浅析高炉煤气燃气轮机联合循环的发展现状与前景

陈菲

摘要：随着市场经济的发展，人们对产业的协同发展提出了更为严格的要求。本文阐述了高炉煤气燃气轮机的技术特点，通过国外和国内现状的探究综合本企业9E机组的特点展开谈论，分析了联合循环机组的发展前景，旨在为相关工作人员提供理论性的参考意见，确保燃气轮机组的有效应用。

关键词：高炉煤气;燃气轮机;联合循环;发展现状

现阶段，钢铁市场需求量较大，生产环节会生成大量高炉煤气，为确保资源的循环利用，达到节省能源的目的，高炉煤气可用于发电或供热中，实现能源的最大化利用。为支持高炉煤气循环技术的应用，燃气轮机也要进行优化和改进，进而推动企业经济效益的提升。

一、高炉煤气燃气轮机技术特点

高炉煤气相对于其他燃料热值较低且含尘量大，当为燃气轮机提供运转能量时会出现一系列问题，主要表现在燃烧环节、煤气净化环节以及透平流通环节，所以应通过轮机优化确保炼钢质量和效率。

氢气和一氧化碳是高炉煤气中的主要可燃气体，相比于甲烷，其受到的局限性较少，但是由于气体含量有限，热值相对较低，当管内的空气流通速度较快时容易造成火焰熄灭。火焰的传递效率也是影响燃烧现状的条件，其传递效率受到空气系数的影响，所以可以通过改变机组的空气供给量来加速空气流通，保持火焰状态，为燃烧提供良好的环境。[1]可燃气体中的一氧化碳反应速率低，为实现完全燃烧需要增加一氧化碳气体在燃烧范围内的停留时间，在实际改进中可以增大燃烧空间，保证空气和燃料的充分燃烧。除此之外，燃烧室出口的温度应控制在一定范围内，相比于天然气，对于高炉煤气设置的燃烧室应尽量扩大，输气管以及火焰管的空间也要随之增大。由于燃烧室的容积较大，能为燃烧提供良好的条件，确保高炉煤气的正常使用，应对其结构进行改造，尽可能扩大直径，使其满足使用标准，保证燃烧效率。为控制燃气轮机工作状态下污染气体的排放，应向燃烧室中喷洒水蒸气，当气体被水蒸气饱和后，产生的污染量就会随之降低。

二、高炉煤气燃气轮机联合循环发展现状

（一）国外现状

燃气轮机最早被研发于瑞士，自1949年以后的27年间研发了25台燃气轮机，为后期燃气轮机的发展和使用奠定了良好的基础。上世纪末期，ABB公司又开始了高炉煤气燃气轮机的研发，直至1995年，我国引进了这一产品并投入到了实际工作中，这台燃气轮机也是我国第一台利用高炉煤气做动力的轮机组，由日本企业和瑞士公司合作完成研究，1997年末正式投入使用。这一机组燃烧速度为36.2万m3h左右，热值最低为每立方米3098千焦，最高为每立方米3150千焦，联合循环功率达到150兆瓦，燃烧效率超过百分之四十五。

1958年，日本研究的BFG轮机能达到850千瓦的功率，又在八十年代通过另一机组的研究生成了联合循环系统，我国引进这一产品在2004年，型号为M701S，燃烧速度能达到47万m3h，属于当时国际上最为先进的发电机组。

（二）国内现状

我国对燃气轮机的研究起步较晚，但发展较为迅速。2003年，中美合资开发了国内第一台高炉煤气燃气机组，主要由我国企业设计，美国提供主要元件。结构上为多管燃烧室，能源主要采用高炉煤气加少量焦炉煤气，其热值能达到5577千焦，热电转换率约为百分之四十。2003年，该机组被应用于通化钢铁集团中，国内联合机组的使用正式拉开帷幕。我企业使用的9E机组被广泛应用于各个领域，其性能好、排烟温度高，生产厂家为GE公司，能将符合湿度和温度要求的空气利用压气机作用后混合高炉煤气为燃烧提供条件，由于燃气轮机排除的烟气温度较高，热量能用于发电，所以形成了循环利用的工作模式。

为确保9E机组的运行效率，应加强各个元件的优化处理，确保降低能源损耗，达到设备改造的目的。首先，改造管路。蒸汽管道所需排水时间约为二十分钟，可以将普通管道替换成合金材质管道，增加气体流通效率，节省机组启动环节耗费的时间。其次，传统的手动隔离装置过于守旧，运行时间较长，为提高机组工作效率，应科学改造机组，通过电动执行装置完成远程控制，降低成本投入。最后，吹灰器在使用过程中容易出现损坏情况，影响工作质量，所以需要加强改造，针对其弊端进行更换和创新，可选取双齿条或者是箱式梁的结构形式，防止使用过程中出现损坏、泄露或者弯曲等情况。[2]

三、高炉煤气燃气轮机联合循环发展前景

我公司主要采用的燃气轮机为9E机组，随着结构和性能的不断优化，联合机组发展前景广阔。未来钢铁企业将利用机组完善发电技术，通过炼钢环节产生大量高炉煤气用于燃气轮机的运转中，推动电力行业的进步，也使发电能源的成本有所降低，确保资源的循环利用，进而提升企业经济效益。在能源使用过程中，无需考虑市场冲击、运输成本以及产品调度等情况，有效缩短了产业链，提升了企业的抗压能力。同时，蒸汽与电皆能用于企业自销，为企业的发展提供源动力，确保企业的可持续发展。联合循环机组还能用于煤气回收，能确保发电效率，降低氮化物等污染气体的生成，满足人与自然和谐相处的工业发展需求。

四、结论

总而言之，9E机组在高炉煤气技术科学应用环节起到了至关重要的作用，为确保经济效益的提升，降低能源消耗水平，相关单位应优化机组设计，加强监管制度，落实专业技术指导工作，完善机组运行方式，提高工作效率。在未来的发展中，燃气轮机将引进更多现代化技术，为工业生产创造更为广阔的前景。

参考文献：

[1]張凯博.影响燃气——蒸汽联合循环发电机组经济性分析[D].内蒙古科技大学，2017.

[2]鲁振国.9E级燃气——蒸汽联合循环发电机组冷、热、电三联供技术经济研究[D].华南理工大学，2013.