煤焦化行業剩余煤氣發電技術應用

李家才 毛宇航 高改霞（中煤九鑫焦化有限責任公司，山西晉中031300）

煤焦化行業剩余煤氣發電技術應用

李家才 毛宇航 高改霞（中煤九鑫焦化有限責任公司，山西晉中031300）

煤氣是煤焦化生產工藝的重要產品之一。如何高效合理的利用剩余煤氣是企業生產降低污染排放、提高經濟效益的一個重要課題。本文簡要介紹了焦化生產的工藝流程，分析了剩余煤氣發電技術在焦化生產中的具體應用。通過對企業生產用電負荷技術及電量平衡分析、發電機組的功能機技術參數配置、電力系統主接線、一次線、二次線配置等方面介紹了發配電部分的各項具體功能概況。論述了煉焦剩余煤氣發電的技術可行性。同時，還結合了當前的焦化行業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電技術在焦化行業是一個值得推廣和容易實施的的節能環保項目。

剩余煤氣；發電；燃氣發電站；節能

焦化行業的生產過程主要原料是煉焦煤，將煉焦煤在密閉的焦爐內隔絕空氣高溫加熱放出水分和吸附氣體，隨后分解產生煤氣和焦油等，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。

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

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

發電機用于并聯運行的下垂補償裝置若發生短路，發電機穩態電壓調整率可該占道單機運行的數值，當勵磁系統發成故障時，發電機電壓升高不會超過115%額定電壓值。當發生突加大型鼠籠式異步電動機負載情況時，由于勵磁系統以相復式運行，發電機滿足最小電壓降和最快電壓恢復的要求，此時這種勵磁方式可提供其值約為3-5倍額定電流的持續短路電流，以便選擇保護裝置，但在持續短路電流的持續時間達到5S時，發電機卸載負荷。每臺發電機組配套有控制、保護、監控設備及后臺微機監控裝置。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℃，發出聲光預告報警信號，超過155℃使主斷路器分閘，脫網運行。可以保證其他機組的正常運行不至于影響到整個發電站的運轉。

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

電站綜合自動化發電機組采用1/8控制監控模塊單元，共計8套。采用分層分布式微機綜合自動化系統，實現“四遙”功能設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實現了發、輸、配電的全程監測控制。實現了一次、二次設備，例開關、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、熔絲的狀態等虛測量進行測量可以實現遙控和遙調等具體操作。可以實現數據的記錄與備份等操作。

單臺燃氣發電機用氣量約為300m3/h，發電站總用氣量余約為1.2萬m3/h焦化生產供氣量在5萬m3/h以上遠大于發電站1.8萬m3/h的耗氣量。為了降低能耗，提高機組效率，發電機組采用閉式循環，保證冷卻效率和機組安全運行選用的都是高熱效率的發電機組，配備的變配電設備均達到節能要求。由于發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。燃氣發電站運行六年以來累計發電4.946億千瓦時，累計實現二氧化碳減排量48.7萬噸。發電站功能上只作為系統用電的補充而不作為主力電源。系統運行可靠性還需要外部主力電源的有效支撐，但作為節約能源、降低環境污染、提高經濟效益來說是一個較好的項目。

職稱：中級工程師