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焦爐煤氣在發(fā)電中的應用

文檔作者：林立錦文檔來源：陜西省焦化廠		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年11月01日
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- 5O¨ 煤氣-b 熱力 1996年11月
⑧
。
焦爐煤氣在發(fā)電中的應用
(陜西?省焦掣化墮廠 ／．
， 711712)
我廠目前生產(chǎn)冶金焦2O萬t／年， 剩余
焦爐煤氣約50OOm。／h。1992年我廠開發(fā)了利
用焦爐煤氣， 采用燃氣輪機發(fā)電的技術。
本電站設計發(fā)電裝機容量2000 kW， 產(chǎn)
飽和蒸汽6．5t／h(壓力0．8MPa)， 于1994
年7月21日正式發(fā)電。
現(xiàn)將本項目的生產(chǎn)工藝流程、主要技術
指標、基建投資概況、經(jīng)濟效益與社會效
益、推廣應用前景等進行介紹， 分述如下。
1 生產(chǎn)工藝流程
本發(fā)電工程的生產(chǎn)工藝流程由煤氣凈化
與壓縮(增壓) 系統(tǒng)、燃氣輪機發(fā)電系統(tǒng)和
余熱鍋爐系統(tǒng)等三大部份組成。
1．1 煤氣凈化與壓縮系統(tǒng)
煤氣的凈化與壓縮是燃氣輪機發(fā)電的關
鍵， 只有凈化和壓縮后的煤氣才能供燃氣輪
機使用。
煤氣凈化的目的是為了防止燃氣輪機燃
氣噴咀的堵塞和煤氣中的有害物質(zhì)對高溫渦
輪葉片、調(diào)節(jié)機構的腐蝕。
我國輕型燃氣輪機燃料使用規(guī)范中， 對
氣體燃料中的雜質(zhì)有一定的要求，但此標準
目前還在討論中， 待審批后才能執(zhí)行 另外，
燃氣輪機使用焦爐煤氣，在我國才剛剛起步，
輕型燃氣輪機燃料使用規(guī)范中對氣體燃料規(guī)
定甚嚴， 煤氣質(zhì)量指標定得過高， 對一般焦
化廠很難達到， 若要求太低， 則滿足不了燃
氣輪機的使用要求， 針對這種情況，我們參
考和吸取了鐵嶺焦化廠電站的運行經(jīng)驗， 經(jīng)
對比和實際觀測， 認為采用我國現(xiàn)行城市煤
氣供應中人工煤氣的質(zhì)量指標是可行的。
本電站使用的煤氣凈化流程如下：
焦爐產(chǎn)生的粗煤氣經(jīng)集氣管、橫營初玲
器冷卻與輕焦油洗萘， 然后進入電捕焦油器
除去焦油， 經(jīng)羅菠風機至洗氨塔除去煤氣中
的氨， 再經(jīng)洗葷塔進入干式脫硫箱除去煤氣
中的硫化物和氰化物， 最后經(jīng)輕柴油洗萘除
去煤氣中的殘余萘， 然后至5OOOm。的濕式
煤氣柜中。
煤氣作為燃氣輪機的燃料， 相對液態(tài)燃
料而言， 可以免除燃料的蒸發(fā)過程和獲得較
高的燃燒溫度，但為了增加放熱強度和提高
燃燒反應速度和火焰的穩(wěn)定性， 煤氣除凈化
外還必須增壓。
煤氣從氣柜引出， 正壓進入立式活塞式
壓縮機， 經(jīng)二級加壓至0．8一O．9MPa，壓縮
后的煤氣經(jīng)中間冷卻器、后冷卻器、貯氣
柜、精過濾器、氣調(diào)伐， 至燃氣輪機燃燒
室燃燒。
1．2 燃氣輪機發(fā)電系統(tǒng)
該系統(tǒng)是發(fā)電工程的核心部份。本系統(tǒng)
由燃氣輪機、發(fā)電機、威磁機、控制臺、高
低壓配電柜、冷卻潤滑裝置等組成。
燃氣輪機由減速裝置、附件傳動裝置、
空氣壓縮機、燃燒室、渦輪機、尾部排氣裝
置等部件組成。
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第16卷第6期 煤氣與熱力
經(jīng)過空氣濾清器的空氣(空氣量／>20．5
kg／s， 空氣含塵量<0．5m~／m。， 5—1O微
