“打败你的不是对手，颠覆你的不是同行。”这项互联网新产业生存法则，在传统钢铁、电力行业一样适用。
剑指工业废气高效再利用，中冶南方都市环保工程技术股份有限公司(以下简称中冶南方都市环保)夯筑钢铁行业环保技术高地，将煤气发电技术从中温中压、高温高压逐步升级至高温超高压、从亚临界，再到超临界，勇闯理念禁区、奋进技术蓝海、夺取一方天地。
一路披荆斩棘，中冶南方都市环保致力清洁钢铁系统技术研发，在全国煤气发电领域市场份额超70%，在印尼、马来西亚等多个国家应用。不断巩固我国在国际煤气利用领域的话语权，成就全球降碳减排实践的中国自信。
问道二十余载，创新步步为营。历经5代产品，中冶南方都市环保将煤气发电效率从25%上升至43.5%。每个1%的背后，都是一次科技新突破，意味着更多钢铁“废气”变成清洁电能，减少更多煤炭消耗。
中冶南方都市环保供图
变废为宝，从“点天灯”到“开电灯”
我国钢铁产能居世界第一，面对升级迭代和实现“双碳”目标的需求，环保科技创新迫在眉睫。
钢铁冶炼过程中会排放大量具有毒性的煤气，热值低且不易储藏。一立方米高炉煤气重一千克左右，而其热值大约800大卡，只有劣质煤的三分之一，仅为家用天然气的十分之一。
以往，这些煤气以“点天灯”方式燃烧放散处理，造成大量能源浪费，严重环境污染。
进入新世纪，环保约束日益趋紧。“出生”于武汉钢铁设计研究院的都市环保深知钢企的这一痛点，因此致力于研发低热值高炉煤气发电技术，将“放掉”的废气用于发电。
所谓煤气发电，即将煤气收集后燃烧发电，是钢铁企业实现节能、减排、增效的“法宝”，而煤气发电效率是衡量其“法力”大小的关键。
“发电效率提升难在技术系统研发、参数设计和设备集成控制，每前进一小半步，都带来效益大幅提高。”中冶南方都市环保总工程师宋自新介绍，该公司逐步进行技术升级，近20年，将发一度电的煤气消耗量，从4.3立方减少至2.5立方，每发出一度电，意味着节省200克标准燃煤。
宋自新说，煤气发电技术根据系统参数不同，全厂热效率差异较大，技术代际关系由此划分。
第一代中温中压技术，全厂热效率只有25%。随后，该技术经历第二代高温高压，热效率约为31%;第三代高温超高压，热效率约为37%。技术升级换代为钢铁企业带来巨大收益，也为钢铁行业节能减排做出重要贡献。
早在2017年，中冶南方都市环保成功研发了第四代煤气发电技术，即亚临界煤气发电技术，使135MW(兆瓦)等级机组的热效率达41以上，相比超高压煤气发电技术，发电能力提升8%到10%。
以1套135MW机组为例，燃用相同燃料，采用亚临界技术的机组年度发电量较上一代技术可增加约8000万度，年新增经济效益约4000万元。
曾经让钢铁企业“无计可施”的富余煤气，如今成了挣钱的“香饽饽”。目前，中冶南方都市环保陆续在海内外上马60余台亚临界煤气发电机组，该技术已达国际领先水平，并斩获行业最高奖——中国冶金科学技术一等奖。
精益求精，核心科技刷新世界纪录
创新方能赢得市场，技术比拼，亦如逆水行舟。
亚临界之后，中冶南方都市环保再登技术巅峰。3月31日，中冶南方都市环保自主研发的全球首套超临界煤气发电机组在广西盛隆冶金投产运行。该设施刷新了煤气发电机组运行压力、温度和发电效率的多项世界纪录，意味着我国成为冶金行业低热值煤气发电技术的领跑者，强力支撑起钢铁冶金企业的低碳转型。
超临界煤气发电，是指低热值的煤气在燃气锅炉中燃烧，产生的主蒸汽参数达到超临界状态，即蒸汽压力25.4MPa(兆帕)，温度605℃，随即送入汽轮发电机组，发电效率大幅提升。
中冶南方都市环保科技开发部技术开发室主任唐美琼介绍，煤气发电技术从中温中压到亚临界、超临界，通俗讲同家庭烧热水道理类似，可以用盆、壶、高压锅等，器具不同，烧热水的时间和燃料消耗量也不同。
眼下，首套超临界煤气发电机组为145MW，发电效率可达43.5%，年发电量10.6亿度，直接经济效益5亿多元，一年可减少二氧化碳排放约85万吨。
“这项技术将极大提升钢铁企业减碳降污能力，向低碳冶炼迈出一大步。”中国金属学会副秘书长高怀认为，煤气高效利用一直是钢铁工业低碳转型的核心技术，超临界煤气发电技术耗能更少、效益更高。
超临界煤气发电机组作为第5代煤气发电机组，蒸汽参数和发电效率的大幅提升，也带来更高的安全性要求。
为此，新机组开发运用“全厂APS一键启停”“煤气锅炉自动燃烧”等智慧化技术，可实现机组启停阶段的“一键式操作”和燃烧自动控制，提升运行智能化和安全性。
作为我国钢铁冶金行业的环保治污“国家队”，中冶南方都市环保服务钢铁企业绿色转型，持续攻关煤气发电核心科技，久久为功。
近年来，该公司承建的煤气发电总装机容量相当于一个三峡工程，年发电量达1300亿度，减少二氧化碳排放超1亿吨。
开创新局，钢铁“电小二”大有可为
技术提升能源利用效率，创新驱动能源结构变革。
一直以来，中冶南方都市环保主导研发小型化高参数低热值煤气清洁高效发电技术，推动钢铁行业煤气发电技术变革，也将搅动我国能源使用新变局。
在宝武集团，中冶南方都市环保已承建4台亚临界煤气发电机组，可实现年发电量超32亿度，占每年自用电量的25%到30%，等效每年节约标准煤超百万吨。
亚临界、超临界煤气发电技术由钢铁而生，硬核出击，“破圈”服务势在必行。
“这一技术创新颠覆了传统能源使用理念，突破高参数、大容量、高效率的‘定论’，证实高参数、小容量、高效率的科学实践。”宋自新说，优质燃料转化率高，低质燃料也可以实现高转化率。
发电机组使用中，容量越小，难度越大。“小”意味着每一步更加精细，对零部件的要求更高，技术系统更复杂，施工过程质量控制更难。
受煤气热值低、压力不稳定影响，相较于燃煤发电，煤气高效发电难点众多。但煤气发电是一种洁净发电方式，经济效益好，且符合政策趋势，正备受关注。
宋自新认为，我国以煤炭为主的能源使用格局中，如石油化工、煤化工等能源系统中，也可以使用超临界发电机组技术，可以不燃烧标煤，燃用劣质煤或足量工业废气即可满足，实现超低排放，大大降低成本。
同时，该技术在石油化工、煤化工等行业潜力巨大，助力相关行业降低排放，提高能源利用效益。
2021年我国粗钢产量为10.33亿吨，钢厂富余煤气约0.77亿Nm3/h，若全部采用超临界煤气发电技术，可装机近31000MW，相比冶金行业目前最常用的超高压技术，可多装机近5000MW，年新增发电量可达400亿度，减排CO23200万吨。
未来，超临界煤气发电技术无疑是一把利剑，驰骋能源蓝海，为实现碳中和、碳达峰披荆斩棘。
