突破钢铁行业绿色生长瓶颈 让煤气归宿从“点天灯”变“开电灯”
作者：科技日报 时间：2022-04-28
2021年我国钢铁行业的粗钢产量为10.33亿吨 ，钢厂富余煤气约0.77标方每小时 ，若接纳超临界煤气发电手艺 ，可装机近31000兆瓦。相比钢铁冶金行业现在常用的超高压手艺 ，可多装机近5000兆瓦 ，年新增发电量达400亿度 ，减排二氧化碳3200万吨。
克日 ，全球首套超临界煤气发电机组在广西投产运行。该机组由中冶南方都会环保工程手艺股份有限公司(以下简称中冶南方都会环保)自主研发 ，发电效率达43.5% ，年发电量10.6亿度 ，爆发直接经济效益5亿多元 ，一年可镌汰二氧化碳排放85.4万吨。
我国煤气发电手艺从中温中压、高温高压、高温超高压生长到亚临界、超临界 ，一直牢靠我国在国际煤气使用领域的话语权 ，增添了全球降碳减排实践的中国自信。现在 ，我国多项煤气发电立异手艺已推广至印尼、马来西亚等多个国家。
变废为宝 将煤气发电效率从25%提升至43.5%
我国钢铁产能居天下第一 ，但在钢铁冶炼历程中会排放大宗具有毒性的煤气 ，热值低且不易蕴藏。1立方米的钢铁冶炼高炉会爆发1千克左右的煤气 ，煤气热值约莫800大卡 ，只有劣质煤的三分之一、家用自然气的十分之一。以往 ，这种煤气除少量用于小容量低参数煤气锅炉发电外 ，大部分都以“点天灯”方法燃烧排放处置惩罚 ，不但造成了大宗能源铺张 ，并且严重污染情形。
着实 ，钢铁冶炼历程中排放的煤气可以二次使用 ，即将煤气网络后燃烧发电。煤气发电也是钢铁企业实现节能、减排、增效的“法宝” ，而煤气发电效率是权衡其“法力”巨细的要害。
以往将煤气用于小容量低参数的煤气锅炉发电 ，其二次能源使用效率低 ，只有缺乏37%。已有的效率较高的低热值尾气燃机团结循环发电手艺 ，则恒久受外洋垄断 ，装备价钱腾贵 ，运行用度高 ，且对用于发电的煤气品质要求高 ，在我国难以大规模推广应用。
“出生”于武汉钢铁设计研究院的中冶南方都会环保深知钢企的这一痛点 ，多年来致力于研发低热值高炉煤气发电手艺 ，欲将“点天灯”方法燃烧排放的煤气用于发电。
“发电效率提升难在手艺系统研发、参数设计和装备集成控制 ，每前进一小步 ，都会带来效益大幅提升。”中冶南方都会环保总工程师宋自新先容 ，公司逐步举行手艺升级 ，近20年 ，将发1度电的煤气消耗量 ，从4.3立方米镌汰至2.5立方米 ，每发出1度电 ，就意味着节约200克标准燃煤。
宋自新说 ，煤气发电手艺从中温中压、高温高压、高温超高压 ，生长到亚临界、超临界。
历经5代产品 ，中冶南方都会环保将煤气发电的发电效率从25%提升至43.5%。而每个1%的背后 ，都是一次手艺新突破 ，也意味着更多钢铁废气酿成清洁电能 ，镌汰更多煤炭消耗。以1套135兆瓦(MW)机组为例 ，燃用相同燃料 ，接纳亚临界手艺的机组年度发电量较上一代手艺可增添约8000万度 ，年新增经济效益约4000万元。
一经让钢铁企业无计可施的富余煤气 ，在手艺立异中成了挣钱的“香饽饽”。
字斟句酌 我国成冶金行业煤气发电手艺领跑者
高温超高压煤气发电手艺在我国推广6年后 ，2019年1月 ，亚临界手艺迎头而上 ，今年 ，我国更是降生了超临界煤气发电手艺。超临界煤气发电 ，是指低热值的煤气在燃气锅炉中燃烧 ，爆发的主蒸汽参数抵达超临界状态 ，即蒸汽压力25.4兆帕(MPa) ，温度605℃ ，随即被送入汽轮发电机组举行发电。“超临界煤气发电手艺的立异倾覆了古板理念 ，突破了高参数、大容量、高效率的‘定论’ ，实现了高参数、小容量、高效率的科学实践。”宋自新说 ，优质燃料转化率高 ，但运用超临界煤气发电手艺 ，低质燃料也可以实现高转化率。
现在 ，中冶南方都会环保自主研发的全球首套超临界煤气发电机组已在广西盛隆冶金运行。该设施刷新了煤气发电机组运行压力、温度和发电效率的多项天下纪录 ，这也意味着我国成为天下冶金行业低热值煤气发电手艺的领跑者 ，强力支持起钢铁冶金企业的低碳转型。现在 ，首套超临界煤气发电机组为145兆瓦 ，发电效率可达43.5% ，年发电量10.6亿度。
“这项手艺将极大提升钢铁企业减碳降污能力 ，向低碳冶炼迈出了一大步。”中国金属学会副秘书长高怀以为 ，煤气高效使用一直是钢铁工业低碳转型的焦点手艺 ，超临界煤气发电耗能更少、效益更高。
据先容 ，超临界煤气发电机组作为第五代煤气发电机组 ，蒸汽参数和发电效率的大幅提升 ，也带来了更高的清静性要求。为此 ，新机组开发运用了“全厂APS一键启停”“煤气锅炉自动燃烧”等智慧化手艺 ，可实现机组启停阶段的“一键式操作”和燃烧自动控制 ，提升运行智能化和清静性。
据相识 ，中冶南方都会环保在天下煤气发电领域市场份额凌驾70% ，近年来 ，该公司承建的煤气发电总装机容量相当于一个三峡工程 ，年发电量达1300亿度 ，镌汰二氧化碳排放超1亿吨。
开立异局 除钢铁行业外还可服务于更多行业
业内专家体现 ，煤气热值低、压力不稳固 ，相较于燃煤发电 ，煤气高效发电难点众多。但煤气发电是一种清洁发电方法 ，经济效益好 ，切合低碳环保趋势 ，正备受关注。
据悉 ，2021年我国钢铁行业的粗钢产量为10.33亿吨 ，钢厂富余煤气约0.77标方每小时 ，若接纳超临界煤气发电手艺 ，可装机近31000兆瓦。相比钢铁冶金行业现在常用的超高压手艺 ，可多装机近5000兆瓦 ，年新增发电量达400亿度 ，减排二氧化碳3200万吨。
别的 ，专家还体现 ，超临界煤气发电手艺虽然由钢铁行业而生 ，但“破圈”服务于更多行业远景可期。
宋自新以为 ，我国以煤炭为主的能源使用行业 ，如石油化工、煤化工等能源系统 ，也可以使用超临界煤气发电机组 ，且应用潜力重大。通过运用超临界煤气发电手艺 ，这些行业不燃烧标煤 ，使用足量工业废气甚至燃用劣质煤即可实现发电 ，并实现超低排放 ，大大降低了发电本钱。
未来 ，超临界煤气发电手艺无疑将是一把利剑 ，奔跑能源蓝海 ，为实现碳中和、碳达峰披荆斩棘。
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