高炉煤气发电基本知识ppt

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发布时间:2022-12-09 09:49:41

  高炉煤气发电知识 1、高炉煤气 1.1、高炉炼铁工艺流程 1.1.1、原料准备 铁矿石:矿石-破碎-选矿-精矿粉-烧结-破碎-筛分-炉后料仓 石灰石:石灰石-破碎-块状石灰石- 筛分炉-后料仓 焦 炭:破碎-筛分-块状焦炭-炉后料仓 煤 粉:破碎-筛分-煤粉-喷吹煤仓 1.1.2、供风 空 气:轴流风机-冷风管-热风炉-1100度热风-风口-高炉 氧 气:制氧-减压-冷风管 1.1.3、供水 热水池-水泵-冷却塔-冷水池 -水泵-高炉、热风炉 1.1.3、煤气系统 炉顶煤气-重力除尘-袋式除尘-热风炉、发电锅炉 1.1.4、高炉结构 1.2、高炉煤气 1.2.1、高炉煤气产生 C + O2 → CO + Q 1.2.2、高炉煤气在高炉内的作用 FeXOY + CO → Fe + CO2 + Q 1.2.3、高炉煤气利用 热风炉45~50%,外送55~50%、发电、机烧、轧钢。 1.2.3、高炉煤气成分 1.2.4、高炉煤气发热 可燃成分完全燃烧的总热量:810Kcal/Nm3 1.3、高炉煤气质性 1.3.1、高炉煤气物理性质 气体、无色、无味、有毒性,比重:1.3,略比空气重。 毒性: CO浓度mg/m3 作业时间 人体反应 30 8小时 无反应 50 2小时 无明显后果 100 1小时 心痛恶心 200 30分钟 心痛晕眩 500 20分钟 中毒严得或致死 1000 1~2分钟 中毒死亡 1.3.2、高炉煤气化学性质 易燃、易爆。 燃点:560~600 ℃ 爆炸极限浓度:下限30~35%,上限70~80% 2、高炉煤气发电 2.1、高炉煤气发电工艺流程 2.2、常用到的概念 2.2.1、流体特性描述 重量、体积、温度、压力(正压、负压、真空)、流量、密度、浓度、粘度。 2.2.2、能量(功、热、功率)描述 功(能、功、热): 千克力米(kg m)、工程大气压升(l at)、千卡(大卡)(kcal)、千焦(kJ)、电度(kwh)。 功率: 瓦(w)、千瓦(kw)、千伏安(kva)、马力。 2.2.3、工艺介质描述 水:软化水、脱盐水、 给水、炉水、补给水、凝结水、饱和蒸汽、过热蒸汽、循环水、疏水、排污水。 油:汽轮机油(32汽轮机油)、柴机油(C40#) 气:氮气、高炉煤气、焦炉煤气、空气、烟气、乙炔气。 3、热力基础知识 3.1、高炉煤气发电热力过程 3.1.1、能量的转换过程 化学能→热能→机械能→电能 3.1.2、工作介质(水)流动变化过程 吸热(锅炉)→膨胀(汽轮机)→放热(冷凝器) →压缩(给水泵) 3.2、热力学基础知识 3.2.1、几个基本概念 系统 --- 所研究的物质。孤立系统、封闭系统、开放系统。 环境 --- 和系统密切相关的系统外面的物质。 状态 --- 系统物理性质和化学性质的总和(系统所处的样子)。 过程 --- 当系统状态发生变化时,就说系统进行了一个过程。 过程的开状态称为初态,最后的状态称为未态。等容过程、等压过程、等温过程。 平衡状态 --- 一个系统处描述其状态的物理性质和化学性质的参数固定不变时的状态。 内能 ---是体系内部一定的状态微观粒子所具有的能量的总和。是相对而言、一般规定在-273度时为零、绝对值至今无法测定。 3.3、功和热量 功:除热量以外的其它形式传递的能统称为功,用W表示。 热量:从高温物体传递给低温物体的能量,用Q表示。 作功和传热是热力学系统与外界之间传递能量的两种方式,其量值可以作为内能变化的量度。 热功当量: 1卡 = 4.186 焦耳 3.4、热力学第一定律 自然界一切物体都具有能量,能量有各种不同形式,它能从一种形式转化为另一种形式,从一个物体传递给另一个物体,在转化和传递中能量的数值不变。能量的转换只有两种形式,即热和功。 