钢铁企业燃气工程设计手册

第一章 基础理论知识

第一节 燃气的物理性质

一、单一气体的物理性质

二、混合物的质量组成和体积组成

三、混合物的密度和相对密度

第二节 热平衡、热效率与热能利用率

一、热平衡

二、热效率

三、热能利用率

四、热平衡计算

第三节 燃气的燃烧

一、燃烧反应

二、着火

三、燃气的热值

四、燃烧空气需要量

五、完全燃烧烟气量

六、不完全燃烧参数

七、燃烧温度

第二章 高炉煤气

第一节 高炉煤气的基本性质

一、高炉煤气的发生

二、高炉煤气的性质

第二节 高炉煤气重力除尘

一、重力除尘器区域布置与设备结构及附件

二、重力除尘器工艺计算

第三节 高炉煤气干法除尘

一、高炉煤气干法除尘工艺介绍

二、高炉煤气干法除尘设备

三、高炉煤气干法除尘工艺计算

四、高炉煤气干法除尘设计方法

五、高炉煤气干法除尘设计实例

第四节 高炉煤气湿法除尘

一、主要设备介绍

二、文氏管主要结构计算

三、文氏管热平衡计算

四、脱泥脱水设备

五、湿法除尘区域设计方法

第五节 高炉煤气透平余压发电与减压放散装置

一、高炉煤气透平发电工艺流程

二、涡轮发电机输出功率

三、涡轮机热平衡计算方法

四、TRT工艺计算实例

五、TRT工艺布置原则

六、减压阀组

七、高炉煤气放散塔

第六节 燃气-蒸汽联合循环

第三章 转炉煤气

第一节 转炉煤气的基本性质

第二节 转炉煤气处理工艺

一、工艺概述

二、转炉煤气回收与净化区域布置与设备结构

第三节 汽化冷却烟道

一、转炉余热锅炉系统设备组成

二、燃烧计算

三、物性参数计算

四、烟道结构计算方法

五、烟道辐射传热计算方法

六、烟道对流传热计算方法

七、传热分析计算

八、汽化冷却烟道附属设备计算

九、汽化冷却烟道布置实例

……

第四章 焦炉煤气

第五章 低压煤气的存储与排送

第六章 天然气

第七章 液化石油气

第八章 燃气安全、环境保护和能源评估

第九章 燃气管道设计

第十章 燃气工程设计计算方法

附录

参考文献

《钢铁企业燃气工程设计手册》对钢铁企业冶炼过程中产生的各种有利用价值的可燃性气体的处理工艺及技术进行了详细的介绍，包括高炉煤气、转炉煤气和焦炉煤气的生产及处理方法，集中介绍了钢铁企业近些年来应用比较广泛的燃气处理方法，并给出了设计实例。同时，针对钢铁企业内所需的主要燃气燃料（包括天然气和液化石油气），介绍了辅助性可燃气体的应用方法。

在侧重设计技术论述的前提下，《钢铁企业燃气工程设计手册》还对燃气设计工艺中的环保、安全和节能问题作了较全面的阐述。同时，根据新的设计概念，《钢铁企业燃气工程设计手册》也提出了数字工厂设计技术的方法及新计算技术的应用和推荐意见。

《钢铁企业燃气工程设计手册》主要面向广大冶金设计研究院的工程设计人员，可作为设计及科研人员的一手参考资料；同时，也可作为普通高等院校冶金、动力、热能等相关专业学生的参考用书。

钢铁企业安全管理制度包括：安全生产责任制、安全技术措施、安全生产教育培训、建设项目“三同时”、安全生产检查、特种设备安全管理、劳动防护用品管理等多项内容，涵盖了钢铁企业安全生产的所有环节。

1．安全生产责任制

安全生产责任制体现了“安全第一，预防为主”和“管生产必须管安全”的原则；体现了“纵向到人”——从最高管理者到基层员工和“横向到边”——各职能部门，在职业安全健康方面的安全生产责任，用制度的形式明确安全管理的规定。企业有很多规章制度，从“安全是生产的保证”的角度，“安全生产责任制”是企业“岗位责任制”和经济责任制度的重要组成部分。

