高炉煤气提纯可研报告

11、总论1.1项目名称项目名称：提纯低燃值高炉煤气综合利用工程1.2承办单位承办单位：1.3设计依据1.4研究的范围和内容按咨询委托书的要求，研究的内容包括：根据高炉煤气综合利用现状，在确保下游用户安全、可靠用气的基础上，结合提供的高炉煤气提纯技术，确定本项目的建设规模，产品方案，主要工艺流程及其相关的公用辅助设施，同时考虑节能减排和循环经济的要求，并对上述内容进行投资估算和技术经济分析。1.5主要设计原则⑴先进性和实用性相结合，尽量节省投资；⑵认真分析本项目与现有设施的协调性和衔接性；⑶总图布置紧凑、合理，尽量节约用地，保证工艺流程通畅；⑷严格执行国家和行业的有关设计规程、规范和标准。1.6公司简介1.7项目建设的必要性⑴能源安全战略的需要该项目实施后可减少天然气用量约25%，可缓解对天然气需求的瓶颈问题，使的能源结构更加合理。⑵节能减排的需要高炉煤气实际产量远超原设计产量17.09×104Nm3/h，达到了近221×104Nm3/h，再加上后继各生产线消耗降低，从而导致目前高炉煤气放散率达到了40%以上，剩余高炉煤气迫切需要加以综合利用。⑶降低产品能源成本的需要一方面大量的高炉煤气在放散，另一方面天然气的价格仍在上涨（据有关资料介绍在2011年西气东输二线建成通气后，东亚天然气大量进入中国后，天然气价格还要上涨），这样产品单位能源成本还将增加。⑷环境综合治理的需要高炉煤气的大量放散，不仅浪费能源，而且严重污染环境，本项目的实施不仅能改善周围环境状况，而且还可通过节能，年实现节约标准煤2.9万t，给企业带来良好的社会效益和经济效益。1.8项目建设的有利条件⑴具有优越的自然条件本项目建设地位于厂区内，区域内功能齐全，设施配套，工程所需的水、电、气等能源介质均可由综合管网供给。⑵具有良好的工程建设管理经验为适应市场变化，近几年不断加大工程项目投资力度，在项目实施的过程中，公司非常重视对工程项目的科学管理，并积累了丰富的工程建设组织管理经验，为本项目的实施打下了良好的基础。⑶具有可靠的原料资源具有稳定、可靠的高炉煤气资源，并迫切需要将其综合利用，因而为本项目的日常生产运行提供了可靠的原料保证。⑷拥有先进、可靠的技术已为用户设计建设了多套大型提纯CO装置。3⑸具有充足的资金保证1.9主要研究结果概要1.9.1项目建设条件⑴选址本项目建设地位于厂区现有煤气站南侧，占地约6000m2。⑵供电本项目2回路10KV电源从炼铁35KV变电站10KV配电室两段不同的母线引来。系统高压部分装机容量为:6310kW，工作容量为:5955KW；低压部分装机容量为:3390kW，工作容量为:2419kW。低压部分设630KVA、10/0.4KV干式变压器两台；配电系统采用单母线分段的接线方式；电源由10kV高压配电室两段不同的母线引来。本项目高压配电室、低压配电室、变压器室等均设于控制楼内。⑶供气压缩空气：从现有压缩空气管道上接出一根DN25管道，经缓冲、过滤、冷却和再过滤后，用作仪表气源。压缩空气管道输送压力为：0.8MPa。⑷给排水本项目供水就近从厂区内主供水管网上接入，供水压力为：0.3～0.4MPa；排水系统就近排入厂区内的排水干管。本系统界区内设950m3/h循环水冷却系统一套。⑸通风空调在压缩机主厂房、真空泵房及热值仪室等场所设置事故通风机；在高低压配电室、控制值班室、休息室和门卫等人员工作场所设置空调或通风设施。4⑹资金本项目建设投资费用估算额为：9300万元，1.9.2建设规模和产品方案本项目建设规模为提纯60000Nm3/h（干基）高炉煤气原料气。本项目提纯产品气设计工况基准点为：CO体积含量70vol%，产量17500Nm3/h，热值2200×4.18kJ/Nm3。1.9.3主要工艺流程从现有煤气柜后DN1800净高炉煤气总管上接出一根DN1400煤气管道，送至本项目界区内。高炉煤气压缩至0.32MPa（G）后，进入预处理工序，在预处理工序中脱出大部分粉尘、全部无机硫和氧气后，气体温度降到70℃。