精品资料（2021-2022年收藏）热连轧机加热炉用燃气成本分析

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1、1. 3352mm热连轧机加热炉用燃气成本分析番禺珠江钢管(连云港)有限公司2012年7月25日由于我公司全流程钢铁项目优先建设3352mm热连轧机，在炼铁、炼钢投产前，3352mm热连轧机所需板坯需要全部外购，且只能以冷坯入加热炉的方式组织生产。此阶段加热炉用气的选择对于建设投资和用气成本影响较大。经多方考察和认真讨论，现做出如下对比分析和建议。1.1. 一加热炉燃气成本比较按单座加热炉生产能力280吨/小时，两座加热炉同时运行，年消耗220万吨钢坯，吨钢坯需热量1.34GJ(冷坯100%)考虑，计算出吨钢坯耗燃气成本和年消耗燃气的总金额，如下表：项目清华炉水煤浆GE水煤浆TPRI干煤粉发生

2、炉煤气天然气高炉煤气投资额(万元)400005090842835900000小时产气量(Nm3/h)8576082432131840小时耗煤(t)56.5746.943.57吨煤产气量(Nm3)151617583026煤气(CO+H2)有效气(%)80824830热值(kcal/Nm3)22302321264014508600760吨钢坯需热量(GJ)1.341.341.341.341.341.34吨钢坯耗气量(Nm3)143137.512122037420单位成本(元/Nm3)0.80.73330.830.432.9吨钢坯耗气成本(元)114.4100.8100.494.6107.3年消耗燃

3、气总费用(万元)2516822176220882081223606注：1清华炉水煤浆煤气化技术的数据来源：盈德气体公司及考察山西阳煤集团丰喜肥业有限公司(盈德气体投资不含煤场的部分)；2GE水煤浆和TPRI干煤粉煤气化技术的数据为华陆工程科技有限公司(原化六院)提供；3发生炉煤气数据为山东义升环保设备有限公司提供(煤价取1200元/t)；4天然气热值和价格为连云港新奥燃气公司提供。1.2. 二分析及建议1. 我公司3352mm热连轧项目中，加热炉加热板坯所需的燃气，无论选择上面介绍的哪种煤气，均为暂时的“过渡”，待到钢铁联合项目投产后，必将改用自产的高炉煤气。2. 国内煤气化技术经过了20多年

4、的发展，技术是成熟的，在化工行业应用广泛，但在钢铁企业作为燃料尚无先例。虽然盈德气体作为一家投资公司，愿意投资煤气化项目，并负责建设和生产运营管理，但一次性投资太大，协议用气年限不少于十年，对于我公司来说是不可能的。如果我公司自建煤气化装置，一次投资同样很大，且过渡期后该系统用于何处尚需论证。3. 天然气是最清洁最安全的能源，与其他燃料相比，使用天然气的制造成本会偏高，但差异不是很大，且投资是最少的。经与新奥燃气多次交流，对方已口头承诺按2.9元/m3价格为我公司供气。因此在钢铁联合项目投产前，采用天然气作为轧钢加热炉燃料也是可行的。4. 根据上表比较可知，发生炉煤气作为加热钢坯的燃料，成本是

5、最低的，投资也相对较低，且现今部分钢厂也在使用发生炉煤气加热钢坯。因此，应优先争取自建煤气发生炉。综上所述，建议如下：优先争取自建煤气发生炉，其次使用天然气，不选用煤气化煤气。2. 附件一：与设备生产厂家和设计院技术交流的情况2.1. 与盈德气体公司关于煤制气技术交流情况3月13日，在我公司阳光国际 803会议室，与盈德气体公司就煤制气技术进行了初次接触和交流。4月23日，在上海中冶赛迪公司501会议室，与盈德气体公司就煤制气技术进行了广泛交流。在本次交流中，盈德气体公司专门制定了比较详细的设计方案，采用第二代膜式水冷壁“清华炉”技术，该种技术已在山西丰喜肥业(集团)股份有限公司得到成功应用，

