导航：安全管理网>> 安全论文>> 化工安全论文>>正文

热煤气的应用技术研究

文档作者：翟勇范垂刚尹洪超崔峨文档来源： 1．大连理工大学动力系 2．大连金华节能环保有限公司		点击数：	更新时间： 2021年03月14日
下载地址：点击这里	文件大小： 186.62 KB 共4页	文档格式： PDF	下载点数： 1 点（VIP免费）

全屏查看

内容预览 [文件共4页]

本文件共4页，如需编辑使用，请下载。

注：预览效果可能会出现部分文字乱码（如口口口）、内容显示不全等问题，下载是正常的。

	文件大小：186.62 KB 共4页文件格式：PDF 下载点数：1 点（VIP会员免费）

下一篇：弯管式CO煤气变换炉的结构特点

上一篇： ZrO2-SiO2催化剂煤气甲烷化的影响

文本预览

仅提取页面文字内容，供快速阅读使用。

2005年第7期
(总第276期)
节 能
ENERGY C0NSERVAT10N
热煤气的应用技术研究
翟 勇。，范垂刚 ，尹洪超。，崔峨。
(1．大连理工大学动力系，辽宁大连116023；2．大连金华节能环保有限公司，辽宁大连116023)
摘要：介绍了热煤气的应用现状以及实际设计方法，同时，分析了热煤气在实际应用中需要注意的问题。
并对项目做出了生产效益分析和环保评价。
关键词：热煤气；轧钢加热炉；环保
中图分类号：TQ542．5 文献标识码：A 文章编号：1004—7948(2005)07—0021—03
1引言
我国的一次能源结构存在着煤炭资源丰富，石
油、天然气资源不足的现实问题。虽然石油、天然气
是一种优质能源，在国外被广泛利用。但煤炭在我国
能源消耗总量中仍然占到75％以上。因此，以煤炭
为主要一次能源依然是我国长期能源政策的基础。
但在工业窑炉上燃烧有许多困难，只有煤气化才是
当前工业炉实现以煤代油的有效方法，但建造冷煤
气站投资巨大，一般中小企业难以承受。迫于无奈，
我国现有不少中小型钢铁厂的加热炉和平炉，一些
企业的耐火窑、玻璃窑及瓷窑等正纷纷由烧油改为
烧热煤气。热煤气是利用空气和水蒸气作为气化
剂，在煤气发生炉内气化成热值较高的发生炉煤气，
只需经旋风除尘器除去大颗粒灰尘后在热状态下直
接送入炉内燃烧。这种煤炭气化方法及燃气方式热
效率高，不存在污水的二次污染问题，而且投资规模
相对较小，运行维修费用较低，适应性强。现已在不
少企业的工业炉上应用，促进了企业节能降耗，环保
达标工作的开展。以下以热煤气在某型钢厂轧钢加
热炉上的应用为例简单介绍热煤气的应用。
2轧钢加热炉燃热煤气系统工艺流程
轧钢加热炉燃用热煤气的系统工艺流程如图1
所示。
煤经煤气发生炉气化成热煤气，热煤气经降尘
斗除去大颗粒煤尘。再进入到旋风除尘器中除去小
颗粒煤尘后，通过旋风除尘器内的湿式水封煤气总
阀，经热煤气总管、支管进入到干式热煤气盘阀，热
煤气经干式煤气盘阀的调节进入到煤气烧嘴内；助
燃空气经风机及冷风总管进入到空气换热器内与加
热炉烟气进行热交换，使助燃空气得到预热，预热后
的助燃空气经空气管道输送到热煤气烧嘴前，通过
一次风阀调节，经旋流器进入热煤气烧嘴，与烧嘴内
的热煤气预混合，二次助燃空气经二次风管，通过二
次风阀调节，进入到烧嘴内与热煤气二次混合，再经
明火点燃或在高温状态下迅速扩散燃烧，为加热炉
提供热源。
1一煤气发生炉；2一降尘斗；3一旋风除尘器(内设水封式煤气总阀)；
4一DGR一8型热煤气烧嘴；5一空气换热器；6一加热炉助燃风机；
a一煤气总管；b一煤气支管；c一干式热煤气盘阀；
d一煤气管道末端放散管；e一冷风总管；
卜热风总管；g一热风支管；h一一次风阀；k一二次风阀。
