鋼鐵企業(yè)燃氣工程設(shè)計手冊

第一章 基礎(chǔ)理論知識

第一節(jié) 燃氣的物理性質(zhì)

一、單一氣體的物理性質(zhì)

二、混合物的質(zhì)量組成和體積組成

三、混合物的密度和相對密度

第二節(jié) 熱平衡、熱效率與熱能利用率

一、熱平衡

二、熱效率

三、熱能利用率

四、熱平衡計算

第三節(jié) 燃氣的燃燒

一、燃燒反應(yīng)

二、著火

三、燃氣的熱值

四、燃燒空氣需要量

五、完全燃燒煙氣量

六、不完全燃燒參數(shù)

七、燃燒溫度

第二章 高爐煤氣

第一節(jié) 高爐煤氣的基本性質(zhì)

一、高爐煤氣的發(fā)生

二、高爐煤氣的性質(zhì)

第二節(jié) 高爐煤氣重力除塵

一、重力除塵器區(qū)域布置與設(shè)備結(jié)構(gòu)及附件

二、重力除塵器工藝計算

第三節(jié) 高爐煤氣干法除塵

一、高爐煤氣干法除塵工藝介紹

二、高爐煤氣干法除塵設(shè)備

三、高爐煤氣干法除塵工藝計算

四、高爐煤氣干法除塵設(shè)計方法

五、高爐煤氣干法除塵設(shè)計實例

第四節(jié) 高爐煤氣濕法除塵

一、主要設(shè)備介紹

二、文氏管主要結(jié)構(gòu)計算

三、文氏管熱平衡計算

四、脫泥脫水設(shè)備

五、濕法除塵區(qū)域設(shè)計方法

第五節(jié) 高爐煤氣透平余壓發(fā)電與減壓放散裝置

一、高爐煤氣透平發(fā)電工藝流程

二、渦輪發(fā)電機輸出功率

三、渦輪機熱平衡計算方法

四、TRT工藝計算實例

五、TRT工藝布置原則

六、減壓閥組

七、高爐煤氣放散塔

第六節(jié) 燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)

第三章 轉(zhuǎn)爐煤氣

第一節(jié) 轉(zhuǎn)爐煤氣的基本性質(zhì)

第二節(jié) 轉(zhuǎn)爐煤氣處理工藝

一、工藝概述

二、轉(zhuǎn)爐煤氣回收與凈化區(qū)域布置與設(shè)備結(jié)構(gòu)

第三節(jié) 汽化冷卻煙道

一、轉(zhuǎn)爐余熱鍋爐系統(tǒng)設(shè)備組成

二、燃燒計算

三、物性參數(shù)計算

四、煙道結(jié)構(gòu)計算方法

五、煙道輻射傳熱計算方法

六、煙道對流傳熱計算方法

七、傳熱分析計算

八、汽化冷卻煙道附屬設(shè)備計算

九、汽化冷卻煙道布置實例

……

第四章 焦?fàn)t煤氣

第五章 低壓煤氣的存儲與排送

第六章 天然氣

第七章 液化石油氣

第八章 燃氣安全、環(huán)境保護和能源評估

第九章 燃氣管道設(shè)計

第十章 燃氣工程設(shè)計計算方法

附錄

參考文獻

《鋼鐵企業(yè)燃氣工程設(shè)計手冊》對鋼鐵企業(yè)冶煉過程中產(chǎn)生的各種有利用價值的可燃性氣體的處理工藝及技術(shù)進行了詳細的介紹，包括高爐煤氣、轉(zhuǎn)爐煤氣和焦?fàn)t煤氣的生產(chǎn)及處理方法，集中介紹了鋼鐵企業(yè)近些年來應(yīng)用比較廣泛的燃氣處理方法，并給出了設(shè)計實例。同時，針對鋼鐵企業(yè)內(nèi)所需的主要燃氣燃料（包括天然氣和液化石油氣），介紹了輔助性可燃氣體的應(yīng)用方法。