经上述处理后的合格原料气进入提纯装置，在CO提纯装置中，CO气体浓缩到70vol%，然后经产品气增压机压缩到35KPa（G）后出界区。吸附尾气从吸附塔顶出来后由放散塔高空放散。1.9.4能源、环保、安全及工业卫生与消防⑴能源本项目主要能源介质为电，主要耗电设备为煤气压缩机、罗茨风机和真空泵。生产达设计规模后，年耗电量为：4761.36×104kWh；年耗新水量为：28×104t；年耗氮气量为：10×104Nm3，共计折合标准煤：1.93万t/a。本项目提纯气生产工序能耗为0.1380kg标准煤/Nm3提纯气，设计中采取的节能措施符合国家能源政策。本项目实施后，年可替代天然气3382×104Nm3，折合标准煤3.8万吨，采用提纯气替代混合气（高炉煤气与天然气混合）用于各工业炉燃烧，年可节约标准煤1.03万吨。本项目综合能耗指标为：年可节约标准煤2.9万吨，另外提纯气燃烧后烟气相比混合煤气燃烧后的烟气能提高各工业炉内5的辐射换热效果，也具有一定的节能作用。本项目实施符合国家能源政策，具有良好的经济效益和社会效益。⑵环保、安全及工业卫生与消防本设计按照国家有关标准、规程和规范对涉及环保、安全及工业卫生和消防等方面的问题，采取了多种必要的措施，能满足生产和国家有关标准要求，但有关CO的排放问题须与当地环保部门沟通。1.9.5工程建设进度工程建设期为一年1.9.6技术经济分析本工程项目主要技术经济指标如下：项目建设总投资：9300万元；投资利润率：14.42％财务内部收益率：15.01%；投资回收期：7.1年1.9.7结论本项目的建设从公司的客观实际情况来说是必要的，技术上从理论分析亦是可行的。且本项目实施后具有良好的社会效益和一定的企业经济效益。1.10需要说明的问题⑴从高炉煤气中提纯CO工艺尽管从理论上可行，并通过了实验室论证，但国内无该类项目实施先例，因而存在着一定的技术风险；⑵本项目的关键设施→吸附剂对原料气的品质要求较高，尤其是粉尘和硫的含量，若原料气品质达不到要求，将可能造成催化剂中毒，对整个系统产生极大的影响，因而本项目必须保证原料气品质；⑶由于现无适合的高炉煤气缓冲用户，本项目实施后，仍会有少量的高炉煤气放散；⑷从高炉煤气利用的角度来说，本项目的经济性较好。62、项目分析与策划2.1概况高炉投用后，产生约21X104Nm3/h高炉煤气，目前利用率仅约60%，高炉煤气放散量达81000Nm3/h。为充分利用高炉煤气化学能，减少高炉煤气放散对环境的影响，拟推动对高炉煤气进行提纯的综合应用项目。2.2项目背景及煤气平衡目前所采用的高炉煤气利用方式是在高炉煤气中掺入部分天然气提高其热值供用户使用，因为二种不同热值的燃气混合对高热值燃气要引起熵的损失，所以从能源利用角度来说不是最佳的利用方式。根据的特殊情况，目前剩余高炉煤气利用方式主要有：⑴直接送入锅炉生产蒸汽发电；⑵适当掺烧一部分天然气，利用CCPP发电；⑶把高炉煤气进行富化，提高其热值到2200X4.18KJ/Nm3左右直接进入工业炉内燃烧。由于历史的原因，不能自供燃料，又由于各生产机组能力有限，不能将高炉煤气充分消化，一方面购入大量的天然气作燃料，另一方面多余的高炉煤气又在放散，这对资源的保障和成本的降低大大不利，因此，从资源保障方面考虑，用高炉煤气发电不是最佳选择；若通过变压吸附方式，把高炉煤气中的56vol%的氮气去除大部分，提高其中CO浓度，使热值达到2200X4.18KJ/Nm3，直接送入轧钢加热炉内使用，采用这种方式，既可解决高炉煤气放散问题，又可7解决天然气供应紧缺问题，是目前最佳的选择。一方面高炉煤气大量放散，另一方面还在大量使用天然气制备热值约为2100～2200X4.18KJ/Nm3的混合气（MG），其原因就是高炉煤气热值太低，未能将其合理利用。据此，提出将高炉煤气进行变压吸附，使煤气中CO的体积含量提高至约70vol%，以提高高炉煤气单位热值，供现有轧钢工业炉使用，达到减少天然气使用量，逐步实现高炉煤气零放散的目的。