低热值气体燃料包括高炉煤气的利用
高炉煤气的热值
高炉煤气的热值摘要：一、高炉煤气的概述二、高炉煤气的成分及发热量三、如何计算高炉煤气的发热量四、高炉煤气的热值范围五、结论正文：一、高炉煤气的概述高炉煤气是炼铁过程中产生的副产品，主要成分包括一氧化碳（CO）、二氧化碳（CO2）、氮气（N2）、氢气（H2）、甲烷（CH4）等。
在这些成分中，一氧化碳、氢气和甲烷是可燃的，它们的含量决定了高炉煤气的发热量。
二、高炉煤气的成分及发热量高炉煤气的发热量主要由一氧化碳、氢气和甲烷的含量决定。
其中，一氧化碳的热值为390,000 kJ/m3和9.2 kJ/kg；氢气的热值为142,000 kJ/m3和2.8 kJ/kg；甲烷的热值为55,500 kJ/m3和1.8 kJ/kg。
高炉煤气中还包含其他气体，如氮气、二氧化碳、氧气和硫化氢等，它们的发热量较低。
三、如何计算高炉煤气的发热量要计算高炉煤气的发热量，需要知道煤气中各组分的含量，然后根据各组分的热值和含量计算出发热量。
发热量的计算公式为：发热量= （一氧化碳含量×一氧化碳热值+ 氢气含量×氢气热值+ 甲烷含量×甲烷热值）×1000 -其他气体发热量。
在计算过程中，要注意是将含量换算为重量百分数还是体积百分数，以及是否需要考虑摩尔百分数。
此外，热量单位有千焦尔（kJ）和千卡（kcal），需要进行换算。
四、高炉煤气的热值范围高炉煤气的热值通常较低，一般在2900 kJ/m3到4000 kJ/m3之间。
具体热值会受到生产工艺和原料成分的影响，不同厂家和地区的高炉煤气热值可能会有所差异。
五、结论高炉煤气是一种低热值煤气，其发热量主要由一氧化碳、氢气和甲烷的含量决定。
计算高炉煤气发热量需要知道煤气中各组分的含量，并根据各组分的热值和含量进行计算。
高炉煤气简介
高炉煤气放散简介一、概述在冶金企业钢铁公司炼铁是钢厂生产的第一步，目前，我国有400m³，1000m³，2000m³等炼铁高炉，在炼铁副产品高炉煤气，供给炼铁、炼钢、砸钢、焦化、烧结等使用，当高炉煤气供大于求时，高炉煤气管网压力，会骤然上升，此时必须对高炉煤气管网进行放散，并点燃，所以高炉煤气放散时，煤气系统的重要设施，确保煤气系统压力稳定，安全。
二、高卢煤气放散点火装置工艺简介：①高炉煤气属于低热值煤气，其热值在700-800大卡，直接点火比较困难，一般使用长明灯，点火在放散流量大时，还要进行伴烧，确保放散燃烧的稳定。
②高炉煤气点火方式：a、以高热值燃气如天然气、乙炔气、丙烷气、焦炉煤气等作为点火介质。
b、为节约高热值煤气的使用西安嘉华热工设备有限公司开发研制了等离子点火器进行点火。
c、使用催化剂降低高炉煤气反应的活化能激发可燃气体分子的碰撞，促进氧化反应进行，使用高炉煤气进行催化点火伴烧。
③高炉煤气点火过程：在高炉煤气放散管顶部的火炬燃烧器，均匀布置量至4个长明灯点火器，无论风向如何，均能有效点燃放散的高炉煤气，其组成为高能点火器、高温高压点火电缆，感热式热电偶、火焰探测器、动态阻火器、防风罩等组成的高炉煤气放散点火燃烧器，既能有效的点燃高炉煤气，又能保证其在大风及雨雪等恶劣天气情况下稳定燃烧，又能将点火成败反馈至地面就地控制柜及中控室DCS上位机系统使火炬运行情况一目了然。
三、高炉煤气放散防回火装置：当放散接近预设值压力下线时，放散气体流速减慢及管网压力下降时，易发生回火现象，西安嘉华热工设备有限公司开发研制了一套PLC控制软件，通过压力及火焰监测系统准确的开启氮气吹扫功能并且在火炬燃烧器内部设有动态流体阻火器双重保护，有效的阻止了回火现象的产生。
西安嘉华热工设备有限公司在多年的实践中总结并开发出适合不同工况条件下的高炉煤气放散自动点火装置。
高炉煤气发电技术
高炉煤气发电技术发表时间：2019-01-16T14:36:47.303Z 来源：《电力设备》2018年第26期作者：郭振华[导读] 摘要：节能减排是钢铁工业发展过程中面临的重大战略性任务。
（河南济源钢铁集团有限公司河南省济源市 459000）摘要：节能减排是钢铁工业发展过程中面临的重大战略性任务。
“十二五”期间，钢铁工业面临节能减排任务更加艰巨，法律法规要求更加严格，钢铁生产的环保成本将进一步加大，钢铁生产低碳化趋势不可逆转。
如何挖掘节能潜力、降低能耗和产品成本、取得较好的经济效益，已成为各钢铁企业的当务之急。
为此，某钢铁企业把节能减排作为调整优化结构、转变钢铁生产发展方式的突破口，大力采用节能减排先进工艺技术和节能措施，提出建设本工程，用以降低吨钢成本，节约能源和保护环境，增强企业的市场竞争力，为企业的可持续发展注入新的活力，使企业的发展建立在节约能源和保护环境的基础上，真正实现协调和可持续发展。
关键词：高炉煤气；钢铁厂；发电；节能减排1高温超高压煤气发电技术钢铁企业生产过程中会产生大量废烟气、废气（汽）、废液、废渣，这些都是重要的二次能源，可以再次被利用。
煤气发电技术可以充分利用富余的煤气发电使其变废为宝，化害为利，既获得了经济效益，又减少煤气放散造成的环境污染，符合国家节能减排的产业政策。
煤气发电技术主要是通过燃气锅炉燃烧厂区富余的煤气产生蒸汽，通过对蒸汽参数进行调节优化，将蒸汽供入蒸汽轮机发电。
目前，高温超高压煤气发电是一种效率高、技术成熟的钢厂余能利用方式，通过进一步提高蒸汽初参数和增加一次中间再热，尽可能提高机组的热效率。
2工艺系统2.1煤气系统煤气系统分高炉煤气输、配送系统。
转炉煤气经加压机加压后在高炉煤气总管道上配送进入高炉煤气管母管，混合煤气由总母管送至锅炉尾部，通过两条分支母管输送到锅炉炉膛两侧，再由设在锅炉四角的4根分支总管，分别配送给8个燃烧喷嘴，供入炉膛燃烧。
煤气总母管设有煤气专用液动式眼镜阀、电动硬密封蝶阀和电动快速切断阀，以保证锅炉在检修或事故时煤气的完全隔断和快速隔离，另外管道阀门后设有手孔、放散管、氮气吹扫接口管及流量装置；在分支总管上设有电动硬密封蝶阀和电动快速切断阀；在进燃烧器前的配送管上设调节阀和手动蝶阀，以调整煤气给量；在分支总管、分支母管最高点处设放散管和取样管；在锅炉两侧分支母管最低点处设凝水管，将收集的煤气凝水分别引至高炉煤气凝水缸。
