鐵企業(yè)作為高能耗的冶金行業(yè)，尋找一個穩(wěn)定、高效、長周期的燃氣鍋爐發(fā)電模式顯得尤為重要且意義重大。華菱135MW發(fā)電機組通過其高效、穩(wěn)定的運行及較先進的技術(shù)特點創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟效益和社會效益。

關(guān)鍵詞：高爐煤氣；煤氣平衡；煤氣發(fā)電；節(jié)能

提升發(fā)電效率、增強發(fā)電能力是華菱湘鋼科學(xué)利用煤氣資源、加快推進節(jié)能減排、努力打造綠色鋼城的重要舉措。作為推動發(fā)電上臺階的主力設(shè)備，湘鋼135創(chuàng)下了國內(nèi)同類型機組“投資最少、周期最短、創(chuàng)效最好”的可喜記錄。135MW發(fā)電一期工程30萬高煤氣柜、1#高溫超高壓135MW汽輪發(fā)電機組于2012年9月開工至2013年7月10日并網(wǎng)發(fā)電，二期2#高溫超高壓135MW汽輪發(fā)電機組于2014年元月開工至2014年12月26日并網(wǎng)發(fā)電。投產(chǎn)以來，機組在140MW左右的“超”負荷狀態(tài)下保持了長周期的穩(wěn)定運行，各項技術(shù)及性能指標(biāo)均達到或超越了設(shè)計要求，高煤管網(wǎng)壓力成功穩(wěn)定在7.5～8.5kPa內(nèi)，煤氣放散率由原來的5%下降至0%，創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟效益。

在裝備水平提升的基礎(chǔ)上，湘鋼不斷推進能源信息化集成及實時調(diào)度管理，將煤氣平衡、發(fā)電機組控制系統(tǒng)和能源信息調(diào)度系統(tǒng)融為一體，實現(xiàn)了信息共享和實時調(diào)度、平衡。既保證了富余煤氣充分利用，又使135MW發(fā)電機組的發(fā)電效率得到最大程度的發(fā)揮，發(fā)電機組的運行穩(wěn)定性和安全性也得到了進一步提高，其主要創(chuàng)新點有以下幾點。

1 30萬立高爐煤氣柜穩(wěn)壓

目前，國內(nèi)用于回收高爐煤氣的主要柜型有兩種：稀油密封型多邊形（曼型柜）和稀油密封圓形（也叫新型煤氣柜或COS型柜）。該項目采用的新型煤氣柜是由日本三菱重工業(yè)株式會社在吸取了曼型柜和克隆型煤氣柜的優(yōu)點后開發(fā)的，為新型稀油密封圓形干式煤氣柜。活塞密封采用了克隆型煤氣柜與曼型煤氣柜的混雙組合，即密封橡膠填料加稀油靜壓密封的型式。在此基礎(chǔ)上，該項目對原有的密封裝置進行了改進設(shè)計，采用上下兩組、每組三帶的密封結(jié)構(gòu)，密封效果更好，達到了進一步節(jié)能的目標(biāo)。

2 400t鍋爐全燒煤氣提高效率

湘鋼135MW發(fā)電機組400t鍋爐以湘鋼廠區(qū)產(chǎn)生的高爐煤氣及焦?fàn)t煤氣作為燃料，采用單鍋筒、自然循環(huán)、集中下降管、倒“U”型布置。鍋爐前部為爐膛，全膜是水冷壁。爐頂、水平煙道及轉(zhuǎn)向室設(shè)屏式過熱器、對流過熱器、高溫再熱器及對流蒸發(fā)管束，四周設(shè)頂棚管和包墻管等。鍋爐點火用燃料為焦?fàn)t煤氣，高能電火花點燃焦?fàn)t煤氣，然后點燃高爐煤氣主燃燒器，高能點火槍配置推進裝置，便于實現(xiàn)程控（點火系統(tǒng)不屬鍋爐廠供貨范圍）。為保證燃燒安全，在燃燒器附近留有火焰檢測裝置接口，燃燒器設(shè)備周圍均有平臺和進出通道，保障了機組和人員的安全。

在自動控制方面，相對于燒煤粉的鍋爐，煤氣鍋爐負荷受煤氣壓力和熱值波動影響很大。于是，該項目設(shè)想輸入給定入爐總熱量，通過煤氣調(diào)節(jié)閥自動調(diào)節(jié)入爐燃料量實現(xiàn)總熱量的平衡來保證鍋爐負荷的穩(wěn)定，從而使機組負荷穩(wěn)定，避免了因煤氣量調(diào)節(jié)不及時機組超負荷的現(xiàn)象。

