尖端发电技术：让钢铁更高效、更绿色

　5月16日上午，由中国能源建设集团湖南省电力设计院有限公司（以下简称中国能建湖南院）总承包的、代表钢铁行业目前直燃尾气发电项目最高效率的防城港钢铁基地（一期）动力系统发电系统（3×135兆瓦煤气发电机组）安装工程正式开工。

　　这是广西柳钢集团防城港钢铁基地实现资源循环利用，建成绿色、环保、现代化钢厂的有力支撑，也充分反映出中国能建湖南院在尖端发电技术与钢铁行业融合方面的领先优势。

　　在这背后，一方面是钢铁行业今年初以来受原料成本快速上升影响，利润大幅下降，内生降本增效动力大大增强；另一方面是钢铁行业在超低排放改造等方面面临的外部环保压力进一步增大。内外双重“夹击”下，钢铁企业资源、能源的二次利用需要更高效、更绿色的模式。针对有关问题，《中国冶金报》记者日前采访了中国能建湖南院、柳钢和华菱湘钢等企业相关负责人。

　　“敢为先”

　　5月15日下午，华菱湘钢动力厂厂长阳建辉在该厂4楼会议室接受《中国冶金报》记者采访时表示，钢铁企业大多是2012年前后开始在能源的二次回收利用方面加大投入，以应对当时钢铁主业效益滑坡的困境。

　　“2009年底，我刚到动力厂工作时，我们的自发电占比约为20%，后来也根据煤气的富余情况建设了一些小型的发电机组，将自发电占比提高到了40%左右。”阳建辉说。

　　阳建辉告诉《中国冶金报》记者，尽管如此，当时仍有大量煤气无法得到充分利用，只能被直接对空燃烧排放。在这种情况下，他们提出了建设超高压发电机组的设想。正是在这个时候，中国能建湖南院充分发挥了“敢为先”的精神，首次将视野投向了钢铁行业，与华菱湘钢结缘。

　　作为发电领域的“老兵”，创建于1958年的中国能建湖南院在电力勘测、设计和总承包等方面底蕴深厚，业务遍布海内外。不过，该院党委书记、董事长李屹立坦言，当时受湖南电网投资建设规模急剧收缩、传统火力发电业务不断萎缩影响，企业的可持续发展难以获得支撑。

　　“钢铁企业动力业务既属于我们传统主业范畴，又是发电业务在钢铁行业新领域的拓展和延伸，与公司发展理念和战略高度契合。”李屹立告诉《中国冶金报》记者，“我们有实力将发电领域最新的设计和总包管理理念融入钢铁行业，促进其能源高效利用。”

　　接触华菱湘钢后，中国能建湖南院根据其总体供气量、全厂用电量等相关指标重新进行了方案设计，将2台60兆瓦的中温中压发电机组优化为1台高温高压的135兆瓦发电机组，利用高参数机组，在提高发电效率的同时，降低工程造价，并最终中标。

　　阳建辉也坦言，在这之前，华菱湘钢在煤气综合利用方面，缺乏系统的思考和规划。不过，在中国能建湖南院EPC总承包的135兆瓦机组投入运行后，一切迎刃而解。首先是建设周期短，2012年9月开工至2013年7月10日并网发电，10个月左右的时间就圆满完成了整个工程建设；其次是运行良好，投产运行后很快就实现满负荷甚至超负荷运行，年利用小时数达到8000小时以上，运行故障率也非常低，近两年基本实现“零事故”；最后是投资效益好，第一期项目投产后，每天节省外购电费在200万元左右，当年就可收回全部投资成本，使企业度过了最为困难的时期。

　　尝到甜头的华菱湘钢很快就提出了建设第二台135兆瓦发电机组的计划，任务也顺其自然地交给了中国能建湖南院。二期项目于2014年1月开工，2014年12月26日并网发电。至此，阳建辉告诉《中国冶金报》记者，华菱湘钢共有自发电机组14台（套），总装机容量为486.5兆瓦，其中单台装机容量最小的为4.5兆瓦。

