【正文】 415 毫米汞柱℃≈℃（露點(diǎn)），與假設(shè)相符?！鎰t Q4 = [（984000 M） + ]80=（ ）KJ/h3 集氣管周圍散熱損失 Q5 Q5 =（α1 + α2） F （t1 – t2）式中： α1 + α2 — 集氣管壁對(duì)空氣的對(duì)流和輻射給熱系數(shù)，KJ/㎡℃∴ q3 = (+) = KJ/h(4) 粗苯氣帶走的熱量粗苯氣的比熱： CB = = ㎏℃煤氣輸入的熱量： Q1 = q1 + q2 + q3 + q4 + q5 + q6= ++++311190+ = KJ/h2 循環(huán)氨水帶入的熱量Q2 Q2 = W1T1式中： W1 — 循環(huán)氨水，㎏/h T1 — 循環(huán)氨水溫度，℃每噸干煤所用循環(huán)氨水量56米3/時(shí)，則： W1 = 1646 = 984m3/h循環(huán)氨水溫度應(yīng)比進(jìn)入集氣管的煤氣露點(diǎn)溫度高510℃，以保證水的蒸發(fā)動(dòng)力?！妫?） 焦油氣帶入的熱量焦油氣比熱： Cc = （+103t） = (+103660) = KJ/㎏表1 集氣管的物料組成物料名稱輸入輸出Kg/hM3/hKg/hM3/h干煤氣5494054940水蒸氣2180821808+M+焦油氣6396粗苯氣18041804硫化氫410410氨492492合計(jì)+M+二 集氣管的熱量衡算通過集氣管的熱平衡計(jì)算已確定蒸發(fā)水量M及煤氣出口的露點(diǎn)溫度。煤焦油，氨水的澄清時(shí)間一般為半小時(shí)。^3/min的刮板刮至前伸的頭部漏斗內(nèi)漏出。與管式沉淀極相比它的拉桿不占據(jù)沉淀極管內(nèi)電暈極位置，整個(gè)蜂窩體內(nèi)沒有電場(chǎng)空穴，有效空間利用率高，%。這樣既能防止結(jié)露，又能調(diào)節(jié)絕緣箱的溫度。凈化后的煤氣從頂部煤氣出口逸出。煤氣離子經(jīng)在兩極放電后，重新轉(zhuǎn)變成煤氣分子，從電捕焦油器中逸出。負(fù)離子的速度比正離子大，所以電暈極常取為負(fù)極，圓管或環(huán)形金屬則取為正極，因而速度大的負(fù)離子即向管壁或金屬板移動(dòng)，正離子則移向電暈極。為了避免火花放電或發(fā)生電弧，應(yīng)采用不均勻電場(chǎng)。清除焦油霧的方法很多，但從焦油霧滴的大小及所要求的凈化程度來看，采用電捕焦油器最為經(jīng)濟(jì)可靠，效率可達(dá)98%以上。但在使用日久后，間隙因磨損而增大，其效率降低，次種鼓風(fēng)機(jī)必須用循環(huán)管調(diào)節(jié)煤氣量，在壓出管路上需安裝安全筏，以保證安全運(yùn)轉(zhuǎn)。間隙過大即有一定數(shù)量的氣體由壓出側(cè)漏到吸入側(cè)，有時(shí)因漏泄量大而使機(jī)身發(fā)熱：羅茨式鼓風(fēng)機(jī)因轉(zhuǎn)子的中心距及轉(zhuǎn)子長(zhǎng)度的不同，其輸氣能力可以在很大范圍內(nèi)變動(dòng)：在中國中小型焦化廠應(yīng)用的羅茨式鼓風(fēng)機(jī)有多種規(guī)格，其生產(chǎn)能力28300m^3/min 。 羅茨式鼓風(fēng)機(jī) 羅茨式鼓風(fēng)機(jī)是利用轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的容積變化來吸入和排出煤氣，用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，其構(gòu)造見圖。