2月25日，陕西省电力设计院申报的“一种利用兰炭废气发电的装置”获得国家实用新型专利，为该院在兰炭废气综合利用发电领域再添一项新成果。

　　一个发电装置，看起来并没有什么特别，可是它的应用却能够使1个年产90万吨兰炭的炼焦厂回收利用兰炭废气约8亿标准立方米，年发电量达到3.6亿度，与燃煤电站相比每年可节约标煤约15万吨，实现CO2减排约28万吨，不仅促进兰炭行业产业链延伸，具有良好的经济效益，而且为减少空气污染、保护环境起到了积极作用。

　　这项小专利的背后是陕西省电力设计院长达6年的技术研究和工程实践的积淀，更是该院积极承担社会责任，实现企业与环境协调发展的写照。陕西省电力设计院在不断探索中，正稳步迈向兰炭废气综合利用发电技术前沿。

　　发掘综合利用新领域

　　兰炭被广泛应用于铁合金、钢铁、化工等行业。近几年，随着市场需求量的不断增加，兰炭行业发展迅速，产能在快速增长。我国作为发展中的煤炭大国，拥有十三个优质煤炭基地，也是全世界最大的兰炭生产国，占全球一半以上的兰炭市场份额。陕西省是目前国内兰炭主要产地，年产量在4000万吨左右，占全国总产量的50%以上。

　　2008年，为贯彻国家宏观调控政策，陕西省发改委对兰炭企业进行升级改造，淘汰落后工艺，鼓励兰炭废气多途径综合回收利用，实施环保“零排放”。根据我省陕北煤炭基地兰炭企业的生产情况，每吨兰炭需消耗约1.8吨原煤，每吨原煤转化为兰炭时可以产生1200～1300立方米、热值当量1500～2000大卡/立方米的兰炭废气，我省每年在炼焦中伴生860~930立方米的兰炭废气，折合约200亿立方米的天然气。除自用外，每吨原煤转化的副产废气中约700立方米采取火炬头排空燃烧或直接放散，每年外排约500亿立方米。

　　如果能够积极利用这一资源，不仅每年我国可以节约数数百万吨标准煤，而且能有效减少污染，对促进兰炭行业清洁生产，实现循环经济具有重要意义。陕西省电力设计院顺应这一发展趋势，积极开展相关研究，成为首个涉足兰炭废气综合利用技术领域的省级电力设计院。

　　紧抓技术攻关成果丰

　　2008年以来，陕西省电力设计院相继确立了《兰炭废气直燃发电技术》、《兰炭废气蒸汽联合循环的预处理工艺研究》、《兰炭废气蒸汽联合发电技术》等一批研究课题，组建攻关技术小组，探索出了一条全新的兰炭废气资源化清洁利用途径，研发出国内领先的兰炭废气回收直燃发电技术，实现了兰炭企业的循环经济夙愿。

　　在深入研究的同时，陕西省电力设计院积极将这一技术应用在多个兰炭废气综合利用工程实践中，取得了突出的成绩。相继承揽了神木县恒东、洁能、创源、亿通综合利用发电厂等一批兰炭废气发电项目，完成了国内首台最大单机容量50MW和亚洲最大装机规模200MW的的兰炭废气综合利用发电厂的设计。工程投运后运行状况良好，其中一项获得陕西省优秀工程设计奖，一项获得陕西省节能减排创意金奖，显示了该院在兰炭废气发电技术领域的技术水平。

　　在多项工程实践和技术应用的基础上，陕西省电力设计院还对兰炭废气的理化指标、回收技术和预处理净化工艺、兰炭废气脱硫技术和烟气脱硫技术、设计中需要克服的关键技术、控制策略和运行方式等进行了深入研究，促进了兰炭废气直燃发电、兰炭废气蒸汽联合发电等技术的进步。

