高温超高压燃烧高炉和焦炉煤气发电厂设计方案

钢铁厂高温超高压煤气发电技术的分析与应用发布时间：2022-09-07T08:58:14.061Z 来源：《科学与技术》2022年第9期作者：刘海明[导读] 本文结合某钢铁企业自备电厂项目，探讨了高温超高压煤气发电技术的应用，从而为相关钢铁企业在建设自备电厂时选择发电工艺方案方面提供参考。

刘海明浙江西子联合工程有限公司浙江杭州 310000摘要：本文结合某钢铁企业自备电厂项目，探讨了高温超高压煤气发电技术的应用，从而为相关钢铁企业在建设自备电厂时选择发电工艺方案方面提供参考。

关键词：钢铁厂；煤气发电技术；应用引言在钢铁工业步入利润微利的年代，用剩余的天然气建造自备电厂已是降低成本、提高竞争力的一种有效途径。

在燃气资源十分紧张的条件下，合理配置和合理的生产技术是非常必要的。

一、钢铁企业煤气系统概述随着钢铁行业发展的需要和国家的节约能源，高炉煤气炉技术正在缓慢地被人发现。

到现在，炼钢厂过剩蒸汽的生产工艺大致分为四个时期（常压、高压及以下）、高温和次高压；高温，高压，中间加热。

随着技术的发展，燃气锅炉的主要技术指标也在持续提高；从12 MW到135 MW；各大工厂的热效率都在稳步上升，高温高压技术的效率比以前高出50%左右；不过，每产生1 kW的电能所消耗的气体总量还会继续下降，从4.53立方米/小时下降到2.98立方米/小时。

目前，国内大部分钢铁工业仍采用高温高压技术，与高温高压相比，高温高压机组年用电量比高温高压机组年多发电0.72亿 kWh，若按电费0.5元/kWh计算，在同样天然气耗量（18.25万rn3/h）标准下，高温高压机组年用电量比高温高压机组年多发电0.72亿 kWh，若按电费0.5元/kWh计算，年增效益近3600万余元，在钢铁企业低迷的今天，对钢铁行业相当于锦上添花。

随着技术进步，目前高温高压气体技术的使用领域还在不断扩展，武汉环境保护技术股份有限公司研制的高温高压设备，其核心技术指标已经超过了65 MW，可以进一步降低其主要技术指标；公司先后在河北省、广西壮族自治区、山东省等地区设立数十家高，低压机械装置。

xx钢厂高炉煤气发电利用初步方案xxxxx高炉煤气发电利用初步方案一焦钢高炉煤气技术条件1.1 总煤气产量：5.5－6万立方米1.2 放散量：3－3.5万立方米1.3 CO含量 33％1.4 S含量：600－1000mg/立方米1.5 1.9吨焦炭/吨铁1.6 7吨铁/h1.7 热值：4000－5000kj、1000大卡以上1.8 送风量38000－40000立方米/h1.9 企业每年生产最低产量27万吨，最高产量为30万吨。