钢铁联合企业副产煤气如何科学利用
钢铁联合企业副产煤气如何科学利用钢铁联合企业（有焦化工序）所用的煤炭在生产过程中会有30%~34%的能量转换为副产煤气，这其中包括高炉煤气、转炉煤气和焦炉煤气。
副产煤气的合理和高效利用，对于企业的节能减排、降低生产成本、改善环境有重大影响。
目前，我国钢铁企业在合理和高效利用副产煤气方面尚有一定的潜力，需要进行科学分析，通过精细化管理，优化回收利用，这样可以提升企业的市场竞争力，实现绿色生产。
钢铁工业副产煤气一览高炉煤气。
高炉煤气是高炉炼铁生产过程的副产品，其产量很大，同时产量波动也大，一般吨铁高炉煤气产量为1400m3~2000m3，高炉煤气产量主要与高炉炼铁的燃料比有关，燃料比越高，产生的高炉煤气量亦越大。
虽然高炉煤气产量大，但是其热值较低，一般为3340kJ/m3~4180kJ/m3，这是由于高炉煤气中N2含量很高，而CO的含量仅占到24%~30%，因此高炉煤气很难充分利用。
随着节能减排工作的进展，高炉炼铁要求尽可能降低燃料比，减少高炉煤气的产量。
高炉煤气除了高炉自身烧热风炉使用一部分外（30%~45%，有自预热小热风炉的消耗煤气多），其余的净煤气经管道输送给钢铁厂其他用户使用，一般用于焦炉加热，烧结机点火，炼钢的在线、离线烤包器，轧钢的加热炉或均热炉等。
由于高炉煤气热值较低，一般企业在使用高炉煤气时，要采用双预热的燃烧技术，这样扩大了高炉煤气使用范围，提高了高炉煤气的使用效果。
焦炉煤气。
焦炉煤气是焦炉炼焦生产过程的副产品，焦炉煤气的产量与配煤和结焦时间有关，一般气煤配比越高，焦炉煤气的产量就越高，生产1t焦炭大约可产焦炉煤气350m3~430m3。
焦炉煤气中H2含量很高，达到55%~60%，因此其热值很高，大约为16000kJ/m3~19000kJ/m3，焦炉煤气是很有经济价值的能源。
焦炉煤气的使用范围比较广泛，主要供焦炉自身加热炼焦煤使用（约20%），轧钢生产高级品种的加热炉、高炉出铁口烘烤、烧结点火、连铸切割、轧钢加热炉等也使用焦炉煤气作燃料，同时焦炉煤气也可以用于提取纯氢、合成甲醇、直接还原炼铁、喷入高炉等。
高炉煤气七大高值利用方法!你知道多少？
高炉煤气七大高值利用方法！你知道多少？高炉煤气是钢铁工业中高炉炼铁过程中副产的一种低热值气体燃料，与转炉煤气、焦炉煤气相比，高炉煤气热值低，应用范围小，许多钢铁厂并没有充分利用，甚至大量放散，既浪费了能源，又污染了环境。
本文介绍了7种高炉煤气高值利用的技术方法，以供大家参考！高炉煤气的产生量约为高炉鼓风风量的1.2~1.40倍。
冶炼1吨生铁可产生高炉煤气1500～2000Nm³左右。
高炉煤气发生量主要与鼓风量有关，与富氧和冶炼生铁品种也有关系，喷吹煤粉和烧结矿中的残碳量也会对高炉煤气的产生量有较大影响。
表1、高炉煤气的典型组成因高炉煤气中含CO量在30%以下，造成燃烧速度低、火焰长，因此高炉煤气的理论燃烧温度为1400~1500℃。
高炉煤气中有大量N2和CO2，其主要可燃的成份为CO、H2和CH4（含量很少），故其发热值较低。
一般冶炼制钢铁时，发热值为2850 kJ/m³~3220kJ/m³；冶炼铸造铁时，发热值为3550kJ/m³~4200kJ/m³。
在钢铁工业用能结构中，煤炭约占70%左右，在煤炭的热能转换中有65.88%是以焦炭和煤粉形式参与冶炼生产的，另有34.12%的热能是以可燃气体（包括高炉煤气、转炉煤气、焦炉煤气）形式出现。
可燃气体的热能数值大，合理、科学、充分地利用对钢铁工业节能工作具有积极的作用。
与转炉煤气、焦炉煤气相比，高炉煤气热值低，应用范围小，许多钢铁厂还没有充分利用，甚至大量放散，既浪费了能源，又污染了环境。
为了充分利用富余的高炉煤气，一般情况是在燃煤动力锅炉中掺烧一部分或供小型混合煤气锅炉混烧，回收量都不是很大。
对其进行综合利用，将成为一个重要发展趋势。
下面介绍几种常见且实用的高炉煤气利用技术。
1、高炉热风炉高炉热风炉是目前单一使用高炉煤气应用最广泛的工业炉，高炉热风炉凭借炉内耐火砖砌体热容量大所形成的高温环境，使单一高炉煤气能够稳定燃烧。
焦化煤气基本知识
钢厂煤气基本知识1、高炉煤气高压鼓风机鼓风，并且通过热风炉加热后进入了高炉，这种热风和焦炭助燃，产生的是二氧化碳和一氧化碳，二氧化碳又和炙热的焦炭产生一氧化碳，一氧化碳在上升的过程中，还原了铁矿石中的铁元素，使之成为生铁，这就是炼铁化学过程。
铁水在炉底暂时存留，定时放出用于直接炼钢或铸锭。
这时候在高炉的炉气中，还有大量的过剩的一氧化碳，这种混和气体，就是高炉煤气。
每炼一吨铁可产生2100-2200m3的高炉煤气。
这种含有可燃一氧化碳的气体，是一种低热值的气体燃料，可以用于冶金企业的自用燃气，如加热热轧的钢锭、预热钢水包等。
也可以供给民用，如果能够加入焦炉煤气，就叫做“混和煤气”，这样就提高了热值。
高炉煤气为炼铁过程中产生的副产品，主要成分为:CO, C02, N2、H2、CH4等，其中可燃成分CO含量约占25%左右，H2、CH4的含量很少，CO2, N2的含量分别占15%,55%，热值仅为3500KJ/ m3左右。
高炉煤气的成分和热值与高炉所用的燃料、所炼生铁的品种及冶炼工艺有关，现代的炼铁生产普遍采用大容积、高风温、高冶炼强度、高喷煤粉量的生产工艺，采用这些先进的生产工艺提高了劳动生产率并降低能耗，但所产的高炉煤气热值更低，增加了利用难度。
高炉煤气中的CO2, N2既不参与燃烧产生热量，也不能助燃，相反，还吸收大量的燃烧过程中产生的热量，导致高炉煤气的理论燃烧温度偏低。
高炉煤气的着火点并不高，似乎不存在着火的障碍，但在实际燃烧过程中，受各种因素的影响，混合气体的温度必须远大于着火点，才能确保燃烧的稳定性。
高炉煤气的理论燃烧温度低，参与燃烧的高炉煤气的量很大，导致混合气体的升温速度很慢，温度不高，燃烧稳定性不好。
