山东金能科技有限公司
燃气轮机焦炉煤气热电厂
参观考察报告
第一部分 企业简介
山东金能科技有限公司（原金能煤炭气化有限公司）位于山东省德州市齐河县，全厂2000多人，其下属的金能煤炭气化燃气轮机焦炉煤气热电厂分四期建设而成，共有8台机组(其中4台金牛60、4台大力神130)。
一期为一台出力5.67MW的金牛60机组，于20##年4月1日系统正式投入运行，至今已平稳运行超过17000小时；
二期为三台同等出力的金牛60机组，已于08年3月底投入运行，至今运行正常；
三期为一台出力为15MW的大力神130机组，于09年6月初正式投产。目前全厂装机总量达到40 MW。
四期为三台出力为15MW的大力神130机组，于20##年2月26日签约，已于20##年5月全部投产。
公司利用焦炉煤气为燃料，采用燃气轮机热电联产的能源解决方案，实现厂内的高效、节能、环保的能源梯级利用，给企业自身带来了巨大的经济效益。为表彰山东金能公司利用国际先进技术实现企业节能、减排、增收。20##年9月，美国能源部授予山东金能公司热电联产项目“能源之星”奖，美国商务部部长助理柏大伟先生和山东省主管工业的王军民副省长共同为金能颁奖。
这是美国本土以外全球范围内的第一家公司获此殊荣。
图一 金能一期1XT60实景
图二 金能三期1XT130实景
图三 “能源之星奖”颁奖现场
二、设备配置
1、主机选用
金能煤炭气化燃气轮机焦炉煤气热电厂选用的燃气轮机为美国索拉透平公司的产品，上海力顺公司是Solar公司在中国大陆地区的代理。Solar燃气轮机公司作为中小功率1-20MW燃气轮机和发电机组的顶尖供应商，为1-50MW的工业发电项目提供从工程设计到设备运行的全面解决方案。目前在国内拥有超过260台的安装数量，其中焦化行业有31台。
2、机组造价
金能煤炭气化有限公司燃机热电联产(联合循环)项目的单位千瓦总造价为3500-4000元。
三、生产工艺
发电流程为：公司产生的焦炉煤气通过管道输送至电厂并进行净化（净化后的热值约为4200大卡／m3），净化后的气体随后进入往复式煤压机（国产）进行加压，然后进入燃气轮机燃烧膨胀并带动发电机发电。燃气轮机排出的烟气随后进入余热锅炉，在锅炉内进行换热产生蒸汽。最大蒸汽量为25吨（最大12公斤压力，一般维持10公斤压力）。
图四 荒煤气处理典型工艺
四、机组定员
金能煤炭气化燃气轮机焦炉煤气热电厂一台机组运行人员一个班为5个人，其中值长1名，机、炉、电、集控值班人员各1名，煤压机值班员1人，现场不需要人员控制。一天24小时按四班三运转，运行人员共有20人。
没有设置固定检修人员，由公司里统一检修。
五、燃料消耗及效益
金能公司燃气轮机焦炉煤气热电厂一台金牛60机组按正常负荷运行下1天需要焦炉煤气约9万立方；一台大力神130机组按正常负荷运行下1天需要焦炉煤气21万立方。
一台金牛60机组平均0.7立方气可发1度电，一台大力神130机组平均0.65立方气可发1度电。满负荷情况下全厂5台机组日发电量80余万千瓦时，供公司内部自己使用。按市场价:要是从网上购买，需要0.7元／度；而自己生产成本0.256元／度；相当于日利润35.5余万元，经济效益十分可观。
六、运行模式
待金能公司焦化三期项目（150万吨7米捣固焦炉）投产后，全厂焦化产能将达到300万吨/年，还有10万吨/年焦油制炭黑项目。加上瑞普化工生产巴豆醛、山梨酸钾、对甲苯酚等化工产品项目，全厂的热电负荷十分巨大。煤气发电项目产生的电力、蒸汽全部为厂内自用（可以并网及上网），极大地降低了企业的生产成本（仅炭黑一项，每吨产品的能耗就能降低150元人民币左右）。
