一種高爐低熱值煤氣發電工藝流程的製作方法

2023-04-24 19:39:21 1

本發明涉及一種高爐低熱值煤氣發電工藝流程。

背景技術：

煤或焦炭等固體燃料氣化所得熱值較低的氣體燃料。組成中可燃組分有氫、一氧化碳，並含有氮、二氧化碳等不可燃組分。熱值約在3800～11200kj/m3之間，易燃、易爆、有毒性。低熱值煤氣按來源不同有發生爐煤氣、水煤氣、半水煤氣和高爐煤氣四種，水煤氣、半水煤氣用於進一步化學加工；而發生爐煤氣、高爐煤氣則作為工業爐燃料氣。

高煤爐氣是煉鐵時的副產物，在煉鐵高爐裡，焦炭與鼓入的空氣作用轉化成一氧化碳和二氧化碳。一氧化碳除一部分用於還原鐵礦石外，其餘的與其他氣體一起混入高爐出口的煤氣中。這種煤氣中不可燃氣體含量(體積％)更高，含氮58％、二氧化碳11％，其他為一氧化碳28％、氫2.7％、甲烷0.3％。因此熱值更低,約為3800kj/m3(標準狀態)。在冶金聯合企業內，高爐煤氣多用作焦爐及冶金加熱爐的燃料氣。

但是現有技術利用高爐低熱值煤氣發電時，爐煙氣溫度很高，經捕集後進入管道的溫度一般在750℃，粉塵量大，並且粘而細。對密閉熱爐氣淨化回收co再利用，目前通常採用先換熱降溫，現有降溫一般採取機力冷卻器換熱和噴霧冷卻換熱和後除塵的方法。目前技術成熟可靠的爐氣淨化裝置過濾材料最高耐溫280℃-350℃，一方面，煙氣流速不穩定，除塵效果差，另一方面，降溫效果差，吸收熱能少，再一方面，在降溫的過程中消耗能量大。

因此本領域技術人員致力於研製一種能夠有效提高吸收熱能的高爐低熱值煤氣發電工藝流程。

技術實現要素：

有鑑於現有技術的上述缺陷，本發明所要解決的技術問題是提供一種能夠有效提高吸收熱能的高爐低熱值煤氣發電工藝流程。

為實現上述目的，本發明提供了一種高爐低熱值煤氣發電工藝流程，包括以下步驟：

步驟a，確認火孔、爐膛角部密封完好；

步驟b，確認爐內溫度在750℃以內；

步驟c，用管道將煙氣從爐內輸送到除塵室；

步驟d，確認除塵後粉塵濃度為2.5mg/nm3；

步驟e，用水霧蒸溼降低除塵室內的煙氣溫度；

步驟f，確認煙氣溫度降低至90-100℃；

步驟g，將煙氣輸送到吸熱室形成蒸汽；

步驟h，將蒸汽輸送到汽輪機進行發電。

為了進一步提高除塵效果，步驟c中，除塵室為點除塵器。

為了使除塵室自動調控裝置控制下安全運行且能適應鍋爐負荷變化，步驟b中，煙氣進入除塵室之前1.5s內，確認其中98％以上的水分蒸發。

為了使鍋爐排溫溫度平均達到60°，提高經濟性，安全性和可靠性，步驟c中，確認管道內風速為20m/s-27m/s。

為了進一步提高可靠性，管道內風速為25m/s。

為了更有效的降低煙溫，步驟e、中，水霧噴量為1.8t/h-2.0t/h。

作為優選，水霧噴量為1.9t/h。

作為優選，步驟c中，管道上設置有溫度感應器。

作為優選，步驟f中，煙氣溫度降低至95℃。

本發明的有益效果是：本發明一方面，煙氣流速穩定，有效的提高了除塵效果，另一方面，降溫效果佳，能夠較好的吸收熱能，再一方面，在降溫的過程中消耗能量少。

具體實施方式

下面結合實施例對本發明作進一步說明：

一種高爐低熱值煤氣發電工藝流程，其特徵是：包括以下步驟：

首先，確認火孔、爐膛角部密封完好，防止漏風的情況發生，如各受熱面孔門等出漏風大，使爐內進入大量的冷風，便會煤粉燃燒延遲，火焰中心上移，煙氣量增加，最終導致排煙溫度逐漸升高，因此檢查爐是否漏風非常關鍵。

