燃气-蒸汽轮机联合循环发电（CCPP）使用BFG的发电特性

煤气发电无需煤场、制粉系统、排灰渣处理及渣场，人们容易认为燃气（GT）-蒸汽轮机联合循环发电(CCPP)是理所当然的高效率、低污染从而经济的发电方案。当然用BFG后（以下简记为LHG-CCPP，低热值煤气燃气-蒸汽联合循环发电机组），不再清洁的燃料引发CCPP特性大幅下降，会有一些不利因素，主要包括以下方面。

排放特性没有明显优势。BFG的可燃成分是22%的CO与小于4%的H2，因此实际排放的CO2会是燃煤锅炉排放的2.5倍以上。

煤气压缩机对效率的消极影响。BFG为了安全与压力稳定，从高炉到各用户间是用低压大管道来输送的。高炉煤气余压用余压TRT发电机来吸取。该管网的压力一般低于10kPa，所以必须在GT中增加煤气压缩机（以下简记为GC）。GC的附加功耗占到燃机的20%~30%，尽管GC的压缩功能在GT中得到部分回收，但CCPP的整体效率会下降8个10个百分点。

机型限制。并非任何流量都能找到可燃用BFG的机组。根据燃机入口的温度等级与容量分级，目前国内投运较多的是B级（1100℃，40MW）、E级（1150℃，130MW）和F级（1350℃，260MW）。目前这样的机组B级以国产化为主，E级以上均为引进。

非ISO工况下的效率与出力下降。为了方便比较，燃机效率常常是基于ISO工况的，即在压气机进口空气温度15℃，60%相对湿度，大气压力(1.013bar，100%负荷及新机器)条件下的主要性能参数。东南沿海地区偏离此ISO工况的时间较长，所以在选型时必须特别考虑实际情况。

投资与维护成本。LHG-CCPP并不省钱，E级以上的高效机组全部要进口，而且要增加放散塔、除尘器、煤压机、煤气密封、隔离、吹扫置换系统。CCPP的设计寿命一般为20年，而BTG（常规锅炉-汽轮发电机）为30年。LHG-CCPP的维护费用很高，一个主要原因是热通道部件均是非标的，要靠进口。

常规锅炉-汽轮发电机使用低热值煤气的发电特性

联合钢企副产品中BFG是较劣质燃料，只要BFG能烧好，其他煤气就不存在困难，所以只须讨论BFG的情况。BFG在大型发电机组中既可以单烧也可以混烧。对于发电机组，单烧与混燃BFG的炉子是有差异的，其特点如下。

BFG中带了大量废气，当混烧30%BFG时，烟气量可能增加20%，而送风量要减少10%。许多不能做功的废气从环境温度加热到排放温度，加上空预器两侧的质量比发生变化，会使排烟温度上升30℃~50℃，所以锅炉效率要降低2%3%。

BFG着火难、燃程长、燃尽慢，要有足够的炉膛能量使其着火，有足够的高度供燃尽，所以BFG燃烧器往往布置在最下层，炉膛也要拔高。对可以单独烧BFG的炉子，为提高炉膛温度与稳定燃烧，炉膛能量高及BFG加热是必需的，所以要有BFG加热器。

燃用BFG后，炉膛出口温度降低而烟气量大，使对流换热份额增加；同时空气量减少给受热面的布置带来许多困难。如果是混烧炉，情况更严峻一些。无论蒸发受热面、过热蒸汽还是再热蒸汽受热面，都要考虑在炉膛与尾部烟道布置受热面，平衡全烧煤工况与混烧工况。

BFG使炉膛变高变大，受热面布置困难使炉型变化，均导致成本提高。当混烧30%BFG时，烟气量质量流量增加与升温使容积流量增加40%以上，从而使脱硝装置、电除尘、脱硫装置的成本增加。BFG本身的燃烧装置、输送管路、加热装置、密封与吹扫置换装置、大口径阀门与档板、检测、防护与控制装置也会增加许多成本支出，占用的场地大幅增加，所以整个锅炉成本会有明显的提高。

大量中低热值煤气使用CCPP与BTG发电的选择

建设发电机组，须考虑以下因素。

发电出力限制。国家规定，钢厂电厂的原则是“自发自用自平衡”，基本上可以估算，年产1000万吨钢的联合钢企需要1000MW的发电机组支持，55亿千瓦时~75亿千瓦时的供电量需求。年产2000万吨钢以上的联合钢企可以依此类推。

BFG燃料供应限制。对1000吨联合钢企的900万吨铁水，可能发生500kNm3/h~600kNm3/h的日历平衡富余BFG低热值煤气量。根据煤气量与机组类型的不同，可发电并供电的出力为170MW~217MW，仅占需求量的20%。

供电可靠性要求。不能因为需求1000MW容量，就上1000MW机组。一般考虑至少两台机组，最好是三台。这样，一台检修时另两台运行，两台机组同时故障比三台机组同时故障引发全厂停电事故的概率风险高20倍~100倍。同时，为检修、维护方便与投资节约，每期建设一般选用相同容量机组。

受能源平衡放散为零要求限制，单机容量不能太大。如果只有一台机组燃用BFG，那么当该台机组检修时，BFG就要放散。如果该机组可用率为88%，全厂全年BFG放散率就会达4%5%，即有4.5万吨6万吨标煤的浪费并污染环境。600MW以上等级的机组对1000万吨规模钢企来讲太大，无论从用电安全还是从BFG综合利用来讲都不可靠。

参加网调AGC的限制。大型联合钢企轧制工艺有较大的冲击负荷（约100MW~200MW），同时要靠公共电网来强化或维持联合钢企电网的安全与可靠。因此，联合钢企发电机通过联合钢企电网与公共电网联网是必不可少的。既然联网，就应该为改进公共电网的供电质量作出贡献，应该参与AGC调控。但是，如果一台机组是纯烧联合钢企副产品气，那就无法响应AGC。因为参与AGC的必要条件是随时可能增减负荷即增减燃料，但是低中热值煤气与联合钢企工艺相关，不能随时增减。AGC要减荷，多余的燃气就要放散。在这一点上，只有混烧煤的BTG机组能同时适应联合钢企能量平衡与电网AGC需求，因为它有煤作为增减负荷的主要调整手段。

显然，在不同的情况下，高效机组不一定是经济的机组。建议应该从实用的供电成本（包括投资金成本与燃运、维护成本）角度来考虑中低热值煤气的综合利用。大型联合钢企副产品低、中热值煤气发电，要因地制宜，要根据煤气富余量、燃料价格、钢厂用电需求、环境与气候、投资与维护、综合实际供电成本等诸方面综合论证，才能得出理性的优化方案。