【文章內容簡介】 =79316 kJ共計 2923882 kJ支出：水煤氣熱值Q6=2908785=1621939 kJ水煤氣物理熱Q7=142246=79316 kJ吹風氣熱值Q8=827345=349470kJ吹風氣物理熱Q9=442282=186820 kJ吹風氣中水汽熱焓Q10=24270=10252 kJ水煤氣中水汽熱焓 Q11=313975=175072 kJ帶出物的化學熱Q12=122424 kJ帶出物的物理熱Q13=2772 kJ灰渣化學熱Q14=135636 kJ灰渣物理熱Q15=3567 kJ熱損失（按差額計）Q16=233614 kJ共計 2923882 kJ總過程的熱平衡表項 目熱量，kJ比例，%收入2585300210051596491324832共 計2923882支出162193979316349470186820102521750721224244..1927721356363567236614共 計29238823. 主要設備的計算與選型 水煤氣發(fā)生爐的選型原則是應在滿足生產條件的前提下，盡可能的使臺數減少，如此能減少固定投資費用以無煙煤為氣化原料,可選WG型氣化爐,采用干式排渣方式。預設日產210萬合成氣廠,假定每天工作24小時,即=87500Nm3/h。（1）φ3000氣爐此爐每小時產水煤氣6000~7500要n臺水煤氣爐，則 n==（2）φ2740氣爐此爐每小時產水煤氣6000~6500要n臺水煤氣爐，則 n==綜合比較，選用φ300水煤氣發(fā)生爐十四臺，十二開二備。其技術指標如下： 爐 膛 內 徑 ：爐 膛 面 積 ：蒸汽水套受熱面積：18m3夾 套 蒸 汽壓 力：~(1)進 風 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 量 ：7400Nm3/h燃 料 層 高 度 ：3500mm焦 炭 消 耗 量 ：4000kg/h最 大 風 壓 ：1800mmH20(2)電 動 機 功 率 ：灰 盤 轉 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=由于煤氣爐是間歇生產，因而實際的煤氣產量及空氣、蒸汽流量是多變的，在進行緩沖氣柜之前的設備計算時，不能根據平均值,必須計算出煤氣爐的瞬時產氣量和原料消耗量。（1）循環(huán)時間的確定選用φ3000mm水煤氣爐，每小時產水煤氣7400Nm3/h。根據水煤氣生產過程中的實際生產工藝條件的要求，必須具有短的循環(huán)時間，一般為3—4min，另吹凈和二次上吹階段以能達到排除殘留氣為原則，則吹凈約占3—4%，為保證安全，二次上吹可稍長，約占6—9%，吹風時間既要保證經吹風后料層具有較高的溫度，又使制氣時間較長，按以往經驗，可采用以下時間分配百分率，見下表。循環(huán)時間及百分率分配表吹風上吹下吹二次上吹空氣吹凈蒸汽吹凈合計時間S180百分比%2426398100根據物料衡算,每100kg燃料的生產指標（標態(tài)）為: 水煤氣(干) Nm3吹風氣(干) Nm3消耗空氣(干) Nm3消耗蒸汽 kg每循環(huán)平均產氣量：=370Nm3(干氣)（2）吹風空氣流量計算=35496 Nm3/h（3）蒸汽產量計算上吹蒸汽流量=7982 kg/h下吹蒸汽流量=7204 kg/h（4）吹風氣流量計算=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，以上指標是平均值。（1）選型空氣鼓風機的選型原則是空氣鼓風機要能滿足爐子的最大用量，且留有一定的余量。又每臺爐子生產時最大風量為41871Nm3/h，管道損失取5%，則所需風量是=44705 Nm3/h由風量44705Nm3/h，其參數如下：機號：傳動方式：D轉數：1450 r/min序號：4內效率： %內功率： kW所需功率： kW電動機型號：S1284電動機功率：315 kW（2）空氣鼓風機臺數的確定由于水煤氣間歇產生，故煤氣爐不需連續(xù)鼓風，因此只要將吹風機階段錯開，一臺風機可滿足多臺水煤氣爐的生產。+= 故在一個循環(huán)中，一臺鼓風機可供應=。在實際生產中，煤氣爐十二開二備，所以采用五臺鼓風機，四開一備即可。另外，為了降低鼓風噪音，可在鼓風機空氣進口處安裝消音器，消音器一臺即可，裝在進風管口處。夾套鍋爐的作用是冷卻爐壁，保護爐壁，并副產蒸汽，經過熱除塵器過熱后被送入煤氣爐發(fā)生反應。另通過夾套鍋爐物料、熱量衡算可求出夾套鍋爐的蒸汽產量、軟水消耗量和污水排放量。（1）煤氣爐散失熱量180971kJ，其中夾套鍋爐回收50%；（2）軟水進口30oC,總固體150PPm；（3）排污水總固體2000PPm；（4）(絕)飽和蒸汽。設進口軟水量為x kg，產氣量為y kg，以100 kg原料為計算基準。（1）熱量平衡進項：回收廢熱量180971=90486 kJ 軟水焓 30x kJ 合計 （90486+）kJ出項：蒸汽焓 2724y kJ式中2724—(絕)飽和蒸汽焓，kJ/kg。排污水焓：559(x－y) kJ式中559— (絕)沸騰水的焓，kJ/kg。 