135MW發電機組在華菱湘鋼的應用

俞洋

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

關鍵詞：高爐煤氣；煤氣平衡；煤氣發電；節能

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

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

1 30萬立高爐煤氣柜穩壓

目前，國內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株式會社在吸取了曼型柜和克隆型煤氣柜的優點后開發的，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。在此基礎上，該項目對原有的密封裝置進行了改進設計，采用上下兩組、每組三帶的密封結構，密封效果更好，達到了進一步節能的目標。

2 400t鍋爐全燒煤氣提高效率

湘鋼135MW發電機組400t鍋爐以湘鋼廠區產生的高爐煤氣及焦爐煤氣作為燃料，采用單鍋筒、自然循環、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、水平煙道及轉向室設屏式過熱器、對流過熱器、高溫再熱器及對流蒸發管束，四周設頂棚管和包墻管等。鍋爐點火用燃料為焦爐煤氣，高能電火花點燃焦爐煤氣，然后點燃高爐煤氣主燃燒器，高能點火槍配置推進裝置，便于實現程控（點火系統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，該項目設想輸入給定入爐總熱量，通過煤氣調節閥自動調節入爐燃料量實現總熱量的平衡來保證鍋爐負荷的穩定，從而使機組負荷穩定，避免了因煤氣量調節不及時機組超負荷的現象。

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、發電機組控制系統和能源信息調度系統融為一體，實現了信息共享和實時調度、平衡。

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

湘鋼主要以高爐、焦爐燃燒時產生的煤氣進行發電，除去軋制系統加熱爐及部分套筒窯所需煤氣外，剩下的煤氣全部用于發電，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生數量及變化情況，同時還可觀測到煤氣消耗的去向。當煤氣消耗量超過或低于預測值時，就會進行報警，提醒增減發電機組的負荷，提高發電效率。通過SCADA系統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電用的煤氣量大小。

發電用高爐煤氣量=高爐煤氣最大發生量-高爐煤氣最小消耗量-對空放散量

發電用焦爐煤氣量=焦爐煤氣最大發生量-焦爐煤氣最小消耗量-對空放散量

通過煤氣發生量的對比，可以對煤氣產生單位、煤氣消耗單位和煤氣發電單位進行整體的調控，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、發電機組控制系統和能源信息調度系統融為一體，實現信息共享和實時調度、平衡。

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

當能源信息調度系統的人員發現煤氣系統有變化及波動時，調度人員通過調節煤氣的去向，使煤氣在系統中得到平衡，通過對煤氣的調度，使發電機組人員獲得指令，進行增減負荷或停開機，作用于發電機組控制系統。

目前，隨著能源政策及環境保護政策的加強，企業的節能減排壓力增大。鋼鐵廠作為高能耗高排放的企業，節能減排的壓力更大。華菱湘鋼以全燃氣鍋爐135MW機組為核心的煤氣高效、穩定、綜合利用的關鍵技術開發，實現富余冶金燃氣全利用發電項目，對鋼鐵廠副產品煤氣高效、穩定、綜合利用起到了良好的示范作用，至今處于長期連續、穩定、滿負荷運行發電。該項目節能減排、高效環保、綜合利用能源，貢獻巨大，經濟效益十分顯著，適用于應用高爐、焦爐產生的富余煤氣進行發電的鋼鐵廠進行推廣應用。

參考文獻

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

（作者單位：華菱湘鋼動力廠）