【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 焦爐煤氣中所含的硫化氫、氰化氫以及氨是有害的物質，他們腐蝕化學產品回收設備及煤氣儲存輸送設施，還會污染廠區(qū)環(huán)境。焦爐煤氣中的硫化物按其化合物狀態(tài)可分為兩類：一類是硫的無機化合物，主要是 SH2 ；另一類是硫的有機化合物。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，所以至今一直得到采用，焦爐煤氣的干法脫硫較多采用的是氫氧化鐵法。 經過反復的吸收和再生后，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速度，進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備比較笨重，占地面積大，需要更換脫硫劑時勞動強度大。 每月煉焦生產規(guī)模約 萬噸，每煉制一噸焦將生產煤氣 420 3m ，其中約 55%的煤氣用于焦爐本身，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)的主要設備是燃氣燃燒器、鍋爐本體、化學水系統(tǒng)、給水系統(tǒng)、蒸汽輪機、冷凝器、冷 卻塔、發(fā)動機、變壓器和控制系統(tǒng)，工藝流程比較復雜。目前有一些焦化廠在采用這種發(fā)電技術。但是，目前燃氣輪機在性能、可靠性和壽命方面都不盡人意。燃氣輪機在我國焦爐煤氣利用上進行過不少的嘗試，但是由于實際存在的問題，燃氣輪機在焦化領域的應用還存在不少問題。 燃氣內燃機最突出的優(yōu)點正是發(fā)電效率比較高，其次是設備集成度高，安裝快捷，對氣體的品質要求不高，對于風扇水箱式機組用水量很少，設備的單位千瓦造價也比較低。 設計及選型 高爐煤氣發(fā)電具有節(jié)能、環(huán)保和創(chuàng)效等綜合效益，是一項利國利民的工作。 發(fā)電機組的選型 發(fā)電機組設備選用勝利油田動力機械有限公司的產品，其燃氣發(fā)電機組特性主要表現(xiàn)在以下幾個方面： (1)可適用于含 2H 量較高的燃氣成份 ,采用多點電控噴射技術 ,保證了燃氣機組各缸的充分良好燃燒 ,保證了機組的平穩(wěn)運轉?？蓡闻_使用 ,也可多臺組合使用 ,可并機 ,也可并網 。這幾種型號的燃氣內燃發(fā)電機主要參數(shù)如表 32所示： 表 32 主要機型燃氣內燃發(fā)電機技術參數(shù) 項目 單位 120GF153T 400GFT 500GFRJ 1200GFT 2021GFT 額定輸出功率 kw 120 400 500 1200 2021 發(fā)動機轉速 Rpm 1000 1000 1000 1000 1000 最小氣源壓力 2/cmkg 能量消耗（低熱的） MJ/kWh 焦爐煤氣耗量 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 焦爐煤氣熱值為 3/NmMJ 這幾種產品中，型號為 500GFRJ 的機組應用最為廣泛，其技術成熟，性價比高。 24= 噸 /h 氣M = 420= 3/mh 發(fā)電M =（ 155%%） = 3/mh N=247。其經濟效益可觀，環(huán)保效果顯著。 500GFRJ 型焦爐尾氣發(fā)電機組經濟技術指標如表 33所列出 。主要由機體、曲軸、連桿活塞、缸蓋、點火系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)等組成。 湘潭大學本科畢業(yè)設計說明書 (3)采用預燃室技術 ,先由火花塞點燃預燃室的混合氣 ,然后出現(xiàn)多個著火點 ,增大點火能量 ,引燃燃 燒室的混合氣 ,提高燃燒速度 ,降低發(fā)動機的熱負荷 ,降低氣耗率 ,提高效率。 根據(jù)前面的分析，焦爐煤氣在經除焦、脫硫及除塵后，可利用燃氣內燃機組發(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)電類型和設備類型，該公司焦爐煤氣發(fā)電流程及內燃機尾氣余熱利用流程圖如下： 圖 33 焦爐煤氣發(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，焦爐煤氣在內燃機內燃燒發(fā)電時所排除的高溫氣體通過余熱鍋爐進行換熱，用高 溫尾氣加熱水產生水蒸氣。 余熱鍋爐進口煙溫 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 計算所得 375℃的煙氣各成分的密度 ： 2co?= 3/mkg 湘潭大學本科畢業(yè)設計說明書 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采用針形管強化傳熱元件擴展受熱面，水管煙側的受熱面大大增加，同時煙氣流經針形管表面時形成強烈的紊流，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 ，如果換熱管內飽和水流量取 ，水吸熱氣化后管內的換熱系數(shù)將嚴重下降。