一﹑ 概況

中國鋼鐵行業(yè)產(chǎn)鋼能力去年為 7.3 億噸（2015 年） 是。 在鋼鐵前排名 30 位中， 寶鋼﹑ 首鋼 ﹑ 馬鋼﹑ 鞍鋼 ﹑ 武鋼 等 10 個鋼鐵公司在內(nèi)。 鋼鐵廠在生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生大量的高爐煤氣、 轉(zhuǎn)爐煤氣、 焦?fàn)t煤氣，其中大量的還是高爐煤氣生產(chǎn)一噸生鐵會產(chǎn)出 1500～2000m3/h 高爐煤氣， 我們?nèi)∑骄禐?1750m3， 我國 2015 年生產(chǎn)生鐵為 7.3 億噸，一年產(chǎn)生高爐煤氣為12775 億 m3， 由于高爐煤氣熱值低（770kcnl/m） ， 同時又有毒,相當(dāng)一部分煤氣通過火炬燃燒向大氣排放， 就拿生產(chǎn)技術(shù)*的寶鋼 首鋼 鞍鋼 每年還有 4～10％高爐煤氣向大氣排放， 而那些中小型鋼廠排放量還要大， 如果將這些排放的煤氣進行回收并將它進行發(fā)電， 這不僅會產(chǎn)生很大經(jīng)濟效益， 并且可以改善大氣,又可以解決鋼廠工人就業(yè)， 還可以改善鋼廠周圍居民與工廠的和諧關(guān)系。

鋼廠煤氣發(fā)電兩個途徑：

①煤氣燃氣輪機發(fā)電加余熱鍋爐蒸汽發(fā)電即:CCPP

②煤氣經(jīng)煤氣鍋爐制蒸汽送汽輪機組發(fā)電， 實踐證明煤氣經(jīng)煤氣鍋爐制高壓， 高溫蒸汽送汽輪機組發(fā)電是成熟， 可靠方便的回收途徑。 它投資少， 技術(shù)成熟可靠， 運行穩(wěn)定， 經(jīng)濟效益好,回收投資時間短。

二、 鋼鐵企業(yè)剩余煤氣全回收利用的可行性及必要性

鋼鐵企業(yè)是集焦化， 燒結(jié)， 煉鐵， 煉鋼， 熱軋于一體的聯(lián)合企業(yè)； 工廠在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生大量的焦?fàn)t、 高爐和轉(zhuǎn)爐煤氣， 除部分利用外， 還有剩余煤氣。為此建有煤氣發(fā)電利用煤氣鍋爐的高壓高溫蒸汽送入汽輪機發(fā)電， 對剩余煤氣進行回收利用。

煤氣能量回收裝置， 但是長期以來， 由于鋼鐵企業(yè)的煤氣有效利用問題一直沒有得到很好的解決， 一方面由于煤氣的發(fā)生和使用之間的不平衡造成的大量放散， 是環(huán)境受到污染。 另一方面， 回收的煤氣沒有得到合理使用， 這不僅加劇了鋼鐵企業(yè)的能源緊張狀況， 而且也造成了很壞的社會影響。 因此， 研究如何科學(xué)的分配這些寶貴的煤氣燃料， 其意義不下于鋼產(chǎn)量的提高和生產(chǎn)利潤的增加。

現(xiàn)在很大部分的鋼鐵企業(yè)存在火炬放散現(xiàn)象， 主要是因為產(chǎn)生的煤氣和消耗的煤氣量隨著生產(chǎn)狀況的改變而經(jīng)常波動， 造成剩余煤氣頻繁變化， 而企業(yè)自身對生育煤氣的管理缺少有效手段。

