煤气净化及煤气平衡分析解析.pptx

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1、煤气净化及煤气平衡第一章 煤气基础知识 煤气的热值1Nm3燃气完全燃烧所放出的热量称为该燃气的热值，单位为KJ/Nm3或Kcal/Nm3。热值可分为高热值和低热值。高热值是指1Nm3燃气完全燃烧后其烟气冷却到原始温度，而其中的水蒸汽以凝结水状态排出时所放出的热量。低热值是指1Nm3燃气完全燃烧后其烟气冷却到原始温度，但烟气中的水蒸汽仍为蒸汽状态时所放出的热量。燃气的高热值大于其低热值，差值为水蒸汽的气化潜热。第1页/共53页煤气净化及煤气平衡第一章 煤气基础知识荒煤气与净煤气荒煤气是指未经过净化的煤气。净煤气是指经过净化或达到净化标准的煤气。煤气的标准体积煤气与其它物体一样具有热胀冷缩的性能，

2、因此一定数量的煤气在不同的温度情况下，体积是不相同的。温度上升，煤气体积就变大。具体体现，每上升1煤气体积就增加1/273。为了有一个统一的计算标准，一般以在摄氏零度大气压为760mm水银柱的情况下的气体体积作为标准。这就是标准体积，以Nm3表示。第2页/共53页煤气净化及煤气平衡第一章 煤气基础知识饱和水、机械水以及它们之间的变化规律所谓饱和水是指以水蒸汽的状态存在于煤气中的那部分水。机械水是指以液滴的形态存在于煤气中的那部分水。煤气中的饱和水含量随煤气温度的升高而增加，且温度越高，变化越明显，当煤气由一高温降至某一低温时，饱和水就会有部分冷凝而转变为机械水。煤气中机械水的含量随煤气的流速、

3、流向的变化而变化。当煤气的流速减慢，流向改变时，煤气中的机械水就会由于惯性力或重力的作用从煤气中分离出来。当煤气由某一低温升至某一高温时，煤气中的部分机械水被蒸发而变成饱和水。第3页/共53页煤气净化及煤气平衡第一章 煤气基础知识标准状况与标准体积通常将温度在0，大气压在1标准大气压下的状态称为标准状态。在标准状态下，1摩尔（mol）气体所占的体积为标准体积，约为22.4升。燃烧可燃物质在一定的温度下，与空气中的氧气或其它氧化剂发生剧烈的氧化反应并伴发光、发热现象的过程叫燃烧。第4页/共53页煤气净化及煤气平衡第一章 煤气基础知识标准状况与标准体积通常将温度在0，大气压在1标准大气压下的状态称

4、为标准状态。在标准状态下，1摩尔（mol）气体所占的体积为标准体积，约为22.4升。重度单位体积的气体所具有的重量叫重度，单位通常用kg/m3第5页/共53页煤气净化及煤气平衡第一章 煤气基础知识理论燃烧温度、回火、脱火煤气燃烧时燃烧产物即废气所能达到的温度叫理论燃烧温度。当煤气流速小于煤气燃烧速度时，火焰向管道或设备内传播燃烧的现象叫回火。当煤气流速大于煤气燃烧速度时，火焰在远离喷嘴的地方燃烧的现象叫脱火。第6页/共53页煤气净化及煤气平衡第二章：高炉煤气净化第一节：高炉煤气的产生煤气生产设备高炉1#高炉2580m3 湿法除尘配TRT2#高炉2580m3 干法除尘配TRT3#高炉1000m3

5、 湿法除尘配TRT4#高炉1800m3 湿法除尘配TRT 第7页/共53页煤气净化及煤气平衡1.1高炉煤气发生原理及影响因素Fe2O3+C=Fe3O4+COFe3O4+C=FeO+COFeO+C=Fe+CO空气成分N2O2CO2稀有气体（He、Ar等）体积分数78%21%0.970.03%高炉煤气主要成分为N2和CO，N2体积分数50%-60%，CO体积分数为20%-30%。第8页/共53页煤气净化及煤气平衡1.2高炉煤气性质高炉煤气为炼铁过程中产生的副产品，组分：CO 24.3%CO2 19.2%N2 54%H2 1.6%CH4 0.3%主要成分为:CO,C02,N2、H2、CH4等，其中可

