瓦斯发电站烟气余热利用实践

时间：2024-05-17

闻其有

（铁煤集团煤层气公司，辽宁调兵山 112700）

1 概述

开发燃气发电机组余热利用技术，是为了更充分地利用燃气资源，在节能和环保的同时创造出巨大的经济效益。对于燃气发电机组，气燃料能量只有约35%被发电机组转化为电能，约有30%-35%的气燃料能量被高温烟气排出，约有20%-25%气燃料能量被发动机冷却水带走，通过机身散热等能量损失约占10%左右，由此可见，排气余热及冷却水损失的功率比有用功还多。占燃气发电机燃料近35%热能的烟气余热资源基本上被白白浪费掉。充分利用能源、提高能源利用率的瓦斯发电机组烟气余热利用是摆在我们面前的一项新课题。

2 国内瓦斯发电机组烟气余热利用现状

进入21世纪，国家鼓励发展绿色循环经济，倡导建设资源节约型社会，企业对经济效益、能源利用和环境保护的认识进一步加深。低瓦斯作为一种能源被广泛应用于发电，但占瓦斯发电机燃料近35%的热能随烟气排空，现阶段我国对瓦斯发电机组烟气余热的回收还处于初级阶段。

3 瓦斯发电机组烟气余热的用途

3.1 余热采暖

瓦斯发电机组余热采暖是在发电机组烟道出口加装一套余热回收装置，热水循环泵将软化水送到余热回收装置，经加热的软化水供给采暖户，冷却水再被送到余热回收装置加热，如此一直循环。

3.2 余热供应洗浴热水

在余热采暖的基础上加装一套水—水热交换器，被循环加热的软化水通过水—水热交换器将洗浴用水加热。

3.3 余热制冷

余热制冷的典型代表是溴化锂吸收式制冷，吸收式制冷和压缩式制冷的主要差别在于用蒸汽发生器——吸收器装置代替了压缩机。用蒸汽发生器吸收瓦斯发电机组烟气热量。

1-烟气出口 2-烟管 3-立式水包 4-热网 5-吊耳 6-横撑 7-烟气进口 8-烟罩 9-水出口管 10-水进口管 11-排污管12-立支撑 13-观察门 14-安全阀门 15-压力表 16-水位计

4 余热吸收装置

目前理想的瓦斯发电机组烟气余热回收装置是KNPT04-500型余热锅炉。该装置采用针型管强化传热元件扩展受热面，同时烟气流经针型管表面时形成强烈的紊流，起到提高传热效率和减少烟灰积聚的作用。该余热锅炉具有结构简单、热效率高、运行寿命长、安全可靠、维护方便等优点。

5 铁法矿区瓦斯发电机组余热利用实践

铁法矿区大隆瓦斯发电站现安装有3台500GFl-3RW型瓦斯发电机组，在每台瓦斯发电机组烟气管道上安装一台KNPT04-500型余热锅炉。

5.1 3台余热锅炉每小时回收热能量

烟道出口烟气温度550℃；经余热锅炉换热后烟气温度为150℃，烟气由550℃降为150℃时，每小时释放的热量为：

式中，C为烟气比热，1．076 kJ／kg℃；M为烟气流量2130 m3／h；ρ为烟气密度，1.293 kg／m3；T1为烟道出口烟气温度，550℃；T2为余热锅炉换热后烟气温度，150℃。余热锅炉换热器换热效率为95%。3台机组每小时可回收热量：

5.2 所回收热量可供采暖面积

每平方米取暖所需热量为250 kJ／(m2·h)，则余热回收的热量可供暖的面积为：

式中，Q1为3台机组可回收热量，MJ／h；A为每平方米采暖面积小时需要的热量，250 kJ／(m2·h)；η2为供暖管网效率，取90%.

5.3 所回收的热量可供洗浴热水量

供到水—水热交换器的地下水温度为20℃，热交换后水温达到50℃供洗浴用，即水温提高了30℃。每小时可供50℃的热水量为：

Q1/A2=26.9m3每天可提供50℃热水量645.6 m3

式中Q1为3台余热锅炉每小时可回收的热量，MJ／h；A2为每立方水提高30℃需要热量，1.25×105KJ/(m3·h).

5.4 铁法矿区瓦斯发电机组余热利用现状

铁法矿区大隆瓦斯发电站冬季利于站内3台余热锅炉烟气余热向矿抽放站、制氮厂区、发电站厂区及办公楼供暖，供暖面积可达10000余m2，供暖最远距离可达80m,解决了原矿燃煤中心锅炉距离较远（800m），供暖系统不足等问题，为员工营造了舒适的工作环境。夏季，利用大隆瓦斯发电站内3台余热锅炉供应职工洗浴热水，厂区内职工洗浴用水量为540m3/d,瓦斯发电机组烟气余热供水满足了厂区内职工洗浴要求，解决了夏季燃煤锅炉停运职工洗浴难的问题。