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　　山東冶金直燃式焦?fàn)t煤氣發(fā)電技術(shù)的研究與應(yīng)用陳克強(qiáng)（青島鋼鐵集團(tuán)兗州焦化廠，山東濟(jì)寧272017）源、保護(hù)了環(huán)境，又創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)和社會效益：直燃式焦?fàn)t煤氣發(fā)電；焦化；煤氣；發(fā)電能源是人類賴以生存的寶貴資源據(jù)聯(lián)合國教科文組織的報道，目前人類使用的幾種常規(guī)能源（如：煤、石油、天然氣等），其地球己探明儲量按目前的開采、使用速度，只能維持70年所以，目前人類在能源方面面臨兩大任務(wù)：一是盡快開發(fā)新的能源；二是積極節(jié)約能源、保護(hù)能源另外，環(huán)境保護(hù)，在當(dāng)今世界也是刻不容緩的議題，水資源的污染、大氣的污染、臭氧層的破壞，己經(jīng)使地球上的溫室效應(yīng)加重。旱災(zāi)、澇災(zāi)、沙塵暴等肆虐，給人類生存造成巨大威脅然而，在我國，水、煤、天然氣等能源大都分布在西部。在能源的利用上，政府早己進(jìn)行了努力，如水資源的利用：葛州壩、三峽、黃河小浪底等大型水長兼黨委書記，高級經(jīng)濟(jì)師。

　　油大大降低，除油率達(dá)80%以上（2）離心式氣浮除油技術(shù)的應(yīng)用，解決了氨水除油問題，使氨水處理工藝發(fā)生了質(zhì)的變化：剩余氨水除油后，經(jīng)過溶劑脫酚，然后參與洗氨；富氨水除油后，解決了蒸氨設(shè)備堵塞問題，由于降低了蒸氨廢水電站的建設(shè)；天然氣的西氣東輸計劃等給各大城市帶來了活力但另一方面由于各地能源的分布、利用不合理，又使人類的生存潛伏著巨大危機(jī)1立項依據(jù)青島鋼鐵集團(tuán)兗州焦化廠（簡稱兗州焦化廠），由于地理環(huán)境較為特殊，造成煤氣目前嚴(yán)重過剩。1994年5月兗州焦化廠建成并竣工投產(chǎn)的N32- 88型搗固式機(jī)焦?fàn)t，是目前國內(nèi)較為先進(jìn)的爐型，生產(chǎn)規(guī)模為年產(chǎn)優(yōu)質(zhì)冶金焦12萬t，日產(chǎn)煤氣14. 2萬m3，可外供7萬m3/d（預(yù)計2001年底擴(kuò)產(chǎn)后的年產(chǎn)焦能力為20萬t，產(chǎn)氣外供能力可達(dá)12萬m3/d）但兗州市目前居民用氣量為1.2萬m3/d左右，使得大量的寶貴資源被白白浪費(fèi)掉，原本就有限的資源迅速減少；另一方面大量的煤氣放散又嚴(yán)重污染了環(huán)境，同時兗州焦化廠僅煤氣放散一項，每天就含氨，只用廢水洗氨就能滿足工藝要求，節(jié)約了大量軟水環(huán)保處理水質(zhì)發(fā)生了巨大變化，由處理剩余氨水、蒸氨廢水部分富氨水和零星廢水到現(xiàn)在只處理蒸氨廢水和零星廢水，節(jié)約了稀釋水，減少了外排水，年創(chuàng)環(huán)保效益300多萬元損失3萬多元（按目前生產(chǎn)能力），噸焦成本上升30~60元，使企業(yè)生產(chǎn)陷于極其不利的被動局面。為充分利用剩余煤氣這一寶貴資源，經(jīng)過反復(fù)考察論證，兗州焦化廠自行研制成功將放散煤氣輸入直燃式發(fā)電機(jī)組發(fā)電，不僅克服了用蒸汽發(fā)電存在的投資高、周期長、回報率不高的缺點(diǎn)，而且可創(chuàng)造出良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益2技術(shù)方案分析論證利用煤氣燃燒釋放出能量做功，傳統(tǒng)方法是采用蒸汽輪機(jī)或燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電。這兩種方案的初投資都較高（一般6800~ 7000元/kW），同時，汽輪機(jī)發(fā)電熱效率較低（一般為20%），燃?xì)廨啓C(jī)的熱效率雖較高（40%左右），但其運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用卻非常高利用直燃式煤氣發(fā)電機(jī)組發(fā)電，不但發(fā)電效率可達(dá)40%（即0l6m3焦化煤氣可發(fā)電1kW.h），而且設(shè)備的初投資也較低，為250屮3000元/kW最重要的是利用12V190- 500柴油機(jī)進(jìn)行改造，由于采用了噴射進(jìn)氣和缸內(nèi)混氣工藝，有效地解決了煤氣氫含量高（50~60%）燃燒“放炮”的問題目前，這種燃燒方式在焦化煤氣的應(yīng)用中尚屬國內(nèi)首例（其他廠家的氣體機(jī)組均為機(jī)外混氣）兗州焦化廠以此為主機(jī)的自備電站系統(tǒng)，在機(jī)組投運(yùn)后，使噸焦成本大幅度下降同時為焦化煤氣供給有余的廠家的余氣利用找到一條很好的出路，在節(jié)能和環(huán)保方面將有極其廣闊的發(fā)展前景3直燃式焦?fàn)t煤氣發(fā)電技術(shù)在研究和試用階段。在國內(nèi)，焦?fàn)t煤氣不經(jīng)過中間轉(zhuǎn)換、直接燃燒做功推動發(fā)電機(jī)的僅有幾例，而且還是用燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電但燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電設(shè)備投資及運(yùn)行管理費(fèi)用都較高，且機(jī)組容量也不適用中、小型焦化企業(yè)由于焦?fàn)t煤氣中甲烷含量低，含氫量高，所以在天然氣上應(yīng)用的機(jī)外混氣的機(jī)組，在焦?fàn)t煤氣上無法運(yùn)行。而“直燃式焦?fàn)t煤氣發(fā)電技術(shù)”不僅適用焦?fàn)t煤氣，還廣泛用于天然氣、礦井瓦斯、沼氣、秸桿氣、高爐煤氣等氣體領(lǐng)域該技術(shù)采用了美國進(jìn)口點(diǎn)火系統(tǒng)，利用噴射進(jìn)氣，缸內(nèi)混氣新工藝并合理進(jìn)行煤氣壓、穩(wěn)壓，設(shè)置了簡潔高效的脫硫油水分離、冷卻循環(huán)等裝置，實(shí)現(xiàn)了發(fā)電機(jī)組之間以及與市電之間的自動并車、變電所之間的功率分配和多種保護(hù)功能能此外，該系統(tǒng)在室外還裝設(shè)了自行設(shè)計的消聲器，大大改善了周圍環(huán)境。

