中國航發(fā)燃氣輪機有限公司 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)物進行利用，焦化煤氣在燃氣輪機分布式能源站中，進入燃氣輪機蒸汽-燃氣聯(lián)合循環(huán)進行發(fā)電，同時提取出的氫在蒽油制取中發(fā)揮作用，實現(xiàn)了焦化產(chǎn)物的多層次層級使用，實現(xiàn)了生產(chǎn)效率的提高，并提升了焦化企業(yè)的經(jīng)濟效益。[1]

二、燃氣輪機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)化裝置為主進行能源分散利用的集中轉(zhuǎn)化系統(tǒng)，其主要特點就是可以布置在用戶附近，實現(xiàn)較為方便地將能源轉(zhuǎn)化成制冷、供熱、燃氣、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和資源使用分散問題做了良好的解決。[2]

在燃氣輪機分布式能源站的使用中，以燃氣輪機和燃氣內(nèi)燃機為主的系統(tǒng)作為其發(fā)電和供能的原動機，其中以燃氣輪機的應(yīng)用較為廣泛，燃氣輪機主要分為工業(yè)化重型燃氣機和航改輕型燃氣輪機。工業(yè)重型燃氣輪機主要是應(yīng)用于在路地面上的發(fā)電過程制造的燃氣輪機，廣泛應(yīng)用于分布式能源站的發(fā)電和熱轉(zhuǎn)化過程中，主要的特點是其體積和重量較大，對于各種原料和環(huán)境有很強的適應(yīng)性，但由于其排氣溫度較高，能量的消耗和浪費較多，因此只適用于較大型機組的燃氣輪機發(fā)電過程，可以達到供熱、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；但輕型的航改燃氣輪機體積較小、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)峰機組來使用，可以達到快速啟停、提高效率的目的，供熱、供汽的效率不如重型燃氣輪機。

燃氣輪機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，再進入壓縮機進行壓縮變成高壓的煤氣，與經(jīng)過壓縮的高壓空氣混合，隨后送入燃氣輪機中充分燃燒，產(chǎn)生的高溫高壓蒸氣推動燃氣輪機的渦輪葉片旋轉(zhuǎn)，將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為汽輪機的機械能進行發(fā)電做功，帶動發(fā)電機發(fā)電，剩余的高溫高壓的蒸氣進入余熱鍋爐，將循環(huán)水加熱成為蒸汽達成供熱供汽的目的，這種分布式能源站主要的運行維護成本在于燃料的投入、其他雜項的投入，收益主要是供熱供汽以及售電的收入。

三、焦化企業(yè)對燃氣輪機分布式能源站的應(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煤氣進行提純處理投入燃氣輪機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，再進入傳統(tǒng)的燃氣輪機發(fā)電供熱系統(tǒng)進行發(fā)電使用，以達到煤氣的分散利用，最后進入余熱鍋爐以實現(xiàn)高溫高壓燃氣的進一步利用。[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和少量氮氣和稀有氣體和微量氣體，為了實現(xiàn)對焦?fàn)t煤氣的熱值有所提升，在實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煤氣進行預(yù)處理，實現(xiàn)脫除萘和焦油等雜質(zhì)；再將預(yù)處理過后的氣體進入另一個循環(huán)以除去氣體中的氨氣、硫化氫和一些芳香烴，達成吸附和提純的目的，隨后進入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，再進行脫硫、洗苯等凈化過程使其達到進入燃氣輪機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，與進入燃氣輪機的高溫高壓氣體進行混合，從而能更好地進行生產(chǎn)使用，將其燃燒后推動燃氣輪機渦輪葉片發(fā)電，送入變電站。將最后產(chǎn)生的余熱蒸汽進入余熱鍋爐內(nèi)進行重復(fù)使用和放熱，隨后將乏氣進入煙囪進行散熱，最后將發(fā)電后的低溫蒸汽凝結(jié)成為凝結(jié)水再進入循環(huán)水系統(tǒng)進行使用，達到整體效率的提升。

四、焦化企業(yè)燃氣輪機分布式能源站的經(jīng)濟效益

在焦化企業(yè)的燃氣輪機分布式能源站應(yīng)用中，主要是使用了兩用一備的電站工作模式，用兩個燃氣輪機進行主要生產(chǎn)，配備蒸汽輪機作為分布式能源站的備用生產(chǎn)設(shè)備，以達到能源生產(chǎn)的穩(wěn)定和高效。一般來說當(dāng)具有蒸汽壓力要求時，采用余熱鍋爐進行生產(chǎn)，當(dāng)還有制冷要求時，則需要配備制冷機等來進行生產(chǎn)，以達到更高的經(jīng)濟效益和效率。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)電裝置來實現(xiàn)對燃氣余熱的進一步使用，以達到不同的生產(chǎn)要求和提高焦化企業(yè)中燃氣輪機分布式能源站的生產(chǎn)效率。采用冷熱電三項目進行聯(lián)產(chǎn)的生產(chǎn)模式，可以大大提高燃氣輪機的經(jīng)濟性，最終燃氣輪機分布式能源站的年平均熱效率應(yīng)達到80%以上，建成的區(qū)域性能源站可以實現(xiàn)更好的靈活性和發(fā)展前景，推進國家的安全性環(huán)保型能源政策施行，促進我國焦化企業(yè)的節(jié)能減排和社會主義經(jīng)濟、生態(tài)建設(shè)。[4]

結(jié)論

綜上而言，在焦化企業(yè)中的燃氣輪機分布式能源站可以實現(xiàn)能源安全轉(zhuǎn)化效率的最大化，遵循經(jīng)濟性、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。