图1 燃用热煤气的系统工艺流程
3轧钢加热炉燃热煤气系统设计
3．1煤气发生炉的确定
经过热工计算，采用热值为2．37×10 kJ／m 的
热煤气在产量为35t／h，加热炉热效率为38％，炉温
1300℃条件下，热煤气的需要量为13300m ／h。因
此需要选择3台 ．6m常压移动床式煤气发生炉。
3．2煤气输送管道设计的原则
(1)为了控制热煤气在输送管道内的温度损失，
防止热煤气中焦油蒸汽的大量析出堵塞管道，并便
于对管道进行反烧清理，采用内外复合保温结构。
(2)为了控制热煤气在输送管道内的阻力损失，
保证热煤气的燃烧效果，经管道阻力损失计算，确定
煤气总管为怊12mm。支管为~580mm。
(3)在热煤气输送管道上增设防爆孔。
一22 一
节 能
ENERGY C0NSERVAT10N
2005年第7期
(总第276期)
3．3热煤气燃烧装置的选择
DGR型热煤气燃烧装置是针对热煤气的燃烧
而专门设计，并根据烧嘴的燃烧能力分为多种型号。
首先，要根据加热炉的结构及炉温分布的要求，确定
燃烧装置的数量，再根据加热炉热煤气总需要量确
定每个燃烧装置的燃烧能力，燃烧能力的确定按最
大负荷取15％的调节余量。此工程设计中，选择了
32套DGR一8型热煤气燃烧装置，为加热炉燃烧供
热。
3．4安装一台空气换热器。将助燃空气预热到300～
350℃
(1)在空气不预热的情况下，热煤气燃烧所能达
到的炉温。由于热煤气热值只有2．37 x 10 kJ／m ，
其理论燃烧温度只能达到1630℃ 左右，原因在于热
煤气的完全燃烧需要一部分过剩空气。根据炉窑燃
烧方式及燃烧控制系统等条件的不同，在工程设计
中，按1．05～1．15范围选取。考虑到轧钢加热炉的
高值炉温系数0．75，则在空气不预热的条件下，燃
烧热煤气所能保证的炉温为1220℃ 。此炉温下无
法保证对钢坯的快速均匀加热，必须对助燃空气进
行预热。
(2)将助燃空气预热到300～350℃是保证炉温
的关键因素，利用轧钢加热炉的排烟余热，将助燃空
气预热到300～350℃ 。不但可以降低能源消耗，更
重要的是可以将热煤气的理论燃烧温度提高到
1750℃左右，在此条件，可以使炉温达到1300℃，保
证加热炉生产的正常进行。
(3)助燃风机的选择
① 风量的确定
每小时燃烧13300m ，热值为2．37 x 10 kJ／m
的热煤气，经燃烧计算，需要的理论空气量为
15260m ／h。在空气过剩系数 =1．1的条件下完
全燃烧所需要的实际空气量为每小时16800m 。
② 风压的确定
由于热煤气压力低、流速慢，调节范围小，从稳
定燃烧的角度讲，控制烧嘴前的空气压力，调节空气
流速显得尤为重要。
对于特定的热煤气烧嘴当空气压力太小时，会
造成空气和煤气的混合喷出速度小于热煤气的燃烧
速度，形成回火现象。过大时会使空气和煤气的混
合喷出速度大于热煤气的燃烧速度，出现脱火现象，
使热煤气不能稳定燃烧，并造成安全隐患。因此，对
DGR型热煤气燃烧装置而言，要求烧嘴前的空气压
力控制在1400～3000Pa之间。
根据上述风量的计算和烧嘴前空气压力的要
求，考虑到空气管道及空气换热器的阻力损失，选择
1台9—19—14D，75kw 的风机作为加热炉助燃风
机。
4热煤气轧钢加热炉应用中需要注意的问题
4．1煤气管道的吹扫
热煤气中的CO，H2，CH4等可燃气体与空气混
合达到一定的浓度范围，在燃点温度和明火的作用
下，会发生化学性爆炸。爆炸极限如表1所示。如
果爆炸气体在空气中的含量大于或小于表中所示的
极限，则爆炸不会发生，热煤气的温度及所含的水蒸
气和煤尘的存在，使热煤气爆炸的浓度极限扩大，爆
