于秀春

【摘 要】當前，由于我國經濟下行壓力逐步增加，新常態(tài)下的經濟發(fā)展要求在促進經濟增長的同時，也盡可能減少了能耗。保障經濟、能源、環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展，已成為中國經濟發(fā)展中一個亟待解決的重大問題。而曾經“一鋼獨大”的河北省鋼鐵企業(yè)，在治霾減排和去產能的雙重壓力下，提高能效、減少不同品質熱源的浪費，對其實現(xiàn)綠色循環(huán)可持續(xù)發(fā)展的意義就更加重大了。文章以河北省鋼鐵企業(yè)為例，分析該鋼鐵企業(yè)高爐煤氣發(fā)電項目的社會效益和經濟效益，對副產煤氣等二次能源利用的經濟效益進行系統(tǒng)的分析，探究企業(yè)能源的經濟環(huán)境效益。

【關鍵詞】副產煤氣；煤氣發(fā)電；經濟效益；環(huán)境效益

【中圖分類號】F426 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-0688（2018）02-0110-02

在能源構成方面受我國“富煤、缺油、少氣”的能源現(xiàn)狀所限，鋼鐵的生產過程所需能源大多以煤為主，僅個別流程也會涉及油、氣消耗；具體到各省的鋼鐵企業(yè)的能源消費結構不同，其節(jié)能降耗的來源也有區(qū)別。

1 河北省某重點鋼鐵企業(yè)能源結構與節(jié)能潛力現(xiàn)狀

2013年，河北省鋼鐵聯(lián)合企業(yè)能源結構為煤炭約占75%，電力約占25%，而天然氣、石油等所占比例很小。煉鐵、煉焦、燒結工序的耗能約占企業(yè)總能耗的90%，主要的能源消耗是原煤、煤粉、煤氣、電力，蒸汽等；煉鋼和軋鋼的主要能耗是煤氣、電力、水、天然氣或重油等，這些消耗僅占總能耗的10%左右。因此，在煉鐵工序實施節(jié)能技術是鋼鐵企業(yè)節(jié)能的關鍵。節(jié)能的途徑包括對一次能源的高效利用及對二次能源的再利用。鋼鐵企業(yè)的一次能源是指從自然界直接獲取的天然能源，如煤炭、石油、天然氣、水能等；工序流程中通過消耗一次能源產生的煤氣、蒸汽、余熱、余壓、氧氣、氫氣等能夠再次利用的能源則稱為二次能源，這其中副產煤氣為煤炭能量的34%左右[1]?？鄢碑a煤氣，國內外鋼鐵行業(yè)公認的可回收利用的二次能源量約占鋼鐵業(yè)總能耗的15%?！靶氯砧F”的再利用率已達到13.8%，“寶鋼”為11.5%，河北省多數(shù)鋼鐵企業(yè)是在7.5%以下，節(jié)能潛力明顯。本文結合河北省鋼鐵企業(yè)副產煤氣發(fā)電項目實例，分析節(jié)能技術的經濟環(huán)境效益。

2 煤氣發(fā)電的經濟性分析

近年來，河北省高爐副產煤氣二次利用發(fā)展態(tài)勢良好，主因在于其顯著的經濟效益。自2006年“邯鋼”首個利用高爐煤氣發(fā)電節(jié)能環(huán)保項目獲得成功后，2008年“唐鋼”使用高爐煤氣發(fā)電2個月增利405萬元。截至2015年，“邯鋼”富余煤氣發(fā)電站日發(fā)電量為1 250萬k W·h，自發(fā)電比例達到61%[1]。

2.1 建設期費用低

截至2016年，我國燃煤發(fā)電量占發(fā)電總量的比例為56%左右，燃煤發(fā)電仍然是目前獲得電力的主要來源。煤氣發(fā)電直接以高爐和轉爐中副產的煤氣為燃料；燃煤發(fā)電則以煤炭為燃料?，F(xiàn)代燃煤技術為了提高煤的燃燒效率，需將塊煤磨制成煤粉，鍋爐以煤粉為燃料，因此燃煤電廠還要配備煤粉加工設備。同時，燃煤鍋爐（煤粉爐）還需進行固態(tài)排渣（爐膛渣口排渣，浸水降溫，機械破碎，沖渣），因此需建設排渣排灰設施等。燃煤發(fā)電項目也需建設儲煤煤場、煤炭運輸?shù)扰涮自O施。但高爐煤氣進行發(fā)電則無需配備，可直接作為燃料來使用。

