2月25日，陜西省電力設(shè)計院申報的“一種利用蘭炭廢氣發(fā)電的裝置”獲得國家實用新型專利，為該院在蘭炭廢氣綜合利用發(fā)電領(lǐng)域再添一項新成果。

　　一個發(fā)電裝置，看起來并沒有什么特別，可是它的應(yīng)用卻能夠使1個年產(chǎn)90萬噸蘭炭的煉焦廠回收利用蘭炭廢氣約8億標(biāo)準(zhǔn)立方米，年發(fā)電量達(dá)到3.6億度，與燃煤電站相比每年可節(jié)約標(biāo)煤約15萬噸，實現(xiàn)CO2減排約28萬噸，不僅促進蘭炭行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈延伸，具有良好的經(jīng)濟效益，而且為減少空氣污染、保護環(huán)境起到了積極作用。

　　這項小專利的背后是陜西省電力設(shè)計院長達(dá)6年的技術(shù)研究和工程實踐的積淀，更是該院積極承擔(dān)社會責(zé)任，實現(xiàn)企業(yè)與環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展的寫照。陜西省電力設(shè)計院在不斷探索中，正穩(wěn)步邁向蘭炭廢氣綜合利用發(fā)電技術(shù)前沿。

　　發(fā)掘綜合利用新領(lǐng)域

　　蘭炭被廣泛應(yīng)用于鐵合金、鋼鐵、化工等行業(yè)。近幾年，隨著市場需求量的不斷增加，蘭炭行業(yè)發(fā)展迅速，產(chǎn)能在快速增長。我國作為發(fā)展中的煤炭大國，擁有十三個優(yōu)質(zhì)煤炭基地，也是全世界最大的蘭炭生產(chǎn)國，占全球一半以上的蘭炭市場份額。陜西省是目前國內(nèi)蘭炭主要產(chǎn)地，年產(chǎn)量在4000萬噸左右，占全國總產(chǎn)量的50%以上。

　　2008年，為貫徹國家宏觀調(diào)控政策，陜西省發(fā)改委對蘭炭企業(yè)進行升級改造，淘汰落后工藝，鼓勵蘭炭廢氣多途徑綜合回收利用，實施環(huán)保“零排放”。根據(jù)我省陜北煤炭基地蘭炭企業(yè)的生產(chǎn)情況，每噸蘭炭需消耗約1.8噸原煤，每噸原煤轉(zhuǎn)化為蘭炭時可以產(chǎn)生1200～1300立方米、熱值當(dāng)量1500～2000大卡/立方米的蘭炭廢氣，我省每年在煉焦中伴生860~930立方米的蘭炭廢氣，折合約200億立方米的天然氣。除自用外，每噸原煤轉(zhuǎn)化的副產(chǎn)廢氣中約700立方米采取火炬頭排空燃燒或直接放散，每年外排約500億立方米。

　　如果能夠積極利用這一資源，不僅每年我國可以節(jié)約數(shù)數(shù)百萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤，而且能有效減少污染，對促進蘭炭行業(yè)清潔生產(chǎn)，實現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟具有重要意義。陜西省電力設(shè)計院順應(yīng)這一發(fā)展趨勢，積極開展相關(guān)研究，成為首個涉足蘭炭廢氣綜合利用技術(shù)領(lǐng)域的省級電力設(shè)計院。

　　緊抓技術(shù)攻關(guān)成果豐

　　2008年以來，陜西省電力設(shè)計院相繼確立了《蘭炭廢氣直燃發(fā)電技術(shù)》、《蘭炭廢氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)的預(yù)處理工藝研究》、《蘭炭廢氣蒸汽聯(lián)合發(fā)電技術(shù)》等一批研究課題，組建攻關(guān)技術(shù)小組，探索出了一條全新的蘭炭廢氣資源化清潔利用途徑，研發(fā)出國內(nèi)領(lǐng)先的蘭炭廢氣回收直燃發(fā)電技術(shù)，實現(xiàn)了蘭炭企業(yè)的循環(huán)經(jīng)濟夙愿。

　　在深入研究的同時，陜西省電力設(shè)計院積極將這一技術(shù)應(yīng)用在多個蘭炭廢氣綜合利用工程實踐中，取得了突出的成績。相繼承攬了神木縣恒東、潔能、創(chuàng)源、億通綜合利用發(fā)電廠等一批蘭炭廢氣發(fā)電項目，完成了國內(nèi)首臺最大單機容量50MW和亞洲最大裝機規(guī)模200MW的的蘭炭廢氣綜合利用發(fā)電廠的設(shè)計。工程投運后運行狀況良好，其中一項獲得陜西省優(yōu)秀工程設(shè)計獎，一項獲得陜西省節(jié)能減排創(chuàng)意金獎，顯示了該院在蘭炭廢氣發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)水平。

　　在多項工程實踐和技術(shù)應(yīng)用的基礎(chǔ)上，陜西省電力設(shè)計院還對蘭炭廢氣的理化指標(biāo)、回收技術(shù)和預(yù)處理凈化工藝、蘭炭廢氣脫硫技術(shù)和煙氣脫硫技術(shù)、設(shè)計中需要克服的關(guān)鍵技術(shù)、控制策略和運行方式等進行了深入研究，促進了蘭炭廢氣直燃發(fā)電、蘭炭廢氣蒸汽聯(lián)合發(fā)電等技術(shù)的進步。

