【正文】 ， kJ/kg。 另通過夾套鍋爐物料、熱量衡算可求出夾套鍋爐的蒸汽產(chǎn)量、軟水消耗量和污水排放量。 吹風(fēng)時間為 += 故在一個循環(huán)中，一臺鼓風(fēng)機(jī)可供應(yīng) = 臺煤氣爐。 根據(jù)水煤氣生產(chǎn)過程中的實(shí)際生產(chǎn)工藝條件的要求，必須具有短的循環(huán)時間，一般為 3—4min，另吹凈和二次上吹階段以能達(dá)到排除殘留氣為原則，則吹凈約占 3—4%，為保證安全，二次上吹可稍長，約占 6—9%，吹風(fēng)時間既要保證經(jīng)吹風(fēng)后料層 具有較高的溫度，又使制氣時間較長，按以往經(jīng)驗(yàn)，可采用以下時間分配百分率，見下表。假定需要 n 臺水煤氣爐，則 n= 600050000 ， 660050000 得 n=— 臺。 預(yù)設(shè)日產(chǎn) 120 萬立方米合成氣廠 ,假定每天工作 24 小時 ,即241202000 =50000m3/h?！?） 500℃ Cp2=+++0.0085++0402 =（ m3 平均蒸汽分解率為 ? 100%=%。 上吹蒸汽耗量為 。 下行煤氣占總產(chǎn)量比例為 1－ %=%。上、下吹蒸汽用量相等，均為 Wkg，上、下行煤氣組成相同。 為了保證吹凈階段空氣由煤氣爐下部進(jìn)入而不發(fā)生爆炸 ，二次上吹時間稍長一些為安全，一般占循環(huán)時間的 8%左右，空氣吹凈階段為了排除爐頂空間的水煤氣，故所需時間最短，大約占 3%，具體分配如表 1： 吹風(fēng) 上吹 下吹 二次上吹 空氣吹凈 蒸汽吹凈 合計(jì) 百分比 % 24 26 39 8 100 時間 s 表 1 循環(huán)時間的分配 各階段的操作指標(biāo) （ 1）吹風(fēng)階段的操作指標(biāo)： 鼓風(fēng)機(jī)出口風(fēng)壓： 492 煤氣爐出口溫度： 550oC 廢熱鍋爐溫度： 230oC （ 2）上吹階段操作指標(biāo)： 水蒸氣入爐壓力： 18kgf/cm2 上行煤氣出口溫度： 500oC 過熱除塵器出口溫度： 300～ 350oC 中國礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 5 頁 （ 3）下吹階段操作指標(biāo)： 水蒸氣入爐壓力： 18kgf/cm2 下吹煤氣出口溫度： 200oC 洗氣箱出口溫度： 75oC 洗氣塔出口溫度： 35oC 2 工藝計(jì)算 原料組成 已知數(shù)據(jù) 原料已知數(shù)據(jù) 成分 Mad Mar Ad Cad Had Nad 質(zhì)量分?jǐn)?shù)， % =6850 卡 /克 =6302 卡 /克 以上數(shù)據(jù)源自 陽泉 洗煤廠的中塊商品煤 由于工藝計(jì)算中采用的是煤的收到基和干燥基的數(shù)據(jù)，而不是空氣干燥基數(shù)據(jù)，故應(yīng)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。 制氣過程的六個階段采用微機(jī)油壓控制，通過微機(jī)控制油壓閥的關(guān)啟來實(shí)現(xiàn)流體的流向控制。蒸汽由爐頂進(jìn)入爐內(nèi)，生成的煤氣由爐底導(dǎo)出，經(jīng)下吹集塵器除塵后，直接進(jìn)入洗氣箱、洗氣塔，然后匯合于緩沖氣柜。經(jīng)過過熱除塵器和回收余熱后進(jìn)入廢熱鍋爐，產(chǎn)生 ，而吹風(fēng)氣本身溫度降至 230oC 后由煙囪排出放空。空氣由空氣鼓風(fēng)機(jī)從爐底吹入爐內(nèi)，使?fàn)t內(nèi)碳層燃燒。吹風(fēng)階段即是將空氣吹入爐中，與煤發(fā)生燃燒反應(yīng)，放出大量的反應(yīng)熱，熱量積蓄于料層內(nèi)，在制氣時，積蓄于料層內(nèi)的熱量使水蒸氣進(jìn)行分解反應(yīng)，生成水煤氣。 