目前， 雖然一些鋼鐵企業(yè)設(shè)置了煤氣柜， 煤氣柜也只是起到了保護安全生產(chǎn)的作用， 而沒有起到緩沖煤氣的作用。 另外， 大多數(shù)企業(yè)的電廠鍋爐所緩沖的煤氣量也是人們憑著經(jīng)驗來設(shè)定的， 目前我國鋼鐵企業(yè)鍋爐所緩沖的煤氣量的變化范圍也比較少，這些都造成了煤氣火炬放散嚴重的原因。

a、 現(xiàn)在國外的大型鋼鐵企業(yè)（Fukuda 等） 建立了煤氣優(yōu)分配模型及控制系統(tǒng)方法， 采用平均模型來對煤氣總要求的預(yù)測。

b、 利用計算機*技術(shù)， 建立煤氣優(yōu)分配的同時對煤氣柜優(yōu)控制， 使火炬對煤氣放散， 氣柜中的煤氣的波動和負荷變化等避免的情形加以分析， 達到優(yōu)分配， 取得令人滿意的煤氣回收效果（川崎鋼鐵） 。

1、 鋼廠煤氣回收管理系統(tǒng) GRMS 的提出， 在鋼鐵企業(yè)中， 關(guān)于煤氣優(yōu)化利用的研究有很多， 但大多數(shù)都是關(guān)于煤氣在主工序中生產(chǎn)中如何使用方面的（例如高爐煤氣的 TRT 及 CCPP 等等） 。 關(guān)于剩余煤氣如何優(yōu)化利用及全回收的研究卻很少。 煤氣的產(chǎn)生量和消耗量之間的不均衡產(chǎn)生波動。 煤氣產(chǎn)生量和消耗量之間的波動有時持續(xù)時間長， 有時持續(xù)時間短， 為了有效地解決煤氣的產(chǎn)、 消波動問題， 可以采取煤氣柜與緩沖用戶相結(jié)合的方法。 緩沖用戶和煤氣柜二者可以吸收煤氣量的波動， 煤氣柜可以吸收任意的波動， 但吸收量不大， 只能用來解決持續(xù)時間短的煤氣波動。 緩沖用戶可以吸收較大的波動， 可以解決時間持續(xù)較長的波動， 但不希望任意的波動， 而煤氣柜正好能夠配合緩沖用戶調(diào)換燃料及負荷所需時間， 而用戶（例如煤氣鍋爐） 與煤氣柜結(jié)合起來， 緊密結(jié)合，缺一不可。

本 GRMS 系統(tǒng)的提出， 是通過對煤氣產(chǎn)生系統(tǒng)（高爐、 轉(zhuǎn)爐、 熱爐） ， 煤氣的輸送分配， 煤氣的儲存裝置氣柜， 煤氣的熱值控制， 煤氣放散裝置火炬和煤氣鍋爐及電廠幾個子系統(tǒng)建立管理模型， 達到一體化信息平臺與管理。 實現(xiàn)對剩余煤氣的優(yōu)化分配， 減少了煤氣從火炬的放散， 提高了煤氣的利用率。

（1） 煤氣生產(chǎn)和使用過程及優(yōu)化分配

（2） 煤氣的平衡及生產(chǎn)節(jié)奏

鋼鐵企業(yè)匯中， 煤氣的利用和實際操作， 煤氣的動態(tài)、 靜態(tài)平衡要進行綜合考慮。 尤其是靜態(tài)平衡， 計劃煤氣足夠， 而實際生產(chǎn)中的動態(tài)平衡又顯不足， 是常常發(fā)生的。 因此， 需要制定一套完整的， 合理的煤氣平衡制度及程序。 要用現(xiàn)代計算機的信息采集， 要依靠日積月累的經(jīng)驗和科學(xué)的平衡， 不斷的追求煤氣的平衡， 以獲得更大的經(jīng)驗效益。 要把煤氣的平衡看作是效益的體現(xiàn)， 大限度的利用煤氣資源， 實現(xiàn)經(jīng)濟效益較大化。

A） 靜態(tài)平衡

是指鋼鐵企業(yè)相關(guān)職能部門對一段時期內(nèi)的煤氣供求量進行計劃或規(guī)劃， 是結(jié)合生產(chǎn)計劃， 設(shè)備檢修技術(shù)改造計劃等因素， 綜合測算的預(yù)測性平衡；

