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燃氣-蒸汽輪機聯(lián)合循環(huán)發(fā)電（CCPP）使用BFG的發(fā)電特性

煤氣發(fā)電無需煤場、制粉系統(tǒng)、排灰渣處理及渣場，人們?nèi)菀渍J為燃氣（GT）-蒸汽輪機聯(lián)合循環(huán)發(fā)電(CCPP)是理所當然的高效率、低污染從而經(jīng)濟的發(fā)電方案。當然用BFG后（以下簡記為LHG-CCPP，低熱值煤氣燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機組），不再清潔的燃料引發(fā)CCPP特性大幅下降，會有一些不利因素，主要包括以下方面。

排放特性沒有明顯優(yōu)勢。BFG的可燃成分是22%的CO與小于4%的H2，因此實際排放的CO2會是燃煤鍋爐排放的2.5倍以上。

煤氣壓縮機對效率的消極影響。BFG為了安全與壓力穩(wěn)定，從高爐到各用戶間是用低壓大管道來輸送的。高爐煤氣余壓用余壓TRT發(fā)電機來吸取。該管網(wǎng)的壓力一般低于10kPa，所以必須在GT中增加煤氣壓縮機（以下簡記為GC）。GC的附加功耗占到燃機的20%~30%，盡管GC的壓縮功能在GT中得到部分回收，但CCPP的整體效率會下降8個10個百分點。

機型限制。并非任何流量都能找到可燃用BFG的機組。根據(jù)燃機入口的溫度等級與容量分級，目前國內(nèi)投運較多的是B級（1100℃，40MW）、E級（1150℃，130MW）和F級（1350℃，260MW）。目前這樣的機組B級以國產(chǎn)化為主，E級以上均為引進。

非ISO工況下的效率與出力下降。為了方便比較，燃機效率常常是基于ISO工況的，即在壓氣機進口空氣溫度15℃，60%相對濕度，大氣壓力(1.013bar，100%負荷及新機器)條件下的主要性能參數(shù)。東南沿海地區(qū)偏離此ISO工況的時間較長，所以在選型時必須特別考慮實際情況。

投資與維護成本。LHG-CCPP并不省錢，E級以上的高效機組全部要進口，而且要增加放散塔、除塵器、煤壓機、煤氣密封、隔離、吹掃置換系統(tǒng)。CCPP的設計壽命一般為20年，而BTG（常規(guī)鍋爐-汽輪發(fā)電機）為30年。LHG-CCPP的維護費用很高，一個主要原因是熱通道部件均是非標的，要靠進口。

常規(guī)鍋爐-汽輪發(fā)電機使用低熱值煤氣的發(fā)電特性

聯(lián)合鋼企副產(chǎn)品中BFG是較劣質燃料，只要BFG能燒好，其他煤氣就不存在困難，所以只須討論BFG的情況。BFG在大型發(fā)電機組中既可以單燒也可以混燒。對于發(fā)電機組，單燒與混燃BFG的爐子是有差異的，其特點如下。

BFG中帶了大量廢氣，當混燒30%BFG時，煙氣量可能增加20%，而送風量要減少10%。許多不能做功的廢氣從環(huán)境溫度加熱到排放溫度，加上空預器兩側的質量比發(fā)生變化，會使排煙溫度上升30℃~50℃，所以鍋爐效率要降低2%3%。

BFG著火難、燃程長、燃盡慢，要有足夠的爐膛能量使其著火，有足夠的高度供燃盡，所以BFG燃燒器往往布置在最下層，爐膛也要拔高。對可以單獨燒BFG的爐子，為提高爐膛溫度與穩(wěn)定燃燒，爐膛能量高及BFG加熱是必需的，所以要有BFG加熱器。

燃用BFG后，爐膛出口溫度降低而煙氣量大，使對流換熱份額增加；同時空氣量減少給受熱面的布置帶來許多困難。如果是混燒爐，情況更嚴峻一些。無論蒸發(fā)受熱面、過熱蒸汽還是再熱蒸汽受熱面，都要考慮在爐膛與尾部煙道布置受熱面，平衡全燒煤工況與混燒工況。

