三、焦炉煤气发电

  

   利用焦炉煤气发电，是焦炉煤气开发利用、变废为宝最经济、最简便的利用方式。

  

ct（一）资源
    焦炉煤气是制取焦炭时产生的副产品，简称焦炉气，是煤焦化过程得到的可燃气体。其产率和组成因炼焦煤质和焦化过程条件不同而有所差别，一般每吨干煤可产焦炉煤气300～350m3（标准状态）。煤气组成（体积％）为：氢55-60%，甲烷23-27%，一氧化碳5-8%，C2以上不饱和烃2-4%,二氧化碳1.5-3%,氮3-7%，氧0.3-0.8%。+热值Nm3每约为17～19MJ（4000～4500大卡）。

    焦炉煤气为有毒和易爆性气体，空气中的爆炸极限为6-30％（体积）。

    我国是焦炭生产大国，大小加起来，目前有焦化企业2000余家。一些较大钢铁企业的焦化厂，其产生的焦化煤气可以作为优质燃料用于炼钢，有些焦化厂则供煤气于城市民用。但是相当一批焦化企业的炼焦煤气无法综合利用，只能点上火炬任其燃烧。据中国炼焦协会初步统计，2002年，我国炼焦1.4亿吨，共产生500多亿立方米的炼焦煤气。2003年全国生产焦炭1.8亿吨，约占世界焦炭总产量的45％，产生的焦炉煤气达到760亿m3。据不完全统计，年直接空排或空烧的炼焦煤气达到200亿立方米以上，相当于西气东送工程的年输气量。目前，焦炭生产还将继续保持着快速增长的态势，炼焦煤气还将继续增长。

    随着西气东送工程的实施，由于焦炉煤气与天然气的不可比性，国内目前管道煤气30-40％将被管道天然气取代，一些焦化企业的煤气将逐渐退出民用领域，这又意味着更多的煤气无地可去。焦炉煤气的主要成分是氢气和甲烷以及一氧化碳，它们排往空中，无疑将使生态环境遭到破坏。为这些废气寻找出路已成为中小焦化企业生存的必由之路。

    焦炉煤气变废为宝，最经济、最简便的利用方式就是发电。

    直接利用焦炉煤气作为燃料生产高品位的电能，是焦炉煤气利用的主导方向，将空排的焦炉煤气用于发电（1m3焦炉煤气可发电1.5kW·H），每年可发电约300-500亿kw·h，利用前景非常广阔。

   

　 （二）现状

    焦炉煤气发电，国内最早是利用燃气蒸汽轮机发电，此类发电，不仅建设周期长，运行成本高，发电效率低，而且不能保证安全可靠运行。其后的燃气轮机发电也不能克服类似困难，而且由于焦炉煤气可燃成分中含氢过高，燃烧不稳定，致使发电效率虽略有提高，但并未有本质改善。近年来，国内有些厂家已经解决一些技术难题，研制出适合我国国情、质优价廉的燃气内燃机，发电效率30％－40％，但杂质影响、腐蚀问题和设备的可用性、可靠性都有待于进一步完善和提高。

    很长时间以来，利用焦炉煤气发电未能被国内焦化企业看好。除收集难、设备昂贵、不能直接利用以及企业不重视等原因外，更主要原因还在于我国还不能很好解决燃机技术难题。

　

    焦炉煤气高含氢、高含尘、杂质多、热值低、成分易变，燃烧不稳，流量波动和芳香烃、焦油等杂质对燃机的影响，碳、氢、水、氨、硫的腐蚀性及焦化生产的周期性、不确定性，都是开发利用焦炉煤气必须面对和解决的技术难题。国外炼焦工业一直处于不断萎缩，产生的焦炉煤气多用于化工产品的制造，发电项目不多，经验也不多。要想发展焦炉煤气发电，只能依靠国内自己的力量。

　

    （三）应用

    利用汽液流体动力发电机组回收焦炉煤气资源发电，是一种新型先进有效的技术手段。也是焦炉煤气发电和热动发电技术的一种创新。

    流程:  

    焦炉煤气—→蒸汽锅炉—→蒸汽—→动力机—→发电机—→电；

　

    1、利用水为热源介质，以焦炉煤气为燃料，通过压力 1.0-1.6MPa 的燃气蒸汽锅炉，燃烧加热水产生干度约80%的湿饱和蒸汽，蒸汽进入动力机内降温降压膨胀做功驱动发电，做功后的汽液流体直接压缩成压力 1.2-1.8MPa的汽液混合物还回蒸汽锅炉再热循环。系统热力介质密闭循环，无冷却能耗和汽化潜热损失；水量耗损少。

    装置：

    由焦炉煤气蒸汽锅炉，汽液流体动力发电机组、蒸汽压缩机、热力管网、配电及运控设备组成。

　

    2、或利用焦炉煤气蒸汽锅炉加热水产生温度＜300 ℃，压力＜2.0MPa的饱和蒸汽、过热蒸汽，蒸汽进入动力机内降温降压膨胀做功驱动发电，做功后的蒸汽冷却成冷凝水送回锅炉再生循环。系统吨蒸汽发电量较多，但需冷却能耗和汽化潜热损失，冷却蒸发耗水。

    装置：

    由焦炉煤气蒸汽锅炉，汽液流体动力发电机组、冷却冷凝设备、热力管网、配电及运控设备组成。

　

    焦炉煤气蒸汽锅炉是由专业锅炉厂家生产，有2、4、6、10...t/h等多种规格可选，可多炉组合应用，不同的锅炉或有不同的排烟温度，其余热可进一步回收

   

汽液流体动力发电机组在焦炉煤气的应用特点：

  1、发电系统运行稳定、噪声低、振动低、操作方便、启停简便、安全可靠、除锅炉外可无人值守。

  2、由于采用焦炉煤气锅炉直接燃烧产生蒸汽，对原料气成分含杂要求不高，易完全燃烧和提高热效。

  3、动力电力装置结构简单、无大修、耐用、高效，可大范围变工况运行，能承受较大的冲击电负荷。

  4、做功后的蒸汽和冷凝水可直接压缩送回蒸汽锅炉再热循环，减少冷却能耗和潜热损失。

  5、全部设备和零部件均在国内专业厂定作加工、配套，质量可靠、价格便宜。

　

    单机功率：100-1500Kw，可选锅炉2、4、6、10...t/h，可多机多炉并联组合使用。

    与其他发电方法比较：实用、可靠、有效，单位功率投资低于蒸汽轮机组，功率回收比朗肯循环高。

    当电价0.3-0.5元/Kw.h时，投资回收期2-4年。

    

    服务与保证： 
    1、汽液流体动力发电机组确保无大修工作时间在五年以上（不含锅炉）；

    2、发电系统设备使用寿命二十年以上；

    3、年发电运行时数＞ 7200 小时；
    4、装置采用交钥匙工程；

    5、设备订货周期：3-6个月（>1000kw系统9个月)；

    7、建设周期：4-10个月（主要是锅炉、基础、土建的设计施工安装）。

　

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