燃烧反应能够发生的另一条件是气体分子间能够发生有效碰撞，即拥有足够能量的相互之间能够发生氧化反应的分子间发生的碰撞，大量的C02,N2的存在，减少了分子间发生有效碰撞的几率，宏观上表现为燃烧速度慢，燃烧不稳定。
燃气蒸汽联合循环发电技术的研究与应用
燃气蒸汽联合循环发电技术的研究与应用摘要：本文以燃气蒸汽联合循环发电机组为例进行介绍，通过企业生产过程中产生的富余焦炉煤气和高炉煤气为燃料，采用先进技术、效率高，实现了将放散的煤气全部回收进行发电，解决了能源浪费和环境污染问题。
关键词：燃气轮机；蒸汽轮机；联合循环；发电技术引言随着能源发电技术的不断发展，人们环保意识的日益增强，燃气发电技术得到了快速的发展。
常规简单循环的燃气发电系统主要是通过空气经过压气机压缩到一定的气压后，然后进入燃烧室与喷入的燃料混合燃烧，形成高温燃气后进入透平膨胀机做功，推动透平转子带着压气机一起旋转，并带动发电机做功，输出电能。
因此当燃气机温度较高时，就会导致热能损失，降低循环的热效率。
一、燃气蒸汽联合循环的意义根据我国当前的用电情况，为了满足社会用电需求及能源消耗增多等情况，对于对节能发电模式的期望越来越高。
为了能同时满足这两方面的需求，热电厂在制定电能生产工艺时，需对传统发电模式进行改造，采用先进的电力生产技术，合理利用煤燃料燃烧生产热能、电能。
联合循环技术的运用对热电厂发电发热有着重要的意义。
1、解决能源问题能源作为社会经济的发展的主要因素，热电厂采用传统发电模式不仅无法获得理想的生产效率，也导致煤燃料资源的浪费。
联合循环技术用于热电厂发电，既能实现“煤的洁净燃烧”，也能提高热电厂的发电效率。
联合循环技术对燃气轮机循环、蒸汽轮机循环进行优化改进，把两者组合到一起构成综合性的热力循环。
不仅科学利用煤燃料发电，也促进了机组运行效率、机组功率的提高。
2、合理利用燃气煤燃料燃烧后产生燃气，若发电厂能充分利用燃气也可将其作为发电的燃料。
对煤燃烧产生的燃气利用率较低，降低了电能生产的产量。
联合循环技术对燃烧锅炉、汽轮机组等设备的连接进行改进，设置了循环控制系统以及时集中燃气加以燃烧，提高了热电厂发电的效率。
如联合循环技术里燃气轮机能充分燃烧气化炉产生的中、低热值煤气，保证了燃气的合理运用。
煤气介绍参考资料
五、高炉煤气含尘量大
焦炉所用的高炉煤气含尘量要求最大不超过15mg/m3。近年来由于高压炉顶和洗涤工艺的改善，高炉煤气含尘量可降到5mg/m3以下，但长期使用高炉煤气后，煤气中的灰尘也会在煤气通道中沉积下来，使阻力增加，影响加热的正常调节，因而需要采取清扫措施。
一氧化碳含量差很多
转炉煤气：
转炉炼钢过程中，铁水中的碳在高温下和吹入的氧生成一氧化碳和少量二氧化碳的混合气体。回收的顶吹氧转炉炉气含一氧化碳60～80%，二氧化碳15～20%，以及氮、氢和微量氧。转炉煤气的发生量在一个冶炼过程中并不均衡，成分也有变化。通常将转炉多次冶炼过程回收的煤气输入一个储气柜，混匀后再输送给用户。
高炉煤气密度
[1]高炉煤气特性：（1）高炉煤气中不燃成分多，可燃成分较少（约30%左右），发热值低，一般为3344—4180千焦/标米³；（2）高炉煤气是无色无味、无臭的气体，因CO含量很高、所以毒性极大；（3）燃烧速度慢、火焰较长、焦饼上下温差较小；（4）用高炉煤气加热焦炉时，煤气中含尘量大，容易堵塞蓄垫室格子砖；（5）安全规格规定在1米³空气CO含量不能超过30mg；（6）着火温度大于700OC。(7)高炉煤气含有H2（1.5-3.0%），CH4（0.2-0.5%），CO（25-30%），CO2（9-12%），N2（55-60%），O2（0.2-0.4%）;密度为1.29-1.30Kg/Nm3。
由于通过蓄热室预热的气体量多，因此蓄热室、小烟道和分烟道的废气温度都较低。小烟道废气出口温度一般比使用焦炉煤气加热时低40--60℃。
四、高炉煤气毒性大
高温低氧燃烧总结
1、燃料燃烧过程中生产的NOx，按其形成可分为三种：热力型NOx、快速型NOx和燃料型NOx。
2、气体燃料燃烧过程主要生成的是热力型NOx。
3、传统的抑制热力型NOx的燃烧技术有：低氧燃烧法、分段燃烧法、烟气再循环法等。
这三种方法均可理解为偏离化学当量燃烧法，即在局部的燃烧区域中化学当量比不在燃烧反应化学当量比范围，从而抑制NOx的生成。
4、低氧燃烧在工业应用中5种有效的途径：（1）有效地组织炉膛内的气流。
选取合适的助燃空气与燃料气流的喷射速度，合理布局炉膛尺寸与内部结构及合理布置烧嘴位置、数目及燃料喷口与助燃空气喷口距离、喷射角度等。
依靠助燃空气及燃料气高速射流的卷吸效应，使炉内大量燃烧产物回流，稀释燃烧区的含氧体积浓度。
这是实现低氧燃烧的根本途径。
（2）燃料分级燃烧是实现炉内低氧燃烧的辅助措施，也是降低NOx的措施。
先将一小部分燃料（一次燃料）与预热后的高温空气在烧嘴通道内燃烧，消耗掉一部分氧量。
然后，将燃烧后的混合气流高速喷入炉内，卷吸炉内燃烧产物，稀释助燃空气的含氧体积浓度。
值得注意的是，一次燃料所占比例越低，排烟中的NOx浓度越低。
（3）燃用低热值燃料。
低热值气体燃料，如高炉煤气、发生炉煤气、转炉煤气等，发热量低于8360KJ/m3，利用率往往不高。
若采用高效蓄热式换热技术，将助燃空气与低热值气体燃料双预热到高温，仅利用燃料中CO2、N2等气体的稀释作用，就可以实现炉内高温低氧燃烧。
（4）炉外排烟再循环，利用炉外排烟作稀释剂，将引风机输出管与送风机吸入管连接，通过阀门调节吸入烟气量，实现排烟再循环，也是获得低氧燃烧的一条途径。
（5）尽可能采用较低的过剩空气系数。
在保证完全燃烧的前提下，尽可能采用较低的过剩空气系数，就可适当地降低助燃空气的喷射流速，减少炉内燃烧产物的回流比率，减少一次燃料量或减少炉外排烟再循环率等。
5、蓄热室不变情况下，换向周期越短，温度效率和热效率越高。
6、论文研究，排烟温度在120~180间，换向时间10s~30s最佳。
高炉煤气、转炉煤气与焦炉煤气简介
高压鼓风机（罗茨风机）鼓风，并且通过热风炉加热后进入了高炉，这种热风和焦炭助燃，产生的是二氧化碳和一氧化碳，二氧化碳又和炙热的焦炭产生一氧化碳，一氧化碳在上升的过程中，还原了铁矿石中的铁元素，使之成为生铁，这就是炼铁的化学过程。
