【正文】 針形管的簡圖： 圖 41 針形管簡圖 管外對(duì)流換熱系數(shù)的計(jì)算 ?Nu (43) ??ooud?Re 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 (44) ?ofdaNu? (45) 式中： ? — 煙氣的導(dǎo)熱系數(shù)， 102W/(m所有這些覆蓋物垢層都表現(xiàn)為附加的熱阻，使傳熱系數(shù)減小，換熱器性能下降。 首先設(shè)集箱內(nèi)水的流速 ? =。 工程每年正常運(yùn)行合計(jì)消耗成本為 988萬元 利潤總額 煤氣發(fā)電年銷售收入 3000萬元，年成本消耗為 988萬，利潤為2021 萬元，由于本項(xiàng)目完全是利用本公司焦?fàn)t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(jì)提，但是需要扣除增值稅（按國家政策，增值稅減半征收， %），所以前 5 年每年的利潤即為 1757 萬元。即效率按 28%、每臺(tái)機(jī)組的煤氣耗量為 325Nm3/h 計(jì)算時(shí)，總的煤氣耗量為 4875Nm3/h。 成本估算 由于該工程使用的焦?fàn)t煤氣為以前直接對(duì)外排放的，所以在該發(fā)電工程的計(jì)算成本可以近似焦?fàn)t煤氣的成本為 0，所計(jì)成本包括以下方面： 1) 項(xiàng)目本身消耗電量，廠用電率按 5%計(jì)，一年用電 375 萬千瓦，合計(jì)電費(fèi)約 為 ； 2) 電 機(jī)組折舊， 工程運(yùn)行按 15年全部折舊完，折舊率 %，根據(jù)成本計(jì)算每年的折舊費(fèi)用為 3) 項(xiàng)目年提修理費(fèi)及日常維護(hù)材料費(fèi)用按折舊費(fèi)用的 50%計(jì)，則每年的費(fèi)用大概為 167萬元。管內(nèi)流動(dòng)阻力損失包括沿程阻力損失和局部阻力損失。 K) 以上計(jì)算所得： mac? =(㎡ 設(shè)計(jì)煙氣從余熱鍋爐下方進(jìn)，上方出，本文針形管采用非標(biāo)設(shè)計(jì)，采用內(nèi)徑 id =36mm，外徑 od =45mm的銅管，設(shè)計(jì)針肋的長度 l =，針肋直徑 td =6mm，針形管周向針肋數(shù) tn =12，針肋間距 d=11mm，則針形管針肋外徑 D=108mm。 K) 2CO 的比熱 pC （ 2CO ） =(kg (2)采用數(shù)字點(diǎn)火技術(shù)，由 ECU根據(jù)燃?xì)鈾C(jī)的不同工況 ,從軟件上調(diào)整點(diǎn)火能量和點(diǎn)火時(shí)間。 30247。 表 31 焦?fàn)t煤氣發(fā)電設(shè)備特點(diǎn) 性能比較 蒸汽輪機(jī) 燃?xì)廨啓C(jī) 燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī) 建設(shè)周期 周期長 周期較長 周期短 建設(shè)造價(jià) 每千瓦40005500元 每千瓦約 4500元 每千瓦約 3500元 電站自耗電量 自耗電量大{可達(dá)到 20%以上 } 自耗電量大（可達(dá)到 15%～ 20%） 自耗電量少，小于發(fā)電量的 5% 建站輔助 輔助設(shè)備多 輔助設(shè)備多 輔助設(shè)備少 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 設(shè)備 機(jī)組特點(diǎn) 單機(jī)功率大，適于建立大功率燃?xì)怆娬?，一般為幾十萬千瓦 單機(jī)功率較大，適于建立中型燃?xì)怆娬?，一般為幾萬千瓦到幾十萬千瓦 單機(jī)功率相對(duì)小，建站靈活，適合于建設(shè)幾千千瓦到幾萬千瓦的電站 機(jī)組運(yùn)行與維護(hù) 運(yùn)行可靠，機(jī)組操作人員多，操作復(fù)雜，對(duì)人員要求高 運(yùn)行可靠，機(jī)組機(jī)構(gòu)復(fù)雜，對(duì)操作人員要求高 機(jī)組運(yùn)行可靠， 對(duì)操作人員要求相對(duì)低 對(duì)氣源要求 對(duì)氣源要求低 對(duì)氣源要求高焦?fàn)t煤氣需脫硫脫萘處理，燃?xì)庑枰訅? 對(duì)氣源要求不高，達(dá)到一般工業(yè)用標(biāo)準(zhǔn)，壓力達(dá)到 3kPa以上即可 綜合考慮各方案煤氣利用效率、技術(shù)成熟程度煤氣凈化要求、投資情況等各方面的優(yōu)缺點(diǎn)，選擇第三種方案應(yīng)用于焦?fàn)t煤氣發(fā)電。缺點(diǎn)是：整個(gè)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(dòng)，同時(shí)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(duì)于單機(jī)功率幾千乃至幾萬千瓦的機(jī)組來說，機(jī)組的效率較低，大約在 20%左右。用鐵屑置備的脫硫劑，需置于空氣中約三個(gè)月，并定期翻曬，以使其充分氧化。 硫化氫（ SH2 ）在常溫下是一種帶刺鼻氣味的無色氣體，燃燒時(shí)能生成有毒的二氧化硫 ,在空氣中含有 %就能使人致命。 C，同時(shí)有 60%左右的焦油氣冷凝下來。濕法熄焦是把紅熱焦炭運(yùn)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，時(shí)間為 2～ 4h。最后了解焦?fàn)t煤氣凈化過程，包括焦?fàn)t煤氣的冷卻，除焦油，除硫等元素的過程和方法。酸沉降、光化學(xué)煙霧、細(xì)顆粒物己經(jīng)在城市密集地區(qū)構(gòu)成嚴(yán)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(shí)，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(duì)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(dá) 40萬公頃。 我國改革開放以來得以實(shí)現(xiàn)令世界矚目的高速經(jīng)濟(jì)增長，能源的支持是一個(gè)重要因素。 （ 2）發(fā)電熱效率高。 隨著“ 西氣東輸”項(xiàng)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?fàn)t煤氣作為城市燃?xì)獾臓顩r。因此，土焦企業(yè)的這部分焦?fàn)t煤氣可認(rèn)為是潛在的可利用資源。 （ 6）具有良好的調(diào)峰性能。