地下气化煤气的发电应用

第23卷第9期煤气与热力Ⅴol.23No.92003年9月Gas heat2003文章编号:1000-4416(2003)09-0571-02地下气化煤气的发电应用张树军,史志清焦玉新(山东新汶矿业集团设计研究院,山东新汶271233)摘要:介绍了燃气发电技术发展现状及地下气化煤气用于燃气内燃机发电机组发电的应用。关键词:地下气化;煤气;发电中图分类号:TU996文献标识码:BApplication of Underground Coal Gasification in Power GenerationZHANG Shu-jun, SHI Zhi-ging, JIAO Yu-xinXintcen Mining Group design and Research Institute, Xinacen 271233, China)Abstract: This paper introduces the development of technology of gas-fired power generation and the application of underground coal gasification gas in power generationKey words: underground coal gasifcation; coal gas; power generation地下气化煤气用于发电是一个良好的利用途径从保护环境角度出发应大力提倡发展洁净煤技表1地下气化煤气性质术,而煤炭气化则是煤炭洁净利用的关键技术之。燃气种类体积分数%低热值煤炭地下气化为遗留煤柱、难采煤层、高硫煤等的利Hh CO CH4 CO0用提供了新途径,最大限度地利用和节约了日趋减空气煤气20.14945|2.654.351.32343432少的煤炭资源。地下气化在我国已有应用3,新水煤气52.0212.66.3723.860.305.379.4汶矿业集团孙村煤矿煤炭地下气化装置于2000年3月成功生产出地下气化煤气,地下气化生产的空气2地下气化煤气发电技术方案与工艺煤气和水煤气性质見表1。空气煤气热偵较低,一般适合于做工业燃料气,2.1燃气发电技术现状如锅炉、各种工业窑炉的燃料,也适合用做发电燃利用地下气化煤气发电在俄罗斯已有50年的料。水煤气热值较高,煤气中的CO含量也能符合历史,先后在莫斯科近郊等煤田建立了5座地下气要求,因此不仅适合用做居民用气,也可用于化工合化站,生产2930~4186kJ/m3的低热值煤气用于发成。新汶矿区气化炉数量较少,产气量较低,用于生电。而我国使用煤气发电则始于20世纪90年代,产合成氨和甲醇达不到经济规模。根据国内外地下先后有铁岭焦化厂等使用航空发动机改型的轻型燃气化煤气的应用经验,并结合新汶周边地区电力供气轮机用焦炉煤气发电,上海宝山钢铁厂采用应相对较紧张的实际情况,经过项目论证后,认为将3265kJ/m3低热值煤气在自备电站内发电,目前运溶:x89.山东人级工裂师,大专,从事数中国煤化工CNMHG煤气与热力2003年行状况良好。发电机组的使用受到限制。22燃气发电装机方案23地下气化煤气发电工艺流程(1)燃气轮机装置孙村煤矿地下气化发电机组为内燃机燃气发电主要结构有3部分:①燃气轮机(透平或动力机组。该机组配有电控混合器、电子点火系统、并涡轮);②压气机(空气压缩机);③燃烧室。工作网、起动装置,具有起动迅速、操作容易、工作可靠原理为:叶轮式空气压缩机从外部吸进空气,压缩后维护方便、对燃气的适用范围广等特点。还可以根送人燃烧室,同时燃料(气体或液体燃料)也喷入燃据燃气热值、含氢量设定最大进气量和最高缸温,使烧室与高温压缩空气混合,在定压下进行燃烧。生最高缸温低于煤气燃点,从而避免放炮现象。为此成的高温高压烟气进入燃气轮机膨胀做功,推动动系统除循环显示每个缸的瞬时缸温外,还可显示机力叶片高速旋转,乏气排入大气中或再利用。组瞬时负荷率和步进电机瞬时开启步数,使机组运燃气轮机具有效率高、功率大、体积小、投资省、行实现了自动化。孙村煤矿试验安装的一台发电机运行成本低和寿命长等优点,主要用于发电、交通和组于200年1月完成调试并网运行,已安全运行工业动力。燃气轮机分为轻型燃气轮机和重型燃气至今,取得了许多现场运行参数,积累了地下气化煤轮机,轻型燃气轮机为航空发动机的转型,重型燃气气发电的运行经验,为大面积推广使用奠定了良好轮机为工业型燃机。功率为10MW以下的也有应的基础。用,但大部分燃气轮机以天然气或柴油为燃料。24地下气化煤气发电的经济效益2)燃气内燃机装置以孙村煤矿地下气化煤气发电机组经济效益分燃气内燃机装置是一种以燃料气和空气混合成析为例:煤气热值为9.4MJ/m,属低热值煤气。安的可燃气体为工质的往复式发动机。主要部件有:装一台发电机组,消耗的煤气量为385m3/h,以每天缸体、活塞、曲轴、连杆、火花塞等。其工作原理为:工作16h计算,机组在峰期和平期运行,电价平均燃料气和空气进入混合器中混合,经过涡轮增压器0.55元/(kWh),机组年发电量144万kW·h,电费加压,中冷器冷却,被送入气缸内,由火花塞点火燃收人79.2万元。扣除机组运行费用55万元,一台烧,产生的高温高压气迅速膨胀推动活塞,带动连机组每年可创经济效益24.2万元。杆、曲轴等机构做功,各气缸乏气汇集后排入大气屮或再利用。3结语燃气内燃机装置具有效率高、功率小、体积小、投资省和寿命较长等特点,国外用于调峰、特种气体煤炭地下气化技术可充分利用报废矿井的残留发电工程等已有30年的历史,国内主要用于交通和煤柱、高灰、高硫以及不适合开采的煤炭资源,是先工业动力。随着煤层气、沼气、柴油以及天然气等各进的煤炭洁净利用方法之一。利用地下气化煤气发种特殊可燃气体的开发和利用,以及西气东输工程电,是实现煤炭生产高附加值产品的良好途径,具有的启动该装置也开始用于发电。其优势在于装机广阔的市场前景。快、体积小、启动快、简单循环效率高、单机容量较小进气压力要求较低等多应用在简单循环发电或参考文献特种气体联合循环发电上,可实现热(冷)电联产燃气内燃机与汽油内燃机极为相似,两者都不[1]徐永生,煤层气和煤炭地下气化综合开发的研究[]同于柴油内燃机。前两者为火花塞点火,后者是为煤气与热力,1996,(1):18-20.压爆自爆式,除了这一点外,其他结构与辅助系统都2]赵守国杜金业,王阁.我国煤炭地下气化试验的进基本一致。根据对内燃机市场调查,发电机功率展与反应过程[门.煤气与热力,200,(3):212-213.般小于100wW,发电规模较小。由于燃气中含氢3]王本志媒地下气化技术的发展与应用[].煤气与热量一般较高,当使用内燃机时,存在压爆问题,使其力,2002,(3):239240中国煤化工CNMHG