【正文】 量的53 %上升到 82 %, 2030 年中國將成為 2CO 第一大排放國 ]8[ 。酸沉降、光化學(xué)煙霧、細顆粒物己經(jīng)在城市密集地區(qū)構(gòu) 成嚴重的區(qū)域性污染，燃煤是造成上述污染的主要原因門 .與此同時，煤炭開采過程也破壞了大量的 水資源和土地，造成了地表塌陷、水土流失、沙漠化、固體廢棄物對土地的壓占和污染等，我國因煤炭開采而引發(fā)的土地塌陷面積已達 40 萬公頃。我國的交通運輸能力本身就十分緊張，隨著能源消費的增加，交通運輸業(yè)必然面臨著巨大的壓力。如果 2050年要達到目前中等發(fā)達國家的經(jīng)濟發(fā)展水平，我國人均能源消耗至少要達到 34 噸標準煤，能源需求總量為 50 億噸標準煤左右。我國能源的生產(chǎn)和消費均以煤炭為主，以 2021 年為例，我國的一次能源消費中煤炭占 %,石油占 %，天然氣占 %，水電、核電占 % ]5[ 。 我國改革開放以來得以實現(xiàn)令世界矚目的高速經(jīng)濟增長，能源的支持是一個重要因素。燃氣內(nèi)燃機設(shè)備簡單且多為組裝式，因而其建設(shè)工期短，比煤 (油 )電廠可節(jié)省工期一年以上。另外，由于燃氣內(nèi)燃機電廠設(shè)備簡單和故障率較低，維護費用較低。 （ 4）電廠占地面積。 （ 2）發(fā)電熱效率高。 湘潭大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計說明書 國內(nèi)外焦爐煤氣的利用方式 目前在國內(nèi)外，焦爐煤氣的可利用方式主要有以下幾種 ]2[ 。這部分市場份額將主要由獨立焦化廠代替，同樣面臨著焦爐煤氣的利用問題。 獨立焦化廠的焦爐煤氣資源中，只有極少部分的焦爐煤氣通過發(fā)電、合成氨等方式利用，其余則被直 接燃燒后排空。 隨著“ 西氣東輸”項目和沿海 LNG(液化天然氣的簡稱 )氣站的建設(shè)，部分供應(yīng)城市煤氣的焦化廠，如北京焦化廠、天津煤氣廠、山西神州焦化、上海焦化廠、青島煤氣廠等，將面臨天然氣取代焦爐煤氣作為城市燃氣的狀況。 湘潭大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計說明書 目 錄 第一章 緒 論 ........................................................ 1 焦爐煤氣的資源及利用現(xiàn)狀 ............................................ 1 我國焦爐煤氣的利用現(xiàn)狀 ........................................... 1 國內(nèi)外 焦爐煤氣的利用方式 ........................................ 2 我國的能源形勢與政策 ................................................ 2 本文的主要研究內(nèi)容 .................................................. 5 第二章 焦爐煤氣的基本工藝和凈化 ................................... 6 焦爐煤氣的特點 ...................................................... 6 焦爐煤氣的工藝流程 .................................................. 6 ...................................................... 8 焦爐煤氣的初冷和焦油氨水的分離 ................................... 8 煤氣中焦油霧的清除 ............................................... 9 煤氣中硫的清除 ................................................... 9 第三章 發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計及設(shè)備選型 .................................... 11 公司情況介紹 ....................................................... 11 方案選擇 ........................................................... 11 設(shè)計及選型 ......................................................... 13 發(fā)電機組的選型 .................................................. 13 主要技術(shù)參數(shù) .................................................... 14 燃氣發(fā)電機組主要性能特點 ........................................ 15 燃氣內(nèi)燃機尾氣余熱的利用 ........................................... 16 第四章 余熱鍋爐設(shè)計 ............................................... 18 煙氣參數(shù)的計算 ..................................................... 18 余熱鍋爐換熱系數(shù)的計算 ............................................. 19 管外對流換熱系數(shù)的計算 ......................................... 20 管內(nèi)對流換熱系數(shù) ................................................ 21 總換熱系數(shù)的計算 ................................................ 24 阻力計算 ........................................................... 27 余熱鍋爐外形設(shè)計與外部附件選型 ..................................... 27 第五章 節(jié)能及技術(shù)經(jīng)濟評價 .......................................... 28 投資估算 .......................................................... 28 技術(shù)經(jīng)濟評估 ...................................................... 