6、建议我方选用神华1#煤种为燃料。2.1.1. (一)设计方案1设计范围：空分：配置1套36000Nm3/h的空分装置气化：采用清华专有技术，配置2套1.5MPa、3800mm清华水煤浆水冷壁气化炉2合成气规模：87000Nm3/h3合成气热值：2230kcal/Nm34合成气组份：H2+CO5出界区压力：10kPa6合成气的价格：0.81.0元/ Nm32.1.2. (二)投资范围和投资额：投资范围包括：空分、煤浆制备、清华炉气化装置、渣水处理、火炬、污水处理、循环水、界区内的低压配电站、中央控制室等辅助装置。投资额：3.98亿元2.1.3. (三)下一步工作安排本方案未涉及储煤场的规划。考虑

7、到我公司将先行启动热轧项目，届时综合原料场尚未投用。我方请盈德气体公司按照1500吨/天的煤耗、储存期为15天来规划储煤场并报我公司，目前尚未回复，将继续联系。2.2. 与GE公司关于煤制气技术交流情况4月25日，在上海中冶赛迪公司701会议室，与GE公司就煤制气技术进行了广泛交流。GE公司的煤气化装置为德士古加压水煤浆气化技术，在我国石化和化肥领域使用广泛。2.2.1. (一)工艺技术特点德士古加压水煤浆气化技术是由美国德士古公司开发成功的煤气化技术，是一种以水煤浆为进料、氧气为气化剂的加压气流床并流气化工艺，属于气流床湿法加料、液态排渣的加压气化技术。气化过程包括煤浆制备、煤浆气化、灰水处

8、理等工序。2.2.1.1. 1优点(1)德士古加压水煤浆气化工艺要求原料水煤浆有良好的稳定性、流动性，较低的灰熔点及泵易输送等特点，气化炉为热壁炉，热效率高，投资省；(2)气化炉内结构简单，炉内无机械传动装置，操作性能好，操作弹性大，可靠程度高；(3)高温加压气化，气化采用13001500的高温，气化压力可达2.76.5MPa；(4)碳转化率高，一次碳转化率可达96%，二次可达99.6%。单位体积产气量大，粗煤气质量好，有效气成份高，产品气中(CO+H2)可达80%左右；(5)灰渣含碳量低；(6)水煤浆进料与干粉进料比较，简化了干粉煤给料和加压煤仓加料，具有安全易控的特点，取消了气化前的干燥工

9、艺，节约能量；(7)采用半封闭供煤、湿法磨煤以及气流床气化，全过程污染轻微，无焦油等污染物，是一种先进、可靠的气化工艺。2.2.1.2. 2缺点(1)受气化炉耐火砖的操作条件和使用寿命的限制，气化温度不宜过高；(2)气化炉内耐火砖冲刷侵蚀严重，更换耐火砖费用大，增加了生产运行成本(渣口砖寿命为8000h，筒体砖为1200015000 h，穹顶砖为2000030000 h)； (3)喷嘴使用周期短，必须每4560天检查更换一次，停炉更换喷嘴对生产连续运行或高负荷运行有影响，一般需要有备用炉，增加了建设投资；(4)水煤浆含水量高，使冷煤气效率和煤气中的有效气体成份(CO+H2)比干法气流床低，氧耗

10、、煤耗均比干法气流床高；(5)对管道及设备的材料选择要求严格，一次性工程投资比较高；(6)制备水煤浆需多种添加剂。2.2.2. (二)对煤质的要求目前适宜于水煤浆加压气化的是气化反应活性较高的年轻烟煤，从经济运行角度来考虑，对原料煤的具体要求为：1发热量：大于25MJ/kg，越高越好；2灰份：灰分含量低于15(包括加入助熔剂CaO后)，最好低于12；3挥发份：大于25(wt)，挥发份高的煤活性好，才能获得较高的碳转化率，降低氧耗；4水分：内水8%，总水分含量越低越好；5灰熔点：1300以下；6可磨性好。2.2.3. (三)主要设备水煤浆气化工艺过程包括水煤浆制备、水煤浆加压气化和灰水处理三部分