炸所需着火温度降低。因此，在向加热炉供气前必
须要对热煤气输送管道进行吹扫，将热煤气管道内
的存留空气排出。吹扫介质一般选择蒸汽或氮气等
惰性气体。
表1 常见气体爆炸浓度的上、下限及燃点温度
用蒸汽吹扫，易造成管道积水，增加管道内的湿
度，造成点火困难，燃烧不稳定，而且一些企业没有
蒸汽锅炉，无蒸汽来源。在此情况下，通常采用氮气
等惰性气体作为吹扫介质，但吹扫成本高。
考虑到煤气发生炉点火时需要木材引燃，并对
木材燃烧后的烟气成分进行了分析。分析结果表
明，用木材燃烧产生的烟气吹扫煤气管道是可行的。
通过分析和实验，我们将此方法应用到工程实际中。
经过多个工程项目的实践证明，用发生炉点火时产
生的烟气做介质吹扫管道，不但安全可靠，而且可将
煤气管道预热至300℃左右，对热煤气点火初期的
稳定燃烧十分有利。
4．2加热炉风机紧急停机的处理
加热炉风机由于紧急停电或出现故障停止运行
时，必须首先打开热煤气管道末端煤气放散阀，关闭
所有烧嘴前的热煤气阀f-j；并通知发生炉操作人员
打开发生炉钟罩式放散阀门。在关闭热煤气总管上
的水封总阀后，关闭煤气管道末端放散阀。
2005年第7期
(总第276期)
节 能
ENERGY C0NSERVAT10N
4．3煤气管道的清理
DGR型热煤气燃烧装置在不影响生产的情况
下可以完成对热煤气烧嘴、煤气阀及煤气连管的清
理工作。但对于煤气总管道和支管道的清理必须在
停炉的情况下进行。
清理热煤气管道时，首先打开煤气管道末端放
散阀，关闭热煤气烧嘴前的煤气阀门，再打开煤气发
生炉钟罩式放散阀，关闭热煤气总管上的煤气总阀。
待热煤气管道中的残留煤气经末端放散管排空后，
打开所有的防爆孔及清灰孔，在热煤气管道的一端，
用明火将管道内的焦油及煤尘堵塞物引燃，待管道
内的堵塞物燃尽后，再进行清理。
5生产效益分析
5．1改造前轧钢加热炉的相关指标
以2001年第四季度为统计期，统计了该厂轧钢
加热炉的产量、煤耗、电耗、氧化烧损、设备维修费、
工人工资等指标，具体数据如表2所示。
表2 2001年第四季度加热炉指标统计表
月份 产
．
量煤耗电耗 化烧 备维护人员工资 ： 产
／t ／t ／kWh 损／t 费／万元 ／万元 量／t
10 17935 2762 55796 414 1．47 0．57 31．50
11 16086 2613 50722 420 2．19 0．52 29．47
12 14421 2408 45540 392 1．24 0．46 27．36
合计48442 7783 152058 1226 4．9 1．55
注：小时产量=月产量／月轧机作业时间(单位：t／h)
根据表2提供的数据，编制了该厂2001年第四
季度轧钢加热炉各项指标成本核算表3。
表3 2001年第四季度加热炉指标成本核算表
注：单位成本=季度成本／季度钢产量
由表3可得出，煤耗和氧化烧损占到加热炉指
标成本的97．78％，是降低产成品成本的关键。
5．2 改造后轧钢加热炉的相关指标
考虑到钢材市场的季节性变化，使加热炉的各
指标更具有可比性，选取2002年第四季度为可比期
间，统计了轧钢加热炉的产量、煤耗、电耗、氧化烧
损、设备维护费、工人工资等指标，具体数据见表4、
表5。
表4 2002年第四季度加热炉指标统计表
表5 2002年第四季度加热炉指标成本核算表
分析上表不难看出，轧钢加热炉燃用热煤气与
直接采用燃煤的轧钢加热炉相比，吨钢燃料成本降
低了22．58％，电耗成本降低26．98％，氧化烧损成
本降低20．85％，设备维护费增加49．50％，人员工
资增加了40．63％。但由于煤耗及氧化烧损两项成
