煤焦化行業(yè)剩余煤氣發(fā)電技術(shù)應(yīng)用

李家才 毛宇航 高改霞（中煤九鑫焦化有限責(zé)任公司，山西晉中031300）

煤焦化行業(yè)剩余煤氣發(fā)電技術(shù)應(yīng)用

李家才 毛宇航 高改霞（中煤九鑫焦化有限責(zé)任公司，山西晉中031300）

煤氣是煤焦化生產(chǎn)工藝的重要產(chǎn)品之一。如何高效合理的利用剩余煤氣是企業(yè)生產(chǎn)降低污染排放、提高經(jīng)濟效益的一個重要課題。本文簡要介紹了焦化生產(chǎn)的工藝流程，分析了剩余煤氣發(fā)電技術(shù)在焦化生產(chǎn)中的具體應(yīng)用。通過對企業(yè)生產(chǎn)用電負荷技術(shù)及電量平衡分析、發(fā)電機組的功能機技術(shù)參數(shù)配置、電力系統(tǒng)主接線、一次線、二次線配置等方面介紹了發(fā)配電部分的各項具體功能概況。論述了煉焦剩余煤氣發(fā)電的技術(shù)可行性。同時，還結(jié)合了當前的焦化行業(yè)形勢分析充分利用剩余煤氣的必要性。驗證了焦爐剩余煤氣發(fā)電技術(shù)在焦化行業(yè)是一個值得推廣和容易實施的的節(jié)能環(huán)保項目。

剩余煤氣；發(fā)電；燃氣發(fā)電站；節(jié)能

焦化行業(yè)的生產(chǎn)過程主要原料是煉焦煤，將煉焦煤在密閉的焦爐內(nèi)隔絕空氣高溫加熱放出水分和吸附氣體，隨后分解產(chǎn)生煤氣和焦油等，剩下以碳為主體的焦炭。并得到凈化的焦爐煤氣，通常被送回焦爐加熱或其它冶金爐作燃料。另外還可以作合成氨的原料氣和民用城市煤氣。

煤氣是煤焦化生產(chǎn)工藝的重要產(chǎn)品之一。隨著近年來鋼鐵煤炭行業(yè)的下行壓力加大以及環(huán)保要求的提高，剩余煤氣利用也愈來愈得到煤焦化行業(yè)的重視。我公司建設(shè)的20MW煤氣發(fā)電站利用焦爐剩余煤氣作為燃料發(fā)電，總裝機容量為40×500KW，本項目共建設(shè)40臺燃氣發(fā)電機組，35臺運行，5臺備用。是一個較好的能源綜合利用項目。

公司是一個產(chǎn)能為200萬噸的焦化生產(chǎn)企業(yè)，企業(yè)生產(chǎn)用電負荷約為12000KVA，保安負荷為6000KVA。根據(jù)負荷計算電站所需要承擔的最大負荷為10600KW。按照理論計算燃氣發(fā)電站需安裝40臺500KW燃氣發(fā)電機組，在35臺工作5臺備用的情況下電站的最大發(fā)電能力為14000KW。年最大供電量為93.6×106kwh。這種小型燃氣機組可以實現(xiàn)快速的并網(wǎng)與解列很適合焦化企業(yè)生產(chǎn)用于剩余煤氣調(diào)節(jié)使用，每臺機組采用四沖程模式發(fā)電循環(huán)機組額定轉(zhuǎn)速為1500n/min，發(fā)電機額定功率為480KW、額定電壓為400V采用三相四線制配線輸電。發(fā)電機主機為旋轉(zhuǎn)磁場式，轉(zhuǎn)子呈圓柱形并帶有阻尼繞組，主機勵磁功率通過旋轉(zhuǎn)整流器輸入主發(fā)電機轉(zhuǎn)子。發(fā)電機的勵磁系統(tǒng)可以使得發(fā)電機的勵磁電流隨負載情況自動調(diào)節(jié)、保持發(fā)電機的電壓恒定，在負載變化和短路的狀況下也同樣具有良好的動態(tài)特性。

