【正文】 排 2CO 的任務(wù)，但從長(zhǎng)遠(yuǎn)來看，中國(guó)作為一個(gè)負(fù)責(zé)任的大國(guó)，必然要在未來承擔(dān)一定的減排義務(wù)。 盡管中國(guó) 2CO 的人均排放量不高， 但巨 大的總量和快速的排放增長(zhǎng)已經(jīng)引起國(guó)際社會(huì)擔(dān)憂。 ( 4 ) 溫室氣體的排放不斷增加 我國(guó)目前 2CO 排放量?jī)H次于美國(guó)，居世界第二位。 2021 年，全國(guó) SO2仇排放總量高達(dá) 2549萬噸，居世界第一位，中國(guó)酸雨區(qū)已約占全國(guó)面積的 30 %。 ( 3 ) 以煤為主的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)帶來了嚴(yán)重的環(huán)境污染和破壞 我國(guó)長(zhǎng)期以煤炭作為能源利用的主體，造成的大氣污染十分嚴(yán)重。因此，我國(guó)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。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 圖 1 1 我國(guó)近年煤炭占一次能源消費(fèi)的比例 我國(guó)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。預(yù)計(jì)到 2020年，我國(guó)一次能 源需求量至少達(dá) 2533 億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，比較集中的估計(jì)是 2930億噸標(biāo)準(zhǔn)煤， 其中煤炭消費(fèi)占一次能源比重仍在 60%左右。 雖然從 1991 年至 2021 年，煤炭在我國(guó)一次能源消費(fèi)中的比例是逐年下降的 ]76[? ，如圖 11 所示，但 2021年以 后，該比例是逐年上升的，這說明中國(guó)以煤為主的能源結(jié)構(gòu)在今后一段時(shí)間內(nèi)難以改變。 我國(guó)的能源消費(fèi)總量從 1978 年的 億噸標(biāo)準(zhǔn)煤上升到了 2021 年的 億噸標(biāo)準(zhǔn)煤 ]4[ ，增長(zhǎng)了近 4 倍，中國(guó)已成為世界第二大能源生產(chǎn)國(guó)和能源消費(fèi)國(guó)。我國(guó)的能源儲(chǔ)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(duì) 匱乏 。 能源是人類賴以生存和社會(huì)進(jìn)步的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。 （ 8）廠用電率低。 （ 7）工期短。 （ 6）具有良好的調(diào)峰性能。燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)電廠自動(dòng)化程度高，操作及控制簡(jiǎn)單，因而電廠員工僅為其他電廠的一半左右，降低了勞動(dòng)力成本。燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)體積較小，輔助系統(tǒng)少，占地面積一般較其他類型電廠少，可節(jié)約寶貴的土地資源。由于燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)不需水，可節(jié)約寶貴的水資源。隨著燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)發(fā)電技術(shù)的成熟，將燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)用于聯(lián)合循環(huán)發(fā)電熱效率已達(dá) 55%，而燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)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。燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)燃用焦?fàn)t煤氣（凈化、脫硫后）不產(chǎn)生灰份及爐渣，不產(chǎn)生二氧化硫，氮氧化物和二氧化碳的排放量少。 （ 1）焦化廠將焦?fàn)t煤氣用于加熱焦?fàn)t的燃料； （ 2）軋鋼廠將凈化后的焦?fàn)t煤氣用作燃料； （ 3）焦?fàn)t煤氣用作城市煤氣； （ 4）焦?fàn)t煤氣用作化工原料合成氨； （ 5）焦?fàn)t煤氣 用作苯加氫的氫源； （ 6）焦?fàn)t煤氣用于鍋爐和蒸汽輪機(jī)以及燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電； （ 7）焦?fàn)t煤氣制甲醇； （ 8）焦?fàn)t煤氣還原生產(chǎn)海綿鐵； （ 9）焦?fàn)t煤氣用于燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)發(fā)電。 表 11 2021年我國(guó)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 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 土焦 1215 52 25 27 合計(jì) 24300 1034 334 700 從表 11 可以看出，我國(guó)焦?fàn)t煤氣資源非常豐富，每年待利用或潛在可利用的焦?fàn)t煤氣就有 700億 3Nm ， 僅獨(dú)立焦化廠每年就有近 300億 3Nm 的焦?fàn)t煤氣可以被利用。