煤氣的壓力是在轉(zhuǎn)子的各個(gè)葉輪作用下，并經(jīng)過能量轉(zhuǎn)換而得到提高的。 離心式鼓風(fēng)機(jī)離心式鼓風(fēng)機(jī)又稱渦輪式或透平式鼓風(fēng)機(jī)，由電動(dòng)機(jī)或汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)。 鼓風(fēng)機(jī)的結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)及選型焦化廠焦?fàn)t煤氣鼓風(fēng)機(jī)有離心式和容積式兩種。橫管式初冷器雖然具有以上有點(diǎn)，但水管垢較難清掃，要求試用水質(zhì)好的或經(jīng)過處理含萘低的冷卻水。此外，還可以防止冷凝液再度蒸發(fā)。煤氣自上而下通過初冷器。 橫管式間接初冷器如圖4所示，橫管式 初冷器具有直立長(zhǎng)方形的外殼，冷卻水管與水平面成3176。在煤氣上升通路上。 立管式初冷器一般均為多臺(tái)并聯(lián)操作，煤氣流速為34m/s。冷卻水從冷卻器煤氣出口端底部進(jìn)入，一次通過各組管束后排出器外。第三章 鼓風(fēng)冷凝設(shè)備的選擇 初冷器形式的選擇初冷器是焦化廠煤氣冷卻的主要設(shè)備，主要有立管式間接初冷器和橫管式間接初冷器兩種。為防止氨的揮發(fā)損失及減少污染，澄清槽和液體槽宜采用封閉系統(tǒng)，并設(shè)置排氣洗凈塔，以凈化由槽內(nèi)排除的氣體。初步澄清的煤焦油送至煤焦油分離槽出去煤焦油渣及近一步脫除水份，然后經(jīng)煤焦油中間槽泵入煤焦油儲(chǔ)槽。流程如下：由集氣管來的82℃左右的荒煤氣經(jīng)氣液分離器分離出煤焦油氨水后，進(jìn)入橫管式間接冷卻到5055℃，再進(jìn)入直冷空噴塔冷卻到2535℃。 煤氣的間冷直冷混合冷卻 自集氣管來的荒煤氣幾乎為水蒸氣所飽和，水蒸氣熱焓約占煤氣總熱焓的94%，所以煤氣在高溫階段冷卻放出的熱量絕大部分為水蒸氣冷凝熱，因而傳熱系數(shù)較高；而且在溫度較高時(shí)，萘不會(huì)凝結(jié)造成堵塞。這對(duì)后面洗氨洗苯過程及減少設(shè)備腐蝕都有好處。從初冷塔流出的氨水，由氨水管路上引出直管至煤焦油氨水澄清池，以補(bǔ)充焦?fàn)t用循環(huán)氨水的蒸發(fā)損失。初冷塔底部流出的氨水和冷凝液經(jīng)水封槽進(jìn)入初冷氨水澄清池，與洗氨塔來的氨水混合并在澄清池與煤焦油進(jìn)行分離。工藝如下：由圖2可見，由煤氣主管來的8085℃的煤氣，經(jīng)過氣液分離器進(jìn)入并聯(lián)的直接式煤氣初冷塔，用氨水噴灑冷卻到2528℃，然后由鼓風(fēng)機(jī)送至電捕焦油器，電捕除焦油霧后，將煤氣送往回收氨工段。下段冷凝液主要是輕質(zhì)煤焦油，作為中段和下段噴灑液不足時(shí)，可補(bǔ)充煤焦油或上段和中段的冷凝液。橫管式初冷器煤氣通道一般分上、中、下三段，上段用循環(huán)氨水噴灑，中斷和下段液量和熱負(fù)荷的計(jì)算可知:上段和中斷冷凝液量約占總量的95%，而下段冷凝液量?jī)H占總量的5%；從上段和中斷流至下段的冷凝液由45℃降至30℃的顯熱，約占總熱負(fù)荷的20%；由此可見，上段和中段噴灑的氨水和冷凝液全部從下段排出，顯著地增加了下段負(fù)荷。本設(shè)計(jì)工藝采用的是橫管式間冷工藝流程。