铁水在炉底暂时存留，定时放出用于直接炼钢或铸锭。
这时候在高炉的炉气中，还有大量的过剩的一氧化碳，这种混和气体，就是“高炉煤气”。
这种含有可燃一氧化碳的气体，是一种低热值的气体燃料，可以用于冶金企业的自用燃气，如加热热轧的钢锭、预热钢水包等。
也可以供给民用，如果能够加入焦炉煤气，就叫做“混和煤气”，这样就提高了热值。
高炉煤气为炼铁过程中产生的副产品，主要成分为:CO, CO2, N2、H2、CH4等，其中可燃成分CO含量约占25%左右，H2、CH4的含量很少，CO2, N2的含量分别占15%,55 %，热值仅为3500KJ/m3左右。
高炉煤气的成分和热值与高炉所用的燃料、所炼生铁的品种及冶炼工艺有关，现代的炼铁生产普遍采用大容积、高风温、高冶炼强度、高喷煤粉量的生产工艺，采用这些先进的生产工艺提高了劳动生产率并降低能耗，但所产的高炉煤气热值更低，增加了利用难度。
高炉煤气中的CO2, N2既不参与燃烧产生热量，也不能助燃，相反，还吸收大量的燃烧过程中产生的热量，导致高炉煤气的理论燃烧温度偏低。
高炉煤气的着火点并不高，似乎不存在着火的障碍，但在实际燃烧过程中，受各种因素的影响，混合气体的温度必须远大于着火点，才能确保燃烧的稳定性。
高炉煤气的理论燃烧温度低，参与燃烧的高炉煤气的量很大，导致混合气体的升温速度很慢，温度不高，燃烧稳定性不好。
燃烧反应能够发生的另一条件是气体分子间能够发生有效碰撞，即拥有足够能量的相互之间能够发生氧化反应的分子间发生的碰撞，大量的CO2,N2的存在，减少了分子间发生有效碰撞的几率，宏观上表现为燃烧速度慢，燃烧不稳定。
高炉煤气中存在大量的CO2, N2，燃烧过程中基本不参与化学反应，几乎等量转移到燃烧产生的烟气中，燃高炉煤气产生的烟气量远多于燃煤。
高炉煤气燃气—蒸汽联合循环发电的应用及分析
大连理工大学硕士学位论文高炉煤气燃气—蒸汽联合循环发电的应用及分析姓名杨锐申请学位级别硕士专业动力工程指导教师谢蓉宋思远20081201大连理工大学专业学位硕士学位论文摘要钢铁企业在金属冶炼的工艺过程中会产生大量的富生煤气尤其是高炉煤气钢铁企业富生煤气的特点是热值低、污染大、回收难过去通常是放散到大气中从而造成了资源浪费和环境污染。
有些工厂是利用煤气锅炉燃烧煤气发电来进行回收但是通常效率不高而且排放也比较大。
目前先进的煤气回收装置就是采用燃气一蒸汽联合循环发电技术使循环效率大大提高排放量也大大降低。
对于钢铁企业而言燃气轮机能够高效利用高炉煤气且完全达到国家环保要求、符合能源政策并为节能减排作出较大的贡献同时投资回收速度也很快给企业自身带来可观的经济效益。
此外高炉煤气燃机还可以申请得到京都议定书项目的额外经济收入。
本论文主要是结合高炉煤气燃气轮机的生产和运行实践介绍燃机工艺流程在钢铁企业的应用以及对联合循环效率和运行经济性进行理论计算和实际运行的分析对比论证燃气轮机对钢铁企业在经济运行上的可行性和重要性以及来自三菱重工技术的高炉煤气燃气轮机对燃烧高炉煤气的突出优势给涉足燃机事业的人员和准备调研方案的企业提供参考和研究的依据。
关键词高炉煤气联合循环应用及分析高炉煤气燃气一蒸汽联合循环发电的应用及分析—纲——大连理工大学学位论文独创性声明作者郑重声明所呈交的学位论文是本人在导师的指导下进行研究工作所取得的成果。
尽我所知除文中已经注明引用内容和致谢的地方外本论文不包含其他个人或集体已经发表的研究成果也不包含其他已申请学位或其他用途使用过的成果。
与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。
若有不实之处本人愿意承担相关法律责任。
学位论文题目直塑送氢燧氢二蒸盗珐佥堑巫发皇鲍座用及佥盘作者签名—二左乙—赶—一日期互生年生月二日大连理下大学硕士研究生学位论文大连理工大学学位论文版权使用授权书本人完全了解学校有关学位论文知识产权的规定在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于大连理工大学允许论文被查阅和借阅。
高炉煤气、转炉煤气与焦炉煤气简介
高压鼓风机（罗茨风机）鼓风，并且通过热风炉加热后进入了高炉，这种热风和焦炭助燃，产生的是二氧化碳和一氧化碳，二氧化碳又和炙热的焦炭产生一氧化碳，一氧化碳在上升的过程中，还原了铁矿石中的铁元素，使之成为生铁，这就是炼铁的化学过程。
铁水在炉底暂时存留，定时放出用于直接炼钢或铸锭。
这时候在高炉的炉气中，还有大量的过剩的一氧化碳，这种混和气体，就是“高炉煤气”。
这种含有可燃一氧化碳的气体，是一种低热值的气体燃料，可以用于冶金企业的自用燃气，如加热热轧的钢锭、预热钢水包等。
也可以供给民用，如果能够加入焦炉煤气，就叫做“混和煤气”，这样就提高了热值。
高炉煤气为炼铁过程中产生的副产品，主要成分为:CO, CO2, N2、H2、CH4等，其中可燃成分CO含量约占25%左右，H2、CH4的含量很少，CO2, N2的含量分别占15%,55 %，热值仅为3500KJ/m3左右。
高炉煤气的成分和热值与高炉所用的燃料、所炼生铁的品种及冶炼工艺有关，现代的炼铁生产普遍采用大容积、高风温、高冶炼强度、高喷煤粉量的生产工艺，采用这些先进的生产工艺提高了劳动生产率并降低能耗，但所产的高炉煤气热值更低，增加了利用难度。
高炉煤气中的CO2, N2既不参与燃烧产生热量，也不能助燃，相反，还吸收大量的燃烧过程中产生的热量，导致高炉煤气的理论燃烧温度偏低。
高炉煤气的着火点并不高，似乎不存在着火的障碍，但在实际燃烧过程中，受各种因素的影响，混合气体的温度必须远大于着火点，才能确保燃烧的稳定性。
高炉煤气的理论燃烧温度低，参与燃烧的高炉煤气的量很大，导致混合气体的升温速度很慢，温度不高，燃烧稳定性不好。
燃烧反应能够发生的另一条件是气体分子间能够发生有效碰撞，即拥有足够能量的相互之间能够发生氧化反应的分子间发生的碰撞，大量的CO2,N2的存在，减少了分子间发生有效碰撞的几率，宏观上表现为燃烧速度慢，燃烧不稳定。
