【正文】 = 10???=10000 則氣體在管內(nèi)呈湍流狀態(tài)，選定條件合適。oC) =(m2 已知條件 上行煤氣進(jìn)口溫度： 230oC 下行煤氣進(jìn)口溫度： 200oC 出洗氣箱氣體溫度： 75oC 中國礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 44 頁 冷卻水進(jìn)口溫度： 30oC 冷卻水出口溫度： 50oC 氣體出口壓力： 1000mmH2O 進(jìn)出氣管規(guī)格： φ7206mm 液封進(jìn)氣管高度： 100mm 上行煤氣流量： 下行煤氣流量： 8200Nm3 洗滌水用量： 1505kg/h(設(shè)定 ) 洗氣箱直徑的確定 ? ? 02202 44 PdhdD i?? ?? 式中 D—洗氣箱直徑， m； di—進(jìn)氣管內(nèi)徑， m； do—進(jìn)氣管外徑， m； h—進(jìn)氣管水封高度， m； Po—洗氣箱出口壓力， mH2O（ 1mH2O=）； 即 ? ?2 2 20. 72 0. 1 0. 72 2 0. 01 1. 044D??? ? ? ? ? ? ?（ ） D=（取洗氣箱直徑為 ） 洗滌水用量的確定 由于煤氣發(fā)生爐是間歇操作，則通過洗氣箱的氣量隨制氣循環(huán)中 各階段的不同而變化，為保證冷卻效果，應(yīng)以最大氣體流量進(jìn)行計(jì)算，而上吹制氣階段的氣體流量最大，故用上吹制氣過程的參數(shù)計(jì)算。oC) cp= ? iiCpy =++++2+ =(m3洗氣箱的水位必須對煤氣進(jìn)氣管實(shí)現(xiàn)液封，如此即可以除塵，還可以通過洗氣箱中水的蒸發(fā)降低煤氣的溫度，出洗氣箱的煤氣溫度為 75 oC。oC) 中國礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 42 頁 管外傳熱系數(shù) ?外 的計(jì)算 管外為沸水，可用下式計(jì)算管外傳熱系數(shù) 外? 外? =3 pq 其中 q—單位面積熱負(fù)荷， kcal/(m2 中國礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 39 頁 圖二 廢熱鍋爐管板管數(shù)的確定 傳熱系數(shù)的計(jì)算 管內(nèi)傳熱系數(shù) ?內(nèi) 的計(jì)算 （ 1）火管總截面積 A=n4? d i2=4114? = （ 2）氣體質(zhì)量流速 G=M? n 總 /s? h=36001 =oC)/W 管道污垢熱阻 R=R 內(nèi) +R 外 =（ +） 104 =104(m2s 按平方加和法計(jì)算， 混合煤氣的粘度如下： μ= iiiii MyMy ?? ? ? =( 2 + 28 + 44 + 32 +16 +18 +34 )/100 = i iyM?? =( 2 + 28 +44 + 32 + 16 +24618 +34 )/100 = 所以 μ=105/=105PaoC) 110oC 過熱蒸汽導(dǎo)熱系數(shù) λ2=(m在上吹階段中， 500 oC 的上行煤氣經(jīng)由除塵過熱器，將飽和蒸汽（ 110oC）過熱到 180oC，故此階段的熱負(fù)荷最大。 循環(huán)時(shí)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(jì) 百分比 % 24 26 39 8 100 時(shí)間 s 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 ) 吹風(fēng)氣 (干 ) 消耗空氣 (干 ) 消耗蒸汽 每循環(huán)平均產(chǎn)氣量： 750060/3 =375Nm3(干氣 ) （ 2）吹風(fēng)空氣流量計(jì)算 2 3600?? =3/h （ 3）蒸汽產(chǎn)量計(jì)算 上吹蒸汽流量 36 00 ??? =下吹蒸汽流量 = 中國礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 25 頁 （ 4）吹風(fēng)氣流量計(jì)算 2 =（ 5）水煤氣流量計(jì)算 上行煤氣計(jì)算 375?=下行煤氣計(jì)算 375 =8200Nm3/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(gè)循環(huán)并不相同，以上指標(biāo)是平均值。 （ 4）氧平衡校驗(yàn) 收入： 原料帶入氧 蒸汽帶入氧 1816 = 共計(jì) 支出： 煤氣含氧 = 煤氣中水汽含氧 1816 = 共計(jì) 誤差 ： ? 100%=% （ 5）硫平衡 收入： 原料帶入硫 支出： 煤氣含硫 = 誤差 ： 54 17 50 78 17 ? 100%=% 制氣階段的熱量衡算 收入： （ 1）原料發(fā)熱量 Q1=100= （ 2）原料物理熱 Q2=10020=2100kJ 中國礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 16 頁 （ 3）水蒸氣熱焓 Q3 上吹蒸汽 180℃ ， i=（過熱） 下吹蒸汽 110℃ ， i=（飽和） Q3=+= 共計(jì) 支出： （ 4）水煤氣熱量 Q4== （ 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 目標(biāo)數(shù)據(jù) 目標(biāo)數(shù)據(jù)即為收到基和干燥基數(shù)據(jù)，根據(jù)《煤化學(xué)》有以下轉(zhuǎn)換公式： 以 X 代表 S， A， C， H， N， Q。當(dāng)碳層溫度達(dá)到 1000oC 左右時(shí)，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)： 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(gè)階段組成。 （ 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(jìn)一步轉(zhuǎn)化為 CO、 CO H2等氣體，殘?jiān)匀墼问脚懦鰵饣癄t。