本發明中，利用鋼板作爐殼，殼內砌耐火磚內襯。高爐本體自上而下分為爐喉、爐身、爐腰、爐腹、爐缸5部分。鐵礦石中未還原的雜質和石灰石等熔劑結合生成爐渣，從渣口排出。產生的煤氣從爐頂排出。

本發明中所使用的高爐內部砌有一層厚345～1150毫米的耐火磚，本實施例中，耐火磚為600毫米，以減少爐殼散熱量，磚中設置冷卻設備防止爐殼變形。高爐各部分磚襯損壞機理不同，為了防止局部磚襯先損壞而縮短高爐壽命，必須根據損壞、冷卻和高爐操作等因素，選用不同的耐火磚襯。爐缸、爐底傳統使用高級和超高級粘土磚。這部分磚是逐漸熔損的，因收縮和砌磚質量不良，過去常引起重大燒穿事故，本發明採用爐缸、爐底用碳素耐火材料，有效的解決了爐底燒穿問題。

爐身上部和爐喉磚襯採用粘土磚，爐底四周和上部為碳磚，設計爐底厚度有減薄趨勢(由0.5d右減至0.3d左右或爐殼內徑的1/4厚度，d為爐缸直徑)。

步驟b，確認爐內溫度在750℃以內；為了進一步提高除塵效果，其中除塵室為點除塵器。本發明中，爐內的溫度必須控制在750℃以內，如若爐內溫度超出750℃，那麼即使將後面步驟做完，也無法實現本發明要解決的技術問題。本發明中採用熱電偶來檢測爐內溫度，本發明利用熱電偶直接測量溫度，並把溫度信號轉換成熱電動勢信號，通過電氣儀錶轉換成被測介質的溫度。本發明中的熱電偶由熱電極、絕緣套保護管和接線盒等主要部分組成，並且與顯示儀表、記錄儀表及電子調節器配套使用。

試驗時應記錄熱電偶的輸出變化至相當於溫度階躍變化50％的時間t0.5，必要時可記錄變化10％的熱響應時間t0.1和變化90％的熱響應時間t0.9。所記錄的熱響應時間，應是同一試驗至少三次測試結果的平均值，每次測量結果對於平均值的偏離應在±10％以內。此外，形成溫度階躍變化所需的時間不應超過被測試熱電偶的t0.5的十分之一。記錄儀器的響應時間不超過被試熱電偶的t0.5的十分之一。本發明在測試爐內時，會進行三次測試，每次測試的時間間隔為5分鐘，當確認爐內溫度低於750℃以內後，進入下一步驟.

步驟c，用管道將煙氣從爐內輸送到除塵室；為了使除塵室自動調控裝置控制下安全運行且能適應鍋爐負荷變化，煙氣進入除塵室之前1.5s內，確認其中98％以上的水分蒸發。為了使鍋爐排溫溫度平均達到60°，提高經濟性，安全性和可靠性，步驟c中，確認管道內風速為25m/s。管道上設置有溫度感應器。本發明中的管道管徑在φ400mm–φ500mm。