BFG使爐膛變高變大，受熱面布置困難使爐型變化，均導致成本提高。當混燒30%BFG時，煙氣量質量流量增加與升溫使容積流量增加40%以上，從而使脫硝裝置、電除塵、脫硫裝置的成本增加。BFG本身的燃燒裝置、輸送管路、加熱裝置、密封與吹掃置換裝置、大口徑閥門與檔板、檢測、防護與控制裝置也會增加許多成本支出，占用的場地大幅增加，所以整個鍋爐成本會有明顯的提高。

大量中低熱值煤氣使用CCPP與BTG發(fā)電的選擇

建設發(fā)電機組，須考慮以下因素。

發(fā)電出力限制。國家規(guī)定，鋼廠電廠的原則是“自發(fā)自用自平衡”，基本上可以估算，年產(chǎn)1000萬噸鋼的聯(lián)合鋼企需要1000MW的發(fā)電機組支持，55億千瓦時~75億千瓦時的供電量需求。年產(chǎn)2000萬噸鋼以上的聯(lián)合鋼企可以依此類推。

BFG燃料供應限制。對1000噸聯(lián)合鋼企的900萬噸鐵水，可能發(fā)生500kNm3/h~600kNm3/h的日歷平衡富余BFG低熱值煤氣量。根據(jù)煤氣量與機組類型的不同，可發(fā)電并供電的出力為170MW~217MW，僅占需求量的20%。

供電可靠性要求。不能因為需求1000MW容量，就上1000MW機組。一般考慮至少兩臺機組，最好是三臺。這樣，一臺檢修時另兩臺運行，兩臺機組同時故障比三臺機組同時故障引發(fā)全廠停電事故的概率風險高20倍~100倍。同時，為檢修、維護方便與投資節(jié)約，每期建設一般選用相同容量機組。

受能源平衡放散為零要求限制，單機容量不能太大。如果只有一臺機組燃用BFG，那么當該臺機組檢修時，BFG就要放散。如果該機組可用率為88%，全廠全年BFG放散率就會達4%5%，即有4.5萬噸6萬噸標煤的浪費并污染環(huán)境。600MW以上等級的機組對1000萬噸規(guī)模鋼企來講太大，無論從用電安全還是從BFG綜合利用來講都不可靠。

參加網(wǎng)調AGC的限制。大型聯(lián)合鋼企軋制工藝有較大的沖擊負荷（約100MW~200MW），同時要靠公共電網(wǎng)來強化或維持聯(lián)合鋼企電網(wǎng)的安全與可靠。因此，聯(lián)合鋼企發(fā)電機通過聯(lián)合鋼企電網(wǎng)與公共電網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)是必不可少的。既然聯(lián)網(wǎng)，就應該為改進公共電網(wǎng)的供電質量作出貢獻，應該參與AGC調控。但是，如果一臺機組是純燒聯(lián)合鋼企副產(chǎn)品氣，那就無法響應AGC。因為參與AGC的必要條件是隨時可能增減負荷即增減燃料，但是低中熱值煤氣與聯(lián)合鋼企工藝相關，不能隨時增減。AGC要減荷，多余的燃氣就要放散。在這一點上，只有混燒煤的BTG機組能同時適應聯(lián)合鋼企能量平衡與電網(wǎng)AGC需求，因為它有煤作為增減負荷的主要調整手段。

顯然，在不同的情況下，高效機組不一定是經(jīng)濟的機組。建議應該從實用的供電成本（包括投資金成本與燃運、維護成本）角度來考慮中低熱值煤氣的綜合利用。大型聯(lián)合鋼企副產(chǎn)品低、中熱值煤氣發(fā)電，要因地制宜，要根據(jù)煤氣富余量、燃料價格、鋼廠用電需求、環(huán)境與氣候、投資與維護、綜合實際供電成本等諸方面綜合論證，才能得出理性的優(yōu)化方案。