現(xiàn)在火熱的碳一化學(xué)工業(yè)就是在合成氣的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。 中國礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 3 頁 工藝流程 基本原理 水煤氣生產(chǎn)的主要反應(yīng)是水蒸氣與碳的反應(yīng)： C+H2O（ g） CO+H2 △ H=－ C+2H2O（ g） CO2+2H2 △ H=－ 可見，水煤氣生產(chǎn)關(guān)鍵是水蒸氣的分解，而水蒸氣的分解需要由外界提供熱量。其氣體流向同一次上吹階段。 下行煤氣中水氣量為 =。假定需要 n 臺水煤氣爐，則 n= 600050000 ， 750050000 得 n=—8 臺。 產(chǎn)氣及耗水量的計(jì)算 設(shè)進(jìn)口軟水量為 xkg，產(chǎn)氣量為 ykg，以 100kg 原料為計(jì)算基準(zhǔn)。 核算流速 u=ndV24?=22 303 2 ???=結(jié)果與假設(shè)接近，可行。s （ 103PaoC) 由于輻射傳熱系數(shù) 輻射? 對流? ，則 外? = 對? =(m2 已知條件 （ 1）吹風(fēng)氣流量： （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 CH4 O2 N2 H2S H2O 共計(jì) Nm3/h 1531.25 5 2 163.40 9 8 0 48430.4 kmol/h 9 7 百分比 % 100 （ 4）濕吹風(fēng)氣的平均分子量 M=（ 2+28+44+16+34+32+ 2870. 22+18） 1001 =（ 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： 103kpa（絕） （ 8）產(chǎn)汽壓力： 290kpa（絕） （ 9）軟水溫度： 30oC 軟水總固體 150PPm 排污水總固體 2020PPm。oC) = ?? =(kgoC) = (m2oC) Q1=230= Q2== Q3=301505=189043kJ/h 合計(jì) （ 2）、出洗氣箱上行煤氣熱焓 75oC 煤氣中各組分的熱容如下表（ kcal/(m3oC) cp=? iiCpy =++++5+ =(m3oC) 換熱面積的校驗(yàn) (1)平均溫差 Δtm Δtm= ( 5 4 5 1 2 0 .2 ) ( 2 3 0 1 2 0 .2 )5 4 5 1 2 0 .2ln2 3 0 1 2 0 .2? ? ???= = —2 kgf/cm2下飽和蒸汽的溫度 (2)換熱面積 中國礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 43 頁 換熱面積 A=mtKQ? = ? = 誤差640 ?100%=% 與假設(shè)接近，可行。s1032Pa 中國礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 37 頁 熱量平衡 進(jìn)項(xiàng)：（ 1）干吹風(fēng)氣熱焓 Q1=545=（ 2）吹風(fēng)氣中水汽熱焓 Q2==（ 3）軟水焓 Q3=30x= 共 計(jì) （ +） kJ/h 出項(xiàng)：（ 4）干吹風(fēng)氣焓 Q4=230= （ 5）蒸汽焓 Q5=2704ykJ/h （ 6）吹風(fēng)氣中水汽焓 Q6=2933=（ 7）排污水焓 Q7=502（ xy） kJ/h （ 8）熱損失 (取入熱的 3%) Q8=（ +） 3% 共計(jì) （ ++2202y） kJ/h 平衡： + =++2202y 即 =+2202y ① 總固體平衡 150x=2020(xy) 1850x2020y=0 ② 由 ① 和 ② 式得： x=y=即：軟水加入量： 蒸汽產(chǎn)量： 排水量： － = 爐體規(guī)格的確定 采用火管式，列管六角形排列，管束間留十字形排污通道。 外? = 對? ==(m2 ? ?chmkgd i ????????? ?? 對（ 2）管內(nèi)傳熱系數(shù) ?內(nèi) 由于輻射傳熱系數(shù) 輻射? 對流? ，則 輻射? 可忽略 故 內(nèi)? = 對? =(m2s 查得 145oC 下水蒸氣的粘度為 ? =106 kg 排污水焓： 502(xy)kJ 式中 502—(絕 )沸騰水的焓， kJ/kg。假定需要 n 臺水煤氣爐，則 n= 600050000 ， 660050000 得 n=— 臺。 上吹蒸汽耗量為 。 制氣過程的六個(gè)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。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(shí)，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。 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。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。 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)。制氣階段一般以下吹時(shí)間稍長為好，因?yàn)檫@樣，可使灰渣中的含碳量降低。 下吹蒸汽分解率為 ? 100%=%。 （ 1）循環(huán)時(shí)間的確定 選用 φ3000mm水煤氣爐，每小時(shí)產(chǎn)水煤氣 7500Nm3/h。在吹風(fēng)階段中，過熱除塵器沒有飽和蒸汽通過，故吹風(fēng)氣顯熱沒有在此處進(jìn)行交換，而在廢熱鍋爐中交換，產(chǎn)生蒸汽（ ）。 管內(nèi)傳熱系數(shù) ?內(nèi)的計(jì)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) 管外傳熱系 數(shù) ?外 的計(jì)算