假定管內流速為 ，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兩項修正系數(shù)后，可用以下兩式計算 ? 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氣內燃機尾氣管內排出煙氣，由于燃氣內燃機燃燒的是焦爐煤氣，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，通過管壁的導熱熱阻為 LddR iow ??2 )/ln(? (48) 針形管為銅管，其導熱系數(shù) ? 為 385W/(m 圖 44 針翅效率曲線 管外側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— 換熱器內針形管組根 數(shù)； 0d — 針形管外徑 45mm； L— 使用單米長進行計算， 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算依據(jù)的傳熱系數(shù)可表示為： f? mh 湘潭大學本科畢業(yè)設計說明書 ))(1(1)1(1ioiwfof AARRRK??? ????? (413) 式中： oA 為管外總面積， iA 為管內總面積。 對于針狀換熱器，一般由經驗公式計算其阻力損失，煙氣側阻力損失按下式計算： 273)( 2 ff tVmNagh ??? (416) 式中： fh? —— 煙氣側阻力損失（ Pa） ； a —— 阻力系數(shù)，可取 ； V—— 標準狀態(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；經計算可知 fh? =.。 ??水 mqA?= 2m ?? ?Ar 34mm 在選擇法蘭時 ,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 本工程估算包括燃氣內燃發(fā)電機組、冷卻水系統(tǒng)、供油系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)等附屬系統(tǒng)。 技術經濟評估 技術經濟評價 年銷售收入 工程建成后，工程合計年銷售電量 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行生產的，可在 5年內減征或者免征所得稅。 4) 機油消耗按 ，機油價格按 元 /kg，故機油消耗 元 /kWh．每年消耗機油的成本費用為 75 萬元。 投資回收期 靜態(tài)投資回收期是指以項目的凈收益抵償全部投資（固定資產投資、投資方向調節(jié)稅和流動資金）所需要的時間。從上述財務評價看。 湘潭大學本科畢業(yè)設計說明書 該項目投資總額 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) 其它費用包括管理費在內按 元 /kWh 計，費用為 75 萬元每年。工程投產后電價 /kWh計，所以前5年內年每銷售收入為 /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 工程或費用名稱 建筑工程 (萬元 ) 設備購置 (萬元 ) 安裝工程 (萬元 ) 其它費用(萬元 ) 合計 (萬元 ) 一 燃氣機組（含發(fā)電機及控制屏） 35 2768 54 2857 二 焦爐煤氣處理及供應系統(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 輔助生產設施 23 200 30 253 七 附 屬生產工程 5 20 8 33 小計 120 3869 319 4308 八 其它費用 180 180 九 基本預備費 490 490 工程靜態(tài)投資合計 120 3869 319 670 4978 十 各項占百分比 % 100 注：設備運雜費按設備 7%計入設備購置費中；輔助生產設施除考慮溴化鋰致冷 100萬元外，還包括煤氣前處理以及機組起吊裝置等；附屬生產設施包括機組潤滑油系統(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，所以本文所設計的鍋爐形狀為方形；煙氣進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） 由于管內溫度維持水的蒸發(fā)溫度 150℃，管外煙氣進口溫度 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)前面設計單程針形管表面積： ldtnLds tto ?? ?? 湘潭大學本科畢業(yè)設計說明書 = ＋ 12 88 = 2m 計算所得總管程數(shù)為： sSn 8? = ? 9 阻力計算 煙氣側阻力損失 余熱鍋爐中煙氣側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)； 湘潭大學本科