【文章內(nèi)容簡介】 器過熱后被送入煤氣爐發(fā)生反應(yīng)。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。（1），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2000PPm；（4）(絕)飽和蒸汽，104=(絕)飽和蒸汽。設(shè)進(jìn)口軟水量為xkg，產(chǎn)氣量為ykg，以100kg原料為計算基準(zhǔn)。（1）熱量平衡進(jìn)項：= 軟水焓 30xkJ 合計 （+）kJ出項：蒸汽焓 —(絕)飽和蒸汽焓，kJ/kg。排污水焓：502(xy)kJ式中502—(絕)沸騰水的焓，kJ/kg。 合計：502x+平衡：+=502x++=……………①（2）總固體平衡+=1850x2000y=0………………………②（3）解方程式①、②得x= y=即每100kg燃料： = 從煤氣爐出來的上行水煤氣溫度較高，500度，且?guī)в写罅康幕覊m，必須進(jìn)行脫除，除塵過熱器的作用就是脫塵，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。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(fù)荷。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（）。在制氣的下吹階段中，由于下行煤氣經(jīng)過下行集塵器，不經(jīng)過除塵過熱器后直接進(jìn)入洗氣箱，且溫度較低（200 oC）故此階段亦無大的熱交換。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。則過熱除塵器以上行煤氣各參數(shù)進(jìn)行計算。（1）上行煤氣流量：（2）上吹蒸汽流量：（3）每標(biāo)準(zhǔn)立方米水汽含量：（4）濕上行煤氣成分及流量成分H2COCO2CH4O2H2SH2O共計Nm3/hkmol/h%100濕水煤氣的平均分子量M= （5）濕上行煤氣進(jìn)口溫度495oC（扣除5oC損失）（6）濕上行煤氣出口溫度350oC（假設(shè)）（7）（絕），104=（8）蒸汽進(jìn)口溫度110oC（9）蒸汽出口溫度180oC進(jìn)項：（1）干煤氣熱焓Q1=495=（2）上行煤氣中水蒸氣的熱Q2==（3）飽和蒸汽帶入的物理熱Q3==—110oC飽和蒸汽的熱焓 共計 出項：（4）350oC時上行煤氣熱值350oC各組分的熱容（kcal/(m3oC)）見下表：成分H2COCO2CH4O2H2Scp百分比%55367Cp=+++++=(m3oC)=(m3oC)Q4=350=（5）350oC時上行煤氣中水汽熱Q5== （6）180oC過熱蒸汽熱Q6==（7）取熱損失為6%Q損=6%=共計 誤差：100%=%過熱器采用U型管，用直列法排列，管徑采用直徑為φ38。煤氣的平均溫度是= oC蒸汽平均體積V==初選蒸汽流速14m/s。管子根數(shù)n=== 即取223根管間距取50mm，填充率取85%。D===以管板直徑1300mm作圖，按直列法排出管子數(shù)223根，管板折邊取100mm，于是爐體內(nèi)壁直徑為1500mm，見圖示一。核算流速u===結(jié)果與假設(shè)接近，可行。 圖一 過熱器管板管數(shù)的確定A=ndi2=223=水蒸汽質(zhì)量流速G==s 查得145oC下水蒸氣的粘度為 =106 kg s /m2=105PaSRe===10000故蒸汽在管內(nèi)呈湍流狀態(tài)，選定條件合適。（1）管內(nèi)對流傳熱系數(shù)查得180oC過熱蒸汽導(dǎo)熱系數(shù)λ1=(mhoC)110oC過熱蒸汽導(dǎo)熱系數(shù)λ2=(mhoC)則管內(nèi)平均導(dǎo)熱系數(shù)：λ=(mhoC)=(moC)145oC過熱蒸汽的比熱容：cp=(kgoC)=(kgoC)所以：Pr===又μ=105Pas1032Pas（103Pas為20oC下水的粘度）即蒸汽屬低粘度流體，且蒸汽在管內(nèi)呈湍流狀態(tài)，Re1000，Pr120,流體被加熱n=。（2）管內(nèi)傳熱系數(shù)由于輻射傳熱系數(shù)，則可忽略故==(m2hoC)=(m2oC)(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===式中，h： d0： D： t：上行煤氣質(zhì)量流速G==s —上行煤氣摩爾數(shù) —上行煤氣平均分子量(2)上行煤氣混合粘度由天大版《化工原理》查得=：組成H2COCO2CH4O2H2SH2OmPas按平方加和法計算，混合煤氣的粘度如下：μ==(++++++)/100 ==(++++++)/100 =所以μ=105/=105Pas(3)雷諾數(shù)Re 由于換熱管采取正方形排列，所以水力半徑可由下式求出：de==4=故Re===由于Re在2103～1106之間，故可采用凱恩法求出。即=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：λ=：成分H2COCO2CH4O2H2SH2OW/(moC)則λ=++++）/100 =（++++++）/100 =所以混合煤氣的導(dǎo)熱系數(shù)λ=(moC)（4）上行煤氣混合熱容：成分H2COCO2CH4O2H2SH2Okcal/(m3oC)cp==(++++++)/100=(m3oC)= =(kgoC)（5）管外傳熱系數(shù) Pr===Re=，de=則===(m2hoC)由于輻射傳熱系數(shù)，則==(m2oC)由于有折流板，在折流和管束間，折流板和換熱器之間，總有一定間隙，部分流體短路。