B） 動態(tài)平衡

是指生產(chǎn)過程中煤氣的產(chǎn)出量， 煤氣的成份、 熱值、 流量、 溫度及壓力等參數(shù)隨各種生產(chǎn)環(huán)節(jié)的狀況波動而波動， 建立相應(yīng)產(chǎn)、 用氣平衡。

靜態(tài)平衡是宏觀指導(dǎo)， 動態(tài)平衡隨生產(chǎn)狀況而變動， 是煤氣的產(chǎn)出和使用達到運行中的動態(tài)平衡， 減少或消除煤氣的火炬放散是煤氣平衡的目的。

C） 生產(chǎn)節(jié)奏對煤氣平衡的影響

煤氣的產(chǎn)出和使用過程是： 氣源廠（高爐、 轉(zhuǎn)爐、 焦?fàn)t） ——輸配供給——用戶單位， 生產(chǎn)過程中只要其中一個環(huán)節(jié)出問題或是某道工序生產(chǎn)節(jié)奏或快或慢， 則煤氣回收利用就會失去平衡。 煤氣使用合理的開、 停， 合理的檢修計劃、 合理的交接班制度， 可以避免煤氣集中使用或集中放散。 這些合理的規(guī)范運行， 可以用計算機程序進行管理， 克服人為因素的放散。 如果發(fā)生動態(tài)波動，通過緩沖氣柜及煤氣鍋爐時適應(yīng)性控制， 并對其負荷進行優(yōu)化調(diào)節(jié)， 保證煤氣動態(tài)穩(wěn)定， 使火炬*并多產(chǎn)汽

2﹑ 某鋼廠高爐， 焦?fàn)t， 轉(zhuǎn)爐煤氣利用情況表：

表 1： 高爐， 焦?fàn)t， 轉(zhuǎn)爐煤氣回收技術(shù)參數(shù)

根據(jù)這些煤氣量及相對應(yīng)的熱值回收建一個蒸汽量為190噸/h； 壓力為9.8Mpa，溫度為 540℃高溫高壓煤氣鍋爐

表 2： 高溫高壓煤氣鍋爐

2： 某鋼廠是利用剩余煤氣它由三種煤氣組成即高爐煤氣（BFG） ， 焦?fàn)t煤氣，轉(zhuǎn)爐煤氣（LDG） ， 其流量的變化及組分熱值變化均會引起煤氣鍋爐的波動。 會使運行→蒸汽流量， 壓力→汽輪機→發(fā)電機→系列不正常的連鎖反應(yīng)

我們說高爐， 轉(zhuǎn)爐， 焦?fàn)t， 在運行中產(chǎn)生的煤氣隨著工藝的變化而在變化的這是客觀存在的。 如果不克服這些變化將會對煤氣鍋爐及發(fā)電機運行產(chǎn)生安全隱患， 對剩余煤氣回收產(chǎn)生的經(jīng)濟效益也會影響。

鋼鐵煤氣回收管理系統(tǒng) GRMS 系統(tǒng)將目前已有的高爐煤氣， 焦?fàn)t煤氣， 轉(zhuǎn)爐煤氣的氣柜與在線儀表及相對應(yīng)控制閥門， 熱值儀， 調(diào)和站， 煤氣鍋爐的信息采集進行優(yōu)化控制， 以均勻穩(wěn)定的目標(biāo)進行適應(yīng)性控制。

具體見： 鋼廠煤氣回收管理系統(tǒng) GRMS 原理圖

〈1〉 鋼廠煤氣回收管理系統(tǒng) GRMS 是一個將煤氣排放流量及趨勢與現(xiàn)有煤氣儲存氣柜， 煤氣熱值的調(diào)和及煤氣鍋爐的負荷幾個子系統(tǒng)進行一體化管理

(a)它有煤氣進入流量趨勢估計， 氣柜儲存量預(yù)值及報警

(b)煤氣熱值調(diào)合與高爐， 焦?fàn)t， 轉(zhuǎn)爐煤氣儲存信息優(yōu)化調(diào)度， 它根據(jù)這些信息得出較佳較經(jīng)濟的優(yōu)化方案， 根據(jù)預(yù)定工況預(yù)案進行自動調(diào)合， 這種調(diào)合功能與煉油廠汽油在線辛烷值調(diào)合一樣， 可靠， 方便， 它又與煤氣鍋爐負荷相適應(yīng)

