中冶南方EPC總承包的馬來西亞馬中關(guān)丹產(chǎn)業(yè)園350萬噸鋼鐵項(xiàng)目2×80MW自備電廠工程。
本報(bào)通訊員 南方
冶金行業(yè)是碳排放大戶，減碳能否成功，關(guān)乎我國碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)能否實(shí)現(xiàn)。中冶南方積極響應(yīng)國家節(jié)能減排號召，不斷推進(jìn)二次能源高效利用技術(shù)、熱余能利用技術(shù)、熱電聯(lián)產(chǎn)及可再生能源技術(shù)、煤氣高效發(fā)電技術(shù)等低碳技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用，已成為冶金環(huán)保熱電領(lǐng)域的有代表性的領(lǐng)軍者。
引領(lǐng)變革· 技術(shù)硬核實(shí)力
據(jù)統(tǒng)計(jì)，2020年中國粗鋼產(chǎn)量已超過10億噸，占全球粗鋼產(chǎn)量的56%，碳排放量占全國碳排放總量的15%?；谀壳皣鴥?nèi)冶金行業(yè)的發(fā)展，國家陸續(xù)出臺政策化解冶金行業(yè)的過剩產(chǎn)能以及淘汰落后產(chǎn)能，嚴(yán)控冶金行業(yè)新增產(chǎn)能。
在鋼鐵產(chǎn)能過剩和“雙碳”政策的影響下，冶金行業(yè)正面臨著結(jié)構(gòu)調(diào)整和轉(zhuǎn)型升級，為促進(jìn)冶金行業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革，實(shí)現(xiàn)能源消耗和污染物排放全面穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，各大冶金企業(yè)都在積極開展節(jié)能減碳工作。
中冶南方都市環(huán)保公司積極響應(yīng)國家節(jié)能減排政策號召，專注于一系列低碳技術(shù)的開發(fā)、推廣、落地，并擁有電力行業(yè)（火力發(fā)電(含核電站常規(guī)島)）設(shè)計(jì)專業(yè)甲級設(shè)計(jì)資質(zhì)。
20年來，該公司先后建設(shè)各類余熱發(fā)電機(jī)組共計(jì)232臺套，總裝機(jī)容量13948MW，其中煤氣發(fā)電機(jī)組191臺套，總裝機(jī)容量超過13000MW，是冶金環(huán)保熱電領(lǐng)域的領(lǐng)軍企業(yè)。近年，他們更是推出以超高壓/亞臨界/超臨界、中間一次再熱發(fā)電技術(shù)為代表的煤氣高效發(fā)電技術(shù)，在提高企業(yè)效益的同時(shí)具有顯著的節(jié)能減排效應(yīng)，獲得用戶的廣泛好評。
行業(yè)領(lǐng)軍· 煤氣發(fā)電技術(shù)
煤氣發(fā)電技術(shù)有煤氣鍋爐高效發(fā)電技術(shù)和燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)發(fā)電（CCPP）兩種，其中煤氣鍋爐高效發(fā)電技術(shù)具有燃料適應(yīng)性好、負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍大、操作維護(hù)方便的特點(diǎn)，同時(shí)可靠性和可用率高、建設(shè)期短、投資低、維護(hù)費(fèi)用??；而燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)發(fā)電則具有發(fā)電效率高的特點(diǎn)。
2000年～2010年，中冶南方采用中溫中壓技術(shù)(第一代)和高溫高壓技術(shù)(第二代)，先后在各鋼廠建設(shè)高中壓等級單循環(huán)發(fā)電機(jī)組近百套，以及燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)機(jī)組10多套；在中溫中壓發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，他們建設(shè)了湘鋼25MW中壓煤氣發(fā)電機(jī)組；在高溫高壓技術(shù)領(lǐng)域，他們建設(shè)了江蘇沙鋼4×50MW、南鋼3×50MW等高壓煤氣發(fā)電機(jī)組。
由于傳統(tǒng)單循環(huán)發(fā)電技術(shù)能量利用效率較低，50MW的高溫高壓機(jī)組熱效率僅在31%～32%之間。2011年后，該公司推出第三代技術(shù)——高溫超高壓、中間一次再熱煤氣發(fā)電技術(shù)，將主蒸汽壓力從9.8MPa提高至13.7MPa，并在原有蒸汽單循環(huán)的基礎(chǔ)上增加中間再熱，機(jī)組發(fā)電熱效率高達(dá)37%，是當(dāng)時(shí)行業(yè)內(nèi)發(fā)電效率最高的煤氣發(fā)電技術(shù)。在同樣的富余煤氣條件下，高溫超高壓、中間一次再熱機(jī)組比高溫高壓機(jī)組提升約20%發(fā)電量，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益和節(jié)能減排優(yōu)勢。