29 湘潭大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計說明書 技術(shù)經(jīng)濟評價 .................................................. 29 評價結(jié)論 ...................................................... 30 節(jié)能評估 .......................................................... 30 煤氣消耗量的計算 .............................................. 30 發(fā)電量 計算 ................................................... 30 余熱鍋爐產(chǎn)生的蒸汽量計算 ...................................... 30 節(jié)能計算 ...................................................... 31 第 六章 全文總結(jié) ..................................................... 32 論文的結(jié)論 ......................................................... 32 進一步展望 ......................................................... 32 參 考 文 獻 ............................................................ 34 致 謝 ................................................................... 35 附錄一：外文翻譯及原文 附錄二： CAD圖紙 湘潭大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計說明書 第一章 緒 論 我國焦爐煤氣的利用現(xiàn)狀 我國生產(chǎn)焦炭的企業(yè)類型主要有：鋼鐵企業(yè)附屬的焦化廠、城市煤氣廠、以生產(chǎn)焦炭為主的獨立焦化廠和土焦企業(yè)。例如，北京焦化廠目前已經(jīng)被關(guān)停。因此，獨立焦化廠的這部分焦爐煤氣可認為是待利用的資源。因此，土焦企業(yè)的這部分焦爐煤氣可認為是潛在的可利用資源。 （ 1）焦化廠將焦爐煤氣用于加熱焦爐的燃料； （ 2）軋鋼廠將凈化后的焦爐煤氣用作燃料； （ 3）焦爐煤氣用作城市煤氣； （ 4）焦爐煤氣用作化工原料合成氨； （ 5）焦爐煤氣用作苯加氫的氫源； （ 6）焦爐煤氣用于鍋爐和蒸汽輪機以及燃氣輪機發(fā)電； （ 7）焦爐煤氣制甲醇； （ 8）焦爐煤氣還原生產(chǎn)海綿鐵； （ 9）焦爐煤氣用于燃氣內(nèi)燃機發(fā)電 。隨著燃氣內(nèi)燃機發(fā)電技術(shù)的成熟，將燃氣內(nèi)燃機用于聯(lián)合循環(huán)發(fā)電熱效率已達 55%，而燃氣內(nèi)燃機的熱效率一般在 38%左右，熱能利用率較高，能大大地節(jié)約燃料資源。燃氣內(nèi)燃機體積較小，輔 助系統(tǒng)少，占地面積一般較其他類型電廠少，可節(jié)約寶貴的土地資源。 （ 6）具有良好的調(diào)峰性能。 （ 8）廠 用電率低。我國的能源儲量中煤炭資源比較豐富，占世界的份額較大，而石油和天然氣相對 匱乏 。 雖然從 1991 年至 2021 年，煤炭在我國一次能源消費中的比例是逐年下降的 ]76[? ，如圖 11 所示，但 2021 年以 后，該比例是逐年上升的，這說明中國以煤為主的能源結(jié)構(gòu)在今后一段時間內(nèi)難以改變。 圖 1 1我國近年煤炭占一次能 源消費的比例 我國以煤為主的能源消費結(jié)構(gòu)帶來了許多問題，主要表現(xiàn)如下 : ( 1 ) 煤炭資源形勢嚴峻，煤炭生產(chǎn)任務(wù)艱巨 煤炭是不可再生能源，按目前的可開采儲量和每年的開采量計算，煤炭可開采的年限不超過 70年。 ( 3 ) 以煤為主的能源消費結(jié)構(gòu)帶來了嚴重的環(huán)境污染和破壞 我國長期以煤炭作為能源利用的主體，造成的大氣污染十分嚴重。 ( 4 ) 溫室氣體的排放不斷增加 我國目前 2CO 排放量僅次于美國，居世界第二位。我國已于 2021 年 9 月加入了京都議定書，雖然目前還沒有減排 2CO 的任務(wù)，但從長遠來看，中國作為一個負責任的大國，必然要在未來承擔一定的減排義務(wù)。單機容量 ～ 12MW 范圍內(nèi)的發(fā)電機組符合并網(wǎng)條件，電力部門都應(yīng)允許并網(wǎng)，簽訂并網(wǎng)協(xié)議，免交上網(wǎng)配套費，并在核定的上網(wǎng)電量內(nèi)優(yōu)先購買，不參加電網(wǎng)調(diào)峰。為實現(xiàn)資源的綜合利用，本文以此為研究課題，著重研究了利用焦爐煤氣發(fā)電的可行性以及對其尾氣中余熱利用的問題，以期最大限度地提高焦爐煤氣資源的利用數(shù)量和效率。 2焦爐煤氣發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計與選型 首先介紹是公司概況以及企業(yè)所需要達到的要求，然后發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計與選型包括發(fā)電機組的比較選擇，發(fā)電機組的各個參數(shù)的對比選擇，以及后面發(fā)電機組數(shù)量的確定以及設(shè)備備用等情況的選擇。研究了系統(tǒng)產(chǎn)品成本的分攤方法，進行了燃料( 原料 )價格、產(chǎn)品價格和產(chǎn)品產(chǎn)量的敏感性分析，評價了規(guī)模擴大對項目經(jīng)濟性的影響，針對不同規(guī)模的焦化廠，選出了最佳投資項目。 焦爐煤氣含有 2H （ 55~0%）， 4CH （ 23~27%）， CO（ 5~8%）， 2CO （ ~%），2N （ 3~7%）， 2O （ %）， nm HC (2~4%)，密度為 ~ 3/Nmkg 。 3）煉焦 將配合好的煤裝入煉焦 爐的炭化室，在隔絕空氣的條件下通過兩側(cè)燃燒室加熱干餾，經(jīng)過一定時間，最后形成焦炭。 在煉焦過程中還會產(chǎn)生煉焦煤氣及多種化學(xué)產(chǎn)品。 C，首先需要經(jīng)過初步 冷卻，將煤氣溫度降至 2235176。 C。另有約占所放出總熱 量的 10%的熱量有集氣管表面散失。由于煤氣的冷卻主要靠氨水的蒸發(fā)，所以，氨水噴灑的霧化程度好，循環(huán)氨水的溫度較高，氨水蒸發(fā)量大，煤氣冷卻效果就越好；反之亦然。 煤氣進入初冷器的溫度仍然很高，且含有大量的水汽和焦油氣，需在冷卻器中冷卻到 2235176。 煤氣中焦油霧的清除