　　優(yōu)化工程設(shè)計獲突破

　　在陜西省電力設(shè)計院設(shè)計的多個蘭炭廢氣發(fā)電項目中，神木恒東煤化工公司資源綜合利用發(fā)電廠工程利用四家蘭炭廠煉焦后的廢氣發(fā)電，該工程鍋爐產(chǎn)生新蒸汽的壓力、溫度分別為9.81Mpa、540 ℃，也是目前國內(nèi)同類型機組最高的參數(shù)等級。依托本工程，陜西省電力設(shè)計院深入分析了蘭炭廢氣的成分和特性，細(xì)致對比研究了可能采用的三種方式的優(yōu)勢和不足，提出了一種適合我國國情“安全、適用、成熟、先進”的技術(shù)路線，最終完成了工程設(shè)計，在新能源及資源綜合利用機組設(shè)計上有了突破。

　　在設(shè)計中，為了便于蘭炭廢氣集中利用，同時兼顧焦化廠間歇性生產(chǎn)的特性，陜西省電力設(shè)計院綜合考慮占地和投資，采用了“燃?xì)忮仩t+汽輪發(fā)電機組”發(fā)電技術(shù)。然而，水資源的缺乏制約了該技術(shù)的應(yīng)用，在山西、陜西、內(nèi)蒙等蘭炭生產(chǎn)大省，消耗大量的水資源來保障焦化廠廢氣的利用是不現(xiàn)實的，因此，陜西省電力設(shè)計院反復(fù)比選方案，通過優(yōu)化設(shè)計和科學(xué)論證，采用了直接空冷汽輪發(fā)電機組，大大降低了水耗，50MW電廠水耗控制在0.3Kg/KWh以下，使得這一技術(shù)的廣泛應(yīng)用成為可能。

　　另一方面，蘭炭廢氣與空氣在一定比例下混合后會形成爆炸氣體，廢氣中含有的有毒氣體成分，對通風(fēng)及可燃有毒氣體監(jiān)測都有較高的要求。因此，陜西省電力設(shè)計院選用240t/h高溫、高壓燃?xì)忮仩t，同時對防爆、燃?xì)夤艿?、可燃?xì)怏w檢測等各個方面進行了優(yōu)化設(shè)計。然而，高溫高壓燃?xì)忮仩t燃燒器的設(shè)置與一般小型、低參數(shù)燃?xì)忮仩t相比，更為復(fù)雜，對燃燒的穩(wěn)定性要求更高，因此，陜西省電力設(shè)計院針對鍋爐燃燒器的布置特點，在燃燒器前供氣管路的設(shè)計中，首次創(chuàng)新采用了環(huán)狀連接的方式，有效改善了燃?xì)忮仩t供氣壓力波動的影響，使各燃燒器支路氣流保持均衡，從而有利于燃?xì)忮仩t穩(wěn)定燃燒。

　　通過細(xì)致對比和優(yōu)化設(shè)計，陜西省電力設(shè)計院確保了該工程技術(shù)領(lǐng)先、質(zhì)量一流，獲得陜西省第十六屆優(yōu)秀工程設(shè)計三等獎。

　　編寫行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)占高點

　　隨著市場地域從陜北煤炭基地向新疆準(zhǔn)東煤炭基地擴展，市場需求的多樣化不斷促進蘭炭廢氣發(fā)電技術(shù)的深入研究，實現(xiàn)“高效、清潔、環(huán)保的聯(lián)合循環(huán)發(fā)電”是技術(shù)提升的終極目標(biāo)。

　　然而，目前國內(nèi)還沒有與蘭炭廢氣余熱回收利用技術(shù)相適應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)出臺，為了彌補這一空白，規(guī)范該類型電廠設(shè)計，提供行業(yè)借鑒，陜西省電力設(shè)計院依托承攬設(shè)計的投運蘭炭廢氣發(fā)電機組，總結(jié)已有的成功設(shè)計經(jīng)驗，發(fā)揮良好的院校技術(shù)合作優(yōu)勢，不斷研究蘭炭廢氣資源化清潔、高效回收利用新工藝，促進技術(shù)創(chuàng)新成果的轉(zhuǎn)化和設(shè)計應(yīng)用，積極編寫原創(chuàng)型的機械行業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，搶占該設(shè)計領(lǐng)域的技術(shù)制高點。

　　2013年，陜西省電力設(shè)計院受到機械工業(yè)環(huán)境保護機械標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會邀請，在《蘭炭廢氣直燃發(fā)電技術(shù)》科研成果的基礎(chǔ)上，總結(jié)投產(chǎn)工程設(shè)計經(jīng)驗，作為第一編寫單位編制了《蘭炭廢氣余熱回收利用成套裝置技術(shù)規(guī)范》(ICS13.030.50J88)，并于2014年2月完成工作組討論稿，3月完成征求意見稿，預(yù)計今年年底將頒布實施。

　　陜西省電力設(shè)計院還計劃參與《蘭炭廢氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)的精處理工藝研究》和《蘭炭廢氣蒸汽聯(lián)合發(fā)電技術(shù)》的編制工作，繼續(xù)為規(guī)范蘭炭廢氣回收利用市場，更好地推廣先進、成熟的蘭炭廢氣余熱回收利用技術(shù)做出貢獻。

　　在科研項目穩(wěn)步推進的同時，陜西省電力設(shè)計院積極開展專利項目申報，相繼提出了“一種利用蘭炭廢氣發(fā)電的裝置”和“一種燃?xì)忮仩t供氣壓力平衡系統(tǒng)”，均獲得國家新型實用專利授權(quán)，為相關(guān)設(shè)計提供了更好的技術(shù)借鑒，再次印證了該院在這一領(lǐng)域的不俗實力。

　　當(dāng)前，蘭炭廢氣發(fā)電技術(shù)推廣具有廣闊的市場前景，經(jīng)濟效益和社會效益顯著，陜西省電力設(shè)計院將緊抓機遇，開拓創(chuàng)新，以先進的技術(shù)為企業(yè)和社會友好可持續(xù)發(fā)展做出更大的貢獻。