(c)煤氣壓力均勻控制

氣柜壓力一般在 8kpa， 而煤氣鍋爐燃燒器背壓要求在 5～6kpa， 在調(diào)合煤氣站出口與煤氣鍋爐之間串接一臺 20 萬 NM3的氣柜， 其意義很大， 它一方面可以穩(wěn)壓， 保證煤氣鍋爐燃燒器的背壓穩(wěn)定的同時,它作為一個緩沖器， 保證鍋爐運行負荷不會有太大的波動， 同時煤氣鍋爐負荷適應(yīng)性控制可以克制極大波動。

GRMS 系統(tǒng)通過這些氣柜進行前饋， 均勻優(yōu)化管理充分回收火炬排放的煤氣同時,多產(chǎn)蒸汽， 多發(fā)電， 使系統(tǒng)安全穩(wěn)定， 延長設(shè)備運行壽命， 多出經(jīng)濟效益

〈2〉 鋼廠煤氣含有大量 CO 并且熱值低， 一旦人們吸入就會中毒死亡， 其燃燒過程中也容易發(fā)生脫火與回火現(xiàn)象.在點火過程中,如果吹掃不到位容易產(chǎn)生煤氣爆燃事故。 根據(jù) IEC61508 及國家 GB/T21109 安全系統(tǒng)對 SIS 要求,并且依據(jù)國家質(zhì)量 2008 年發(fā)布的 TSGGB00-12008《燃油（氣） 燃燒器安全技術(shù)規(guī)則》 。

建立了鋼廠煤氣回收管理系統(tǒng) GRMS 的安全系統(tǒng)， 它由多個 cpu 及 I/O 卡組成，并且有國際專門認證機構(gòu) TUV 的證書其安全等級為 SIL3

〈3〉 鋼廠煤氣排放， 火炬系統(tǒng)（煤氣放散）

鋼廠在生產(chǎn)過程中會生產(chǎn)大量的煤氣， 如果這些煤氣用不了， 或者生產(chǎn)過程及設(shè)備故障停電停水， 這些煤氣均要通過火炬燃燒排放。

GRMS 系統(tǒng)在正常時盡量進行回收進氣柜達到較大化， 如果發(fā)生特殊情況， GRMS通過火炬 FCS 控制系統(tǒng)安全型的計算機系統(tǒng)會自動報警， 還會自動聯(lián)鎖點長明燈， 自動控制水封罐， 對長明燈工作進行監(jiān)控， FCS 系統(tǒng)又會與氣柜系統(tǒng) GR 進行相互聯(lián)鎖關(guān)閉進氣柜煤氣閥及自動點長明燈進行安全監(jiān)控。

〈4〉 氣柜煤氣回收：

〈5〉

〈6〉 煤氣鍋爐：

煤氣鍋爐是由煤氣燃燒器， 爐膛， 蒸汽汽包， 鼓風(fēng)機， 引風(fēng)機， 省煤器， 預(yù)熱器， 二相流循環(huán)換熱系統(tǒng)， 以及相關(guān)儀表， 計算機， 電氣， 化水軟化水等設(shè)備組成一個燃燒系統(tǒng)的裝置

煤氣燃燒是煤氣鍋爐的重要設(shè)備， 它關(guān)系到煤氣燃燒的形式， 熱效率與安全，合理選擇煤氣種類與燃燒器之間匹配是決定煤氣鍋爐熱效率關(guān)鍵。

根據(jù)目前鋼廠煤氣鍋爐燃氣進燃燒器燃燒可分：

A 方案： 將高爐煤氣， 焦?fàn)t煤氣， 轉(zhuǎn)爐煤氣， 根據(jù)工廠煤氣產(chǎn)出及氣柜儲存的實際情況制定出一個合理調(diào)合工況使煤氣熱值在 1200～1500Kcal/m3之間， 送煤氣燃燒器充分燃燒， 這種方案使?fàn)t子燃燒穩(wěn)定產(chǎn)出過熱蒸汽壓力， 流量穩(wěn)定，安全可靠

