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利用小型焦炉煤气发电

2008-08-16 10:06:55 来源:
1 企业概况  
  该厂为部属机修总厂自办焦化厂。生产规模为7×105 t/a焦碳,另有4×105 t/a的焦化厂即将投产,合计总产量11×105 t/a焦碳,日产煤气4×10m3(热值为17.5 MJ/m3),目前这部分煤气全部排空。
  总厂现有采暖面积9×105 m2,有2台锅炉,1台10 t/h,1台6.5 t/h用于供热、采暖。加上生产工艺用煤,全厂年耗煤量6 000 t。此外,焦化厂另有2台4 t/h锅炉供工艺及采暖用汽,其中1台备用。

2 发电方案
2.1 发电方案的确定
  国产小型燃气轮机近10 a得到较大的发展。主要生产厂家黎明发动机公司和南方动力机械公司,均为航空改型发动机。其主要型号如下:
机组型号    WZ5G1 WJ5G1 WJ6G1 WP6G1

额定功率/kW 1100  1250  2000  4050 字串9

  同时,随着煤气化工艺的逐步完善,小型燃气机已在煤气化工程中被应用。这种发电方式就是以小型燃气轮机为主机设备代替常规的锅炉——汽轮机蒸汽发电。
2.2 发电容量的确定
  本工程为节能技术改造工程。本着充分利用现有条件,保证机组安全经济运行的原则,实行以煤气定电。该厂产焦炉煤气量4×105 m3/d,平均1 600~2 000 m3/h,其热值17.5 MJ/m3。按机组发电热效率21.5%计算,可利用煤气发电1 500~2 200 kW。本工程发电容量定为2 000 kW。
2.3 工程系统
    工程系统图见图1。

 


  从图1中可以看出,工程主要由3大部分构成,即净化系统、燃气轮机发电系统和余热锅炉供热系统。
2.4 主体设备介绍
2.4.1 小型燃气轮机发电机组
    小型燃气轮机发电机组都是由航空发动机改装的。单独发电时,机组发电热效率为21.5%。

型号:QDE20型

额定功率:2 000 kW

最大功率:2 200 kW

输出电压:6.5 kV

设计煤气耗量:1.02 m3/kW·h(平均值)  

涡轮后温度:约450℃

2.4.2 余热锅炉
工作压力:0.8 MP  

额定出力:6.5 t/h

3 燃机燃料供应
3.1 使用的燃料为焦炉煤气,热值不低于1 600 kJ/m3,供气压力为35.7 Pa,经增压后压力为0.89~0.9 MPa。
3.2 煤气成分见表1。
                    表1 煤气成分
组成  CO2 O2 CO CH4 H2 CmHn N2 Q/(MJ·m-3)
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成分/%0.19 0.5 6.6 23.4 62 3 5,7 17.5
3.3 煤气杂质含量对燃机有较大影响,煤气中含有残余的芳香烃、焦油等物质易在喷头积炭,堵塞喷头煤气孔,造成功率下降,严重的将腐蚀喷嘴,造成穿孔,燃烧室火焰不均匀,燃气轮机放炮。煤气中的H2S,S含量过多,也易腐蚀叶轮,影响机组寿命。所以应在搞清煤气中氨,H2S、S、萘、焦油等杂质含量基础上,采取相应措施。
3.4 焦化厂生产周期性决定了焦炉煤气流量的周期性变化。燃机额定耗气量恰好在供气波动范围内,这样供气不稳定将影响稳定发电。因此,可以建设一个(1~2)×105m3气柜,间接供气。一则可以稳定供气,保证发电,二则调节方便,供气灵活。

4 环保和节能效果  
  电站未建立前,焦炉煤气直接排放到大气中,其污染程度可想而知。电站建立后,通过多级除尘,其排烟污染物浓度大大降下,改善了环境。
  2 000 kW节能电站建成后,排入大气的4×105m3/d焦炉煤气全部回收作为电站燃机燃料,按全厂总热效率70%计(其中发电热效率21.5%,产汽热效率48.5% ),可年发电14 000万kW·h,年供汽量45.5万t。年节约标煤4 888 t左右。

5 经济效益分析  
  电站总投资900万元。千瓦投资4 500元。年发电量14 000万kW·h,按厂用电率20%,电价0.3元/kW·h计,年供电收入336万元。年供汽量45.5万t,按0.8 MPa蒸气热价25元/t计算,供汽收入114万元。全年全厂合计收入450万元。扣除各项开支,年创效益200万元以上,投资回收期4.5 a左右。
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