發(fā)電機用于并聯(lián)運行的下垂補償裝置若發(fā)生短路，發(fā)電機穩(wěn)態(tài)電壓調(diào)整率可該占道單機運行的數(shù)值，當勵磁系統(tǒng)發(fā)成故障時，發(fā)電機電壓升高不會超過115%額定電壓值。當發(fā)生突加大型鼠籠式異步電動機負載情況時，由于勵磁系統(tǒng)以相復(fù)式運行，發(fā)電機滿足最小電壓降和最快電壓恢復(fù)的要求，此時這種勵磁方式可提供其值約為3-5倍額定電流的持續(xù)短路電流，以便選擇保護裝置，但在持續(xù)短路電流的持續(xù)時間達到5S時，發(fā)電機卸載負荷。每臺發(fā)電機組配套有控制、保護、監(jiān)控設(shè)備及后臺微機監(jiān)控裝置。短路保護利用主回路低壓斷路器的瞬時脫扣器做短路保護電器，動作電流整定8-10倍額定電流，利用主回路低壓斷路器的延時脫扣器，按照發(fā)電機額定電流的1.25倍整定。在主回路低壓斷路器裝置當發(fā)電機電壓低于50%-60%額定電壓時，使主斷路器分閘。當定子溫度超過145℃，發(fā)出聲光預(yù)告報警信號，超過155℃使主斷路器分閘，脫網(wǎng)運行?？梢员ＷC其他機組的正常運行不至于影響到整個發(fā)電站的運轉(zhuǎn)。

接入系統(tǒng)主要是將發(fā)電機組發(fā)電進行升壓變壓實現(xiàn)往企業(yè)生產(chǎn)供電，發(fā)電站的40臺發(fā)電機組5臺并聯(lián)為一組，并通過2500KVA、0.4/6.3kv升壓變壓器（共計8組）向焦化廠6kv系統(tǒng)供電。發(fā)電裝置投入6KV系統(tǒng)前，將6kv系統(tǒng)發(fā)電引至發(fā)電裝置升壓變低壓側(cè)，為其發(fā)電機輔助系統(tǒng)供電，待輔助系統(tǒng)工作正常后，啟動發(fā)電機組，并檢測低壓同期，發(fā)電機組在低壓側(cè)與焦化廠中央配電室電源并聯(lián)運行。通過升壓變壓器與6KV系統(tǒng)相連，向焦化廠中央配電室6KV系統(tǒng)送電。

電站綜合自動化發(fā)電機組采用1/8控制監(jiān)控模塊單元，共計8套。采用分層分布式微機綜合自動化系統(tǒng)，實現(xiàn)“四遙”功能設(shè)置遠方整定值管理和后臺工作站。通過綜合自動化管理系統(tǒng)實現(xiàn)了發(fā)、輸、配電的全程監(jiān)測控制。實現(xiàn)了一次、二次設(shè)備，例開關(guān)、閘刀、線路壓變、保護裝置等對于遙測、遙信、遙脈、分時電度等是測量以及刀閘、熔絲的狀態(tài)等虛測量進行測量可以實現(xiàn)遙控和遙調(diào)等具體操作。可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的記錄與備份等操作。

單臺燃氣發(fā)電機用氣量約為300m3/h，發(fā)電站總用氣量余約為1.2萬m3/h焦化生產(chǎn)供氣量在5萬m3/h以上遠大于發(fā)電站1.8萬m3/h的耗氣量。為了降低能耗，提高機組效率，發(fā)電機組采用閉式循環(huán)，保證冷卻效率和機組安全運行選用的都是高熱效率的發(fā)電機組，配備的變配電設(shè)備均達到節(jié)能要求。由于發(fā)電使用的原料為潔凈的焦爐煤氣，幾乎沒有煙塵排放，有害氣體H2S、CO、NH3、HCN排放值均不超標準。燃氣發(fā)電站運行六年以來累計發(fā)電4.946億千瓦時，累計實現(xiàn)二氧化碳減排量48.7萬噸。發(fā)電站功能上只作為系統(tǒng)用電的補充而不作為主力電源。系統(tǒng)運行可靠性還需要外部主力電源的有效支撐，但作為節(jié)約能源、降低環(huán)境污染、提高經(jīng)濟效益來說是一個較好的項目。

職稱：中級工程師