高炉煤气中存在大量的CO2, N2，燃烧过程中基本不参与化学反应，几乎等量转移到燃烧产生的烟气中，燃高炉煤气产生的烟气量远多于燃煤。
关于煤气利用及平衡的分析报告
关于煤气利用及平衡的分析报告公司领导：2012年7月份，炼铁厂平均综合焦比为519.43kg/t，最低达到476.33kg/t，由于焦比的下降则产生的煤气热值也相对较低，使轧钢加热炉的加热效率相应下降。
针对乌钢高炉煤气平衡问题，生产技术部进行了分析，现汇报如下：一、前言高炉煤气是高炉生产中焦炭经气化后转变而来的，是高炉炼铁的副产品。
每炼一吨生铁可产生热值为3300～4100kJ/m3的高炉煤气1300～1600m3。
虽然高炉煤气是一种低热值的燃料，但由于其巨大的发生量，因此产生的能源价值是相当可观的。
热风炉换炉送风可使高炉煤气的发生量和压力大幅度波动，突发的大量煤气过剩或紧缺容易导致设备熄火和用户停产。
所以，高炉煤气供应量与需求量之间的平衡以及优化调度，对科学合理地分析能源消耗，完善制定高炉煤气生产计划，维护系统安全，实现节能减排，从而提高企业的综合实力具有重要的意义。
高炉煤气是钢铁企业煤气量最大的一种宝贵能源。
高炉煤气的主要可燃成分为CO，约占30％，还有少量的H2和CH4，其余为不可燃的N2及CO2，故其发热值较低。
高炉煤气是一种无色、无味、有毒的低热值气体燃料，加热高炉煤气的设备必须保持严密。
高炉煤气的高温气体易于充满炉膛，温度分布均匀，可以用于冶金企业的自用燃气，如加热热轧的钢锭、预热钢水包等。
也可以供给民用，如果能够加入焦炉煤气，就叫做“混和煤气”，这样可以提高热值。
高炉煤气从高炉出来时含有大量的粉尘，约为15～80g/m3或更多，因此在使用前必须经导出管、上升管和下降管进入重力除尘，除去粗颗粒粉尘；再进入布袋除尘，除尘净化等工序。
二、煤气平衡计算煤气的供需平衡是一个复杂的系统工程，它不仅取决于煤气用户，而且还取决于产气设备和煤气储配、输送及其相关因素所组成的整个煤气系统，只有同时抓好煤气系统的每一个环节及相关因素，才能使煤气平衡处于最佳状态。
煤气的发生是煤气平衡系统的源头，对煤气的发生量进行科学的预测，有助于合理分配二次能源，避免煤气供应的不足或放散。
冶金工业副产煤气的高效利用
冶金工业副产煤气的高效利用冶金工业是我国重要的工业领域之一，副产煤气是其生产过程中产生的重要废弃物。
为了降低对环境的污染和提高能源利用效率，必须对冶金工业副产煤气进行高效利用。
本文将介绍冶金工业副产煤气的现状、高效利用技术、经济效益分析和应用实践，为相关企业和研究人员提供参考。
冶金工业副产煤气是指钢铁、有色金属、稀有金属等冶炼过程中产生的各种气体。
这些气体主要含有二氧化碳、一氧化碳、甲烷、氢气等成分，直接排放不仅会对环境造成严重污染，还会浪费大量的能源。
因此，对冶金工业副产煤气进行高效利用具有重要的现实意义。
为了实现冶金工业副产煤气的的高效利用，以下技术途径可作参考：煤气化技术：将冶金副产煤气转化为清洁的合成气，用于生产高附加值的产品，如化学品、燃料等。
焦炭热解技术：通过控制焦炭在高温下的热解反应，提取出有价值的化学物质，如苯、甲苯等。
燃气轮机联合循环技术：将冶金副产煤气用于燃气轮机发电，提高能源利用效率。
燃料电池技术：利用燃料电池将冶金副产煤气转化为电能，提高能源转化效率。
从经济效益角度来看，对冶金工业副产煤气进行高效利用具有重要的现实意义。
一方面，通过对副产煤气的利用，可以减少企业的能源采购成本，提高企业的经济效益；另一方面，高效利用技术还可以降低环境污染，减少企业的环保成本。
例如，通过煤气化技术将冶金副产煤气转化为清洁的合成气，不仅可以生产高附加值的产品，还可以减少废气排放。
应用实践方面，以某大型钢铁企业的燃气轮机联合循环项目为例。
该企业采用煤气化技术将冶金副产煤气转化为清洁的合成气，用于燃气轮机联合循环发电。
通过这一项目，企业不仅提高了能源利用效率，降低了电力采购成本，还减少了环境污染。
某铝业公司利用焦炭热解技术提取出有价值的化学物质苯和甲苯等，实现了冶金副产煤气的多元化利用，为企业创造了良好的经济效益。
冶金工业副产煤气的高效利用是实现冶金行业可持续发展和资源优化配置的重要手段。
通过煤气化技术、焦炭热解技术等先进的转化技术，不仅可以提高能源利用效率、降低企业运营成本，还可以减少环境污染、推动绿色发展。
低热值高炉煤气燃烧数值模拟及其利用研究的开题报告
低热值高炉煤气燃烧数值模拟及其利用研究的开题报告一、选题背景及意义高炉煤气是钢铁工业生产中重要的一种燃料，其主要成分为CO、H2、CH4等，具有低热值、高火焰速度等特点。
而低热值高炉煤气由于其能量密度较低，传统的直接燃烧使用不易经济有效，而改进气炉等系统的成本较高，因此，寻找高效利用低热值高炉煤气的方法具有重要的经济和环保意义。
因此，本文将对低热值高炉煤气燃烧过程进行数值模拟，并结合煤气发电技术、氢能技术等对其进行利用研究，从而为其高效利用提供一定的理论和技术支持。
二、文献综述与研究现状近年来，关于低热值高炉煤气的利用研究逐渐成为学术界和工业界的研究热点。
目前，国内外学者主要从以下几个方面进行研究：1.低热值高炉煤气燃烧特性的实验研究2.低热值高炉煤气燃烧机理的理论研究3.低热值高炉煤气的利用技术研究4.低热值高炉煤气的数值模拟研究其中，数值模拟研究成为目前学者们比较关注的一个方向。
研究表明，数值模拟可以有效的揭示低热值燃气的燃烧特性，准确预测炉内温度、组分分布等重要参数，并为后续的开发利用提供理论支持。
三、研究内容与方案本研究计划对低热值高炉煤气的燃烧过程进行数值模拟，并提出其高效利用的技术路径。
具体研究内容如下：1.低热值高炉煤气的组分和热值特性的分析2.基于Fluent的低热值高炉煤气燃烧数值模拟3.低热值高炉煤气的发电利用技术研究4.低热值高炉煤气的氢能利用技术研究四、预期效果及意义本研究将从低热值高炉煤气的特性、燃烧过程的数值模拟、其发电和氢能利用等方面对其进行研究，并提出具有实际可行性的技术利用方案。