B 方案： 將高爐， 焦?fàn)t， 轉(zhuǎn)爐煤氣分別通過高爐， 焦?fàn)t， 轉(zhuǎn)爐煤氣燃燒器燃燒。這種方案省略了煤氣燃燒熱值調(diào)合系統(tǒng)， 由于各類型燃燒器燃氣熱值不同， 相差較大。 使?fàn)t膛溫度的分布梯度不同， 相差很大。 溫度不均勻， 使蒸汽壓力與流量波動大從而影響發(fā)電機的效率

C 方案： 純高爐煤氣燃燒器鍋爐， 由于高爐煤氣熱值低煙氣量大經(jīng)過幾年的實踐其技術(shù)基本成熟， 在首鋼， 寶鋼， 鞍鋼等企業(yè)已開始投用。 本項目暫不考慮c方案

從 A 方案與 B 方案比較可以看出盡管 B 方案省略胃了熱值的調(diào)合系統(tǒng)節(jié)省了投資， 可它將在運行中面臨蒸汽壓力與流量波動， 影響了其熱效率。 影響其投資回收年限。 更會造成安全事故隱患（ 熱值相差大各燃燒器的背壓變化及爐膛壓力之間波動） ， 其爐膛溫度波動在 10％左右

盡管 A 方案由于熱值調(diào)合增加了投資， 但是由于其燃燒穩(wěn)定提高了熱效率。 并且運行穩(wěn)定， 安全可靠， 多產(chǎn)蒸汽、 多發(fā)電， 使其增加的投資當(dāng)年就可以通過其優(yōu)良效益收回。 其溫度波動在 1％以下。

C 方案是純高爐煤氣燃燒器， 不適合本項目

〈7〉 關(guān)于煤氣鍋爐燃燒器布置：

煤氣鍋爐由于其熱值變化其燃燒器的布置很重要， 其布置型式有， 煤氣爐墻置對沖燃燒技術(shù)及四角切向圓燃燒技術(shù)兩種

（a） 煤氣鍋爐膛墻置對沖燃燒方式的旋流燃燒器是一般布置爐膛的前后墻， 其出口氣流是一邊旋轉(zhuǎn)一邊向前作螺旋式運動， 旋流燃燒器的噴口都是圓形的，中間內(nèi)圈噴一次風(fēng)， 一次風(fēng)外圈是二次風(fēng)， 兩個噴口同一軸心， 每邊墻上布置多個多排獨立燃燒器， 雙調(diào)風(fēng)燃燒器 DRB， 分兩段供風(fēng)以達到既降低 NOX（ 可降低 50～60%） 又保證燃燒效率的雙重功能， 一般情況下燃燒器的 NOX 排放量為330～860mg/NM， 從此可看出它是一個低 NOX的燃燒器。

前后墻對沖燃燒和四角切圓燃燒不同， 它并不要求爐膛橫截面接近正方形，實際爐膛橫截面可以為矩形， 這有利于鍋爐受熱面的布置。

（b） 四角切向燃燒技術(shù)廣泛用于現(xiàn)代大容量鍋爐， 一般采用燃燒器四角布置，出口氣流幾何軸線切于爐膛中心的假想切圓， 造成氣流在爐內(nèi)強烈旋轉(zhuǎn)， 并呈螺旋式上升。

四角切向燃燒的主要特點如下：

〈 Ⅰ 〉 四角射流著火后相交， 相互點燃使煤氣著火穩(wěn)定較好， 切向燃燒方式是以整個爐膛為單元來組織燃燒的， 故燃燒器的燃燒工況和整個爐膛的空氣動力特性關(guān)系十分密切

