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(jì)效益的一個(gè)重要課題。本文簡(jiǎn)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(guò)對(duì)企業(yè)生產(chǎn)用電負(fù)荷技術(shù)及電量平衡分析、發(fā)電機(jī)組的功能機(jī)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(xiàng)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(shí)，還結(jié)合了當(dāng)前的焦化行業(yè)形勢(shì)分析充分利用剩余煤氣的必要性。驗(yàn)證了焦?fàn)t剩余煤氣發(fā)電技術(shù)在焦化行業(yè)是一個(gè)值得推廣和容易實(shí)施的的節(jié)能環(huán)保項(xiàng)目。

剩余煤氣；發(fā)電；燃?xì)獍l(fā)電站；節(jié)能

焦化行業(yè)的生產(chǎn)過(guò)程主要原料是煉焦煤，將煉焦煤在密閉的焦?fàn)t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?fàn)t煤氣，通常被送回焦?fàn)t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(lái)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(lái)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?fàn)t剩余煤氣作為燃料發(fā)電，總裝機(jī)容量為40×500KW，本項(xiàng)目共建設(shè)40臺(tái)燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組，35臺(tái)運(yùn)行，5臺(tái)備用。是一個(gè)較好的能源綜合利用項(xiàng)目。

公司是一個(gè)產(chǎn)能為200萬(wàn)噸的焦化生產(chǎn)企業(yè)，企業(yè)生產(chǎn)用電負(fù)荷約為12000KVA，保安負(fù)荷為6000KVA。根據(jù)負(fù)荷計(jì)算電站所需要承擔(dān)的最大負(fù)荷為10600KW。按照理論計(jì)算燃?xì)獍l(fā)電站需安裝40臺(tái)500KW燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組，在35臺(tái)工作5臺(tái)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?xì)鈾C(jī)組可以實(shí)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(tái)機(jī)組采用四沖程模式發(fā)電循環(huán)機(jī)組額定轉(zhuǎn)速為1500n/min，發(fā)電機(jī)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(jī)主機(jī)為旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)式，轉(zhuǎn)子呈圓柱形并帶有阻尼繞組，主機(jī)勵(lì)磁功率通過(guò)旋轉(zhuǎn)整流器輸入主發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子。發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁系統(tǒng)可以使得發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流隨負(fù)載情況自動(dòng)調(diào)節(jié)、保持發(fā)電機(jī)的電壓恒定，在負(fù)載變化和短路的狀況下也同樣具有良好的動(dòng)態(tài)特性。

發(fā)電機(jī)用于并聯(lián)運(yùn)行的下垂補(bǔ)償裝置若發(fā)生短路，發(fā)電機(jī)穩(wěn)態(tài)電壓調(diào)整率可該占道單機(jī)運(yùn)行的數(shù)值，當(dāng)勵(lì)磁系統(tǒng)發(fā)成故障時(shí)，發(fā)電機(jī)電壓升高不會(huì)超過(guò)115%額定電壓值。當(dāng)發(fā)生突加大型鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)負(fù)載情況時(shí)，由于勵(lì)磁系統(tǒng)以相復(fù)式運(yùn)行，發(fā)電機(jī)滿足最小電壓降和最快電壓恢復(fù)的要求，此時(shí)這種勵(lì)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(hù)裝置，但在持續(xù)短路電流的持續(xù)時(shí)間達(dá)到5S時(shí)，發(fā)電機(jī)卸載負(fù)荷。每臺(tái)發(fā)電機(jī)組配套有控制、保護(hù)、監(jiān)控設(shè)備及后臺(tái)微機(jī)監(jiān)控裝置。短路保護(hù)利用主回路低壓斷路器的瞬時(shí)脫扣器做短路保護(hù)電器，動(dòng)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(shí)脫扣器，按照發(fā)電機(jī)額定電流的1.25倍整定。在主回路低壓斷路器裝置當(dāng)發(fā)電機(jī)電壓低于50%-60%額定電壓時(shí)，使主斷路器分閘。當(dāng)定子溫度超過(guò)145℃，發(fā)出聲光預(yù)告報(bào)警信號(hào)，超過(guò)155℃使主斷路器分閘，脫網(wǎng)運(yùn)行。可以保證其他機(jī)組的正常運(yùn)行不至于影響到整個(gè)發(fā)電站的運(yùn)轉(zhuǎn)。

接入系統(tǒng)主要是將發(fā)電機(jī)組發(fā)電進(jìn)行升壓變壓實(shí)現(xiàn)往企業(yè)生產(chǎn)供電，發(fā)電站的40臺(tái)發(fā)電機(jī)組5臺(tái)并聯(lián)為一組，并通過(guò)2500KVA、0.4/6.3kv升壓變壓器（共計(jì)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(jī)輔助系統(tǒng)供電，待輔助系統(tǒng)工作正常后，啟動(dòng)發(fā)電機(jī)組，并檢測(cè)低壓同期，發(fā)電機(jī)組在低壓側(cè)與焦化廠中央配電室電源并聯(lián)運(yùn)行。通過(guò)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(dòng)化發(fā)電機(jī)組采用1/8控制監(jiān)控模塊單元，共計(jì)8套。采用分層分布式微機(jī)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)“四遙”功能設(shè)置遠(yuǎn)方整定值管理和后臺(tái)工作站。通過(guò)綜合自動(dòng)化管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了發(fā)、輸、配電的全程監(jiān)測(cè)控制。實(shí)現(xiàn)了一次、二次設(shè)備，例開關(guān)、閘刀、線路壓變、保護(hù)裝置等對(duì)于遙測(cè)、遙信、遙脈、分時(shí)電度等是測(cè)量以及刀閘、熔絲的狀態(tài)等虛測(cè)量進(jìn)行測(cè)量可以實(shí)現(xiàn)遙控和遙調(diào)等具體操作。可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的記錄與備份等操作。

單臺(tái)燃?xì)獍l(fā)電機(jī)用氣量約為300m3/h，發(fā)電站總用氣量余約為1.2萬(wàn)m3/h焦化生產(chǎn)供氣量在5萬(wàn)m3/h以上遠(yuǎn)大于發(fā)電站1.8萬(wàn)m3/h的耗氣量。為了降低能耗，提高機(jī)組效率，發(fā)電機(jī)組采用閉式循環(huán)，保證冷卻效率和機(jī)組安全運(yùn)行選用的都是高熱效率的發(fā)電機(jī)組，配備的變配電設(shè)備均達(dá)到節(jié)能要求。由于發(fā)電使用的原料為潔凈的焦?fàn)t煤氣，幾乎沒(méi)有煙塵排放，有害氣體H2S、CO、NH3、HCN排放值均不超標(biāo)準(zhǔn)。燃?xì)獍l(fā)電站運(yùn)行六年以來(lái)累計(jì)發(fā)電4.946億千瓦時(shí)，累計(jì)實(shí)現(xiàn)二氧化碳減排量48.7萬(wàn)噸。發(fā)電站功能上只作為系統(tǒng)用電的補(bǔ)充而不作為主力電源。系統(tǒng)運(yùn)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(jì)效益來(lái)說(shuō)是一個(gè)較好的項(xiàng)目。

職稱：中級(jí)工程師