米的顆粒小于5 )， 從燃氣輪機的進氣口
吸入， 經(jīng)燃氣輪機的壓氣機(10級軸流壓
縮)增壓， 升壓后的空氣一部份進入燃氣
鴕機的環(huán)形燃燒室與增壓后的煤氣摻混燃
燒， 產(chǎn)生高溫、高壓煙氣。另一部份空氣流
經(jīng)火焰筒外壁和內(nèi)筒形成氣膜， 以便隔熱和
冷卻， 隨后逐漸摻臺到燃燒產(chǎn)生的高溫、高
壓煙氣中， 保持進入渦輪的煙氣溫度大約為
800℃， 然后通過渦輪葉柵通道， 膨脹做功，
帶動同步發(fā)電機發(fā)電。通過渦輪后工質(zhì)溫度
降低至450~C， 然后進入余熱鍋爐， 經(jīng)熱交
換， 產(chǎn)生水蒸汽6。5t／h， 低溫工質(zhì)(煙氣)
約150℃ ，經(jīng)鐵煙囪排入大氣。
燃氣輪機工作時實行自動調(diào)節(jié)，據(jù)工作
狀態(tài)、環(huán)境溫度、功率狀況、能自動調(diào)節(jié)煤氣
的供應量， 以保證等速調(diào)節(jié)和渦輪前工質(zhì)溫
度的調(diào)節(jié)，達到燃氣輪機安全、可靠地運行。
整套熱電聯(lián)產(chǎn)機組， 裝有超轉(zhuǎn)速保
護、渦輪及超溫保護(即工質(zhì)進入余熱鍋爐
前妁溫度， 本系統(tǒng)稱為 r 溫度)、潤滑油低
壓保護、回油超溫保護、控制電源失電保
護、振動超差保護、煤氣系統(tǒng)故障保護(低
壓高溫)、電氣線路過流、低壓(或高壓)
保護、低周波保護和應急冷氣停機保護等。
上述保護裝置， 從我廠運行情況來看都
能及時工作、安全可靠。
1．5 親熱鍋爐系統(tǒng)
本系統(tǒng)主要由軟水制備系統(tǒng)和鍋爐水汽
系統(tǒng)、煙囪等組成。燃燒系統(tǒng)屬于燃氣輪
機，不在本系統(tǒng)之列。
軟水制備系統(tǒng)， 由=臺每小時制備軟水
12噸的自動切換鈉離子交換器(一開一備)、
二臺鍋爐給水泵(一開一備)和二臺水箱組
成。整套軟水設備布置在6 x 1 O米的單層廠
房里。
鍋爐水汽系統(tǒng)， 因高溫工質(zhì)(煙氣)來
· 5】·
自燃氣輪機尾噴口， 所以本系統(tǒng)只有鍋， 不
必設爐。鍋爐分上下二部份， 下部為排管式
換熱器， 煙氣在管外沖刷排管， 將熱量傳給
管內(nèi)循環(huán)流動著的水， 水循環(huán)靠循環(huán)水泵來
完成(一臺工作，一臺備用)， 高溫水在上
部鍋筒(汽泡)沸騰蒸發(fā)， 產(chǎn)生的蒸汽并入
廠區(qū)蒸氣管嘲， 供應備用戶。
余熱鍋爐露天布置， 煙囪高l4米， 直徑
1．4米。
2 主要技術工藝指標
(1)燃料煤氣質(zhì)量符合《城市煤氣設
計規(guī)范》T J28～78第12條的規(guī)定，
(2)煤氣供應量≥2000立方米／時，
煤氣增壓后壓縮機出口壓力≥0．8 MPa(表
壓) l
(3)余熱鍋爐給水水質(zhì)標準， 參照同
參數(shù)的水管鍋爐執(zhí)行。即符臺GB1 576—65
《船壓鍋爐水質(zhì)標準》規(guī)定的指標，
(4)燃氣輪機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速12087r／mln，
輸出軸轉(zhuǎn)速1000r／rain；
(5)燃氣輪機輸出功率， 額定2130
kw， 最大輸出功率2350kW j燃氣輪機功
率乘以傳動系數(shù)0．95， 即為發(fā)電機運行功
率： 額定為20ookW 、最大功率為2200
kW j
(6)燃氣輪機連續(xù)工作時間， 當輸出
額定功率時， 時間不限， 最大功率時小于6O
分鐘，且最大功率工作時間，不得超過運行
總時間的1O 。
(7)燃氣輪機起動至慢車轉(zhuǎn)速時間不
大于1 5O秒；
(8)起動時燃氣輪機渦輪后工質(zhì)溫度
不大于700~C， 正常運行時小于47"5℃ (郎
