【正文】 節(jié)能評估 煤氣消耗量的計算 本項目按一期全部建成考慮：一期上 16臺 500GFRJ燃氣內(nèi)燃機，但是實際使用臺數(shù)為 15臺，總發(fā)電功率為 7500kW。它是考察項目在財務(wù) 上的投資回收能力的主要靜態(tài)評價指標。本項目完全是利用本公司焦爐生產(chǎn)過程中剩余荒煤氣，按照稅收優(yōu)惠政策，自生產(chǎn)經(jīng)營之日起，免征所得稅 5年， 5年后所得稅稅率按 25%計提。所以改設(shè)集箱的直徑為65mm，所計算得出的集箱內(nèi)的流速為 。 fbo FFA ?? LdNA ii ?? LdN ldndnNnLdNAA i tLttLoio ??? 124/2 ??? Ld ldndnnLd i tLttLo 124/2 ??? ? ))(1(1)1(1ioiwfof AARRRK??? ????? 1145 ??????? ???????????? ?? ??? 經(jīng)計算 ?ioAA ．所以總傳熱系數(shù) K =(㎡ K/W。 s； ? — 水在在飽和溫度下的汽化潛熱， ]15[ ； swtt, — 分別為壁溫和蒸發(fā)溫度， 200℃和 150℃； p? — 相應(yīng)于 sww ttt ??? 這一溫差的飽和線上的壓差， ； x — 干度； 本科畢業(yè)設(shè)計說明書 s— 抑制系數(shù)，查圖 42 ]14[ 可得 s＝ ； 已知預(yù)熱鍋爐進水流量 mq =6t/h，額定蒸發(fā)量 zq 為 熱鍋爐在滿負荷下，針形管內(nèi)的干度： ??? mzqqx liml dxq ? )1(Re ?? = )1211(6000??? = 105 )()()1(gllgtt x xX ?????? = 69171211211 ???????????????????????? ???= 本科畢業(yè)設(shè)計說明書 解得 x =1/12． lRe = 105． ttX =，所以 F=1．將各數(shù)據(jù)代入式（ 46）、 (47)得： Fdk llilm ac ?? = ? ? ???=(㎡ s； ou — 煙氣在殼程最窄處的流速， m/s； Pr— 普朗特數(shù)， ； od — 傳熱面的特征尺寸， ； ? — 煙氣的密度， ； 殼程內(nèi)煙氣流速計算如下： 殼程流通面積： S=B L－ N（ L od ＋ 2 88l td ） = － 8（ ＋ 176 ） =－ = 2m 殼程煙氣流速： SGu vo? = / m hm = sm/ 則： ??ooud?Re ????? ? ?Nu 3 7 ??? = of dNua ??? ?? ? W/(㎡為提高管內(nèi)的換熱系數(shù)，本設(shè)計中每臺余熱鍋爐的進水量 mq 取為 6t/h。 K) 煙氣的質(zhì)量流量 vm GG ?? ， ? =，計算結(jié)果為?vG 3/h， ?G Nm3/h,mG =2610kg/h. 標準狀況下煙氣的速度 AGV 360000 ?=煙氣放出熱量 tCGQ m?? (42) = 2610 350=1083411kg/h= 折算為的飽合蒸汽 為 1083411kg/h247。因為測得煙氣平均全壓 P=，約為一個大氣壓。 焦爐煤氣 脫焦 脫硫 防 回火 煙氣 除塵 脫水 計量表 燃氣發(fā)電機組 脫水 上網(wǎng) 圖 32 焦爐煤氣發(fā)電工藝流程圖 本科畢業(yè)設(shè)計說明書 與燃煤相比，燃燒焦爐氣雖然排放的二氧化硫及氮氧化物的含量很少，減輕了對環(huán)境的壓力。發(fā)動機用計算機控制合理的匹配空氣與燃氣比例 ,火花塞點火，實現(xiàn)最佳燃燒，完成做功過程。該公司自行研制的數(shù)字點火系統(tǒng)性能可靠，提高了機組的可靠性。因此， 從公司剩余焦爐煤氣量和性價比綜合考慮，本設(shè)計中選用 500GFRJ型機組。 (2)可適應(yīng)低壓力的燃氣 ,不必增壓 ,減少投資和提高有效發(fā) 電量。