而現(xiàn)代較先進(jìn)的氣化方法，如德士古法，殼牌法， GSP 法，雖然氣化效率更高，優(yōu)點(diǎn)眾多，當(dāng)也存在投資大，工業(yè)化經(jīng)驗(yàn)不足等缺點(diǎn)， 綜合比較，采用移動床間歇法工藝生產(chǎn)水煤氣。 本廠采用移動床氣化法，該法氣化過程進(jìn)行比較完全，灰渣中殘?zhí)可?，氣化效率高，是一種 理想的氣化方法。 （ 2）流化床氣化 是以小顆粒煤為氣化原料，在氣化爐內(nèi)使之懸浮分散在垂直上升的氣流中，由于劇烈的顆粒運(yùn)動，床層中幾乎沒有溫度梯度和 中國礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 2 頁 濃度梯度。 生產(chǎn)出的合成氣可為 較大規(guī)模的甲醇生產(chǎn)提供原料氣。煤炭氣化作為其中重要的一項(xiàng)正向著良好的方向蓬勃發(fā)展。 從長遠(yuǎn)利益出發(fā)，大力發(fā)展煤炭深加工產(chǎn)業(yè)，使煤化工由傳統(tǒng)的 能源型向化工型轉(zhuǎn)變 是我國煤炭利用技術(shù)的長遠(yuǎn)之計(jì) 。如 F—T 合成汽油、制氨、制甲醇、煤氣甲烷化、甲醇制醋酸、合成精細(xì)化學(xué)品和新材料…… 據(jù)設(shè)計(jì)要求，本合成氣廠采用 陽泉 無煙煤為氣化原料， 水蒸氣作為氣化劑，吹入熾熱碳層分解制取合成氣 的 工藝，日產(chǎn)量 。因?yàn)榧?xì)煤粒將會隨煤氣由煤氣爐頂帶出，增加了煤的損失。此時，氣液固三相密切接觸，在高溫條件下完成反應(yīng)，生成 CO 和 H2為主要成分的煤氣。生產(chǎn)的粗煤氣經(jīng)過除塵，脫硫等凈化工藝后可直接供給甲醇合成廠。本設(shè)計(jì)采用間歇送風(fēng)蓄熱法，分為兩個階段，吹風(fēng)階段和制氣階段。 本廠采用 25～ 75mm 的中塊煤，原料送入吊煤斗，提升至造氣廠房三層，從加煤孔加入爐內(nèi)。 每個循環(huán)六個階段具體流向如下： （ 1）吹風(fēng)階段 空氣由鼓風(fēng)機(jī)從爐底進(jìn)入爐內(nèi)，生成吹風(fēng)氣，由爐頂排出。 （ 4）下吹階段 中國礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 4 頁 蒸汽下吹能克服氣化層的上移，減少了原料的損失并保證了爐內(nèi)溫度和氣體組成的穩(wěn)定。 （ 6）吹凈階段 空氣從爐底吹入爐內(nèi)，將爐內(nèi)剩余煤氣至上吹流向吹入水 煤氣系統(tǒng)。制氣階段一般以下吹時間稍長為好，因?yàn)檫@樣，可使灰渣中的含碳量降低。 由空氣帶入的水汽總量為 = （ 5）由氫平衡計(jì)算吹風(fēng)氣中水汽含量 . 收入： 原料帶入氫 空氣中水汽帶入氫 182 = 共計(jì) 支出： 吹風(fēng)氣含氫 = 吹風(fēng)氣中水汽含氫（差額） 共計(jì) 吹風(fēng)氣中水汽總量 218 = 單位體積吹風(fēng)氣含水汽量 =（ 6）氧平衡校驗(yàn) . 收入： 原料帶入氧 空氣帶入氧 = 空氣中水汽帶入氧 1816 = 中國礦業(yè)大學(xué) 2020屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 11 頁 共計(jì) 支出： 吹風(fēng)氣含氧 = 吹風(fēng)氣中水汽含氧 1816= 共計(jì) 誤差 ?100%=% 可行 （ 7）硫平衡 收入： 原料中帶入硫 支出： 吹風(fēng)氣中含硫 = 誤差： ? 