被冷卻的煤氣與冷卻介質(zhì)直接接觸的冷卻器，稱為直接混合試?yán)鋮s器，簡(jiǎn)稱直接冷卻器或直接冷卻；被冷卻的煤氣與冷卻介質(zhì)分別從固體壁面的兩側(cè)流過，煤氣將熱量傳給壁面，再由壁面?zhèn)鹘o冷卻介質(zhì)的冷卻器，稱為間壁試?yán)鋮s器，簡(jiǎn)稱間接冷卻或間接冷卻器。因此，對(duì)這部分工藝及設(shè)備的研究都很重視。 煤氣的初步冷卻的目的和意義 煤氣的初步冷卻分兩步進(jìn)行；第一步是在集氣管及橋管中用大量的循環(huán)氨水噴灑，使煤氣冷卻到8090℃；第二步再在煤氣初冷器中冷卻。中國未來煤化工的發(fā)展方向是在傳統(tǒng)煤化工穩(wěn)定發(fā)展同時(shí)，加大力度發(fā)展可替代石油的潔凈能源與化工產(chǎn)品的新型煤化工技術(shù)，并簡(jiǎn)稱技術(shù)先進(jìn)、大規(guī)模、多種工藝集成的新型煤化工企業(yè)或生產(chǎn)基地。隨著技術(shù)進(jìn)步、市場(chǎng)發(fā)展和企業(yè)運(yùn)行機(jī)制的變化，梅花on個(gè)技術(shù)集成玉聯(lián)產(chǎn)在項(xiàng)目規(guī)劃設(shè)計(jì)匯總得到重視，如煤炭焦化于焦?fàn)t煤氣發(fā)電或制取甲醇聯(lián)產(chǎn)，煤氣化—合成氨、合成甲醇與熱電聯(lián)等。在大型工廠建設(shè)基礎(chǔ)上，規(guī)劃簡(jiǎn)稱大型煤化工產(chǎn)業(yè)基地。中國煤化工的發(fā)展對(duì)于發(fā)揮豐富的煤炭資源優(yōu)勢(shì)，補(bǔ)充國內(nèi)油、氣資源不足和瞞住對(duì)化工產(chǎn)品的需求，保障能源安全，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，具有現(xiàn)實(shí)和長(zhǎng)遠(yuǎn)的意義。預(yù)計(jì)從2000——2020年，化石能源在一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中，石油將從39%降至38%，煤炭將從26%降至24%，天然氣將從23提高至27%。室友、天然氣儲(chǔ)量分別可供40年、60年的雪球，非常規(guī)的汽油資源有可能進(jìn)一步的擴(kuò)大。而煤炭?jī)?chǔ)量十分的豐富，且分布廣泛，探明儲(chǔ)量可供世界開采200年。近幾十年來化石能源在中國一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中占90%以上。新型煤化工在滬綜過正面臨新的發(fā)展機(jī)遇和長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展前景。在產(chǎn)業(yè)基地規(guī)劃中一般包括不同煤化工單元工藝，如煤焦化、煤液化、煤基甲醇及下游產(chǎn)品等。煤化工聯(lián)產(chǎn)的特點(diǎn)是：以成熟單元技術(shù)為基礎(chǔ)；以提高能源和資源利用效率、優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、增強(qiáng)企業(yè)經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)力、減少污染物排放為目標(biāo)；產(chǎn)品疾厄?qū)m以化工產(chǎn)品或可替代石油的燃料為主、聯(lián)產(chǎn)發(fā)電為輔，生產(chǎn)的電力主要供給工廠自用。