內(nèi)燃機對焦爐煤氣中的水含量和硫化氫含量比燃氣輪機的要求低得多，根據(jù)近幾年的使用情況來看，對焦爐煤氣稍加處理即可滿足要求。 焦爐煤氣燃氣輪機發(fā)電存在以下問題：一是焦爐煤氣凈化問題，由于燃氣輪機是高速旋轉(zhuǎn)的機械，所以其對燃氣品質(zhì)的要求就很高，包括機械雜質(zhì)、水分、腐蝕性物質(zhì)如硫化氫等，一旦達不到要求，將會對葉片造成嚴重損傷，而這種故障在現(xiàn)場是無法處理的。 該方法的優(yōu)點是：對焦爐煤氣的要求比較低。 本科畢業(yè)設(shè)計說明書 第三章 發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計及設(shè)備選型 公司情況介紹 湖南省資興焦電股份有限公司于 2021 年 3 月籌建， 8 月份正式成立。此外為使脫硫劑在使用中不因硫的集聚而過于增大體積和變得密實，脫硫劑在自然狀態(tài)下應(yīng)該是疏松的，濕料堆密度不宜大于 。 氫氧化鐵法脫硫是將焦爐煤氣通過含有氫氧化鐵的脫硫劑，使 SH2與 3)(OHFe 反應(yīng)生成 32SFe 或 FeS 。硫化氫燃燒生成的二氧化硫、氰化氫及氨燃燒產(chǎn)生的的氮氧化物均有毒，會嚴重影響環(huán)境。 C，并將大部分焦油氣和水汽冷凝下來。 通過上述過程煤氣溫度由 650750176。 C，荒煤氣中所含的大部分水汽、焦油氣、萘及固體微粒被分離出來，部分硫化氫和氰化氫等腐蝕物質(zhì)也溶于冷凝液中，從而減少凈化設(shè)備及管道的堵塞和腐蝕；煤氣經(jīng)冷卻后，體積變小，從而使減少將煤氣送往后 續(xù)凈化工序的動力消耗；較低的煤氣溫度，也是保證煤氣凈化效果及煉焦化學(xué)產(chǎn)品回收率和質(zhì)量的先決條件。炭化室內(nèi)成焦過程如圖 22 所示： 圖 22 結(jié)焦過程示意圖 4）煉焦的產(chǎn)品處理 原煤場 配 煤 洗 煤 貯煤場 篩 分 熄 焦 炭化室 焦爐煤氣 飽和器 初冷器 焦 炭 粉 碎 貯煤塔 干 燥 本科畢業(yè)設(shè)計說明書 將爐內(nèi)推出的紅熱焦炭送去熄焦塔熄火，然后進行破碎、篩分、分級、獲得不同粒度的焦炭產(chǎn)品，分別送往高爐及燒結(jié)等用戶。 本科畢業(yè)設(shè)計說明書 第二章 焦爐煤氣的基本工藝和凈化 焦爐煤氣的特點 焦爐煤氣是指用幾種煙煤配成煉焦用煤，在煉焦爐中經(jīng)高溫干餾后，在產(chǎn)出焦炭和焦油產(chǎn)品的同時所得到的可燃氣體，是煉焦產(chǎn)品的副產(chǎn)品。本課題的主要研究內(nèi)容有 : 1 煉焦的基本生產(chǎn)工藝 首先了解焦爐煤氣的特點，包括焦爐煤氣的成分，以及焦爐煤氣的一些物理特性。事實上，中國已經(jīng)同加拿大、意大利和法國等發(fā)達國家就議定書框架下的“ 清潔發(fā)展機制 (CDM) ”展開了項目合作 . 本科畢業(yè)設(shè)計說明書 總之，我國經(jīng)濟的快速增長必然要伴隨著能源消耗，特別是煤炭消耗的增加 .但是，我國以煤為主的能源消費結(jié)構(gòu)同時也帶來了日益嚴重的空氣、水和其它形式的污染。目前，中國燃煤電廠安裝煙氣脫硫裝置的比例非常低 ,2021年新投產(chǎn)的姍煤機組的裝機容量達到 5500 萬千瓦，但安裝并運行脫硫裝置的只有 40%。盡管對中國未來能源需求的預(yù)測有不盡相同的結(jié)果，但基本結(jié)論都顯示以煤為主的格局將長期存在。燃氣內(nèi)燃機電廠的廠用電率一般為 5%，可降低能耗，節(jié)約能源。 （ 5）運行維護方便，費用較低。 在這些利用方式中，燃氣內(nèi)燃機發(fā)電機組是焦爐煤氣直接燃燒，再帶動發(fā)電機組發(fā)電，燃氣內(nèi)燃機發(fā)電具有以下優(yōu)點： （ 1）有利于環(huán)境保護。 土法煉焦是國家明令禁止的，土焦企業(yè)技術(shù)、設(shè)備非常落后，因此不能對焦爐煤氣加以利用， 只能直接燃燒后排空。 