冶金工业作为全球工业领域的基石，其能源消耗模式对经济发展与环境保护有着深远的影响。其减碳成效更是关乎“双碳”目标落地的关键。在主流的高炉-转炉长流程钢铁生产过程中，能源利用率仅为 27%，其余73%主要以余能余热的形式存在。这些余热余能资源中，副产煤气占比达到约 74.6%。首钢工程公司作为冶金环保热电领域有代表性的领跑者，积极响应国家节能减排政策，持续深耕高效煤气发电技术的开发与应用，引领变革，为行业低碳转型注入强劲动力。
一、技术背景及发展历程
在钢铁产能过剩和“双碳”政策的影响下,冶金行业正面临着结构调整和转型升级,为促进冶金行业供给侧结构性改革,实现能源消耗和污染物排放全面稳定达标,首钢公司积极响应国家节能减排政策号召,专注于一系列低碳技术的开发、推广、落地。
长久以来，副产煤气在冶金行业中并无有效利用途径，一直被视为无法利用的废气。然而，早在国家“双碳”提出之前，首钢工程公司便以前瞻性的战略眼光，率先洞察到其中蕴含的能源价值。1993年，国际首套BTG高温高压煤气发电技术落地应用于首钢动力厂，同时成功取得全燃高炉煤气高压电站锅炉相关专利，实现了全球范围内副产煤气废气的资源化利用的首次突破。
20多年来，首钢工程公司始终致力于煤气发电效率提升的研发。自1994年首钢电力厂首台高温高压锅炉投运、开启高效利用序幕以来，其发展历程清晰地展现了向更高参数、更大规模、更优效率的坚定迈进。
2001年至2019年，首钢工程推动了高温高压技术规模化应用，先后完成马钢220t/h高炉煤气锅炉、新余2×130t/h高炉煤气锅炉、马钢4#50MW汽轮发电机组等多个项目。面对传统的中温中压、高温高压参数的中小型机组热效率普遍不超过32%的瓶颈，首钢工程在持续优化高温高压技术的同时，攻坚超高温超高压新技术，2019年成功落地天钢65MW超高温超高压中间再热工程等标杆项目。
2020年至今，首钢工程在超高温超高压和亚临界核心技术上实现全面突破，实现煤气利用效率与机组规模双提升：2021年建成首钢水钢2×55MW超高温超高压项目；2024年相继落地首钢长治65MW超高温超高压、首钢京唐100MW亚临界，首钢股份迁安钢铁100MW亚临界低效机组升级等标杆项目。在继续扩大发电市场份额的同时，首钢工程并未止步于既有技术，2025年，公司在120MW高效亚临界机组实现行业最新突破，该机组代表了行业最新突破，在保持亚临界技术高适应性与运行稳定性的基础上，进一步优化热力系统，提升了发电效率，实现了高效率与高可靠性的统一。
迁钢100MW项目实景 二、 技术特色 1 超高温亚临界煤气发电技术 该技术以低热值高炉煤气（热值约3800kJ/m³）和转炉煤气（热值约6700kJ/m³）为燃料，支持纯烧或混合燃烧模式，相比于中温中压及高温高压机组，超高温亚临界煤气发电技术的核心突破关键在于以下两点：提高蒸汽参数和增加中间再热。 相比于落后机组，超高温亚临界煤气发电技术提高蒸汽初压与初温，增加循环的高温加热段，使循环温差增大，提高机组循环热效率。 对于不带中间再热的煤气发电机组，蒸汽在汽轮机中做完功后便直接进入冷凝器中冷凝，蒸汽中的大部分热量将会以汽化潜热的形式损失 ；当增加一次中间再热后，再热蒸汽从汽机高压缸排汽引出，被重新送至锅炉加热至初始温度，降低了蒸汽的排汽湿度，使得湿汽损失减小，显著提高了汽轮机组的循环热效率。 2 锅炉烟气余热回收 对于以高炉煤气燃料为主的煤气锅炉来说，主要热损失是排烟热损失，而决定锅炉排烟热损失的主要因素是排烟温度，所以提高锅炉热效率的主要途径是降低锅炉的排烟温度。 为进一步降低烟气温度，在高效煤气发电机组中，从锅炉尾部排出的烟气通过烟气-煤气换热器后经引风机升压送至烟囱排出。利用高炉煤气及烟气余热回收装置有效地降低锅炉排烟温度，减少排烟损失，提高锅炉的热效率，增大发电量，同时低热值煤气在吸收烟气余热后，煤气温度将上升，较高温度的煤气再送入锅炉炉膛燃烧，有利于低热值煤气的燃烧稳定性。 3 高效亚临界煤气发电技术 基于对钢厂煤气特性和实际运行情况的调研，尽管超临界技术实现了蒸汽压力、温度的提升，具备更高的热效率，但其配套的超临界锅炉为电力系统专用的直流炉型，与钢厂常规锅炉差异显著，该炉型对负荷稳定性和人员操作要求严苛。而钢厂煤气压力本身易出现波动，极易造成直流炉运行难以精准控制。 为此，首钢工程公司另辟蹊径，在成熟的超高温亚临界技术基础上，自主创新开发出适配性更广的 “高效亚临界”技术。该技术主汽压力仍沿用超高温亚临界技术，主蒸汽温度和再热蒸汽高温段温度提升到600℃，同时进一步优化热力系统，机组热效率可达42%，实现了效率与实用性的最优解。 某100MW项目BIM模型 三、 典型业绩 截至2025年底，首钢工程已承接京唐100MW、迁钢100MW、马钢100MW等多个超高温亚临界煤气发电项目，其中京唐、迁钢项目已顺利投产运营。以迁钢100MW项目为例，168实验期间，设备运行稳定，厂用电率平均7.92%，发电效率达到42.4%，可100%消纳低热值富余煤气，实现煤气零排放调度，不仅降低钢铁企业外购电力依赖，更间接提升碳减排能力，每年可为企业节约大量能源成本，节能减排效益显著。 四、 结语 首钢工程公司以认真严谨的研究态度、踏实肯干的实践思维，不断进行科技创新，在能源利用领域稳步发展。煤气高效发电技术的应用，特别是利用高炉煤气和转炉煤气作为燃料，为能源密集型的冶金行业提供了减少对外购电力的依赖，间接提升了钢铁企业碳减排能力，有助于钢铁企业实现“双碳”目标。 新一代首钢工程人对于煤气发电技术的研究并未止步，首钢工程公司在扩大亚临界煤气发电市场的同时，积极推动更高效煤气发电技术的的研发及实际应用，其设计团队敢想敢做，打破固有思维，结合亚临界煤气发电机组的设计、建设、运行经验，成功开发出更先进的高效亚临界发电技术。展望未来，煤气高效发电技术不应仅是细节优化，更应紧跟时代，基于大数据平台，将智能化操作与煤气发电工程设计相融合，推动行业向着更加绿色、智能、可持续的方向发展。