按照目前的國家環(huán)保文件中的規(guī)定，燃煤電力企業(yè)還要配套建設煙氣脫硫、煙氣脫硝、煙氣除塵等煙氣處理設備，而高爐煤氣發(fā)電項目則不需要。據統(tǒng)計，建設相同規(guī)模的煤氣發(fā)電項目要比燃煤發(fā)電項目節(jié)約20%左右的投資[2]。

2.2 發(fā)電與運行成本低廉

2016年以來，國家能源關停了部分能耗高、污染重的落后煤電機組。國內燃煤電廠的供電能耗指標已由“十五”期間的390 g/kW·h降到目前的323 g/kW·h[3]。但相對燃氣燃油發(fā)電，能耗率仍有降低空間。時至今日，燃煤電廠用煤約占全國煤炭總產量的25%，用水量占工業(yè)用水總量的40%，煤電企業(yè)能耗比重仍然較大。

高爐煤氣發(fā)電的能耗水平與發(fā)電機組的規(guī)模和綜合利用等情況相關。以河北省A企業(yè)為例，2016年采用35 MW超高溫超高壓煤氣發(fā)電項目，年消耗7.12億Nm3煤氣，發(fā)電量為2.554×108 kW·h，供電年供電量為2.391×108 kW·h，發(fā)電標準煤耗率為337.6 g/kW·h，供電標準煤耗率為359.1 g/kW·h。年發(fā)電量發(fā)電能耗成本為0.032元/kW·h。而河北省B鋼鐵集團2015年采用80 MW高溫高壓煤氣發(fā)電機組，年消耗煤氣18.24億Nm3，發(fā)電量為6.4×108 kW·h，發(fā)電標準煤耗率為328.6 g/kW·h，供電標準煤耗率為347.0 g/kW·h，發(fā)電能耗成本為0.028元/kW·h。

以“邯鋼”為例，2013年“邯鋼”建成并試運行150 MW 煤氣聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機組，該項目采用低熱值型機組和燃氣蒸汽聯(lián)合技術，汽輪機循環(huán)利用余熱鍋爐蒸汽，實現(xiàn)了富于煤氣的再利用，使“邯鋼”年回收利用煤氣量達 22.9×108 Nm3，發(fā)電標準煤耗為288 g/kW·h，發(fā)電量約11.91×108 kW·h（ 綜合利用時間近7 200 h計算），節(jié)省標準煤 34.32萬t。聯(lián)合循環(huán)發(fā)電站每年的廠用電率約3.11%，扣除廠用電后每年外供電量約 11.54×108 kW·h，創(chuàng)效益共計2.752 5億元，供電煤耗低于2016年五大電力企業(yè)平均305 g/kW·h標煤的能耗水平。

煤氣發(fā)電項目相對燃煤電廠，其動力設備及輔助設施較少，設備日常維護運行及折舊等費用的支出相對減少，同時比燃煤發(fā)電機組控制操作更為簡單，而且作為新技術自動化水平較高，能夠為企業(yè)減少管理費用及人員成本。

2.3 節(jié)省供電、輸電過程的能耗成本

鋼鐵企業(yè)利用副產煤氣發(fā)電，按照當前使用聯(lián)合發(fā)電機組循環(huán)利用二次能源的狀況，節(jié)能效益除煤氣發(fā)電企業(yè)自用外，還節(jié)省了輸電上網的設備費用及能耗?！笆晃濉逼陂g，國家電網電能損耗為5.98%[5]，這部分損耗將為企業(yè)節(jié)省大量的能源成本。

2.4 投資回收期明顯優(yōu)于煤電

截至目前，河北省煤電企業(yè)平均投資回收期為7.8年左右，據大部分能源環(huán)保公司測算，一般中小型高爐煤氣聯(lián)合發(fā)電機組投資回收期（含建設期）為2.33～4年。例如，“邯鋼”150 MW CCPP發(fā)電機組，經過16個月施工建設與安裝， 2013年7月進行168 h的運行試驗，并且正式投產，該發(fā)電機滿負荷發(fā)電量達到150 MW。該循環(huán)發(fā)電項目4 年可收回投資成本。

