本發(fā)明涉及一種高爐低熱值煤氣發(fā)電工藝流程。
背景技術(shù)：
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，并含有氮、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(fā)生爐煤氣、水煤氣、半水煤氣和高爐煤氣四種，水煤氣、半水煤氣用于進(jìn)一步化學(xué)加工；而發(fā)生爐煤氣、高爐煤氣則作為工業(yè)爐燃料氣。
高煤爐氣是煉鐵時的副產(chǎn)物，在煉鐵高爐里，焦炭與鼓入的空氣作用轉(zhuǎn)化成一氧化碳和二氧化碳。一氧化碳除一部分用于還原鐵礦石外，其余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?xì)怏w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(biāo)準(zhǔn)狀態(tài))。在冶金聯(lián)合企業(yè)內(nèi)，高爐煤氣多用作焦?fàn)t及冶金加熱爐的燃料氣。
但是現(xiàn)有技術(shù)利用高爐低熱值煤氣發(fā)電時，爐煙氣溫度很高，經(jīng)捕集后進(jìn)入管道的溫度一般在750℃，粉塵量大，并且粘而細(xì)。對密閉熱爐氣凈化回收co再利用，目前通常采用先換熱降溫，現(xiàn)有降溫一般采取機力冷卻器換熱和噴霧冷卻換熱和后除塵的方法。目前技術(shù)成熟可靠的爐氣凈化裝置過濾材料最高耐溫280℃-350℃，一方面，煙氣流速不穩(wěn)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(lǐng)域技術(shù)人員致力于研制一種能夠有效提高吸收熱能的高爐低熱值煤氣發(fā)電工藝流程。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
有鑒于現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本發(fā)明所要解決的技術(shù)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(fā)電工藝流程。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種高爐低熱值煤氣發(fā)電工藝流程，包括以下步驟：
步驟a，確認(rèn)火孔、爐膛角部密封完好；
步驟b，確認(rèn)爐內(nèi)溫度在750℃以內(nèi)；
步驟c，用管道將煙氣從爐內(nèi)輸送到除塵室；
步驟d，確認(rèn)除塵后粉塵濃度為2.5mg/nm3；
步驟e，用水霧蒸濕降低除塵室內(nèi)的煙氣溫度；
步驟f，確認(rèn)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(jìn)行發(fā)電。
為了進(jìn)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(diào)控裝置控制下安全運行且能適應(yīng)鍋爐負(fù)荷變化，步驟b中，煙氣進(jìn)入除塵室之前1.5s內(nèi)，確認(rèn)其中98％以上的水分蒸發(fā)。
為了使鍋爐排溫溫度平均達(dá)到60°，提高經(jīng)濟性，安全性和可靠性，步驟c中，確認(rèn)管道內(nèi)風(fēng)速為20m/s-27m/s。
為了進(jìn)一步提高可靠性，管道內(nèi)風(fēng)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(yōu)選，水霧噴量為1.9t/h。
作為優(yōu)選，步驟c中，管道上設(shè)置有溫度感應(yīng)器。
作為優(yōu)選，步驟f中，煙氣溫度降低至95℃。
本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明一方面，煙氣流速穩(wěn)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(jié)合實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明：
一種高爐低熱值煤氣發(fā)電工藝流程，其特征是：包括以下步驟：