2．“三同时”管理制度

“三同时”管理制度指生产经营单位在新、改、扩建项目和技术改造项目中的环境保护设施、职业健康与安全设施，必须与主体工程同时设计、同时施工、同时验收投入生产和使用。它规定新建、改建、扩建等建设项目和技术改造工程项目(以下简称建设项目)的安全、设备等“三同时”评审、验收的内容和有关要求。

3．安全教育管理制度

安全教育管理制度是建立职工入厂安全教育、日常安全教育和特殊安全教育内容、方法和要求及安全技术考核的办法。

4．安全生产会议制度

安全生产会议制度规定安全会议内容、形式和会议责任人要求，确保各项安全生产工作的落实。

5．安全生产检查与整改管理制度

安全生产检查与整改管理制度是建立安全检查内容、形式和整改程序，及时发现问题，有效进行整改。要查思想认识、查领导、查制度、查生产工艺和职工操作、查设备，对检查发现的不安全隐患，由有关职能部门制订整改方案、方法，并监督实施。

6．安全生产奖惩制度

建立安全生产奖惩制度的目的是建立奖励、惩罚方法，奖励遵章守纪、立功先进；惩罚违章违纪、事故责任人。

7．厂内交通安全管理制度

建立厂内交通安全管理制度的目的是为了加强厂内交通管理、防止交通运输事故发生。

8．高空、井下作业安全管理制度

高空、井下作业安全管理制度是建立登高和井下作业程序，包括在高大塔、釜、炉、罐等设备内以及矿井内进行作业，防范可能发生的意外。

9．动火安全管理制度

建立动火安全管理制度的目的是建立动火证办理和使用办法，明确动火中应落实的措施，防止火灾发生。

10．电气安全管理制度

建立电气安全管理制度的目的是建立用电安全规定，实现电气运行安全、电气检修安全。

11．防火与防爆安全管理制度

建立防火与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、等级划分、消防设施等程序，防止火灾、爆炸事故发生。

12．各级安全操作规程管理制度

建立各级安全操作规程管理制度的目的是建立安全操作规程的制订、审批、检查落实方法，确保所有岗位安全操作规程的完善和执行。

13．检修安全管理制度

建立检修安全管理制度的目的是建立检修组织、准备安全，电气焊和电气安全，拆除、完工验收等工作程序。在检修中，必须严格遵守检修规程和各种安全技术规程。

14．危险化学品管理制度

建立危险化学品管理制度的目的是规定危险化学品运输、装卸、储存、使用、报废处理等过程的安全要求，防止发生意外事故。

15．建筑安装安全管理制度

建立建筑安装安全管理制度的目的是建立施工组织安全、现场安全、土石方工程安全、起重吊装安全、施工机械和电气设备管理、拆除工程安全等程序。

16．劳保用品管理制度

建立劳保用品管理制度的目的是建立劳动保护用品发放、使用规定。根据员工岗位不同配置不同的个人防护用品，降低有毒有害因素对员工的伤害。

17．外来人员管理制度

建立外来人员管理制度的目的是为了加强外来人员进入公司生产区的管理，确保安全。外来人员进入生产区必须遵守各项有关规定。

18．消防管理制度

消防管理制度规定各项消防管理要求，落实防火安全职责，加强消防设施的管理，进行消防知识的培训教育，杜绝火灾事故发生，制定火灾应变对策。

19．锅炉和压力容器安全管理制度

建立锅炉和压力容器安全管理制度的目的是建立锅炉和压力容器设计、制造、安装、使用、修理改造、检验、安全附件管理的程序，保护职工的安全健康，确保设备安全长周期运行。

20．要害岗位安全管理制度

建立要害岗位安全管理制度的目的是建立要害岗位操作程序，对生产指挥决策岗位，掌管重要机密岗位，对生产有重大影响的关键岗位，重要动力、设备岗位，易燃、易爆、剧毒品仓库及使用岗位，拥有贵重稀有机器、备件、仪器的岗位加强管理、重点防范。

