煤氣管道保溫致發電量增加的經濟性分析

許彥雷

（億鋼集團，山東臨沂276300）

煤氣管道保溫致發電量增加的經濟性分析

許彥雷

（億鋼集團，山東臨沂276300）

鋼鐵企業利用剩余煤氣發電節能效益巨大，由于煤氣溫度本身較低，一些鋼企對是否保溫以及產生的效果心存疑慮而未加重視。通過實際檢測和理論分析，定量的計算出了管道保溫帶來的經濟效益，對于鋼鐵行業煤氣發電廠促進節能增效具有很好的參考價值。

管道；散熱；保溫；節能降耗；效益

1 前言

目前鋼鐵企業產生的多余的高爐煤氣和轉爐煤氣大都被用來輸送到煤氣鍋爐進行發電，這樣既解決了原先多余煤氣白白放散污染環境的問題，又產生了大量的電力，可謂一舉兩得，因此成為鋼鐵行業競相實施的節能降耗項目。

某公司現有1×650＋2×500高爐，2×60 t轉爐，新配套上1×130 t/h純燃煤氣鍋爐+1×30 MW抽凝式發電機組，已于2013年4月投產發電。煤氣發電管道布置圖如圖1。

圖1 發電廠煤氣管道系統圖

高爐煤氣從3#BPRT以后的低壓煤氣總管開始，輸送到電廠閥門平臺，總距離為880 m，壓力平均為12~13 kPa。

轉爐煤氣從煉鋼轉爐風機房的水封逆止閥開始，輸送到轉爐煤氣柜，再通過加壓機加壓后輸送到電廠閥門平臺，總距離為1531 m，壓力平均為10 kPa。

以上管道均未保溫，散失一定的熱量，因此于2013年8月3日（夏季）進行實際測量（壁溫），管道溫度降溫情況如下：

高爐煤氣管道：起點61℃，電廠入口41.3℃，溫差約20℃；

轉爐煤氣管道：起點67.4℃，電廠入口38.4℃，溫差約29℃。

2 保溫節能的分析計算過程

2.1 高爐煤氣密度的計算

高爐煤氣壓力為13 kPa，則絕對壓力也就是113 kPa。

煙氣密度的一般公式為：籽=（MW/22.414）×273.15/（T+273.15）×（P/1.013）

則高爐煤氣在實際工況下的密度為：

30/22.414×273.15/（45+273.15）×1.13/1.013=1.282式中，煙氣密度籽的單位是kg/m3；

煙氣分子量MW的單位是kg/kmol；高爐煤氣的分子量為30；

溫度T的單位是℃；終點（電）入口）的溫度為45℃，（此溫度為壁溫加適當的溫差，下同）；

絕對壓力P的單位是kPa；

常數22.414是理想氣體的摩爾體積，m3/kmol。

2.2 高爐煤氣管道散熱損失的計算

查《氣體熱力性質表》可得到：高爐煤氣起點熱焓值為338.65 kJ/kg，終點熱焓值為318.52 kJ/kg。

高爐煤氣每小時設計流量為8.2萬m3/h，則每小時散失熱量為：

8.2 ×10000×1.282×（338.65-318.52）

=2116146 kJ

每立方米高爐煤氣的發熱量為：810.2l kcal/m3×4.184=3390 kJ（根據每日化驗的熱值）

那么，散失的熱量相當于2116146/3390=624 m3高爐煤氣釋放的熱值。

按每度電需消耗高爐煤氣4.6 m3（據每月平均值統計數據），則每小時少發的電量為：

624/4.6=135.65 kW·h

則每年少發的電量價值為（0.77元/kW·h為網上平均電價）：

135.65 ×24 h×330天×0.77元/kW·h=82.7萬元

如果考慮冬季管道降溫更嚴重的因素，管道保溫后則每年可多發電價值達82.7×1.5≈124萬元。

而且如果煤氣單耗越低，則節能效果越大，這取決于鍋爐熱效率。

2.3 轉爐煤氣密度的計算

根據以上公式同樣得出，轉爐煤氣在實際工況下的密度為：

30/22.414×273.15/（42+273.15）×1.1/1.013

=1.259 kg/m3

2.4 轉爐煤氣管道散熱損失的計算

查《氣體熱力性質表》可得到：轉爐煤氣起點熱焓值為343.68 kJ/kg，終點熱焓值為313.495 kJ/kg。

轉爐煤氣每小時流量為1.8萬m3/h，則每小時散失熱量為：

1.8 ×10000×1.259×（343.68-313.495）=684052 kJ

每立方米轉爐煤氣的發熱量為1502 kcal/m3× 4.184=6284 kJ（根據每日化驗的熱值）

那么，散失的熱量相當于684052/6284=108.86 m3轉爐煤氣釋放的熱值。按每度電需消耗轉爐煤氣2.49 m3（據每月平均值統計數據），則每小時少發如下數量的電量：108.86/2.49=43.7 kW·h

每年少發的電量價值為：

43.7 ×24 h×330天×0.77元/kW·h=26.65萬元

如果考慮冬季管道降溫更嚴重的因素，管道保溫后則每年可多發電價值達26.65×1.5≈40萬元。

2.5 節能綜合效果

綜上所述，如果高爐煤氣和轉爐煤氣管道均保溫，則每年可多發電124+40=164萬元。

3 保溫材料的成本費核算

經咨詢，巖棉卷氈包工包料價格為95元/m2。因為管徑較粗，高處施工，保溫材料宜采用柔軟可卷曲的材質，外護鍍鋅鐵皮。

通過計算高爐、轉爐煤氣管道的總保溫表面積約11500 m2，費用約110萬元。

4 管道保溫的優點

（1）管道保溫后煤氣溫度提高，熱量被鍋爐吸收，從而達到節能降耗的目的，這是主要一點。

（2）由于煤氣溫度的升高，使煤氣中冷凝水產生量減少，對管道的腐蝕減弱，鍋爐燃燒器燒嘴的結焦堵塞程度也明顯減輕，煤氣排水器的結垢現象也減輕了。

（3）由于保溫層外面有鍍鋅鐵皮，減輕了對管道的日曬雨淋帶來的腐蝕，減少了以后定期除銹刷漆的費用。

不利之處是，如果煤氣管道存在泄漏點，不易觀察，處理起來不方便，但是這相比帶來的節能效益是比較小的。

5 結語

綜上所述，如果將高爐煤氣和轉爐煤氣至電廠的管道進行保溫，成本費為110萬元，而每年可多發電價值達164萬元，投資費用8個月即可收回。因此對煤氣管道的保溫會帶來明顯的節能效果。

Economic AnalysisofIncrease in Electricity Generation due to Gas Pipe Insulation

XU Yanlei
(Yigang Group,Linyi,Shandong 276300,China)

Though power generation using waste gas in steelmakers can bring great energy-saving effect,some steelmakers still have doubts in the results of gas pipe insulation due to low temperature of gas.The economic benefit from pipe insulation is quantitatively calculated through actual test and theoretic analysis,providing valuable reference for gas generators of steelmaking enterprises to boost energy saving and economic performance.

pipe;heat radiation;insulation;energy saving and consumption reduction; benefit

TQ547.8

B

1006-6764(2014)01-0021-02

2013－09－17

許彥雷（1971-），男，1991年畢業于山東工業大學（已合并于山東大學）熱能工程專業，工程師，高級能源管理師，現從事鋼鐵行業煤氣、蒸汽余熱發電方面的設備技術管理工作，已在國內核心期刊上發表過十余篇技術論文。郵箱：kaik123456@163.com.