為實(shí)現(xiàn)能源利用的最大化，進(jìn)一步提高效率，該公司于2017年成功研發(fā)出第四代煤氣發(fā)電技術(shù)——亞臨界煤氣發(fā)電技術(shù)，將全廠熱效率提高在40.5%以上。亞臨界煤氣發(fā)電技術(shù)的燃料適應(yīng)性好，可100%燃用各種低熱值煤氣，煤氣品種及流量配比限制適應(yīng)性廣，負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍大，是“煤氣零排放”調(diào)度的最佳保證手段。
2019年1月，中冶南方承建的遷安九江100MW亞臨界煤氣發(fā)電工程順利投產(chǎn)，為國內(nèi)亞臨界煤氣發(fā)電市場革命打響了第一槍，之后亞臨界發(fā)電機(jī)組如雨后春筍般涌現(xiàn)。至2019年底，中冶南方承建的鑌鑫80MW、九江焦化100MW、盛隆100MW、中眾泰德110MW、南鋼120MW等近10臺亞臨界煤氣發(fā)電機(jī)組相繼成功投入運(yùn)營。
截至目前，中冶南方已承接了54臺套亞臨界煤氣發(fā)電機(jī)組訂單，其中投產(chǎn)的有25臺。經(jīng)專家組鑒定，其首創(chuàng)的小型亞臨界煤氣發(fā)電技術(shù)達(dá)到國際領(lǐng)先水平。
中冶南方都市環(huán)保公司是冶金行業(yè)最早研究燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù)的單位之一，如今其采用國際先進(jìn)的Thermoflow、GTpro熱平衡分析軟件，動(dòng)態(tài)模擬燃機(jī)變工況運(yùn)行，優(yōu)化熱力系統(tǒng)，確保燃機(jī)運(yùn)行高效經(jīng)濟(jì)；同時(shí)，自主開發(fā)的煤氣凈化、燃機(jī)余熱鍋爐SCR脫硝技術(shù)，保障燃機(jī)穩(wěn)定可靠運(yùn)行與環(huán)保排放。
自該公司成立以來，建設(shè)投產(chǎn)12套聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組，具有豐富的聯(lián)合循環(huán)工程設(shè)計(jì)與總承包建設(shè)經(jīng)驗(yàn)。其中，武鋼2×150MW燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)電站，為GE公司首個(gè)燃高爐煤氣燃機(jī)應(yīng)用項(xiàng)目，榮獲全國冶金行業(yè)優(yōu)秀設(shè)計(jì)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)；銅陵新亞星焦?fàn)t煤氣燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)電站，發(fā)電效率高達(dá)45%，同時(shí)設(shè)置了行業(yè)首創(chuàng)的余熱鍋爐SCR脫硝系統(tǒng)，并榮獲全國冶金行業(yè)優(yōu)秀設(shè)計(jì)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。
勇于創(chuàng)新· 余熱利用發(fā)電技術(shù)
鋼鐵工業(yè)的余熱類型主要有顯熱（燒結(jié)礦、干熄焦、高爐紅渣等）、煙氣（燒結(jié)煙氣、轉(zhuǎn)底爐煙氣、焦?fàn)t煙氣等）和蒸汽（轉(zhuǎn)爐、電爐、加熱爐汽化冷卻用蒸汽等）三種，一般回收煙氣和蒸汽進(jìn)行余熱發(fā)電。
燒結(jié)機(jī)煙氣余熱發(fā)電，中冶南方采用分級取風(fēng)和多級產(chǎn)汽技術(shù)，保證取風(fēng)量動(dòng)態(tài)可調(diào)的同時(shí)實(shí)現(xiàn)蒸汽能量的梯級高效利用，噸礦發(fā)電指標(biāo)可達(dá)25千瓦時(shí)/噸，相繼應(yīng)用于南京鋼鐵360m2燒結(jié)機(jī)余熱發(fā)電和日照鋼鐵公司2×360m2燒結(jié)機(jī)環(huán)冷機(jī)余熱蒸汽發(fā)電等項(xiàng)目。
