高、焦混合煤气比较.doc

钢铁企业的主要气态燃料为高炉煤气、转炉煤气和焦炉煤气。在实际生产过程中不可避免的 要求部分用户使用混合煤气以维持厂内燃料气体平衡和满足特殊的用户要求。供应混合煤气 需设置煤气混合站、加压站设施。在混合站与加压站的设置过程中，以前通常按照系统繁简 程度、投资回报率和检修维护等方面的因素进行选配，而对系统节能特性考虑较少。在当前 提倡低碳发展、节能环保的大前提下，节能因素更应摆在系统选配最优先的位置。笔者通过 对高、焦炉煤气混合、加压过程的计算和比较来阐述煤气混合加压站的合理节能配置方式。 1 煤气混合站、加压站的常用配置方式煤气混合、加压站的常用配置方式为以下两种：1.1 先混合后加压高炉煤气和焦炉煤气在加压前先进行混合，加压机对混合后煤气加压至所需压力。系统框图 见图1所示。先混合后加压的配置方式的主要优点为投资省、系统简单和便于生产维护和调节1 。1.2 先加压后混合高炉煤气和焦炉煤气首先单独进行加压，加压后的高压煤气再进行混合，混合后煤气压力设 定在输送用户所需压力。系统框图见图2所示。先加压后混合的方式可以提供多种热值混合煤气，但是加压设备多、管路复杂，不便于操作 和维护；同时当混合站和加压站不是集中布置时，两根高压煤气管道的长度增加，投资比先 混合后加压增加1。2 两种配置方式动力消耗比较煤气混合和加压系统主要能耗即为煤气加压机电耗。以下对某实际工程分别采用先混合后加 压与先加压后混合两种方案进行理论电耗比较。2.1 工程概况某厂要求高炉煤气和焦炉煤气按比例混合，形成热值为1 800kcal/Nm3，高-焦炉混合煤气 供应轧钢车间使用。混合后气体含湿量：39.65g/ Nm3（干气）煤气加压所需输入功率按下式计算：Qp加压机加压煤气的平均流量(Nm3/h）KV工况下体积校正系数Pp接平均流量在加压机性能曲线上确定的升压(mmH2O）1风机产品的全压效率（按0.8计）2机械传动效率（按0.98计）3电机效率（按0.92计取）2.2.1 先加压后混合单独加压高炉煤气输入功率：计算高炉煤气在80、大气压100kPa、表压8kPa体积校正系数：KVBFG=1.314P=(15-8)kPa=7kPa700mmH2O要加压的高炉煤气小时流量为：QBFG=QM0.677=174 0000.677Nm3=117 798 Nm3/h将上述数据代入（1）式得：NBFG=409.1KW同上计算焦炉煤气加压输入功率：体积校正系数：KVCOG=1.087P=(15-4.5)kPa=11.5kPa1 050mmH2OQCOG=QM0.323=174 0000.677Nm3=56 202Nm3/hNCOG=242.2KW总加压功耗：N先加压后混合=NBFG+NCOG=651.3KW2.2.2 先混合后加压根据焦炉煤气压力4.5kPa和混合站阻损1.5kPa，混合煤气压力为：3kPa；按照绝热混合 过程，计算混合后温度为63.73体积校正系数：kVm=1.311P=(15-3)kPa=12kPa1 200mmH2OQM=174 000 Nm3/h将上述数据代入（1）式得：N先混合后加压=1 033.5KW从上述计算可以看出，先加压后混合比先混合后加压每小时节电382.2kW，约37%。电耗差异 相当明显。3 影响理论电耗的变量的敏感性分析对于不同高、焦炉煤气及混合煤气工况，按（1）式进行两种配置方式加压机电耗比较：3.1 压力影响按2.1工程设计条件中其他条件不变，高炉煤气按工厂管网实际运行压力 612kPa 不同取值 时分别用（2）式计算N先加压后混合/N先混合后加压比值，以高炉煤气与焦炉 煤气压差为横坐标，计算结果如图3所示。从图3可以看出，先加压后混合与先混合后加压两种方式能耗比随高炉煤气压力基本呈现线 性变化。高炉煤气压力从6kPa升至12kPa时，两功耗比值从0.75迅速变化为0.4。即先混合后 加压系统高炉煤气需要从一个较高的压力降至混合压力，再升压至后续接点压力，而混合煤 气压力主要由参与混合的压力较低的煤气压力决定（小于较低煤气压力1.5kPa左右），两者 压差越大，减压所浪费的能量就越多，电耗差距越大。3.2 温度影响按2.1工程设计条件中其他条件不变，高炉煤气温度按工厂实际运行温度70120取值分别 计算（2）式比值，并以温差为横坐标，结果如图4所示。从图4可以看出，先加压后混合与先混合后加压两种方式下能耗随高炉煤气温度变化也基本 呈现线性变化：高炉煤气和焦炉煤气两者温差越大，电耗差距越大。但从高炉煤气温度从70 增加到120时两功耗比值仅从0.639变化为0.627，说明温差对功耗影响不是很大。4 结论根据上述计算，在钢铁企业现有工况条件下，先加压后混合比先混合后加压节能量可达到37 %。参与混合的两种煤气压差越大，温差越大，能量损失越大；其中主要影响因素为压差， 而温差对能耗影响相对较小。同时，因为只要是混合过程就存在熵增加、有效能损失并造成能量品质的急剧下降2 。所 以在冶金工厂设计之初，应对煤气燃料进行合理安排调配，改变以前粗放式经营条