金能自己开发了一套站控系统，能保证孤网运行状态下全厂的用电安全。
第二部分 燃机比较
通过以上实地考察，结合对传统发电模式的了解，针对Solar燃气轮机与国内生产的活塞式内燃机、锅炉﹢蒸汽轮机的比较，Solar燃气轮机在发电上拥有无可比拟的优势。
一、效率
如国内某厂家生产的铭牌为500KW的内燃机，实际出力仅为320-350KW，效率比较低。锅炉﹢蒸汽轮机每立方气仅能发1度电左右。而Solar燃机每立方气能发1.30-1.52度电（金牛60机组，除去厂用电），还能生产3.41公斤的饱和蒸汽（假设该厂每小时饱和蒸汽需求量为12.5T）。
假设某地电网电价：0.53元／度；蒸汽价：85元／吨。则采用Solar燃机热电联产每1立方焦炉煤气产生的效益为：
1.52×0.53+0.00341×85=0.805+0.289=1.09元的现金产值。相比之下，使用锅炉+汽轮机仅能发1度电，现金产值为0.53元。
二、设备维护
锅产内燃机每月都要停机换一次机油，火花塞每500-700小时要更换一次。由于不能连续持久地运行，大大影响了设备的使用率。又因为要频繁更换备件，导致每发1度电的维护成本约在0.11-0.12元，经济性较差，无法为用户带来最大化的利益。而Solar燃机能保证每年连续不间断运行8200小时以上，设备利用率极高，最大限度地多发电。因为不需要经常更换零部件，经过金能公司一年多的运行记录算下来，每发1度电维护成本少于0.05元（含大修费用），因而能帮助用户迅速地收回投资，经济效益非常优异。
三、占地面积
以Solar金牛60机组为例，ISO出力5670kW-hr，机组仅有一个标准集装箱大小：长10米，高3米，宽2.5米。而同等出力的内燃机或汽轮机则要大出好几倍。
表一 美国Solar机组运行参数表
Solar金牛座60机组ISO工况下出力参数：
Solar大力神130机组ISO工况下出力参数：
假设焦炉煤气热值：4200kcal／NM3
第二篇：山东金能煤气化热电联产
山东金能煤气化燃机热电联产项目经济分析
一、工程概述
山东金能煤气化公司年产焦碳 60万吨，每天都有大量的富余煤气量，除了提供市内的煤气供应，还剩余大约10.8万Nm3/D。考虑到金能焦化对热、电的需求很大，富余煤气却排空放掉，既污染环境又浪费能源，因此Solar Turbine代理——上海力顺燃机科技有限公司推荐采用一台Solar公司的金牛-60机组（5.5MW）的焦炉煤气的燃气轮机热电联产方案，满足本公司的用电和用热需求。该方案不仅能使排放污染达标，解决环境保护问题，还会给企业带来可观的经济效益。
二、方案构成
本方案采用1台金牛-60燃气轮机，2台焦炉煤气压缩机、1台不补燃的余热锅炉和1个焦炉煤气缓冲罐等辅助设备。
余热锅炉采用双锅筒具有螺旋翅片管受热面一体化除氧器的双压自然循环结构，卧式布置，锅炉稳定性好，抗震性强，锅炉的主要部件钢架支承，锅炉运行技术要求低，操作管理方便。
煤气增压机组电压等级10KV。燃料含尘量等指标已经满足要求，因此不再增加新的煤气处理系统。
三、工程性质
本热电联产电站是山东金能煤气化公司的自备电站，燃料来源于炼焦过程中产生的焦炉煤气，发出的电主要满足工厂生产自用，同时产生工艺用蒸汽，可见这是一个综合利用能源项目。
本电站功能与常规电站既有相同点又有不同点，因此在设计上既要遵循常规电站设计原则，又要特别考虑到不同点，恰当处理好主产品——炼焦与副产品——发电之间的生产工艺衔接，使发电适应焦炉生产工艺和运行特点。同时，在布局上处理好整体（焦化公司）与局部（自备电站）的关系，使其工艺路线更为合理。对于全厂性的系统，如工业水、消防、排污、雨排水和燃油等系统应尽可能共用，以减少热电联产工程投资。
