钢铁企业副产煤气发电的煤气管道设计研究

钢铁企业副产煤气发电的煤气管道设计研究

刘淑颖

四川电力设计咨询有限责任公司 四川 成都 610000

摘要：随着我国钢铁企业的不断发展，为了让钢铁企业富余的煤气变废为宝，实现企业减排、增效、节能、环保，并为企业创造更好的经济效益，将钢铁企业在炼铁时产生的大量高炉、焦炉和转炉煤气全部利用，建设煤气锅炉发电项目，进而满足钢铁企业内部各个生产单元的用电需求，进一步提高能源利用率。

关键词: 钢铁企业；高炉、焦炉和转炉煤气；煤气发电项目；煤气管道；

1.概述

钢铁企业在炼铁时产生的高炉、焦炉和转炉煤气是一种无色无味、无臭的气体，CO含量高、毒性大，易燃易爆的气体燃料，煤气压力一般是6～15kPa，温度-10℃～50℃。高炉煤气热值：～3500kJ/Nm³，～17000 kJ/Nm³，～7000 kJ/Nm³。

典型高炉煤气体积组份

典型焦炉煤气体积组份

典型转炉煤气体积组份

2．煤气系统设计

煤气管道由钢厂煤气管网引出至煤气发电项目处，经电厂厂区内煤气主管送至锅炉炉后，分两路从炉侧引至前、后墙燃烧器，再由各层分支管送至各燃烧器进行炉内燃烧。

3. 煤气管道阀门设置

在工程实践中，由于煤气中含有大量的CO、CH₄、H₂等易燃易爆危险性气体和S、Cl等腐蚀性元素，为了保证煤气阀门适应工程运行需要并延长阀门的使用寿命，在对煤气阀门进行选型时应该兼顾考虑阀门的防护等级及防爆等级，加之煤气管道布置涉及到不同的区域，煤气阀门还应该根据所处区域特性予以确定。

在对钢铁企业自备电厂煤气母管阀门进行配置时，根据国家/行业设计标准及已投运项目的实践性，通常情况下，蝶阀与水封、插板、盲板等组合使用作为可靠的隔断装置。

燃烧发电用高炉、焦炉和转炉煤气由煤气母管送至发电项目红线区域处，依次设置电动蝶阀、水封或电动插板阀、快切阀、调节阀，再接入煤气-烟气换热器，通过锅炉出口的高温烟气加热煤气，降低烟囱出口的排烟温度，减少排烟损失。

4．煤气管道的补偿

煤气温度-10℃～50℃，加之煤气管道受环境温度影响，布置时应考虑补偿。自然补偿不满足要求时，可采用金属波纹补偿器。考虑到机组运行过程中波节受到一次应力、二次应力的作用力，同时提高补偿器的防腐蚀效果，波节选型采用双层结构。此类补偿器的补偿量大，抗疲劳性强、稳定性及安全性高。

5．煤气管道的放散

在煤气管道的最高处、隔断装置处、管道末端处以及管道容易聚积煤气而吹不尽的部位，均设煤气放散管，放散处的阀门一般都采用手动阀门（闸阀），为了提高燃烧器进口处放散控制的快速性和便利性，在每支燃烧器快关阀之间放散处的阀门采用气动快关阀。

6．煤气管道的吹扫及置换

煤气管道吹扫一般采用钢厂富余的氮气。焦油、萘含量较高的焦炉煤气管道，也可采用蒸汽进行吹扫，并且设置防止管道内积水的措施，从而控制管道的热位移量在设计范围内。。蒸汽采用饱和或微过热蒸汽吹扫，吹扫处的阀门均采用手动阀门。

7．煤气管道的排水

钢厂富余的高炉、焦炉和转炉煤气含水，输送过程中会凝结出来，所以在管道布置时尽量避免出现低点，减少排水点。在煤气管道布置的低点应设置排水点，接至煤气防泄漏排水器，排水排至排水坑，定期采用槽车输送至相关水处理设施进行处理。排水系统如下图：

8.结论

煤气是一种无色无味、无臭的气体，CO含量高、毒性大，易燃易爆的气体燃料，不同于常规的燃煤发电设计，设计时对爆炸气体环境危险区域分区，位于不同区的电气装置应按不同的防爆等级选型。

参考文献：

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[2]张艳珍，刘上源.凌钢高温超高压高炉煤气发电机组的应用与分析[J].节能技术，2021.

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