干熄焦焦炉煤气发电

一．干熄焦发电：

干熄焦发电分为纯凝发电、抽汽发电、背压发电等类型。锅炉分高温高压和中温中压。不同方式发电的单位发电量不同。一般的余热发电采用抽汽凝气式汽轮机较多，能量梯级利用，一般干熄焦锅炉采用中温中压。

1.根据百度百科：干熄焦可回收83%的红焦显热，采用干法熄焦，每处理1t红热焦炭，可以回收约为1.35GJ的热量，每干熄1t焦炭可以产生压力为3.82MPa,450℃的中温中压蒸汽0.54~0.56t。

1t干熄焦——【0.54，0.56】t的3.82MPa,450℃蒸汽

2.根据济钢集团2006投产的干熄焦发电装置的运行数据，检索到三种不同的统计结果：

（1）第一种，如下图所示，采用背压式发电，吨焦发电38度左右，采用全凝式发电，吨焦发电约150度，平均每吨干熄焦产生0.575吨蒸汽。

1t干熄焦——0.575t的9.5MPa,540℃蒸汽——150度电（全凝式）

（2）第二种，150t/h的干熄焦发电装置，年发电17600万Kw.h.，每小时产生蒸汽86.3t，按照每年350天计算，每小时每吨干熄焦发电139.7Kw.h：

1t干熄焦——0.575t的3.82MPa,450℃蒸汽——139.7度电

（3）第三种，150t/h干熄焦系统实现了均衡稳定生产，发电机组日平均发电量提高到46万kWh，得每小时每吨干熄焦发电127.8Kw.h，蒸汽的利用效率提高到0.533t/t。

1t干熄焦——0.533t的3.82MPa,450℃蒸汽——127.8度电

对以上三种结果取并集，可得济钢集团焦化厂干熄焦发电效率：

1t干熄焦—【0.533,0.575】t的3.82MPa,450℃/9.5MPa,540℃蒸汽—【127.8，150】度电

3.根据中日联公司设计建造的干熄焦装置近年的统计数字显示，高温高压蒸汽产率

≥0.56t/t焦，中温中压蒸汽产率≥0.59t/t焦，高温高压参数≥153kWh/t焦，中温中压参数≥143kWh/t焦，取中温中压数字最小值，得

1t干熄焦——0.59t的3.82MPa,450℃蒸汽——143度电对三种不同统计渠道取并集，可得干熄焦一般发电效率为：

1t干熄焦—【0.533，0.59】t的3.82MPa,450℃/9.5MPa,540℃蒸汽—【127.8-150】度电二.焦炉煤气发电

焦炉煤气是制取焦炭时产生的副产品，简称焦炉气，是煤焦化过程得到的可燃气体。其产率和组成因炼焦煤质和焦化过程条件不同而有所差别，一般每吨干煤可产焦炉煤气300～350m3（标准状态）。煤气组成（体积％）为：氢55-60%，甲烷23-27%，一氧化碳5-8%，C2以上不饱和烃2-4%,二氧化碳1.5-3%,氮3-7%，氧0.3-0.8%。+每Nm3热值约为17～19MJ （4000～4500大卡）。

国内焦炉煤气发电经过近几年的发展日渐成熟，主要有燃气蒸汽轮机发电、燃气轮机发电、燃气内燃机发电、汽液流体动力发电机组四个方向。国内最早是利用燃气蒸汽轮机发电，这种方式不仅建设周期长，运行成本高，发电效率低，而且不能保证安全可靠运行。其后的燃气轮机发电也不能克服类似困难，而且由于焦炉煤气可燃成分中含氢过高，燃烧不稳定，致使发电效率虽略有提高，但并未有本质改善。近年来，国内有些厂家已经解决一些技术难题，研制出适合我国国情、质优价廉的燃气内燃机，发电效率30％－40％，但杂质影响、腐蚀问题和设备的可用性、可靠性都有待于进一步完善和提高。

燃气轮机发电系统随技术不断更新近几年有了较大突破性发展。通过引进美国索拉燃气轮机组，与国内设备合理整合，已探索出环保、经济、高效的燃气轮机发电路线。燃气轮机热电联合循环具有能源综合利用率高，对环境污染少，被称为“清洁电厂”，可为用户供热、供电，操作简单、占地面积小、效率高等多种优点。煤气燃汽轮机技术（CCPP）技术比常规锅炉蒸汽转化效率高出近一倍，而前者的转化效率为40%~45%左右。相同煤气量，CCPP比常规蒸汽多发70%~90%的电。

1.根据我国已投产的利用美国索拉燃机和焦炉煤气进行燃气轮机热电联产发电的典型案例：

典型焦炉燃气热值为4170KCal/Nm3=17.455MJ/N m3，燃气压力：0.005Mpa(假设)

焦炉煤气燃料消耗总量139,572,291 Nm3/年，年发电总量202,835,200KWhr，整个燃气轮机热电联产（发电）系统总效率可达79.71%，每一方焦炉煤气净发电=202835200/139572291=1.45度，同时能产3.35斤饱和蒸汽（压力为1.03Mpa）。

1 Nm3焦炉煤气——1.45度电

2.根据另一燃气轮机热电联产系统发电项目设计方案，其源料煤气投入成本预计为：0.71标方/度，假设其合理的情况下，即得

1 Nm3焦炉煤气——1.41度电

综上两种检索结果：在采用目前较为先进的燃气轮机热电联产发电方式，利用焦炉煤气发电的一般对应关系：

1 Nm3焦炉煤气——【1.41，1.45】度电

三．LNG制备工艺——直接提取法转化率

焦炉煤气是炼焦过程中产生的复合气体，典型的焦炉煤气组成如下：

焦炉煤气有很多用途，典型的焦化厂产品的产量和对应关系如下：

LNG的成分相对简单，主要是96%的CH4。因此，焦炉煤气制LNG可以采取两种技术路线：（1）甲烷化合成LNG；（2）直接分离提纯甲烷合成LNG。

1.根据券商编写的《2014年焦炉煤气制LNG行业分析报告》显示，两种不同工艺生产LNG的相关参数对比：

2.根据两种方式的基本化学反应原理，结合典型焦炉煤气的构成比例，分析可得：

（1）甲烷化合成LNG

净化预处理后的焦炉煤气通过甲烷化反应，可以把绝大多数的CO和CO2（共同占比大概为10%）与H2反应转换得到CH4，同时把CO和CO2含量降低至10ppm以下。经过反应过程甲烷含量提升10%，甲烷的获取率从25%提升到35%（25%+10%），即1方焦炉煤气可获得0.35方左右的LNG。

1方焦炉煤气——0.35方LNG 或者 2.85方焦炉煤气——1方LNG （2）直接净化分离制LNG

焦炉煤气本身含有25%左右的天然气，通过净化分离，脱除多余的气体和杂质，再经过深冷液化得到LNG。美锦能源的焦炉煤气综合利用项目即属此工艺。

1方焦炉煤气——0.25方LNG 或者 4方焦炉煤气——1方LNG 虽然甲烷化生产LNG投资相对较大，技术上相对更为复杂，但由于其LNG产量提升明显，能源利用效率更高，因此成为大部分焦化煤气制LNG项目所选择的技术工艺。

综合上述两种分析结果可见，两种焦炉煤气制LNG技术工艺的转化率跟焦炉煤气自身已含有的CH4比例有关，同时甲烷化方法还跟焦炉煤气已含的CO及CO2含量有关。直接提纯制LNG的一般转化率为24%-25%左右，甲烷化法制LNG的一般转化率为33%-35%左右。