3 環(huán)境效益

3.1 對空氣和環(huán)境的污染大大降低

A、B企業(yè)電廠回收利用高爐等工藝生產中產生的剩余氣體燃料，采用100%燒煤氣的燃氣鍋爐。由于鋼鐵工藝副產的氣體燃料發(fā)熱值較低，成分中主要是CO和H2 ，基本沒有燃料-N，爐膛溫度相對煤粉爐較低，煙氣停留時間短，過剩空氣系數(shù)也較小，鍋爐運行實際生成的NOx（“寶鋼”實測濃度低于61 mg/Nm3）很低。而氣體燃料中S或H2S的含量極少，加之煤氣凈化后送至電廠的各種氣體燃料含塵量均低于10 mg/Nm3，因此本電廠燃氣鍋爐燃燒生成的煙氣中對大氣的“三害”（煙塵、SO2和NOx）污染很少，不需要煙氣除塵、脫硫等處理系統(tǒng)，煙氣中排放的煙塵、SO2及NOx都符合當前相關環(huán)保法規(guī)的要求。“邯鋼”CCPP循環(huán)發(fā)電項目，年均減排CO2排放量 為118.742 萬 t、SO2排放量為 3.573萬t、NOX排放量為1.786 5萬t[4]。

3.2 減少散放，減少污染物總排放量

據統(tǒng)計，到2004年，國內重點鋼鐵企業(yè)高爐煤氣放散率仍在10%左右，中小型鋼鐵企業(yè)則達25%～40%。這些放散的可燃氣體如果能有50%的利用效率，那么年發(fā)電量可達100億kW·h以上，可以為國家節(jié)省標準煤近3 000萬t。每年SO2、NOx和煙塵的排放量分別可減少4.0萬t、2.0萬t和0.4萬t，預計可以減少環(huán)境損失2.0億元以上。

3.3 噪聲污染較小

電廠的噪聲主要有機械噪聲、空氣動力噪聲、電磁噪聲和交通噪聲。這4類噪聲就能量大小而言，前3類噪聲的能量大且集中，傳播范圍廣且距離遠， 而且噪聲源大部分集中在主廠房內，是一個大的噪聲源。類比同類燃煤電廠，煤氣電廠的主要高噪聲設備有鍋爐、汽輪發(fā)電機、引風機、送風機、給水泵、冷卻塔等，其噪聲源值一般都為中頻強噪聲，其值在95～110 dB（A）。此外，鍋爐點火、停爐排汽時的排汽噪聲高達140 dB（A），對周圍環(huán)境影響較大，傳遞距離遠，但時間不長。

4 社會效益

對于企業(yè)的發(fā)展而言，實施富余煤氣發(fā)電項目，避免了能源浪費、等量抵消燃煤發(fā)電帶來的煙塵、SO2、NOx等大氣污染物的排放，可有效改善周邊環(huán)境。在當下實施去產能的政策環(huán)境下，提高二次能源的利用效率，減少企業(yè)運行成本，是關乎企業(yè)生存的長久之計，同時也符合國家可持續(xù)發(fā)展和循環(huán)經濟理念，可以最大限度地提高廢氣、廢水、廢物的綜合利用水平。

總之，利用富余煤氣聯(lián)合發(fā)電技術可以把保護環(huán)境、節(jié)約能源和資源綜合利用等融為一體，不僅能夠加快企業(yè)經濟總體發(fā)展，還能減少環(huán)境污染。鋼鐵企業(yè)節(jié)能技術的實施具有明顯的社會效益和環(huán)保效益。

參 考 文 獻

[1]王維興.鋼鐵工業(yè)二次能源回收利用評述[J].世界金屬

導報，2014（9）.

[2]張傳秀.淺談高爐煤氣發(fā)電的經濟和社會效益及環(huán)保效果[J].上海金屬，2007（7）.

[3]能源發(fā)展“十二五”規(guī)劃.http：//news.bjx.com.cn/html/

20130124/415240-2.shtml，2013-01-24.

[4]楊繼銳.邯鋼 150 MW 低熱值煤氣燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機組生產實踐[J].河北冶金，2014（2）.

[5]皮江紅.高壓輸電線路能耗計算與節(jié)能措施研究[J].節(jié)能減排，2013（10）：60.