1.10 每年正常生产时间不低于330天。

1.11 该高炉年设计生产时间为350天。

二煤气发电方案的比较燃气发电技术成熟的工艺有：燃气、蒸汽联合循环发电、蒸气轮机发电、燃气内燃机发电，下面针对三种发电方式进行比较。

（一）蒸汽轮机发电这是一个非常传统的技术，也是大家比较熟悉的工艺方式。

它是采用锅炉来直接燃烧燃气，将燃气的热能通过锅炉内的管束把水转换为蒸汽，利用蒸汽推动蒸汽轮机再驱动发电机发电。

系统的主要设备是燃气燃烧器、锅炉本体、化学水系统、给水系统、蒸汽轮机、冷凝器、冷却塔、发动机、变压器和控制系统，工艺流程比较复杂。

蒸汽轮机发电机组运行热效率较低，但运行可靠、机组寿命长、燃气不需特殊的净化处理是其优点。

它所需要的是对锅炉用水的软化处理，锅炉房较大的土建投资加大了土建投资。

只有当产气量特别大，且供气年限长的情况下，才选择汽轮机发电。

优点是：对于燃料气体品质要求比较低，只要燃气燃烧器能够承受的气体，一般都可以适应，燃气只需要有限的压力，因而燃气处理系统投资比较简单。

缺点是：工艺复杂，建设周期比较长，难以再移动，必须消耗大量的水资源，占地比较多，管理人员也比较多，小机组能源利用效率太低，发电效率通常不到15％。

（二）燃气、蒸汽联合循环发电从工作原理上看，燃气轮机无疑是最适合燃气利用的工艺技术之一。

燃气轮机是从飞机喷气式发动机的技术演变而来的，它通过压气机涡轮将空气压缩，高压空气在燃烧室与燃料混合燃烧，是空气急剧膨胀做功，推动动力涡轮旋转做功驱动发电机发电，因为是旋转持续做功，可以利用热值比较低的燃料气体。

5万m3／h焦炉煤气生产车间工艺设计方案1 绪论1.1 概述随着我国钢铁工业的发展，焦化行业进入到一个大发展时期。

大量焦炉煤气的产生，为焦炉煤气的合理开发利用提出了新的课题。

焦炉煤气的有效利用可产生巨大的经济效益，并且可避免环境污染和二次能源的浪费。

与石油资源相比，我国的煤炭储量十分丰富，结合当前焦炭市场需求旺盛的局面，必将会产生大量的焦炉煤气。

因此，我国未来每年焦炉煤气产量将十分可观。

是因为未经净化的煤气中含有大量的煤焦油、粗苯、氨、氮、萘、SO等物质2等温室气体。

焦炉煤气的应用开发前景非常广阔，从焦炉煤气可提炼出的以及CO2数百种化工产品来看，其不但延长了炼焦综合利用的产业但是，焦炉煤气欲得到进一步利用，必须对其进行净化。

未经净化的荒煤气不能得到利用，这链条经济道路，还可将低附加值的焦炉煤气转化为高附加值的产品。

因此，对它必须进行深度净化综合利用，走可持续发展的循环[1]。

1.2 文献综述1.2.1 焦炉煤气特点焦炉煤气是指用几种烟煤配成炼焦用煤，在炼焦炉中经高温干馏后，在产出焦炭和焦油产品的同时所得到的可燃气体。

炼焦过程析出的挥发性产物，从炭化室出来后成为粗煤气（又称为荒煤气），粗煤气中的有用物质在经过回收和净化之后便得到洁净焦炉煤气。

焦炉煤气是炼焦时的副产品．煤在隔绝空气)；当温下干镏，当温度小于350℃时，煤受热分解出水分和部分气态物(CO，CO2度在350℃～550℃时，煤受热析出大量的气体(甲烷占45%～55%，氢气占10%～20%) 当温度在550℃～700℃时，煤中的氢大量受热分解，气体中的氢气比例上升；当温度超过700℃，煤气量减少．当温度升到950℃～l050℃时，焦炭成熟．煤气就是温度小于700℃以前煤受热分解出的气态物质。

煤在干镏中还产生煤焦油．焦炭赴冶金，铸造，化工，电石等部门的燃料或原料。

煤焦油中含有多种物质，苯、酚、甲酚等是医药、塑料、合成纤维等部门的重要化工原料，沥青是建筑行业的防水材料。

高炉煤气发电项目方案一、概述为了综合利用高炉剩余煤气，减少对大气排热、减少温室效应，***钢厂把450m3高炉车间产生的24000m3煤气作为煤气锅炉的主要燃料，拟安装一台 35t/h煤气锅炉，配一台6MW凝汽式汽轮发电机组。

二、主机选型主机设备参数如下：1、燃煤气锅炉 1台型号： *G—35/3.82—Q额定蒸发量： 35t/h额定蒸汽温度： 450℃额定蒸汽压力： 3.82MPa给水温度：150℃排烟温度：150℃2、汽轮机 1台型号： N6—3.43型式：凝汽式额定功率：6MW额定进汽量：28.5t/h额定进汽压力：3.43MPa额定转速： 3000r.p.m3、发电机 1台型号：QF—6—II额定功率： 6MW功率因数： 0.8冷却方式：空冷励磁方式：可控硅励磁三、电厂设计方案的燃气管道及辅助设备3.1全厂总体规划及厂区总平面规划布置本工程的建设规模为35t/h燃气锅炉配6MW汽轮发电机组。

