焦炉煤气燃气轮机发电系统.doc

焦炉煤气燃气轮机发电系统

1、焦炉煤气发电技术的现状。
随着国家环保政策的规范、提升，以及焦化行业准入条件的提高，焦化对煤气利用的需求赿来赿大，除已煤气深加工外，煤气发电机行业做为煤气综合利用的重要方向近年来发展迅速。国内焦炉煤气发电经过近几年的发展日渐成熟，主要有燃气蒸汽轮机发电、燃气轮机发电、燃气内燃机发电、汽液流体动力发电机组四个方向；燃气轮机发电系统随技术不断更新近几年有了较大突破性发展。
燃气轮机热电联合循环具有能源综合利用率高，对环境污染少，被称为“清洁电厂”，可为用户供热、供电，操作简单、占地面积小、效率高等多种优点。但由于焦炉煤气可燃成分中含氢过高，前几年技术上没有解决燃烧不稳定问题，加之国内用于燃气轮机的主体结构需进行定期的检查（约1000小时一次检查，8000小时一次返厂大修），制约了燃气轮机联合循环发电的发展。现在，通过引进美国索拉燃气轮机组，与国内设备合理整合，已探索出环保、经济、高效的燃气轮机发电路线。
2、燃气轮机发电系统设计。
工艺流程为：焦炉煤气净化后，经压缩机压缩提高压力到燃机需求；燃气轮机通过焦炉煤气燃烧作功发电供生产用电，同时排出高温烟气；余热锅炉吸收燃机烟气余热；将水处理设备提供锅炉的除盐水加热为蒸汽供生产车间工艺使用；构成燃气轮机热电联产系统（动力一期生产系统）。若提高余热锅炉蒸汽设计参数为高品过热蒸汽，在余热锅炉后再加蒸汽轮发电机组发电、供汽，就构成燃气轮机热电联产联合循环发电系统（动力二期生产系统）。
工艺流程图如下：

3、设计依据。
3.1燃料条件（焦化厂净煤气成分）。

3.2方案概述。
本方案采用一台燃气轮机、两台焦炉煤气压缩机、一台余热锅炉和相应空气、氮气、循环水、配电等辅助设备。
3.3燃气轮机发电机组。
考虑到低热值燃料燃气轮机的特殊性，以及可供于联合循环的煤气量，推荐选用Solar公司提供的T60燃气轮机，在配有余热锅炉时的参数：

焦炉煤气为低热值燃料，且H2含量较高，直接起动安全性较差，故燃气轮机在设计中采用双燃料系统,先用柴油启动,待起动稳定全速后切换到焦炉气运行
3.4余热锅炉。
余热锅炉采用双锅筒具有螺旋翅片管受热面一体化除氧器的双压自然循环结构，模块化设计，卧式布置，锅炉稳定性好，抗震性强，锅炉的主要部件钢架支承，锅炉运行技术要求低，操作管理方便。
3.5煤气增压系统。
煤气增压机组电压等级为发电机组出口电压等级，受环境要求需设计为增安型防爆等级；在煤气压缩机后设足够容量的煤气缓冲罐。
3.6燃油系统.
焦炉煤气燃气轮机设计为双燃料系统,先用柴油启动。因此增加燃料油系统，一般设计为柴油或汽机启动，包括：一座5m3的油罐，卸油泵和泵房，供油泵、管路阀门、滤油设施和计量装置、污油处理等设施。
3.7化学水处理系统。
根据余热锅炉蒸汽产量及排污率并考虑一定的裕量，以及系统配置的余热锅炉的需求。设计为热电联产工业余热锅炉，可设计使用软化水；设计为热电联产循环发电的电站锅炉，需使用精度高的除盐水。
3.8冷却水系统。
燃气轮机和煤气增压机组的各类冷却器的冷却水质为地下水或循环水。
3.9电气系统。
3.9.1电气主接线及厂用电。
厂内共设有两个电压等级，即6KV和0.4KV。燃气轮机发电机出口电压为6.3KV，厂内设发电机电压母线，为单母线形式，设一回路出线与炼焦厂总降变电所6KV母线联络。
厂用电负荷分别采用6KV和0.4KV电压等级。其中煤气压缩机组等大型电动机采用6KV电压；其它负荷采用0.4KV电压（中性点直接接地、动力与照明共用系统）。燃气轮机发电机组、余热锅炉、汽轮发电机组等辅机由各自的6/0.4KV厂用变电器供电，即0.4KV厂用按主热力设备分段供电，分别由6KV母线引接。
另外，设置0.4KV备用段（与各工作段联络），备用段由6KV母线供电。
3.9.2继电保护及自动装置。
电厂主设备及线路等的继电保护项目按继电保护和安全自动装置技术规程设置，并采用微机型控制保护设备。
3.9.3直流系统。
厂内设危急保护型全自动浮充电直流系统，电压为DC220V，采用免维护电池。为继电保护、自动装置、操作系统及事故照明等供电。
3.9.4通信。
利用厂内已有的行政通信系统，增设远动调度通信系统。
3.9.5过电压保护和接地。
厂内相应增设防雷接地设施。以防直击雷和过电压。
3.9.6照明。
根据工艺及土建要求，按有关照度规定要求，相应设置新增联合循环装置的日常照明和事故照明系统。
3.9.7电缆敷设。
新增电缆全部采用交联聚乙烯电缆，采用电缆沟和局部电缆桥架相结合的敷设方式。
3.9.8检修及试验室。
燃气轮机发电机组增设变压器检修间，或为变压器就地或附近检修准备必要条件。厂内应有电气实验室，以满足6KV及以下电气设备的高压试验，电气测量仪表及继电保护回路整定试验等要求。
3.9.9通风和火灾报警系统。
补充完善全厂火灾报警系统。在主厂房应已装设强制通风装置及火灾报警探头，压缩机室等处应装设强制通风装置及火灾报警探头。
3.10控制系统。
新增设备系统采用PLC 控制装置。
3.11厂房建筑。
设置必要的厂房设施，如给水泵房、油泵房、煤气压缩机站和就地控制间等，余热锅炉应设置紧身厂房，箱装式燃气轮机可室外布置。
3.12主要设备。

3.13运行成本评价。
源料煤气投入：0.71标方/度；
自用电投入：15%；
折旧费：0.1～0.11元/度；
制造维护成本：0.008元/度；
人工管理费：0.008元/度；
副产品蒸汽：-0.4元/度；
综合供电成本：0.25～0.3元/度。
3.14综合评价。
高效益2~3年内收回全部投资。
降低污染、改善环境（CO2低排放、无煤气放散）
设备先进、运行安全可靠、用人少。
固障率低，全年开机率超过95%。
占地小、高功率密度，T60单机标准条件下发电5.6MW电量，所占用的空间不足80m3。
实现负能炼焦、增强产品竞争力。
4、结论。
与国产机组比较优势主要在于大修周期长、运行率较高；此机组在焦化行业是初步投入使用，针对焦化使用环境还有许多需要完善之处，主要有煤气的净化、煤气的预热、空气的过滤、柴油的控制等等。包括洗车、仪器校验等维护内容也与使用于其它环境的机组有所不同。随着使用的累积，燃气轮机发电系统在焦化行业的应用将赿来赿完善。