【正文】 初冷器后煤氣中焦油霧的含量一般為 3/mg （立管式初冷器后）或 3/mg（橫管式初冷器后或直接冷卻塔后）。 煤氣中硫的清除 焦?fàn)t煤氣中所含的硫化氫、氰化氫以及氨是有害的物質(zhì)，他們腐蝕化學(xué)產(chǎn)品回收設(shè)備及煤氣儲存輸送設(shè)施，還會污染廠區(qū)環(huán)境。焦?fàn)t煤氣中的硫化物按其化合物狀態(tài)可分為兩類：一類是硫的無機(jī)化合物，主要是 SH2 ；另一類是硫的有機(jī)化合物。干法脫硫具有工藝簡單、成熟可靠、可以較完全的除去煤氣中的 SH2 和大部分氰化氫等優(yōu)點(diǎn)，所以至今一直得到采用，焦?fàn)t煤氣的干法脫硫較多采用的是氫氧化鐵法。 經(jīng)過反復(fù)的吸收和再生后，硫磺就在脫硫劑中聚集，并逐步包住活性 3)(OHFe 的顆粒，使其的脫硫能力逐漸降低。如腐殖酸類類的含量大于 1%，將會引起脫硫劑的的氧化，從而降低其硫容量和反應(yīng)速度，進(jìn)而可能由于硫磺菌的作用，而使硫從已形成的硫化物中的 SH2 形態(tài)分解出來。 干法脫硫裝置可分為箱式和塔式兩種，常用的為多箱式。但是箱式脫硫裝置設(shè)備比較笨重，占地面積大，需要更換脫硫劑時(shí)勞動強(qiáng)度大。 每月煉焦生產(chǎn)規(guī)模約 萬噸，每煉制一噸焦將生產(chǎn)煤氣 420 3m ，其中約 55%的煤氣用于焦?fàn)t本身，其他用氣單位消耗的煤氣約為 %，而其余的部分則直接對外排放。系統(tǒng)的主要設(shè)備是燃?xì)馊紵鳌㈠仩t本體、化學(xué)水系統(tǒng)、給水系統(tǒng)、蒸汽輪機(jī)、冷凝器、冷 卻塔、發(fā)動機(jī)、變壓器和控制系統(tǒng)，工藝流程比較復(fù)雜。目前有一些焦化廠在采用這種發(fā)電技術(shù)。但是，目前燃?xì)廨啓C(jī)在性能、可靠性和壽命方面都不盡人意。燃?xì)廨啓C(jī)在我國焦?fàn)t煤氣利用上進(jìn)行過不少的嘗試，但是由于實(shí)際存在的問題，燃?xì)廨啓C(jī)在焦化領(lǐng)域的應(yīng)用還存在不少問題。 燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)最突出的優(yōu)點(diǎn)正是發(fā)電效率比較高，其次是設(shè)備集成度高，安裝快捷，對氣體的品質(zhì)要求不高，對于風(fēng)扇水箱式機(jī)組用水量很少，設(shè)備的單位千瓦造價(jià)也比較低。 設(shè)計(jì)及選型 高爐煤氣發(fā)電具有節(jié)能、環(huán)保和創(chuàng)效等綜合效益，是一項(xiàng)利國利民的工作。 發(fā)電機(jī)組的選型 發(fā)電機(jī)組設(shè)備選用勝利油田動力機(jī)械有限公司的產(chǎn)品，其燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組特性主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： (1)可適用于含 2H 量較高的燃?xì)獬煞?,采用多點(diǎn)電控噴射技術(shù) ,保證了燃?xì)鈾C(jī)組各缸的充分良好燃燒 ,保證了機(jī)組的平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)?？蓡闻_使用 ,也可多臺組合使用 ,可并機(jī) ,也可并網(wǎng) 。這幾種型號的燃?xì)鈨?nèi)燃發(fā)電機(jī)主要參數(shù)如表 32所示： 表 32 主要機(jī)型燃?xì)鈨?nèi)燃發(fā)電機(jī)技術(shù)參數(shù) 項(xiàng)目 單位 120GF153T 400GFT 500GFRJ 1200GFT 2021GFT 額定輸出功率 kw 120 400 500 1200 2021 發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速 Rpm 1000 1000 1000 1000 1000 最小氣源壓力 2/cmkg 能量消耗（低熱的） MJ/kWh 焦?fàn)t煤氣耗量 hrm/3 90 298 325 750 1250 發(fā)電熱效率 % 供熱效率 % 總熱效率 % 熱電比 % 163 175 146 137 140 焦?fàn)t煤氣熱值為 3/NmMJ 這幾種產(chǎn)品中，型號為 500GFRJ 的機(jī)組應(yīng)用最為廣泛，其技術(shù)成熟，性價(jià)比高。 24= 噸 /h 氣M = 420= 3/mh 發(fā)電M =（ 155%%） = 3/mh N=247。其經(jīng)濟(jì)效益可觀，環(huán)保效果顯著。 500GFRJ 型焦?fàn)t尾氣發(fā)電機(jī)組經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)如表 33所列出 。主要由機(jī)體、曲軸、連桿活塞、缸蓋、點(diǎn)火系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)等組成。 