熱回收焦?fàn)t余熱發(fā)電技術(shù)，由于煙氣來源于焦?fàn)t，煙氣溫度較高，但是鍋爐容量小，數(shù)量多，常規(guī)發(fā)電技術(shù)機(jī)組小、效率低。該公司成功開發(fā)小型再熱機(jī)組母管制運(yùn)行技術(shù)，實(shí)現(xiàn)多臺小型余熱鍋爐共用1臺高效再熱汽輪機(jī)，從而大幅提高機(jī)組效率，并在越南和發(fā)6×60MW熱回收焦?fàn)t煙氣余熱利用電廠項(xiàng)目中成功應(yīng)用。
轉(zhuǎn)底爐煙氣余熱發(fā)電，由于煙氣溫度可達(dá)到1200℃，且腐蝕性和黏結(jié)性強(qiáng)，導(dǎo)致鍋爐煙道易堵、易腐和易漏。該公司采用自主核心技術(shù)，可以有效解決富鋅煙氣的腐蝕堵塞問題，高效回收利用余熱。依托該技術(shù)建設(shè)的日鋼轉(zhuǎn)底爐煙氣處理工程，是國內(nèi)唯一成功運(yùn)行的轉(zhuǎn)底爐煙氣余熱發(fā)電項(xiàng)目。
低壓飽和蒸汽發(fā)電主要技術(shù)特點(diǎn)為穩(wěn)壓、蓄能、去濕。該公司主要應(yīng)用EPC、BOT、EMC模式，利用蓄熱裝置能將間斷蒸汽轉(zhuǎn)化為連續(xù)蒸汽，特別適用于轉(zhuǎn)爐、電爐等汽化冷卻裝置的蒸汽發(fā)電。其典型工程有大馬飽和汽項(xiàng)目、盛隆飽和汽項(xiàng)目和順樂量子電爐煙氣余熱發(fā)電項(xiàng)目等。
環(huán)保高效· 熱電聯(lián)產(chǎn)、可再生能源發(fā)電技術(shù)
熱電聯(lián)產(chǎn)技術(shù)是在供電同時(shí)進(jìn)行供熱，其中工質(zhì)熱能來自汽機(jī)做功后的蒸汽。通過這種應(yīng)用方式，可以實(shí)現(xiàn)能量的梯級利用，無冷源損失，節(jié)能、高效。
中冶南方具有豐富的熱電聯(lián)產(chǎn)、集中供熱站建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，技術(shù)全面，覆蓋各種爐型（煤粉爐、循環(huán)流化床爐、鼓泡床爐、旋風(fēng)爐、鏈條爐等）、各種機(jī)型（抽凝、抽背、濕冷、空冷等）、各種燃料（煤、煤矸石、重油等）。其承建的遷安九江汽拖供汽工程——中國首臺65MW煤粉摻燒高爐煤氣小型超高壓機(jī)組得到了業(yè)主一致好評，承建的印尼緯達(dá)貝的8×250MW火力發(fā)電工程——世界首套250MW超臨界高效發(fā)電機(jī)組成功并網(wǎng)發(fā)電。
天然氣分布式能源同樣是一種熱電聯(lián)產(chǎn)技術(shù)。這是一種利用天然氣為燃料、通過冷熱電三聯(lián)供方式實(shí)現(xiàn)梯級利用能源的技術(shù)，其綜合能源利用效率可在80%以上，并在負(fù)荷中心就近實(shí)現(xiàn)能源供應(yīng)的現(xiàn)代能源供應(yīng)方式。這種技術(shù)具有能效高、清潔環(huán)保、安全性好、削峰填谷和經(jīng)濟(jì)效益好等優(yōu)點(diǎn)，已建成的南充嘉陵工業(yè)區(qū)能源站項(xiàng)目，包括3×15MW的燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組，配套3×25t/h余熱鍋爐以及2×25t/h燃?xì)忮仩t，高效清潔節(jié)能。
劍指未來· 煤氣發(fā)電行業(yè)最前沿技術(shù)
中冶南方以專業(yè)、嚴(yán)謹(jǐn)、負(fù)責(zé)的態(tài)度，不斷進(jìn)行科技創(chuàng)新，以市場領(lǐng)導(dǎo)者和技術(shù)引領(lǐng)者的姿態(tài)，在能源高效利用領(lǐng)域砥礪深耕、穩(wěn)步發(fā)展。
從2018年至2021年，中冶南方在擴(kuò)大亞臨界煤氣發(fā)電市場的同時(shí)，同樣在積極推動(dòng)高效超臨界技術(shù)的研發(fā)工作。其設(shè)計(jì)研發(fā)團(tuán)隊(duì)打破傳統(tǒng)，敢想敢做，結(jié)合煤氣發(fā)電機(jī)組的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)、建設(shè)經(jīng)驗(yàn)、運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，逐步摸索將高效超臨界技術(shù)應(yīng)用于145MW等級的煤氣發(fā)電機(jī)組，對熱力系統(tǒng)、控制系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，將145MW等級煤氣發(fā)電的參數(shù)提升到大型燃煤電站水平，發(fā)電效率也進(jìn)一步提高在43%以上，以400000Nm3/h富余高爐煤氣量計(jì)算，高效超臨界技術(shù)的碳減排量可以達(dá)到97.4萬噸/年。
《中國冶金報(bào)》（2021年10月26日 05版五版）