厂区主要建（构）筑物有：主厂房、机力通风冷却塔、烟囱、疏水泵房、综合水泵房、化水车间等。

厂区布置力求紧凑，满足设计规范要求，工艺流程合理，管线连接顺直、短捷，对厂区污染小。

（1）生产区：生产区位于厂区西南面，主厂房由北向南依次分别为汽机房、除氧间，锅炉、疏水泵房东西布置，位于除氧间南侧。

疏水泵房南侧为烟囱。

（2）水塔区：水塔区位于厂区东北面，工业水池在厂区东北角，其西面为机力通风冷却塔，综合水泵房在冷却塔南面。

（3）化水区：化水区位于厂区东南面，包括化学水处理车间及罐区。

3.2燃料输送本工程建设规模为一台35t/h纯烧高炉煤气锅炉配一台6MW凝汽式汽轮发电机组。

锅炉燃料利用**钢铁有限公司的高炉煤气，高炉煤气由煤气总管引接，采用高支架架空敷设至电站。

管线所经过区域无重要建筑物，且平坦，易于敷设。

由于煤气的产量与压力有较大的波动，本工程需用的煤气量也会随负荷变化而有较大的波动，进而影响燃气压力的稳定。

为保证其压力的稳定，设置通流能力为32000Nm3/h 的一级多路调压系统。

焦炉煤气发电方案2024焦炉煤气发电方案2024焦炉煤气发电是利用焦炉废气中所含有的煤气组分进行发电的一种方法。

煤矿、焦化厂等生产煤的工业企业通常都会产生大量的焦炉废气，而这些废气中含有大量可供利用的煤气。

因此，对这些焦炉废气进行利用，提高能源利用效率，减少环境污染，实现可持续发展具有重要意义。

本文将介绍焦炉煤气发电方案。

首先，焦炉煤气发电方案需要对焦炉废气进行处理。

由于焦炉废气中含有大量的有毒有害成分，如硫化氢、苯、氨等，对环境和人体健康造成重大威胁。

因此，在进行焦炉煤气发电之前，需要对焦炉废气进行脱硫、去氨、除尘等处理。

这些处理过程可以采用常见的脱硫、除尘设备进行，以降低废气中有害物质的含量。

接着，焦炉废气经过处理后，可以用于发电。

焦炉煤气发电可以采用内燃机发电、燃气轮机发电等不同的方式。

内燃机发电是将焦炉废气燃烧后，通过发动机直接转化为机械能，再通过发电机将机械能转化为电能。

内燃发电机组工作原理简单，具有启动快、适应范围广、维护方便等优点。

而燃气轮机发电是将焦炉废气燃烧后，通过燃气轮机将热能转化为动能，再通过发电机将动能转化为电能。

燃气轮机发电具有效率高、运行稳定、排放低等优点，适用于大规模发电。

此外，焦炉煤气发电方案还可以与其他能源发电方式相结合。

如与燃煤发电相结合，可以利用焦炉煤气替代部分燃煤，降低排放量，提高发电效率。

同时，焦炉煤气发电还可以与风力发电、太阳能发电等可再生能源发电方式相结合，实现能源的多元化利用，提高能源供应可靠性。

最后，焦炉煤气发电方案需要注意环境保护。

虽然焦炉煤气发电可以减少焦炉废气的排放，降低环境污染，但焦炉废气中仍然含有一定的有毒有害物质，对环境和人体健康仍然存在一定的威胁。

因此，在焦炉煤气发电过程中，需要严格控制有害物质的排放，进行在线监测，及时处理废气中的有毒有害物质。

总之，焦炉煤气发电方案是一种利用焦炉废气进行能源利用的重要方式。

通过对焦炉废气进行处理和利用，可以提高能源利用效率，减少环境污染，实现可持续发展。

1.1 工程概况江阴华西钢铁有限公司拟新建1×40MW高温超高压煤气发电机组，提高煤气发电效率，实现煤气零放散，减少环境污染。

项目名称：江阴华西钢铁有限公司1×40MW高炉煤气发电工程建设单位：江阴华西钢铁有限公司项目地址：江苏省江阴市华西村建设规模：1×140t/h高温超高压煤气锅炉+1×40MW中间一次再热凝汽式汽轮机+1×40MW发电机组及配套辅助设施。

