瓦斯發電站煙氣余熱利用實踐

聞其有

（鐵煤集團煤層氣公司，遼寧 調兵山 112700）

1 概述

開發燃氣發電機組余熱利用技術，是為了更充分地利用燃氣資源，在節能和環保的同時創造出巨大的經濟效益。對于燃氣發電機組，氣燃料能量只有約35%被發電機組轉化為電能，約有30%-35%的氣燃料能量被高溫煙氣排出，約有20%-25%氣燃料能量被發動機冷卻水帶走，通過機身散熱等能量損失約占10%左右，由此可見，排氣余熱及冷卻水損失的功率比有用功還多。占燃氣發電機燃料近35%熱能的煙氣余熱資源基本上被白白浪費掉。充分利用能源、提高能源利用率的瓦斯發電機組煙氣余熱利用是擺在我們面前的一項新課題。

2 國內瓦斯發電機組煙氣余熱利用現狀

進入21世紀，國家鼓勵發展綠色循環經濟，倡導建設資源節約型社會，企業對經濟效益、能源利用和環境保護的認識進一步加深。低瓦斯作為一種能源被廣泛應用于發電，但占瓦斯發電機燃料近35%的熱能隨煙氣排空，現階段我國對瓦斯發電機組煙氣余熱的回收還處于初級階段。

3 瓦斯發電機組煙氣余熱的用途

3.1 余熱采暖

瓦斯發電機組余熱采暖是在發電機組煙道出口加裝一套余熱回收裝置，熱水循環泵將軟化水送到余熱回收裝置，經加熱的軟化水供給采暖戶，冷卻水再被送到余熱回收裝置加熱，如此一直循環。

3.2 余熱供應洗浴熱水

在余熱采暖的基礎上加裝一套水—水熱交換器，被循環加熱的軟化水通過水—水熱交換器將洗浴用水加熱。

3.3 余熱制冷

余熱制冷的典型代表是溴化鋰吸收式制冷，吸收式制冷和壓縮式制冷的主要差別在于用蒸汽發生器——吸收器裝置代替了壓縮機。用蒸汽發生器吸收瓦斯發電機組煙氣熱量。

1-煙氣出口 2-煙管 3-立式水包 4-熱網 5-吊耳 6-橫撐 7-煙氣進口 8-煙罩 9-水出口管 10-水進口管 11-排污管12-立支撐 13-觀察門 14-安全閥門 15-壓力表 16-水位計

4 余熱吸收裝置

目前理想的瓦斯發電機組煙氣余熱回收裝置是KNPT04-500型余熱鍋爐。該裝置采用針型管強化傳熱元件擴展受熱面，同時煙氣流經針型管表面時形成強烈的紊流，起到提高傳熱效率和減少煙灰積聚的作用。該余熱鍋爐具有結構簡單、熱效率高、運行壽命長、安全可靠、維護方便等優點。

5 鐵法礦區瓦斯發電機組余熱利用實踐

鐵法礦區大隆瓦斯發電站現安裝有3臺500GFl-3RW型瓦斯發電機組，在每臺瓦斯發電機組煙氣管道上安裝一臺KNPT04-500型余熱鍋爐。

5.1 3臺余熱鍋爐每小時回收熱能量

煙道出口煙氣溫度550℃；經余熱鍋爐換熱后煙氣溫度為150℃，煙氣由550℃降為150℃時，每小時釋放的熱量為：

式中，C為煙氣比熱，1．076 kJ／kg℃；M為煙氣流量2130 m3／h；ρ為煙氣密度，1.293 kg／m3；T1為煙道出口煙氣溫度，550℃；T2為余熱鍋爐換熱后煙氣溫度，150℃。余熱鍋爐換熱器換熱效率為95%。3臺機組每小時可回收熱量：

5.2 所回收熱量可供采暖面積

每平方米取暖所需熱量為250 kJ／(m2·h)，則余熱回收的熱量可供暖的面積為：

式中，Q1為3臺機組可回收熱量，MJ／h；A為每平方米采暖面積小時需要的熱量，250 kJ／(m2·h)；η2為供暖管網效率，取90%.

5.3 所回收的熱量可供洗浴熱水量

供到水—水熱交換器的地下水溫度為20℃，熱交換后水溫達到50℃供洗浴用，即水溫提高了30℃。每小時可供50℃的熱水量為：

Q1/A2=26.9m3每天可提供50℃熱水量645.6 m3

式中Q1為3臺余熱鍋爐每小時可回收的熱量，MJ／h；A2為每立方水提高30℃需要熱量，1.25×105KJ/(m3·h).

5.4 鐵法礦區瓦斯發電機組余熱利用現狀

鐵法礦區大隆瓦斯發電站冬季利于站內3臺余熱鍋爐煙氣余熱向礦抽放站、制氮廠區、發電站廠區及辦公樓供暖，供暖面積可達10000余m2，供暖最遠距離可達80m,解決了原礦燃煤中心鍋爐距離較遠（800m），供暖系統不足等問題，為員工營造了舒適的工作環境。夏季，利用大隆瓦斯發電站內3臺余熱鍋爐供應職工洗浴熱水，廠區內職工洗浴用水量為540m3/d,瓦斯發電機組煙氣余熱供水滿足了廠區內職工洗浴要求，解決了夏季燃煤鍋爐停運職工洗浴難的問題。

6 經濟效益分析

鐵法礦區大隆瓦斯發電站3臺余熱鍋爐同燃煤鍋爐相比，節約燃煤量5.496t/d.除去機組檢修時間，每年瓦斯發電機組正常運行時間按照360d計算，則每年節約燃煤1978.56t,鐵法礦區大隆煤礦2010年原煤價格685元/t,可節約資金約135.5萬元。

結語

瓦斯發電機組煙氣余熱利用使煤層氣資源得到了充分利用，礦區環境得到有效保護，實現了企業的節約發展、清潔發展和可持續發展，創造了良好的經濟、環保和社會綜合效益。

[1] 葛成龍.淮礦水泥公司余熱發電站成功發電，2007（3）.

[2] 楊建霞.瓦斯發電站廢氣余熱回收再利用，2008（7）.