〈 Ⅱ 〉 由于切向燃燒四股射流在爐膛內(nèi)相交后強烈旋轉(zhuǎn)湍流的熱量， 質(zhì)量和動量交換十分強烈， 故能加速著火和提高燃料的燃盡程度

〈 Ⅲ 〉 四角切向燃燒爐內(nèi)充滿系統(tǒng)較高， 爐內(nèi)熱負荷分配均勻

〈 Ⅳ 〉 爐內(nèi)的結(jié)構(gòu)比較簡單， 便于大容量鍋爐的布置

〈 Ⅴ 〉 采用擺動式直流燃燒器， 運行中改變上， 下擺動角度即可改變爐膛的火焰中心和出口烔溫， 從而達到調(diào)節(jié)蒸汽溫度目的

〈 Ⅵ 〉 可以實現(xiàn)分段燃燒抑制 NOX排放

〈8〉 煤氣鍋爐由于煤氣熱值低， 爐膛內(nèi)黑度低， 輻射傳熱低煙氣量大， 其對流段熱交換量大而通過煙道氣能源回收是提高煤氣熱效率的重要手段， 如果煤氣鍋爐負荷變化， 引起煙道氣溫度變化， 一旦對流段換熱設(shè)備定型， 換熱面積不會變化， 如果負荷度大， 煙道氣流及溫度大帶走熱量多熱效率降低， 此時很容易產(chǎn)生酸露點（當(dāng)煙氣溫度低于酸露點時） 酸露點的腐蝕會嚴重損壞換熱器與過熱省煤器， 如果煤氣預(yù)熱器腐蝕會引起閃爆的安全事故， 煙道溫度變低， 又會引起脫硝工藝效率， 煤氣鍋爐煙道氣回收利用=相流（相變） 卡諾循環(huán)原理，將二相循環(huán)器進行控制， 從而達到控制煙道溫度。 煤氣鍋爐燃燒管理系統(tǒng) BMS的煙道氣溫度階梯控制保證了煙道氣溫度在爐子負荷變化情況下， 保證了各階梯溫度不變， 保證煙氣溫度在酸性點以上 10℃避免了煙道設(shè)備的酸露點腐蝕延長設(shè)備的使用壽命。

煤氣鍋爐爐膛燃燒計算機模擬

燃氣熱值低造成爐膛黑度低， 爐膛輻射傳熱 30%（燃煤 70%） 煙氣量大， 大部分傳熱在對流及煙道進行

煤氣鍋爐負荷適應(yīng)性優(yōu)化調(diào)節(jié)（一）

煤氣優(yōu)化調(diào)節(jié)軟件是煤氣爐膛與對流， 煙道取熱的優(yōu)化控制軟件之一， 其控制方便， 減少鍋爐的故障率， 提高鍋爐適應(yīng)負荷變化能力。

Figure 1 空燃比、 蒸汽壓力、 煤氣流量、 空氣流量雙交叉化控制

由于高爐煤氣的熱值變化使空氣比例也會隨著變化， 如果煤氣熱值變低很容易造成脫火現(xiàn)象， 優(yōu)化的空燃比控制可以使空氣流量適應(yīng)熱值變化， 保證燃燒不脫火的手段之一。

燃燒器在≥50%負荷可正常使用， BMS 調(diào)節(jié)比可達 1:10。

空燃比、 蒸汽壓力、 煤氣流量、 空氣流量的雙交叉優(yōu)化控制

煤氣鍋爐負荷適應(yīng)性優(yōu)化調(diào)節(jié)（二）

兩相流（相變） 空氣預(yù)熱器工作原理

煤氣鍋爐負荷， 在 70%以下運行， 由于煙氣量減少及溫度下降， 容易產(chǎn)生酸露點， 腐蝕省煤器及空預(yù)器換熱管及煙道設(shè)備。

煙道兩相流換熱系統(tǒng)利用汽化與冷凝相變吸取大量能量特性使煙道溫度控制在酸露點以上保證設(shè)備不產(chǎn)生酸露點腐蝕。

煤氣鍋爐負荷適應(yīng)性優(yōu)化調(diào)節(jié)（三）

煤氣的熱值變化會造成煙道氣量變化， 例： 熱值少會使煙流量大， 容易發(fā) 生爆管現(xiàn)象。

煙道兩相流換熱系統(tǒng)利用循環(huán)量及汽化壓力控制取熱量特性， 保證設(shè)備運行安全。

煤氣鍋爐負荷熱效率計算數(shù)模及監(jiān)控

鍋爐熱效率鍋爐負荷： 煤氣熱值布白系數(shù)； 空氣流量壓力、 溫度； 蒸汽流量壓力、 溫度； 軟水流量壓力、 溫度； 煙氣熱焓； 煙氣流量壓力、 溫度； 煤氣流量壓力、 溫度。

