【正文】 煙囪的設(shè)計(jì)首先要求處煙氣的阻力，然后根據(jù)阻力設(shè)計(jì)處合適的煙囪直徑和高度。汽化段爐管壓力降假設(shè)開(kāi)始汽化時(shí)的壓力，p e= 千克/厘米 2（絕）查圖 得開(kāi)始汽化時(shí)的溫度，t e=355℃圖 煤焦油壓力與一次汽化開(kāi)始溫度的關(guān)系曲線輻射段全部爐管當(dāng)量長(zhǎng)度 leg 為??????????米汽化段爐管當(dāng)量長(zhǎng)度 按下式計(jì)算：???米式中：It——油料在爐出口處的焓，焦油及其餾分的焓為 995 千卡/千克焦油（按一次汽化溫度及汽化率值，查圖 ） ，水分的焓為 4 千焦/千克焦油，則共計(jì)238+4=242 千卡 /千克焦油=1012 千焦/千克焦油Ie——開(kāi)始汽化時(shí)油料的焓，185+4=189 千焦/千克焦油Ii ——爐入口處油料的熱焓，40+= 千焦/千克焦油忽略微量的水分，則汽化混合重度可按下式計(jì)算： 31126/(.)729vLrer??????混 千 克 米式中：e——汽化段焦油的平均汽化率，在二段出口處的焓為 222 千焦/千克，t=400查圖得此點(diǎn)的汽化率 e=0 則汽化段中，平均汽化率： （參照焦油蒸餾工段設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)）??erv——汽化段換算為一個(gè)大氣壓下的餾分蒸汽平均重度： 38.(32.)(40)v?????千 克 米式中128——餾分蒸汽的平均分子量——爐出口處油料的壓力，千克/ （絕）3厘 米rL——汽化段的液相重度（包括油和水） ，r L =951 千克/ 米 2氣液混合物流速： ..1W???混 米 秒（1）汽化段壓力降： 24 . ?? ??? ?混 混 千 克 厘 米式中：f——水力摩察系數(shù)，對(duì)汽化段取 f= 是安全的故開(kāi)始汽化時(shí)的壓力： ????千 克 厘 米今 pe1 值與原假設(shè)值 千克/厘米 2 已接近，為進(jìn)一步使試算值接近于假定值，也可用圖解法進(jìn)行，其試算法如下： 另設(shè) pe= 千克/ ，則由圖查得 te=331℃,汽化段爐管的當(dāng)量長(zhǎng)度經(jīng)3厘 米查圖代入得： ????米相應(yīng)汽液混合物重度： ??. 米千 克混 ???式中：r v= 千克/米 2，r L=965 千克/米，參照前述計(jì)算進(jìn)行。1ii???代入得： ??????千 焦 米 時(shí)(6)爐管表面積和爐管排數(shù)爐管表面積： ??米爐管排數(shù)： ???排取 16 排，則爐管表面積： .???米(7)爐管表面熱強(qiáng)度 ?? ?千 卡 米 時(shí) =36千 焦 米 時(shí)過(guò)熱蒸汽管排的計(jì)算過(guò)熱蒸汽管排的熱負(fù)荷 QC= 千卡千焦/時(shí)，管內(nèi)蒸汽流速一般取60~130 千克/ 米 2時(shí)℃α0r——管外氣體輻射給熱系數(shù)，千焦/則焦油脫水段的傳熱量為： %781342??千 焦 時(shí)煙氣進(jìn)入焦油脫水段的溫度： /60.. C??式中：——當(dāng) α= 時(shí)，煙氣在此溫度時(shí)的比熱，千焦 /標(biāo)米 2一般體積熱強(qiáng)度取 30000～80000 千卡/米 2時(shí)，與計(jì)算所得值基本相符。遮蔽管每排 5 根，每根有效長(zhǎng) 米。取 Li= 米，則輻射管根數(shù)： ? 取 n=48 根（2）爐管節(jié)圓直徑 D′將 48 根爐管分為 6 組，其中每組為 8 根。