煤焦化行业剩余煤气发电技术应用

煤焦化行业剩余煤气发电技术应用

韩明权

内蒙古鄂尔多斯鄂托克旗建元煤焦化有限责任公司 内蒙古鄂尔多斯市016064

摘要：我国是世界焦炭产量最大的国家，但每年在炼焦过程中浪费了大量的焦化煤气，如果能够积极利用这一资源，每年可以节约数千万吨标准煤。焦化煤气发电是一种比较便捷的综合利用方式，利用焦炉富余煤气发电，在节能减排的同时还可以创造很高的经济效益，较好的解决了因煤气放散而浪费能源、污染环境和外购电能的矛盾。该技术成熟，建设周期短，投资少，回收快，机组集成度高，操作简单。因此，选用专业的煤气发电机组风险小，见效快，能有效起到降本增效作用，还可以有效回避甲醇及化肥生产的市场风险，基于焦炉煤气的综合利用对于缓解我国能源紧张具有重要意义。

关键词：焦炉煤气 ；余热发电；节能

煤气是煤焦化生产工艺的重要产品之一。如何高效合理的利用剩余煤气是企业生产降低污染排放、提高经济效益的一个重要课题。在焦化生产的工艺流程，分析了剩余煤气发电技术在焦化生产中的具体应用。通过对企业生产用电负荷技术及电量平衡分析、发电机组的功能机技术参数配置、电力系统主接线、一次线、二次线配置等方面介绍了发配电部分的各项具体功能概况。论述了炼焦剩余煤气发电的技术可行性。同时，还结合了当前的焦化行业形势分析充分利用剩余煤气的必要性。验证了焦炉剩余煤气发电技术在焦化行业是一个值得推广和容易实施的的节能环保项目。

一、焦化煤气的不合理利用造成问题

在目前生产焦炭的工艺流程中，绝大多数的项目没有回收利用焦化煤气，不是采取火炬头排空燃烧，就是直接放散。不仅造成了资源的严重浪费，对环境也产生的巨大污染。在一些产焦地区，大气污染已经达到了触目惊心、无法忍受的程度，空气中弥漫着呛人的烟雾和硫化氢的臭味，造成当地呼吸道疾病的蔓延，肺癌发病率持续走高，严重危害到当地人民群众的身体健康，对社会稳定和经济持续发展都构成了极大的威胁。如何能够有效利用炼焦伴生煤气资源，对于中国的可持续发展是一个非常重要的课题，它不仅仅是治理环境污染，更主要的是节约资源，提高能源利用效率，解决目前的电力、煤炭供应紧张局面，维持国家社会和经济的可持续发展。资源的大量浪费挥霍和环境的急剧恶化，是资源供应的大限即将临至，到那时让我们的孩子们守着一片荒芜的国土将如何面对他们的未来，如果我们现在立即行动也许还能亡羊补牢，国务院发展研究中心已经建议国家将节约资源与环境保护和计划生育共同列入“基本国策”，国务院主持的国家中长期能源发展规划中也确立“节能优先”的宗旨，要落实这一决策，有效回收利用焦化煤气是一项必不可少的工作。

二、焦化煤气发电的技术

焦化煤气发电目前可以利用的设备主要是最传统的利用锅炉和蒸汽轮机的技术选择。这种技术选择各有优势和不足，用户可以根据项目实际操作情况和现场条件进行选择。这是一个非常传统的技术，也是大家比较熟悉的工艺方式。它是采用锅炉来直接燃烧焦化煤气，将煤气的热能通过锅炉内的管束把水转换为蒸汽，利用蒸汽推动蒸汽轮机再驱动发电机发电。系统的主要设备是燃气燃烧器、锅炉、化学水系统、给水系统、蒸汽轮机、冷凝器、冷却塔、发动机、变压器和控制系统，工艺流程比较复杂。优点是：对于燃料气体要求比较低，只要燃气燃烧器能够承受的气体，一般都可以适应，燃气只需要有限的压力，因而燃气处理系统投资比较简单。缺点是：工艺复杂，建设周期比较长，难以再移动，必须消耗大量的水资源，占地比较多，管理人员也比较多，能源利用效率太低，通常不到20％。这一技术过去是中国利用焦化煤气的主要技术方式，它可以与燃煤电厂结合，在燃煤锅炉中安装燃气燃烧器，将焦化厂的焦化气直接喷入锅炉燃烧，这种方式最大的优点是可以适应焦化厂间歇性生产的特性，有气少燃煤，无气多燃煤，不会影响电力供应的品质和能力。该技术最大的限制是水，中国水资源极度缺乏，特别是山西、陕西、内蒙等焦炭生产大省，连人畜饮水都有困难，消耗大量的水资源来保障焦化煤气的利用几乎是不可能的，所以要解决中国的焦化煤气资源综合利用，必须考虑其他更加可行的技术解决方案。