建设方式：承包内容：1.2 工程界限1.2.1 工程项目包含的内容本项目包含的主要内容有：——主厂房1座（包括1台140t/h高温超高压煤气锅炉、1套40MW高温超高压凝汽式汽轮机、1套40MW发电机组以及配套辅机）；——化学水处理站1座（出力2×14t/h）；——项目配套循环冷却水系统（含循环水泵房、机力通风冷却塔）以及工业水、消防水、生活水等给排水设施）；——项目配套的电气系统；——项目配套的热工检测与控制系统；——项目红线范围内的所有照明；——项目红线范围内的相关配套能源介质管网（不包括经过煤气柜区红线内的能源介质管网）。

1.2.1.1工程设计①.项目范围内的土建设计，包含结构、建筑、检修平台和操作平台、总图、暖通、给排水、消防，建筑本体防雷接地、照明、通讯等。

②.项目范围内的工艺设计，包含锅炉、汽轮机、循环水、化学水等各个工艺系统流程及管道。

③.项目范围的发配电系统的设计，包含电站的电气主接线、电站接入系统、站用电配电、站用辅机控制、电站室外动力及照明配电线路。

④.项目范围的控制系统的设计，包括热工自动化及计算机控制系统。

1.2.1.2设备成套供货1.2.1.3土建工程施工①.厂房土建施工，包含建筑、消防、给排水、采暖通风、通讯、照明及防雷接地的设备采购和安装。

②.设备基础的施工。

③.厂房内外的起重机/电动葫芦的供货和安装。

④.室内外操作平台照明电气设备（含应急照明）的供货和安装。

12MW高炉煤气发电工程方案山东省能源建筑设计院二〇一二四月1 概述1.1. 工程建设规模本工程系高炉煤气发电新建工程，建设规模为1³12MW机组。

该项目装机容量为1×65t/h燃气锅炉和1³12MW凝汽式汽轮发电机组。

1.2 工程简介本电站为无锡有限公司高炉煤气发电综合利用项目，站址位于公司院内。

无锡有限公司现已建成高炉所产煤气量扣除高炉自身利用及烧结利用后，还有约60000Nm3/h的富余量，可供发电用。

拟建电站为无锡冶金有限公司下属分厂，以富余高炉煤气为燃料，属高炉煤气综合利用发电站。

根据国内目前发电机组和煤气锅炉的实际生产情况，发电站主机选型确定为1³12MW国产煤气发电机组。

发电站站址内占地面积本期为1.052ha。

电站燃料（高炉煤气）采用管道输送至厂。

电厂补给水源取自水源地。

补给水由冶金公司原有工业供水管网供水，采用带机械通风冷却塔的循环冷却方式。

本电站电能以10kV电压直接送入无锡冶金有限公司原10kV变电站，再通过10kV变电站向公司各变配所供电。

1.3 设计指导思想和主要技术原则1.3.1设计指导思想本设计方案在遵循国家技术经济和能源政策的前提下，充分体现和认真贯彻国家的基本建设方针政策。

按照国家颁发的有关规程、规范和标准，根据我国国情，合理确定设计标准，以降低工程造价，节约用地及用水、节约材料和能源，并符合环境保护和水土保持的要求。

技术上采用成熟的先进技术，方便施工、运行和检修，保证机组安全稳定运行，满发多发，以取得工程建设的最大综合经济效益。

尽力做到技术先进、经济合理、运行安全可靠。

1.3.2主要设计原则1.3.2.1站址：电站站址位于无锡有限公司院内。

1.3.2.2总平面布置：在保证生产工艺流程合理，满足施工和生产要求的前提下，站区总平面布置按1³12MW规模设计。

1.3.2.3主机选型：本工程装设1³12MW凝汽式汽轮发电机组+1³65t/h中温中压高炉煤气锅炉。

目录一、目的及适用范围二、系统概况三、烘炉范围四、烘炉前锅炉的必备条五、烘炉所需安装临时系统及所需条件六、烘炉前的准备七、烘炉温度的设置八、烘炉运行过程九、烘炉结果的鉴定十、烘炉注意事项十一、安全注意事项一、目的及适用范围揭阳公司1×30MW高温超高压煤气发电工程JG-110/13.7-Q型煤气锅炉，本锅炉除省煤器区域采用护板轻型炉墙外，其余均为敷管炉墙，各部分炉墙结构请参见炉墙图。