<9>煤氣鍋爐燃燒管理系統(tǒng) BMS

煤氣鍋爐燃燒管理系統(tǒng) BMS 由： 啟動爐子、 初始條件判別、 自動吹掃、 自動點火、 點燃燒器爐膛升溫、 啟動換熱器、 緊急停車 ESD 組成。 它的硬件是一個三重化（或者二重化） 的安全系統(tǒng)。 它嚴格遵守 IEC61508 及 GB/T 21109 安全性與完整性， 它的操作參數(shù)嚴格按照頒布的 TSGGB001-2008《燃油（氣） 燃燒器安全技術(shù)規(guī)則》 。 它嚴格按照標(biāo)準及工藝規(guī)程，將爐子啟動及緊急停車、 開停爐， 用計算機自動操作， 克服了人為因素造成的安全事故。

煤氣鍋爐燃燒管理系統(tǒng) BMS（FSSS） 遵照國際通用規(guī)范與標(biāo)準對煤氣鍋爐的燃燒系統(tǒng)進行管理。

煤氣鍋爐燃燒管理系統(tǒng) BMS 原理框

煤氣鍋爐燃燒管理系統(tǒng) BMS 緊急停爐 ESD

鋼廠煤氣鍋爐煙道脫硝脫硫

煙氣鍋爐在燃燒過程中會產(chǎn)生 NOx與 SO2。 由于高爐煤氣及轉(zhuǎn)爐煤氣 H2S 與SO2比較小， 燃燒后不會超國家標(biāo)準。 如果焦化過來的焦化煤氣是經(jīng)過凈化處理過的， 燃燒后不會超標(biāo)。

<1>煤氣鍋爐煙氣脫硝。 （如果 SO2超標(biāo)采用一體化） 煤氣鍋爐燃燒器采用低氮型式， 其 NOx排放在 80~100mg/m3。 以工程燃氣鍋爐 NO2≤50 mg/m3計， 脫 NO2在 50%以上:

a． SCR： 選擇性催化脫 NOx在運行過程中， 由于催化劑容易中毒， 更換催化劑費用大， 運行成本高。

b． 臭氧+雙氧水， 強氧化作用。 將低價 NO2變?yōu)楦邇r NOx而吸收脫除。由于臭氧發(fā)生器價格貴， 在大容量情況下， 在大于 20 萬 NM3/h 時， 其 NO2大于 500 mg/m3情況下， 其價格大于 SCR。 但是臭氧+雙氧水運行穩(wěn)定可靠， 不需要更換催化劑， 其運行成本低。特別是煙氣量小于 15 萬 NM3/h、 NO2≤500 mg/m3時， 其成本略低于 SCR。臭氧+雙氧水是目前國際、 國內(nèi)技術(shù)*的脫硝技術(shù)， 運行可靠， 運行成本低。