三、煤焦化行业剩余煤气发电技术应用

煤气是煤焦化生产工艺的重要产品之一。随着近年来钢铁煤炭行业的下行压力加大以及环保要求的提高，剩余煤气利用也愈来愈得到煤焦化行业的重视。该公司建设的20MW 煤气发电站利用焦炉剩余煤气作为燃料发电，总装机容量为40×500KW，本项目共建设 40 台燃气发电机组，35 台运行，5 台备用。是一个较好的能源综合利用项目。发电机主机为旋转磁场式，转子呈圆柱形并带有阻尼绕组，主机励磁功率通过旋转整流器输入主发电机转子。发电机的励磁系统可以使得发电机的励磁电流随负载情况自动调节、保持发电机的电压恒定，在负载变化和短路的状况下也同样具有良好的动态特性。

发电机用于并联运行的下垂补偿装置若发生短路，发电机稳态电压调整率可该占道单机运行的数值，当励磁系统发成故障时，发电机电压升高不会超过115%额定电压值。当发生突加大型鼠笼式异步电动机负载情况时，由于励磁系统以相复式运行，发电机满足最小电压降和最快电压恢复的要求，此时这种励磁方式可提供其值约为3-5倍额定电流的持续短路电流，以便选择保护装置，但在持续短路电流的持续时间达到5S时，发电机卸载负荷。每台发电机组配套有控制、保护、监控设备及后台微机监控装置。短路保护利用主回路低压断路器的瞬时脱扣器做短路保护电器，动作电流整定8-10倍额定电流，利用主回路低压断路器的延时脱扣器，按照发电机额定电流的1.25 倍整定。在主回路低压断路器装置当发电机电压低于50%-60%额定电压时，使主断路器分闸。当定子温度超过145℃，发出声光预告报警信号，超过155℃使主断路器分闸，脱网运行。可以保证其他机组的正常运行不至于影响到整个发电站的运转。

接入系统主要是将发电机组发电进行升压变压实现往企业生产供电，发电站的40台发电机组5台并联为一组，并通过2500KVA、0.4/6.3kv升压变压器（共计8组）向焦化厂6kv系统供电。发电装置投入6KV系统前，将6kv系统发电引至发电装置升压变低压侧，为其发电机辅助系统供电，待辅助系统工作正常后，启动发电机组，并检测低压同期，发电机组在低压侧与焦化厂中央配电室电源并联运行。通过升压变压器与6KV系统相连，向焦化厂中央配电室6KV系统送电。电站综合自动化发电机组采用1/8控制监控模块单元，共计8套。采用分层分布式微机综合自动化系统，实现“四遥”功能设置远方整定值管理和后台工作站。通过综合自动化管理系统实现了发、输、配电的全程监测控制。实现了一次、二次设备，例开关、闸刀、线路压变、保护装置等对于遥测、遥信、遥脉、分时电度等是测量以及刀闸、熔丝的状态等虚测量进行测量可以实现遥控和遥调等具体操作。可以实现数据的记录与备份等操作。

一个焦化厂利用焦化煤气所发电量，无论如何是自己所不能消化的，必须上网售电，如果电价过低，企业就没有投资的动力。对于环境治理项目给予更加优惠的电价是符合情理的。与风力发电相比，风力发电仅仅是没有污染，而利用焦化煤气发电可以治理污染，给予较高的电价应该是理所当然的。我们相信在“节能优先”的能源发展政策下，焦化煤气的综合利用将必然会受到各级政府的重视，相应的扶持政策也一定会陆续到位。

参考文献：

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