高炉煤气发电技术研究

潘伟

中冶南方都市环保工程技术股份有限公司      湖北武汉      430074

摘要：在当前绿色生态环境建设的大背景下，对高炉煤气实施资源化处理受到更多关注，也是现阶段高炉煤气处置的主要手段。基于此，文章强调了高炉煤气发电技术的应用优势性与必要性，在此基础上，从煤气燃烧锅炉配蒸汽轮机发电技术、分轴式高炉煤气联合循环发电技术、高炉煤气余压发电技术这几方面入手，阐述了高炉煤气发电的常用技术要点。

关键词：高炉煤气；发电技术；资源化处理

引言：应用高炉煤气发电能够实现对高炉煤气这一二次能源的充分利用以及资源化处理，有效避免资源浪费的同时，防止高炉煤气处理不当所引发的环境污染问题发生。因此，高炉煤气发电受到更多关注以及广泛性使用，相应技术也呈现出逐步更新、成熟的发展趋势，有着较高的探究与推广应用价值。

一、高炉煤气发电技术的应用优势性与必要性分析

高炉煤气是高炉炼铁产生的副产物，它是很重要的二次能源，但其中夹带着很多粉尘，如果得不到彻底有效的净化处理，排放后会严重污染环境。传统的煤气净化方法主要是用水清洗，也就是行业上所说的湿法除尘。这种方法的缺点主要是清洗过程中要消耗大量的水，且产生的污水难以处理。同时，耗电量也高，煤气热量损失也大[1]。在当前绿色生态环境建设的大背景下，对高炉煤气实施资源化处理受到更多关注，也是现阶段高炉煤气处置的主要手段，普遍将其投入发电生产实践中。高炉煤气发电，既能利用废气产生经济效益，使释放的废气变废为宝；又能给企业生产提供清洁能源，大大减少了废气排放，起到了保护环境的作用。从这一角度来看，高炉煤气发电技术的应用有着极高的现实价值，在环境保护工作力度持续增强的背景下，相应技术手段也是处理高炉煤气的必然选择。

二、高炉煤气发电的常用技术要点探究

（一）煤气燃烧锅炉配蒸汽轮机发电技术

蒸汽轮机、燃气锅炉、发电机、辅助系统等共同构成煤气燃烧锅炉发电机组，在回收利用高炉煤气实施发电生产中较为常用。在煤气燃烧锅炉配蒸汽轮机发电中，主要将高炉煤气传递至锅炉内实施燃烧处理；提取生成的蒸汽，并以此驱动蒸汽轮机转入启动状态；由蒸汽轮机带动发电机实施发电生产。需要注意的是，由于高炉煤气的热值普遍维持在较低水平，所以燃烧过程的稳定性程度并不理想。为了确保整个高炉煤气燃烧过程的安全稳定，在煤气燃烧锅炉配蒸汽轮机组内普遍投放了双旋流高炉煤气燃气燃烧器，依托高炉煤气与助燃风的充分混合，以及炉膛束腰结构的使用，促使炉膛热强度呈现出明显提升的发展趋势，体现出对高炉煤气燃烧过程的安全稳定性的有效维护。

就当前的情况来看，煤气燃烧锅炉配蒸汽轮机发电技术的成熟度显著提升，稳定性较为理想，且能够对各种压力与热值的燃气进行充分利用，机组功率覆盖范围更为广泛，单位千瓦的造价也维持在较低水平，总体应用优势较强，所以在现阶段的高炉煤气发电生产实践中更为常用。

（二）分轴式高炉煤气联合循环发电技术

煤气压缩机、燃气轮机、高压过热器、高压蒸发器、高压省煤器、低压过热器、低压蒸发器、蒸汽轮机、发电机、除氧器、凝结水泵等共同构成分轴式高炉煤气联合循环发电机组，实现对高炉煤气的资源化处理。在分轴式高炉煤气联合循环发电机组实际运行过程中，依托混合器落实对焦炉煤气与高炉煤气的混合，并在混合到一定热值后，转移至湿式除尘器内进行降沉处理，促使煤气内的含尘量维持在不超过每标准立方米1毫克的条件下；将完成降沉处理的煤气转移至煤气压缩机内实施压缩处理；将完成压缩的煤气转移至燃烧室内，混合空气进行有燃烧，生成高温高压气体；高温高压气体经燃气透平机膨胀做功，驱动发电机转入生产运行状态并实现发电；在燃气透平机内排出的高温气体转移至余热锅炉内，由此生成高温高压蒸汽，驱动蒸汽轮机转入启动状态；由蒸汽轮机带动发电机实施发电生产，以此促使燃气-蒸汽联合循环发电成为现实。