步驟d，確認除塵後粉塵濃度為2.5mg/nm3；根據以上步驟後，除塵後的濃度一般在2.4mg/nm3-2.6mg/nm3之間，為了將效果達到最佳，本發明將除塵後粉塵濃度定為2.5mg/nm3。本發明在檢測粉塵濃度時，首先將個體粉塵採樣器主機和採樣頭編號，一臺主機和相應的採樣頭為同一編號，將空白濾膜裝在採樣頭的濾膜夾內，將個體粉塵採樣器型號和採樣頭編號填入粉塵數據卡。將粉塵採樣器充電準備，用連接管將個體粉塵採樣器主機與同一編號的採樣頭相連接，啟動採樣泵，用轉子流量計檢查採樣流量，確認流量值，並將流量值填入相對應的濾膜編號相對應的粉塵數據卡，檢測員在計時器清零，進行採樣，採樣完畢後，用轉子流量檢查採樣流量，將採樣流量和時間填入粉塵數據卡，隨後取下採樣頭，取出其中的濾膜，在與濾膜呈45度角的光速下，觀察濾膜上的粉塵，如有發亮的粉塵顆粒，便作為無效樣品，重新進行採樣，如無發亮粉塵，比對樣品進行檢測，採樣次數為至少五次，確認濃度在2.4mg/nm3-2.6mg/nm3之間後，進行下一步驟操作。

步驟e，由於低熱值煤揮發份含量少，著火溫度高，煤粉著火推遲，難以燃盡，造成爐膛出口溫度升高，引起排煙溫度也同時升高。用水霧蒸溼降低除塵室內的煙氣溫度；為了更有效的降低煙溫，水霧噴量為1.9t/h。對煙氣的增溼，不僅可以改善粉塵比電阻，降低工況煙氣量，還可以增大細微粉塵的凝並，提高電除塵器的運行電壓和電流，這些都可以降低煙氣流速，提高除塵器的收塵效率，因此能夠有效解決電阻粉塵或電阻塵器工況煙氣量偏大、煙溫高和粉塵粒徑很細的情況。同時適當降低一次風壓，使煤粉著火距離提前，在離燃燒器較近的地方著火，煤的灰份高，同樣造成著火困難，難以燃盡.可適當降低火焰中心，延長煤粉在爐膛內的停留時間以減少排煙損失.對於前後牆對衝火焰爐來說，可適當開大上層檔板，關小下層檔板，來壓低火焰運行.當煤粉中的水份增加時，應提高一次風的溫度，使進入爐膛的燃料含水份減少，從而減少煙氣量及排煙溫度。

負荷變化必然引起排煙溫度的改變，負荷增加，煙氣量和排煙溫度必然增加，這是由於燃料量和空氣量增加的結果.要想控制排煙溫度在經濟排煙溫度下運行，關鍵就是要找到送風量與排煙溫度間的平衡關係，也就是要控制過量空氣係數.爐內過量空氣係數α過大或過小，都會使鍋爐效率降低(熱損失總和增加)。因為一般來說，排煙熱損失隨α增加而增加，而化學、機械不完全燃燒熱損失卻隨α降低而降低.除非α過大，使爐溫降低較多及燃料在爐內停留時間縮短時例外.對應於排煙熱損失，機械、化學不完全燃燒熱損失之和為最小的α值稱為最佳過量空氣係數.這一數值能保證較高的鍋爐效率.煙道各處的漏風，都將使排煙處的過量空氣係數增大，只能增加排煙熱損失和引風機電耗，而不能改善燃燒.漏風使排煙熱損失增大的原因，不僅是由於它增大了排煙容積，同時漏風也使排煙溫度升高.這是因為漏入煙道的冷空氣使漏風點處的煙氣溫度降低，從而使漏風點以後的所有受熱面的傳熱量都減少，故而使排煙溫度升高.且漏風點越靠近爐膛，其影響越大.從而密封性能相當重要，當負荷增加時，可適當減少過量空氣係數的運行，而在低負荷時為控制在經濟排煙溫度運行可適當減小爐膛負壓，減小漏風，在保持正常運行的前提下適當減小風量，減少排煙溫度和排煙量.在鍋爐運行中當某些受熱面上發生結渣、積灰或結垢時，煙氣與這部分受熱面的傳熱量減少，鍋爐的排煙溫度也會升高.因此，為了保證鍋爐經濟運行，必須經常保持受熱面清潔.吹灰器的正確運行能有效的清除受熱面上的結渣和積灰，維持受熱面清潔.綜上所述，當燃燒高灰份，低揮發份，低發熱量的劣質煤時，應適當減小一次風量，提高一次風溫，降低火焰中心，降低爐膛出口溫度及排煙溫度，提高鍋爐效率.而當負荷變化時，要及時調整過量空氣係數，調整燃燒工況，控制排煙溫度在經濟排煙溫度下運行。

