【導(dǎo)讀】題目：年產(chǎn)20萬噸配煤煉焦。河南城建學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）

　　

【正文】 1000 全焦 GJ 焦油 GJY 粗苯 GB 氨 GA 凈煤氣 Gmq 化合水 GSX 差值 ? G 合計(jì) ? G 1000 100 熱量平衡計(jì)算 A 熱 量收入計(jì)算 （ 1）加熱煤氣燃燒熱（ Q1） a．全爐平均小時(shí)裝入的煤量 ?GNG ?? 式中 G—— 全爐平 均小時(shí)裝入的煤量， t/h； G? —— 每孔炭化室裝入的煤量， t； 河南城建學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 30 N —— 每座焦?fàn)t炭化室孔數(shù)； ? —— 周轉(zhuǎn)時(shí)間， h。 17 ??G=b．每噸入爐煤所需加熱煤氣量： VOJ=V1/G 式中 VOJ—— 每噸入爐煤氣所需的加熱煤氣量， m3/t； V1—— 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的加熱煤氣流 量， m3/h。 VOJ=5497/= m3/t c．加熱煤氣低（位）發(fā)熱量： gnmg4g2gg 6 8 5 0 2 6 HCCHHCOQ DW ???? ， kJ/m3 gDWQ =179。 +179。 +179。 +682179。 =17069kJ/m3 Q1= gDWQ 178。 VOJ=17069179。 =2483540kJ/t （ 2）加熱煤氣顯熱（ Q2） 查資料《焦?fàn)t的物料平衡與熱平衡》附表 1,當(dāng) t=℃時(shí)，煤氣中各組分的比熱為： cCO2=； cCO=； cCmHn=； cO2=； cH2=； cN2=； cCH4= cH2O=；H2Og=. 則，加熱煤氣的平均比熱 cmq=(cCO2179。 CO2+ cCmHn179。 CmHn+ cCO179。 CO+ cO2179。 O2+ cH2179。 H2+cN2179。 N2+ cCH4179。 CH4) =(179。 +179。 +179。 + 179。 +179。 +179。 +179。 ) =(m3178?！?) 加熱煤氣的顯熱 ? ?mqgohmqmqOJ tOHctcVQ ????? 222 河南城建學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 31 =（ 179。 +179。 179。 ） =6596 kJ/t （ 3）漏入的荒煤氣燃燒熱（ Q3） Q3= gDWQ 178。 ? /G =17069179。 794/=358729 kJ/t (4)空氣帶入顯熱（ Q4） 燃燒每立方米混合煤氣（ Lg）所需空氣量可以通過對(duì)混合煤氣進(jìn)行燃燒計(jì)算求得，計(jì)算式如下： g0g LL ?? , ? ? ? ? ? ?? ? ?????????????????? ?????SsnmSsSgOHCnmCHCOHL2420 4100 , 式中 s0L —— 燃燒每立方米混合煤氣所需理論干空氣量， m3/m3； ? —— 小煙道出口處廢氣的空氣系數(shù)； COs； SCH4 —— 混合煤氣中各組成的體積含量， %。 ? ?)4/(0 ?????????gL =即， Lg=179。 = m3/m3 和 計(jì) 算 加 熱 煤 氣 平 均 比 熱 相 同 求 當(dāng) t=℃時(shí) ,空氣的平均比熱 ,ckq=,查表知： cH2O=。 ? ? ）（ kqohkkqkqOJ tcgtcLGVQ 2g4 / ??? ? =（ +794/）179。 179。 179。 (+179。 )=44315 kJ/t (5)入爐煤帶入的熱量（ Q5） 入爐干煤的比熱 當(dāng)入爐煤溫度在 20～ 250℃，揮發(fā)分含量不高（ 9%～ 12%）時(shí)，煤的平均比熱應(yīng)用下式計(jì) 算： 河南城建學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 32 cm=???????? ?????????3mc 1 0 00 0 0 0 0 0 8 mtA ）（ ， kJ/(kg178?！?) 則 ， cm=(1+179。 )179。 [1+179。 200? 100 179。 200?100] = kJ/(kg178?！?) Q5=GMcmtm， kJ/t =1000179。 179。 200=246000 kJ/t B 熱 量支出計(jì)算 （ 1）焦炭帶走熱量（ 1Q? ） 焦炭比熱 cJ: 查資料有焦炭的平均比熱，如表 20～ t℃ 的焦炭平均比熱 表 t ℃ 薩勒與德勒提出的值 徳布儒奈提出的值 100 900 1000 1100 — AJ — AJ — AJ — AJ — AJ — AJ — AJ 表 5— 7 中的“ AJ”為 焦炭中灰分。如 AJ=10%， t=1000℃ ，根據(jù)表 焦炭平均比熱分別為 和 ，其平均值為 ，所以該資料認(rèn)為焦炭的平均比熱一般可取 kJ/(kg178。℃ )。 故，當(dāng)焦炭的灰分 AJ=%，溫度 t=1092℃ 時(shí)，根據(jù)表 焦炭平均比熱分別為 和 ，其平均值為 ，所以焦炭比熱cJ= kJ/(kg178?！?) 1Q? =GJcJt=179。 179。 