在側(cè)重設(shè)計技術(shù)論述的前提下，《鋼鐵企業(yè)燃氣工程設(shè)計手冊》還對燃氣設(shè)計工藝中的環(huán)保、安全和節(jié)能問題作了較全面的闡述。同時，根據(jù)新的設(shè)計概念，《鋼鐵企業(yè)燃氣工程設(shè)計手冊》也提出了數(shù)字工廠設(shè)計技術(shù)的方法及新計算技術(shù)的應(yīng)用和推薦意見。

《鋼鐵企業(yè)燃氣工程設(shè)計手冊》主要面向廣大冶金設(shè)計研究院的工程設(shè)計人員，可作為設(shè)計及科研人員的一手參考資料；同時，也可作為普通高等院校冶金、動力、熱能等相關(guān)專業(yè)學(xué)生的參考用書。

鋼鐵企業(yè)安全管理制度包括：安全生產(chǎn)責(zé)任制、安全技術(shù)措施、安全生產(chǎn)教育培訓(xùn)、建設(shè)項目“三同時”、安全生產(chǎn)檢查、特種設(shè)備安全管理、勞動防護用品管理等多項內(nèi)容，涵蓋了鋼鐵企業(yè)安全生產(chǎn)的所有環(huán)節(jié)。

1．安全生產(chǎn)責(zé)任制

安全生產(chǎn)責(zé)任制體現(xiàn)了“安全第一，預(yù)防為主”和“管生產(chǎn)必須管安全”的原則；體現(xiàn)了“縱向到人”——從最高管理者到基層員工和“橫向到邊”——各職能部門，在職業(yè)安全健康方面的安全生產(chǎn)責(zé)任，用制度的形式明確安全管理的規(guī)定。企業(yè)有很多規(guī)章制度，從“安全是生產(chǎn)的保證”的角度，“安全生產(chǎn)責(zé)任制”是企業(yè)“崗位責(zé)任制”和經(jīng)濟責(zé)任制度的重要組成部分。

2．“三同時”管理制度

“三同時”管理制度指生產(chǎn)經(jīng)營單位在新、改、擴建項目和技術(shù)改造項目中的環(huán)境保護設(shè)施、職業(yè)健康與安全設(shè)施，必須與主體工程同時設(shè)計、同時施工、同時驗收投入生產(chǎn)和使用。它規(guī)定新建、改建、擴建等建設(shè)項目和技術(shù)改造工程項目(以下簡稱建設(shè)項目)的安全、設(shè)備等“三同時”評審、驗收的內(nèi)容和有關(guān)要求。

3．安全教育管理制度

安全教育管理制度是建立職工入廠安全教育、日常安全教育和特殊安全教育內(nèi)容、方法和要求及安全技術(shù)考核的辦法。

4．安全生產(chǎn)會議制度

安全生產(chǎn)會議制度規(guī)定安全會議內(nèi)容、形式和會議責(zé)任人要求，確保各項安全生產(chǎn)工作的落實。

5．安全生產(chǎn)檢查與整改管理制度

安全生產(chǎn)檢查與整改管理制度是建立安全檢查內(nèi)容、形式和整改程序，及時發(fā)現(xiàn)問題，有效進行整改。要查思想認(rèn)識、查領(lǐng)導(dǎo)、查制度、查生產(chǎn)工藝和職工操作、查設(shè)備，對檢查發(fā)現(xiàn)的不安全隱患，由有關(guān)職能部門制訂整改方案、方法，并監(jiān)督實施。

6．安全生產(chǎn)獎懲制度

建立安全生產(chǎn)獎懲制度的目的是建立獎勵、懲罰方法，獎勵遵章守紀(jì)、立功先進；懲罰違章違紀(jì)、事故責(zé)任人。

7．廠內(nèi)交通安全管理制度

建立廠內(nèi)交通安全管理制度的目的是為了加強廠內(nèi)交通管理、防止交通運輸事故發(fā)生。

8．高空、井下作業(yè)安全管理制度

高空、井下作業(yè)安全管理制度是建立登高和井下作業(yè)程序，包括在高大塔、釜、爐、罐等設(shè)備內(nèi)以及礦井內(nèi)進行作業(yè)，防范可能發(fā)生的意外。