===(m2oC)== kJ/(m2hoC)查得R內(nèi)=104(m2oC)/W，R外=104(m2oC)/W管道污垢熱阻R=R內(nèi)+R外=（+）104=104(m2oC)/W查表知無縫鋼管導(dǎo)熱系數(shù)λ=(moC)，管子厚度δ=所以K===(m2oC)==(m2hoC)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ΔtmΔtm==（2）求φΔtP=冷流體溫升/兩流體最初溫差==R=熱流體溫降/冷流體溫升== 查天大版《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） =（+）（+）=故換熱面積A===考慮到煤氣進(jìn)口溫度的波動，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。U型管平均高度H==過熱除塵器上部的過熱器規(guī)格為：內(nèi)徑：φ1500mm換熱器：φ38有效高度：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3200mm。 由于在吹風(fēng)階段中，并沒有通蒸汽，吹風(fēng)氣所攜帶的熱量沒有在除塵過熱器中進(jìn)行交換，因此，這部分熱量主要在廢熱鍋爐中回收，此外，上行煤氣經(jīng)過過熱器的換熱后，在廢熱鍋爐進(jìn)一步換熱，同時，廢熱鍋爐副產(chǎn)蒸汽，送往過熱器過熱后進(jìn)煤氣爐反應(yīng)。因煤氣爐是間歇生產(chǎn)的，廢熱鍋爐應(yīng)能滿足最大熱負(fù)荷的需要，各階段以吹風(fēng)時的熱負(fù)荷最大，故廢熱鍋爐以吹風(fēng)氣為條件進(jìn)行計算。（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H2COCO2CH4O2N2H2SH2O共計Nm3/hkmol/h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）=（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2000PPm。 設(shè)新軟水加入量xkg，產(chǎn)汽量ykg。 熱量平衡進(jìn)項：（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 （+）kJ/h出項：（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 （++2202y）kJ/h平衡：+ =++2202y=+2202y ①150x=2000(xy)1850x2000y=0 ②由①和②式得：x=y=即：軟水加入量： 蒸汽產(chǎn)量： 排水量：－=采用火管式，列管六角形排列，管束間留十字形排污通道。吹風(fēng)氣的平均溫度t===吹風(fēng)氣平均體積流量：V==火管采用φ76，初選氣體流速19m/s。則管子根數(shù)：n== 即411根管間距取90mm，管板填充率取90%。故D===以管板直徑2200mm作圖，按六角形排列法排出管子數(shù)411根，管板折邊取100mm，于是爐體內(nèi)壁直徑為2400mm，如圖二所示。核算流速u==結(jié)果與假設(shè)接近，可行。圖二 廢熱鍋爐管板管數(shù)的確定（1）火管總截面積A=ndi2=411=（2）氣體質(zhì)量流速G=Mn總/sh==s（3）吹風(fēng)氣混合粘度，雷諾數(shù)吹風(fēng)氣的定性溫度t===：成分H2COCO2CH4O2N2H2SH2OmPas百分比%按平方根規(guī)律計算混合吹風(fēng)氣的粘度： μ==(+++++++)/100 ==(+++++++)/100 =故μ=s=105Pas所以Re===10000則氣體在管內(nèi)呈湍流狀態(tài)，選定條件合適。（4）吹風(fēng)氣的混合導(dǎo)熱系數(shù)：成分H2COCO2CH4O2N2H2SH2OW/(moC)按以下公式計算λ：λ=（+++++++）/100 =（+++++++）/100 =λ=(moC)（5）吹風(fēng)氣的混合平均熱熔：成分H2COCO2CH4O2N2H2SH2Okcal/(m3oC)cp==(+++++++)/100=(m3oC)==(kgoC)(6)管內(nèi)傳熱系數(shù)Pr===又μ=105Pas1032Pas（103Pas為20oC下水的粘度）即氣體屬低粘度流體，且氣體在管內(nèi)呈湍流狀態(tài)，Re1000，Pr120,流體被冷卻n=。===(m2oC)由于輻射傳熱系數(shù)所以==(m2oC)管外為沸水，可用下式計算管外傳熱系數(shù)=3其中q—單位面積熱負(fù)荷，kcal/(m2h oC)p—壓力（絕對），atm（1atm=）鍋爐熱負(fù)荷Q=進(jìn)吹風(fēng)氣焓出吹風(fēng)氣焓=－（+）=假設(shè)鍋爐傳熱面積為640m2q==(m2h)==(m2hoC)=(m2h oC)=(m2oC)管道污垢熱阻R=R內(nèi)+R外=（+）104=104(m2oC)/W查表知無縫鋼管導(dǎo)熱系數(shù)λ=(moC)管子厚度δ=K===(m2oC)= (m21