一、技术名称：燃气轮机值班燃料替代技术
二、技术所属领域及适用范围：钢铁行业 CCPP应用领域
三、与该技术相关的能耗及碳排放现状
近年来，燃气-蒸汽联合循环发电机组(CCPP)在钢铁企业得到广泛的应用。通过燃用中、低热值煤气(以高炉煤气为主，掺入部分焦炉煤气和转炉煤气)，将副产放散的工业煤气转化为电能，具有显著的高效节能和环保效果。
目前，国内钢铁企业在运的50MW级别燃气-蒸汽联合循环发电机组(CCPP)的热电转化效率普遍较低，其中GE 50MW级别机组热电转化效率约30%，三菱50MW级别机组热电转化效率约37.6%。国内大部分企业在运的机组效率还不能达到以上标准。
CCPP 对燃料热值及质量要求较高，不能单独使用低热值的高炉煤气作为燃料，必须掺烧热值相对较高的焦炉煤气或转炉煤气等。一方面，焦炉煤气价格远高于高炉煤气，造成燃料成本居高不下。一般情况下，装机50MW的燃气轮机，作为值班燃料的焦炉煤气平均消耗量约为1000-1200m3/h，如果年运行小时按8000小时计算，每年值班燃料消耗量约为800-960万m3，造成优质能源的大量浪费;另一方面，焦炉煤气由于其自身特性，品质难以达到燃气轮机的燃料规范，很容易致使燃气轮机排气SO2超标，不仅达不到环保要求，而且会引起余热锅炉烟道酸露腐蚀，出现频繁爆管的现象。目前该技术可实现节能量3万tce/a，CO2减排约8万t/a。
四、技术内容
1.技术原理
该技术通过对燃气轮机燃烧室流体预混、扩散燃烧进行研究，建立燃烧计算模型，模拟燃烧室工况，调整过量空气系数，按《燃气轮机排放标准》计算燃料更改后燃烧室燃烧温度，确保最佳过量空气系数，降低燃烧温度以及NOX、SO2的生成量;同时，通过焦炉煤气(COG)及高炉煤气(BFG)联动逻辑系统研究，将值班燃料切换过程中及切换后的燃烧波动偏差控制在合理范围之内，实现对热值范围的相应修改，增强燃气轮机对燃料的适应性，增加高炉煤气用量，提高联合循环发电机组出力。在极限工况下，如燃气轮机负荷小于5MW，热值低于2990kJ/Nm3-wet，大气温度低于-12℃等情况下，需增加相应保护连锁，防止回火、熄火等事故发生，保证安全运行。
2.关键技术
(1)基于燃烧及流场分析的建模技术;
(2)燃气轮机燃烧稳定技术;
(3)燃气轮机低氮燃烧技术;
(4)焦炉煤气(COG)及高炉煤气(BFG)联动系统技术;
(5)变几何低氮燃烧技术;
(6)燃烧室压力波动及加速度监测技术。
3.工艺流程
燃气轮机值班燃料替代技术的工艺流程见图1和图2。