煤气管道保温致发电量增加的经济性分析

许彦雷

（亿钢集团，山东临沂276300）

煤气管道保温致发电量增加的经济性分析

许彦雷

（亿钢集团，山东临沂276300）

钢铁企业利用剩余煤气发电节能效益巨大，由于煤气温度本身较低，一些钢企对是否保温以及产生的效果心存疑虑而未加重视。通过实际检测和理论分析，定量的计算出了管道保温带来的经济效益，对于钢铁行业煤气发电厂促进节能增效具有很好的参考价值。

管道；散热；保温；节能降耗；效益

1 前言

目前钢铁企业产生的多余的高炉煤气和转炉煤气大都被用来输送到煤气锅炉进行发电，这样既解决了原先多余煤气白白放散污染环境的问题，又产生了大量的电力，可谓一举两得，因此成为钢铁行业竞相实施的节能降耗项目。

某公司现有1×650＋2×500高炉，2×60 t转炉，新配套上1×130 t/h纯燃煤气锅炉+1×30 MW抽凝式发电机组，已于2013年4月投产发电。煤气发电管道布置图如图1。

图1 发电厂煤气管道系统图

高炉煤气从3#BPRT以后的低压煤气总管开始，输送到电厂阀门平台，总距离为880 m，压力平均为12~13 kPa。

转炉煤气从炼钢转炉风机房的水封逆止阀开始，输送到转炉煤气柜，再通过加压机加压后输送到电厂阀门平台，总距离为1531 m，压力平均为10 kPa。

以上管道均未保温，散失一定的热量，因此于2013年8月3日（夏季）进行实际测量（壁温），管道温度降温情况如下：

高炉煤气管道：起点61℃，电厂入口41.3℃，温差约20℃；

转炉煤气管道：起点67.4℃，电厂入口38.4℃，温差约29℃。

2 保温节能的分析计算过程

2.1 高炉煤气密度的计算

高炉煤气压力为13 kPa，则绝对压力也就是113 kPa。

烟气密度的一般公式为：籽=（MW/22.414）×273.15/（T+273.15）×（P/1.013）

则高炉煤气在实际工况下的密度为：

30/22.414×273.15/（45+273.15）×1.13/1.013=1.282式中，烟气密度籽的单位是kg/m3；

烟气分子量MW的单位是kg/kmol；高炉煤气的分子量为30；

温度T的单位是℃；终点（电）入口）的温度为45℃，（此温度为壁温加适当的温差，下同）；

绝对压力P的单位是kPa；

常数22.414是理想气体的摩尔体积，m3/kmol。

2.2 高炉煤气管道散热损失的计算

查《气体热力性质表》可得到：高炉煤气起点热焓值为338.65 kJ/kg，终点热焓值为318.52 kJ/kg。

高炉煤气每小时设计流量为8.2万m3/h，则每小时散失热量为：

8.2 ×10000×1.282×（338.65-318.52）

=2116146 kJ

每立方米高炉煤气的发热量为：810.2l kcal/m3×4.184=3390 kJ（根据每日化验的热值）

那么，散失的热量相当于2116146/3390=624 m3高炉煤气释放的热值。

按每度电需消耗高炉煤气4.6 m3（据每月平均值统计数据），则每小时少发的电量为：

624/4.6=135.65 kW·h

则每年少发的电量价值为（0.77元/kW·h为网上平均电价）：

135.65 ×24 h×330天×0.77元/kW·h=82.7万元

如果考虑冬季管道降温更严重的因素，管道保温后则每年可多发电价值达82.7×1.5≈124万元。

而且如果煤气单耗越低，则节能效果越大，这取决于锅炉热效率。

2.3 转炉煤气密度的计算

根据以上公式同样得出，转炉煤气在实际工况下的密度为：

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

=1.259 kg/m3

2.4 转炉煤气管道散热损失的计算

查《气体热力性质表》可得到：转炉煤气起点热焓值为343.68 kJ/kg，终点热焓值为313.495 kJ/kg。

转炉煤气每小时流量为1.8万m3/h，则每小时散失热量为：

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

每立方米转炉煤气的发热量为1502 kcal/m3× 4.184=6284 kJ（根据每日化验的热值）

那么，散失的热量相当于684052/6284=108.86 m3转炉煤气释放的热值。按每度电需消耗转炉煤气2.49 m3（据每月平均值统计数据），则每小时少发如下数量的电量：108.86/2.49=43.7 kW·h

每年少发的电量价值为：

43.7 ×24 h×330天×0.77元/kW·h=26.65万元

如果考虑冬季管道降温更严重的因素，管道保温后则每年可多发电价值达26.65×1.5≈40万元。

2.5 节能综合效果

综上所述，如果高炉煤气和转炉煤气管道均保温，则每年可多发电124+40=164万元。

3 保温材料的成本费核算

经咨询，岩棉卷毡包工包料价格为95元/m2。因为管径较粗，高处施工，保温材料宜采用柔软可卷曲的材质，外护镀锌铁皮。

通过计算高炉、转炉煤气管道的总保温表面积约11500 m2，费用约110万元。

4 管道保温的优点

（1）管道保温后煤气温度提高，热量被锅炉吸收，从而达到节能降耗的目的，这是主要一点。

（2）由于煤气温度的升高，使煤气中冷凝水产生量减少，对管道的腐蚀减弱，锅炉燃烧器烧嘴的结焦堵塞程度也明显减轻，煤气排水器的结垢现象也减轻了。

（3）由于保温层外面有镀锌铁皮，减轻了对管道的日晒雨淋带来的腐蚀，减少了以后定期除锈刷漆的费用。

不利之处是，如果煤气管道存在泄漏点，不易观察，处理起来不方便，但是这相比带来的节能效益是比较小的。

5 结语

综上所述，如果将高炉煤气和转炉煤气至电厂的管道进行保温，成本费为110万元，而每年可多发电价值达164万元，投资费用8个月即可收回。因此对煤气管道的保温会带来明显的节能效果。

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

许彦雷（1971-），男，1991年毕业于山东工业大学（已合并于山东大学）热能工程专业，工程师，高级能源管理师，现从事钢铁行业煤气、蒸汽余热发电方面的设备技术管理工作，已在国内核心期刊上发表过十余篇技术论文。邮箱：kaik123456@163.com.