闰秀琴
摘要：剩余煤气通过燃气机进行发电，实现放散煤气的一次能源利用；发电后排放的尾气中含有大童的热量，这些热量通过针型换热器进行热文换，从而实现能源的二次利用。
关键词：刹余煤气；发电机；针形管换热器
中图分类号：TQ54文献标识码：B文章编号：1004一7948(2005)10一0034一02
1概述
油页岩是剥离煤层的伴生物，是一种固体可燃性矿产，可通过低温干馏的方法产生类似于天然石油的页岩油。在生产页岩油的过程中会产生大量的低热值可燃气体，也就是我们所说的煤气。这些煤气除燃气锅炉燃用一部分以外，还有一部分剩余煤气将放散，这样，不但造成能源损失，还会对大气环境造成危害。为提高能源利用率，降低污染，充分利用瓦斯中蕴含的大量能源，我厂从山东胜利油田引进4台发电机组，经测试，这4台发电机组若同时运行，最大煤气耗量在5120m3/h；两台燃气锅炉同时运行，每小时消耗剩余煤气18000m3，而我厂原油车间80台干馏炉每小时将产生40000m3剩余煤气，也就是说，剩余煤气除了被燃气锅炉和发电机组有效利用23000m3/h外，还有17000m3/h的剩余煤气将放散，排入大气，污染环境。为合理利用剩余煤气，确保投资稳妥，从2005年起，我厂又引进8台发电机组进行工业发电，以此缓解我厂能源紧张和环保问题。发电后的尾气出口排放温度高达380～420℃，排放无疑是一种能源浪费，如果把这部分能量再进行利用，必将实现能源的二次利用。
目前，尾气排放中的热量回收主要采用针形换热器，通过它产生汽水混合物，再通过汽水分离装置对汽水混合物进行分离，分离后的蒸汽用于我厂生产用气及冬季生活取暖。
2发电规模
2.1发电机组的选择
抚矿页岩炼油厂现有剩余煤气17000m3/h，脱水除尘后煤气热值约为800kcal/m3(3344kj/m3).燃气发电机组热效率为11MJ/kWh，11000/3344=3.3m3，考虑到利用率，约3.5～4m3煤气可发1kWh电，若将煤气全部用来发电，可建立实际功率为17000/4=4250kW的内燃机发电站，而且不需添加任何辅助燃料。
选用500GF一1RJ机组，单台机组长期连续运转功率320kW，机组数量为4250/320=13台。为投资妥善，今年将安装投产8台发电机组，按年运行8000h计算，总发电量为2048万kWh。
2.2工艺技术方案
工艺流程：从化工设备来的剩余煤气经水封后进入煤气处理装置，经除尘、冷却和气液分离，进入电控混合器与空气混合增压后直接进入气缸内燃烧。
2.2.1尾气处理
机组主要原料为剩余煤气，根据煤气特点及机组要求，需对煤气进行三道处理，即除尘、冷却和气液分离。从化工设备来的煤气经过各种水封，进行初步除尘处理。经过水封后的煤气进入专门的燃气处理装置，这个系统包括除尘装置、燃气冷却装置、防回火装置、水气分离装置，可以使嫩气中的微粒、水蒸气等含量符合发动机的要求，并使燃气温度降到40℃以下。
2.2.2电气系统
抚矿页岩炼油厂目前有研石1#、2#、4#电源受入，每天用电负荷最大为8万kWh，常用电为5～6万kWh，部分负荷为间断性用电。
根据我厂实际情况，8台发电机组，每天发电量为6.14万kWh，再加上去年4台发电机组每天发电量3.07万kWh，12台发电机组每天发电量为9.21万kWh，可以满足常用电部分。
发电机组控制屏具有欠电压、过电流、逆功率、油温水温高、超速保护等功能，并有声光报警指示，能够自动停机。发电机组通过控制屏的主开关、隔离开关送至变压器的低压侧，实现并网运行。发电机组采用准同步并网方式，通过控制屏上的同期表检测发电机与电网的频率与相位差，捕捉同步点，实现并列运行。
2.2.3500GF一1玛机组主要参数
机组型号：5000GF一1RJ
发动机型号：T12Vl90ZLD
发电机型号：1FC6464一6LA42一Z
控制屏型号：PLT一500
额定转速：1000r/min
额定功率：500kW
额定电流：902A
额定电压：400V
额定功率因数：cosφ=0.8(滞后）
额定频率：50Hz
燃气热耗率：111V4J/kWh
机油消耗率：≤1.5g/kWh
外形尺寸（1×b×h）：5925mm×1970mm×2680mm
净重：13500kg
2.2.4投资估算
(1)8台500GF一lICJ机组总体投资情况
①机组费用（开式机组）:85万元／台×8台＝680万元
②机房费用：15万元
③基础费用：0.6万元／台×8台＝4.8万元
④电缆费用：16万元
⑤隔离柜：0.8万元／台×5台＝4万元
⑥冷却水塔：4万元／台×2台=8万元
⑦冷却水池：8万元
⑧冷却水管线及阀门：5万元
⑨冷却水泵：1万元／台×4台=4万元
⑩安装费用：2万元／台x8台＝16万元
○11升压变压器（10/0.4kV):10万元／台×2台＝20万元。
○12其它不可预测费用：20万元
合计：800万元
(2)年运行费用
①人员费用：电站日常维护保养需要13人，每人按2.5万元／年计算，合计为32.5万元。
②机油消耗：每台消耗机油3900kg／年，价格为7元／kg。费用为3900×8×7=21.8万元。
③折旧：按直线折旧，7年全部折完计算，每年折旧为800/7=114.3万元。
④修理费用：根据发电机组的大、中、小修理情况和部分材料更新替换等情况，修理费按折旧额的60％计提，年修理费为68.6万元。
⑤管理费用：15万元。
合计：252万元
2.2.5经济效益分析
(1)年发电量:320×8000×8=2048万kWh
(2)年效益：电费按0.42元／kWh计算，年电费收入2048×0.42=860万元，年净收益：860－252=608万元。
(3)投资回收期：800=608=1.3年（约15个月）
3剩余煤气发电后尾气的合理利用
3.1针形管换热器应用原理
剩余煤气发电后的尾气出口排放温度高达380～420℃，直接排放无疑是一种能源浪费，因此，我们利用针形管换热器对发电机组的尾气进行回收利用，其工作原理是通过余热回收装置的烟道箱与回收装置中针形管组的水进行高效换热，高温水再经过汽水分离器进行汽水分离，来达到尾气余热回收，实现能源二次利用的目的。
3.2发电机组尾气余热测试
2005年1月，我们对一台500GF一1RJ发电机组余热回收装置进行了测试，针形管换热器内的水被发电后的尾气加热，加热后水进入汽水分离装置，分离后的汽通过蒸汽流量计进入分汽缸，分离后的水继续循环加热，进行汽水分离。实验表明：1台针形管换热器每小时可产生0.35t的饱和蒸汽，8台则产生2.8t的饱和蒸汽，再加上现有的4台针形管换热器，12台针形管换热器每小时可产生4.2t、0.4MPa的饱和蒸汽，供生产生活需要，既节约了能源，又保护了环境。剩余煤气发电及发电后尾气的合理利用示意图如图1所示。