锅炉本体高温段采用敷管式炉墙，在检查门及让管较多的地方则通过保温箱体和一定数量以不同形式密封装置进行保温和密封；空预器采用外保温形式。

烘炉是确保炉墙耐磨层能长期可靠地运行的关键环节之一。

本台锅炉烘炉采用燃烧煤气的烘炉法，使炉内耐磨保温材料在较短的时间内烘干，并使材料在不同的温度下产生结合强度。

实践证明：采用煤气烘炉的方法，烘炉过程和烘炉的温度易于科学的监测控制，节省时间和大量的燃料，效率高、经济性好，烘炉温度场均匀，最终达到耐火材料性能要求。

一般来说，烘炉要实现的目标是：（1）为避免水分快速蒸发而导致炉墙损坏，必须使耐火耐磨材料内的水分缓慢受控地蒸发析出，而且得到充分的干燥；（2）使耐火耐磨层缓慢、充分、而又均匀地膨胀，避免耐火耐磨层由于热应力集中或耐火耐磨材料晶格转变时膨胀不均匀造成耐火耐磨层损坏等。

总之，耐火耐磨内衬的干燥要点是缓慢和均匀地可控加热。

完成一次新建机组完整的耐火材料烘炉程序，一般要分以下两个阶段：第一阶段：低温烘炉（200℃已高过温度测点为准）干燥阶段，在这个阶段中，耐火材料中的游离水分基本烘干；第二阶段：高温烘炉（达到运行温度，一般为650℃）结晶阶段，在这个阶段中，耐火材料发生晶相反应，完成莫来石化，达到最终性能的要求；上述第一阶段由煤气提供热源，第二阶段在锅炉的第一次启动过程中完成。

本烘炉方案是针对江西江联能源股份有限公司30MW（110T）锅炉施工后的低温烘炉阶段，提出包括锅炉烘炉工作、烘炉设备安装和运行、烘炉相关煤气系统、氮气系统、电源、烟风管道连接、锅炉相关部位的封堵等工作的具体实施方案。

焦炉煤气综合利用（发电）项目实施方案目录1、项目概述2、技术指标3、项目费用4、组织措施5、安全技术措施6、实施计划一、项目概述二、项目工艺及技术指标1、60万吨/年兰炭项目煤气产量①产气量：8.0×108Nm3/a②自用气量：4×108Nm3/a③日产气量：2.4×106Nm3/a④小时产气量：10×104Nm3/a⑤外供气量：4×108Nm3/a2、电厂掺烧煤气情况①项目可行性考察②电厂锅炉掺烧荒煤气量发电机组设计标煤耗0.429g/mh以一度电的热值12570KJ/kwh荒煤气的热值7362KJ/Nm3电厂发一度电需煤气量 1.7Nm3/kwh电厂锅炉按56%燃料热值掺烧煤气，机组全年运行小时数按8000小时计算，可烧煤气量为：3=8000m⨯⨯⨯.0N564569600007.160000即每年可燃烧气量4.5696亿标立方。

③电厂掺烧煤气工艺流程④设备及技术参数表⑤经济效益和社会效益分析我公司60万吨/年兰炭生产线和电厂掺烧气工程竣工投运后，可节约标煤10万吨/年，减排灰渣10.5万吨，消减二氧化碳11060吨/年。

为公司创可喜的经济效益，为当地节能减排工作具有一定的推动作用。

三、工程项目费用概算该项目工程采用分包、分段、分时实施：总费用万元。

总概算表四、组织措施为了保证该项目的顺利开工，确保施工项目的安全和质量，满足整体项目工期需求，特成立以下领导小组。

组长：副组长：成员：根据公司总体项目规划，为了促进整体项目的开展，经公司领导研究成立项目实施小组。

1、兰炭项目组组长：副组长：成员：2、煤气柜及输送链项目组组长：副组长：成员：3、电厂侧锅炉设备改造组组长：副组长：成员：五、安全技术措施5.1施工人员的条件及服装要求5.1.1凡是参与该项目的施工、安装、管理人员，应具有相应的资质，且经医生鉴定和有关部门批准。