首先，確認(rèn)火孔、爐膛角部密封完好，防止漏風(fēng)的情況發(fā)生，如各受熱面孔門等出漏風(fēng)大，使?fàn)t內(nèi)進(jìn)入大量的冷風(fēng)，便會煤粉燃燒延遲，火焰中心上移，煙氣量增加，最終導(dǎo)致排煙溫度逐漸升高，因此檢查爐是否漏風(fēng)非常關(guān)鍵。
本發(fā)明中，利用鋼板作爐殼，殼內(nèi)砌耐火磚內(nèi)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(zhì)和石灰石等熔劑結(jié)合生成爐渣，從渣口排出。產(chǎn)生的煤氣從爐頂排出。
本發(fā)明中所使用的高爐內(nèi)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(shè)置冷卻設(shè)備防止?fàn)t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(jù)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(tǒng)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(zhì)量不良，過去常引起重大燒穿事故，本發(fā)明采用爐缸、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采用粘土磚，爐底四周和上部為碳磚，設(shè)計爐底厚度有減薄趨勢(由0.5d右減至0.3d左右或爐殼內(nèi)徑的1/4厚度，d為爐缸直徑)。
步驟b，確認(rèn)爐內(nèi)溫度在750℃以內(nèi)；為了進(jìn)一步提高除塵效果，其中除塵室為點除塵器。本發(fā)明中，爐內(nèi)的溫度必須控制在750℃以內(nèi)，如若爐內(nèi)溫度超出750℃，那么即使將后面步驟做完，也無法實現(xiàn)本發(fā)明要解決的技術(shù)問題。本發(fā)明中采用熱電偶來檢測爐內(nèi)溫度，本發(fā)明利用熱電偶直接測量溫度，并把溫度信號轉(zhuǎn)換成熱電動勢信號，通過電氣儀表轉(zhuǎn)換成被測介質(zhì)的溫度。本發(fā)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，并且與顯示儀表、記錄儀表及電子調(diào)節(jié)器配套使用。
試驗時應(yīng)記錄熱電偶的輸出變化至相當(dāng)于溫度階躍變化50％的時間t0.5，必要時可記錄變化10％的熱響應(yīng)時間t0.1和變化90％的熱響應(yīng)時間t0.9。所記錄的熱響應(yīng)時間，應(yīng)是同一試驗至少三次測試結(jié)果的平均值，每次測量結(jié)果對于平均值的偏離應(yīng)在±10％以內(nèi)。此外，形成溫度階躍變化所需的時間不應(yīng)超過被測試熱電偶的t0.5的十分之一。記錄儀器的響應(yīng)時間不超過被試熱電偶的t0.5的十分之一。本發(fā)明在測試爐內(nèi)時，會進(jìn)行三次測試，每次測試的時間間隔為5分鐘，當(dāng)確認(rèn)爐內(nèi)溫度低于750℃以內(nèi)后，進(jìn)入下一步驟.
步驟c，用管道將煙氣從爐內(nèi)輸送到除塵室；為了使除塵室自動調(diào)控裝置控制下安全運行且能適應(yīng)鍋爐負(fù)荷變化，煙氣進(jìn)入除塵室之前1.5s內(nèi)，確認(rèn)其中98％以上的水分蒸發(fā)。為了使鍋爐排溫溫度平均達(dá)到60°，提高經(jīng)濟性，安全性和可靠性，步驟c中，確認(rèn)管道內(nèi)風(fēng)速為25m/s。管道上設(shè)置有溫度感應(yīng)器。本發(fā)明中的管道管徑在φ400mm–φ500mm。
步驟d，確認(rèn)除塵后粉塵濃度為2.5mg/nm3；根據(jù)以上步驟后，除塵后的濃度一般在2.4mg/nm3-2.6mg/nm3之間，為了將效果達(dá)到最佳，本發(fā)明將除塵后粉塵濃度定為2.5mg/nm3。本發(fā)明在檢測粉塵濃度時，首先將個體粉塵采樣器主機和采樣頭編號，一臺主機和相應(yīng)的采樣頭為同一編號，將空白濾膜裝在采樣頭的濾膜夾內(nèi)，將個體粉塵采樣器型號和采樣頭編號填入粉塵數(shù)據(jù)卡。將粉塵采樣器充電準(zhǔn)備，用連接管將個體粉塵采樣器主機與同一編號的采樣頭相連接，啟動采樣泵，用轉(zhuǎn)子流量計檢查采樣流量，確認(rèn)流量值，并將流量值填入相對應(yīng)的濾膜編號相對應(yīng)的粉塵數(shù)據(jù)卡，檢測員在計時器清零，進(jìn)行采樣，采樣完畢后，用轉(zhuǎn)子流量檢查采樣流量，將采樣流量和時間填入粉塵數(shù)據(jù)卡，隨后取下采樣頭，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(fā)亮的粉塵顆粒，便作為無效樣品，重新進(jìn)行采樣，如無發(fā)亮粉塵，比對樣品進(jìn)行檢測，采樣次數(shù)為至少五次，確認(rèn)濃度在2.4mg/nm3-2.6mg/nm3之間后，進(jìn)行下一步驟操作。
