【正文】 0 百分比 % 24 26 39 8 100 根據(jù)物料衡算 ,每 100kg 燃料的生產(chǎn)指標(biāo)（標(biāo)態(tài)）為 : 水煤氣 (干 ) Nm3 吹風(fēng)氣 (干 ) Nm3 消耗空氣 (干 ) Nm3 消耗蒸汽 kg 每循環(huán)平均產(chǎn)氣量：=370Nm3(干氣 ) （ 2）吹風(fēng)空氣流量計算 3600?? =35496 Nm3/h （ 3）蒸汽產(chǎn)量計算 上吹蒸汽流量 3600 ??? =7982 kg/h 下吹蒸汽流量 =7204 kg/h （ 4）吹風(fēng)氣流量計算 =41871 Nm3/h （ 5）水煤氣流量計算 上行煤氣計算 370 ? =12571 Nm3/h 下行煤氣計算 370 =8015 Nm3/h 說明：（ 1）以上流量未包括漏損量； （ 2）煤氣流量在加煤后各個循環(huán)并不相同，以上指標(biāo)是平均值。 已知條件 （ 1）煤氣爐散失熱量 180971kJ，其中夾套鍋爐回收 50%； （ 2）軟水進(jìn)口 30oC,總固體 150PPm； （ 3）排污水總固體 2021PPm； （ 4）鍋爐產(chǎn)氣壓 (絕 )飽和蒸汽。在上吹階段中，500 oC 的上行 煤氣經(jīng)由過熱 除塵 器，將飽和蒸汽（ 110oC）過熱到 180oC，故此階段的熱負(fù)荷最大。 D=?n= 2186?= 取 以管板直徑 1200mm 作圖，按直列法排出管子數(shù) 199 根，管板折邊取 100mm，于是爐體內(nèi)壁直徑為 1400mm，見圖示一。hs （ 103PaoC) 管外傳熱系數(shù) ?外 的計算 (1)上行煤氣質(zhì)量流速 換熱管內(nèi)裝有圓缺形擋板（缺口面積為 25%的殼體內(nèi)截面積），擋板間距取 800mm，則流體通過管間距最大的截面積為： A= ?????? ??? tddh 01= ?????? ??? = 式中， h：板間距 d0：管外徑 D：換熱器內(nèi)徑 t：管間距 中國礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 第 1 頁 26 上行煤氣質(zhì)量流速 G=12571 ?=oC)= kJ/(kgoC)/W， R 外 =104(m2 已知條件 （ 1）吹風(fēng)氣流量： 41871Nm3/h（干） （ 2）每標(biāo)準(zhǔn)立方米干吹風(fēng)氣中水汽含量： （ 3）濕吹風(fēng)氣成分及流量 成分 H2 CO CO2 O2 N2 CH4 H2S H2O 共計 Nm3/h kmol/h 百分比 % （ 4）濕吹風(fēng)氣的平均分子量 M=（ 2+28+44+32+28+16+34+18） 101 = kg/mol （ 5）吹風(fēng)氣進(jìn)口溫度： 545oC（扣除內(nèi)外保溫管道損失 5oC） （ 6）吹風(fēng)氣出口溫度： 230oC （ 7）吹風(fēng)氣壓力： （絕） （ 8）產(chǎn)汽壓力： 2kgf/cm （ 9）軟水溫度： 30oC 軟水總固體 150ppm 排污水總固體 2021ppm。s （ 3）吹風(fēng)氣混合 黏 度 、 雷諾數(shù) 吹風(fēng)氣的定性溫度 t= 221 tt ? = 2230545? = 下各組分氣體的 黏 度如下表： 成分 H2 CO CO2 CH4 O2 N2 H2S H2O mPaoC) = ?? =(kgoC) 管外傳熱系數(shù) ?外 的計算 管外為沸水，可用下式計算管外傳熱系數(shù) 外? 外? =3 pq 其中 q— 單位面積熱負(fù)荷， kcal/(m2h 洗氣箱的設(shè)計關(guān)鍵在于洗滌水的加入量和蒸發(fā)水的確定，即為加入的洗滌水量必須大于蒸發(fā)水量，防止洗氣箱水位的不斷下降， 但也不可過大，過大則水位不斷上升，影響正常生產(chǎn)。 