鋼鐵企業(yè)附屬焦化廠中的焦爐煤氣利用率比較高 ]1[ ,但是利用焦爐煤氣生產(chǎn)的產(chǎn)品比較單一，用于發(fā)電或深加工的比例較 小，存在 高質(zhì)低用 的現(xiàn)象。因此，城市煤氣廠的富余焦爐煤氣也可認為是潛在的可利用資源。 表 11 2021年我國焦爐煤氣資源估計 焦化企業(yè)類型 焦炭產(chǎn)量（萬噸） 焦爐煤氣資源（億 3Nm ） 總量 焦爐用 待利用或潛在可利用 機焦 鋼鐵企業(yè)焦化廠 8043 342 0 342 城市煤氣廠 獨立焦化廠 15042 640 309 331 本科畢業(yè)設(shè)計說明書 土焦 1215 52 25 27 合計 24300 1034 334 700 從表 11 可以看出，我國焦爐煤氣資源非常豐富，每年待利用或潛在可利用的焦爐煤氣就有 700億 3Nm ， 僅獨立焦化廠每年就有近 300億 3Nm 的焦爐煤氣可以被利用。由于燃氣內(nèi)燃機不需水，可節(jié)約寶貴的水資源。 （ 7）工期短。 我國的能源消費總量從 1978 年的 億噸標準煤上升到了 2021 年的 億噸標準煤 ]4[ ，增長了近 4 倍，中國已成為世界第二大能源生產(chǎn)國和能源消費國。因此，我國主要煤炭生產(chǎn)地和主要消費地嚴重背離，造成了目前北煤南運、西煤東調(diào)的煤炭運輸格局。 盡管中國 2CO 的人均排放量不高， 但巨 大的總量和快速的排放增長已經(jīng)引起國際社會擔憂。國家有關(guān)部門和電網(wǎng)企業(yè)要按照國家對綜合利用的有關(guān) 政策繼續(xù)給予支持。 4 焦爐煤氣系統(tǒng)的節(jié)能及經(jīng)濟評價 通常決定一種技術(shù)能否在實踐中得到 快速應(yīng)用的關(guān)鍵因素之一是其經(jīng)濟性，如成本、投資回收期等。工藝流程圖如下圖 21： 本科畢業(yè)設(shè)計說明書 圖 21 煉焦工藝流程圖 1）洗煤 原煤在煉焦之前，先進行洗選，目的是降低煤中所含的灰分和去除其他雜質(zhì)。 煤氣初冷的目的：一是冷卻煤氣，二是使焦油和氨水分離，并脫除焦油渣。傳熱過程取決于煤氣和 氨水的溫度差，煤氣將熱量傳給氨水得以冷卻，所傳遞的熱量為顯熱，約占煤氣冷卻放出熱量的 10%15%。吸煤氣主管除將煤氣由焦爐引向后續(xù)凈化工藝裝置外，還起著空氣冷卻劑的作用，但煤氣溫度降低程度取決于煤氣管的長短和環(huán)境溫度，一般可降低 13176。焦油霧是煤氣冷卻過程中形成的，它以內(nèi)充滿煤氣 焦油氣泡狀態(tài)或極細小的焦油滴存在煤氣中。焦爐煤氣脫硫不但可以提高煤氣 質(zhì)量，同時還可以生產(chǎn)硫磺或者硫酸，有效的保護環(huán)境，變害為利，綜合利用。 脫硫劑應(yīng)含有占風(fēng)干物料 50%以上的氧化鐵，氧化鐵中活性氫氧化鐵含量應(yīng)在 70%以上。整個干法脫硫裝置由四組設(shè)備組成，一般用三組并聯(lián)操作，另外一組設(shè)備備用。 方案選擇 目前 ,利用焦 爐煤氣發(fā)電的技術(shù)方案主要有以下三種： 第一種，利用蒸汽輪機發(fā)電 這種方法是鍋爐直接燃燒焦爐煤氣，將煤氣的熱能通過鍋爐內(nèi)的管束把水轉(zhuǎn)換為蒸汽，利用蒸汽推動汽輪機再驅(qū)動發(fā)電機發(fā)電。燃氣輪機比較適用于高含氫低熱值和氣體含雜質(zhì)較多的劣質(zhì)燃料，一些燃氣輪機甚至使用原油和高硫渣油燃料。由于燃氣內(nèi)燃機氣缸內(nèi)的核心區(qū)域工作溫度可達 1400℃，使其效率超過了蒸汽輪機，甚至燃氣輪機。高爐煤氣經(jīng)過燃燒發(fā)電以后，還降低了直接排放給環(huán)境帶來的污染。 (5)機組的配氣系統(tǒng)采用專為燃氣發(fā)電機設(shè)計的凸輪軸及其他配氣機構(gòu) ,具有獨特的配氣相位、配氣夾角、點火提前角等 ,可使發(fā)動機達到較佳的燃燒效果。 機組由 12V190ZL