燃?xì)廨啓C(jī)分布式能源站在焦化企業(yè)的應(yīng)用研究

中國航發(fā)燃?xì)廨啓C(jī)有限公司 遼寧 沈陽 110000

一、引言

目前的分布式能源站主要是應(yīng)用于天然氣發(fā)電、供暖等領(lǐng)域，國家規(guī)劃也提出要建設(shè)1000個分布式能源天然氣站以供能源使用需求，推廣使用我國城市分布能源站的使用。在焦化企業(yè)中，使用分布式能源站將焦化產(chǎn)物進(jìn)行利用，焦化煤氣在燃?xì)廨啓C(jī)分布式能源站中，進(jìn)入燃?xì)廨啓C(jī)蒸汽-燃?xì)饴?lián)合循環(huán)進(jìn)行發(fā)電，同時提取出的氫在蒽油制取中發(fā)揮作用，實(shí)現(xiàn)了焦化產(chǎn)物的多層次層級使用，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)效率的提高，并提升了焦化企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。[1]

二、燃?xì)廨啓C(jī)分布式能源站的概述及應(yīng)用

分布式能源站指的是以小規(guī)模、分散化、小容量的能源轉(zhuǎn)化裝置為主進(jìn)行能源分散利用的集中轉(zhuǎn)化系統(tǒng)，其主要特點(diǎn)就是可以布置在用戶附近，實(shí)現(xiàn)較為方便地將能源轉(zhuǎn)化成制冷、供熱、燃?xì)?、發(fā)電的模塊化利用，極大地提高了能源的使用效率，對于我國社會的能源浪費(fèi)和資源使用分散問題做了良好的解決。[2]

在燃?xì)廨啓C(jī)分布式能源站的使用中，以燃?xì)廨啓C(jī)和燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)為主的系統(tǒng)作為其發(fā)電和供能的原動機(jī)，其中以燃?xì)廨啓C(jī)的應(yīng)用較為廣泛，燃?xì)廨啓C(jī)主要分為工業(yè)化重型燃?xì)鈾C(jī)和航改輕型燃?xì)廨啓C(jī)。工業(yè)重型燃?xì)廨啓C(jī)主要是應(yīng)用于在路地面上的發(fā)電過程制造的燃?xì)廨啓C(jī)，廣泛應(yīng)用于分布式能源站的發(fā)電和熱轉(zhuǎn)化過程中，主要的特點(diǎn)是其體積和重量較大，對于各種原料和環(huán)境有很強(qiáng)的適應(yīng)性，但由于其排氣溫度較高，能量的消耗和浪費(fèi)較多，因此只適用于較大型機(jī)組的燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電過程，可以達(dá)到供熱、制冷、發(fā)電的聯(lián)合使用，同時要配備較大型的余熱鍋爐來滿足排汽量的大小需要；但輕型的航改燃?xì)廨啓C(jī)體積較小、質(zhì)量較輕、設(shè)備的精度和零件要求較高，但其供氣量、供電量較小，更適用于作為發(fā)電等過程的調(diào)峰機(jī)組來使用，可以達(dá)到快速啟停、提高效率的目的，供熱、供汽的效率不如重型燃?xì)廨啓C(jī)。

燃?xì)廨啓C(jī)分布式能源站主要就是將發(fā)電系統(tǒng)、供熱系統(tǒng)綜合起來，形成分散化的能源站以供用戶需求使用，其主要在焦化煉油企業(yè)中的使用就是通過焦化產(chǎn)物如煤氣等，先進(jìn)行預(yù)處理和提純，使之能夠滿足焦?fàn)t煤氣發(fā)電的使用要求，再進(jìn)入壓縮機(jī)進(jìn)行壓縮變成高壓的煤氣，與經(jīng)過壓縮的高壓空氣混合，隨后送入燃?xì)廨啓C(jī)中充分燃燒，產(chǎn)生的高溫高壓蒸氣推動燃?xì)廨啓C(jī)的渦輪葉片旋轉(zhuǎn)，將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為汽輪機(jī)的機(jī)械能進(jìn)行發(fā)電做功，帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電，剩余的高溫高壓的蒸氣進(jìn)入余熱鍋爐，將循環(huán)水加熱成為蒸汽達(dá)成供熱供汽的目的，這種分布式能源站主要的運(yùn)行維護(hù)成本在于燃料的投入、其他雜項(xiàng)的投入，收益主要是供熱供汽以及售電的收入。

三、焦化企業(yè)對燃?xì)廨啓C(jī)分布式能源站的應(yīng)用

焦化企業(yè)的主要生產(chǎn)產(chǎn)品是焦?fàn)t煤氣以及一些煤工業(yè)化工產(chǎn)物，其中將焦?fàn)t煤氣進(jìn)行提純處理投入燃?xì)廨啓C(jī)分布式能源站使用是一種新的能源使用方式。其主要工藝流程就是先將焦?fàn)t煤氣進(jìn)行提氫，提高產(chǎn)品中燃燒產(chǎn)物的熱值，提升使用效率，再進(jìn)入傳統(tǒng)的燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電供熱系統(tǒng)進(jìn)行發(fā)電使用，以達(dá)到煤氣的分散利用，最后進(jìn)入余熱鍋爐以實(shí)現(xiàn)高溫高壓燃?xì)獾倪M(jìn)一步利用。[3]

