【導讀】設計（論文）題目：200萬噸/a焦炭焦化廠煉焦車間設計

　　

【正文】 則荒煤氣中各成分含量如下（質量百分比，相對于干煤） 焦油 ——% 粗苯 ——% 氨 ——% 硫化氫 ——% 化合水 ——2% 其質量分別為（相對于濕煤） 焦油 —— kg 粗苯 —— kg 氨 —— kg 硫化氫 —— kg 化合水 ——18 kg 煤氣組成如下： H2——% CH4——% CO——6% N2——% CO2——% CMHN——% O2——% 其密度為： kg/m3 物料平衡表（見表 23）： 17 表 23 物料平衡表 收入 支出 項目 數(shù)值 占濕煤比 占干煤比 項目 數(shù)值 占濕煤比 占干煤比 kg % % kg % % 干煤 900 90 100 全焦 675 75 入爐煤帶入水 100 10 焦油 粗苯 氨 硫化氫 凈煤氣 入爐煤帶水 100 10 化合水 18 2 合計 1000 100 100 合計 1000 100 100 焦爐熱平衡 煉焦耗熱量的計算 使用高爐煤氣加熱計 算 [22]。 配合煤水分為 7%時， Q=2751kJ/kg，水分增加1%， Q 增加 ， 配合煤水分為 10%時， Q=。 由于供給焦爐的熱量絕大部分來自煤氣的燃燒熱，所以可以認為是熱量的唯一來源，用來確定所需煤氣量。 用高爐煤氣加熱時，所需熱量為（單座焦爐） 10 10 /k J h? ? ? ? 入爐高爐煤氣以及廢氣的計算 高爐煤氣的成分（濕氣體，體積百分比）見表 24，飽和溫度為 30℃ 表 24 高爐煤氣的組成 H2 CH4 CO CO2 N2 O2 H2O Q 低 =3487 kJ/標 m3 則一座焦爐所需高爐煤氣量為： ? 108? 3487=高爐煤氣溫度為 30 ℃ ；空氣過剩系數(shù)選為： ?? 18 則理論耗氧量為： 332 4 20. 01 [ 0. 5 ( ) 2 ] 0. 13 54 /TO H CO CH O m m? ? ? ? ? 煤 氣 理論空氣量為： 33100 0 .6 4 4 5 m / m 煤氣21TTLO?? 實際空氣量為： 330. 80 57 / 煤氣PTL L m m??? 空氣濕度為： 60%，（ 20℃ ），則含水 m3水氣 / m3空氣 水氣含量為： LP= m3 水氣 / m3煤氣 計算廢氣中成分： 222233C O 2 4H O 2 4 23333N 2 P33O P TV = 1[C O +C O+C H ] = 9 m / m 煤氣V = 1[H +2C H +H O] = 1[ +2 0 .19 + 8]+ 11 3 = 71 3 m / m 煤氣V = 1N + 9 L = 84 m / mV = 1 L O = 34 m / m 1m3 煤氣燃燒生成廢氣量為： 2 2 2 2 33W CO H O N OV = V + V + V + V = 1 .6 8 m / m 煤氣 廢氣組成： CO2——% H2O——% N2——% O2——% 廢氣流量： /WV m m? ? ? 煤 氣 熱量衡算 收入熱量 1）煤氣燃燒熱： Q1=VQg=? 108 kJ/h 2） 煤氣焓 Q2=CgtV Cg 為煤氣比熱，可按加和性計算， t=30℃ 19 CH2= kJ/m3℃ CCH4= kJ/m3℃ CCO= kJ/m3℃ CCO2= kJ/m3℃ CN2= kJ/m3℃ CO2= kJ/m3℃ CH2O= kJ/m3℃ 則 Cg= kJ/m3℃ Q2=? 30? =? 106 kJ/h 3）空氣焓 Q3=CA? t? V? LP t=20℃ ； CA= kJ/m3℃ Q3=? 20? ? =? 106 kJ/h 4）濕煤焓 低溫時煤的比熱為 kJ/kg℃ 灰分按 SiO2計算，為 kJ/kg℃ 含水 Mad=10，則干煤比熱為 Cd=[(100A)? +? A]? = kJ/kg℃ 則每噸濕煤焓為 10（ 100 Mad） C d+10MadC H2Ot =+10500=? 104 kJ/t Q4=? 106 kJ/h 則吸收熱量為： Q=Q1+Q2+Q3+Q4=? 108 kJ/h 支出熱量 1） 焦炭焓 焦炭比熱為 kJ/kg℃ 出爐溫度為 1000℃ Q5=1000? 80110? ? =? 107 kJ/h 2） 化學產品焓 化學產品出爐溫度可取 750℃ 則焦油蒸發(fā)潛熱為 kJ/kg，比熱為 kJ/kg℃ q1=? ? 103? +? 750? ? 103? =? 106 kJ/h 粗苯蒸發(fā)潛熱為 431 kJ/kg，比熱為 2 kJ/kg q2=431? ? 103? +2? 750? ? 103? =? 106 kJ/h 氨的比熱為 kJ/kg℃ [1] 20 q3=? 