6、燃成分CO含量约占30%左右，H2、CH4的含量很少，CO2,N2的含量分别占15%,55%，热值为3500KJ/m3左右。高炉煤气是无色、无味、有毒的可燃气体，密度为1.29-1.30Kg/Nm3（空气比重1.29），理论燃烧温度为1500，着火点700 左右。高炉煤气是无色、无味、有毒的可燃气体。主要用于各高炉的热风炉、1-6#焦炉、4m2、10m2竖炉、石灰窑、锅炉、供一加压、大盘卷、四加压作混合煤气气源。第9页/共53页煤气净化及煤气平衡1.3煤气产量计算（1）、一般每吨铁产1700-1750m3高炉煤气。如1#高炉每天铁产量2580*2.5=6450吨，产生煤气6450*1700/2

7、4=456875m3/h（2）、根据鼓风中的氮含量和煤气中的氮含量计算出每Nm3鼓风可产生多少煤气。例如：鼓风中N2含量为79%，高炉煤气中N2含量为58%，则每Nm3鼓风可生成煤气量为79/58=1.36Nm3/Nm3.如1#高炉电动鼓风机风量5500m3/min,则相当于1#高炉煤气发生量为448800m3/h.什么叫高炉利用系数：衡量高炉炼铁生产率的一项重要技术经济指标。利用系数值越高，表示高炉生产率越高。高炉利用系数=P/V P为高炉1昼夜生铁产量，t；V为高炉有效容积，m3。第10页/共53页煤气净化及煤气平衡1.4高炉煤气热值计算热值及煤气成份查询可通过湘钢技术开发中心网站，用户名

8、：kj密码：123456第11页/共53页煤气净化及煤气平衡煤气的燃烧热值 所谓煤气的热值是指1m3的煤气完全燃烧时的放出的热功当热量。热值又分为高热值和低热值两种高热值（高位发热值）在测定气体热值时计入燃烧生成的水蒸气凝结时放出的热量。称为高热值（或称全热值、燃烧热）。1Nm3气体完成燃烧后，冷却至原始温度，而其燃烧后的水分已成液态析出时的放出的热量为高热值。低热值（净热值）在测定气体热值时不计入凝结水蒸气的热量，即为低发热量。也就是说1Nm3气体完全燃烧后，冷却至原始温度，但燃烧生成的水分仍为蒸汽状态存在时的放出的热量，称为该气体的低热值。第12页/共53页煤气净化及煤气平衡焦炉煤气高炉煤

9、气转炉煤气大卡/Nm34000-4300800-10001500-1200大卡热量单位 相当于工程单位kcal（千卡）1kg纯水温度升高或降低1摄氏度，所吸收或放出的热量为1kcal，即 1kcal4.1868kJ1焦耳能量相等于1牛顿力的作用点在力的方向上移动1米距离所作的功 第13页/共53页煤气净化及煤气平衡第14页/共53页煤气净化及煤气平衡第15页/共53页煤气净化及煤气平衡第16页/共53页煤气净化及煤气平衡第17页/共53页煤气净化及煤气平衡1#高炉湿法除尘第18页/共53页煤气净化及煤气平衡第19页/共53页煤气净化及煤气平衡发电机重力除尘器高炉透平机 蒸 喷塔灰泥捕集器减压阀

10、组U型水封高炉煤气主管DN600旁通快开阀DN1200快切阀DN1600出 口 插 板阀入口电动蝶阀启动阀DN1600出 口 电 动阀DN1800电动阀DN1200出口插板阀旋流板脱水器3#高炉湿法除尘第20页/共53页煤气净化及煤气平衡DN300018203020干法除尘TRT喷雾装置U型水封去锅炉30203020放散塔减压阀组减压阀组DN1500DN15002200262026202620182030202620旋风除尘器DN2400荒煤气净 煤气DN2600DN26001800DN10002#炉高炉2#高炉干法除尘第21页/共53页煤气净化及煤气平衡第三节：高炉煤气清洗设备第22页/共5

