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化工裝置余熱發(fā)電技術(shù)

文檔作者：向碧英文檔來源：中國石化儀征化纖股份有限公司		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時間： 2025年09月08日
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化工裝置余熱發(fā)電技術(shù)
向碧英
(中國石化儀征化纖股份有限公司，江蘇儀征211400)
[摘要] 簡介余熱發(fā)電的特點(diǎn)和應(yīng)用，分析目前石化行業(yè)中沼氣和化工尾氣或廢料焚燒發(fā)電這兩種較為典型的余熱發(fā)
電技術(shù)。
關(guān)鍵詞余熱發(fā)電技術(shù)沼氣機(jī)組內(nèi)燃機(jī)汽輪機(jī)
0引言
余熱發(fā)電是將生產(chǎn)過程中多余的熱能(包括高溫廢氣
余熱、冷卻介質(zhì)余熱、廢汽廢水余熱、高溫產(chǎn)品和爐渣余
熱、化學(xué)反應(yīng)余熱、可燃廢氣廢液和廢料余熱以及高壓流
體余壓等)轉(zhuǎn)換為電能的技術(shù)，具有節(jié)能、環(huán)保的特點(diǎn)。
余熱鍋爐是余熱發(fā)電的重要設(shè)備，它利用廢氣、廢液等雜
質(zhì)中的余熱或可燃質(zhì)作為熱源，生產(chǎn)蒸汽用于發(fā)電。目
前，國內(nèi)行業(yè)已投運(yùn)或立項(xiàng)的余熱發(fā)電技術(shù)主要包括水泥
行業(yè)余熱發(fā)電技術(shù)，焦化行業(yè)焦?fàn)t尾氣余熱回收發(fā)電技
術(shù)，鋼鐵行業(yè)轉(zhuǎn)爐、燒結(jié)余熱發(fā)電技術(shù)，建材行業(yè)浮法玻
璃線余熱發(fā)電技術(shù)，石化行業(yè)余熱發(fā)電技術(shù)等。本文主要
介紹石化行業(yè)中兩種較為典型的余熱發(fā)電技術(shù)，即沼氣和
化工尾氣或廢料焚燒發(fā)電技術(shù)。
等。某企業(yè)水務(wù)中心沼氣電站利用生化裝置處理PTA污
水的2個厭氧反應(yīng)器所產(chǎn)生的沼氣進(jìn)行發(fā)電。一期工程建
設(shè)規(guī)模為2臺500GF1—1RZ型發(fā)電機(jī)組，配套余熱回收系
統(tǒng)、冷卻循環(huán)系統(tǒng)、進(jìn)排氣系統(tǒng)、蒸汽供出管線、進(jìn)水管
線；1臺SIO—M-1250／10F電力升壓變壓器， 相應(yīng)的低壓
配電系統(tǒng)、PCK1一RB／500燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組控制屏以及TEM
微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)等。2臺發(fā)電機(jī)組的發(fā)電能力為85Okw／h，
預(yù)計年發(fā)電量為570萬kw ·h，余熱回收年產(chǎn)0．5MPa
的蒸汽5 760t。沼氣電站所發(fā)電在滿足生化裝置的生產(chǎn)用
電外，多余的并人電網(wǎng)。
沼氣發(fā)電技術(shù)不僅解決了沼氣工程中的環(huán)境問題，消
耗了大量廢棄物，保護(hù)了環(huán)境，減少了溫室氣體的排放，
而且產(chǎn)生了大量的熱能，符合能源循環(huán)利用的環(huán)保理念，
帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。
1沼氣發(fā)電技術(shù) 2化工尾氣或廢料焚燒發(fā)電技術(shù)
沼氣燃燒發(fā)電是隨著大型沼氣池建設(shè)和沼氣綜合利用
的不斷發(fā)展而出現(xiàn)的一項(xiàng)集環(huán)保和節(jié)能于一體的能源綜合