湘潭大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 (3)采用預(yù)燃室技術(shù) ,先由火花塞點(diǎn)燃預(yù)燃室的混合氣 ,然后出現(xiàn)多個(gè)著火點(diǎn) ,增大點(diǎn)火能量 ,引燃燃 燒室的混合氣 ,提高燃燒速度 ,降低發(fā)動機(jī)的熱負(fù)荷 ,降低氣耗率 ,提高效率。 根據(jù)前面的分析，焦?fàn)t煤氣在經(jīng)除焦、脫硫及除塵后，可利用燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)組發(fā)電，其發(fā)電的工藝流程圖如下所示。根據(jù)所選用的發(fā)電類型和設(shè)備類型，該公司焦?fàn)t煤氣發(fā)電流程及內(nèi)燃機(jī)尾氣余熱利用流程圖如下： 圖 33 焦?fàn)t煤氣發(fā)電過程及尾氣余熱利用流程 根據(jù)上圖 33所示流程可知，焦?fàn)t煤氣在內(nèi)燃機(jī)內(nèi)燃燒發(fā)電時(shí)所排除的高溫氣體通過余熱鍋爐進(jìn)行換熱，用高 溫尾氣加熱水產(chǎn)生水蒸氣。 余熱鍋爐進(jìn)口煙溫 int =550℃，出口煙溫 outt =200℃ ?????2 2021502 outinf ttt375℃ 煙氣 流速 V=? ，其中 A=㎡。 K) 2O 的比熱 pC （ 2O ） =(kg 計(jì)算所得 375℃的煙氣各成分的密度 ： 2co?= 3/mkg 湘潭大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 水蒸氣? = 3/mkg 2N? = 3/mkg 2O?= 3/mkg 則根據(jù)各成分所占比例求出煙氣在 375℃下的密度、比熱分別如下： ? =3% 2co? ＋ 15% 水蒸氣? ＋ 64% 2N? ＋ 18% 2O? = 3/mkg pC =3% pC （ 2CO ）＋ 15% pC （ OH2 ）＋ 64% pC （ 2N ） 18%＋ pC （ 2O ） =(kg采用針形管強(qiáng)化傳熱元件擴(kuò)展受熱面，水管煙側(cè)的受熱面大大增加，同時(shí)煙氣流經(jīng)針形管表面時(shí)形成強(qiáng)烈的紊流，起到提高傳熱效率和減少煙灰積聚的作用。 由于單臺針形余熱鍋爐的額定蒸發(fā)量僅 ，如果換熱管內(nèi)飽和水流量取 ，水吸熱氣化后管內(nèi)的換熱系數(shù)將嚴(yán)重下降。假定管內(nèi)流速為 ，則最少為 4根管道， 4根管道采用并排排列，管心距 0D =115mm，為了合理利用空間采用并排排 8列的方式排管。 K)； ? — 煙氣的黏度， 106Pa陳氏在引入了氣流影響系數(shù) F 和飽和沸騰抑制系數(shù) s兩項(xiàng)修正系數(shù)后，可用以下兩式計(jì)算 ? 值。 K)； l? — 水在飽和溫度下的密度， 3 ]17[ ； ? — 水在飽和溫度下的表面張力， 510? N/m； l? — 水在飽和溫度下的動力粘度， 106Pa K)． mic? =(㎡本文研究的針形管余熱鍋爐其管外為從燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)尾氣管內(nèi)排出煙氣，由于燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)燃燒的是焦?fàn)t煤氣，相對比較清潔，其污垢系數(shù) oR 取 ㎡ K/W. 管壁熱阻的確定 根據(jù)熱阻的定義，通過管壁的導(dǎo)熱熱阻為 LddR iow ??2 )/ln(? (48) 針形管為銅管，其導(dǎo)熱系數(shù) ? 為 385W/(m 圖 44 針翅效率曲線 管外側(cè)除針肋外的基管面積： )4/( 20 ttLb dnnLdNF ?? ?? (410) 針肋表面積： ldNnF tLf ?12? (411) 其中： N— 換熱器內(nèi)針形管組根 數(shù)； 0d — 針形管外徑 45mm； L— 使用單米長進(jìn)行計(jì)算， 1m； Ln — 針形管軸向單米長針肋排數(shù)， ； tn — 針形管周向針肋數(shù) 12根； td — 針肋直徑 6mm； l — 針肋的長度， ； 有效換熱面積： ffb FFF ??? (412) f? — 針肋傳熱效率 以管子外表面積為計(jì)算依據(jù)的傳熱系數(shù)可表示為： f? mh 湘潭大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 ))(1(1)1(1ioiwfof AARRRK??? ????? (413) 式中： oA 為管外總面積， iA 為管內(nèi)總面積。 