11、。德士古加压水煤浆气化工艺主要设备有煤称量给料机、磨煤机、煤浆振动筛、低压(高压)煤浆泵、工艺喷嘴、气化炉、破渣机、锁渣罐、文丘里喷嘴洗涤塔，配套空分制氧装置。2.2.4. (四)下一步工作安排1若利用轧机定修8小时更换烧嘴可行，则可以考虑不上备用炉，可降低总体投资。2请GE公司制定详尽方案，包括工艺及设备选型、占地、投资概算、生产成本等，并提交我公司。3在联合创新方面，双方可建立设计、制造联合体，共同制定计划并开展工作。2.3. 与中石化宁波工程公司关于煤制气技术交流情况2.3.1. (一)“东方炉”技术“东方炉”技术是宁波工程有限公司与华东理工大学共同开发取得的科研成果，是单喷嘴粉煤加压气

12、化技术。目前正在扬子石化开工建设，预计2013年投产。装置处理能力为 1000吨煤/天，采用氮气或二氧化碳气体输送，操作压力 2.04.0MPa，操作温度 13001400。2.3.2. (二)工艺技术流程原煤除杂后送入磨煤机破碎，同时由经过加热的低压氮气将其干燥，制备出合格煤粉存于料仓中。加热用低压氮气大部分可循环使用。料仓中的煤粉先后在低压氮气和高压氮气的输送下，通过气化喷嘴进入气化炉。气化剂氧气、蒸汽也通过气化喷嘴进入气化炉，并在高温高压下与煤粉进行气化反应。出气化炉的高温合成气经激冷、洗涤后并入管网。熔融灰渣在气化炉激冷室中被激冷固化，经锁斗收集，定期排放。洗涤塔出来的黑水经过二级闪蒸

13、，水蒸汽及一部分溶解在黑水中的酸性气 CO2、H2S 等被迅速闪蒸出来，闪蒸气经冷凝、分离后与生产系统的酸性气一并处理，闪蒸黑水经换热器冷却后排入地沟，送污水处理系统。2.3.3. (三)工艺技术特点1粉煤加压气化对煤种适应性广，对煤质要求低。氧耗低、煤耗低，有效气(CO+H2)成分高，碳转化率高。2气化炉为水冷壁式，不必设置备用炉。3煤耗为 1000吨煤/天，产气量为67000Nm3/h，煤气中氢气占25%，一氧化碳占68%左右，干基合成气达87%，热值达3110 kcal/ Nm3(CO+H2)。4比氧耗：368Nm3O2/1000Nm3(CO+H2)。5比煤耗：694kg 煤/1000N

14、m3(CO+H2)。2.3.4. (四)投资概算比照扬子石化的在建项目，项目包括磨煤、气化炉和煤气净化系统，投资约为3.8亿元，其中磨煤和气化系统约2.83.0亿元，煤气净化系统约0.8亿元。3. 附件二：煤制气装置实地考察和交流5月1518日对义马煤制气公司的“鲁奇炉”碎煤加压工艺技术、山西丰喜肥业(集团)股份有限公司的“清华炉”水煤浆工艺技术、渭南化肥厂的“GE德士古炉”水煤浆工艺技术的煤制气装置进行了考察学习。3.1. 河南煤化集团义马气化厂该厂在90年代作为国家重点建设项目批准建设。由山西化二院设计。采用鲁奇炉工艺技术，共配有5台炉，采用碎煤加压技术工艺。煤种为长焰煤，煤源为义马本地和