利用新技術(shù)。它利用工業(yè)、農(nóng)業(yè)或城鎮(zhèn)生活中的大量有機(jī)
廢棄物，經(jīng)厭氧發(fā)酵處理產(chǎn)生沼氣，通過綜合發(fā)電裝置驅(qū)
動沼氣發(fā)電機(jī)組以產(chǎn)生電能和熱能，具有創(chuàng)效、節(jié)能、安
全和環(huán)保等特點(diǎn)。沼氣是一種分布廣泛且價廉的分布式能
源，除工礦企業(yè)外，還可在農(nóng)村，甚至郊區(qū)野外進(jìn)行生
產(chǎn)。沼氣發(fā)電熱電聯(lián)產(chǎn)項(xiàng)目的熱效率，視發(fā)電設(shè)備的不同
而有較大區(qū)別：使用燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)的熱效率在70 ～75 9／6；
使用燃?xì)馔钙胶陀酂徨仩t，在補(bǔ)燃的情況下，熱效率可達(dá)
90 9／6以上。
沼氣作為一種生產(chǎn)副產(chǎn)物，本身品質(zhì)需要處理；同時
對內(nèi)燃機(jī)型發(fā)電機(jī)設(shè)備本身以及供配電系統(tǒng)等也有較高要
求，內(nèi)燃機(jī)組的點(diǎn)火器等需要經(jīng)常維護(hù)或更換。因此，為
確保發(fā)電機(jī)的正常運(yùn)行，需要熟練掌握燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組的開
停車步驟、并網(wǎng)步驟、使用維護(hù)。
一套完整的沼氣發(fā)電系統(tǒng)應(yīng)包括沼氣發(fā)酵設(shè)備、沼氣
凈化設(shè)備、沼氣儲氣柜、沼氣燃燒前的處理設(shè)備、配套余
熱回收系統(tǒng)、冷卻循環(huán)系統(tǒng)、進(jìn)排氣系統(tǒng)、蒸汽供出管
線、進(jìn)出水管線、沼氣發(fā)電機(jī)組、供配電系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)
收稿日期：2011—10—14
作者簡介：向碧英(1972一)，工程師，從事工廠電氣自動化工作。
72l WWW．chinaet．net I電工技術(shù)
化工裝置余熱包括余熱蒸汽、余熱熱水、余熱空氣
等。余熱回收利用的途徑很多，其中，綜合利用余熱最
好，其次是直接利用，再次是間接利用(產(chǎn)生蒸汽來發(fā)
電)。根據(jù)余熱介質(zhì)的不同，其合理利用順序如下：
(1)余熱蒸汽。①動力供熱聯(lián)合使用；②發(fā)電供熱聯(lián)
合使用；③生產(chǎn)工藝使用；④生活使用；⑤冷凝發(fā)電用。
(2)余熱熱水。①供生產(chǎn)工藝常年使用；②返回鍋爐
及發(fā)電使用；③ 生活用。
(3)余熱空氣。① 生產(chǎn)用； ② 暖通空調(diào)用； ③ 動力
用；④發(fā)電用。
在工業(yè)上，余熱一般優(yōu)先供生產(chǎn)自用，當(dāng)有剩余時，
雖然直接利用(如暖通空調(diào)用或動力用)的效率更高，但限
于暖通空調(diào)用量小、季節(jié)變化大以及作為動力用時負(fù)荷相
對穩(wěn)定的特點(diǎn)，該種利用方式具有一定的局限性。實(shí)際更
多地是采用余熱發(fā)電的方式對能源進(jìn)行回收利用。因此，
在化工工藝流程中，對產(chǎn)生的廢液、廢氣、廢渣廢料采取
焚燒的處理方式產(chǎn)生過熱蒸汽，并連同工藝流程中的余熱
蒸汽一道為汽輪機(jī)提供蒸汽能源來拖動發(fā)電機(jī)發(fā)電。目前，
(下轉(zhuǎn)第75頁)
模型。參數(shù)設(shè)置：E—l1 05p．U．，P 一0．8p．U．，慣性時
間常數(shù)H=4s，阻尼系數(shù)K 一44．6，內(nèi)阻抗Z=0．005+
j0．1p．u．， 變壓器參數(shù)X 一0．03p．U．， 單回線路參數(shù)
