超超临界煤气锅炉发电技术研究_许杨杨.pdf
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1、收稿日期:基金项目:四川省科技厅资助项目()作者简介:许杨杨(),工程师;通讯作者:尹朝强,高级工程师;超超临界煤气锅炉发电技术研究许杨杨,尹朝强,刘宇钢,易泽中,熊 鹏,黎懋亮,(.东方电气集团东方锅炉股份有限公司,.清洁燃烧与烟气净化四川省重点实验室)摘 要 文章阐述了煤气锅炉发电技术发展进程,对最新一代超超临界煤气锅炉发电技术在热力特性、机组热效率、发电煤气耗、碳排放、机组经济性等方面进行了全方位分析,针对其在水动力安全、高温氧化、锅炉排烟温度方面的技术难点提出了应对措施,有效提升了钢铁企业煤气资源化利用效率,可助力低碳清洁转型。关键词 煤气发电 煤气锅炉 超超临界 超高温亚临界文献标识
2、码:文章编号:(),(.,.),“双碳”背景下,通过技术创新提高资源综合利用率,有助于钢铁行业绿色低碳发展和转型升级。钢铁冶炼生产过程中产生了大量副产煤气,主要包括高炉煤气、转炉煤气和焦炉煤气,副产煤气约占钢铁企业能源总量的,是钢铁企业重要的二次能源,可燃副产煤气的有效利用是钢铁行业节能减排的重要措施。近年来,随着国家节能减排政策的要求和煤气利用技术的发展,钢铁行业副产煤气的回收利用率不断提高。根据中国钢铁工业协会统计,其会员单位 家钢铁生产企业 年副产煤气总量:高炉煤气产生量 .亿,高炉煤气利用率.;转炉煤气产生量.亿,转炉煤气利用率.;焦炉煤气产生量.亿,焦炉煤气利用率.。高炉煤气、转炉煤
3、气、焦炉煤气已基本实现“零放散”,将逐渐从提高利用率向着更加高效利用的方向转变。经过处理后的高炉煤气、转炉煤气和焦炉煤气是优质、高效、清洁的燃料,一般优先作为钢.冶 金 能 源 铁生产工序各类加热炉窑的燃料,富余的煤气可用于发电,煤气发电是合理利用副产煤气的有效途径之一。目前国内外煤气发电技术主要有两种:煤气锅炉发电技术和燃气蒸汽联合循环发电技术(即)。对两种发电机组的经济性进行分析,煤气锅炉发电机组在初投资、系统维护、燃烧适应性、负荷调节性等方面比 发电机组更有优势。近年来,煤气锅炉发电技术发展迅速,有效提升了钢铁企业自发电比例,节能增效,得到了广泛应用。煤气锅炉发电技术发展阶段根据锅炉的蒸
4、汽参数,煤气锅炉发电技术的发展可分为多个阶段。表 给出了煤气锅炉发电技术各发展阶段的锅炉蒸汽参数、机组发电效率和典型机组规模。年以前,国内煤气锅炉发电机组多以中温中压、高温高压、高温超高压和超高温超高压等中、低参数的小容量机组为主。年以后,第四代超高温亚临界煤气发电技术得到迅速发展,机组发电效率在 ,锅炉机组规模也逐渐提高。随着钢铁行业绿色低碳发展的推进,对煤气发电提出了更高效的要求,借鉴煤粉锅炉技术的发展方向,更高参数的超超临界煤气锅炉发电技术应运而生。第五代超超临界煤气锅炉发电技术,煤气锅炉主蒸汽压力.,主蒸汽温度 ,再热蒸汽温度,为目前煤气锅炉发电技术的最高参数,机组发电效率进一步提升至
5、 。目前,第五代超超临界煤气发电已经处于商业运行阶段,国内首批超超临界煤气锅炉发电机组已有项目陆续投运。随着第五代超超临界煤气锅炉发电技术的发展,在不久的将来,或将出现以超超临界二次再热参数为标志的第六代煤气锅炉发电技术。超超临界煤气锅炉发电技术.超超临界煤气锅炉热力特性高炉煤气、转炉煤气和焦炉煤气的产生量受限于钢铁企业的产能,煤气锅炉发电机组通常为小容量等级。超超临界参数在 煤粉锅炉上是成熟技术,但在小容量 煤气锅炉上尚未应用。典型小容量与超高温亚临界煤气锅炉与超超临界煤气锅炉蒸汽参数对比见表。相比于第四代超高温亚临界技术,第五代超超临界技术锅炉主蒸汽和再热蒸汽流量减少,过热蒸汽出口压力、过
6、热蒸汽出口温度、再热蒸汽表 煤气锅炉发电技术发展阶段项目第一代中温中压第二代高温高压第三代高温超高压超高温超高压第四代超高温亚临界第五代超超临界过热蒸汽压力.过热蒸汽温度 再热蒸汽温度 无无机组发电效率 锅炉机组规模 表 典型小容量煤气锅炉蒸汽参数项目单位超高温亚临界超超临界机组额定功率主蒸汽流量 过热蒸汽出口压力().过热蒸汽出口温度再热蒸汽流量.再热蒸汽入口压力().再热蒸汽出口压力().再热蒸汽入口温度再热蒸汽出口温度给水温度冶 金 能 源 .出口温度和给水温度均有一定提升。锅炉参数的变化影响了锅炉各级受热面的吸热。以 煤气锅炉为例,其超超临界参数和超高温亚临界参数下的总吸热量、蒸发吸热
7、量、过热汽吸热量和再热汽吸热量的对比如表 所示。超超临界参数锅炉与超高温亚临界参数锅炉相比,随着参数的提高,锅炉总吸热量减少了,锅炉蒸发吸热量减小,过热汽吸热量和再热汽吸热量增加。表 煤气锅炉吸热量及比例锅炉类型总吸热量数量()比例 蒸发吸热量数量()比例 过热汽吸热量数量()比例 再热汽吸热量数量()比例 超超临界.超高温亚临界.对于超高温亚临界参数锅炉,蒸发吸热占锅炉总吸热比例约,参数提升为超超临界后,蒸发吸热比例约,减少了 个百分点;过热汽吸热占锅炉总吸热比例约,参数提升为超超临界后,过热汽吸热比例约,增加了 个百分点;再热汽吸热占锅炉总吸热比例约,参数提升为超超临界后,再热汽吸热比例约
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