秒 按實(shí)際情況，焦油管式爐重量速度選取 650～950。⑵爐體的散熱損失取輻射段和對(duì)流段的總熱損失占總耗熱量的5%。 I139。管式爐二段焦油出口溫度必須保證焦油在二段蒸發(fā)器內(nèi)一次蒸發(fā)所需的熱量。其主要特點(diǎn)為：氣、液兩相接觸充分，傳質(zhì)面積大，因此塔盤(pán)效率高。工作時(shí)，液體由上層塔盤(pán)經(jīng)降液管流入下層塔盤(pán)，氣體從下一層塔盤(pán)上升進(jìn)入升氣管，再經(jīng)泡罩的條形孔流散到液體中。由于燃燒完全，過(guò)?？諝庀禂?shù)小，爐子熱效率較高。其主要優(yōu)點(diǎn)是減少了爐管支架，便于布置多管程，缺點(diǎn)是爐管沿管長(zhǎng)受熱不均勻，清掃困難。有時(shí)則利用煙囪的抽力直接將煙氣排入大氣。油品則先進(jìn)入對(duì)流管再進(jìn)入輻射管，不斷吸收高溫?zé)煔鈧鹘o的熱量，逐步升高到所需要的溫度。輕油經(jīng)窺鏡流入回流槽，用回流泵送到餾份塔頂作為回流油，剩余的輕油送往粗苯工段。無(wú)水焦油用 2 段焦油泵送入管式爐輻射段，在此被加熱到 400℃左右送入 2 段蒸發(fā)器進(jìn)行閃蒸，分離成鎦份的混合蒸汽和液體瀝青。Ⅱ蒽油餾份：產(chǎn)率 4~6%，比重 ～，初餾點(diǎn) 310℃，餾出 50%時(shí)為400℃，含萘不大于 3%。酚油餾份：為 170~210℃前的餾分，產(chǎn)率為 ~%，比重為 ~。2 生產(chǎn)工藝流程和設(shè)備的論述目前我國(guó)各焦化廠根據(jù)生產(chǎn)能力和規(guī)模大小的不同，所采取的生產(chǎn)形式有：間歇式焦油蒸餾和連續(xù)式焦油蒸餾，生產(chǎn)工藝有分為：?jiǎn)嗡?、雙塔兩種。所以說(shuō)對(duì)蒸餾工段的研究將會(huì)對(duì)增加產(chǎn)量有著巨大的作用 [1]。2022 年中國(guó)煤焦油需求量約為 3Mt／a，預(yù)計(jì)到 2022 年的需求量約為 ／a，生產(chǎn)能力將有望達(dá)到 ／a 。節(jié)能水平節(jié)能降耗是裝置的重要指標(biāo)。只要對(duì)國(guó)內(nèi)工藝的設(shè)備、儀表控制、能量利用方面做一些改進(jìn)工作，就能夠變成先進(jìn)和實(shí)用的工藝。生產(chǎn)規(guī)模日本、德國(guó)、法國(guó)、俄羅斯等國(guó)家的單套焦油蒸餾裝置的能力都在 l0～50萬(wàn)。目前共有約 50 多家企業(yè)進(jìn)行煤焦油加工，其中最為先進(jìn)的是寶鋼集團(tuán)上世紀(jì)從日本引入的煤焦油加工裝置，加工規(guī)模為 26 萬(wàn)噸／年，產(chǎn)品品種有 26 種，其次是鞍鋼、武鋼和本鋼。產(chǎn)品方案 國(guó)外煤焦油加工有 3 種模式生產(chǎn)：一是全方位多品種，提純和配制各種規(guī)格和等級(jí)的產(chǎn)品；二是在煤焦油加工產(chǎn)品的基礎(chǔ)上，向著精細(xì)化工、染料、醫(yī)藥方面延伸的深加工產(chǎn)品；三是重點(diǎn)加工瀝青類(lèi)產(chǎn)品國(guó)內(nèi)煤焦油加工產(chǎn)品主要是酚類(lèi)、萘、洗油、粗蒽、瀝青等。有些焦油加工廠的油槽頂部還進(jìn)行氮封，其放散氣排出的可能性就更小。 發(fā)展煤化工產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟(jì)意義煤焦油是塑料、合成纖維、染料、合成橡膠、農(nóng)藥、醫(yī)藥、耐高溫材料以及國(guó)防工業(yè)的重要原料。