【正文】 第 1 頁 35 還應(yīng)進行降溫；另仍帶有不少的灰塵，應(yīng)當進一步除塵。h oC) 總傳熱系數(shù)的計算 管道污垢熱阻 R=R 內(nèi) +R 外 =（ +） /=104(m2 對? = id? = ?? =(m2oC) 按以下公式計算 λ： λ= 1 / 3 1 / 3i i i i iy M y M??? 1/3iiyM ?? （ 1/32 + 1/328 + 1/344 + 1/332 + 1/328 + 1/316 + 1/334 + 1/318 ） /100 = 1/3i i iyM? ?? （ 1/32 + 1/328 + 1/344 + 1/332 + 1/328 + 1/316 +5 1/334 + 1/318 ） /100 = λ= =(m 故 D=?n== m 中國礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 第 1 頁 31 以管板直徑 2500 mm 作圖，按六角形排列法排出管子數(shù) 494 根，管板折邊取 100 mm，于是爐體內(nèi)壁直徑為 2700 mm，如圖二所示。 U型管平均高度 H= ???? = m 過熱除塵器上部的過熱器規(guī)格為： 內(nèi)徑： φ1200mm 中國礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 第 1 頁 29 換熱器： φ38 U型管 199 根 有效高度： m 另外，在過熱器下部有一與之配套制作的除塵器，其外徑按比例取為 2021mm。oC) == kJ/(m2oC) 1/3i i iyM? ?? 1/32 + 1/328 + 1/344 +1/332 + 1/316 + 1/318 + 1/334 = 1/3iiyM ?? 1/32 + 1/328 + 1/344 + 1/332 + 1/316 + 1/318 + 1/334 = 所以混合煤氣的導(dǎo)熱系數(shù) λ= = W/(mhoC)=(kg 管內(nèi)傳熱系數(shù) ?內(nèi)的計算 （ 1）管內(nèi)對流傳熱系數(shù) ?對 流 查得 180oC 過熱蒸汽導(dǎo)熱系數(shù) λ1=(moC) Q4=12571350=6001395 kJ/h （ 5） 350oC 時上行煤氣中水汽熱 — 350oC 過熱蒸汽焓 Q5=12571=10383571 kJ/h （ 6） 180oC 過熱蒸汽熱 Q6=7982=22540370 kJ/h — 180oC 過熱蒸汽熱 （ 7）取熱損失為 7% Q 損 =416759487%=2917316 kJ/h 共計 41842652 kJ/h 誤差： 418426524167594841842652 100%=% 確定爐體規(guī)格 過熱器采用 U型管，用直列法排列，管徑采用直徑為 φ38。 因煤氣爐是間歇生產(chǎn)的，則過熱除塵器應(yīng)滿足其最大熱負荷。 另外，為了降低鼓風(fēng)噪音，可在鼓風(fēng)機空氣進口處安裝消音器，消音器一臺 即可，裝在進風(fēng)管口處。 其技術(shù)指標如下： 爐 膛 內(nèi) 徑 ： 爐 膛 面 積 ： 蒸汽水套受熱面積： 18m3 夾 套 蒸 汽壓 力： ~(1) 進 風(fēng) 口 直 徑 ： 1060/760mm 煤 氣 出口直徑上口： 1060mm 煤氣出口直徑下口： 760mm 水 煤 氣 產(chǎn) 量 ： 7400Nm3/h 燃 料 層 高 度 ： 3500mm 焦 炭 消 耗 量 ： 4000kg/h 最 大 風(fēng) 壓 ： 1800mmH20(2) 電 動 機 功 率 ： 灰 盤 轉(zhuǎn) 速 ： ～ 外形尺寸 (長 寬 高 ) ： 7235449711708 總重 (不包括耐火磚 ) ： 包 括 耐 火 磚 ： ~90t 注： （ 1） 1kg/cm2= （ 2） 1mmH2O= 水煤氣發(fā)生爐指標計算 由于煤氣爐是間歇生產(chǎn)，因而實際的煤氣產(chǎn)量及空氣、蒸汽流量是多變的，在進行緩沖氣柜之前的設(shè)備計算時，不能根據(jù)平均值 ,必須計算出煤氣爐的瞬時產(chǎn)氣量和原料消耗量?！?）） 由加和計算得到： 200℃ ， Cp1=++++0.005+ =（ m3 下行煤氣中 水汽 量為 ： = kg。 . （ 6）帶出物為 3kg 干基原料 注：根據(jù)《煤氣設(shè)計手冊》，可查得可燃氣的熱值如下： 氣體 H2 CO CH4 H2S 高熱值 , kJ/m3 12778 12643 39775 25347 低熱值 , kJ/m3 10805 12643 35786 223367 則吹風(fēng)氣和水煤氣的高低位熱值可計算如下： 吹風(fēng)氣熱值： HHV=(12778+12643+39775 +25347)=1605 kJ/m3 LHV=(10805+12643+35786 +223367) =1525 kJ/m3 水煤氣熱值： HHV=(12778+12643+39775 +25347) =11994 kJ/m3 LHV=(10805+12643+35786 +223367) =10864 kJ/m3 基本數(shù)據(jù)計算 以 100kg 原料為計算基準 . （ 1）帶出物帶出的各元素量： 帶出物為 4kg，則其中各元素量為： 中國礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 第 1 頁 7 C： 4= kg H： 4= kg O： 4= kg N： 4= kg S： 3= kg A： 3= kg 總重： 4 kg （ 2） 灰渣生成量及其中各元素量 灰分總重為 100%= 故灰渣量為 ?