　　“尽管135兆瓦机组在数量上只有2台，但装机容量占比接近56%，实际发电量占比则更高，是我们的主力设备。”阳建辉说。他表示，自投产以来，这2台135兆瓦机组在140兆瓦左右的超负荷状态下保持了长周期的稳定运行，各项技术及性能指标均达到或超过了设计要求，煤气基本上做到了零放散，创造了良好的经济效益和环保效益。

　　“自2台135兆瓦机组投产以后，我们的自发电占比长期稳定在75%~85%之间，2018年的自发电总量为32.5亿千瓦时，创造了我们自发电水平的新高。”他说。与此同时，《中国冶金报》记者查阅数据发现，华菱湘钢也由2015年的亏损超过10亿元，到2018年实现净利润超过45亿元。

　　“大世界”

　　推开一扇门，就会发现一个新的世界。

　　对中国能建湖南院而言，华菱湘钢项目就是这扇门，随后而来的便是钢铁“大世界”。根据国家统计局《中国统计年鉴2018》公布的数据，2016年，我国黑色金属冶炼和压延加工业的能源消费总量为6.2亿吨标准煤，电力消费量为5281亿千瓦时。

　　中国能建湖南院电源分公司总经理曾华林认为，粗略估算，我国钢铁行业每年高炉煤气的产量约为6000亿立方米，焦炉煤气的产量约为1550亿立方米，对它们的有效利用是钢铁企业节能降耗的关键。

　　钢铁行业环保专家认为，钢铁企业在高炉尾气、焦炉煤气等能源的二次利用方面，多采用梯级利用的方式，热能较高的多用于自发电，热能较低的多用于其他生产环节的内部循环；钢铁企业自发电是典型的清洁能源，其中的关键是将热能转化为电能的效率问题。“目前钢铁企业的自发电水平高低不一，低的占比只有30%，高的超过70%。相对而言，大中型、气量丰富的企业，更适合建设更高参数的发电机组。”该专家对《中国冶金报》记者表示。

　　“凭借过硬的设计和技术能力，经过激烈的竞争，我们在去年10月份成功中标防城港钢铁基地（一期）动力系统发电系统项目，并于11月份正式启动。”中国能建湖南院副总经理黄宇翔告诉《中国冶金报》记者，“这也是国内第一台采用亚临界超高温135兆瓦机组的高炉尾气发电项目。”

　　5月22日，柳钢集团动力厂厂长董君祥在接受《中国冶金报》记者采访时也表示，防城港钢铁基地煤气发电工程采用国内最先进的亚临界超高温汽轮发电工艺，预计在效率、节能、环保和经济效益等方面均会表现优异，是柳钢集团发展循环经济、打造绿色钢企的重要组成部分。“该项目建成后，能够有效利用富余煤气发电，实现煤气零放散，预计年利用小时数可达8000小时以上，年发电量达32亿千瓦时，占全厂总用电量的85.5%。”他说。

　　黄宇翔认为，随着国家节能减排要求和企业降耗增效要求的提高，更高参数的煤气发电机组在钢铁行业的应用将是大势所趋，燃气-蒸汽联合循环机组也应在有条件的情况下得到推广。国内煤气发电机组已发展到超高温亚临界参数，发电效率可达41%左右；超临界、超超临界燃煤发电机组最高机组热效率已达47.8%；燃气-蒸汽联合循环机组效率达到50%以上。

　　“钢铁企业传统的中温、中压发电效率有待提升。近些年，淘汰中、低参数机组，建设高温超高压以至于亚临界参数机组的钢铁企业，均获得了较好的效益。”黄宇翔说。以华菱湘钢的135兆瓦机组为例，阳建辉告诉《中国冶金报》记者，其发电耗标煤为325克/千瓦时左右，而此前机组的发电耗标煤为610克/千瓦时左右，这意味着发电效率提高近1倍。

　　“目前，国内钢铁行业在建和已投运的装机容量135兆瓦等级的尾气发电机组有10余台，其中的6台和我们有关（设计或总承包），这反映出我们在这方面的领先地位。”李屹立强调。

　　阳建辉和董君祥均建议，希望政府部门从技术、政策上大力支持钢铁企业发展资源的二次利用，对自发电比例较高的钢铁企业进行税收或电价优惠。董君祥还强调，在发电设备的选择方面，钢铁企业应该从可靠、安全、高效、环保4个方面综合考虑。