T4溫度) ；
(9)燃氣輪機振動過載系數(shù)g， 使用
過程中不大于3．5g(測量部位在壓氣機與燃
燒室機殼結合面垂直的最低位置， 相對謾4量
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· 52· 煤氣與熱力 199e年i1月
頻率為201．5Hz)j
(10)燃氣輪機潤滑油壓力， 工作狀態(tài)
0．5—0．55MPa。進口潤滑油溫度， 最佳70
— 8O℃ ，最低>40℃， 最高<90℃ ， 出口潤
滑油溫度(回油)不大于115℃}
(11)煤氣噴咀前工作壓力不小于0．7
M Paj
(12)燃氣輪機發(fā)電機組的狀態(tài)，據(jù)國
際Gt310489-89《輕型燃氣輪機通用技術要
求》：
基本發(fā)電型：
工作時問：6000-8000小時／年J
起動砍數(shù)：小于20—25次／年}
連續(xù)工作時間： 大于300小時／次J
起動和加載時間：小于3O分鐘。
(13)工藝流程、平面布置見圖1、
2 、3
圈一匱卜圖一
廠— f_ ‘
l 熱I
l器卜_千月自— #人大．【
囤1 工藝方塊圖
空氣— 空氣過濾器
電(外避)
圈t 工藝 翟
一待一過 濾一
～
。 一 ～
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第16卷第6期 煤氣與熱力 ·b3·
o
3 平翻布置
3 基建投資概況
本項目設計投資總概算54 0萬元(實際
投資60O萬元)， 占地2OOO平米，建設周期
一年， 投資回收期為二年半。
投資分配情況如下：
(1)QDR2o型燃氣輪機發(fā)電機組(含
余熱鍋爐)
34O萬元 占56．7
(2) 土建 3O萬元 占5．0％
(3)備用機(燃氣輪機)
1O0萬元 占16．7
(4)管道 5萬元 占0．8
(5)軟水裝置 lO萬元 占1．7
(6)并網(wǎng)裝置及通訊
l5萬元 占2．4
(7)煤氣增壓及凈化系統(tǒng)改造
100萬元 占l6．7
(8)臺計 600萬元 100
主要設備規(guī)格見表1。
4 效益分析
4．1 經(jīng)濟效益分折
按目前實際運行計算，分別計算年總收
益與年總支出，二者相減即為年純收益．
總收益：
表1
螭號1 名 薦 l 型號規(guī)格 l贛量J備考
1 ^ j WJ6GI 2臺 備用1臺
2 愛電機 l TFl43／71-6 1臺
3 威磁機 l Z66 i臺
煤氣壓縮機} 4L一4o／~o 2臺 一開一備
裊熱塌護 {R G一2 1臺
鈉離子變換器l ZDF一12 ：臺 一開一備
7 空氣過漕器}GF32o 1套
(1)年發(fā)電收益
按平均發(fā)電量1gO0kW(年運行3OO天)，
發(fā)電站自用電230kW 計算， 發(fā)電廠可外供電
量為：
24× 3 oo× (19o0—230) × O．95 1142
萬度／年
這些電量一部份上網(wǎng)外供， 大部份供本
廠工業(yè)及生活用， 本廠用電量， 目前每天平
均2．9萬度，4,~ 12o8度， 所以可上阿
外供電量為
24 x 300× f1 900—230—1208) ×O．95
=3l 6萬度／年
廠自用電量為1142—316=826萬度／年
廠自用電收益按每度電價0．3元計算：
826×0．3=247．8萬元／年
上網(wǎng)電價按每度0 2元計算， 上網(wǎng)收益
為：
316x 0．2=63．2萬元／年
(2)年蒸汽收益(每噸蒸汽按2O元
計)
24 x 300x 6．5x 20=93．6萬元／年
總收益， 為上述廠自用電收益、上網(wǎng)外
供電收益和年蒸汽收益三砸之和， 即4O4·s
萬元．
總支出：
(1)稅金： 本項目屬節(jié)能項目，按國
豪規(guī)定不納基建調(diào)節(jié)稅，廠自用電、自用燕
彗旦 口 一