中國(guó)煤焦油加工工業(yè)作為區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要支柱產(chǎn)業(yè)已經(jīng)形成。據(jù)業(yè)內(nèi)人士介紹，國(guó)內(nèi)外煤焦油加工工藝大同小異，都是脫水、分餾，煤焦油加工的主要研究方向是 增加產(chǎn)品品種、提高產(chǎn)品質(zhì)量等級(jí)、節(jié)約能源和保護(hù)環(huán)境 [1]。生產(chǎn)原料為煉焦回收的高溫焦油。含有甲酚、二甲酚及高沸點(diǎn)酚類(lèi) 3～5%；重質(zhì)吡啶堿類(lèi) 4～5%；萘含量低于15%；其余為洗油及少量其他有機(jī)物質(zhì)。于此，粗焦油中的大部分水份和部分輕油的混合蒸汽以 100—106℃的溫度自 1 次蒸發(fā)器頂逸出，進(jìn)入一段冷凝冷卻器；及油水分離器；與水分離后的輕油送往粗苯工段處理。自蒽塔頂來(lái)的油氣進(jìn)入餾分塔進(jìn)料塔板。其工作原理如下：爐底的油氣聯(lián)合燃燒器(火嘴)噴出高達(dá)幾米的火焰，溫度高達(dá) 1000~1500℃、主要以輻射傳熱的方式，將大部分熱量傳給輻射室(又叫爐膛)爐管(也叫輻射管)內(nèi)流動(dòng)的油品。有時(shí)為增加對(duì)流管的受熱表面積，以提高傳熱效率，還常采用釘頭管和翅片管。臥管立式爐其輻射爐管沿爐壁橫排，火焰垂直于爐管上燒，爐膛較窄。圓筒爐的熱效率偏低也使熱負(fù)荷的提高受到限制。又可根據(jù)有沒(méi)有降液管分為溢流式塔板（泡帽等）和穿流式塔板（穿流式篩板和穿流式柵板等） [5]。（4）舌形和浮舌塔盤(pán)舌形塔盤(pán)是在塔盤(pán)板上沖有一系列舌孔，舌片與塔盤(pán)板呈一定傾角，氣流通過(guò)舌孔時(shí)，利用氣體噴射作用，將液相分散成液滴和流束而進(jìn)行傳質(zhì)，并推動(dòng)液相通過(guò)塔盤(pán)。3 工藝計(jì)算及設(shè)備選型 物料與熱量衡算 計(jì)算條件及操作制度原料焦油無(wú)水焦油年處理量 噸/年 80000焦油車(chē)間工作日，天 330無(wú)水焦油處理量，千克/時(shí) 10101焦油中含水，%（對(duì)無(wú)水焦油） 4焦油加熱制度焦油入對(duì)流段的溫度，℃ 80焦油出對(duì)流段的溫度，℃ 130焦油入輻射段的溫度，℃ 110焦油出輻射段的溫度，℃ 400輻射段出口壓力，千帕 150過(guò)熱蒸汽蒸汽量（占無(wú)水焦油的6%） ，千克/時(shí) 606蒸汽入口壓力 千帕 600蒸汽入口溫度 ℃ 蒸汽出口溫度 ℃ 400燃料體積組成CO2 CmHn O2 CO H2 CH4 N2 空氣過(guò)剩系數(shù)α輻射段 對(duì)流段 焦油蒸餾的餾份產(chǎn)率 焦油蒸餾的餾份產(chǎn)率餾份名稱(chēng) 產(chǎn)率% 產(chǎn)量 千克/時(shí) 平均分子量輕油 105酚油 120萘洗寬餾份 130洗油 150Ⅰ蒽油 177Ⅱ蒽油 198瀝青 —損失 101 —總量 100 10101 — 燃燒過(guò)程的計(jì)算焦油煤氣的低熱值干煤氣的低熱值Q ′ 查得：Q′e =+++=+++=4260千卡 /標(biāo)米 3=17807千焦/標(biāo)米 3煤氣中的含水量： 021PWg???%=%≈%式中：P0——在20℃時(shí)，煤氣中的飽和水氣分壓，由表 0=柱；P2——大氣壓力，取P 2=760毫米水柱；P——燒嘴前煤氣的靜壓力，毫米汞柱，取P=600毫米汞柱；濕煤氣的低熱值Q e： 1039。實(shí)際上，由二段蒸發(fā)器底通入過(guò)熱蒸汽，故一次蒸發(fā)溫度較計(jì)算為底。