剩余高爐煤氣利用的途徑

1、<p>　　剩余高爐煤氣利用的途徑</p><p>　　摘要：本文通過鋼鐵企業(yè)煉鐵廠剩余高爐煤氣發(fā)電的具體工程實例，闡述了該項節(jié)能技術(shù)具有良好的經(jīng)濟效益和環(huán)保效益，它投資小、見效快，值得在鋼鐵企業(yè)推廣和運用。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：高爐煤氣發(fā)電效益 </p><p>　　中圖分類號：TH183.2 文獻標識碼：A 文章編號： </p>

2、<p><b>　　1．概述 </b></p><p>　　邯鄲西部位于太行山麓，鐵礦石蘊藏量十分豐富，邯鄲市及武安市是以鋼鐵為主導的現(xiàn)代化新興城市。但在鋼鐵行業(yè)發(fā)展的同時，帶來高爐煉鐵生產(chǎn)排放剩余煤氣對當?shù)貙Νh(huán)境的污染和能源浪費的問題。 </p><p>　　目前，國家有關(guān)部委出臺了各類新的能源政策，其中包括鼓勵利用廢棄能源如高爐煤氣、煤矸石等發(fā)電項目建

3、設(shè)。在國家能源開發(fā)和節(jié)能并舉政策的指引下，利用高爐剩余煤氣發(fā)電，既可治理環(huán)境，減少污染，同時又可提高企業(yè)的社會效益和經(jīng)濟效益。 </p><p>　　本文以我公司設(shè)計的某鋼鐵集團煉鐵廠高爐剩余煤氣發(fā)電工程設(shè)計實踐，論述高爐剩余煤氣發(fā)電建設(shè)中的爐機選型、系統(tǒng)配置和經(jīng)濟效益分析情況。 </p><p>　　該集團公司煉鐵廠擁有一座容量為330m3高爐，日產(chǎn)煉鋼和鑄造生鐵500噸。 </p

4、><p>　　在高爐生鐵冶煉過程中每天產(chǎn)生140×104Nm3/h高爐煤氣。除煉鐵熱風爐、球團燒結(jié)、鐵水溝等加熱用高爐煤氣50%外，其余70×104Nm3（29167Nm3/h）煤氣排放到大氣中，不僅熱能白白浪費，而且煤氣中含有的煙塵、CO等有害物質(zhì)未經(jīng)任何處理直接排放，嚴重污染當?shù)卮髿猸h(huán)境，環(huán)保部門多次要求鐵廠采取整改措施，每年征收40萬元排污費，給企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟負擔。 </p>

5、<p>　　另一方面，該廠為用電大戶，全年電力負荷34×106kWh，每年外購電費用巨大。在電力供應(yīng)緊張時，因限電而限產(chǎn)的現(xiàn)象時有發(fā)生，給生產(chǎn)帶來不安全隱患和經(jīng)濟損失。 </p><p><b>　　2．爐機選型 </b></p><p>　　高爐剩余煤氣發(fā)電工程中，鍋爐容量選擇主要依據(jù)煤氣量多少而定。本工程高爐煤氣的主要化學成份如下： <

6、;/p><p><b>　　CO215.6% </b></p><p><b>　　CO 28.0% </b></p><p><b>　　CH40.50% </b></p><p><b>　　H2 0.6% </b></p><p>

7、;<b>　　N2 55.3% </b></p><p>　　含塵量 10mg/Nm3 </p><p>　　含濕量 12m/Nm3 </p><p>　　煤氣發(fā)熱值Qnet.ar=3783kj/Nm3(903.6kcal/Nm3) </p><p>　　鍋爐蒸發(fā)量計算公式：Qgl=BηQnet.ar/[(i0－i1)+

8、β(ip-i1)] </p><p>　　式中：Qgl―鍋爐蒸發(fā)量t/h; </p><p>　　B―燃用剩余煤氣量29167Nm3/h; </p><p>　　β―鍋爐排污率2%; </p><p>　　i 0―過熱蒸汽焓3332kj/kg（3.82MPa，450°C）; </p><p>　　ip―鍋爐排

9、污水焓1110kj/kg </p><p>　　i1―鍋爐給水焓632kj/kg（給水溫度150°C）; </p><p>　　η―鍋爐效率82.5%.： </p><p>　　Qgl=29167×0.852×3783/[(3332－632)+0.02(1110－632)]×10-3 </p><p>

10、　　=34.69t/h </p><p>　　高爐排放的剩余煤氣量29167Nm3/h，經(jīng)鍋爐燃燒后可產(chǎn)鍋爐蒸汽量34.69t/h，計選用一臺35t/h中溫中壓煤氣鍋爐和一臺N6－3.43凝汽機組比較合適，爐機的主要性能參數(shù)如下： </p><p><b>　　2.1.鍋爐 </b></p><p>　　型號： DHS35－3.82/450－Q

11、(江西鍋爐廠) </p><p>　　額定蒸發(fā)量 35t/h </p><p>　　過熱蒸汽壓力 3.82MPa </p><p>　　過熱蒸汽溫度 450℃ </p><p>　　給水溫度 150℃; </p><p>　　排煙溫度 150℃ </p><p>　　鍋爐效率 85.2% <