通过本研究，能够为工业界及政府部门提供一定的理论和技术支持，推动低热值高炉煤气的高效利用，减少能源浪费，保护环境，提高经济效益。
低热值气体燃料包括高炉煤气的利用
以燃料除尘加压—— 燃气轮机—— 余热锅炉
——蒸汽轮发电机组的联合循环为例, 耗用高炉煤 气12311×103Nm 3 h, 柴油耗用11083t h, 扣除煤气 压缩机耗功, 燃机可净发功率361056MW ; 汽机净功 率为18MW , 总功率为541056MW , 联合循环的净热 效率为42% , 工程总造价4625元 kW 。而耗用等量高 炉煤气的汽轮发电机组, 其净功率为3011MW , 净热 效率为2816% , 工程造价在7000元 kW 以上。两者 相比显然高炉煤气燃气轮机联合循环具有投资少, 效率高的优势, 是钢铁行业的高炉煤气利用的最佳 方案。
最近 GE 将推出功率为40MW 的燃气轮机, 使 用10% 左右的柴油烧高炉煤气, 也可以直接燃用 3122M J m 3 焦炉、高炉混合煤气。其外型与标准的 M S60001B 燃气轮机大致相同, 热效率达3118%。这 一功率等级的燃气轮机能满足百万吨级钢铁厂的需 要。 215 高炉煤气燃气轮机联合循环
高炉煤气热值低, 需要大流量高效率的煤气压 缩机。高炉煤气的燃烧量约等于空气流量的1 3～ 1 4, 因而煤气压缩机的效率高低对整个机组的性能产 生重大影响。因此需要高效率的煤气压缩机。由于燃 料的流量大, 压气机和透平的流量匹配关系与常规 的燃气轮机不同, 标准系列的燃气轮机通常需要经 过改造才能使用。这种改造有两种方法一是增大透 平通流能力, 二是减小压气机空气流量。
一文让你了解焦炉、高炉、转炉煤气的区别与回收利用的安全重点
一文让你了解焦炉、高炉、转炉煤气的区别与回收利用的安全重点煤气是钢铁厂生产的副产品和重要能源，生产和使用量大。
煤气主要有焦炉煤气、高炉煤气、转炉煤气。
炼焦炭时产生的煤气叫焦炉煤气；将焦炭送到高炉去炼铁，作为还原剂使用，把铁矿石中的铁还原出来，焦炭就生成了高炉煤气；还原过程中有多的炭浸入，铁含炭高，需要脱炭，脱炭即为炼钢，脱炭产生转炉煤气。
一、煤气特性炼焦、炼铁、炼钢过程中煤气的发生量很大——焦炉煤气：500m³-600m³/t；高炉煤气：1000m³-1400m³/t；转炉煤气：50m³-100m³/t，三者特性如下：1、焦炉煤气净化后的焦炉煤气是无色、有臭味、有毒的易燃易爆气体，比重0.3623，热值16800-18900kJj/m³，着火温度550-650℃，爆炸极限4.5%-35.8%，理论燃烧温度2150℃左右。
焦炉煤气主要由H2和CH4构成，分别占56%和27%，并有少量CO、CO2、N2、O2和其他烃类。
虽然焦炉煤气中的CO含量较高炉煤气少，但也会造成中毒事故。
2、高炉煤气高炉煤气是无色、无味、有毒的易燃易爆气体，比重0.9-1.1，热值3349-4187kJ/m³，理论燃烧温度1500℃左右，着火温度730℃左右，爆炸极限30.8%-89.5%，含N2和CO2之和近70%，会致人喘息（因氧含量很低）和窒息。
高炉煤气为炼铁过程中产生的副产品，主要成分为CO、CO2、N2、H2、CH4等，其中可燃成分CO 含量约占25%左右，H2、CH4的含量很少，CO2、N2的含量分别占15%、55%。
它是一种低热值气体燃料，可以用于冶金企业的自用燃气，如加热热轧的钢锭、预热钢水包等；也可以供给民用；如果能够加入焦炉煤气，就叫做“混和煤气”，这样就提高了热值。
3、转炉煤气转炉煤气的成分，在吹炼周期内，不同时期有所不同，而且与回收设备及回时的操作条件有关。
高炉煤气空燃比
高炉煤气空燃比
（最新版）
目录
1.高炉煤气的概述
2.高炉煤气空燃比的概念
3.高炉煤气空燃比的计算方法
4.高炉煤气空燃比的影响因素
5.高炉煤气空燃比的应用
正文
一、高炉煤气的概述
高炉煤气是一种在高炉炼钢过程中产生的含有可燃一氧化碳的气体，是一种低热值的气体燃料。
它可以用于冶金企业的自用燃气，如加热热轧的钢锭、预热钢水包等。
也可以供给民用，如果加入焦炉煤气，就叫做混和煤气，这样可以提高热值。
二、高炉煤气空燃比的概念
高炉煤气空燃比是指混合气中空气质量与混合气中燃料质量的比值。
它反映了燃料与空气的混合程度，是燃烧过程中的一个重要参数。
理论空燃比等于 14.7。
三、高炉煤气空燃比的计算方法
高炉煤气空燃比的计算需要知道煤气的确切成分，一氧化碳含量是多少，根据完全燃烧化学方程式，计算生产二氧化碳需要的氧气量，再根据大气含氧气 21% 换算成空气的量即可。
四、高炉煤气空燃比的影响因素
高炉煤气空燃比的影响因素主要有燃料的种类和成分、空气的含氧量、
燃烧温度等。
五、高炉煤气空燃比的应用
高炉煤气空燃比的应用主要在于控制燃烧过程，使燃烧达到最佳状态，提高燃烧效率，减少氧化氮的生成，降低环境污染。
如何提高燃烧效率
如何提高燃烧效率燃烧过程在电力生产、钢铁炼制、水泥煅烧、工业加热、建筑采暖、运输驱动、火灾防护、材料合成等诸多方面都有着广泛的应用，所以，提高燃料利用率和燃烧过程的效率、推动燃烧技术的发展、设计经济高效的燃烧装臵、控制并减少各类燃烧污染物的排放以及规避预防火灾等不利燃烧事件是非常重要的。
我国是一个以煤为主的能源消费大国，能源资源与环境污染是能源发展的主要制约因素，大力开发和利用高效清洁的能源转换技术极为重要.在上述背景下，低热值燃料的利用得到极大关注，它主要有以下几个来源：工业生产过程中产生的低热值燃气，如高炉煤气、炼油伴生气、瓦斯气；生物质热解气化产物，包括生活垃圾焚烧；由生物质气化产生的燃气及工业生产废气等.这些低热值能源资源的利用可扩大燃料来源，不仅处理了生产和生活的废气和垃圾，也满足了工业生产低污染排放和净化生活环境的要求. 低热值燃气利用的问题在于燃烧速率低导致了火焰传播速度小，不易稳定燃烧，火焰组织困难，需要针对低热值燃气开发燃烧技术.通过改变当量比和旋转角速度，对旋转流中甲烷/空气预混合火焰进行了数值解析，并对火焰稳定机理进行了探讨，得到了一些对开发新型燃烧器具有指导意义的结果：(1) 在旋转流中，燃烧场的压力分布在火焰前端未燃部分的轴向逆压区，逆压梯度迫使进入管道的甲烷/空气高速预混气减速，使火焰能在高速气流中稳定.(2) 火焰传播速度随旋转速度增加呈线性增大趋势，量级可达每秒数十米，不同当量比下的增大趋势几乎相同；不同当量比下的火焰传播速度的差异很小，在层流燃烧速度量级.(3) 当混合气的进口速度为均匀分布时，旋转流中预混合火焰的燃烧效率随旋转速度的增加而减小；改变进口气体速度分布，如减小圆管外测的进口速度可以增大火焰面面积，提高燃烧效率.循环流化床锅炉(CFB)燃烧技术是近20年发展起来的新型燃烧技术。