Xl—O．36p．U，限流器參數(shù)XF一0．1p．u，t一2s時發(fā)生故
障。仿真結(jié)果如圖6所示。
，s
圖6 三相短路功角波形豳
由圖6可知，三相短路情況下，由于附加阻抗X八為
0，因此不接限流器時功角失去穩(wěn)定，而接人限流器后，
發(fā)電機(jī)和無窮大系統(tǒng)間的轉(zhuǎn)移阻抗不為無窮大，從而有效
保持了功角的穩(wěn)定。對于其它非對稱性故障，故障時由于
附加阻抗x 不為0，因此限流器接人與否對發(fā)電機(jī)功角
的影響與系統(tǒng)的實(shí)際參數(shù)及限流電感的參數(shù)有關(guān)。
5結(jié)束語
本文對帶旁路電感的橋式固態(tài)限流器的控制策略進(jìn)行
了改進(jìn)，并通過仿真驗(yàn)證了該控制策略的正確性。隨后在
單機(jī)無窮大系統(tǒng)中研究了橋式固態(tài)限流器對發(fā)電機(jī)功角穩(wěn)
定的影響，即在線路首端發(fā)生最嚴(yán)重的三相短路情況下，
橋式固態(tài)限流器可以有效抑制發(fā)電機(jī)功角的失穩(wěn)，而在其
它非對稱性故障的情況下，限流器的接人對發(fā)電機(jī)功角的
影響很／J、。
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(上接第72頁)
利用余熱蒸汽進(jìn)行獨(dú)立發(fā)電的技術(shù)已成熟，但在化工企
業(yè)中， 由于工藝復(fù)雜，部分余熱蒸汽是在兼顧動力驅(qū)
動、發(fā)電和蒸汽中抽三方面的條件下聯(lián)合使用的。有的
余熱電機(jī)是可逆使用的，即在裝置開車時電機(jī)作為電力
拖動電機(jī)使用，待裝置產(chǎn)生多余能量后，才作為發(fā)電機(jī)
使用。
某企業(yè)采用動力、發(fā)電、生產(chǎn)三方聯(lián)合的余熱發(fā)電工
藝，發(fā)電機(jī)、空壓機(jī)和透平汽輪機(jī)通過齒輪箱連接。其
中，發(fā)電機(jī)為QFW-15—4型同步發(fā)電機(jī)， 配有勵磁控制
柜、同期柜、TV柜和并網(wǎng)柜；空壓機(jī)為軸流壓縮機(jī)，風(fēng)
量大、壓力低，排氣進(jìn)入冷凝器。從界區(qū)外來的蒸汽首先
推動空壓機(jī)做功，多余的蒸汽進(jìn)行發(fā)電。由于三機(jī)連軸，
因此發(fā)電機(jī)與常規(guī)汽輪發(fā)電機(jī)的控制不同，發(fā)電機(jī)的控制
包括保護(hù)控制、勵磁系統(tǒng)的調(diào)節(jié)、發(fā)電機(jī)同期并網(wǎng)，由于
蒸汽量大，選用10kV的發(fā)電機(jī)，而其對電網(wǎng)的影響、對
電力系統(tǒng)的暫態(tài)響應(yīng)明顯。另外，發(fā)電機(jī)何時投勵、并
網(wǎng)、增減負(fù)荷、解列等都需要與工藝進(jìn)行很好的銜接，以
實(shí)現(xiàn)產(chǎn)能的最大化。
3結(jié)束語
隨著科技的發(fā)展，企業(yè)對生產(chǎn)中余熱和能量的綜合利
用水平得以提高，這不僅降低了企業(yè)的經(jīng)營成本，提高了
能源的利用率，而且實(shí)現(xiàn)了環(huán)保。目前，余熱發(fā)電技術(shù)在
水泥、鋼鐵、玻璃等行業(yè)已得到應(yīng)用，取得了一定的經(jīng)濟(jì)
效益。今后，在化工行業(yè)利用反應(yīng)余熱、可燃廢氣或焚燒
廢料進(jìn)行余熱發(fā)電也應(yīng)得到大力提倡。單獨(dú)控制余熱發(fā)電
機(jī)是很容易的，但對于同時控制空壓機(jī)、汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)
甚至尾氣透平的的情況，還需要認(rèn)真總結(jié)經(jīng)驗(yàn)。
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