100%= % 可行 吹風(fēng)階段的熱量衡算 收入： （ 1）原料發(fā)熱量 : Q1== 100= （ 2）原料物理熱 : Q2=MCt=10020=2100KJ C—無煙煤的比熱容 （ 3）干空氣物理熱 : Q3=VCt=20= C—干空氣的的比熱容： = （ 4）空氣中水汽熱焓 : Q4=MH== H—20 度下的水氣熱焓： kJ/kg 共計(jì) 支出： （ 5）吹風(fēng)氣發(fā)熱量 Q5=VHHV(吹風(fēng)氣 )=5 = （ 6）吹風(fēng)氣物理熱 Q6=VCPt Cp 值由加權(quán)法求得，已知 550 度下列各 氣體的 Cp 如下： 氣體 H2 CO CO2 O2 CH4 H2S N2 中國礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 12 頁 Cp 則吹風(fēng)氣： Cp=（ ++++ ++） =? C 則 Q6=VCPt=5 50= （ 7）吹風(fēng)氣中水汽熱焓 Q7=3590= 3590—550? C 下水氣熱焓 （ 8）帶出物的化學(xué)熱 Q8=330606=91818kJ （ 9）帶出物的物理熱 Q9=3550=2079kJ （ 10）灰渣化學(xué)熱 Q10=34068+10467= （ 11）灰渣物理熱 Q11=200= （ 12）爐壁熱損失（取原料發(fā)熱量的 7%） Q12=100= 共計(jì) 故積聚在料層中的熱量 QA=－ = 吹風(fēng)效率： 1A 100%= 100%=% 吹 風(fēng)階段的熱平衡表 項(xiàng)目 熱量， kJ 比例， % 收入 Q1 Q2 2100 Q3 Q4 共計(jì) 100 中國礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 13 頁 支出 Q5 Q6 Q7 熱 Q8 91818 Q9 2079 Q10 Q11 Q12 共計(jì) 100 制氣階段計(jì)算 制氣階段的物料衡算 （ 1）單位體積水煤氣所含元素量（ m3） C： （ ++） = H： （ +2+） = O： （ 21 ++） = N： S： = （ 2）由碳平衡計(jì)算水煤氣產(chǎn)量 =3 （ 3）由氫平衡計(jì)算水蒸氣耗量及上、下行煤氣產(chǎn)量 設(shè)：上行煤氣中含水汽 ，下行煤氣中含水汽 ，上行煤氣產(chǎn)量為 Xm3，下行煤氣產(chǎn)量為（ ） m3。 上行煤氣占總產(chǎn)量比例為 100%=%。 煤氣中含水氣總量為 +=。 下吹蒸汽分解率為 ? 100%=%?！?） =（ m3 生產(chǎn)指標(biāo)計(jì)算 每 100kg 原料的生產(chǎn)指標(biāo)： 吹風(fēng)氣產(chǎn)量 4 4= 水煤氣產(chǎn)量 5 6= 空氣耗量 4 4= 蒸汽耗量 5 6= 總過程效率 80 37 0 06 1 ? 100%=% 總過程熱效率 ??? ?100%=% 水煤氣制造過程的物料平衡 （ 1）碳平衡 收入： 原料中碳 支出： 水煤氣中碳 = 吹風(fēng)氣中碳 = 帶出物中碳 灰渣中碳 共計(jì) （ 2）氫平衡 收入： 原料中氫 +182 = 空氣中水氣含氫 182 = 蒸汽含氫 182 = 共計(jì) 支出： 水煤氣含氫 = 吹風(fēng)氣含氫 = 水煤氣中水汽含氫 182 = 中國礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 19 頁 吹風(fēng)氣中水汽含氫 182= 帶出物中氫 共計(jì) （ 3）氧平衡 收入： 原料中氧 +1816= 空氣中氧 = 空氣中水汽含氧 1816 = 蒸汽中氧 1816 = 共計(jì) 支出： 水煤氣中氧 = 吹風(fēng)氣中氧 = 水煤氣中水汽含氧 1816 = 吹風(fēng)氣中水汽含氧 1816 = 帶出物中氧 共計(jì) 誤差：