此外，該項目還在400t/h燃氣鍋爐排煙尾氣處（排煙溫度150℃），采用直徑2.7m管道引至煉鐵工序進行磨煤干燥，大大提高了以往采用燃燒煤氣進行干燥的能源利用效率，也降低了碳排放。

3 煤氣全過程全信息化控制

該項目將煤氣平衡、發(fā)電機組控制系統(tǒng)和能源信息調(diào)度系統(tǒng)融為一體，實現(xiàn)了信息共享和實時調(diào)度、平衡。

（1）采用最大發(fā)生量減最小消耗量再比較實測平均值，解決靜態(tài)計算煤氣產(chǎn)耗不能準(zhǔn)確用于發(fā)電用煤氣量的設(shè)計問題。

湘鋼主要以高爐、焦?fàn)t燃燒時產(chǎn)生的煤氣進行發(fā)電，除去軋制系統(tǒng)加熱爐及部分套筒窯所需煤氣外，剩下的煤氣全部用于發(fā)電，如圖1所示為湘鋼煤氣實時平衡圖。

在圖中可以清楚地看到煤氣的產(chǎn)生數(shù)量及變化情況，同時還可觀測到煤氣消耗的去向。當(dāng)煤氣消耗量超過或低于預(yù)測值時，就會進行報警，提醒增減發(fā)電機組的負荷，提高發(fā)電效率。通過SCADA系統(tǒng)可以清楚地看到煤氣的全部去向，同時利用下面的公式來計算發(fā)電用的煤氣量大小。

發(fā)電用高爐煤氣量=高爐煤氣最大發(fā)生量-高爐煤氣最小消耗量-對空放散量

發(fā)電用焦?fàn)t煤氣量=焦?fàn)t煤氣最大發(fā)生量-焦?fàn)t煤氣最小消耗量-對空放散量

通過煤氣發(fā)生量的對比，可以對煤氣產(chǎn)生單位、煤氣消耗單位和煤氣發(fā)電單位進行整體的調(diào)控，跟蹤煤氣的變化情況，進一步提升煤氣的利用效率。

（2）將煤氣平衡、發(fā)電機組控制系統(tǒng)和能源信息調(diào)度系統(tǒng)融為一體，實現(xiàn)信息共享和實時調(diào)度、平衡。

在湘鋼采用SCADA系統(tǒng)進行煤氣系統(tǒng)控制后，任何一點煤氣的變化都可以通過調(diào)度系統(tǒng)的分析，對煤氣進行調(diào)整以保證平衡，最終進行發(fā)電機組的調(diào)控。整個系統(tǒng)的工作流程如下：

當(dāng)能源信息調(diào)度系統(tǒng)的人員發(fā)現(xiàn)煤氣系統(tǒng)有變化及波動時，調(diào)度人員通過調(diào)節(jié)煤氣的去向，使煤氣在系統(tǒng)中得到平衡，通過對煤氣的調(diào)度，使發(fā)電機組人員獲得指令，進行增減負荷或停開機，作用于發(fā)電機組控制系統(tǒng)。

目前，隨著能源政策及環(huán)境保護政策的加強，企業(yè)的節(jié)能減排壓力增大。鋼鐵廠作為高能耗高排放的企業(yè)，節(jié)能減排的壓力更大。華菱湘鋼以全燃氣鍋爐135MW機組為核心的煤氣高效、穩(wěn)定、綜合利用的關(guān)鍵技術(shù)開發(fā)，實現(xiàn)富余冶金燃氣全利用發(fā)電項目，對鋼鐵廠副產(chǎn)品煤氣高效、穩(wěn)定、綜合利用起到了良好的示范作用，至今處于長期連續(xù)、穩(wěn)定、滿負荷運行發(fā)電。該項目節(jié)能減排、高效環(huán)保、綜合利用能源，貢獻巨大，經(jīng)濟效益十分顯著，適用于應(yīng)用高爐、焦?fàn)t產(chǎn)生的富余煤氣進行發(fā)電的鋼鐵廠進行推廣應(yīng)用。

參考文獻

[1]賈瓊.15 萬m3煤氣柜并網(wǎng)運行試驗與實踐[J].冶金動力，2010，（1）：17-19.

（作者單位：華菱湘鋼動力廠）