=⑶焦油在二段內(nèi)吸收的熱量二段焦油出口溫度400℃，其焓為 ，則焦油在二段內(nèi)所吸收的熱量為：Q5=（G G） （I 400 I110）=（10101） （）= /小時(shí)式中：I400、 I110——焦油在二段 出口與入口溫度下的焓，千焦/千克加熱與蒸發(fā)焦油中水份所需的熱量Q6=10078（）=式中：——無(wú)水焦油中所含的水份、——二段出口狀態(tài)下過(guò)熱水蒸汽和二段入口狀態(tài)下水的焓，千卡/ 千克則二段的有效耗熱量為：Q5+Q6=+ =時(shí)總有效熱量：Q S=1773726++= /小時(shí)熱損失⑴廢氣帶走的熱量當(dāng)空氣過(guò)剩系數(shù)α=，廢氣溫度t=400℃時(shí)，廢氣帶走的熱量占總熱量： %10??.?=20%式中：V——濕廢氣體積，在α= 時(shí)，1標(biāo)米 3 3的濕廢氣C——400℃廢氣的平均比熱C=（+++）=因此，將輻射段作為二段加熱。 遮蔽管長(zhǎng)度可取輻射管總長(zhǎng)的 5～10%，設(shè)為 7%。這種復(fù)雜情況，在設(shè)計(jì)計(jì)算中，為簡(jiǎn)化計(jì)算，以當(dāng)量冷平面來(lái)代替管排進(jìn)行計(jì)算?！鎸⒁陨?tp 和 Qn/αAcpF 值，查圖 得兩點(diǎn)（此兩點(diǎn)應(yīng)在吸收曲線的兩邊） ，連接兩點(diǎn)作一直線，與管壁溫度 tw=290℃曲線相交，由此兩點(diǎn)查的煙氣溫度為760℃，此即輻射段煙氣溫度?！鎡 t2——原料在入口及出口的溫度，取 t1=110℃、t 2=400℃其余符號(hào)意義同前。由于輻射室管排為脹接彎頭，應(yīng)考慮輻射管的安裝與檢修方便，從而確定對(duì)流室的爐管長(zhǎng)度。℃以上各參數(shù)計(jì)算如下焦油平均溫度： C?105238??105℃時(shí)含水焦油的比重： ..????焦 油 （ 2） +.095——在 20℃時(shí)焦油的比重——1 千克無(wú)水焦油帶入水量，千克——水在 105℃時(shí)的比重焦油在管內(nèi)的流速： ??210/4%????米 秒105℃時(shí)焦油的運(yùn)動(dòng)粘度，可按下式計(jì)算： 105lglKtb??式中：t—焦油平均溫度，℃k、 b—系數(shù)，取 k=、b=?????????/?厘 米 秒即 42105.??米 秒105℃時(shí)焦油的比熱： .?????焦 油 千 卡 千 克 ℃ =16千 焦 千 克 ℃式中：——焦油在 0～150℃間的平均比熱——水在 105℃時(shí)的比熱105 時(shí)焦油的導(dǎo)熱系數(shù)為：???? C??????????千 卡 米 時(shí)式中：γ15——焦油在 15℃時(shí)的比重，取 λ15=t——焦油的平均溫度，取 t=105℃則內(nèi)膜給熱系數(shù)： ..?????????????????? ?? ?? ?????? ?千 卡 米 時(shí) 千 焦 米 時(shí)由于雷諾數(shù) Re 屬于 2300～10000 間，故屬過(guò)度流狀態(tài)，所以，在求得的αi 值中，應(yīng)加入校正系數(shù) f，即 39。秒， =89 毫米cd取得 CC???????? ?千 卡 米 時(shí) 千 焦 米 時(shí)②氣體輻射給熱系數(shù) α0c煙氣和焦油的對(duì)熱平均溫度差可按加油的平均溫差加上煙氣到焦油的對(duì)熱平均溫差： 70413852???????平均煙氣溫度： 80134582??平均管壁溫度： 60?℃查圖 得 α0