12、;/p><p><b>　　2.2.汽輪機 </b></p><p>　　型號： N6－3.43 </p><p>　　額定功率 6000kW </p><p>　　進汽壓力 3.43MPa </p><p>　　進汽溫度 450℃ </p><p>　　進汽量 32t/h &

13、lt;/p><p>　　排汽壓力 0.0073MPa </p><p><b>　　2.3.發(fā)電機 </b></p><p>　　型號 QFW-6-2 </p><p>　　額定功率 6000kW </p><p>　　發(fā)電電壓 6.3kV </p><p><b>

14、　　功率因素 0.8 </b></p><p><b>　　3．工藝流程 </b></p><p>　　發(fā)電工藝流程見圖.1。 </p><p><b>　　圖.1 </b></p><p>　　流程簡述：處理后的高爐煤氣經(jīng)管道輸送至電廠，分別進入鍋爐四個燃燒器，在噴嘴里與空氣混合著火，

15、在爐膛內(nèi)燃燒。燃盡的高溫煙氣進入尾部煙道，經(jīng)省煤器、空氣預(yù)熱器與給水和空氣換熱后，溫度降至150°C，最后由引風機抽入煙道通過煙囪排向大氣。 </p><p>　　鍋爐產(chǎn)生的中溫中壓過熱蒸汽進入汽輪機，蒸汽在汽輪機中將熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能，從而帶動發(fā)電機轉(zhuǎn)動發(fā)電。凝結(jié)水由凝結(jié)水泵打入除氧器，除氧后的水再由給水泵打入鍋爐，完成一次熱力循環(huán)。 </p><p><b>　　4．

16、系統(tǒng)配置 </b></p><p><b>　　4．1熱力系統(tǒng) </b></p><p>　　設(shè)計規(guī)模為一爐一機，汽水系統(tǒng)采用單元制。選用一臺40t/h除氧器，兩臺DG45－50×11（P=6MPa，Q=45m3/h）給水泵，其中一臺備用。汽機采用低加、除氧、高加三級回熱系統(tǒng)，為了盡可能回收排污水熱能，設(shè)置了連續(xù)與定期排污擴容器和疏水箱系統(tǒng)。 &

17、lt;/p><p><b>　　4．2循環(huán)水系統(tǒng) </b></p><p>　　汽機冷凝器、空冷器和冷油器循環(huán)水量共計2300m3/h,選用兩臺14SH-19離心水泵（一臺備有），冷卻塔為ZBNL－9×9裝配式玻璃鋼冷卻塔3格. </p><p><b>　　4．3電氣系統(tǒng) </b></p><p

18、>　　發(fā)電機機端電壓為6.3kV，電氣主接線為6kV，發(fā)電機直接接在母線上。廠用電采用中性點接地系統(tǒng)，選用S7-1000/10廠用變壓器。 </p><p>　　4．4熱工控制系統(tǒng) </p><p>　　采用機爐電DCS計算機集中控制系統(tǒng)，鍋爐、汽機設(shè)有集中控制室，并設(shè)置必要的自動調(diào)節(jié)與檢測系統(tǒng)。 </p><p><b>　　4．5煙風系統(tǒng) <

19、;/b></p><p>　　鍋爐設(shè)一臺鼓風機G4-73№9D(Q=31554m3/h P=3301Pa) N=55kW；一臺引風機Y4-68№12.5D(Q=94052m3/h P=3175Pa) N=132kW。 </p><p><b>　　5．濟效益分析 </b></p><p>　　該項目建設(shè)自2008年1開始建設(shè)，建設(shè)期一年，

20、年發(fā)電量36×106kWh，廠用電率12%，外供電量31.68×106kWh。 </p><p>　　電廠發(fā)電供煉鐵廠生產(chǎn)自用，以電廠發(fā)電量頂替從電網(wǎng)購電為基礎(chǔ)，購電價按0.40元/kWh計算，分析項目經(jīng)濟性，主要技術(shù)經(jīng)濟指標見表.1。 </p><p>　　表.1主要技術(shù)經(jīng)濟指標見 </p><p>　　電廠投產(chǎn)后，每年以產(chǎn)代購電量31.68&

21、#215;106kWh，按目前鐵廠外購電價0.6元/kWh計算，每年需要支出電費工1900.8萬元，實現(xiàn)利用高爐煤氣發(fā)電后，每年投入的發(fā)電費用為855.36萬元，鐵廠可節(jié)省投入費用1045.44萬元。 電廠供電成本為0.3元/kWh，與從電網(wǎng)購電0.6元/kWh相比，每度電可費0.3元/kWh,以此計算該項目的投資回收期5.43年（含建設(shè)期），財務(wù)內(nèi)部收益率21.42%，投資利潤率22.16%，改項目的還貸能力較強，企業(yè)的收益率較高。

22、</p><p><b>　　6．結(jié)論 </b></p><p>　　鋼鐵企業(yè)煉鐵廠利用高爐剩余煤氣發(fā)電技術(shù)上可行，屬于二次能源再利用的重點節(jié)能和環(huán)保治理項目，也是國家鼓勵和倡導的產(chǎn)業(yè)，經(jīng)濟效益和社會效益十分顯著。所以，在鋼鐵行業(yè)特別是鄉(xiāng)鎮(zhèn)規(guī)模較小的鋼鐵廠，大力開發(fā)高爐剩余煤氣發(fā)電項目，利國利民是值得提倡和推廣的。 </p><p><b