它具有燃料适应广、燃烧效率高、氮氧化物排放少、负荷调节比大、负荷调节快、灰渣便于综合利用等突出优点。
高炉煤气 热值
高炉煤气热值
高炉煤气是在冶炼铁矿石时产生的气体，其主要成分包括一氧化碳（CO）、二氧化碳（CO₂）、氢气（H₂）、一氧化硅（SiO）、一氧化铁（FeO）等。
煤气的热值取决于其成分，通常以每立方米或每标准立方米（Nm³）的单位来表示。
具体来说，高炉煤气的热值可以通过测量各成分的摩尔分数并应用热值计算公式来估算。
这个计算可能会考虑到每种成分的燃烧热值。
高炉煤气的热值通常在低热值（LHV）和高热值（HHV）两种情况下进行测定。
这两者之间的主要区别在于是否考虑水蒸气的凝结热。
低热值不考虑水蒸气的凝结热，而高热值考虑了这部分热量。
具体数值会根据煤气的具体成分和冶炼过程的条件而变化。
通常，高炉煤气的热值在10-25兆焦耳每立方米（MJ/Nm³）的范围内，这个范围也可能有所不同。
如果你有特定的高炉煤气成分和条件，可以使用气体分析结果以及相应的热值计算公式来估算煤气的热值。
要获得准确的数值，可能需要实际的气体分析数据和适用的热值计算方法。
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2 高炉煤气的利用
211 高炉煤气
钢铁企业的节能降耗, 高炉煤气能量综合利用 是提高效益的突破口。高炉煤气的能量综合利用一 直是钢铁企业利用的难点。除炼铁工艺需求一部分 以外, 烧锅炉与焚烧是高炉煤气利用的主要方式。高 炉煤气烧锅炉效率低, 焚烧又污染环境。钢铁企业在 寻找一种能高效利用低热值高炉煤气的方法。燃气 轮机在航空、电力、石油、舰船等方面得到广泛的应 用。它以柴油、天然气或重油为燃料。技术的进步与 发展已成功地解决了燃气轮机烧高炉煤气的许多技 术难题。燃气轮机为高炉煤气的能量综合利用开辟 了新途径。
现在钢铁企业由于技术上的原因仅仅把高炉煤 气作为锅炉的燃料, 产生蒸汽来驱动汽轮机发电, 其 热效率只能达25% 左右。甚而有的企业一时难以平 衡高炉煤气的产量就采取放空焚烧的办法来排放高 炉煤气, 污染环境浪费能源。因此, 燃用高炉煤气的 燃气轮机受到钢铁行业的关注。 212 高炉煤气燃气轮机的发展
燃气轮机的排气随着燃烧温度的提高已经达 500℃以上。为余热锅炉的使用创造了良好条件。一 般余热锅炉的蒸汽参数为中压参数450℃、318M Pa, 或者是高压参数540℃、910M Pa, 这要视燃气轮机的 功率而定。蒸汽推动汽轮发电机产生电力, 同时可抽 汽供热或者供热水这都将大大提高燃气轮机联合循 环的热效率。目前高炉煤气燃气轮机联合循环的热 效率最高达46% , 已接近以天然气和柴油为燃料的 相近型号的燃气轮机联合循环水平。 216 高炉煤气燃气轮机的经济性
另一种是高透平前温度, 采用高炉煤气与焦炉 气混烧, 透平前温度达1050℃。高炉煤气与天然气混 烧 透 平 前 温 度 达 1104℃。GE 新 庇 隆 公 司 推 出 的 M S9001E 燃气轮机就属这一类机型。除尘后的高炉 煤气与天然气混合成7536kJ Nm 3热值的混合气, 热 值波动值的下限是6174kJ Nm 3。低热值气体的容积
Ξ 第13卷 第3期 2000年9月
《燃 气 轮 机 技 术》 GAS TURB INE TECHNOLOGY
V o l113 N o. 3 Sep t. , 2000
低热值气体燃料 (包括高炉煤气) 的利用
娄马宝
(南京汽轮电机 (集团) 有限责任公司, 江苏 南京 210037)
摘 要: 介绍了使用高炉煤气的燃气轮机的特点, 以及目前国内外各种功率等级的使用高炉煤气燃气轮机的 现状。
高炉煤气燃气轮机的发展是从本世纪中叶开始 的。从瑞士BBC 公司开始制造第一台高炉煤气燃气 轮机到90年代, 单机功率已发展到125MW 。高炉煤 气燃气轮机的发展是向着两个目标前进。一是逐渐 地向单一高炉煤气燃料发展, 二是提高燃烧温度, 提 高热效率。
在初期, 使用焦炉气或天然气掺混入高炉煤气 中以提高热值, 容易组织燃烧。这套装置一般由空气 压缩机、煤气压缩机、燃气透平、空气预热器、煤气预 热器、双燃料燃烧室、起动机组成。燃气轮机排气余 热分别由压缩空气和煤气来回收, 以提高机组的热 效率。由空气压缩机排出的空气分为两股: 一股经预 热器进入燃烧室, 另一股作为高炉鼓风。单管燃烧室 可使用高炉煤气和燃油两种燃料, 在缺少高炉煤气 时可随时切换燃油, 以确保燃气透平拖动的空气压 缩机连续工作, 可靠运行。钢铁厂中的高炉鼓风机必 须确保连续安全运行, 因为鼓风机的任何中断都会 造成极为严重的后果。高炉的工作状况是脉动的, 在 装料时高炉煤气减少, 给燃烧带来影响, 使得燃料空 气比、透平进口温度发生脉动。为满足高炉煤气的燃 烧范围狭窄的特性, 燃烧室大都设计成分体式单管 燃烧室。燃烧技术的进步使得燃烧室对高炉煤气的 热值要求逐渐降低, 不再需要掺混高热值气体燃料, 最低达2850kJ Nm 3 的高炉煤气经常明灯点火后也 能 稳 定 燃 烧。二 是 提 高 燃 烧 温 度。透 平 前 温 度 由 600℃提高到750℃。采用回热循环使燃机的效率达