(一)提純加氫。焦?fàn)t煤氣焦化企業(yè)中生產(chǎn)的主要高熱值氣體，其成分較為復(fù)雜也具有很高的利用價值，在焦?fàn)t煤氣中常具有大量的H2，占比約為56%，除此而外還含有CO、CO2，大量CH4和少量氮?dú)夂拖∮袣怏w和微量氣體，為了實(shí)現(xiàn)對焦?fàn)t煤氣的熱值有所提升，在實(shí)際過程中常會采取提氫的處理工藝，將其單位含量的氣體熱值進(jìn)行提升，提氫前為17.696MJMJ/Nm3，提氫后為23.590MJ/Nm3的能量密度。主要流程就是先將焦?fàn)t煤氣進(jìn)行預(yù)處理，實(shí)現(xiàn)脫除萘和焦油等雜質(zhì)；再將預(yù)處理過后的氣體進(jìn)入另一個循環(huán)以除去氣體中的氨氣、硫化氫和一些芳香烴，達(dá)成吸附和提純的目的，隨后進(jìn)入VPSA工序提取氫氣產(chǎn)品以供其他設(shè)備使用，將煤氣產(chǎn)品送入下一道工序進(jìn)行生產(chǎn)。

(二)發(fā)電供汽供熱。焦?fàn)t煤氣經(jīng)過提氫操作后，再進(jìn)行脫硫、洗苯等凈化過程使其達(dá)到進(jìn)入燃?xì)廨啓C(jī)分布式能源站使用的基本要求。先經(jīng)過加壓過程將煤氣加壓成為2.6MPa以上的氣體，與進(jìn)入燃?xì)廨啓C(jī)的高溫高壓氣體進(jìn)行混合，從而能更好地進(jìn)行生產(chǎn)使用，將其燃燒后推動燃?xì)廨啓C(jī)渦輪葉片發(fā)電，送入變電站。將最后產(chǎn)生的余熱蒸汽進(jìn)入余熱鍋爐內(nèi)進(jìn)行重復(fù)使用和放熱，隨后將乏氣進(jìn)入煙囪進(jìn)行散熱，最后將發(fā)電后的低溫蒸汽凝結(jié)成為凝結(jié)水再進(jìn)入循環(huán)水系統(tǒng)進(jìn)行使用，達(dá)到整體效率的提升。

四、焦化企業(yè)燃?xì)廨啓C(jī)分布式能源站的經(jīng)濟(jì)效益

在焦化企業(yè)的燃?xì)廨啓C(jī)分布式能源站應(yīng)用中，主要是使用了兩用一備的電站工作模式，用兩個燃?xì)廨啓C(jī)進(jìn)行主要生產(chǎn)，配備蒸汽輪機(jī)作為分布式能源站的備用生產(chǎn)設(shè)備，以達(dá)到能源生產(chǎn)的穩(wěn)定和高效。一般來說當(dāng)具有蒸汽壓力要求時，采用余熱鍋爐進(jìn)行生產(chǎn)，當(dāng)還有制冷要求時，則需要配備制冷機(jī)等來進(jìn)行生產(chǎn)，以達(dá)到更高的經(jīng)濟(jì)效益和效率。當(dāng)沒有這部分供熱供汽以及制冷要求時，可以考慮采用余熱發(fā)電裝置來實(shí)現(xiàn)對燃?xì)庥酂岬倪M(jìn)一步使用，以達(dá)到不同的生產(chǎn)要求和提高焦化企業(yè)中燃?xì)廨啓C(jī)分布式能源站的生產(chǎn)效率。采用冷熱電三項(xiàng)目進(jìn)行聯(lián)產(chǎn)的生產(chǎn)模式，可以大大提高燃?xì)廨啓C(jī)的經(jīng)濟(jì)性，最終燃?xì)廨啓C(jī)分布式能源站的年平均熱效率應(yīng)達(dá)到80%以上，建成的區(qū)域性能源站可以實(shí)現(xiàn)更好的靈活性和發(fā)展前景，推進(jìn)國家的安全性環(huán)保型能源政策施行，促進(jìn)我國焦化企業(yè)的節(jié)能減排和社會主義經(jīng)濟(jì)、生態(tài)建設(shè)。[4]

結(jié)論

綜上而言，在焦化企業(yè)中的燃?xì)廨啓C(jī)分布式能源站可以實(shí)現(xiàn)能源安全轉(zhuǎn)化效率的最大化，遵循經(jīng)濟(jì)性、需求性和環(huán)保性的結(jié)合原則，分批分散建成我國分布式能源站基本體系，有力地推進(jìn)我國的社會主義建設(shè)，將焦化企業(yè)的節(jié)能減排目標(biāo)貫穿始終。