本指标占到加热炉指标成本的97．86％，因此，轧钢
加热炉单位运行指标成本降低了20．94％。
5．3 项目投资回收期
项目总投资为240．80万元，轧钢加热炉改造
前，加热炉单位运行指标成本为116．07元／吨钢，改
造后加热炉单位运行指标成本为91．76元／吨钢。
改造后比改造前每吨钢降低成本24．31元。按
2002年第四季度计算的月平均产量21283t为基
数，则每月可降低成本、创造效益51．74万元，计算
投资回收期240．8o／51．74=4．659月。因此，在轧
钢加热炉上改变煤的燃烧方式，通过煤的气化，并将
热煤气直接送到炉内燃烧是企业降低成本、提高效
益、增强企业竞争力的有效途径。
6投资环保评价
(1)林格曼黑度的控制
改造前，轧钢加热炉是以链条炉排机械供煤燃
烧，煤层在炉内的燃烧过程主要是空气与固定碳粒
的异相燃烧。造成空气与煤中的可燃质不能充分混
合达到完全燃烧，特别是在供煤量发生变化的情况
下，助燃空气不能做到随时调节，不完全燃烧情况严
重，使烟气中的碳黑含量增加，造成排烟黑度超标。
改造后，由于煤经煤气发生炉气(下转第30页)
节 能
．．— — 30 ．．—— ENERGY CONSERVATION
2005年第7期
(总第276期)
△Q ux，M= Q ux．c．M—Q ux。M
= 2．24× 108— 1
．
03× 108
= 1．21×10 kJ
ESFg= AQ ，M／Q ， 。M
= 1．21×10 ／2．24×108： 54．0％
即：比起二步节能住宅，附加阳光间式太阳房在
采暖期节约采暖热量高达54．0％ ，节能率相当显
著。
2结论
通过以上理论计算可以看出，附加阳光间作为
集热蓄热部分所收集的热量，在采暖期起到了一定
的供暖作用，在高寒地区体现了明显的节能效果。
因此，比起普通节能建筑物，太阳房不仅可以节省常
规能源的消耗，对严重的环境压力也起到了极大的
缓解作用。随着人类对能源要求的不断增长，太阳
能的利用必将发挥越来越大的作用。
参考文献
[1]项立成．太阳能的热利用[M]．北京：宇航出版社，1991．
[2]李元哲．被动式太阳房热工设计手册[M]．北京：清华大
学出版社，1993．
[3]GB／T15405—94．被动式太阳房技术条件和热性能测试
方法[S]．
[4]中国建筑业协会建筑节能专业委员会．外墙外保温技术
[M]．北京：中国计划出版社，1999．
作者简介：芦潮(1980一)，女，天津静海县人，在读硕士研究
生，研究方向：新能源在民用住宅上的应用。
(收稿日期：2005—04—12；修回日期：2005—05—24)
(上接第23页)化成发生炉热煤气，热煤气作为一种
气体燃料，易与助燃空气混合，而且通过煤气调节阀
门及空气阀门，随时调节热煤气及空气流量，并通过
煤气烧嘴达到充分混合燃烧，燃烧完全程度高，不存
在烟气黑度超标问题。 ’
(2)烟气的粉尘控制
改造前，链条式机械燃煤方式在煤的燃烧过程
中，由于来自煤层底部助燃空气的作用，使一些微尘
漂浮在炉膛内，并随烟气排出，造成烟气中的粉尘含
量超标。
改造后，由于发生炉采用的是常压固定床式煤
气发生炉，热煤气中的煤尘含量少，且经过降尘斗、
旋风除尘器等粗除尘设备。因此，热煤气的燃烧不
存在烟气含尘量超标的问题。
(3)烟气中So2的控制
煤在发生炉内气化过程中，气化层的温度由于
受到气化剂的影响，一般控制在1100～1200℃，这
就为煤的燃烧固硫创造了条件。通过往煤中加入适
量的钙基固硫剂，使煤中的有机硫和硫化物在气化
层以硫酸钙的形式固定在炉渣中。
(收稿日期：2005—04—30)

网友评论 more

化工安全论文最新内容

03-11