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· 54· 煤氣與熱力 1996年11月
汽不納稅，只有上網(wǎng)外供電交稅，各種稅率
取綜合數(shù)為15 ， 所以稅金為63．2x 0．16
=9．4 8萬元／年。
(2)貸款利息： 本項目為國家節(jié)能貼
患貸款， 年利率為3．6 ， 貸款金額400萬
元)，利息14．4萬元／年
(3)年生產(chǎn)費用
a．固定資產(chǎn)折舊：形成固定資產(chǎn)500萬
元， 折fEl率10 (十年)即50萬元
b．軟水費及各種潤滑油費
軟水耗量每年5l480噸
水費每噸2．2元，水費為l1．3萬元／年
各種潤滑油每年耗量1O噸，每噸5000元，
每年為5萬元
c．設備維修費：
取固定資產(chǎn)值的8％ ， 為40萬元
(3)陜西省在西北地區(qū)為缺電省份，
用電供需矛盾突出， 此項目的建成投運， 使
陜西焦化廠電力供應充裕，自發(fā)自用，多余上
網(wǎng)， 緩解了電力供需矛盾， 為工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提
供了寶貴的電力資源。
(4)當社會就業(yè)困難之際， 能為5O人
提供比較好的就業(yè)機會，也是一種社會效
益。
4．5 熱效率
焦爐煤氣熱值一般16800kJ／m。， 按實
際拆算， 每標立方米煤氣可發(fā)1度電， 并產(chǎn)
生3．25公斤的水蒸汽，若每度電熱能取3612
千焦， 發(fā)電效率為21．5 ； 每公斤水蒸汽熱
含取2520千焦，則熱效率為48．7％ 總熱效率
為70．2 。
． ．
· 工 及 利；每人每年 。。。元，按 。 5 結束語
人計為30萬元／年
E．車間經(jīng)費 lO萬元／年
總支出為上述稅金、利息、年生產(chǎn)費用
之和， 印170．18萬元／年
純收益為總收益減去總支出， 即
404．6—170．18=234．42萬元／年
上述分析可以看出剩余煤氣發(fā)電具有良
好的經(jīng)濟效益， 是一個低投入，高產(chǎn)出的項
目。
4．2 社會效益
(1)陜西焦化廠遠離城市， 未髓向城
鎮(zhèn)供應煤氣，本項目未投運前，剩余煤氣不能
充分利用 多余只能向大氣排放，污染大氣。
此項目投產(chǎn)后， 煤氣經(jīng)過完全燃燒后排入大
氣， 改善和減輕了對大氣的污染。
(2)每發(fā)1度電， 約需用焦爐煤氣1
標立方米， 并產(chǎn)生3．25公斤的水蒸汽， 發(fā)電
量按平均小時1900千瓦計算， 即每小時可利
用焦爐煤氣1900立方米，每年可利用焦爐煤
氣量為136,8萬標立方米阻上， 相當于利用或
節(jié)約標準巢每年0．8萬噸以上。
(1)煤氣燃氣輪機熱電聯(lián)產(chǎn)， 與吸收
式溴化鋰制冷機配套使用一年多來的運行實
踐證明，這是一項很有發(fā)展前景的項目。
(2)對有剩余煤氣的企業(yè)， 采用此形
式的熱電聯(lián)產(chǎn)機組， 可以充分、有效地利用
剩余煤氣給企業(yè)帶來可觀的經(jīng)濟效益和社會
效益。
(3)對于新建或者為了解決電力供應
緊張的矛盾或缺乏用水矛盾的企業(yè)， 進行煤
氣發(fā)電， 可以換取電力、水及熱力的需要。
(4)對于某一小區(qū)或建筑群， 可以耱
用煤氣或天然氣、燃料油等， 采用燃氣輪
機熱電聯(lián)產(chǎn)機組與吸入式溴化鋰制冷機配
套，向小區(qū)域或建筑群， 供應電力、熱力和
空調(diào)用冷水， 其熱效率、設備利用率、靈活
性、適應性、環(huán)境效益等方面韶將優(yōu)于單純
供熱的小區(qū)鍋爐房和小區(qū)空調(diào)用贏燃式溴化
鋰制冷站．

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