【正文】 375℃ 煙氣流速 V=? ，其中 A=㎡。 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?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℃。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。然而，燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)的排氣溫度在 500～550℃之間，如直接排放將造成了能量的嚴(yán)重浪費。 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。 燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組特點有以下幾個方面： （ 1）可適用于燃?xì)獬煞葑兓娜細(xì)獍l(fā)電，計算機(jī)閉環(huán)控制，自動跟蹤成份變化，保證良好燃燒，保證機(jī)器運轉(zhuǎn)平穩(wěn)。 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(jī)的熱負(fù)荷 ,降低氣耗率 ,提高效率。該機(jī)主要性能特點有： (1)采用電控混合技術(shù)：用計算機(jī)控制合理的匹配空氣與燃?xì)獾谋壤?,可根據(jù)可燃?xì)鉂舛鹊淖兓?，對混合氣空燃比進(jìn)行實時自動閉環(huán)調(diào)節(jié) ,解決了燃?xì)鈾C(jī)因可燃濃度變化而造成的發(fā)動機(jī)熄滅、爆燃、進(jìn)氣管回火等問題以適應(yīng)焦?fàn)t煤氣濃度變化大、熱值低的特點。 主要由機(jī)體、曲軸、連桿活塞、缸蓋、點火系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)等組成。 h 11 機(jī)油消耗率 g/kW 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 。空氣 本科畢業(yè)設(shè)計說明書 和燃?xì)鈫为氃鰤旱慕Y(jié)構(gòu)形式大大降低了對燃?xì)獬煞莸囊螅?TEM控制系統(tǒng)提高了機(jī)組的自動化程度，確保機(jī)組安全運行。其經(jīng)濟(jì)效益可觀，環(huán)保效果顯著。 機(jī)組由 12V190ZL 燃?xì)鈾C(jī)與西門子技術(shù)生產(chǎn)的發(fā)電機(jī)配套組成，發(fā)動機(jī)采用增壓中冷、電子調(diào)速（美國 WOODWARD公司的電子調(diào)速器）、TEM控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式，能實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。 24= 噸 /h 氣M = 420= 3/mh 發(fā)電M =（ 155%%） = 3/mh N=247。根據(jù)該公司每月產(chǎn)焦量可計算出本設(shè)計中所需發(fā)電機(jī)組臺數(shù)，計算如下： 按照每月 30天計算： M= 410 247。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） 本科畢業(yè)設(shè)計說明書 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，性價比高。 (5)機(jī)組的配氣系統(tǒng)采用專為燃?xì)獍l(fā)電機(jī)設(shè)計的凸輪軸及其他配氣機(jī)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(jī)達(dá)到較佳的燃燒效果?？蓡闻_使用 ,也可多臺組合使用 ,可并機(jī) ,也可并網(wǎng) 。 (3)發(fā)電效率高 ,系統(tǒng)自耗電少 ,機(jī)組熱效率可達(dá) 32%~35%,若實現(xiàn)熱電聯(lián)供 ,熱效率可達(dá) 80%以上。 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)在以下幾個方面： (1)可適用于含 2H 量較高的燃?xì)獬煞?,采用多點電控噴射技術(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)運轉(zhuǎn)。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。 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。 通過對比上述三種各方案，將各方案中主要設(shè)備的特點列入下表。 燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)最突出的優(yōu)點正是發(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)備的單位千瓦造價也比較低。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)。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。二是燃料進(jìn)氣壓力比較大，越是發(fā)電效率高的機(jī)組燃料進(jìn)氣壓力越高，因為焦?fàn)t煤氣本身沒什么壓力，這就需要使用燃?xì)鈮嚎s機(jī)，壓縮燃?xì)庑枰拇罅康哪芰浚绊懙皆O(shè)備的實際輸出功率，一些項目甚至需要消耗燃?xì)廨啓C(jī) 15%～ 20%的功率。 本科畢業(yè)設(shè)計說明書 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)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?xì)廨啓C(jī)甚至使用原油和高硫渣油燃料。目前有一些焦化廠在采用這種發(fā)電技術(shù)。燃?xì)馓幚硐到y(tǒng)比較簡單，技術(shù)成熟。系統(tǒng)的主要設(shè)備是燃?xì)馊紵?、鍋爐本體、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。 