結(jié)論 因已考慮了最大熱負(fù)荷，故不需再加安全系數(shù)，換熱面積取 136m2，管內(nèi)給熱系數(shù)遠(yuǎn)低于管外給熱系數(shù)，故傳熱面積應(yīng)以管內(nèi)徑計算。oC) =7185 kJ/(m2s 為 20oC 下水的 黏 度） 即氣體屬低 黏 度流體，且氣體在管內(nèi) 呈湍流狀態(tài)， Re10000， Pr120,流體被冷卻 ，則 n=。 （ 4）吹風(fēng)氣的混合導(dǎo)熱系數(shù) 下各組分氣體的導(dǎo)熱系數(shù)如下表： 成分 H2 CO CO2 CH4 O2 N2 H2S H2O W/(m 則管子根數(shù)： n=udV24?= 2 ??= 取 494 根 管間距取 100 mm，管板填充率取 90%。oC) 換熱面積的計算 由于換熱器采用 U型管，故按單殼程多管程計算，如下： （ 1）按逆流計算 Δtm Δtm=110350180495ln )110350()180495(?? ???= （ 2）求 φΔt P=冷流體溫升 /兩流體最初溫差 = 110495110180?? = R=熱流體溫降 /冷流體溫升 = 110180 350495?? = 查天 津大學(xué) 版《化工原理》對數(shù)平均溫度 差校正系數(shù) φΔt值的圖 得 φΔt= 所以 Δtm== （ 3）熱負(fù)荷 Q=Q 入 （ 煤氣 ） － Q 出（煤氣） =（ 8823711+11368684） － （ 6001395+10383571） =3807429 kJ/h 故換熱面積 A=mtKQ? = ? = m2 結(jié)論 考慮到煤氣進(jìn)口溫度的波動，安全系數(shù)取 ，則過熱除塵器的換熱面積為A==,由于管外傳熱系數(shù)大于管內(nèi)傳熱系數(shù)，故傳熱面積應(yīng)以管內(nèi)徑計算。 外? = 對? == W/(m2 即 對? = 10 30 .3 6 Preedd ???? ???? ???? ?????? 對氣體， ?? = （ 4）上行煤氣混合導(dǎo)熱系數(shù) 混合煤氣的導(dǎo)熱系數(shù)可按下式求解： 中國礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 第 1 頁 27 λ=1313i i iiiyMyM??? 查得 下煤氣中各組分的導(dǎo)熱系數(shù)如下表： 成分 H2 CO CO2 CH4 O2 H2S H2O W/(moC)=(m2oC) 145oC 過熱蒸汽的比熱容： Cp=(kgs 中國礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 第 1 頁 25 Re=?Gd= ??=3096410000 故蒸汽在管內(nèi)呈湍流狀態(tài)，選定條件合適。oC)= kJ/(m3 合計： 559x+2165y 平衡： 90486+=559x+2165y 中國礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 第 1 頁 22 433x+2165y=90486…………… ① （ 2）總固體平衡 150x=2021(x－ y) 1850x－ 2021y=0……………………… ② （ 3）解方程式 ① 、 ② 得 x= kg y= kg 即每 100kg 燃料：副產(chǎn)蒸汽 消耗軟水 排污水 － = 過熱 除塵 器的設(shè)計 過熱 除塵 器的作用及設(shè)計原則 從煤氣爐出來的 上行水煤氣溫度較高， 500 oC，且?guī)в写罅康幕覊m，必須進(jìn)行脫除，過熱 除塵 器的作用就是脫塵，并用水蒸氣將水煤氣降溫，同時回收熱量，過熱水蒸氣，為水煤氣反應(yīng)創(chuàng)造條件。