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。在國(guó)家有關(guān)部門的嚴(yán)格執(zhí)法下，不久的將來，我國(guó)的土焦?fàn)t將全部被關(guān)閉。因此，獨(dú)立焦化廠的這部分焦?fàn)t煤氣可認(rèn)為是待利用的資源。因此，城市煤氣廠的富余焦?fàn)t煤氣也可認(rèn)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。因此，鋼鐵企業(yè)附屬焦化廠富余的焦?fàn)t煤氣可看作是潛在的可被利用資源。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 目 錄 第一章 緒 論 .......................................... 1 ........................... 1 我國(guó)焦?fàn)t煤氣的利用現(xiàn)狀 ......................... 1 國(guó)內(nèi)外 焦?fàn)t煤氣的利用方式 ...................... 2 ............................... 3 ................................. 5 第二章 焦?fàn)t煤氣的基本工藝和凈化 ......................... 7 焦?fàn)t煤氣的特點(diǎn) ..................................... 7 焦?fàn)t煤氣的工藝流程 ................................. 7 ..................................... 9 焦?fàn)t煤氣的初冷和焦油氨水的分離 ................. 9 煤氣中焦油霧的清除 ............................ 10 煤氣中硫的清除 ............................... 10 第三章 發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)及設(shè)備選型 .......................... 12 公司情況介紹 ...................................... 12 方案選擇 ......................................... 12 設(shè)計(jì)及選型 ....................................... 14 發(fā)電機(jī)組的選型 ............................... 15 主要技術(shù)參數(shù) ................................. 16 燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組主要性能特點(diǎn) ...................... 17 .......................... 18 第四章 余熱鍋爐設(shè)計(jì) .................................. 20 煙氣參數(shù)的計(jì)算 .................................... 20 余熱鍋爐換熱系數(shù)的計(jì)算 ............................ 21 管外對(duì)流換熱系數(shù)的計(jì)算 ....................... 22 管內(nèi)對(duì)流換熱系數(shù) .............................. 23 總換熱系數(shù)的計(jì)算 .............................. 26 .......................................... 30 ..................... 30 第五章 節(jié)能及技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià) ............................... 32 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 投資估算 ........................................ 32 技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)估 ..................................... 33 技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià) ................................ 33 評(píng)價(jià)結(jié)論 .................................... 34 節(jié)能評(píng)估 ........................................ 34 煤氣消耗量的計(jì)算 ............................ 34 發(fā)電量計(jì)算 .................................. 35 余熱鍋爐產(chǎn)生的蒸汽量計(jì)算 .................... 35 節(jié)能計(jì)算 .................................... 35 第六章 全文總結(jié) ....................................... 36 ........................................ 