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，利用蒸汽推動汽輪機(jī)再驅(qū)動發(fā)電機(jī)發(fā)電。 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外排放。其前身為資興礦務(wù)局煤電焦化總 廠，始建于 1958 年，是集洗煤、煉焦、發(fā)電、化工、建材于一體的綜合利用企業(yè)。但是箱式脫硫裝置設(shè)備比較笨重，占地面積大，需要更換脫硫劑時勞動強(qiáng)度大。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。 干法脫硫裝置可分為箱式和塔式兩種，常用的為多箱式。 按上述要求，脫硫劑可用磨碎的沼鐵礦或鐵屑和鋸木屑按照體積1： 1 的比列混合制成，再加上約 %（質(zhì)量）的熟石灰以使脫硫劑呈堿性（ PH為 8~9），并用水均勻調(diào)濕至含水分 30%~40%。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。 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。 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。當(dāng)硫在脫硫劑中富集到一定程度后，使 本科畢業(yè)設(shè)計說明書 脫硫劑與空氣接觸，在有水分存在時，空氣中的氧將貼的硫化物有轉(zhuǎn)化為氫氧化物并生成單體硫，脫硫劑即得到再生并可繼續(xù)使用。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?fàn)t煤氣的干法脫硫較多采用的是氫氧化鐵法。焦?fàn)t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(hù)環(huán)境，變害為利，綜合利用。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。所以，焦?fàn)t煤氣中的硫化氫、氰化氫和氨應(yīng)予清除。 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。 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）。 目前國內(nèi)廣泛采用的煤氣初步冷卻的方式有：間接冷卻、直接冷卻和間接 直接冷卻三種。 煤氣進(jìn)入初冷器的溫度仍然很高，且含有大量的水汽和焦油氣，需在冷卻器中冷卻到 2235176。吸煤氣主管除將煤氣由焦?fàn)t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。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 本科畢業(yè)設(shè)計說明書 冷卻效果就越好；反之亦然。 C 降至 8286176。另有約占所放出總熱量的 10%的熱量有集氣管表面散失。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%。 C。 煤氣的初步冷卻分兩部進(jìn)行：第一步是在集氣管及橋管中用大量的循環(huán)氨水噴灑，使煤氣的溫度冷卻達(dá)到 8286176。 C，首先需要經(jīng)過初步冷卻，將煤氣溫度降至 2235176。 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。 在煉焦過程中還會產(chǎn)生煉焦煤氣及多 種化學(xué)產(chǎn)品。 熄焦方法有干法和濕法兩種。 3）煉焦 將配合好的煤裝入煉焦?fàn)t的炭化室，在隔絕空氣的條件下通過兩側(cè)燃燒室加熱干餾，經(jīng)過一定時間，最后形成焦炭。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(jìn)行洗選，目的是降低煤中所含的灰分和去除其他雜質(zhì)。 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 。主要 作燃料和化工原料。研究了系統(tǒng)產(chǎn)品成本的分?jǐn)偡椒?，進(jìn)行了燃料 ( 原料 )價格、產(chǎn)品價格和產(chǎn)品產(chǎn)量的敏感性分析，評價了規(guī)模擴(kuò)大對項目經(jīng)濟(jì)性的影響，針對不同規(guī)模的焦化廠，選出了最佳投資項目。 4 焦?fàn)t煤氣系統(tǒng)的節(jié)能及經(jīng)濟(jì)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(jì)性，如成本、投資回收期等。 2 焦?fàn)t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(dá)到的要求，然后發(fā)電系統(tǒng) 本科畢業(yè)設(shè)計說明書 的設(shè)計與選型包括發(fā)電機(jī)組的比較選擇，發(fā)電機(jī)組的各個參數(shù)的對比選擇，以及后面發(fā)電機(jī)組數(shù)量的確定以及設(shè)備備用等情況的選擇。然后了解焦?fàn)t煤氣生產(chǎn)的工藝流程和各個流程基本的工作。為實現(xiàn)資源的綜合利用，本文以此為研究課題，著重研究了利用焦?fàn)t煤氣發(fā)電的可行性以及對其尾氣中余熱利用的問題，以期最大限度地提高焦?fàn)t煤氣資源的利用數(shù)量和效率。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。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，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。黨的“ 十六大”提出中國全面建設(shè)小康社會， 2020年國內(nèi)生產(chǎn)總值力爭在 2021年基礎(chǔ)上翻兩番 . 為了完成這一目標(biāo)， 我國必須建立可持續(xù)發(fā)展的經(jīng)濟(jì)、 社會、資源、能源和環(huán)境體系，必須走一條符合實際的，科技含量高、經(jīng)濟(jì)效益好、資源消耗低、環(huán)境污染少、人力資源得到充分發(fā)揮的新型工業(yè)化道路。我國已于 2021 年 9 月加入了京都議定書，雖然目前 還沒有減