相比于传统亚临界机组发电而言，分轴式高炉煤气联合循环发电（CCPP发电）的优势更为明显，具体如下：传统亚临界机组发电机组的高炉煤气耗量为每小时412300标准立方米，CCPP发电机组的高炉煤气耗量为每小时412300标准立方米；传统亚临界机组发电机组的煤气发电单耗为每千瓦时2.7标准立方米，CCPP发电机组的煤气发电单耗为每千瓦时2.3标准立方米；传统亚临界机组发电机组的发电功率为153毫瓦，CCPP发电机组的发电功率为180毫瓦；传统亚临界机组发电机组的发电效率为40%，CCPP发电机组的发电效率为47%；传统亚临界机组发电机组的年供电量为11.51×108千瓦时，CCPP发电机组的年供电量为14.08×108千瓦时。能够看出，分轴式高炉煤气联合循环发电效率理想，燃料调整灵活度更高，有着更为理想的应用优势。

（三）高炉煤气余压发电技术

    高炉煤气余压发电的主要技术流程如下所示：落实对高炉的设置，并在其后续处理工艺中投放高炉煤气余压发电机组；使用重力除尘、干法除尘或是湿法除尘完成对高炉煤气的处理后，结合高温高压净煤气能量的利用，促使高炉煤气余压发电机组转入启动状态，实现发电生产；同时，实施对高温高压净煤气的降温降压处理，并在完成处理后将相应净煤气转移至低压煤气管网内。

需要注意的是，在应用高炉煤气余压发电技术进行电力生产时，需要关注设备防腐归工作的强化展开。通常来说，高炉煤气经过除尘、脱硫脱硝等净化装置后，进入高炉煤气余压发电机组。通过煤气膨胀作功将内能转化为机械能进行发电，同时煤气温度进一步降低。煤气中的各类腐蚀介质对叶轮叶片造成严重的腐蚀，即使采用钛合金也难以预防其腐蚀，所以出于对延长相应发电机组使用年限的考量，必须要引入更为合适的防腐材料。

耐氢氟酸防腐涂料就能够达到规避发电机组结构腐蚀的效果，其能够实现高炉煤气余压发电机防腐的主要原因在于：第一，采用高炉煤气余压发电的高炉煤气温度较低。膨胀做功以后的煤气温度仅有40-50度，所以不需要采用高温型的烟气防腐涂料。第二，低温煤气中所含的腐蚀介质复杂，除了常见的硫、氯、氮等介质以外，通常也会含有强腐蚀的HF酸，而且氯离子含量通常很高。第三，高炉煤气余压发电机布置在布袋除尘器之后，煤气中粉尘含量相对很低，粉尘磨蚀不是主要腐蚀因素。耐氢氟酸防腐涂料的应用优势在于，其使用酚氟改性树脂，涂层表面能低，疏水性强，耐温150度；底面合一，施工方便，附着力高达0级；使用重晶石、纳米石墨鳞片为填料，固化涂层致密，迷宫效应突出，防腐性能明显[2]。依托防腐处理的强化展开，能够到达更好延长高炉煤气余压发电机组使用年限的效果，支持高炉煤气余压发电技术应用价值的最大程度发挥。

总结：综上所述，高炉煤气发电技术的应用有着极高的现实价值，在环境保护工作力度持续增强的背景下，相应技术手段也是处理高炉煤气的必然选择。依托煤气燃烧锅炉发电机组、分轴式高炉煤气联合循环发电机组等先进发电机组的构建与合理使用，或是实施高炉煤气余压发电，均能够实现对高炉煤气的更好处理。

参考文献：

[1]嵇迎梅. 某钢厂高炉煤气发电改造方案研究[J]. 科技与创新,2020,(09):132+136-137.

[2]刘杰. 高温高压带一次中间再热技术在煤气发电设计方案研究[J]. 工程技术研究,2019,4(15):36-37.

潘伟（1990.08--）；性别：男，民族：汉，籍贯：江西省宜春市，学历：硕士研究生；现有职称：工程师；研究方向：煤气发电。