高效担任相应的工作。

5.1.2所有工作人员都应学会触电、窒息急救法，心肺复法，并熟悉有关烧伤、外伤等急救常识。

高炉煤气发电机组设计方案一、设计原则本工程遵照《小型节能热电项目可行性研究技术规定》并参照电力部有关技术规定，国家有关产业，环保政策进行设计。

设计中充分体现小型、地方、节能、实用的特点，符合环境保护、节约能源的原则。

贯彻选择最优方案，降低工程造价，缩短建设周期，提高经济效益的设计思想。

根据本工程的特点，经与建设单位协商，本工程主要技术原则考虑如下：⑴按照燃料为高炉煤气，以气发电的要求选择机组。

⑵按照环境保护的要求，燃气供应量应全部消耗，满足发电的需求，并保证热电厂安全经济运行。

⑶生活设施不予考虑，只考虑生产、办公和小量检修设施。

⑷节约用水，减少环境污染，化学水处理采用较先进的反渗透除盐系统；汽机采用空冷冷却方式。

⑸循环水的排污水、轴承冷却水、化学水处理的排污水、反冲洗水等均回收利用。

⑹电能以自用为主，电厂与电网按有关规定联网，发电机出线电压为10.5kV，通过10Kv专线与外部变电站连接上网，且直接以10kV 电压向各车间供电。

正常情况下生产用电主要由热电站供给，等机组检修、停运或故障时，可以从网上受电，电量多余时则向系统供电。

⑺热工调节采用电动调节，采用DDZ-III型可调节仪表。

⑻机、炉采用集中控制方式。

⑼厂区内，尤其是主厂房内设CO报警装置以及消防灭火设施。

⑽总平面布置不单独设厂前区，只考虑适当的必要的绿化。

⑾供给热电站的高炉煤气是经过两级除尘后的净煤气，本项目的锅炉不再考虑除尘问题；高炉煤气含硫极低（0.06%）故SO2不会对环境产生限制性影响，设计中不考虑脱硫问题。

⑿机、组年利用小时数按6500h计算。

二、机组选择根据公司无工业热负荷，生活热负荷太小，汽轮机组从运行经济性角度对热负荷的要求和煤气综合利用的实际情况。

本工程拟选凝汽式汽轮发电机组作为主要机型来论证和选择机组容量。

根据公司目前高炉可供煤气45675Nm3/d，可产蒸汽45.75t/h，选择下列装机方案。

方案一：2×N3-2.35机组+2×20t/h燃气炉锅炉：型号：SHS20-2.45/400-Q额定蒸发量：20t/h过热蒸汽压力： 2.35MPa过热蒸汽温度：400℃给水温度：105℃热效率：≥85%布置方式：单层布置数量：2台汽轮机：型号：N3-2.35额定功率：3000KW额定进汽压力： 2.35MPa额定进汽温度：390℃额定进汽量：16.1t/h额定转速：3000rpm排汽压力：8.0kPa布置方式：双层布置数量：2台发电机：型号：QF-3-2额定功率：3000KW出线电压：10.5kV功率因素：0.8布置方式：双层布置冷却介质：空气数量：2台方案二：1×N6-3.43机+1×35t/h燃气炉锅炉型号：CG35－3.83／450－Ｑ型额定蒸发量35ｔ／ｈ额定蒸汽温度450℃额定蒸汽压力 3.83MPａ锅炉给水温度104℃锅炉设计效率90.5％燃烧方式煤气四角喷燃器汽轮发电机组型号：N6－3.43型额定功率 6.0ＭＷ进气压力 3.43 MPａ进气温度435℃进气量28.8ｔ／ｈ正常冷却水温27℃最高冷却水温33℃排汽压力0.0071 MPａ汽耗 5.568Ｋｇ／Ｋｗ．ｈ额定转速3000转／分布置双层布置发电机型号：QF－6.0－２型额定功率 6.0ＭＷ转速3000转／分出线电压10.5KＶ本工程推荐方案一作为本可研报告的推荐方案。