先進(jìn)的催化合成技術(shù)、分離技術(shù)、生物化工技術(shù)、節(jié)能與環(huán)保技術(shù)、材料與大型工業(yè)裝備制造技術(shù)等是新型煤化工的發(fā)展基礎(chǔ)。可將煤氣冷卻到2565℃。煤氣初冷的目的一是冷卻煤氣，二是使焦油和氨水分離，并脫除焦油渣在煉焦過程中，從焦?fàn)t炭化室經(jīng)上升管逸出的粗煤氣溫度為650750℃，首先經(jīng)過初冷器，將煤氣溫度降至2530℃，粗煤氣心中含有大部分水氣、焦油氣、萘及固體微粒被分離出來，部分硫化氫和氰化氫等腐蝕性物質(zhì)溶于冷凝液中，從而可減少回收設(shè)備及管道的堵塞和腐蝕；煤氣經(jīng)冷卻后，體積變小，從而使鼓風(fēng)機(jī)以較少的動(dòng)力消耗將煤氣送往后續(xù)的凈化工序。由于冷卻器得到形式不同，煤氣冷卻采取的流程方式不同。 煤氣的間接冷卻工藝 煤氣的間接冷卻有立管式和橫管式兩種，立管式相對(duì)于橫管式工藝較老，而且本設(shè)計(jì)也是按橫管式設(shè)計(jì)的，故立管式在此不多說，下面是橫管式間冷工藝。為此推薦如圖Ⅰ所示的橫管式煤氣初冷工藝流程。該流程最突出的特點(diǎn)是橫管式初冷器下段的熱負(fù)荷顯著降低，低溫冷卻水大為減少。由氣液分離器分離出的氨水，煤焦油和焦油渣，經(jīng)過焦油盒分離出焦油渣后流入焦油氨水澄清池，從澄清池出來的氨水用氨水泵送回集氣管噴灑冷卻煤氣。分離出來的煤焦油與上述的煤焦油混合。煤氣的直接冷卻，不但冷卻了煤氣，而且具有凈化煤氣燈餓良好效果。同煤氣間接冷卻相比，直接冷卻還具有冷卻效率高，煤氣壓損失小，基建投資少等優(yōu)點(diǎn)。所以，煤氣高溫冷卻階段宜采用間接冷卻。在直冷空噴塔內(nèi)，煤氣由下向上流動(dòng)，與分兩段噴淋下來的氨水煤焦油混合液逆流密切接觸而得到冷卻。直冷空噴塔內(nèi)噴灑用的洗滌液在冷卻煤氣同時(shí)，還吸收硫化氫、氨及萘等，并逐漸為萘飽和。煤氣的直接冷卻實(shí)在直接冷卻塔內(nèi)，由煤氣和冷卻水直接接觸傳熱而完成的。在此設(shè)計(jì)里我選擇了橫管式間接初冷器，下面就其優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)此兩種初冷器記性詳細(xì)分析。由圖可知，六個(gè)煤氣流道的橫斷面積是不一樣的，這是因?yàn)槊簹饬鬟^出冷氣時(shí)溫度逐步降低，并冷凝出液體，煤氣的體積流量逐漸減小。 當(dāng)接近飽和的煤氣進(jìn)入初冷器后，即有水汽和煤焦油在管壁上冷凝下來，冷凝液在管壁上形成很薄的液膜，在重力作用下沿管壁向下流動(dòng)，并因不斷有新的冷凝液加入，液膜逐漸加厚，從而降低了傳熱系數(shù)。冷凝物還會(huì)因接觸熱煤氣而又部分蒸發(fā)，因而增加了煤氣中萘的含量。角橫向配置。冷卻水由每段下部進(jìn)入，低溫水供入最下段，以提高傳熱溫差，降低煤氣出口溫度：在冷卻器殼程每段上部，設(shè)置噴灑裝置，連續(xù)噴灑含煤焦油的氨水，以清洗管外部的焦油和萘，同時(shí)還可以從煤氣中吸收一部分萘。在煤氣初冷器內(nèi)90%以上的冷卻能力用于水汽的冷凝，從結(jié)構(gòu)上看，橫管式初冷器更有利于蒸汽的冷凝。橫管式初冷器與立管式初冷器兩者相比，橫管初冷器有更多有點(diǎn)，如對(duì)煤氣的冷卻，凈化效果好，節(jié)省鋼材，造價(jià)低，冷卻水用量少，生產(chǎn)穩(wěn)定，操作方便，結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積省。離心式用于大型焦?fàn)t；容積式常用的是羅茨式風(fēng)機(jī)，用于中 小型焦?fàn)t。