11、3页煤气净化及煤气平衡旋风式除尘器的组成及内部气流旋风除尘器是除尘装置的一类。除沉机理是使含尘气流作旋转运动，借助于离心力降尘粒从气流中分离并捕集于器壁，再借助重力作用使尘粒落入灰斗。旋风除尘器于1885年开始使用，已发展成为多种型式。按其流进入方式，可分为切向进入式和轴向进入式两类。在相同压力损失下，后者能处理的气体约为前者的3倍，且气流分布均匀。普通旋风除尘器由简体、锥体和进、排气管等组成。旋风除尘器结构简单，易于制造、安装和维护管理，设备投资和操作费用都较低，已广泛用来从气流中分离固体和液体粒子，或从液体中分离固体粒子。在普通操作条件下，作用于粒子上的离心力是重力的52500倍，所以旋风

12、除尘器的效率显著高于重力沉降室。大多用来去除0.3m以上的粒子，并联的多管旋风除尘器装置对3m的粒子也具有8085%的除尘效率。选用耐高温、耐磨蚀和服饰的特种金属或陶瓷材料构造的旋风除尘器，可在温度高达1000，压力达500105Pa的条件下操作。从技术、经济诸方面考虑旋风除尘器压力损失控制范围一般为5002000Pa。第23页/共53页煤气净化及煤气平衡第24页/共53页煤气净化及煤气平衡第25页/共53页煤气净化及煤气平衡第26页/共53页煤气净化及煤气平衡第27页/共53页煤气净化及煤气平衡脱水脱泥设备第28页/共53页煤气净化及煤气平衡第29页/共53页煤气净化及煤气平衡 高炉煤气干法

13、除尘系统设置在高炉旋风除尘器之后，其主要功能是对炉顶煤气进行精除尘，使获得的净煤气中的灰尘含量满足后面的压力能量回收透平（TRT）和煤气用户使用煤气的质量要求。高炉煤气是炼铁生产的副产物，高炉煤气从髙炉出来（含尘量1040g/Nm3）后，进入重力式除尘器粗除尘（含尘量降至1215 g/Nm3）,进入干法除尘箱体经净化后，将煤气中的含尘量进一步降低至10mg/m3以下。当煤气温度在110250区间时，煤气直接进入布袋除尘器进行除尘净化；煤气温度260或110时，煤气不满足布袋除尘器回收的条件时将从高炉炉顶放散阀放散。布袋的过滤方式采用外滤式，正常工作时布袋内外的压差小于5kPa，随着布袋粘附的灰

14、尘逐渐增多，过滤阻力不断增大，当阻力增大(或时间)到一定值时，需要对布袋进行清灰，清灰方式采用脉冲氮气反吹，清除布袋外壁的积灰。布袋除尘器筒体灰斗集灰到达高灰位时启动输灰系统，输灰方式采用浓相气力输灰，输灰介质为氮气。对高炉煤气进行除尘处理的煤气送到减压阀组或TRT，减压阀组与TRT并联，从TRT或减压阀组出来的低压煤气再送到高炉煤气管网。2#高炉干法除尘工艺流程第30页/共53页煤气净化及煤气平衡第31页/共53页煤气净化及煤气平衡第32页/共53页煤气净化及煤气平衡第33页/共53页煤气净化及煤气平衡2焦炉煤气2.1 焦炉煤气性质 焦炉煤气是冶金工厂炼焦过程的副产煤气。焦炉煤气是无色的、有

15、毒、有一定臭味的可燃气体组分：CO 9.5%CO2 2.6%N2 4.1%H2 58.7%H2S CnHm1.9%CH4 23%焦炉煤气可燃物多，属于高热值煤气，发热量较高，其发热量为16500KJ/m3左右焦炉煤气在标准壮态下重度r=0.452kg/m3 2.2焦炉煤气质量要求：H2S500mg/m3 焦油含量50mg/m3萘含量：夏天：300mg/m3 冬天：500mg/m3 2.3焦炉煤气用途 主要用于与其它煤气（高炉煤气、转炉煤气）混合后供各轧钢厂使用和焦炉、高炉的煤气富化。纯焦炉煤气用户有民用、厂内食堂、各放散点火、RH炉、烤中间包、切割用焦炉煤气。第34页/共53页煤气净化及煤气平

16、衡第35页/共53页煤气净化及煤气平衡第36页/共53页煤气净化及煤气平衡炉号、型号投产或大修设计能力（104t）实际产量 （104t）炼焦耗热量周转时间及孔数年月（干煤耗热量）（h）（kJ/kg）1#（42孔）JNX43-83型1988年7月2827.09292418:282#（42孔）JNX43-83型1987年4月2827.09307218:283#（45孔）1995年1月3030.7278617:29JN43-80型4#（45孔）2003年1月3030.7294617:29JN43-80型5#2006年7606#2009年260焦炉生产设备第37页/共53页煤气净化及煤气平衡3.5焦炉