　　4運(yùn)行效果及效益分析根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模的需要和發(fā)電自用的特點(diǎn)，兗州焦化廠自備電站安裝了按上述原理運(yùn)行的發(fā)電機(jī)組，系統(tǒng)水壓油壓氣壓、油溫、水溫超速、過流過載逆功率等各項保護(hù)齊全，長期運(yùn)行最大輸出功率400kW電壓400/230V頻率50Hz波動小于0.5Hz，瞬間電壓調(diào)整率小于2 5%，氣耗小于12600kAW.h，排氣溫度（渦輪端）額定功率時小因該技術(shù)是將放散煤氣送入機(jī)組，煤氣中有害物質(zhì)在機(jī)內(nèi)參與燃燒，所以基本達(dá)到無污染排放，環(huán)保效益十分顯著。

　　該項目在兗州焦化廠第一臺機(jī)組于1998年投運(yùn)，第二臺1999年投運(yùn)，包括試驗時間在內(nèi)，截止到1999年10月底兩臺機(jī)組運(yùn)行累計近13000h，共發(fā)電720萬kW.h，創(chuàng)效益360萬元，使噸焦成本下降了30元500機(jī)組3臺（2用1備）發(fā)電自用，設(shè)備總投資400萬元，考慮煤氣質(zhì)量功率因素和發(fā)動機(jī)長期（連續(xù)）運(yùn)行，輸出功率需要下調(diào)10%以及負(fù)荷需求量等因素的影響，每臺機(jī)組實(shí)發(fā)功率按400kW.h計，3臺（2用1備）機(jī)組年發(fā)電量為700萬kW.h，按目前本地區(qū)平均電價再去掉運(yùn)行維修費(fèi)用，年可創(chuàng)利潤360萬元，1年零2個月即可收回全部投資根據(jù)山西省機(jī)焦產(chǎn)量，僅其一省的剩余煤氣全部用來發(fā)電，年可發(fā)電20億kW.h，比用蒸汽發(fā)電多發(fā)電10億kW.h而且機(jī)組還可廣泛用于高爐煤氣、礦井瓦斯氣、秸桿氣、天然氣等多種氣體。我國除天然氣資源極為豐富外，近日又在山西新發(fā)現(xiàn)大型煤層氣（瓦斯氣含甲烷90%以上）儲量400億m3，若全部米用這種直燃式方法發(fā)電，可發(fā)電20000億kW.h，比蒸汽輪機(jī)發(fā)電多發(fā)電10000億kW.h因此其推廣應(yīng)用范圍極為廣闊。