合計：559x+2165y平衡：90486+=559x+2165y433x+2165y=90486……………①（2）總固體平衡150x=2000(x－y)1850x－2000y=0………………………②（3）解方程式①、②得x= kg y= kg即每100kg燃料： －= 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，為水煤氣反應創(chuàng)造條件。因煤氣爐是間歇生產的，則過熱除塵器應滿足其最大熱負荷。在吹風階段中，過熱除塵器沒有飽和蒸汽通過，故吹風氣顯熱沒有在此處進行交換，而在廢熱鍋爐中交換，產生蒸汽（）。在制氣的下吹階段中，由于下行煤氣經過下行集塵器，不經過過熱除塵器后直接進入洗氣箱，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的上行煤氣經由過熱除塵器，將飽和蒸汽（110oC）過熱到180oC，故此階段的熱負荷最大。則過熱除塵器以上行煤氣各參數進行計算。（1）上行煤氣流量：12571 Nm3/h（2）上吹蒸汽流量：7982 kg/h（3）每標準立方米干上行煤氣中水汽含量：（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=（2+28+44+16+34+32+18）= kg/ mol （5）濕上行煤氣進口溫度495oC（扣除5oC損失）（6）濕上行煤氣出口溫度350oC（假設）（7）（絕），104=（8）蒸汽進口溫度110oC（飽和）（9）蒸汽出口溫度180oC（過熱）進項：（1）干煤氣熱焓Q1=12571495=8823711 kJ/h（2）上行煤氣中水蒸氣的熱Q2=12571= 11368684 kJ/h kJ/kg500oC下水蒸氣熱焓（3）飽和蒸汽帶入的物理熱Q3=7982=21483553 kJ/h—110oC飽和蒸汽的熱焓 共計 41675948 kJ/h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%Cp=+++++= kcal/(m3oC)= kJ/(m3oC)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：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=7982= m3/s初選蒸汽流速16m/s。管子根數n=== 即取186根管間距取50mm，填充率取90%。D=== 以管板直徑1200mm作圖，按直列法排出管子數199根，管板折邊取100mm，于是爐體內壁直徑為1400mm，見圖示一。核算流速u===結果與假設接近，可行。 圖一 過熱器管板管數的確定A=ndi2=199= m2水蒸汽質量流速G=7982= kg/m2s 查得145oC下水蒸氣的黏度為 =102 cp=105PasRe===3096410000故蒸汽在管內呈湍流狀態(tài)，選定條件合適。（1）管內對流傳熱系數查得180oC過熱蒸汽導熱系數λ1=(mhoC)110oC飽和蒸汽導熱系數λ2=(mhoC)則管內平均導熱系數：λ=(mhoC)=(moC)145oC過熱蒸汽的比熱容：Cp=(kgoC)=(kgoC)所以：Pr===又μ=105Pas103Pas（103Pas為20oC下水的黏度）即蒸汽屬低黏度流體，且蒸汽在管內呈湍流狀態(tài)，Re10000，Pr120,流體被加熱n=。=== /(m2hoC)=(m2hoC)（2）管內傳熱系數由于輻射傳熱系數，則可忽略故==(m2hoC)(1)上行煤氣質量流速換熱管內裝有圓缺形擋板（缺口面積為25%的殼體內截面積），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：上行煤氣質量流速G=12571=s 12571—上行煤氣摩爾流量 15. 44—上行煤氣平均分子量(2)上行煤氣混合黏度由天津大學版《化工原理》查得=：組成H2COCO2CH4O2H2SH2OmPas按平方加和法計算，混合煤氣的黏度如下：μ==(++++++)/100 ==(++++++)/100 =所以μ==105Pas(3)雷諾數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===故Re==19439由于Re位于2103～1106之間，故可采用凱恩法求出。即=對氣體，=（4）上行煤氣混合導熱系數混合煤氣的導熱系數可按下式求解：λ=：成分H2COCO2CH4O2H2SH2OW/(moC)++++++= ++++++ =所以混合煤氣的導熱系數λ== W/(moC)（4）上行煤氣混合熱容：成分H2COCO2CH4O2H2SH2Okcal/(m3oC)cp==(++++++)/100=(m3oC)= kJ/(kgoC)（5）管外傳熱系數 Pr===則== W/(m2oC)由于輻射傳熱系數，則== W/(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。=== W/(m2oC)== kJ/(m21