9．動火安全管理制度

建立動火安全管理制度的目的是建立動火證辦理和使用辦法，明確動火中應(yīng)落實的措施，防止火災(zāi)發(fā)生。

10．電氣安全管理制度

建立電氣安全管理制度的目的是建立用電安全規(guī)定，實現(xiàn)電氣運行安全、電氣檢修安全。

11．防火與防爆安全管理制度

建立防火與防爆安全管理制度的目的是建立防火、防爆一般要求、主要措施、等級劃分、消防設(shè)施等程序，防止火災(zāi)、爆炸事故發(fā)生。

12．各級安全操作規(guī)程管理制度

建立各級安全操作規(guī)程管理制度的目的是建立安全操作規(guī)程的制訂、審批、檢查落實方法，確保所有崗位安全操作規(guī)程的完善和執(zhí)行。

13．檢修安全管理制度

建立檢修安全管理制度的目的是建立檢修組織、準(zhǔn)備安全，電氣焊和電氣安全，拆除、完工驗收等工作程序。在檢修中，必須嚴(yán)格遵守檢修規(guī)程和各種安全技術(shù)規(guī)程。

14．危險化學(xué)品管理制度

建立危險化學(xué)品管理制度的目的是規(guī)定危險化學(xué)品運輸、裝卸、儲存、使用、報廢處理等過程的安全要求，防止發(fā)生意外事故。

15．建筑安裝安全管理制度

建立建筑安裝安全管理制度的目的是建立施工組織安全、現(xiàn)場安全、土石方工程安全、起重吊裝安全、施工機械和電氣設(shè)備管理、拆除工程安全等程序。

16．勞保用品管理制度

建立勞保用品管理制度的目的是建立勞動保護用品發(fā)放、使用規(guī)定。根據(jù)員工崗位不同配置不同的個人防護用品，降低有毒有害因素對員工的傷害。

17．外來人員管理制度

建立外來人員管理制度的目的是為了加強外來人員進入公司生產(chǎn)區(qū)的管理，確保安全。外來人員進入生產(chǎn)區(qū)必須遵守各項有關(guān)規(guī)定。

18．消防管理制度

消防管理制度規(guī)定各項消防管理要求，落實防火安全職責(zé)，加強消防設(shè)施的管理，進行消防知識的培訓(xùn)教育，杜絕火災(zāi)事故發(fā)生，制定火災(zāi)應(yīng)變對策。

19．鍋爐和壓力容器安全管理制度

建立鍋爐和壓力容器安全管理制度的目的是建立鍋爐和壓力容器設(shè)計、制造、安裝、使用、修理改造、檢驗、安全附件管理的程序，保護職工的安全健康，確保設(shè)備安全長周期運行。

20．要害崗位安全管理制度

建立要害崗位安全管理制度的目的是建立要害崗位操作程序，對生產(chǎn)指揮決策崗位，掌管重要機密崗位，對生產(chǎn)有重大影響的關(guān)鍵崗位，重要動力、設(shè)備崗位，易燃、易爆、劇毒品倉庫及使用崗位，擁有貴重稀有機器、備件、儀器的崗位加強管理、重點防范。

21．職業(yè)衛(wèi)生管理制度

建立職業(yè)衛(wèi)生管理制度的目的是為了預(yù)防、控制、消防職業(yè)病危害，防治職業(yè)病，保護職工的健康，堅持“預(yù)防為主，防治結(jié)合，分類管理，綜合治理”的方針。

22．特殊工種管理制度

特殊工種管理制度規(guī)定特殊工種安全管理要求，對從事起重機械、企業(yè)內(nèi)機動車輛駕駛、壓力容器操作、高低壓電工、電焊、氣割等特殊工種的從業(yè)人員，實行持證上崗并且建立特殊工種人員檔案。

23．事故處理管理制度

建立事故處理管理制度的目的是建立一個事故分類，事故等級和損失計算、事故管理分工、報告、搶險與救護、事故責(zé)任劃分及事故的調(diào)查和處理程序。

24．應(yīng)急預(yù)案管理制度

應(yīng)急預(yù)案管理制度是針對可能的重大事故(事件)或災(zāi)害，為保證迅速、準(zhǔn)確、有效地開展應(yīng)急與救援行動，降低事故損失而預(yù)先制定的有關(guān)計劃或方案。