步驟f，確認煙氣溫度降低至95℃；在本發明中，一定是要將煙氣溫度控制在90-100℃之間，本發明將溫度降低至95℃為最佳方案。

步驟g，將煙氣輸送到吸熱室形成蒸汽。

步驟h，最後將蒸汽輸送到汽輪機進行發電。汽輪機是用蒸汽做功的旋轉式原動機，它將蒸汽的熱能轉變成汽輪機轉子旋轉的機械能，這一轉變過程需要經過兩次能量轉換，即蒸汽通過汽輪機噴嘴(靜葉片)時，將蒸汽的熱能轉換成蒸汽高速流動的動能，然後高速氣流通過工作葉片時，將蒸汽的動能轉換成汽輪機轉子旋轉的機械能。

汽輪機的蒸汽熱能轉變成動能的過程，僅在噴嘴中進行，而工作葉片只是把蒸汽的動能轉換成機械能，即蒸汽在噴嘴中膨脹，速度增大，溫度壓力降低，而在葉片中僅將其動能部分轉變為機械能(汽體流速降低)，而由於葉片沿流動方向的間槽道截面不變，因而蒸汽不再膨脹，壓力也不再降低；而在反動式汽輪機中，蒸汽在靜葉片中膨脹，壓力溫度均下降，流速增大，然後進入動葉片(工作葉片)，由於動葉片沿流動方向的間槽道截面形狀與靜葉片間槽道截面變化相同，所以蒸汽在動葉片中繼續膨脹，壓力也要降低，由於汽流沿著動葉片內弧流動時方向是改變的，因此，葉片既受到衝擊力的作用，同時又受到蒸汽在動葉片中膨脹，高速噴離動葉片產生反動力的作用，衝動力和反動力的合力就是動葉片所承受的力，這就是說，在反動式汽輪機中，蒸汽熱能轉變成動能的過程，不僅在靜葉片中進行，也在動葉片中進行。

當具有一定壓力、溫度的蒸汽，進入汽輪機，流過噴嘴並在噴嘴內膨脹獲得很高的速度。高速流動的蒸汽流經汽輪機轉子上的動葉片做功，當動葉片為反動式時，蒸汽在動葉中發生膨脹產生的反動力亦使動葉片做功，動葉帶動汽輪機轉子，按一定的速度均勻轉動。蒸汽的熱能在噴嘴內轉換為汽流動能，動葉片又將動能轉換為機械能，反動式葉片，蒸汽在動葉膨脹部分，直接由熱能轉換成機械能。汽輪機的轉子與發電機轉子是用聯軸器連接起來的，汽輪機轉子以一定速度轉動時，發電機轉子也跟著轉動，由於電磁感應的作用，發電機靜子線圈中產生電流，通過變電配電設備發電。

本發明中管道的工質材料採用90℃以上沸點的第一工質材料，管道上部傳導熱量至沸點低於第一工質材料的第二工質材料，第二工質材料在壓力容器內吸熱形成蒸汽，蒸發後的第二有機工質蒸汽進入汽輪機旋轉發電；汽輪機排出的蒸汽通過冷凝器冷卻後成液態的第二工質、第二工質加壓進入壓力容器再吸收熱管的傳熱進行循環；第二工質的吸熱過程不斷循環往復，從而達到將密閉礦熱爐爐氣中的熱能轉化為電能。

以上詳細描述了本發明的較佳具體實施例。應當理解，本領域的普通技術人員無需創造性勞動就可以根據本發明的構思作出諸多修改和變化。因此，凡本技術領域中技術人員依本發明的構思在現有技術的基礎上通過邏輯分析、推理或者有限的實驗可以得到的技術方案，皆應在由權利要求書所確定的保護範圍內。