煤焦化行业剩余煤气发电技术应用

李家才 毛宇航 高改霞（中煤九鑫焦化有限责任公司，山西晋中031300）

煤焦化行业剩余煤气发电技术应用

李家才 毛宇航 高改霞（中煤九鑫焦化有限责任公司，山西晋中031300）

煤气是煤焦化生产工艺的重要产品之一。如何高效合理的利用剩余煤气是企业生产降低污染排放、提高经济效益的一个重要课题。本文简要介绍了焦化生产的工艺流程，分析了剩余煤气发电技术在焦化生产中的具体应用。通过对企业生产用电负荷技术及电量平衡分析、发电机组的功能机技术参数配置、电力系统主接线、一次线、二次线配置等方面介绍了发配电部分的各项具体功能概况。论述了炼焦剩余煤气发电的技术可行性。同时，还结合了当前的焦化行业形势分析充分利用剩余煤气的必要性。验证了焦炉剩余煤气发电技术在焦化行业是一个值得推广和容易实施的的节能环保项目。

剩余煤气；发电；燃气发电站；节能

焦化行业的生产过程主要原料是炼焦煤，将炼焦煤在密闭的焦炉内隔绝空气高温加热放出水分和吸附气体，随后分解产生煤气和焦油等，剩下以碳为主体的焦炭。并得到净化的焦炉煤气，通常被送回焦炉加热或其它冶金炉作燃料。另外还可以作合成氨的原料气和民用城市煤气。

煤气是煤焦化生产工艺的重要产品之一。随着近年来钢铁煤炭行业的下行压力加大以及环保要求的提高，剩余煤气利用也愈来愈得到煤焦化行业的重视。我公司建设的20MW煤气发电站利用焦炉剩余煤气作为燃料发电，总装机容量为40×500KW，本项目共建设40台燃气发电机组，35台运行，5台备用。是一个较好的能源综合利用项目。

公司是一个产能为200万吨的焦化生产企业，企业生产用电负荷约为12000KVA，保安负荷为6000KVA。根据负荷计算电站所需要承担的最大负荷为10600KW。按照理论计算燃气发电站需安装40台500KW燃气发电机组，在35台工作5台备用的情况下电站的最大发电能力为14000KW。年最大供电量为93.6×106kwh。这种小型燃气机组可以实现快速的并网与解列很适合焦化企业生产用于剩余煤气调节使用，每台机组采用四冲程模式发电循环机组额定转速为1500n/min，发电机额定功率为480KW、额定电压为400V采用三相四线制配线输电。发电机主机为旋转磁场式，转子呈圆柱形并带有阻尼绕组，主机励磁功率通过旋转整流器输入主发电机转子。发电机的励磁系统可以使得发电机的励磁电流随负载情况自动调节、保持发电机的电压恒定，在负载变化和短路的状况下也同样具有良好的动态特性。

发电机用于并联运行的下垂补偿装置若发生短路，发电机稳态电压调整率可该占道单机运行的数值，当励磁系统发成故障时，发电机电压升高不会超过115%额定电压值。当发生突加大型鼠笼式异步电动机负载情况时，由于励磁系统以相复式运行，发电机满足最小电压降和最快电压恢复的要求，此时这种励磁方式可提供其值约为3-5倍额定电流的持续短路电流，以便选择保护装置，但在持续短路电流的持续时间达到5S时，发电机卸载负荷。每台发电机组配套有控制、保护、监控设备及后台微机监控装置。短路保护利用主回路低压断路器的瞬时脱扣器做短路保护电器，动作电流整定8-10倍额定电流，利用主回路低压断路器的延时脱扣器，按照发电机额定电流的1.25倍整定。在主回路低压断路器装置当发电机电压低于50%-60%额定电压时，使主断路器分闸。当定子温度超过145℃，发出声光预告报警信号，超过155℃使主断路器分闸，脱网运行。可以保证其他机组的正常运行不至于影响到整个发电站的运转。

接入系统主要是将发电机组发电进行升压变压实现往企业生产供电，发电站的40台发电机组5台并联为一组，并通过2500KVA、0.4/6.3kv升压变压器（共计8组）向焦化厂6kv系统供电。发电装置投入6KV系统前，将6kv系统发电引至发电装置升压变低压侧，为其发电机辅助系统供电，待辅助系统工作正常后，启动发电机组，并检测低压同期，发电机组在低压侧与焦化厂中央配电室电源并联运行。通过升压变压器与6KV系统相连，向焦化厂中央配电室6KV系统送电。

电站综合自动化发电机组采用1/8控制监控模块单元，共计8套。采用分层分布式微机综合自动化系统，实现“四遥”功能设置远方整定值管理和后台工作站。通过综合自动化管理系统实现了发、输、配电的全程监测控制。实现了一次、二次设备，例开关、闸刀、线路压变、保护装置等对于遥测、遥信、遥脉、分时电度等是测量以及刀闸、熔丝的状态等虚测量进行测量可以实现遥控和遥调等具体操作。可以实现数据的记录与备份等操作。

单台燃气发电机用气量约为300m3/h，发电站总用气量余约为1.2万m3/h焦化生产供气量在5万m3/h以上远大于发电站1.8万m3/h的耗气量。为了降低能耗，提高机组效率，发电机组采用闭式循环，保证冷却效率和机组安全运行选用的都是高热效率的发电机组，配备的变配电设备均达到节能要求。由于发电使用的原料为洁净的焦炉煤气，几乎没有烟尘排放，有害气体H2S、CO、NH3、HCN排放值均不超标准。燃气发电站运行六年以来累计发电4.946亿千瓦时，累计实现二氧化碳减排量48.7万吨。发电站功能上只作为系统用电的补充而不作为主力电源。系统运行可靠性还需要外部主力电源的有效支撑，但作为节约能源、降低环境污染、提高经济效益来说是一个较好的项目。

职称：中级工程师