對于針狀換熱器，一般由經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算其阻力損失，煙氣側(cè)阻力損失按下式計(jì)算： 273)( 2 ff tVmNagh ??? (416) 式中： fh? —— 煙氣側(cè)阻力損失（ Pa） ； a —— 阻力系數(shù)，可取 ； V—— 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下煙氣的流速（ Nm/s）； Z—— 煙氣流動方向上管子排數(shù)； m—— 煙氣流動方向上管子組數(shù)（即水的行程數(shù)）； ft —— 煙氣的平均溫度； 式中 N=8， m=9；經(jīng)計(jì)算可知 fh? =.。 ??水 mqA?= 2m ?? ?Ar 34mm 在選擇法蘭時(shí) ,采用板式平焊鋼制法蘭（ HGZ05931997） ，公稱通徑 DN為 65mm，外徑為 76mm。 投資估算 本工程估算包括燃?xì)鈨?nèi)燃發(fā)電機(jī)組、冷卻水系統(tǒng)、供油系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)等附屬系統(tǒng)。 技術(shù)經(jīng)濟(jì)評估 技術(shù)經(jīng)濟(jì)評價(jià) 年銷售收入 工程建成后，工程合計(jì)年銷售電量 6000萬 kWh,按照國家稅收政策，企業(yè)利用廢水、廢氣、廢渣等廢棄物為主要原料進(jìn)行生產(chǎn)的，可在 5年內(nèi)減征或者免征所得稅。 4) 機(jī)油消耗按 ，機(jī)油價(jià)格按 元 /kg，故機(jī)油消耗 元 /kWh．每年消耗機(jī)油的成本費(fèi)用為 75 萬元。 投資回收期 靜態(tài)投資回收期是指以項(xiàng)目的凈收益抵償全部投資（固定資產(chǎn)投資、投資方向調(diào)節(jié)稅和流動資金）所需要的時(shí)間。從上述財(cái)務(wù)評價(jià)看。 湘潭大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 該項(xiàng)目投資總額 4978 萬元，利潤總額為 1757 萬元，所以靜態(tài)投資回收期至少為 年。 6) 其它費(fèi)用包括管理費(fèi)在內(nèi)按 元 /kWh 計(jì)，費(fèi)用為 75 萬元每年。工程投產(chǎn)后電價(jià) /kWh計(jì)，所以前5年內(nèi)年每銷售收入為 /kWh 6000萬 kWh=3000萬。 全部工程投資概算表如表 51 所示： 表 51 總投資估算表 序號 工程或費(fèi)用名稱 建筑工程 (萬元 ) 設(shè)備購置 (萬元 ) 安裝工程 (萬元 ) 其它費(fèi)用(萬元 ) 合計(jì) (萬元 ) 一 燃?xì)鈾C(jī)組（含發(fā)電機(jī)及控制屏） 35 2768 54 2857 二 焦?fàn)t煤氣處理及供應(yīng)系統(tǒng) 5 34 50 89 三 煤氣柜 26 457 137 620 四 電氣系統(tǒng) 10 320 30 360 五 冷卻水系統(tǒng) 16 70 10 96 六 輔助生產(chǎn)設(shè)施 23 200 30 253 七 附 屬生產(chǎn)工程 5 20 8 33 小計(jì) 120 3869 319 4308 八 其它費(fèi)用 180 180 九 基本預(yù)備費(fèi) 490 490 工程靜態(tài)投資合計(jì) 120 3869 319 670 4978 十 各項(xiàng)占百分比 % 100 注：設(shè)備運(yùn)雜費(fèi)按設(shè)備 7%計(jì)入設(shè)備購置費(fèi)中；輔助生產(chǎn)設(shè)施除考慮溴化鋰致冷 100萬元外，還包括煤氣前處理以及機(jī)組起吊裝置等；附屬生產(chǎn)設(shè)施包括機(jī)組潤滑油系統(tǒng)。以上附件的具體尺寸在附錄二余熱鍋爐中給出。 由于本文介紹的余熱鍋爐采用 的針形管，所以本文所設(shè)計(jì)的鍋爐形狀為方形；煙氣進(jìn)出口管道截面積和余熱鍋爐截面積之比約為 1： 4，因此采用喇叭口將煙氣分散輸送到余熱鍋爐中，以上外形具體尺寸在附錄二余熱鍋爐中表示。 K). 傳熱面 : mtKSQ ?? （ 414） 由于管內(nèi)溫度維持水的蒸發(fā)溫度 150℃，管外煙氣進(jìn)口溫度 550?int ℃，煙氣出口溫度 200?outt ℃． maxt? =550℃ 150℃ =400℃， mint? =200℃ 150℃ =50℃．對數(shù)平均溫差： 50400ln50400lnm i nm a xm i nm a x ???????????tttttm℃ （ 415） mtKQS ?? = 3?? = 2m 根據(jù)前面設(shè)計(jì)單程針形管表面積： ldtnLds tto ?? ?? 湘潭大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 = ＋ 12 88 = 2m 計(jì)算所得總管程數(shù)為： sSn 8? = ? 9 阻力計(jì)算 煙氣側(cè)阻力損失 余熱鍋爐中煙氣側(cè)的流動阻力主要包括摩擦阻力損失、局部阻力損失以及氣體沖刷管束的阻力損失。K)； 湘潭大學(xué)本科