17、煤气的计算单位发生量按生产每吨干煤产生焦炉煤气为：300m3/吨，现有16#焦炉年产焦炭约为235万吨，年平均工作时间为8760小时，成焦率约为75%。即：每小时产生煤气量=23530010000/(87600.75)=107305m3/h3.6焦炉煤气热值计算第38页/共53页煤气净化及煤气平衡二加压工艺简图第39页/共53页煤气净化及煤气平衡4、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6080，二氧化碳1520，以及氮、氢和微量氧。转炉煤气是钢铁企业内部中等热值的气体燃料，我厂转炉煤气热值为6500-7000

18、KJ/m3左右。可以单独作为工业窑炉的燃料使用，也可和焦炉煤气、高炉煤气、发生炉煤气配合成各种不同热值的混合煤气使用。转炉煤气含有大量一氧化碳，毒性很大，在储存、运输、使用过程中必须严防泄漏。FeO+C=Fe+CO氧气顶吹转炉煤气的生成主要来自铁水中碳的氧化，其产气量的大小也主要取决于铁水含碳量的大小，氧气顶吹转炉煤气产气量中能够回收供使用的部分称为煤气实际回收量。第40页/共53页煤气净化及煤气平衡4.1、转炉煤气的产量计算 转炉煤气产量=煤气实际回收量+煤气放散量煤气实际回收量=钢产量*吨钢回收量第41页/共53页煤气净化及煤气平衡4.2、转炉煤气的热值计算湘钢目前转炉煤气回收率110Nm

19、3/吨钢，CO含量约52%第42页/共53页煤气净化及煤气平衡第43页/共53页煤气净化及煤气平衡各种煤气的主要组成（体积分数）各种煤气的主要组成（体积分数）CH4CnHmH2COCO2N2O2高炉煤高炉煤气气0.2-0.511.5-1.827-308-1255-570.2-0.4焦炉煤焦炉煤气气20-232-458-6073-3.57-80.4-0.5转炉煤转炉煤气气60-7014-195-100.4-0.6三种煤气成分比较第44页/共53页煤气净化及煤气平衡高焦混合煤气 由一加压和大盘卷加压站供给，高炉煤气体积量的60%和焦炉煤气体积量的40%进行混合，混合后加压配送给用户。一高线、二高线

20、、二棒、大盘卷、湘辉、宽厚板二线、炼钢、宽厚板一线炼钢部分、五米板、烧结机、（炼铁2#高炉炉台）、热电锅炉点火、(炼铁烤罐)。转焦混合煤气 由四加压站供给，分别加压后的焦炉煤气体积量的25%和转炉煤气体积的75%进行混合送至用户。宽厚板一线加热炉和热处理炉高焦转三元混合煤气由五加压供五米板炼钢、轧钢、热处理炉用气。第45页/共53页煤气净化及煤气平衡煤气平衡的调节原则：1、高热值煤气先利用的原则。2、通过管网、气柜作为缓冲。3、过剩煤气进行点火放散，如煤气放散塔。4、通过用户进行调节，如调节配比、压减用量。气柜：转炉煤气：5万立一座、8万立二座；高炉煤气：10万立一座焦炉煤气：3万立一座放散塔

21、：高炉煤气：三四净化50米放散、一净化76米放散转炉煤气：4座焦炉煤气：2座第46页/共53页煤气净化及煤气平衡湘钢高炉煤气布局简图煤气产量130-146万m3/h.第47页/共53页煤气净化及煤气平衡高炉煤气主要用户：主要用于各高炉的热风炉、1-6#焦炉、4m2、10m2竖炉、石灰窑（气烧）、锅炉、炼铁喷煤，以及供一加压、大盘卷、四加压、五加压作混合煤气气源。转炉煤气主要用户：主要用于宽厚板一线、热电锅炉掺烧、五米板、瑞和套筒石灰窑。第48页/共53页煤气净化及煤气平衡第49页/共53页煤气净化及煤气平衡第50页/共53页煤气净化及煤气平衡第51页/共53页第52页/共53页感谢您的观看！第53页/共53页