36 ........................................ 37 參 考 文 獻(xiàn) ............................................. 38 致 謝 ................................................... 40 附錄一：外文翻譯及原文 附錄二： CAD圖紙 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第一章 緒 論 我國(guó)生產(chǎn)焦炭的企業(yè)類型主要有：鋼鐵企業(yè)附屬的焦化廠、城市煤氣廠、以生產(chǎn)焦炭為主的獨(dú)立焦化廠和土焦企業(yè)。 鋼鐵企業(yè)附屬焦化廠中的焦?fàn)t煤氣利用率比較高 ]1[ ,但是利用焦?fàn)t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。 隨著“ 西氣東輸”項(xiàng)目和沿海 LNG(液化天然氣的簡(jiǎn)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。未來這些焦化企業(yè)過剩的焦?fàn)t煤氣迫切希望找到經(jīng)濟(jì)、高效的利用途徑。 獨(dú)立焦化廠的焦?fàn)t煤氣資源中，只有極少部分的焦?fàn)t煤氣通過發(fā)電、合成氨等方式利用，其余則被直接燃燒后排空。 土法煉焦是國(guó)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(duì)焦?fàn)t煤氣加以利用， 只能直接燃燒后排空。這部分市場(chǎng)份額將主要由獨(dú)立焦化廠代替，同樣面臨著焦?fàn)t煤氣的利用問題。 綜上所述， 2021年我國(guó)焦?fàn)t煤氣資源估算如表 11 所示。 國(guó)內(nèi)外焦?fàn)t煤氣的利用方式 目前在國(guó)內(nèi)外，焦?fàn)t煤氣的可利用方式主要有以下幾種 ]2[ 。 在這些利用方式中，燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)發(fā)電機(jī)組是焦?fàn)t煤氣直接燃燒，再帶動(dòng)發(fā)電機(jī)組發(fā)電，燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)發(fā)電具有以下優(yōu)點(diǎn)： （ 1）有利于環(huán)境保護(hù)。 （ 2）發(fā)電熱效率高。 （ 3）節(jié)約用水。 （ 4）電廠占地面積。 （ 5）運(yùn)行維護(hù)方便，費(fèi)用較低。另外，由于燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)電廠設(shè)備簡(jiǎn)單和故障率較低，維護(hù)費(fèi)用較低。燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)單循環(huán)起動(dòng)快，帶負(fù)荷快，能隨時(shí)停機(jī)，非常適合于每天開停帶峰荷的 運(yùn)行方式，是高效率的調(diào) 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 峰機(jī)組，同時(shí)也可做應(yīng)急電源。燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)設(shè)備簡(jiǎn)單且多為組裝式，因而其建設(shè)工期短，比煤 (油 )電廠可節(jié)省工期一年以上。燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)電廠的廠用電率一般為 5%，可降低能耗，節(jié)約能源。 我國(guó)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(zhǎng)，能源的支持是一個(gè)重要因素。截止 2021 年底，我國(guó)煤炭的可開采儲(chǔ)量為 1145億噸 ，約占世界的 %，而石油可開采儲(chǔ)量為 22 億噸，僅占世界的 %]3[ 。我國(guó)能源的生產(chǎn)和消費(fèi)均以煤炭為主，以 2021年為例，我國(guó)的一次能源消費(fèi)中煤炭占 %,石油占 %，天然 氣占 %，水電、核電占 % ]5[ 。盡管對(duì)中國(guó)未來能源需求的預(yù)測(cè)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(zhǎng)期存在。如果 2050 年要達(dá)到目前中等發(fā)達(dá)國(guó)家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平，我國(guó)人均能源消耗至少要達(dá)到 34 噸標(biāo)準(zhǔn)煤，能源需求總量為 50 億噸標(biāo)準(zhǔn)煤左右。 ( 2 ) 交 通運(yùn)輸面臨巨大的壓力 中國(guó)的煤炭資源分布相對(duì)集中，大部分分布在山西、陜西、內(nèi)蒙西部、新疆北部和云貴川等省，這些地區(qū)的煤炭資源占總量的 %，而 13個(gè)沿海工農(nóng)業(yè)發(fā)達(dá)省、市的煤炭資源僅占煤炭資源總量的 %。我國(guó)的交通運(yùn)輸能力本身就十分緊張，隨著能源消費(fèi)的增加，交通運(yùn)輸業(yè)必然面臨著巨大的壓力。目前，中國(guó)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(jī)組的裝機(jī)容量達(dá)到 5500 萬千瓦，但安裝并運(yùn)行脫硫裝置的只有 40%。酸沉降、光化學(xué)煙霧、細(xì)