四、燃气轮机发电机组
考虑到低热值燃料燃气轮机的特殊性，以及可供于联合循环的煤气量，推荐选用Solar公司提供的金牛-60燃气轮机，在配有余热锅炉时的参数：
海拔高度 100 m
燃机进口压损 100 mmH2O
燃机出口压损 200 mmH2O
燃机进口温度 8 ℃
设计大气压力 1.013 bar
设计大气相对湿度 60%
燃机工况点 全工况
净输出功 5575 kW
燃料流量 65.85 GJ/HR
热耗率 11810 kJ/kW-hr
涡轮排气温度 510 ℃
需要说明的是，焦炉煤气无法直接启动燃气轮机,必须设计成双燃料系统,先用柴油启动,待功率达2000KW后切换到焦炉气。
五、主要设备一览表
序号 名称 型号及规格 数量
1 燃气轮机发电机组 金牛2 余热锅炉3 煤气增压机组4 余热锅炉给水泵5 启动用轻油燃料系统6 升压变压器
六、金牛-60燃机经济性分析及投资
1. 经济分析
金牛60方案
燃气轮机单机功率 kW
台数
总功率 燃气轮机 5350 1 5350
单台燃气轮机能耗 Nm3/hr 单台余热锅炉供给 tons/hr 总供热 tons/hr 电厂寄生负荷 KW 锅炉能耗 Nm3/hr 年运行时数 发电量 度/年 总燃气耗 Nm3/hr 全年燃气耗 Nm3全年蒸汽 吨 燃气价 元/Nm3热值 LHV kJ/Nm3外购电价 RMB/kW-hr 蒸汽价 RMB/ton 全年燃料费 RMB 发电收益 RMB 蒸汽收益 RMB 维护费 RMB 折旧费 税前赢利 RMB
燃气轮机热电联供大约投资 RMB 简单投资回报年
3438 12.00 12.00 160 0 7920 42372000
3438 27228960
95040 0.15 17502 0.55 105 4084344 23304600 9979200 2330460 2403233 24465763 36048500
1.47
2. 发电机
金牛60方案 环境温度 °C 功率 kW 热耗 kJ/kW-hr
单位燃料发电 Kwh/Nm3燃气轮机能耗 Nm3/hr
焦炉煤气 15 5350 11078 1.580 3386
LHV KJ/Nm3
17502
3. 余热锅炉
金牛60方案 蒸气压力 barg 蒸气温度 oC 余热锅炉吨/小时 补燃输入 GJ/hr 补燃 Nm3/hr
单台 10 饱和 12.00 0.00 0
4. 投资分析
金牛60方案 燃气轮机发电机 余热锅炉 电器系统设备 电缆 管道及阀门 燃气压缩机 安装费 运输费 设计费 土建 不可预见费 安装调试指导 调试及一年运行配件
合计 Total 折旧年限 年折旧费
数量 1 1 1 1 2 1 1 1 1 1 1 1
￥2,000,000￥1,800,000￥650,000￥150,000￥2,000,000￥1,200,000￥650,000￥1,000,000￥2,000,000￥100,000￥750,000￥340,000
￥36,048,500￥2,403,233
单价
合计 $2,350,000￥19,058,500￥2,000,000￥1,800,000￥650,000￥150,000￥4,000,000￥1,200,000￥650,000￥1,000,000￥2,000,000￥100,000￥750,000￥340,000
进口，不包括关税 CIF上海
(国产,业主自己采购)(国产,业主自己采购)(国产,业主自己采购)(国产,业主自己采购)(国产,业主自己采购)