【正文】 機油消耗率 g/kW 燃氣發(fā)電機組特點有以下幾個方面： （ 1）可適用于燃氣成份變化的燃氣發(fā)電，計算機閉環(huán)控制，自動跟蹤成份變化，保證良好燃燒，保證機器運轉(zhuǎn)平穩(wěn)。 湘潭大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計說明書 第四章 余熱鍋爐設(shè)計 煙氣參數(shù)的計算 根據(jù)前面的分析，焦爐煤氣經(jīng)過燃氣內(nèi)燃機發(fā)電后，其排溫度仍高大500～ 550℃。 K) 標況下，各成分的密度如下 ]15[ ： 2CO 的密度2co??= 3/mkg OH2 （汽）的密度 水蒸氣?? = 3/mkg 2N 的密度 2N?? = 3/mkg 2O 的密度 2O?? = 3/mkg 根據(jù)密度計算公式： PTPT ?????? (41) 式中： P— 氣體的據(jù)對壓強， kpa。目前已在各類燃氣發(fā)電機組上應(yīng)用了幾百臺，均取得了可觀的經(jīng)濟效益。長度預(yù)設(shè)計為 L=968mm，則單程管長上針肋排數(shù) t=88。 K)； 湘潭大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計說明書 id — 針形管內(nèi)徑 36mm； liml dxq ? )1(Re ?? —— 為按液相流量計得的雷諾數(shù)； lPr — 水在飽和溫度下的普朗特數(shù)，其值為 ； F— 氣流影響系數(shù)，與 Martinelli參數(shù) ttX 有關(guān)； )()()1(gllgtt x xX ?????? ； 計算得出 ttX 之后，可 由文獻 ]14[ 圖 ，即本文圖 43中 出 F的值。 K). 總換熱系數(shù)的計算 污垢熱阻的確定 余熱鍋爐運行一段時間后，換熱面上常會積起水垢和煙灰之類的覆蓋物垢層，有時還由于換熱面與流體的相互作用發(fā)生腐蝕而引起覆蓋物垢層。K)； 湘潭大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計說明書 k—針肋導(dǎo)熱系數(shù)， 380W/(m 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。 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(shè)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(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 120 3869 319 4308 八 其它費用 180 180 九 基本預(yù)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(shè)備運雜費按設(shè)備 7%計入設(shè)備購置費中；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組起吊裝置等；附屬生產(chǎn)設(shè)施包括機組潤滑油系統(tǒng)。 6) 其它費用包括管理費在內(nèi)按 元 /kWh 計，費用為 75 萬元每年。從上述財務(wù)評價看。 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。 投資估算 本工程估算包括燃氣內(nèi)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)。 對于針狀換熱器，一般由經(jīng)驗公式計算其阻力損失，煙氣側(cè)阻力損失按下式計算： 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(jīng)計算可知 fh? =.。 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 K)． mic? =(㎡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。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。采用針形管強化傳熱元件擴展受熱面，水管煙側(cè)的受熱面大大增加，同時煙氣流經(jīng)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。 K) 2O 的比熱 pC （ 2O ） =(kg根據(jù)所選用的發(fā)電類型和設(shè)備類型，該公司焦爐煤氣發(fā)電流程及內(nèi)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(nèi)燃機內(nèi)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(chǎn)生水蒸氣。 湘潭大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計說明書 (3)采用預(yù)燃室技術(shù) ,先由火花塞點燃預(yù)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。 500GFRJ 型焦爐尾氣發(fā)電機組經(jīng)濟技術(shù)指標如表 33所列出 。 24= 噸 /h 氣M = 420= 3/mh 發(fā)電M =（ 155%%） = 3/mh N=247?？蓡闻_使用 ,也可多臺組合使用 ,可并機 ,也可并網(wǎng) 。 設(shè)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。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(lǐng)域的應(yīng)用還存在不少問題。