鋼廠煤氣回收、 制蒸汽發(fā)電能量平衡

 發(fā)電能量估算： （包括在運行中熱損失及波動）

<1>煤氣調(diào)和出來流量: 6 萬/h， 熱值： 1200 kcal/NM3送鍋爐；

<2>鍋爐產(chǎn)過熱蒸汽 190t/h。 壓力 9.8Mpa， 溫度 540℃。 高壓、 L 高溫過熱蒸汽送發(fā)電機組發(fā)電；

<3>發(fā)電機組發(fā)電 50MW/h。

三、 鋼廠煤氣回收發(fā)電系統(tǒng)（GRMS） 一體化項目投資估算

說明：

1.煤氣的氣柜考慮已有條件下。 如果新上， 另加投資。

2.除氧水裝置不考慮， 鍋爐供水由外送入。

3.本類型不包括汽輪機發(fā)電機組。

4.以上投資包括設(shè)備、 材料、 施工、 費用。

四、 煤氣回收項目經(jīng)濟效益及投資回收估算

 1.不考慮投資發(fā)電機組， 以高溫、 高壓過熱蒸汽外賣結(jié)算。 由于過熱蒸汽價格不確定因素大。 所以我們暫定高溫、 高壓過熱蒸汽每噸毛利為 100 元。

<1>年產(chǎn)過熱蒸汽量 190t/h× 8000 小時（一年運行 8000 小時） =152 萬噸/年。

<2>一年毛利： 152 萬噸/年× 100 元/噸=1.52 億元。

<3>以投資 8210 萬元（不包括發(fā)電機組） 計算：

收回成本時間=8210÷ 15200=0.54 年。

不考慮投資發(fā)電機組投資收回時間為： 0.54 年。

2.考慮投資發(fā)電機組的投資及投資收回時間。

<1>以發(fā)電效率 30%計算。 發(fā)電： 50MW/h， 以： 4000 元/Kwh。 造價：

a． 50MW/h× 4000=20000 萬元（2 億元）

b． 總投資： 8210+20000=28210 萬元（2.821 億元）

<2>以 0.62 元/Kw 上網(wǎng)費。 成本 0.35 元/Kw 計算： 每 1Kw/h 電的利潤 0.27元/Kw· h。

<3>造發(fā)電機組投資收回時間：

a． 總經(jīng)濟效益： 50MW/h× 0.27 元/Kw· h=13500 萬元/年（1.35 億元/年）

b． 收回投資時間=28210÷ 13500=2.09 年

投資發(fā)電機組投資收回時間為 2.09 年。

說明： 發(fā)電機組投資時關(guān)于電價計算應(yīng)包括煤氣每 M3的價格， 由于煤氣定價因素很多， 的是按熱值， 是多余的放空煤氣， 是再生利用能源， 其上網(wǎng)電價應(yīng)該由政府補貼及免稅。

五、 環(huán)保效益

一個中性或大型鋼廠， 每年有 6.5~12%的煤氣從火炬排放。 如果以某鋼鐵廠為例， 將多余排放的煤氣回收， 經(jīng)煤氣鍋爐制高溫高壓過熱蒸汽進行發(fā)電：

50MW/h× 8000 小時（一年運行時間） ， 共發(fā)電 4× 1011w· h=4× 108Kw· h。

a． 以 1Kw· h 的可再生能源發(fā)電可節(jié)約標(biāo)準煤 0.4kg 計算， 山東日照鋼廠

一年可節(jié)約 16 萬噸標(biāo)準煤。

b． 以 1Kw· h 的可再生能源發(fā)電可減少 CO2、 SO2、 NOx的廢氣排放 1.1kg 計算， 某鋼廠鋼廠一年可減少 O2、 SO2、 NOx的廢氣排放 44 萬噸。

六、 鋼廠煤氣回收管理系統(tǒng) GRMS 一體化系統(tǒng)總結(jié)

安全： 按國家管理要求， 達到安全系統(tǒng)的完整性。

優(yōu)化管理： 從產(chǎn)氣、 回收、 調(diào)合、 升壓、 鍋爐一體化管理可達到少排放， 多產(chǎn)蒸汽， 均勻控制提高經(jīng)濟效益 5～10%。

環(huán)保： 少排煤氣， 改善大氣。

七、 結(jié)束語

鋼廠煤氣回收管理一體化系統(tǒng) GRMS 能對鋼廠企業(yè)剩余煤氣進行優(yōu)化管理。 達到全回收、 *。 它不僅將剩余發(fā)散的煙氣進行回收， 改善大氣， 克服霧霾， 同時產(chǎn)生經(jīng)濟效益， 一體化的機電儀器、 設(shè)備投資在 2~3 年內(nèi)可以全部回收