为了满足高炉煤气燃烧时的低流速要求, 设计 了体积较大的单筒燃烧室, 放在主机以外可以单独 拆装。这就是单管式燃气轮机。它可以混烧高炉煤 气, 也可以单烧低热值煤气。一般来说这种形式的高 炉煤气燃气轮机燃烧温度低于多管式混烧型高炉煤 气燃气轮机。功率有140MW 和16MW 两种, 为 ABB 公司和三菱生产。
最近 GE 将推出功率为40MW 的燃气轮机, 使 用10% 左右的柴油烧高炉煤气, 也可以直接燃用 3122M J m 3 焦炉、高炉混合煤气。其外型与标准的 M S60001B 燃气轮机大致相同, 热效率达3118%。这 一功率等级的燃气轮机能满足百万吨级钢铁厂的需 要。 215 高炉煤气燃气轮机联合循环
高炉煤气中含尘量大, 在进入煤气压缩机之前 需要进行除尘。除尘可以减少对煤气压缩机和燃气 轮机的磨损, 降低故障率。
与常规燃气轮机相比, 它的燃料系统增加了压 缩机、除尘器, 因而其调节系统比较复杂, 调节的参 数多, 调节的精度高。为提高效率, 燃料的流量控制 不采用节流法, 而采用旁通回流的办法。整个机组通 常配有 DCS 控制系统。 214 现代的几种高炉煤气燃气轮机
到28% 。到80年代透平的初温达到1013℃。使用联合 循环的效率达到3312% , 近年的混合燃料型燃机其 透 平 前 温 度 更 达 到 1150℃。联 合 循 环 的 效 率 可 达 46% 。已接近烧常规燃料的燃气轮机水平。 213 高炉煤气燃气轮机的技术特点
高炉煤气的燃烧速率低, 火焰稳定范围狭窄。一 般气体的层流火焰传播速度约为013～ 018m s, 而 高炉煤气的火焰传播速度接近0。这就需要加大燃烧 室截面积降低气流速度, 并加长燃烧室长度增加气 体停留时间。高炉煤气的贫富油极限约为116这么狭 窄的稳定区要求精心设计喷嘴。在燃料流量变化时 保持适当的燃料空气比, 有时装设“常明灯”点火。
高炉煤气是炼铁过程产生的伴生气。它的主要 成份是 CO , CO 2, N 2, CH 4 等。CO 约占22%～ 26% , H 2 约占1%～ 4% , N 2 要占58%～ 60%。由于各钢铁 企业炼铁煤焦比不同, 其高炉煤气的可燃成份多少 也不相同。大型企业工艺先进, 设备精良、其焦比低, 高炉煤气的热值也低, 中小企业炉容小、能耗高所以 高炉煤气的热值也高。钢铁企业的高炉煤气热值一 般在3125～ 3542kJ Nm 3左右。高炉煤气为低热值气 体燃料, 属于二次能源。与高热值燃料相比燃烧温度 虽不算高, 但它仍能产生对目前热机而言已足够高 的燃气或蒸汽温度。从能源品位来看, 目前仍属于高 品位能源。
Ξ 收稿日期: 2000207230
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为了更合理地利用这部分能源, 并考虑到出功 比出热难须遵照“高温段出功、低温段供热”的原则, 尽量用来多发电以获得高品位能。而其排出的无法 在热机上应用的余热, 是低品位能量, 可作为供应较 低温度的蒸汽或热水用。燃气轮机作为高效率的热 机其燃烧温度达1200℃以上, 排气温度在500℃以 上, 就能满足高温段出功的要求。其排气产生蒸汽来 发电, 汽轮机的排汽可作供热使用, 这一能量使用的 梯级原则显然也是适用于高炉煤气的利用。
低热值气体燃料的开发利用提高了资源利用的 综合效益, 极大地减少了能源生产的环境污染。在大 力提倡国民经济可持续发展的今天, 这项技术将受 到更大关注。
(上接第22页)
Pr imary Research on Coord ina ted Con trol System of IGCC
W E I Si2liang, L IU Shang2m ing, N IW ei2dou
以燃料除尘加压—— 燃气轮机—— 余热锅炉
——蒸汽轮发电机组的联合循环为例, 耗用高炉煤 气12311×103Nm 3 h, 柴油耗用11083t h, 扣除煤气 压缩机耗功, 燃机可净发功率361056MW ; 汽机净功 率为18MW , 总功率为541056MW , 联合循环的净热 效率为42% , 工程总造价4625元 kW 。而耗用等量高 炉煤气的汽轮发电机组, 其净功率为3011MW , 净热 效率为2816% , 工程造价在7000元 kW 以上。两者 相比显然高炉煤气燃气轮机联合循环具有投资少, 效率高的优势, 是钢铁行业的高炉煤气利用的最佳 方案。
关 键 词: 低热值; 高炉煤气; 燃气轮机 中图分类号: T K479+ 122; X 757 文献标识码: C 文章编号: 1009- 2889 (2000) 03- 0016- 03
1 引 言
根据发热量的大小气体燃料可以分为三类。发 热量大于15107M J m 3为高热值燃料, 发热量在6128 ～ 15107M J m 3为中热值燃料, 发热量小于6128M J m 3时为低热值燃料。在化学工业、石油工业、钢铁工 业的生产过程中都会产生一些低热值的气体燃料。 燃料的热值越低, 其燃烧愈难以控制组织。正是由于 低热值气体燃料燃烧的困难阻碍了低热值气体燃料 的高效利用。近年来环境保护法规的积极推行, 企业 节能增效的深入发展, 促使低热值气体燃料的高效 利用有了新的进展。燃气轮机及其联合循环使用低 热值气体燃料已成为现实。低热值气体燃料有三种: 高炉煤气, 炼油伴生气, 煤层气化煤气。炼油产品伴 生气氢含量较高其利用首先获得突破。高炉煤气和 煤层气化煤气的组份相近。而且与气化炉煤气相似。 它的开发利用倍受关注。因为煤的洁净化利用就是 利用气化炉把煤气化成中低热值煤气, 净化后供给 燃气轮机联合循环使用。发展低热值气体燃料的利 用, 可以从另一个方面推进煤的净化利用。
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为天然气的7倍,M S9001E 有较大裕度而无需修改 进气截面, 较大的体积流量产生较高的背压并不会 引起压缩机的喘振。在正常运行时也没有压缩空气 被排放入大气。相反, 较大容积的气体在涡轮机中膨 胀增加了功率输出。回收了燃料压缩时加入的能量。