目前有一些焦化廠在采用這種發(fā)電技術(shù)。 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。 干法脫硫裝置可分為箱式和塔式兩種，常用的為多箱式。 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。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。 煤氣中焦油霧的清除 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）。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。 C。 在煉焦過程中還會產(chǎn)生煉焦煤氣及多種化學(xué)產(chǎn)品。 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 。 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。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。 ( 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。 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。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 。 （ 6）具有良好的調(diào)峰性能。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。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。例如，北京焦化廠目前已經(jīng)被關(guān)停。 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。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。 （ 2）發(fā)電熱效率高。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。 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。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。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。 國家經(jīng)貿(mào)委、財政部、國家稅務(wù)總局 1996 年 8 月 9 日下發(fā)的《關(guān)于進一步開展資源綜合利用的意見》、國務(wù)院國發(fā) ((1996)36 號 《國務(wù)院批轉(zhuǎn)國家經(jīng)貿(mào)委等部門關(guān)于進一步開展資源綜合利用意見的通知》、國家經(jīng)貿(mào)委資源節(jié)約綜合利用司 1996 年 12 月《關(guān)于 ―關(guān)于進一步開展資源綜合利用的意見 ‖若干主要問題的說明》、 國務(wù)院 1996 年 8 月 3日《國務(wù)院關(guān)于環(huán)境保護若干問題的決定》等文件中均明確指出，對生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢渣、廢水 (液 )、廢氣、余熱、余壓等進行回收和合理利用，支持資源綜合利用電廠生產(chǎn)電力。最后了解焦爐煤氣凈化過程，包括焦爐煤氣的冷卻，除焦油，除硫等元素的過程和方法。 焦爐煤氣的特點： 焦爐煤氣發(fā)熱值高 16720—18810 3/NmKJ ，可燃成分較高（約 90%左右）； 焦爐煤氣是無色有臭味的氣體； 焦爐煤氣因含有 CO 和少量的 SH2 而有毒； 焦爐煤氣含氫多，燃燒速度快，火焰較短； 焦爐煤氣如果凈化不好，將含有較多的焦油和萘，就會堵塞管道和管件，給調(diào)火工作帶來困難； 著火溫度為 600~650 ℃ 。濕法熄焦是把紅熱焦炭運至熄焦塔，用高壓水噴淋60～ 90s；干法熄焦是將紅熱的焦炭放入熄焦室內(nèi)，用惰性氣體循環(huán)回收焦炭的物理熱， 湘潭大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計說明書 時間為 2～ 4h。 C；第二步在根據(jù)后續(xù)煤氣凈化工藝的要求在煤氣初冷器中冷卻到 2235176。 C，同時有 60%左右的焦油氣冷凝下來。上述三種方式各有優(yōu)缺點，需要根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模、工藝要求以及其他條件選擇采 湘潭大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計說明書 用。 硫化氫（ SH2 ）在常溫下是一種帶刺鼻氣味的無色氣體，燃燒時能生成有毒的二氧化硫 ,在空氣中含有 %就能使人致命。當煤氣中含有氧時，則脫硫和脫硫劑的再生可同時進行。用鐵屑置備的脫硫劑，需置于空氣中約三個月，并定期翻曬，以使其充分氧化。該公司現(xiàn)有煉焦生產(chǎn)規(guī)模維持在 34 萬 t/a 左右，每年消耗洗精煤約 45萬噸。缺點是：整個發(fā)電系統(tǒng)比較復(fù)雜，建設(shè)周期比較長，電站一旦建成就難以再移動，同時必須消耗大量的水資源，占地較多，需要的管理人員也比較多，對于單機功率幾千乃至幾萬千瓦的機組來說，機組的效率較低，大約在 20%左右。此外，燃氣輪機對操作人員的要求高，且機組現(xiàn)場維修困難，一旦出現(xiàn)故障，必須由專業(yè)人員或返回制造廠家修復(fù)。 表 31