聞其有

（鐵煤集團(tuán)煤層氣公司，遼寧 調(diào)兵山 112700）

1 概述

開(kāi)發(fā)燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組余熱利用技術(shù)，是為了更充分地利用燃?xì)赓Y源，在節(jié)能和環(huán)保的同時(shí)創(chuàng)造出巨大的經(jīng)濟(jì)效益。對(duì)于燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組，氣燃料能量只有約35%被發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)化為電能，約有30%-35%的氣燃料能量被高溫?zé)煔馀懦?，約有20%-25%氣燃料能量被發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水帶走，通過(guò)機(jī)身散熱等能量損失約占10%左右，由此可見(jiàn)，排氣余熱及冷卻水損失的功率比有用功還多。占燃?xì)獍l(fā)電機(jī)燃料近35%熱能的煙氣余熱資源基本上被白白浪費(fèi)掉。充分利用能源、提高能源利用率的瓦斯發(fā)電機(jī)組煙氣余熱利用是擺在我們面前的一項(xiàng)新課題。

2 國(guó)內(nèi)瓦斯發(fā)電機(jī)組煙氣余熱利用現(xiàn)狀

進(jìn)入21世紀(jì)，國(guó)家鼓勵(lì)發(fā)展綠色循環(huán)經(jīng)濟(jì)，倡導(dǎo)建設(shè)資源節(jié)約型社會(huì)，企業(yè)對(duì)經(jīng)濟(jì)效益、能源利用和環(huán)境保護(hù)的認(rèn)識(shí)進(jìn)一步加深。低瓦斯作為一種能源被廣泛應(yīng)用于發(fā)電，但占瓦斯發(fā)電機(jī)燃料近35%的熱能隨煙氣排空，現(xiàn)階段我國(guó)對(duì)瓦斯發(fā)電機(jī)組煙氣余熱的回收還處于初級(jí)階段。

3 瓦斯發(fā)電機(jī)組煙氣余熱的用途

3.1 余熱采暖

瓦斯發(fā)電機(jī)組余熱采暖是在發(fā)電機(jī)組煙道出口加裝一套余熱回收裝置，熱水循環(huán)泵將軟化水送到余熱回收裝置，經(jīng)加熱的軟化水供給采暖戶，冷卻水再被送到余熱回收裝置加熱，如此一直循環(huán)。

3.2 余熱供應(yīng)洗浴熱水

在余熱采暖的基礎(chǔ)上加裝一套水—水熱交換器，被循環(huán)加熱的軟化水通過(guò)水—水熱交換器將洗浴用水加熱。

3.3 余熱制冷

余熱制冷的典型代表是溴化鋰吸收式制冷，吸收式制冷和壓縮式制冷的主要差別在于用蒸汽發(fā)生器——吸收器裝置代替了壓縮機(jī)。用蒸汽發(fā)生器吸收瓦斯發(fā)電機(jī)組煙氣熱量。

1-煙氣出口 2-煙管 3-立式水包 4-熱網(wǎng) 5-吊耳 6-橫撐 7-煙氣進(jìn)口 8-煙罩 9-水出口管 10-水進(jìn)口管 11-排污管12-立支撐 13-觀察門 14-安全閥門 15-壓力表 16-水位計(jì)

4 余熱吸收裝置

目前理想的瓦斯發(fā)電機(jī)組煙氣余熱回收裝置是KNPT04-500型余熱鍋爐。該裝置采用針型管強(qiáng)化傳熱元件擴(kuò)展受熱面，同時(shí)煙氣流經(jīng)針型管表面時(shí)形成強(qiáng)烈的紊流，起到提高傳熱效率和減少煙灰積聚的作用。該余熱鍋爐具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、熱效率高、運(yùn)行壽命長(zhǎng)、安全可靠、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。

5 鐵法礦區(qū)瓦斯發(fā)電機(jī)組余熱利用實(shí)踐

鐵法礦區(qū)大隆瓦斯發(fā)電站現(xiàn)安裝有3臺(tái)500GFl-3RW型瓦斯發(fā)電機(jī)組，在每臺(tái)瓦斯發(fā)電機(jī)組煙氣管道上安裝一臺(tái)KNPT04-500型余熱鍋爐。