步驟e，由于低熱值煤揮發(fā)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。用水霧蒸濕降低除塵室內(nèi)的煙氣溫度；為了更有效的降低煙溫，水霧噴量為1.9t/h。對煙氣的增濕，不僅可以改善粉塵比電阻，降低工況煙氣量，還可以增大細(xì)微粉塵的凝并，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(xì)的情況。同時適當(dāng)降低一次風(fēng)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(dāng)降低火焰中心，延長煤粉在爐膛內(nèi)的停留時間以減少排煙損失.對于前后墻對沖火焰爐來說，可適當(dāng)開大上層檔板，關(guān)小下層檔板，來壓低火焰運行.當(dāng)煤粉中的水份增加時，應(yīng)提高一次風(fēng)的溫度，使進(jìn)入爐膛的燃料含水份減少，從而減少煙氣量及排煙溫度。
負(fù)荷變化必然引起排煙溫度的改變，負(fù)荷增加，煙氣量和排煙溫度必然增加，這是由于燃料量和空氣量增加的結(jié)果.要想控制排煙溫度在經(jīng)濟排煙溫度下運行，關(guān)鍵就是要找到送風(fēng)量與排煙溫度間的平衡關(guān)系，也就是要控制過量空氣系數(shù).爐內(nèi)過量空氣系數(shù)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(xué)、機械不完全燃燒熱損失卻隨α降低而降低.除非α過大，使?fàn)t溫降低較多及燃料在爐內(nèi)停留時間縮短時例外.對應(yīng)于排煙熱損失，機械、化學(xué)不完全燃燒熱損失之和為最小的α值稱為最佳過量空氣系數(shù).這一數(shù)值能保證較高的鍋爐效率.煙道各處的漏風(fēng)，都將使排煙處的過量空氣系數(shù)增大，只能增加排煙熱損失和引風(fēng)機電耗，而不能改善燃燒.漏風(fēng)使排煙熱損失增大的原因，不僅是由于它增大了排煙容積，同時漏風(fēng)也使排煙溫度升高.這是因為漏入煙道的冷空氣使漏風(fēng)點處的煙氣溫度降低，從而使漏風(fēng)點以后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(fēng)點越靠近爐膛，其影響越大.從而密封性能相當(dāng)重要，當(dāng)負(fù)荷增加時，可適當(dāng)減少過量空氣系數(shù)的運行，而在低負(fù)荷時為控制在經(jīng)濟排煙溫度運行可適當(dāng)減小爐膛負(fù)壓，減小漏風(fēng)，在保持正常運行的前提下適當(dāng)減小風(fēng)量，減少排煙溫度和排煙量.在鍋爐運行中當(dāng)某些受熱面上發(fā)生結(jié)渣、積灰或結(jié)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(jīng)濟運行，必須經(jīng)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(jié)渣和積灰，維持受熱面清潔.綜上所述，當(dāng)燃燒高灰份，低揮發(fā)份，低發(fā)熱量的劣質(zhì)煤時，應(yīng)適當(dāng)減小一次風(fēng)量，提高一次風(fēng)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(dāng)負(fù)荷變化時，要及時調(diào)整過量空氣系數(shù)，調(diào)整燃燒工況，控制排煙溫度在經(jīng)濟排煙溫度下運行。
