一、技術(shù)名稱：燃?xì)廨啓C(jī)值班燃料替代技術(shù)
二、技術(shù)所屬領(lǐng)域及適用范圍：鋼鐵行業(yè) CCPP應(yīng)用領(lǐng)域
三、與該技術(shù)相關(guān)的能耗及碳排放現(xiàn)狀
近年來，燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組（CCPP）在鋼鐵企業(yè)得到廣泛的應(yīng)用。通過燃用中、低熱值煤氣（以高爐煤氣為主，摻入部分焦?fàn)t煤氣和轉(zhuǎn)爐煤氣），將副產(chǎn)放散的工業(yè)煤氣轉(zhuǎn)化為電能，具有顯著的高效節(jié)能和環(huán)保效果。
目前，國內(nèi)鋼鐵企業(yè)在運(yùn)的50MW級別燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組（CCPP）的熱電轉(zhuǎn)化效率普遍較低，其中GE 50MW級別機(jī)組熱電轉(zhuǎn)化效率約30%，三菱50MW級別機(jī)組熱電轉(zhuǎn)化效率約37.6%。國內(nèi)大部分企業(yè)在運(yùn)的機(jī)組效率還不能達(dá)到以上標(biāo)準(zhǔn)。
CCPP 對燃料熱值及質(zhì)量要求較高，不能單獨(dú)使用低熱值的高爐煤氣作為燃料，必須摻燒熱值相對較高的焦?fàn)t煤氣或轉(zhuǎn)爐煤氣等。一方面，焦?fàn)t煤氣價格遠(yuǎn)高于高爐煤氣，造成燃料成本居高不下。一般情況下，裝機(jī)50MW的燃?xì)廨啓C(jī)，作為值班燃料的焦?fàn)t煤氣平均消耗量約為1000-1200m3/h，如果年運(yùn)行小時按8000小時計算，每年值班燃料消耗量約為800-960萬m3，造成優(yōu)質(zhì)能源的大量浪費(fèi)；另一方面，焦?fàn)t煤氣由于其自身特性，品質(zhì)難以達(dá)到燃?xì)廨啓C(jī)的燃料規(guī)范，很容易致使燃?xì)廨啓C(jī)排氣SO2超標(biāo)，不僅達(dá)不到環(huán)保要求，而且會引起余熱鍋爐煙道酸露腐蝕，出現(xiàn)頻繁爆管的現(xiàn)象。目前該技術(shù)可實(shí)現(xiàn)節(jié)能量3萬tce/a，CO2減排約8萬t/a。
四、技術(shù)內(nèi)容
1.技術(shù)原理
該技術(shù)通過對燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室流體預(yù)混、擴(kuò)散燃燒進(jìn)行研究，建立燃燒計算模型，模擬燃燒室工況，調(diào)整過量空氣系數(shù)，按《燃?xì)廨啓C(jī)排放標(biāo)準(zhǔn)》計算燃料更改后燃燒室燃燒溫度，確保最佳過量空氣系數(shù)，降低燃燒溫度以及NOX、SO2的生成量；同時，通過焦?fàn)t煤氣（COG）及高爐煤氣（BFG）聯(lián)動邏輯系統(tǒng)研究，將值班燃料切換過程中及切換后的燃燒波動偏差控制在合理范圍之內(nèi)，實(shí)現(xiàn)對熱值范圍的相應(yīng)修改，增強(qiáng)燃?xì)廨啓C(jī)對燃料的適應(yīng)性，增加高爐煤氣用量，提高聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組出力。在極限工況下，如燃?xì)廨啓C(jī)負(fù)荷小于5MW，熱值低于2990kJ/Nm3-wet，大氣溫度低于-12℃等情況下，需增加相應(yīng)保護(hù)連鎖，防止回火、熄火等事故發(fā)生，保證安全運(yùn)行。
2.關(guān)鍵技術(shù)
（1）基于燃燒及流場分析的建模技術(shù)；
（2）燃?xì)廨啓C(jī)燃燒穩(wěn)定技術(shù)；
（3）燃?xì)廨啓C(jī)低氮燃燒技術(shù)；
（4）焦?fàn)t煤氣（COG）及高爐煤氣（BFG）聯(lián)動系統(tǒng)技術(shù)；
（5）變幾何低氮燃燒技術(shù)；
（6）燃燒室壓力波動及加速度監(jiān)測技術(shù)。
3.工藝流程
燃?xì)廨啓C(jī)值班燃料替代技術(shù)的工藝流程見圖1和圖2。
五、主要技術(shù)指標(biāo)
按單套50MW聯(lián)合循環(huán)CCPP計算：
1.聯(lián)合循環(huán)效率提高0.5%，增加發(fā)電量1200萬kWh；