数学表达式:ΔE = Q + A ΔE --- 内能(系统所具的能量总和) Q --- 热量 (宏观表现是温度差) A --- 功(宏观表现是力在其方向上的运动) 3.5、热力学第一定律应用 2.5.1、等容过程 特征: V = 常数 dv = 0 图线: 过程方程:P/T = 常数 内能增量:ΔE = V *C V*ΔT 对外作功: A = 0 吸收热量:Q = V *C V*ΔT 第一定律: ΔE = Q 3.5.2、等压过程 特征: P = 常数 dP = 0 图线: 过程方程:V/T = 常数 内能增量:ΔE = V *C V*ΔT 对外作功: A = P *ΔV 吸收热量:Q = V *C P*ΔT 第一定律: ΔE = Q + A 3.5.3、等温过程 特征: T = 常数 dT = 0 图线: 过程方程:V* P = n*R*T=常数 内能增量:ΔE = 0 对外作功: A = n*R*T*ln(V2/V1) 吸收热量:Q = n*R*T*ln(V2/V1) 第一定律: Q = A 2.6、焓 在等压过程中气体吸收的热量,全部用来增加它的内能,使其温度上升。 ΔQ = Δ(E + A) = Δ(E + PV) 热力学中把 H=E + PV 定义为焓。 因此在等压过程系统中吸收的热量等于系统焓的增量。 3.7、热力学第二定律 表述:热不能自动的由低温物体流向高温物体。 ※实质:在一切与热相联系的自然现象中它们自发地实现的过程都是不可逆的。 ※自发: 无需外力帮助,任其自然,即可发生的过程。 ※任何不可逆过程的出现,总伴随有“可用能量”被贬值为“不可用能量”的现象发生。 ※功可以全部转化为热而不留下其它变化,而热却不能全部转化为功而不留下其它变化。热和功的转化是不可逆的,有方向的。 3.8、熵 单位工质加入的热量同加热工质当时的绝对温度的比值叫做工质在这个加热过程中熵的增加量。即: ds = dq / T 当加热过程由状态1到状态2时 △S = S2 - S1 = ∫21 (dq / T) 熵的单位是:J.K-1 ※微观意义:孤立系统中,物质微粒的混乱程度。一定状态的一定的熵。 ※ 可通过查表得。 ※用于对热力学第二定律的表述: △S >0 自发过程 △S <0 不可能发生的过程 △S = 0 达到平衡状态 3.9、比热(热容) 在物质不发生化学变化或相变化情况下,在一定温度范围内使单位物质温度升高1℃ 所需的热量。 C均 = Q / △T (cal/g*℃) ※在衡压下加热得到的称比热称等压比热,用Cp表示 ;在衡容下加热测得比热称等容比热,用Cv表示 。 ※比热可通过相关资料查得。 3.10、卡诺循环及热效率 1824 年,法国工程师Carnot (1796~1832)设计了一个循环,以理想气体为工作物质,从高温 T2 热源吸收 Q2 的热量,一部分通过理想热机用来对外做功W,另一部分 Q1 的热量放给低温 T1 热源。这种循环称为卡诺循环。 理想气体:分子之间无吸引力,分子体积很小甚至无体积,把这样的气体称为理想气体。 3.11、定压水蒸汽产生的过程 a:水加热;水比热 (1cal/g.℃) b:水开始沸腾;饱和水 临界压力(225.56大气压、374.15度) d:水蒸发;饱和蒸汽 汽化潜热(540 1cal/g.℃) e:蒸汽过热。过热蒸汽、过热度 3.12、不同压力蒸汽的产生过程: 随压升高温度升主高 临界点(225.56大气压、374.15度) X=0:饱和水 X=1:干饱和汽 X=0~1:湿饱和蒸汽 3.13、水蒸汽图表及应用 水和过热蒸汽性质表 水蒸汽的焓熵图(i-s) 3.14、朗肯循环 3.14.1、工艺流程 蒸汽动力循环工质为水,难以实现卡诺尔循环。 朗肯循环:蒸汽锅炉1---汽轮机2---冷凝器3---给水泵4。 蒸汽动力装置的基本循环。 3.14.2、朗肯循环效率 3.15、热力学的实际应用 例1、我厂6000kw发电机组在额负荷下(不抽汽),估算主蒸汽流量G、高炉煤气耗量Q及综合热效率η是多少? 已知:高炉煤热值为800kcal/Nm3; 锅炉热效率为86%; 汽轮机进汽压力(绝压)3.4mpa; 汽轮机进汽温度430 ℃; 汽轮机相对内效率80%; 汽轮机排汽压力(绝压)0.01mpa; 汽轮机排汽温度45 ℃。 