低热值气体燃料(包括高炉煤气)的利用娄马宝(南京汽轮电机(集团)有限责任公司,江苏南京210037)摘要:介绍了使用高炉煤气的燃气轮机的特点,以及目前国内外各种功率等级的使用高炉煤气燃气轮机的现状。关键词:低热值;高炉煤气;燃气轮机中图分类号:TK479+122;X757文献标识码:C文章编号:1009-2889(2000)03-0016-03钢铁企业的节能降耗,高炉煤气能量综合利用是提高效益的突破口。高炉煤气的能量综合利用一直是钢铁企业利用的难点。除炼铁工艺需求一部分以外,烧锅炉与焚烧是高炉煤气利用的主要方式。高炉煤气烧锅炉效率低,焚烧又污染环境。钢铁企业在寻找一种能高效利用低热值高炉煤气的方法。燃气轮机在航空、电力、石油、舰船等方面得到广泛的应用。它以柴油、天然气或重油为燃料。技术的进步与发展已成功地解决了燃气轮机烧高炉煤气的许多技术难题。燃气轮机为高炉煤气的能量综合引言1根据发热量的大小气体燃料可以分为三类。发热量大于15107MJƒm3为高热值燃料,发热量在6128～15107MJƒm3为中热值燃料,发热量小于6128MJƒm3时为低热值燃料。在化学工业、石油工业、钢铁工业的生产过程中都会产生一些低热值的气体燃料。燃料的热值越低,其燃烧愈难以控制组织。正是由于低热值气体燃料燃烧的困难阻碍了低热值气体燃料的高效利用。近年来环境保护法规的积极推行,企业节能增效的深入发展,促使低热值气体燃料的高效利用有了新的进展。燃气轮机及其联合循环使用低热值气体燃料已成为现实。低热值气体燃料有三种:高炉煤气,炼油伴生气,煤层气化煤气。炼油产品伴生气氢含量较高其利用首先获得突破。高炉煤气和煤层气化煤气的组份相近。而且与气化炉煤气相似。它的开发利用倍受关注。因为煤的洁净化利成份是CO,CO2,N2,CH4等。CO约占22%～26%,H2约占1%～4%,N2要占58%～60%。由于各钢铁企业炼铁煤焦比不同,其高炉煤气的可燃成份多少也不相同。大型企业工艺先进,设备精良、其焦比低,高炉煤气的热值也低,中小企业炉容小、能耗高所以高炉煤气的热值也高。钢铁企业的高炉煤气热值一般在3125～3542kJƒNm3左右。高炉煤气为低热值气体燃料,属于二次能源。与高热值燃料相比燃烧温度虽不算高,但它仍能产生对目前热机而言已足够高的燃气或蒸汽温度。从能源品位来看,目前仍属于高品位能源。2高炉煤气的利用211高炉煤气Ξ收稿日期:2000207230·16·为了更合理地利用这部分能源,并考虑到出功比出热难须遵照“高温段出功、低温段供热”的原则,尽量用来多发电以获得高品位能。而其排出的无法在热机上应用的余热,是低品位能量,可作为供应较低温度的蒸汽或热水用。燃气轮机作为高效率的热机其燃烧温度达1200℃以上,排气温度在500℃以上,就能满足高温段出功的要求。其排气产生蒸汽来发电,汽轮机的排汽可作供热使用,这一能量使用的梯级原则显然也是适用于高炉煤气的利用。现在钢铁企业由于技术上的原因仅仅把高炉煤气作为锅炉的燃料,产生蒸汽来驱动汽轮机发电,其热效率只能达25%左右。甚而有的企业一时难以平衡高炉煤气的产量就采取放空焚烧的办法来排放高炉煤气,污染环境浪费能源。因此,燃用高炉煤气的燃气轮机受到钢铁行业的关注。212高炉煤气燃气轮机的发展高炉煤气燃气轮机的发展是从本世纪中叶开始的。从瑞士BBC公司开始制造第一台高炉煤气燃气轮机到90年代,单机功率已发展到125MW。高炉煤气燃气轮机的发展是向着两个目标前进。一是逐渐地向单一高炉煤气燃料发展,二是提高燃烧温度,提高热效率。在初期,使用焦炉气或天然气掺混入高炉煤气中以提高热值,容易组织燃烧。这套装置一般由空气压缩机、煤气压缩机、燃气透平、空气预热器、煤气预热器、双燃料燃烧室、起动机组成。燃气轮机排气余热分别由压缩空气和煤气来回收,以提高机组的热效率。由空气压缩机排出的空气分为两股:一股经预热器进入燃烧室,另一股作为高炉鼓风。单管燃烧室可使用高炉煤气和燃油两种燃料,在缺少高炉煤气时可随时切换燃油,以确保燃气透平拖动的空气压缩机连续工作,可靠运行。钢铁厂中的高炉鼓风机必须确保连续安全运行,因为鼓风机的任何中断都会造成极为严重的后果。高炉的工作状况是脉动的,到28%。到80年代透平的初温达到1013℃。使用联合循环...