焦炉煤气精处理方法的优化方案

冶金动力

2018年第10期总第期

引言

燃气蒸汽联合循环发电(简称CCPP)是目前最为先进、成熟的发电技术。以焦炉煤气为燃料的航改型燃气轮机发电为CCPP 发电技术的一种，但要求进燃机焦炉煤气洁净度非常高，经过焦化车间净化工序、焦炉煤气精制装置后仍无法满足要求。目前我国现有焦炉煤气轻型燃气轮机在投产初期，燃气轮机的运行都遇到了焦油含量高的困扰，频繁停机更换滤芯，原因即是焦炉煤气中含有少量苯、萘、焦油等杂质成分，这些杂质在管道经过过滤器时，流速降低，或焦炉煤气温度降低时，有一部分会冷凝析出堵塞燃机自带的入口装置滤芯。如何降低燃机入口焦炉煤气中焦油含量成为燃机安全稳定运行的关键。

1目前焦炉煤气精处理方法

针对燃机入口焦炉煤气过滤器频繁堵塞的情

况，现有的处理方法都是在燃机焦炉煤气过滤器前进行整改，通过对精过滤器前焦炉煤气冷却、过滤、加热脱除焦炉煤气中的苯、萘、焦油等杂质成分。

现有的技术方法一：

如图1中所示为现有焦炉煤气蒸汽联合循环发电工艺流程图，焦化工艺精制焦炉煤气首先进入压缩机进行四级压缩，压缩后的高温焦炉煤气经冷却、分离进入过滤阶段，主要包括粗过滤和精过滤两个

阶段将煤气中颗粒物脱除，最后进入燃汽轮机。

图1焦炉煤气精处理技术方法一

现有的技术方法二：

如图2中所示的流程是基于图1中的焦炉煤气蒸汽联合循环发电工艺流程发展起来的，其主要特点是在焦炉煤气过滤后利用蒸汽对焦炉煤气进行加热，使焦炉煤气中杂质保持气态进入燃机。

图2焦炉煤气精处理技术方法二

2现有焦炉煤气精处理方法优缺点

图1中的技术方案，利用了焦炉煤气的物理特性对煤气进行净化处理，但在设备运行中还是出现

了精过滤器频繁堵塞的现象。其主要原因是压缩后

的焦炉煤气经过冷却后温度降低，虽然在冷却后设置了气水分离装置，但由于分离后的煤气温度依旧保持在煤气中苯、萘等杂质的结晶露点以下，使得各

焦炉煤气精处理方法的优化方案

张晓凯，曹韦韦，张荣宇，李海英

（中冶京诚工程技术有限公司，北京

100176）

【摘要】针对当前焦炉煤气CCPP 项目中焦炉精处理系统，提出了优化的处理方案，即用高温未净化焦

炉煤气加热净化后的焦炉煤气，减少冷却水量消耗的同时也降低了蒸汽加热器蒸汽量的消耗。

【关键词】焦炉煤气；CCPP；精处理；热法【中图分类号】TQ546.5

【文献标识码】B

【文章编号】1006-6764(2018)10-0017-02

Optimization Program of the Precision Treatment Method for Coking Gas

ZHANG Xiaokai,CAO Weiwei,ZHANG Rongyu,LI Haiying

(Capital Engineering &Research Incorporation Limited,Beijing 100176,China)

【Abstract 】The paper provides an optimized treatment program for current coke oven

precision treatment system in coking gas CCPP project that is to use high-temperature unpuri-fied coking gas to heat purified coking gas,which can reduce the steam consumption of the steam heater as well as reduce cooling water consumption.