15、陕西、内蒙等地，煤价800元/吨。选配煤系统采用两道筛分，筛下用于锅炉燃烧， 鲁奇炉规格为DN3800，耗煤30吨/小时，每台产气量为60万立米/天.有效气热值2300 kcal/ Nm3(CO+H2)。据主管厂长介绍，由于煤价居高不下，严重影响了煤气制造成本，产出煤气折合成本价为1.30元/ Nm3，企业现处于亏损状态。目前正在计划对产品结构进行调整，煤气转天然气的战略规划已全面启动。3.2. 义煤集团煤化工产业基地义煤集团利用自己的资源优势，与美国煤气工艺研究所共同合资建设煤化工产业基地。在施工现场我们看到，该新建工程项目正在建设之中，由化三院整体设计，采用美国U-gas气化炉技术，为煤粉

16、气化工艺，包括破碎、干燥、筛分、煤仓上料系统、气化炉等装置及煤气净化、空分、公辅等配套系统。该气化炉的技术特点是可选用各类劣质煤炭，煤种适应性广。据现场技术人员介绍，可以使用煤炭热值为3500 kcal/kg以下的煤，最大限度降低成本。且终端产品为目前国内市场极其紧俏的乙二醇等产品，未来前景广阔。该项目一期计划今年6月投产。该技术国内目前尚无先例。 3.3. 渭河煤化集团有限责任公司该厂由西安化六院设计，全部为德士古加压水煤浆气化技术。煤种为长焰煤，煤源为甘肃华亭和陕西、内蒙等地，煤价780元/吨。德士古炉为热壁炉，加压水煤浆气化技术是一种以水煤浆为进料、氧气为气化剂的加压气流床并流气化工艺，

17、属于气流床湿法加料、液态排渣的加压气化技术。水煤浆气化工艺过程包括水煤浆制备、水煤浆加压气化和灰水处理三部分。水煤浆制备采用湿法棒磨，灰水处理采用高压闪蒸、真空闪蒸、灰水沉淀配细灰压滤的流程。加压水煤浆气化工艺主要设备有煤称量给料机、磨煤机、煤浆振动筛、低压(高压)煤浆泵、工艺喷嘴、气化炉、破渣机、锁渣罐、文丘里喷嘴洗涤塔、洗涤塔、高压(低压)闪蒸塔等。全厂配一套6万立米/小时的空分制氧装置。德士古炉型具有生产能力大的特点，碳转化率高，达到9698%，排水中不含焦油、酚等污染物，有效气(CO+H2)达80%左右，是目前较成熟的煤气化技术工艺，使用也非常广泛。但喷嘴的使用寿命较短，需要备用炉，前

18、期投资较大。据该厂技术人员介绍，如果造气仅仅用于燃烧是不划算的，肯定会运营成本较高。因造气是中间工序，有效气体(CO+H2)系中间产品，故折合成本是多少该厂未进行过核算。3.4. 山西阳煤丰喜肥业(集团)有限责任公司临猗分公司该厂全部采用“清华炉”技术， 为水煤浆汽化技术，共4台，13#为热壁炉，4#为水冷壁炉，炉型为DN2800，单台炉煤耗550吨/天。4#炉于2009年开始建设，2011年8月22日投用， 随即稳定供气转入生产，并连续、安全、稳定运行140 天，创造了同行业的开车奇迹。煤种为长焰煤，煤源为陕西神木、内蒙等地，煤的水分为13%，灰份为9-10%。据现场的阎主任介绍，煤价在70

19、0800元/吨，最高也有900元/吨的优质煤。据主管生产的赵厂长介绍，煤价在650元/吨，CO+H2有效气达80%以上，比煤耗为650kg 煤/1000Nm3(CO+H2)， 有效气折合成本为0.85元/ Nm3。单台水冷壁炉的投资(土建、安装、设备、电控、公辅、水处理等)约需60007000万元，目前设备已基本实现国产化。4. 附件三：煤制气工艺技术比较序号指标水煤浆气化Shell气化碎煤加压气化GSP气化一 工艺方案对比 1 原料煤种要求 烟煤、次烟煤、无烟煤、渣油，灰熔点:1350，灰分:20 从褐煤到无烟煤全部煤种，灰熔点:1500，灰分:20 除主焦煤外所有煤种，含水:35，灰分:2