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 圖 1 1 我國近年煤炭占一次能源消費(fèi)的比例 我國以煤為主的能源消費(fèi)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(shì)嚴(yán)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(chǔ)量和每年的開采量計(jì)算，煤炭可開采的年限不超過 70年。單機(jī)容量 ～12MW 范圍內(nèi)的發(fā)電機(jī)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(fèi)，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。 焦?fàn)t煤氣含有 2H （ 55~0%）， 4CH （ 23~27%）， CO（ 5~8%）， 2CO（ ~%）， 2 N （ 3~7%）， 2 O （ %）， nm HC (2~4%)，密度為 ~ 3/Nmkg 。 C。 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）。 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。 每月煉焦生產(chǎn)規(guī)模約 ，每煉制一噸焦將生產(chǎn)煤氣 4203m ，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(duì)外排放。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?？蓡闻_(tái)使用 ,也可多臺(tái)組合使用 ,可并機(jī) ,也可并網(wǎng) 。 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 。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 爐煤氣在內(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。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。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/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 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)。從上述財(cái)務(wù)評(píng)價(jià)看，本項(xiàng)目投資回報(bào)率高，投資回收周期快，具有很高的經(jīng)濟(jì)效益。因此，項(xiàng)目從財(cái)務(wù)上看是可行的。 全部工程投資概算表如表 51 所示： 表 51 總投資估算表 序號(hào) 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 100 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 比 % 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)。K) ； k— 針肋導(dǎo)熱系數(shù)， 380W/(m K)； id — 針形管內(nèi)徑 36mm； liml dxq ? )1(Re ?? —— 為按液相 流量計(jì)得的雷諾數(shù)； lPr — 水在飽和溫度下的普朗特?cái)?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(jì)算得出 ttX 之后，可由文獻(xiàn) ]14[ 圖 ，即本文圖 43中出 F的值。目前已在各類燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組上應(yīng)用了幾百臺(tái)，均取得了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第四章 余熱鍋爐設(shè)計(jì) 煙氣參數(shù)的計(jì)算 根據(jù)前面的分析，焦?fàn)t煤氣經(jīng)過燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)發(fā)電后，其排溫度仍高大 500～ 550℃。 h 11 機(jī)油消耗率 g/kW (5)機(jī)組的配氣系統(tǒng)采用專為燃?xì)獍l(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)的凸輪軸及其他配氣機(jī)構(gòu) ,具有獨(dú)特的配氣相位、配氣夾角、點(diǎn)火提前角等 ,可使發(fā)動(dòng)機(jī)達(dá)到較佳的燃燒效果。由于燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)氣缸內(nèi)的核心區(qū)域工作溫度可達(dá) 1400℃，使其效率超過了蒸汽輪機(jī)，甚至燃?xì)廨啓C(jī)。 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(jī)發(fā)電 這種方法是鍋爐直接燃燒焦?fàn)t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(dòng)汽輪機(jī)再驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。 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。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(xì)小的焦油滴存在煤氣中。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%。工藝流程圖如下圖 21： 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 圖 21 煉焦工藝流程圖 1）洗煤 原煤在煉焦之前，先進(jìn)行洗選，目的是降低煤中所含的灰分和去除其他雜質(zhì)。國家有關(guān)部門和電網(wǎng)企業(yè)要按照國家對(duì)綜合利用的有關(guān) 政策繼續(xù)給予支持。因此，我國主要煤炭生產(chǎn)地和主要消費(fèi)地嚴(yán)重背離，造成了目前北煤南運(yùn)、西煤東調(diào)的煤炭運(yùn)輸格局。 （ 7）工期短。 表 11 2021年我國焦?fàn)t煤氣資源估計(jì) 焦化企業(yè)類型 焦炭產(chǎn)量（萬噸） 焦?fàn)t煤氣資源（億 3Nm ） 總量 焦?fàn)t用 待利用或潛在可利用 機(jī)焦 鋼鐵企業(yè)焦化廠 8043 342 0 342 城市煤氣廠 獨(dú)立焦化廠 15042 640 309 331