机组机械效率为91%(发电机97%*发电机械97%*汽轮机机械97%) 单位转换:1kw=859.8456kcal/h =860 解:求主蒸汽流量G 查焓熵图表得: 汽轮机进汽焓得i进=788kcal/kg 蒸汽在汽轮机内做功为绝热膨胀,熵相等,则查焓熵图得: 汽轮机排汽焓得i排=527kcal/kg G=6000kw×860kcal/kw÷91%÷ (i进- i排) ÷80% ÷1000 =27.2t/h 求高炉煤气耗量Q Q=27.2t× 1000× i进÷86% ÷800kcal/Nm3 =31115Nm3/h 综合热效率η η=6000kw×860kcal/kw ÷31115Nm3/h × 800kcal/Nm3 ×100 =20.7% 3.16、高炉煤气发电能源流 4、传热知识 传热方式:传导、对流、辐射 传热介质:气、液、固 热传导关系式: F—传热面 t1-t2—传热温差 λ—导热系数 τ—导热时间 常见物质传热系数 对流传热关系式: 常用流体换热系数变化范围 辐射传热关系式: 5、高炉煤气燃烧知识 高炉煤气主要可燃成分:一氧化碳、甲烷 燃烧过程:化学反应 2CO + O2 → 2CO2 + Q 2CH4 + 4O2 → 2CO2 + 4H2O + Q 燃烧三要素:可燃物、助燃物、明火(温度) 稳定燃烧要素: A、稳定提供煤气、空气 B、一定煤气及空气流速 C、一定煤气与空气保持一定比例 D、煤气与空气混合快而匀均 E、煤气与空气或燃烧环境有定的温度 6、高炉煤气锅炉 6.1、自然循环锅炉原理 在冷态时,下降管和上升管都是温度相同的水,管中的水是不流动的。在热态时,上升管受热逐渐产生蒸汽,而下降管不受热,管中仍是水。由于蒸汽的比重小于水的比重,因而上升管中汽水混合物的平均比重小于下降管中水的比重,这个比重差促使上升管中的汽水混合物向上流动,下降管中的水向下流动,形成水的循环。 6.2、高炉煤气锅炉结构 锅炉:“锅”与“炉” 主体结构:送风机、引风机、燃烧器、稳燃器(未燃带)、炉膛、烟道、过热器、减温器、空气预热器、省煤器、锅筒 (布水器、蒸汽净化装置、连排)、联箱、水冷壁、自制减温水冷凝器、人孔、烟囱、炉墙。 安全附件:水位计、压力表、安全阀 6.3、高炉煤气锅炉系统工艺 燃烧系统:电动蝶阀—水封—调节阀—燃烧器(火咀) —炉膛 给水系统 :疏水泵—除氧器—给水泵—省煤器—锅筒(汽包) —水冷壁下降管—水冷壁 送风系统:送风机—空气预热器—燃烧器—炉膛 烟气系统:烟道—引风机—烟囱 蒸汽系统:锅筒—一段过热器—减温器—二段过热器—锅炉出口集箱 排污系统:连排、定排 疏水系统:水疏管—疏水膨胀 减温水系统:自制减凝器、直给水减温 6.4、锅炉操作 A、基本操作: 点火、升压、燃烧调整、水位调整、蒸汽温度调整、排污 B、特殊操作案: 水压试验、安全阀调试及维护、水位计冲洗 C、事故及处理: 打炮、超温、超压、满水、缺水、爆管、厂用电终断 7、凝汽式汽轮机 7.1、汽轮机原理 7.2、凝汽式汽轮机结构 7.3、汽轮机设备 A、汽轮机本体: (1)配汽机构:主蒸汽导管、自动主汽门 (2)转子:叶片、叶轮、轴 (3)静子:汽缸、隔板、喷嘴、轴封、轴承 B、调节保安油系统 同步器(调速器)、油动机、油箱、主油泵、辅助油泵和保安设备等。 C、凝汽及抽气系统 凝汽器、凝结水泵、抽气器、循环水泵和冷水塔。 D、回热加热系统 低压加热器、除氧器和高压加热器。 7.3.1、自动主汽门 功能:在油压正常前提下可进行慢开、慢关、快关 作用:在开机时可缓慢开启主汽门冲机,在作保护时作为保护的执行机构,迅速动作切断蒸汽。 7.3.2、 调速汽门 作用 控制汽轮机进汽量;对汽轮机一级喷咀均匀分配进汽量;确保进汽量与汽门通流面积有良好线性关而减小负荷波动。 7.3.3、调节保安油系统 7.4、汽轮机操作 A、基本操作: 启动、升速、并网、加负荷、负荷调整、真空调整、油温油压调整、汽封送汽调整、除氧器调整 B、特殊操作: 主汽门维护、静态试验、动态试验、超速试验、甩负荷试验 C、事故及处理: 真空低、油压低、油温高、振动大、超速、循环水终断、厂用电终断、主汽阀卡塞 7.4、汽轮机操作中注意的几个问题 7.4.1、过临界转速: ①刚性转子、柔性转子; ②过临界转速时要稳、快; ③3000kw机组3690转/分,6000kw机组1832转/分 7.4.2、防超速飞车: ①检修时不让主汽门悬空; ②并合理调整同步器上、下限; ③作好主汽门、超速保护的日常维护; ④开机时检查把同步器应回零; ⑤开机至调速门动作时看调速汽门动作情况; ⑥停机时尽量减完负荷; ⑦故障停机时迅速检查主汽是否关闭,否则快速拍危急保安器,旋轮手轮关闭主汽门。 