经多方论证，并对相关项目进行实地考察，现已证明采用变压吸附提纯CO的工艺方案在技术上是切实可行的。根据“咨询委托书”的要求，本可行性研究报告将不对CO提纯的具体工艺方案进行论证，仅根据技术资料进行该项目整体工艺方案的可行性研究。2.3生产规模与产品方案的确定2.3.1基本思路生产规模与产品方案的确定:以实现混合煤气用户热值和压力最稳定，高炉煤气充分利用，浓缩成本最低，综合效益最大化为原则。2.3.2高炉煤气使用现状分析根据煤气使用情况分析资料可知：⑴现有生产线均采用混合煤气（高炉煤气与天然气混合），混合煤气热值约为～2200X4.18KJ/Nm3，最大耗量：65000Nm3/h。⑵目前混合煤气根据生产情况使用的波动范围为20000～65000Nm3/h，且瞬时波动幅度大，可达100%～200%，波动方式呈8不规则正弦波形。⑶目前高炉煤气产量约210000Nm3/h，除热风炉、喷煤及烧结使用外，可外送高炉煤气量约为131700Nm3/h，高炉煤气放散量高达～81000Nm3/h；另一生产线投产后，若高炉煤气不加以合理利用，其放散量仍高达～49000Nm3/h。⑷随着高炉冶炼强度的提高，高炉煤气产量仍有增加的趋势。2.3.3建设规模与产品方案2.3.3.1建设规模本项目的建设规模为：提纯高炉煤气原料气60000Nm3/h（干基）。2.3.3.2产品方案本项目提纯装置设计工况基准点如下：⑴提纯产品气成分（V%）提纯产品气成分表（V%）化学成份CH4COCO2H2N2Σ百分率/%（干基）~0.22%70.00%~9.41%~0.25%~20.13%100.00%流量/Nm3/h38.5122501646.843.83522.717500⑵提纯产品气热值：2200X4.18KJ/Nm3⑶提纯产品气压力：≥35KPa⑷提纯产品气温度：常温2.4提纯装置生产运行模式本系统提纯产品气CO体积含量为70vol%，对应煤气热值为2200X4.18KJ/Nm3，可不掺混天然气，直接外送，此时提纯气产量为17500Nm3/h。生产用气不足部分由高炉煤气掺混天然气补充，其控9制热值与提纯产品气一致。特殊情况下，可通过降压方式将提纯产品气CO体积含量降低10~20%（可调），以增大产量，系统以掺混天然气方式补充不足热值，使外送产品气热值稳定在2200X4.18KJ/Nm3。该模式可保证用户生产用气安全、稳定。2.5高炉煤气放散采用变压吸附提纯装置后，还必须合理利用现有25t燃气锅炉（可考虑将多余蒸汽发电），将其作为缓冲用户，以适应并平衡用气负荷的波动，实现高炉煤气的零放散。3、工艺方案3.1原料气来源及技术参数本提纯装置原料气利用1000m3级高炉生产的副产煤气，用量约60000Nm3/h（干基）。高炉煤气从现有120000m3煤气柜后DN1800煤气总管上接出，其技术参数如下：高炉煤气化学成份表化学成份CH4COCO2H2N2O2H2O（气）Σ百分率/%（干基）0.50%24.0%16.0%1.0%57.5%≤1.0%饱和100.00%流量(干基）/Nm3/h335.016080.010720.0670.038525.0670.060000.0⑴原料气压力：8000±150Pa；⑵原料气温度：≤60℃；⑶原料气SO2的浓度：≤1ppm；⑷原料气中H2S的浓度：≤100ppm；⑸原料气粉尘：≤10mg/Nm3103.2提纯产品气设计工况提纯产品气设计工况表（提供）化学成份CH4COCO2H2N2Σ百分率/%（干基）~0.22%70.00%~9.41%~0.25%~20.13%100.00%流量/Nm3/h38.5122501646.843.83522.717500⑴外送提纯产品气压力：≥35KPa⑵外送提纯产品气热值：2200X4.18KJ/Nm33.3主要工艺流程从现有12万m3煤气柜后DN1800净高炉煤气总管上接出一根DN1400煤气管道，将高炉煤气送至本项