其構(gòu)造如圖5所示：離心式鼓風(fēng)機(jī)由導(dǎo)葉機(jī)、外殼和安裝在軸上的兩個(gè)工作葉輪組成。顯然葉輪的轉(zhuǎn)速越高，煤氣的密度越大，作用于煤氣的離心力就越大，則出口煤氣的壓力就越高。羅茨式鼓風(fēng)機(jī)有一鑄鐵外殼，殼內(nèi)裝有兩個(gè)“8”字形的用鑄鐵或鑄鋼制成的空心轉(zhuǎn)子，并將汽缸分成兩個(gè)工作室。羅茨式鼓風(fēng)機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，體積小，且在轉(zhuǎn)速一定時(shí)，如壓頭稍有變化，其輸氣量可保持不變，即輸氣量隨著風(fēng)壓變化幾乎保持不變。此外，羅茨式鼓風(fēng)機(jī)的噪聲較大。 電捕焦油器的工作原理 根據(jù)板狀電容的物理原理，如在兩金屬板間維持很強(qiáng)的電場(chǎng)，使含有塵灰或霧滴的氣體通過其間，氣體分子發(fā)生電離，生成帶有正電荷或負(fù)電荷的離子，于是正離子向陰極移動(dòng)，負(fù)離子想陽極移動(dòng)。在不均勻電場(chǎng)中，當(dāng)兩極間電位差增高時(shí)，電流強(qiáng)度并不發(fā)生急劇的變化。在電暈區(qū)內(nèi)存在兩種離子，而電暈區(qū)外只有負(fù)離子，因而在電捕焦油器的大部分空間內(nèi)，煤焦油霧滴只能成為帶有包電荷的質(zhì)點(diǎn)而向管壁或板壁移動(dòng)。 電捕焦油器的構(gòu)造在大型焦化廠中均采用管式電捕焦油器，其構(gòu)造如圖7所示其外殼為圓柱型，底部為凹型或錐型并帶有蒸汽夾套，沉淀管徑為250mm，長(zhǎng)350mm，在每根沉淀管的中心懸掛著電暈極導(dǎo)線，由上部框架及下不框架拉緊；并保持偏心度不大于3mm。從沉淀管捕集下來的煤焦油聚集于器底排出，因煤焦油黏度大，幫底部設(shè)有蒸汽夾 ，以利于排放。除管式電捕焦油器外還有同心圓板式和蜂窩式電捕焦油器。 機(jī)械化氨水澄清槽結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)機(jī)械化焦油氨水澄清槽是一端為斜底，斷面為長(zhǎng)方形的鋼板焊制容器，由槽內(nèi)縱向隔板分成平行的兩格，每格底部設(shè)有由傳動(dòng)鏈帶動(dòng)的刮板輸送機(jī)，兩臺(tái)刮板輸送機(jī)用一套由電動(dòng)機(jī)和減速機(jī)組成的傳動(dòng)裝置帶動(dòng)。如圖9所示。 機(jī)械化氨水澄清槽有效容積一般為210m^3, 187m^3, 142m^3 三種。輸入熱量：1 煤氣帶入的熱量Q1（1） 干煤氣帶入的熱量：設(shè)煤氣的入口溫度為660℃，干煤氣比熱為： Cg=（++++++）=℃∴ q3 = 6396(88+660) = KJ/h式中：88 — 0℃時(shí)焦油氣的焓，KJ/㎏（4） 粗苯帶入的熱量粗苯氣比熱：CB= = = ㎏設(shè)集氣管中煤氣的總壓力為760毫米汞柱，則水蒸氣分壓為： Pv = 760 = 毫米汞柱℃取循環(huán)氨水的實(shí)際溫度 T1 = 77℃ Q2=1164100077 = 316710240 KJ/h則總輸入量： Q入 = Q1 + Q2 = + 346710240 = KJ/h輸出熱量：1 煉焦煤氣帶走的熱量 Q3（1） 干煤氣帶走的熱量 ℃，℃的平均比熱為： Cg = (++++++) = KJ/m3℃ ∴ q4 = 1804 = KJ/h式中： 83 —