在實際生產(chǎn)中，煤氣爐 十二 開 二 備，所以采用 五 臺鼓風(fēng)機， 四 開一備即可。 （ 1） φ3000 氣爐 此爐每小時產(chǎn)水煤氣 6000~7500 要 n 臺水煤氣爐，則 n=740087500= （ 2） φ2740 氣爐 此爐每小時 產(chǎn)水煤氣 6000~6500 要 n 臺水煤氣爐，則 n=650087500= 綜合比較，選用 φ300 水煤氣發(fā)生爐 十四 臺， 十二開二備。 （ 4）氧平衡校驗 收入： 原料 帶入氧 kg 蒸汽帶入氧 1816 = kg 共計 kg 支出： 煤氣含氧 = kg 煤氣中水汽含氧 1816 = kg 共計 kg 誤差 ： 34 3 39 134 3 100%=% （ 5）硫平衡 中國礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 第 1 頁 13 收入： 原料帶入硫 kg 支出： 煤氣含硫 = kg 誤差 ： 100%=% 制氣階段的熱量衡算 收入： （ 1）原料發(fā)熱量 Q1=100 25853=2585300 kJ （ 2）原料物理熱 Q2=10020=2100 kJ （ 3）水蒸氣熱焓 Q3 上吹蒸汽 180℃ ， i= kJ/kg（過熱） 下吹蒸汽 110℃ ， i= kJ/kg（飽和） Q3= + =582554 kJ 共計 3169954 kJ 支出： （ 4）水煤氣熱量 Q4= 11994=2908785 kJ （ 5）干水煤氣物理熱 Q5 上行煤氣 500℃ ，下行煤氣 200℃ ，各煤氣成分的熱容如下：（ kcal/（ m3 上行煤氣中 水汽 量為 ： = kg。 d=% Od=100%－ Ad － － Cd － Hd － Nd =100%－ %－ %－ %－ %－ %=% （ 2） 收到 基數(shù)據(jù) ： 由 Xd=XararM?100100 ,可得 A ar=Ad 100100arM? ,則 Aar=?%=% =?%=% 由 Xar=XadadarMM??100100，可得 Car=CadadarMM??100100= ??%=% Har=HadadarMM??100100= ??%=% Nar=NadadarMM??100100= ??%=% Mar=%， Aar =%， =% Oar=100－ Mar－ Aar－ － Car － Har － Nar =100%－ %－ %－ %－ %－ %－ %=% 原料熱值 =adarMM??100100=6330 ??=6175 kcal/kg 故目標(biāo)數(shù)據(jù)可列表如下： 組成 C H O N S A M 合計 重量， %（干） — 重量， %（濕） =6175 kcal/kg =6175=25853kJ/kg 干基即代表干燥基，濕基即為收到基 設(shè)計已知條件 （ 1）原料組成和熱值 中國礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 第 1 頁 6 組成 C H O N S A M 合計 重量， %（干） — 重量， %（濕） 原料煤熱值 =175 kcal/kg =25853kJ/kg （ 2）吹風(fēng)氣組成 成分 H2 CO CO2 O2 N2 CH4 H2S 合計 體積 % （ 3）水煤氣組成 成分 H2 CO CO2 O2 CH4 H2S 合計 體積 % （ 4）灰渣組成 組成 C S A 合計 重量， % （ 5） 氣化 爐進(jìn)出物料溫度 空 氣： 20℃ ，相對濕度 70%. 吹 風(fēng) 氣： 550℃ 上行煤氣： 500℃ 下行煤氣： 200℃ 灰 渣： 200℃ 蒸 汽： 下吹蒸汽為 110℃ 飽和蒸汽 .； 上吹蒸汽 為 180℃ 過熱蒸汽 。 循環(huán)時間的分配 合成氣生產(chǎn)工作循環(huán)的各個階段的時間分配隨原料的性質(zhì)和工藝操作的具體要求而