【正文】 。 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 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 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。 湘潭大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 目 錄 第一章 緒 論 ........................................................ 1 焦?fàn)t煤氣的資源及利用現(xiàn)狀 ............................................ 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 我國(guó)的能源形勢(shì)與政策 ................................................ 2 本文的主要研究?jī)?nèi)容 .................................................. 5 第二章 焦?fàn)t煤氣的基本工藝和凈化 ................................... 6 焦?fàn)t煤氣的特點(diǎn) ...................................................... 6 焦?fàn)t煤氣的工藝流程 .................................................. 6 ...................................................... 8 焦?fàn)t煤氣的初冷和焦油氨水的分離 ................................... 8 煤氣中焦油霧的清除 ............................................... 9 煤氣中硫的清除 ................................................... 9 第三章 發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)及設(shè)備選型 .................................... 11 公司情況介紹 ....................................................... 11 方案選擇 ........................................................... 11 設(shè)計(jì)及選型 ......................................................... 13 發(fā)電機(jī)組的選型 .................................................. 13 主要技術(shù)參數(shù) .................................................... 14 燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組主要性能特點(diǎn) ........................................ 15 燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)尾氣余熱的利用 ........................................... 16 第四章 余熱鍋爐設(shè)計(jì) ............................................... 18 煙氣參數(shù)的計(jì)算 ..................................................... 18 余熱鍋爐換熱系數(shù)的計(jì)算 ............................................. 19 管外對(duì)流換熱系數(shù)的計(jì)算 ......................................... 20 管內(nèi)對(duì)流換熱系數(shù) ................................................ 21 總換熱系數(shù)的計(jì)算 ................................................ 24 阻力計(jì)算 ........................................................... 27 余熱鍋爐外形設(shè)計(jì)與外部附件選型 ..................................... 27 第五章 節(jié)能及技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià) .......................................... 28 投資估算 .......................................................... 28 技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)估 ...................................................... 29 湘潭大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià) .................................................. 29 評(píng)價(jià)結(jié)論 ...................................................... 30 節(jié)能評(píng)估 .......................................................... 30 煤氣消耗量的計(jì)算 .............................................. 30 發(fā)電量 計(jì)算 ................................................... 30 余熱鍋爐產(chǎn)生的蒸汽量計(jì)算 ...................................... 30 節(jié)能計(jì)算 ...................................................... 31 第 六章 全文總結(jié) ..................................................... 32 論文的結(jié)論 ......................................................... 32 進(jìn)一步展望 ......................................................... 32 參 考 文 獻(xiàn) ............................................................ 34 致 謝 ................................................................... 35 附錄一：外文翻譯及原文 附錄二： CAD圖紙 湘潭大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第一章 緒 論 我國(guó)焦?fàn)t煤氣的利用現(xiàn)狀 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。 湘潭大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 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)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 湘潭大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 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