山东冶金直燃式焦炉煤气发电技术的研究与应用陈克强（青岛钢铁集团兖州焦化厂，山东济宁272017）源、保护了环境，又创造了良好的经济和社会效益：直燃式焦炉煤气发电；焦化；煤气；发电能源是人类赖以生存的宝贵资源据联合国教科文组织的报道，目前人类使用的几种常规能源（如：煤、石油、天然气等），其地球己探明储量按目前的开采、使用速度，只能维持70年所以，目前人类在能源方面面临两大任务：一是尽快开发新的能源；二是积极节约能源、保护能源另外，环境保护，在当今世界也是刻不容缓的议题，水资源的污染、大气的污染、臭氧层的破坏，己经使地球上的温室效应加重。旱灾、涝灾、沙尘暴等肆虐，给人类生存造成巨大威胁然而，在我国，水、煤、天然气等能源大都分布在西部。在能源的利用上，政府早己进行了努力，如水资源的利用：葛州坝、三峡、黄河小浪底等大型水长兼党委书记，高级经济师。

　　油大大降低，除油率达80%以上（2）离心式气浮除油技术的应用，解决了氨水除油问题，使氨水处理工艺发生了质的变化：剩余氨水除油后，经过溶剂脱酚，然后参与洗氨；富氨水除油后，解决了蒸氨设备堵塞问题，由于降低了蒸氨废水电站的建设；天然气的西气东输计划等给各大城市带来了活力但另一方面由于各地能源的分布、利用不合理，又使人类的生存潜伏着巨大危机1立项依据青岛钢铁集团兖州焦化厂（简称兖州焦化厂），由于地理环境较为特殊，造成煤气目前严重过剩。1994年5月兖州焦化厂建成并竣工投产的N32- 88型捣固式机焦炉，是目前国内较为先进的炉型，生产规模为年产优质冶金焦12万t，日产煤气14. 2万m3，可外供7万m3/d（预计2001年底扩产后的年产焦能力为20万t，产气外供能力可达12万m3/d）但兖州市目前居民用气量为1.2万m3/d左右，使得大量的宝贵资源被白白浪费掉，原本就有限的资源迅速减少；另一方面大量的煤气放散又严重污染了环境，同时兖州焦化厂仅煤气放散一项，每天就含氨，只用废水洗氨就能满足工艺要求，节约了大量软水环保处理水质发生了巨大变化，由处理剩余氨水、蒸氨废水部分富氨水和零星废水到现在只处理蒸氨废水和零星废水，节约了稀释水，减少了外排水，年创环保效益300多万元损失3万多元（按目前生产能力），吨焦成本上升30~60元，使企业生产陷于极其不利的被动局面。为充分利用剩余煤气这一宝贵资源，经过反复考察论证，兖州焦化厂自行研制成功将放散煤气输入直燃式发电机组发电，不仅克服了用蒸汽发电存在的投资高、周期长、回报率不高的缺点，而且可创造出良好的经济效益和社会效益2技术方案分析论证利用煤气燃烧释放出能量做功，传统方法是采用蒸汽轮机或燃气轮机发电。这两种方案的初投资都较高（一般6800~ 7000元/kW），同时，汽轮机发电热效率较低（一般为20%），燃气轮机的热效率虽较高（40%左右），但其运行维护费用却非常高利用直燃式煤气发电机组发电，不但发电效率可达40%（即0l6m3焦化煤气可发电1kW.h），而且设备的初投资也较低，为250屮3000元/kW最重要的是利用12V190- 500柴油机进行改造，由于采用了喷射进气和缸内混气工艺，有效地解决了煤气氢含量高（50~60%）燃烧“放炮”的问题目前，这种燃烧方式在焦化煤气的应用中尚属国内首例（其他厂家的气体机组均为机外混气）兖州焦化厂以此为主机的自备电站系统，在机组投运后，使吨焦成本大幅度下降同时为焦化煤气供给有余的厂家的余气利用找到一条很好的出路，在节能和环保方面将有极其广阔的发展前景3直燃式焦炉煤气发电技术在研究和试用阶段。在国内，焦炉煤气不经过中间转换、直接燃烧做功推动发电机的仅有几例，而且还是用燃气轮机发电但燃气轮机发电设备投资及运行管理费用都较高，且机组容量也不适用中、小型焦化企业由于焦炉煤气中甲烷含量低，含氢量高，所以在天然气上应用的机外混气的机组，在焦炉煤气上无法运行。而“直燃式焦炉煤气发电技术”不仅适用焦炉煤气，还广泛用于天然气、矿井瓦斯、沼气、秸杆气、高炉煤气等气体领域该技术采用了美国进口点火系统，利用喷射进气，缸内混气新工艺并合理进行煤气压、稳压，设置了简洁高效的脱硫油水分离、冷却循环等装置，实现了发电机组之间以及与市电之间的自动并车、变电所之间的功率分配和多种保护功能能此外，该系统在室外还装设了自行设计的消声器，大大改善了周围环境。

　　4运行效果及效益分析根据生产规模的需要和发电自用的特点，兖州焦化厂自备电站安装了按上述原理运行的发电机组，系统水压油压气压、油温、水温超速、过流过载逆功率等各项保护齐全，长期运行最大输出功率400kW电压400/230V频率50Hz波动小于0.5Hz，瞬间电压调整率小于2 5%，气耗小于12600kAW.h，排气温度（涡轮端）额定功率时小因该技术是将放散煤气送入机组，煤气中有害物质在机内参与燃烧，所以基本达到无污染排放，环保效益十分显著。

　　该项目在兖州焦化厂第一台机组于1998年投运，第二台1999年投运，包括试验时间在内，截止到1999年10月底两台机组运行累计近13000h，共发电720万kW.h，创效益360万元，使吨焦成本下降了30元500机组3台（2用1备）发电自用，设备总投资400万元，考虑煤气质量功率因素和发动机长期（连续）运行，输出功率需要下调10%以及负荷需求量等因素的影响，每台机组实发功率按400kW.h计，3台（2用1备）机组年发电量为700万kW.h，按目前本地区平均电价再去掉运行维修费用，年可创利润360万元，1年零2个月即可收回全部投资根据山西省机焦产量，仅其一省的剩余煤气全部用来发电，年可发电20亿kW.h，比用蒸汽发电多发电10亿kW.h而且机组还可广泛用于高炉煤气、矿井瓦斯气、秸杆气、天然气等多种气体。我国除天然气资源极为丰富外，近日又在山西新发现大型煤层气（瓦斯气含甲烷90%以上）储量400亿m3，若全部米用这种直燃式方法发电，可发电20000亿kW.h，比蒸汽轮机发电多发电10000亿kW.h因此其推广应用范围极为广阔。