某鋼鐵企業(yè)，為建設(shè)循環(huán)經(jīng)濟，提高經(jīng)濟和環(huán)境效益，投資近20億元增加除塵、脫硫和污水處理等環(huán)保項目；同時新增和改造設(shè)備提高產(chǎn)能近50%，新建石灰廠、制磚廠等以延長產(chǎn)業(yè)鏈。努力的效果可以用ECECA方法進行衡量。

1．排放對人體健康影響分析

鋼鐵企業(yè)在生產(chǎn)過程中，不僅需要投入大量的物質(zhì)資源和能量資源，還排放大量的廢棄物：廢水、廢氣和固體廢棄物。這些廢棄物對環(huán)境造成危害、對人類健康形成威脅。而實現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟，不僅是能夠節(jié)約能源和資源的利用率，而且能夠減少廢棄物的排放，而這些排放物對人體的健康影響較大，也可以采用能值的方法予以核算。對人體健康影響的減少表現(xiàn)在人體壽命的延長和殘疾壽命的縮短，這些都會體現(xiàn)在對社會貢獻的增加，同樣可以采用ECECA得到體現(xiàn)。

我們引入世界銀行、世界衛(wèi)生組織采用的評價污染影響人類健康的DALY法——傷殘調(diào)整健康生命年。這些影響的ECEC數(shù)值列于表2中。根據(jù)數(shù)據(jù)鋼鐵廠排放的SO2 和粉塵對人體健康影響而造成的ECEC損失，這些損失單獨計入廢棄物的能值，相當(dāng)于增加了ECEC投入(表2)。隨著人們對廢棄物損失研究的深入，對其他生物比如生物多樣性損失的影響也會找到準(zhǔn)確度量的方式和方法，是今后要研究的內(nèi)容。

表2 有害物質(zhì)造成的ECEC損失表

由表2可知，由于采用了能源替代方式以及其他減污措施，減少了SO2 排放量，使其造成的人體健康損失也大大減少。但是由于生產(chǎn)量的增加造成的粉塵增加幅度沒能被減少粉塵的努力所彌補，致使其粉塵造成的ECEC損失有所增加。但總體損害的下降率比較前面的MFA、炯以及能耗等的幅度要高，達到15%。從這個角度看，企業(yè)實現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟的努力還是比較有成效的。由于能夠核算的廢棄物造成損失的范圍較小，沒能對單位產(chǎn)品的ECEC消耗產(chǎn)生太大的影響。但是有一點必須明確，隨著核算方法的規(guī)范和科學(xué)性的加強，能夠追蹤和統(tǒng)計的廢棄物的數(shù)量以及受損害的對象的研究也將增加，這種方法的應(yīng)用將會更科學(xué)、廣泛和深入。

2．可持續(xù)性分析

在能值分析提出了組織的環(huán)境負擔(dān)以及產(chǎn)出率等指標(biāo)，同樣我們將引入這些指標(biāo)采用ECECA方法對鋼鐵生產(chǎn)過程進行評價。

按照資源的來源分為自然資源和人類經(jīng)濟社會反饋的資源兩類；再按照可更新性劃分為可更新資源和非可更新資源兩類。通過這樣劃分可以看出企業(yè)對外部資源的依賴程度以及自身的生產(chǎn)能力，從而考察其可持續(xù)發(fā)展的能力。

由表3可見，ECEC產(chǎn)出率反映的是系統(tǒng)產(chǎn)出能值與經(jīng)濟反饋輸入能值之比，衡量系統(tǒng)產(chǎn)出對經(jīng)濟貢獻的大小。由于2005年產(chǎn)量高于2004年，而且采取了資源節(jié)約措施，使得2005年的ECEC產(chǎn)出率高于2004年的32%。但是，由于產(chǎn)量增加對資源的依賴程度加大，因此環(huán)境負擔(dān)率反映出環(huán)境負擔(dān)仍然增加了近5%，說明采取的環(huán)境改善措施沒能抵達增加產(chǎn)量帶來的環(huán)境壓力增長的趨勢。