步驟f，確認(rèn)煙氣溫度降低至95℃；在本發(fā)明中，一定是要將煙氣溫度控制在90-100℃之間，本發(fā)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，最后將蒸汽輸送到汽輪機進(jìn)行發(fā)電。汽輪機是用蒸汽做功的旋轉(zhuǎn)式原動機，它將蒸汽的熱能轉(zhuǎn)變成汽輪機轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的機械能，這一轉(zhuǎn)變過程需要經(jīng)過兩次能量轉(zhuǎn)換，即蒸汽通過汽輪機噴嘴(靜葉片)時，將蒸汽的熱能轉(zhuǎn)換成蒸汽高速流動的動能，然后高速氣流通過工作葉片時，將蒸汽的動能轉(zhuǎn)換成汽輪機轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的機械能。
汽輪機的蒸汽熱能轉(zhuǎn)變成動能的過程，僅在噴嘴中進(jìn)行，而工作葉片只是把蒸汽的動能轉(zhuǎn)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(zhuǎn)變?yōu)闄C械能(汽體流速降低)，而由于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，然后進(jìn)入動葉片(工作葉片)，由于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(xù)膨脹，壓力也要降低，由于汽流沿著動葉片內(nèi)弧流動時方向是改變的，因此，葉片既受到?jīng)_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(chǎn)生反動力的作用，沖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(zhuǎn)變成動能的過程，不僅在靜葉片中進(jìn)行，也在動葉片中進(jìn)行。
當(dāng)具有一定壓力、溫度的蒸汽，進(jìn)入汽輪機，流過噴嘴并在噴嘴內(nèi)膨脹獲得很高的速度。高速流動的蒸汽流經(jīng)汽輪機轉(zhuǎn)子上的動葉片做功，當(dāng)動葉片為反動式時，蒸汽在動葉中發(fā)生膨脹產(chǎn)生的反動力亦使動葉片做功，動葉帶動汽輪機轉(zhuǎn)子，按一定的速度均勻轉(zhuǎn)動。蒸汽的熱能在噴嘴內(nèi)轉(zhuǎn)換為汽流動能，動葉片又將動能轉(zhuǎn)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(zhuǎn)換成機械能。汽輪機的轉(zhuǎn)子與發(fā)電機轉(zhuǎn)子是用聯(lián)軸器連接起來的，汽輪機轉(zhuǎn)子以一定速度轉(zhuǎn)動時，發(fā)電機轉(zhuǎn)子也跟著轉(zhuǎn)動，由于電磁感應(yīng)的作用，發(fā)電機靜子線圈中產(chǎn)生電流，通過變電配電設(shè)備發(fā)電。
本發(fā)明中管道的工質(zhì)材料采用90℃以上沸點的第一工質(zhì)材料，管道上部傳導(dǎo)熱量至沸點低于第一工質(zhì)材料的第二工質(zhì)材料，第二工質(zhì)材料在壓力容器內(nèi)吸熱形成蒸汽，蒸發(fā)后的第二有機工質(zhì)蒸汽進(jìn)入汽輪機旋轉(zhuǎn)發(fā)電；汽輪機排出的蒸汽通過冷凝器冷卻后成液態(tài)的第二工質(zhì)、第二工質(zhì)加壓進(jìn)入壓力容器再吸收熱管的傳熱進(jìn)行循環(huán)；第二工質(zhì)的吸熱過程不斷循環(huán)往復(fù)，從而達(dá)到將密閉礦熱爐爐氣中的熱能轉(zhuǎn)化為電能。
以上詳細(xì)描述了本發(fā)明的較佳具體實施例。應(yīng)當(dāng)理解，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員無需創(chuàng)造性勞動就可以根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)思作出諸多修改和變化。因此，凡本技術(shù)領(lǐng)域中技術(shù)人員依本發(fā)明的構(gòu)思在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上通過邏輯分析、推理或者有限的實驗可以得到的技術(shù)方案，皆應(yīng)在由權(quán)利要求書所確定的保護范圍內(nèi)。