7.4.3、防止润滑油事故 ①开机时及时调整冷却水量; ②日常作好汽轮油泵、辅助油泵维护; ③日常维护好低油压保护系统,在正常运行中已正确投入; ④再作冷油器切换时,一是排尽空气,二是要确认备用投正常; ⑤主汽开机至调速门动作时看调速汽门动作情况,并确认再开主汽转速不上升; ⑥在事故停机时首先要在汽轮机转速下降至约75%时,正常投入汽轮油泵; ⑦停机后汽轮机本温度低于80℃后才能停泵。 8、维修安全 8.1、锅炉清灰及烟道: 防煤气中毒、防窒息、防烫伤 8.2、管道、阀门维修: 防烫伤、高压水冲伤 8.3、锅炉内维修及检锅炉 防烫伤 9、水处理基本知识 9.1、问题的提出 A、水为什么要处理? B、水处理的要求? C、水处理的方法? 9.2、自然界水循环 9.3、天然水体的物质组成 9.4、分厂水质标准 9.4、分厂水质标准 A、清水:浊度≤5FTU B、石灰水:0.05mmol/L ≤[OH]-1 ≤0.4mmol/L;浊度≤5FTU C、软化水:硬度≤0.03mmol/L;浊度≤5FTU D、脱盐水:硬度0mmol/L;浊度≤5FTU;电导率≤ 10μS /L E、给水:20t/h锅炉 35t/h锅炉 F、炉水: 20t/h锅炉 35t/h锅炉 G、循环水:PO3+ = 1.5~3mg/L;硬度≤6mmol/L 9.5、水的预处理方法及设施 9.5.1、清水处理 作用:去除水中浮悬物 原理:沉定;混凝;过滤 流程:沉淀-混凝沉淀-过滤 6.5.2、石灰处理 作用:适宜于源水暂时硬度高的情况,水除去暂时硬度,降低水中的总碱度,除去水中如铁、铝等有害物质。 原理:化学反应生成沉淀 流程:沉淀-过滤 谢 谢! 9.6、水的软化处理及设施 9.6.1、水的软化 作用:去除水钙、镁离子 原理:交换吸附 软化过程 原还过程 9.6.2、软化设备结构 9.7、水的脱盐处理及设施 9.7.1、水的脱盐 作用:去除水中阴、阳离子 原理:交换吸附 阳离子去除过程 阳床还原过程 阴离子去除过程 阴床还原过程 9.6.1、水的软化 作用:去除水钙、镁离子 原理:交换吸附 软化过程 原还过程 9.6.1、脱盐水处理流程图 燃烧热能100% 锅炉损失12.58% 管路损失1.114% 汽轮机械损失0.38% 发电机损失1.15% 凝结水回热2.758% 凝汽器损失63.84% 变为电能的有效 能20.95% 注:以上结果为不抽汽中压锅炉计算 情况。 9.5.3、水预处理设施 * 主 要 内 容 1、高炉煤气 2、高炉煤气发电 3、热力基础知识 4、传热知识 5、高炉煤气燃烧知识 6、高炉煤气锅炉 7、凝汽式汽轮机 8、维修安全 9、水处理基本知识 10、高炉煤气TRT发电 11、高炉煤气燃气-蒸汽循环发电 12、低温烟气热利技术 25% CO 11% Co2 1.5% H2 50g/Nm3 60.6% 0.4% 1.5% H2O N2 O2 CH4 1、凝结水泵 2、凝结器 3、发电机 4、汽轮机 5、除氧器 6、给水泵 7、省煤器 8、空预器 9、锅筒 10、下集箱 11、炉膛 12、过热器 13、减温器 14、煤气水封 15、引风机 16、送风机 17、脱盐水处理 18、循环冷却水 高温热源 T2 低温热源 T1 热机 Q2 Q1 W 卡诺循环 任意热机: Carnot热机: 任何热机从高温 热源吸热 ,一部分转化为功W,另一部分 传给低温 热源.将热机所作的功与所吸的热之比值称为热机效率,或称为热机转换系数,用 表示。 恒小于1。 4-1是水在锅炉内的等压蒸汽;1-2是蒸汽在汽轮机内绝热彭胀过程;2-3是蒸汽在冷凝器内定压凝结过程;3-4是水在不泵内绝热压缩过。 循环中有用热 循环中冷却水带走热 循环中有用功的大小

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