= kg 灰渣中帶出的各元素量： C： = kg S： = kg A： = kg 共計： kg （ 3）氣化原料損失于帶出物和灰渣中各元素量： C： += kg H： kg O： kg N： kg S： += kg A： += kg 共計： kg （ 4）原料氣化后進入煤氣中的各元素量： C： － = kg H： +218 － = kg O： +1816 － = kg N： － = kg S： － = kg 共計： kg 吹風(fēng)階段計算 吹風(fēng)階段的物料衡算 （ 1）每 m3吹風(fēng)氣中所含各元素的量： 中國礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 第 1 頁 8 C： （ ++） = kg H： （ 2+4+2） = kg O： （ +2+2） = kg N： = kg S： = kg （ 2）由碳平衡計算吹風(fēng)氣產(chǎn)量 . = （ 3）由 氮 平衡計算空氣耗量 . 8 6 0 1 1 5 ?? = （ 4）由空氣帶入的水汽量 . 20℃ 干空氣含飽和水汽 ，在相對濕度為 70% 時，空氣含水汽=。 吹風(fēng)階段的作用是積蓄盡可能多的熱量，為制氣準備條件，因此要求吹風(fēng)后料層應(yīng)具有適當?shù)母邷?，同時時間應(yīng)該盡量的短，以相對增加制氣階段的時間，吹風(fēng)時間一般占循環(huán)時間的 24%。 （ 3）上吹階段 蒸汽由鍋爐房進入蒸汽緩沖罐，經(jīng)蒸汽總管再分配到各套系統(tǒng)的 過熱 除塵 器，過熱到180oC 后由爐底進入爐內(nèi)，生成的水煤氣經(jīng)過過熱除塵器、廢熱鍋爐除塵和廢熱回收后，經(jīng)洗氣箱降溫除塵，再經(jīng)洗氣塔冷卻至 35oC 左右，最后進入緩沖氣柜。 流程說明 本工段以 邯鄲 無煙煤為原料，以水蒸氣為氣化劑，通過固定床層間歇式氣化爐制成水煤氣。作為第一代氣化爐與其它工藝相比，效率不是最高，但該工藝成熟，生產(chǎn)穩(wěn)定，操作方便，機械除灰，特別是工業(yè)化經(jīng)驗豐富。移動床氣化需 要用塊煤為原料，且煤粒盡量均勻。另一方面，目前煤炭利用方式以粗放為主，利用效率低下，環(huán)境污染嚴重，不能緩解和明顯緩解國民經(jīng)濟對石油的依賴性。而利用水煤氣發(fā)生爐制得的合成氣（ CO+H2）是作為重要的化工原料氣而存在的。 （ 3）氣流床氣化 一種并流式氣化，氣體（氧和蒸汽）將煤粉（ 70%以上小于 200目）帶入高溫氣化爐，在 1500~1900℃ 高溫下將煤進一步轉(zhuǎn)化為 CO、 CO H2等氣體，殘渣以熔渣形式排出氣化爐。 造氣工藝 工藝指標 采用間歇法工藝生產(chǎn)水煤氣的原料要求必須具有低揮發(fā)分產(chǎn)率，一定的塊度，較高的機械強度，好的熱穩(wěn)定性，難結(jié)渣和適中的反應(yīng)性以及較高的灰熔點，具體指標要求如下： 固定碳（干基） ≥70% 水分 7% 灰分（干基） 20% 揮發(fā)分（干基） 8% 硫分（干基） ≤1% 熱穩(wěn)定性 ≥60% 灰熔點 1250oC 機械強度（落下實驗） ≥70% 塊度 25～ 75mm或 50～ 100mm 本設(shè)計采用 邯鄲 無煙煤，它的各項指標均符合上述要求。當碳層溫度達到 1000oC左右時，停止吹空氣，通入水蒸氣，其在爐內(nèi)與熾熱的碳層發(fā)生反 應(yīng)： 中國礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 第 1 頁 3 C+H2O（ g） CO+H2 上述過程由吹風(fēng) 蒸汽吹凈 上吹 下吹 二次上吹 空氣吹凈六個階段組成。 （ 5）二次上吹 經(jīng)過蒸汽下吹 后，煤氣爐的底部和管線充滿了水煤氣，此時若直接通空氣則有爆炸的危險，為安全起見，下吹后還應(yīng)進行一次上吹。 由于工藝計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)進行轉(zhuǎn)換。 上吹階段的氫平衡 收入： 原料帶入氫 = kg 蒸汽帶入氫 182 W= 91 W kg 共計 （ + 9W ） kg 支出： 上行煤氣含氫 kg 煤氣中水汽含氫 182 X= kg 共計 kg 氫平衡： + 9W = 9W = 下吹階段的氫平衡 收入： 原料帶入氫 （ 1－ ） =－ kg 水蒸氣帶入氫 182 W=91 W kg 共計 （ － + 9W ） kg 支出： 下行煤氣含氫 （ － X） =－ kg 中國礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 第 1 頁 12 煤氣中水汽含氫 182（ － X） =－ kg 共計 （ － ） kg 氫平衡 － +9W=－ 9W=－ 由上吹階段和下吹階段的氫平衡方程解得： X= m3 W= kg 由此得到： 上行煤氣產(chǎn)量為 ： m3。 下吹蒸汽耗量為 ： kg。℃ ） = kJ/（ m3 中國礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 第 1 頁 20 循環(huán)時間及百分率分配表 吹風(fēng) 上吹 下吹 二次上吹 空氣吹凈 蒸汽吹凈 合計 時間 S 18