【Keywords 】coking gas;CCPP;precision treatment;hot process

冶金动力2018年第10期杂质继续在管道中析出，从而导致焦炉煤气精过滤

器的频繁堵塞。

图2中的技术方案使得图1中的煤气净化方案得到了改进，通过这种改进在实际运行中取得了一定的效果。但图2中的技术方案系统能耗比较高，没有对工艺过程中的余热进行有效利用。由于加压后的高温煤气在气水换热器中直接与循环冷却水进行换热，将热量通过冷却塔直接排至大气环境中，一方面造成热量的浪费，另一方面循环水在散热过程中会损失一部分的水量，造成水资源浪费。

3焦炉煤气热法精处理方案

针对目前存在的两种焦炉煤气精处理方法，现提出以下处理方案，如图3所示。

1—一级冷却器2—二级冷却器3—气水分离器

4—一级粗过滤器5—二级精过滤器6—蒸汽加热器

图3焦炉煤气热法精处理方案

具体介质流程如下：

首先，焦炉煤气经过煤气压缩机四级压缩变为高温高压煤气进入一级冷却器1，在与净化后的焦炉煤气换热后进入二级冷却器2进行二次降温，使得焦炉煤气温度降低到焦油、苯、萘等杂质结晶温度点以下。低温焦炉煤气进入气水分离器3首先脱除部分焦油和水分依次进入过滤精度分别为5μm、3等杂质脱除变为净化焦炉煤气。在一级冷却器1后增设蒸汽加热器6，利用蒸汽对焦炉煤气进行二次加热，通过调整设备入口蒸汽流量，使得焦炉煤气温度保持在焦油、苯、萘等杂质结晶露点温度以上，保证过滤以后的焦炉煤气中的杂质在进入燃机前不再结晶析出。

这种焦炉煤气精处理方法优化方案最大限度地利用了煤气压缩机后的焦炉煤气余热，用高温未净化焦炉煤气加热净化后的焦炉煤气，减少冷却水量消耗的同时也降低了蒸汽加热器蒸汽量的消耗。4经济效益分析

以一台20000m3/h焦炉煤气压缩机为例，压缩机入口焦炉煤气温度40℃，经过四级压缩后焦炉煤气温度120℃，一级冷却器净化焦炉煤气入口温度40℃，出口100℃，焦炉煤气定压比热容C p=11 kJ/kg℃，密度ρ=0.4kg/m3。

一级冷却器换热量：

Q=MC p（T1-T2）

=20000×0.4×11×（100-40）=5280000kJ/h 式中，M——

—质量流量，kg/h；

C p——

—定压比热容，kJ/kg℃；

T1——

—焦炉煤气进口温度，℃；

T2——

—焦炉煤气出口温度，℃；

通过计算，节约标煤约180kg/h。

5结语

通过对当前轻型燃机入口焦炉煤气精处理方法的对比分析，提出了一种优化的方案，相较于原来的焦炉煤气精处理方法，本优化方案的优势在于利用焦炉煤气自身热量，既节水又节能，对今后的焦炉煤气净化工艺有一定的指导意义。

收稿日期：2018－05－31作者简介：张晓凯（1986-），男，2011年毕业于重庆大学动力工程与工程热物理专业，工程师，现从事冶金余热回收、

发电等工作。

（上接第6页）4采取措施及对策

（1）考虑高低压侧CT精度等级选择不当，另外咨询保护装置的厂家负荷满载时允许CT报警达到0.1I e,因此将CT报警值从0.05I e改为0.1I e。3#主变投入运行后观察负荷变化后差流，最高负荷1700A 时差流为0.05I e，同时考虑差动保护起动值的设置，确保外部故障时不造成差动保护误动。

（2）差动保护两侧CT的特性应一致，对高压侧CT进行更换，使用差动保护专用（D级）电流互感器。

[参考文献]

[1]陈天翔，王寅仲，海世杰.电气试验[M].北京：中国电力出版社，

2008.

[2]刘云英，巫炜亮.浅析电流互感器10%误差曲线的分析方法[J].

广东科技，2011，20（22）：135.

收稿日期：2018－06－04作者简介：刘希银（1981-），男，工学学士学位，电气工程师，现从事变配电运行检修维护管理工作。