燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)與低溫多效海水淡化耦合式生產(chǎn)在鋼鐵行業(yè)中的應(yīng)用

　　導讀：實現(xiàn)煤氣余熱回收利用，對于鋼鐵廠降低成本、提高能源轉(zhuǎn)換具有重要的意義。

　　1、前言

　　近年來，中國鋼鐵工業(yè)迅猛發(fā)展，鋼鐵冶金技術(shù)不斷進步，使得鋼鐵廠副產(chǎn)煤氣資源量越來越多。實現(xiàn)煤氣余熱回收利用，對于鋼鐵廠降低成本、提高能源轉(zhuǎn)換具有重要的意義。目前，回收的煤氣資源主要作為燃料供焦爐、熱風爐、加熱爐等工業(yè)爐窯加熱使用，這部分占煤氣資源量的50%～80%，剩余部分供企業(yè)自備電廠發(fā)電，方式主要有全燒(或摻燒)煤氣鍋爐發(fā)電和燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電(CCPP)兩種。

　　首鋼京唐鋼鐵聯(lián)合有限責任公司（以下簡稱首鋼京唐公司）擁有國內(nèi)首套煤粉-煤氣混燒發(fā)電機組，機組容量300MW，煤氣混燒率最高達到30%，作為煤氣系統(tǒng)的緩沖用戶，極大地降低了公司煤氣放散率水平。但由于采用常規(guī)的鍋爐、汽輪發(fā)電機組模式，將蒸汽參數(shù)提高至亞臨界水平（16.7Mpa，540℃），熱電轉(zhuǎn)換效率僅達38%左右。

　　燃燒低熱值高爐煤氣的CCPP發(fā)電機組一般由高爐煤氣供給系統(tǒng)、燃氣輪機系統(tǒng)、余熱鍋爐系統(tǒng)、蒸汽輪機系統(tǒng)和發(fā)電輪機系統(tǒng)組成。主要設(shè)備有空氣壓縮機、高爐煤氣壓縮機、燃氣輪機、余熱鍋爐、發(fā)電機和勵磁機等。一般分為單軸和多軸布置形式。經(jīng)除塵加壓的高爐煤氣與加壓的空氣混合后進入燃燒室進行燃燒，所產(chǎn)生的高溫、高壓燃氣進入燃氣透平機組膨脹做功，燃氣輪機帶動發(fā)電機組發(fā)電，同時燃氣輪機做功后的排氣進入余熱鍋爐，產(chǎn)生蒸汽后進入蒸汽輪機做功，蒸汽輪機帶動發(fā)電機組發(fā)電。CCPP發(fā)電效率可以達到58%～60%，一些大型機組甚至可以超過60%。因為燃氣輪機為旋轉(zhuǎn)持續(xù)做功，可以利用熱值比較低的燃料氣體，同時還具有開、停機快，運行負荷調(diào)節(jié)幅度大速度快等特點。

　　隨著環(huán)保壓力的增大及降低大宗物料運輸成本的需求，一些大型鋼鐵企業(yè)開始外遷并在沿海布局，但沿海布局的一個弊端就是工業(yè)用水的供應(yīng)。一般鋼鐵行業(yè)布局沿海地區(qū)，都是選擇無人居住的灘涂地區(qū)，本就沒有淡水資源，再加上鋼鐵工業(yè)用水量巨大，水資源的保供是一個難題。目前，解決的措施就是鋪設(shè)長距離輸送管線供給工業(yè)水，這樣不僅導致水價升高，并且存在斷供的風險。

　　首鋼京唐公司結(jié)合沿海優(yōu)勢，獨創(chuàng)“汽輪發(fā)電機組與低溫多效海水淡化耦合技術(shù)”，能同時生產(chǎn)電能及高品質(zhì)除鹽水，并降低除鹽水生產(chǎn)成本至6元/t，有效保證了工廠的用水安全。目前日產(chǎn)水量5萬t，占全公司用水量的50%以上。雙軸布置的CCPP發(fā)電機組汽輪機排汽量約240t/h，常規(guī)做法為進入凝汽器與循環(huán)

　　冷卻水換熱，凝結(jié)水送回余熱鍋爐進行循環(huán)。根據(jù)首鋼京唐公司一期工程汽輪發(fā)電機組與低溫多效海水淡化耦合技術(shù)的經(jīng)驗，將建設(shè)CCPP與低溫多效海水淡化相耦合的水電共生技術(shù)，進一步增大除鹽水產(chǎn)量。

　　2、可行性分析

　　目前，首鋼京唐公司成功運營2套25MW汽輪發(fā)電機組后置低溫多效海水淡化裝置。整套裝置自2011年10月份投產(chǎn)至今，每年滿負荷運行小時數(shù)都在7920h以上，每年向公司電網(wǎng)供電3.2億kWh，向公司水管網(wǎng)供水800萬t，整個系統(tǒng)的熱效率為82.23%。詳見表1。