750? ? 103? =? 105 kJ/h 硫化氫的比熱為 kJ/kg℃ [1] q4=? 750? ? 103? =? 105 kJ/h Q6= q1+q2+q3+q4=? 106 kJ/h 3) 煤 氣焓 根據各成分比熱可計算煤氣比熱 CG= kJ/m3℃ 則 Q7=750? 80110? ? 104? ? =? 107 kJ/h 4）水氣焓 Q8=（ 2490+2? 600） ?（ +） ? ? 103=? 107 kJ/h 5）燃燒廢氣焓 t=300℃ ， tw= m3/h 廢氣比熱可根據廢氣成分計算 CW= kJ/m3℃ Qq=300? ? =? 107 kJ/h 6）焦爐散熱 Q10=5Q6Q7Q8Q9=? 107 kJ/h 則焦爐熱量收支平衡見表 25： 表 25 焦爐熱量收支平衡表 收入 項目 熱量 MJ/h % 支出 項目 熱量 MJ/h % Q1 煤氣燃燒熱 240 Q5 焦炭熱含量 Q2 煤氣熱含量 Q6 化學產品熱含量 Q3 空氣熱含量 Q7 煤氣熱含量 Q4 濕煤熱含量 Q8 水分熱含量 Q9 廢氣熱含量 Q10 散失熱量 共計 100 共計 100 蓄熱室的計算 蓄熱室計算的目的是求出格子磚的高度，從而進一步確定蓄熱室的高度。應按熱交換量最大的蓄熱室進行計算，所以選焦側煤氣蓄熱室來計算格子磚高度。為了保守計算應按高爐煤氣來計算。運算式先列出有關的原始數(shù)據，然后通過熱平衡計算，確定預熱空 氣或高爐煤氣的溫度，以及蓄熱室的交換量，再按下列計算方法算出熱交換系數(shù) Kp： 對流傳熱系數(shù) K? 的計算： 21 K? ＝ 0 )( Td V? [23]………………………… （ 25） 式中 T——氣體與格子磚之間的平均溫度， K； V0——換算成標準狀態(tài)下濕氣體流速， m/s； d——格子磚水力直徑， m 輻射傳熱系數(shù) F? 的計算：先 求出輻射層厚度 C C=Pd [23]………………………………………… （ 26） 式中 P——三原子氣體 CO2或 H2O 的體積百分數(shù)； d——格子磚水力直徑， m 按求得的2COC和 OHC2值得輻射給熱系數(shù) 2COF? 和 OHF2? [23]，再將此兩項相加，得 F? 。 將 K? 和 F? 之和再乘以氣流通過蓄熱室的不均勻系數(shù)（一般為 ~）即得總傳熱系數(shù)，再根據加熱期和冷卻期的總傳熱系數(shù) [23]確定總熱交換系數(shù) Kp。 然后算出格子磚上、下部氣體溫差的對數(shù)平均溫度，最后按下式求出換熱面積 F： F=tKQTlP? [23]………………………………………… （ 27） 式中 F——換熱面積， m2； Q——預熱高爐煤氣或空氣凈得的熱量， kJ/s； lPK ——格子磚的平均總熱交換系數(shù)， kJ/m2周期 ℃ ； T——一個換向周期的持續(xù)時間，一般為 20 分鐘； t? ——格子磚頂部與底部的氣體對數(shù)平均溫度， ℃ 。 根據一層格子磚的蓄熱面積，可以確定格子磚的高度。 原始數(shù)據 原始數(shù)據見表 26。 22 表 26 原始數(shù)據表 名稱 單位 數(shù)量 備注 炭化室有效容積 m3 炭化室一次裝入干煤量 t 干煤堆積重度， 噸／米 3 周轉時間 h 19 已考慮了緊張操作系數(shù) 1 千克干煤相當耗熱量 kJ 入爐煤水分以 10％計 干高爐煤氣的發(fā)熱量 kJ/m3 查 參考文獻 [23] 濕高爐煤氣的成分，％ CO2 O2 CO H2 CH4 N2 H2O 每一燃燒室所需的干高爐煤氣量 2 8 .5 1 0 0 0 3 0 5 7 .61 8 3 9 3 9 .6 3 6 0 0?? m3/h 通過一個煤氣蓄熱室的高爐煤氣量是： 干煤氣： 2 m3/h 濕煤氣： 2247。 M3/h 高爐煤氣 30℃ 時含飽和水汽量 ％ 通過一個焦側煤氣蓄熱室的高爐煤氣量 : 焦、機側煤氣分配比247。＝ 干煤氣： ? M3/s 濕煤氣： 247。 M3/s 當 α＝ 時， 1 米 3干高爐煤氣 所產生的濕廢氣量 M3 查 參考文獻 [23] 當 α＝ 時， 1 米 3干高爐煤氣燃燒所需要的濕空氣量 M3 查 參考文獻 [23] 當 α＝ 時，焦側一對煤氣、空氣蓄熱室通過的濕廢氣量： M3/s 23 續(xù) 表 26 原始數(shù)據表 名稱 單位 數(shù)量 備注 廢氣通過煤氣與空氣蓄熱室的分配比： 0 .3 5 6 5 1 .5 2 0 1 0 8 0 0 .3 5 6 5 1 .3 5 7 9 00 .3 4 1 7 0 .9 3 3 ( 1 .4 3 2 1 0 8 0 1