燃气蒸汽联合循环与低温多效海水淡化耦合式生产在钢铁行业中的应用

燃气蒸汽联合循环与低温多效海水淡化耦合式生产在钢铁行业中的应用
导读：实现煤气余热回收利用，对于钢铁厂降低成本、提高能源转换具有重要的意义。

1、前言
近年来，中国钢铁工业迅猛发展，钢铁冶金技术不断进步，使得钢铁厂副产煤气资源量越来越多。

实现煤气余热回收利用，对于钢铁厂降低成本、提高能源转换具有重要的意义。

目前，回收的煤气资源主要作为燃料供焦炉、热风炉、加热炉等工业炉窑加热使用，这部分占煤气资源量的50%～80%，剩余部分供企业自备电厂发电，方式主要有全烧(或掺烧)煤气锅炉发电和燃气-蒸汽联合循环发电(CCPP)两种。

首钢京唐钢铁联合有限责任公司（以下简称首钢京唐公司）拥有国内首套煤粉-煤气混烧发电机组，机组容量300MW，煤气混烧率最高达到30%，作为煤气系统的缓冲用户，极大地降低了公司煤气放散率水平。

但由于采用常规的锅炉、汽轮发电机组模式，将蒸汽参数提高至亚临界水平（16.7Mpa，540℃），热电转换效率仅达38%左右。

燃烧低热值高炉煤气的CCPP发电机组一般由高炉煤气供给系统、燃气轮机系统、余热锅炉系统、蒸汽轮机系统和发电
轮机系统组成。

主要设备有空气压缩机、高炉煤气压缩机、燃气轮机、余热锅炉、发电机和励磁机等。

一般分为单轴和多轴布置形式。

经除尘加压的高炉煤气与加压的空气混合后进入燃烧室进行燃烧，所产生的高温、高压燃气进入燃气透平机组膨胀做功，燃气轮机带动发电机组发电，同时燃气轮机做功后的排气进入余热锅炉，产生蒸汽后进入蒸汽轮机做功，蒸汽轮机带动发电机组发电。

CCPP发电效率可以达到58%～60%，一些大型机组甚至可以超过60%。

因为燃气轮机为旋转持续做功，可以利用热值比较低的燃料气体，同时还具有开、停机快，运行负荷调节幅度大速度快等特点。

随着环保压力的增大及降低大宗物料运输成本的需求，一些大型钢铁企业开始外迁并在沿海布局，但沿海布局的一个弊端就是工业用水的供应。

一般钢铁行业布局沿海地区，都是选择无人居住的滩涂地区，本就没有淡水资源，再加上钢铁工业用水量巨大，水资源的保供是一个难题。

目前，解决的措施就是铺设长距离输送管线供给工业水，这样不仅导致水价升高，并且存在断供的风险。

首钢京唐公司结合沿海优势，独创“汽轮发电机组与低温多效海水淡化耦合技术”，能同时生产电能及高品质除盐水，并降低除盐水生产成本至6元/t，有效保证了工厂的用水安全。

目前日产水量5万t，占全公司用水量的50%以上。

双轴布置的
CCPP发电机组汽轮机排汽量约240t/h，常规做法为进入凝汽器与循环
冷却水换热，凝结水送回余热锅炉进行循环。

根据首钢京唐公司一期工程汽轮发电机组与低温多效海水淡化耦合技术的经验，将建设CCPP与低温多效海水淡化相耦合的水电共生技术，进一步增大除盐水产量。

2、可行性分析
目前，首钢京唐公司成功运营2套25MW汽轮发电机组后置低温多效海水淡化装置。

整套装置自2022年10月份投产至今，每年满负荷运行小时数都在7920h以上，每年向公司电网供电3.2亿kWh，向公司水管网供水800万t，整个系统的热效率为82.23%。

详见表1。