5.1 3臺(tái)余熱鍋爐每小時(shí)回收熱能量

煙道出口煙氣溫度550℃；經(jīng)余熱鍋爐換熱后煙氣溫度為150℃，煙氣由550℃降為150℃時(shí)，每小時(shí)釋放的熱量為：

式中，C為煙氣比熱，1．076 kJ／kg℃；M為煙氣流量2130 m3／h；ρ為煙氣密度，1.293 kg／m3；T1為煙道出口煙氣溫度，550℃；T2為余熱鍋爐換熱后煙氣溫度，150℃。余熱鍋爐換熱器換熱效率為95%。3臺(tái)機(jī)組每小時(shí)可回收熱量：

5.2 所回收熱量可供采暖面積

每平方米取暖所需熱量為250 kJ／(m2·h)，則余熱回收的熱量可供暖的面積為：

式中，Q1為3臺(tái)機(jī)組可回收熱量，MJ／h；A為每平方米采暖面積小時(shí)需要的熱量，250 kJ／(m2·h)；η2為供暖管網(wǎng)效率，取90%.

5.3 所回收的熱量可供洗浴熱水量

供到水—水熱交換器的地下水溫度為20℃，熱交換后水溫達(dá)到50℃供洗浴用，即水溫提高了30℃。每小時(shí)可供50℃的熱水量為：

Q1/A2=26.9m3每天可提供50℃熱水量645.6 m3

式中Q1為3臺(tái)余熱鍋爐每小時(shí)可回收的熱量，MJ／h；A2為每立方水提高30℃需要熱量，1.25×105KJ/(m3·h).

5.4 鐵法礦區(qū)瓦斯發(fā)電機(jī)組余熱利用現(xiàn)狀

鐵法礦區(qū)大隆瓦斯發(fā)電站冬季利于站內(nèi)3臺(tái)余熱鍋爐煙氣余熱向礦抽放站、制氮廠區(qū)、發(fā)電站廠區(qū)及辦公樓供暖，供暖面積可達(dá)10000余m2，供暖最遠(yuǎn)距離可達(dá)80m,解決了原礦燃煤中心鍋爐距離較遠(yuǎn)（800m），供暖系統(tǒng)不足等問(wèn)題，為員工營(yíng)造了舒適的工作環(huán)境。夏季，利用大隆瓦斯發(fā)電站內(nèi)3臺(tái)余熱鍋爐供應(yīng)職工洗浴熱水，廠區(qū)內(nèi)職工洗浴用水量為540m3/d,瓦斯發(fā)電機(jī)組煙氣余熱供水滿足了廠區(qū)內(nèi)職工洗浴要求，解決了夏季燃煤鍋爐停運(yùn)職工洗浴難的問(wèn)題。

6 經(jīng)濟(jì)效益分析

鐵法礦區(qū)大隆瓦斯發(fā)電站3臺(tái)余熱鍋爐同燃煤鍋爐相比，節(jié)約燃煤量5.496t/d.除去機(jī)組檢修時(shí)間，每年瓦斯發(fā)電機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)間按照360d計(jì)算，則每年節(jié)約燃煤1978.56t,鐵法礦區(qū)大隆煤礦2010年原煤價(jià)格685元/t,可節(jié)約資金約135.5萬(wàn)元。

結(jié)語(yǔ)

瓦斯發(fā)電機(jī)組煙氣余熱利用使煤層氣資源得到了充分利用，礦區(qū)環(huán)境得到有效保護(hù)，實(shí)現(xiàn)了企業(yè)的節(jié)約發(fā)展、清潔發(fā)展和可持續(xù)發(fā)展，創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)、環(huán)保和社會(huì)綜合效益。

[1] 葛成龍.淮礦水泥公司余熱發(fā)電站成功發(fā)電，2007（3）.

[2] 楊建霞.瓦斯發(fā)電站廢氣余熱回收再利用，2008（7）.