煤气混合加压设施设计(design of gas mixer and／or booster facilities)

将不同的煤气混合加压或加压混合成符合用户要求的设施设计。混合加压设施是冶金工厂煤气供应系统组成之一。根据用户的供热要求，或使用混合煤气，或使用单种煤气(见流体燃料平衡输配设计)。混合煤气通常以高炉煤气、焦炉煤气和转炉煤气为原料，通过混合装置配制而成。不论使用何种煤气，均需视用户的压力要求，不设或经济合理地设置加压设施。煤气混合加压设施的设计内容，主要有混合加压配置方式与选择，混合设施与混合煤气的配比计算；加压设施的选择与机房布置。

混合加压配置方式与选择 要结合工厂气源压力，用户对煤气热值和压力的要求以及工厂煤气管网的布置统一确定。一般有只混合、只加压、先混合后加压、先加压后混合四种配置方式。(1)只混合。混合后的煤气压力，无需加压即能满足用户要求。通常在用户使用低压混合煤气或在输气管道不长时采用。(2)只加压。用户仅用单种煤气，但输到用户的煤气压力不足，必须增压。一般是用户远离气源或对煤气压力有特殊要求时采用。(3)先混合后加压。只加压混合煤气，系统简单，投资省。一般在混合煤气压力不能满足用户要求时采用。(4)先加压后混合。大型工厂有时需供几种不同热值的混合煤气，并兼供单种煤气，而这些煤气又必须加压时采用。通常将其设施按集中布置设计。其特点是设计的加压机类型和台数少，而供出的煤气热值和压力种类多。同时，先加压可为调节装置提供足够的压差，有利于提高调节装置的灵敏度。但当加压与混合不是集中布置时，管网投资增大。对于中、小厂，设计时须尽量利用气源的原始压力，不加压或仅加压其中压力较低的一种煤气，后混合供给用户。

混合设施与混合煤气的配比计算

(1)混合装置。主要由两根煤气引入管、混合器和一整套仪表、控制装置组成。混合装置常用流量配比或热值指数调节系统。流量配比调节以保持两种不同热值的煤气体积混合比不变作为控制参数，其混合装置有四蝶阀、三蝶阀和二蝶阀等几种形式；对建有干式煤气柜的工厂，管网压力较稳定，在系统中可不设压力调节蝶阀。用这种系统配出的煤气，其热值波动值一般可控制在±418KJ／m3之内。热值指数调节是在流量配比调节系统中加入了热值指数调节单元，使煤气燃烧特性易维持恒定。热值指数也称华白指数(Wobbe index)，              w=H/S 1/2。H为煤气的高位热值，S为煤气的比重(以空气为1)。热值指数是衡量燃烧装置热流量大小的特性指数。用它可判别煤气的互换性和互换限度。其允许范围一般控制在士5％以内。热值指数计是在线连续测量仪表。安装有热值指数计的调节系统，特别适用于原料煤气成分波动的场合，或掺混两种以上原料煤气的配制系统。配出的煤气热值波动值，一般可控制在士209kJ／m3之内。

混合装置的允许压力降，一般控制在980～1960Pa之内。对有条件的工厂，混合器的结构宜设计成引射器型；也可用30。～45。角度的管道汇交。结构为旋流板式和折流板式的新型混合器已在设计中采用。

(2)混合煤气的配比计算。混合装置一般须进行两种煤气的混合比计算和混合煤气热值的计算。混合煤气热值按公式(1)或公式(2)计算。

式中Hn为混合煤气热值，kJ／m3；Hd为低热值煤气热值，kJ／m3；Hg为高热值煤气热值，kJ／m3；Vd为低热值煤气体积，m3；Vg为高热值煤气体积，m3；Qh为混合煤气总热量，kJ／h；Qd为低热值煤气分热量，kJ／h；Qg为高热值煤气分热量，kJ／h。

煤气的混合体积百分比按公式(3)和公式(4)计算。

式中Xd为低热值煤气在混合煤气中的体积百分比；Xg为高热值煤气在混合煤气中的体积百分比。

煤气的混合热量百分比按公式(5)和公式(6)计算。

式中yd为低热值煤气在混合煤气中的热量百分比；yg为高热值煤气在混合煤气中的热量百分比。

加压设施的选择与机房布置

(1)加压机选择。冶金工厂常用离心式加压机。单机容量的选择和机组的台数(包括备用台数)要合理配置。同时还要考虑多台机组并车系数的影响。加压机的工况点一般常选择在较高的效率区内。其出口压力，须满足用户的压力要求和克服输气管道及其附件的全部压力降。当选用升压不同的加压机时，须进行综合方案比较。为简化设备，通常尽量选配规格、型号和性能相同的加压机。当设计条件与加压机产品的规格和性能(如煤气密度、流量或升压)不符时，需进行性能换算。在升压允许波动值范围内，可适当改变加压机性能曲线上的额定工况点。为适应用户投产初期和高峰用气负荷变化的需要，国内在加压机上已采用入口静叶可调技术；也可选用单机容量不同的机组，分期设置；或采用回流煤气冷却器等。对容积式加压机，还可设计成调速型，以节约能耗。

(2)机房布置。有户内式和露天式两种布置形式。中国上海宝山钢铁总厂的煤气加压机都是露天式布置。这种布置投资省，操作人员少。户内式布置是把加压机布置在厂房内。机组一般按单列式布置。机组的布置和连接管道要合理配置，以利操作和检修。为防止单机在喘震极限量下运转，出现“飞动”现象，在机组的进、出口总管之间，一般设计有大回流管和调节阀。在加压机和管道的最低部位，须设计煤气冷凝水排出装置。按机组的结构型式和大小，机房可设计成单层或两层。加压设施一般还包括控制室、变配电室、通风机室和机修间等辅助间，其配置要求视工厂具体情况而定。站房设计须符合有关规程规范要求。