　　优化工程设计获突破

　　在陕西省电力设计院设计的多个兰炭废气发电项目中，神木恒东煤化工公司资源综合利用发电厂工程利用四家兰炭厂炼焦后的废气发电，该工程锅炉产生新蒸汽的压力、温度分别为9.81Mpa、540 ℃，也是目前国内同类型机组最高的参数等级。依托本工程，陕西省电力设计院深入分析了兰炭废气的成分和特性，细致对比研究了可能采用的三种方式的优势和不足，提出了一种适合我国国情“安全、适用、成熟、先进”的技术路线，最终完成了工程设计，在新能源及资源综合利用机组设计上有了突破。

　　在设计中，为了便于兰炭废气集中利用，同时兼顾焦化厂间歇性生产的特性，陕西省电力设计院综合考虑占地和投资，采用了“燃气锅炉+汽轮发电机组”发电技术。然而，水资源的缺乏制约了该技术的应用，在山西、陕西、内蒙等兰炭生产大省，消耗大量的水资源来保障焦化厂废气的利用是不现实的，因此，陕西省电力设计院反复比选方案，通过优化设计和科学论证，采用了直接空冷汽轮发电机组，大大降低了水耗，50MW电厂水耗控制在0.3Kg/KWh以下，使得这一技术的广泛应用成为可能。

　　另一方面，兰炭废气与空气在一定比例下混合后会形成爆炸气体，废气中含有的有毒气体成分，对通风及可燃有毒气体监测都有较高的要求。因此，陕西省电力设计院选用240t/h高温、高压燃气锅炉，同时对防爆、燃气管道、可燃气体检测等各个方面进行了优化设计。然而，高温高压燃气锅炉燃烧器的设置与一般小型、低参数燃气锅炉相比，更为复杂，对燃烧的稳定性要求更高，因此，陕西省电力设计院针对锅炉燃烧器的布置特点，在燃烧器前供气管路的设计中，首次创新采用了环状连接的方式，有效改善了燃气锅炉供气压力波动的影响，使各燃烧器支路气流保持均衡，从而有利于燃气锅炉稳定燃烧。

　　通过细致对比和优化设计，陕西省电力设计院确保了该工程技术领先、质量一流，获得陕西省第十六届优秀工程设计三等奖。

　　编写行业标准占高点

　　随着市场地域从陕北煤炭基地向新疆准东煤炭基地扩展，市场需求的多样化不断促进兰炭废气发电技术的深入研究，实现“高效、清洁、环保的联合循环发电”是技术提升的终极目标。

　　然而，目前国内还没有与兰炭废气余热回收利用技术相适应的标准出台，为了弥补这一空白，规范该类型电厂设计，提供行业借鉴，陕西省电力设计院依托承揽设计的投运兰炭废气发电机组，总结已有的成功设计经验，发挥良好的院校技术合作优势，不断研究兰炭废气资源化清洁、高效回收利用新工艺，促进技术创新成果的转化和设计应用，积极编写原创型的机械行业技术标准，抢占该设计领域的技术制高点。

　　2013年，陕西省电力设计院受到机械工业环境保护机械标准化技术委员会邀请，在《兰炭废气直燃发电技术》科研成果的基础上，总结投产工程设计经验，作为第一编写单位编制了《兰炭废气余热回收利用成套装置技术规范》(ICS13.030.50J88)，并于2014年2月完成工作组讨论稿，3月完成征求意见稿，预计今年年底将颁布实施。

　　陕西省电力设计院还计划参与《兰炭废气蒸汽联合循环的精处理工艺研究》和《兰炭废气蒸汽联合发电技术》的编制工作，继续为规范兰炭废气回收利用市场，更好地推广先进、成熟的兰炭废气余热回收利用技术做出贡献。

　　在科研项目稳步推进的同时，陕西省电力设计院积极开展专利项目申报，相继提出了“一种利用兰炭废气发电的装置”和“一种燃气锅炉供气压力平衡系统”，均获得国家新型实用专利授权，为相关设计提供了更好的技术借鉴，再次印证了该院在这一领域的不俗实力。

　　当前，兰炭废气发电技术推广具有广阔的市场前景，经济效益和社会效益显著，陕西省电力设计院将紧抓机遇，开拓创新，以先进的技术为企业和社会友好可持续发展做出更大的贡献。