2.提高了燃?xì)廨啓C(jī)燃料熱值允許范圍，從3090-3650 kJ/Nm3-Wet改為2890-3770kJ/Nm3-Wet；
3.減少氮?dú)庀?600萬m3；
4.平均減少燃?xì)廨啓C(jī)非計劃停機(jī)60次/年，年利用小時數(shù)超過8000小時；
5.減少廠用電消耗568萬kWh。
六、技術(shù)應(yīng)用及產(chǎn)業(yè)化情況
近年來，新型高效的燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù)（CCPP）廣泛應(yīng)用于各大型鋼鐵企業(yè)，因其熱效率高、節(jié)能環(huán)保效果顯著，受到各鋼鐵企業(yè)的青睞，目前全國大型鋼鐵企業(yè)的CCPP數(shù)量已達(dá)約30余臺套。CCPP發(fā)電廠雖工藝先進(jìn)、熱效率高，但生產(chǎn)、維護(hù)費(fèi)用高，且對系統(tǒng)要求苛刻，常常制約自備電廠的穩(wěn)定運(yùn)行。其中，最大的制約因素就是煤氣質(zhì)量，尤其是焦?fàn)t煤氣質(zhì)量達(dá)不到燃?xì)廨啓C(jī)的要求，導(dǎo)致設(shè)備事故頻繁發(fā)生。燃?xì)廨啓C(jī)值班燃料替代技術(shù)從根本上解決了焦?fàn)t煤氣質(zhì)量差引起設(shè)備事故的問題，可保證系統(tǒng)穩(wěn)定、高效運(yùn)行。目前，已經(jīng)在漣鋼、沙鋼等得到應(yīng)用。該技術(shù)獲得國家發(fā)明專利1項，并于2013年2月獲得”中國資源綜合利用協(xié)會”科學(xué)技術(shù)二等獎。
七、典型應(yīng)用案例
典型用戶：漣鋼動力廠、沙鋼能源中心、太鋼熱電廠。
典型案例1
案例名稱：漣鋼燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電項目燃機(jī)值班燃料技術(shù)改造
技術(shù)提供單位：重慶中節(jié)能三峰能源有限公司、中節(jié)能工業(yè)節(jié)能有限公司
建設(shè)規(guī)模：4×50MW燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組改造。建設(shè)條件：具備燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組。主要技改內(nèi)容：取消值班燃料，應(yīng)用零值班燃料技術(shù)。主要設(shè)備為吹掃BFG供應(yīng)閥、吹掃BFG切斷閥、高壓氮?dú)饷芊忾y、吹掃過濾器、差壓變送器等。技改投資額1080 萬元，建設(shè)期2 個月。年節(jié)能量19605tce/a，年減排量51757tCO2/a，年增加發(fā)電經(jīng)濟(jì)效益2566萬元，投資回收期約4個月。典型案例2
案例名稱：沙鋼燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電項目燃機(jī)值班燃料技術(shù)改造
技術(shù)提供單位：重慶中節(jié)能三峰能源有限公司、中節(jié)能工業(yè)節(jié)能有限公司
建設(shè)規(guī)模：3×50MW燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組改造。建設(shè)條件：具備燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組。主要技改內(nèi)容：取消值班燃料，應(yīng)用零值班燃料技術(shù)。主要設(shè)備為吹掃BFG供應(yīng)閥、吹掃BFG切斷閥、高壓氮?dú)饷芊忾y、吹掃過濾器、差壓變送器等。技改投資額870萬元，建設(shè)期2個月。年節(jié)能量14704tce/a，年減排量38818tCO2/a，年增加發(fā)電經(jīng)濟(jì)效益1900萬元，投資回收期約5個月。
八、推廣前景和節(jié)能減排潛力
預(yù)計未來5年，預(yù)期推廣比例可達(dá)40%，可形成年節(jié)能能力20萬tce，碳減排潛力約53萬tCO2。
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