21．职业卫生管理制度

建立职业卫生管理制度的目的是为了预防、控制、消防职业病危害，防治职业病，保护职工的健康，坚持“预防为主，防治结合，分类管理，综合治理”的方针。

22．特殊工种管理制度

特殊工种管理制度规定特殊工种安全管理要求，对从事起重机械、企业内机动车辆驾驶、压力容器操作、高低压电工、电焊、气割等特殊工种的从业人员，实行持证上岗并且建立特殊工种人员档案。

23．事故处理管理制度

建立事故处理管理制度的目的是建立一个事故分类，事故等级和损失计算、事故管理分工、报告、抢险与救护、事故责任划分及事故的调查和处理程序。

24．应急预案管理制度

应急预案管理制度是针对可能的重大事故(事件)或灾害，为保证迅速、准确、有效地开展应急与救援行动，降低事故损失而预先制定的有关计划或方案。

某钢铁企业，为建设循环经济，提高经济和环境效益，投资近20亿元增加除尘、脱硫和污水处理等环保项目；同时新增和改造设备提高产能近50%，新建石灰厂、制砖厂等以延长产业链。努力的效果可以用ECECA方法进行衡量。

1．排放对人体健康影响分析

钢铁企业在生产过程中，不仅需要投入大量的物质资源和能量资源，还排放大量的废弃物：废水、废气和固体废弃物。这些废弃物对环境造成危害、对人类健康形成威胁。而实现循环经济，不仅是能够节约能源和资源的利用率，而且能够减少废弃物的排放，而这些排放物对人体的健康影响较大，也可以采用能值的方法予以核算。对人体健康影响的减少表现在人体寿命的延长和残疾寿命的缩短，这些都会体现在对社会贡献的增加，同样可以采用ECECA得到体现。

我们引入世界银行、世界卫生组织采用的评价污染影响人类健康的DALY法——伤残调整健康生命年。这些影响的ECEC数值列于表2中。根据数据钢铁厂排放的SO2 和粉尘对人体健康影响而造成的ECEC损失，这些损失单独计入废弃物的能值，相当于增加了ECEC投入(表2)。随着人们对废弃物损失研究的深入，对其他生物比如生物多样性损失的影响也会找到准确度量的方式和方法，是今后要研究的内容。

表2 有害物质造成的ECEC损失表

由表2可知，由于采用了能源替代方式以及其他减污措施，减少了SO2 排放量，使其造成的人体健康损失也大大减少。但是由于生产量的增加造成的粉尘增加幅度没能被减少粉尘的努力所弥补，致使其粉尘造成的ECEC损失有所增加。但总体损害的下降率比较前面的MFA、炯以及能耗等的幅度要高，达到15%。从这个角度看，企业实现循环经济的努力还是比较有成效的。由于能够核算的废弃物造成损失的范围较小，没能对单位产品的ECEC消耗产生太大的影响。但是有一点必须明确，随着核算方法的规范和科学性的加强，能够追踪和统计的废弃物的数量以及受损害的对象的研究也将增加，这种方法的应用将会更科学、广泛和深入。

2．可持续性分析

在能值分析提出了组织的环境负担以及产出率等指标，同样我们将引入这些指标采用ECECA方法对钢铁生产过程进行评价。

按照资源的来源分为自然资源和人类经济社会反馈的资源两类；再按照可更新性划分为可更新资源和非可更新资源两类。通过这样划分可以看出企业对外部资源的依赖程度以及自身的生产能力，从而考察其可持续发展的能力。

由表3可见，ECEC产出率反映的是系统产出能值与经济反馈输入能值之比，衡量系统产出对经济贡献的大小。由于2005年产量高于2004年，而且采取了资源节约措施，使得2005年的ECEC产出率高于2004年的32%。但是，由于产量增加对资源的依赖程度加大，因此环境负担率反映出环境负担仍然增加了近5%，说明采取的环境改善措施没能抵达增加产量带来的环境压力增长的趋势。