20、5，灰熔点:1200 从褐煤到无烟煤全部煤种，灰熔点:1500， 灰分:20 2 原料煤进料规格 粒度830m 粒度100m，水份：2 (烟煤，褐煤10) 粒度：650mm， 不需要预干燥 粒度0.2mm，水份：2(烟煤，褐煤3360-7010-125057-59兖矿二号108.01-9.000.603355-659-125056-58兖矿二号(济东)108.01-9.000.703365-7510-125056-58兖矿三号1010.0-11.00.9033-5054-57兖矿二号(赵楼)108.01-9.000.80328016-185056-58(5)义马煤业集团有限责任公司煤碳指标发运

21、站煤种品种粒度mm矿别全水Mt(%)灰分Ad(%)挥发分Vdaf(%)硫分St.d(%)发热量Qnet，ar(kcal/kg)义马站长焰煤混煤50常村矿12-1422-3138-420.84000-4700千秋矿11-1322-2738-420.84300-4570跃进矿10-1327-3238-421.04000-4450北露天公司11-1327-3238-420.84000-4400洗混中块13-80千秋矿10-1215-1838-421.04950-5280混中块8-80常村矿12-1418-2238-421.04550-5080渑池站长焰煤混煤50杨村矿11-1322-2838-420

22、.84300-4750耿村矿11-1322-2838-420.84300-4750洗混中块30-80杨村矿10-1216-2138-420.84750-5210混中块13-80耿村矿11-1316-2538-420.64450-5150洗末煤13耿村矿12-1415-1838-420.84830-5150焦煤混煤50曹窑矿5-825-3018-241.85150-5700观音堂站焦煤冶炼精煤50石壕矿12-1311-1220-251.3混煤50观音堂5-825-3020-252.05150-5700石壕矿5-825-3020-251.85150-5700宜阳站焦煤混煤50义络公司6-820-2

23、520-252.05500-6000南岗村站贫瘦煤混煤50新安矿5-824-2815-202.05300-5850洗混煤50新安矿8-1020-2315-201.55600-6000德令哈焦煤混煤50木里露天矿5-75-1420-280.55700-7400木里二井5-75-1420-280.85700-7400巩义无烟煤混煤50铁生沟5-825-305-100.84800-5200(6)义马煤业集团有限责任公司煤碳价格煤种可磨性HGI粘结性煤灰熔融性()元素分析(%)价格元/吨焦渣特征CRC(1-8)胶质层厚度Y(mm)粘结指数GR.I变形温度DT软化温度ST半球温度HT流动温度FTCdaf

24、HdafNdaf焦煤90-1505-714-2460-90150015001500150086-914.7-4.91.0-1.8650义海焦煤52-645-68-1232-681220-13701250-14001270-14001280-140088-924.6-4.90.9-1.0650长焰煤(混煤)50-851-21180-12901200-13001280-13001290-134076-814.5-5.50.8-1.2600长焰煤(精块)50-851-21180-12901200-13001280-13001290-134076-814.5-5.50.8-1.2720贫瘦煤110-1

25、653-47-12150015001500150088-924.3-5.20.8-1.5650无烟煤120-1401-21360-13801390-14201400-1440150089-953.5-4.10.9-1.1650结论：兖州洗精煤中气煤的价格在1350元/吨左右。洗混煤(动力煤)价格在600-800元/吨，煤泥价格在450元/吨左右。义马煤业集团公司商品煤煤种中的长焰煤可适用于煤气化装置的需要，义马与连云港相距约750公里，若采用铁路运输的方式，义马到连云港的铁路运费为93.7元/吨，义马煤业集团有限公司煤矿工厂铁路专用线为7元/吨，预计全部的运费将达到130元/吨。Created by Wlz