淺析高爐煤氣燃氣輪機聯合循環的發展現狀與前景

陳菲

摘要：隨著市場經濟的發展，人們對產業的協同發展提出了更為嚴格的要求。本文闡述了高爐煤氣燃氣輪機的技術特點，通過國外和國內現狀的探究綜合本企業9E機組的特點展開談論，分析了聯合循環機組的發展前景，旨在為相關工作人員提供理論性的參考意見，確保燃氣輪機組的有效應用。

關鍵詞：高爐煤氣;燃氣輪機;聯合循環;發展現狀

現階段，鋼鐵市場需求量較大，生產環節會生成大量高爐煤氣，為確保資源的循環利用，達到節省能源的目的，高爐煤氣可用于發電或供熱中，實現能源的最大化利用。為支持高爐煤氣循環技術的應用，燃氣輪機也要進行優化和改進，進而推動企業經濟效益的提升。

一、高爐煤氣燃氣輪機技術特點

高爐煤氣相對于其他燃料熱值較低且含塵量大，當為燃氣輪機提供運轉能量時會出現一系列問題，主要表現在燃燒環節、煤氣凈化環節以及透平流通環節，所以應通過輪機優化確保煉鋼質量和效率。

氫氣和一氧化碳是高爐煤氣中的主要可燃氣體，相比于甲烷，其受到的局限性較少，但是由于氣體含量有限，熱值相對較低，當管內的空氣流通速度較快時容易造成火焰熄滅。火焰的傳遞效率也是影響燃燒現狀的條件，其傳遞效率受到空氣系數的影響，所以可以通過改變機組的空氣供給量來加速空氣流通，保持火焰狀態，為燃燒提供良好的環境。[1]可燃氣體中的一氧化碳反應速率低，為實現完全燃燒需要增加一氧化碳氣體在燃燒范圍內的停留時間，在實際改進中可以增大燃燒空間，保證空氣和燃料的充分燃燒。除此之外，燃燒室出口的溫度應控制在一定范圍內，相比于天然氣，對于高爐煤氣設置的燃燒室應盡量擴大，輸氣管以及火焰管的空間也要隨之增大。由于燃燒室的容積較大，能為燃燒提供良好的條件，確保高爐煤氣的正常使用，應對其結構進行改造，盡可能擴大直徑，使其滿足使用標準，保證燃燒效率。為控制燃氣輪機工作狀態下污染氣體的排放，應向燃燒室中噴灑水蒸氣，當氣體被水蒸氣飽和后，產生的污染量就會隨之降低。

二、高爐煤氣燃氣輪機聯合循環發展現狀

（一）國外現狀

燃氣輪機最早被研發于瑞士，自1949年以后的27年間研發了25臺燃氣輪機，為后期燃氣輪機的發展和使用奠定了良好的基礎。上世紀末期，ABB公司又開始了高爐煤氣燃氣輪機的研發，直至1995年，我國引進了這一產品并投入到了實際工作中，這臺燃氣輪機也是我國第一臺利用高爐煤氣做動力的輪機組，由日本企業和瑞士公司合作完成研究，1997年末正式投入使用。這一機組燃燒速度為36.2萬m3h左右，熱值最低為每立方米3098千焦，最高為每立方米3150千焦，聯合循環功率達到150兆瓦，燃燒效率超過百分之四十五。

1958年，日本研究的BFG輪機能達到850千瓦的功率，又在八十年代通過另一機組的研究生成了聯合循環系統，我國引進這一產品在2004年，型號為M701S，燃燒速度能達到47萬m3h，屬于當時國際上最為先進的發電機組。

（二）國內現狀

我國對燃氣輪機的研究起步較晚，但發展較為迅速。2003年，中美合資開發了國內第一臺高爐煤氣燃氣機組，主要由我國企業設計，美國提供主要元件。結構上為多管燃燒室，能源主要采用高爐煤氣加少量焦爐煤氣，其熱值能達到5577千焦，熱電轉換率約為百分之四十。2003年，該機組被應用于通化鋼鐵集團中，國內聯合機組的使用正式拉開帷幕。我企業使用的9E機組被廣泛應用于各個領域，其性能好、排煙溫度高，生產廠家為GE公司，能將符合濕度和溫度要求的空氣利用壓氣機作用后混合高爐煤氣為燃燒提供條件，由于燃氣輪機排除的煙氣溫度較高，熱量能用于發電，所以形成了循環利用的工作模式。

為確保9E機組的運行效率，應加強各個元件的優化處理，確保降低能源損耗，達到設備改造的目的。首先，改造管路。蒸汽管道所需排水時間約為二十分鐘，可以將普通管道替換成合金材質管道，增加氣體流通效率，節省機組啟動環節耗費的時間。其次，傳統的手動隔離裝置過于守舊，運行時間較長，為提高機組工作效率，應科學改造機組，通過電動執行裝置完成遠程控制，降低成本投入。最后，吹灰器在使用過程中容易出現損壞情況，影響工作質量，所以需要加強改造，針對其弊端進行更換和創新，可選取雙齒條或者是箱式梁的結構形式，防止使用過程中出現損壞、泄露或者彎曲等情況。[2]

三、高爐煤氣燃氣輪機聯合循環發展前景

我公司主要采用的燃氣輪機為9E機組，隨著結構和性能的不斷優化，聯合機組發展前景廣闊。未來鋼鐵企業將利用機組完善發電技術，通過煉鋼環節產生大量高爐煤氣用于燃氣輪機的運轉中，推動電力行業的進步，也使發電能源的成本有所降低，確保資源的循環利用，進而提升企業經濟效益。在能源使用過程中，無需考慮市場沖擊、運輸成本以及產品調度等情況，有效縮短了產業鏈，提升了企業的抗壓能力。同時，蒸汽與電皆能用于企業自銷，為企業的發展提供源動力，確保企業的可持續發展。聯合循環機組還能用于煤氣回收，能確保發電效率，降低氮化物等污染氣體的生成，滿足人與自然和諧相處的工業發展需求。

四、結論

總而言之，9E機組在高爐煤氣技術科學應用環節起到了至關重要的作用，為確保經濟效益的提升，降低能源消耗水平，相關單位應優化機組設計，加強監管制度，落實專業技術指導工作，完善機組運行方式，提高工作效率。在未來的發展中，燃氣輪機將引進更多現代化技術，為工業生產創造更為廣闊的前景。

參考文獻：

[1]張凱博.影響燃氣——蒸汽聯合循環發電機組經濟性分析[D].內蒙古科技大學，2017.

[2]魯振國.9E級燃氣——蒸汽聯合循環發電機組冷、熱、電三聯供技術經濟研究[D].華南理工大學，2013.