1092=1335474 kJ/t （ 2）焦油帶走的熱量（ 2Q? ） 河南城建學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 33 焦油氣的平均比熱一般可按下式計(jì)算： cJY=+179。 103t1h,kJ/(kg178?！?) 式中 t1h—— 前半個(gè)結(jié)焦時(shí)間荒煤氣離開炭化室的平均溫度，℃； cJY—— 0～ t1h溫度內(nèi)焦油氣的平均比熱， kJ/(kg178。℃ )。 則， 焦 油氣在 t1h=747℃溫度下的平均比熱為： cJY=+179。 103179。 747= kJ/(kg178?！?) 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下焦油氣的蒸發(fā)潛熱可取 。 一般認(rèn)為焦油氣在結(jié)焦前半期排出，溫度取 t1h。故焦油帶走的熱量可按下式計(jì)算： 1Q? =GTY(+cTYt1H), kJ/t 焦油帶走的熱量： 2Q? =179。 （ +179。 747 =78948 kJ/t （ 3）粗苯帶走的熱量（ 3Q? ） 粗苯平均比熱可按下式計(jì)算： CB=+179。 103t1h , kJ/(kg178?！?) =+179。 103179。 747 = kJ/(kg178?！?) 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下粗苯的蒸發(fā)潛熱可取 431 kJ/kg。 可以認(rèn)為粗苯氣是在結(jié)焦前半期內(nèi)排出，溫度取 t1h。故粗苯帶走的熱量可按下式計(jì)算： 3Q? =GB(431+cBt1h) , kJ/t 粗苯帶走的熱量為： 3Q? =179。（ 431+179。 747） =22590 kJ/t （ 4）氨帶走的熱量（ 4Q? ） 河南城建學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 34 氨帶走的熱量用下式計(jì)算： 4Q? =GAcAt ， kJ/t 氨的比熱： cA=+179。 103t ， kJ/(kg178?！?) 式中 t—— 整個(gè)結(jié)焦時(shí)間荒煤氣離開炭化室的加權(quán)平均溫度，℃ 則， cA=+179。 103179。 767 = kJ/(kg178?！?) 氨帶走的熱量為： 4Q? =179。 179。 767=5317 kJ/t （ 5）凈煤氣帶走的熱量（ 5Q? ） 炭化室內(nèi)煤氣發(fā)生量大部分是在結(jié)焦前半期內(nèi)產(chǎn)生的，后半期 產(chǎn)生的氣量僅是少部分。所以在熱量計(jì)算中一般應(yīng)分別計(jì)算，在結(jié)焦前半期乘以 2/3 的系數(shù)，后半期乘以 1/3 的系數(shù)。 a．結(jié)焦前半期時(shí) t=747℃，查資料《焦?fàn)t的物料平衡與熱平衡》附表 1，知凈煤氣各組分的比熱為： cCO2= ； cCO= ； cCmHn= ； cO2= ；cH2=； cN2=； cCH4=. 故， 該階段凈煤氣的平均比熱為： cmq1=（ 179。 +179。 +179。 +179。 +179。 +179。 +179。 ） =（ m3178?！妫? b．結(jié)焦后半期時(shí) t=807℃，查資料《焦?fàn)t的物料平衡與熱平衡》附表 1，知凈煤氣各組分的比熱為： cCO2= ； cCO= ； cCmHn= ； cO2= ； cH2=； cN2=； cCH4=. 河南城建學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 35 故， 該階段凈煤氣的平均比熱為： cmq2=（ 179。 +179。 +179。 +179。 +179。 +179。 +179。 ） = kJ/（ m3178?！妫? 如果凈煤氣量不是直接測(cè)定的，而是采用經(jīng)驗(yàn)式求得的，由于部分荒煤氣漏入加熱系統(tǒng)中，故該部分漏失量應(yīng)從凈煤氣中扣除，使離開爐體的凈煤氣量更接近實(shí)際值。此時(shí)，凈煤氣帶走的熱量應(yīng)按下式計(jì)算： 5Q? = ?????? ????????? ?tthho m qmq tctcGG2211 3132?? ， kJ/t 則， 凈煤氣帶走的熱量為： 5Q? = ?????? ??????????? ? =375878 kJ/t （ 6）水分帶走熱量（ 6Q? ） 由于該設(shè)計(jì)采用預(yù)熱煤煉焦工藝，故水分帶走的熱量是由以下兩部分組成的：即煤在煉焦過程中形成的化合水，被蒸發(fā)所消耗的熱量（ 16—Q? ）；水分與熾熱 的焦炭反應(yīng)所消耗的熱量（ 26—Q? ）。 初次化合水的形成，大部分發(fā)生在膠質(zhì)體形成的溫度范圍內(nèi)，少部分發(fā)生在半焦轉(zhuǎn)變?yōu)榻固康臏囟确秶?。所以化合水形成的溫度，平均值可?450℃。且初次化合水在形成過程中將放出 2093kJ/kg 的熱量，故該項(xiàng)在支出項(xiàng)目內(nèi)為負(fù)值。 查表知各溫度階段水的平均比熱： 0～ 747℃時(shí)， ?sqc kJ/(kg178?！?) 0～ 450℃時(shí)， ??sqc kJ/(kg178?！?) 又， sqc? =45045011 ? ???h sqhsqt ctc ， kJ/(kg178?！?) 河南城建學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 36 故， sqc? = 450747 ? ??? =(kg178。℃ ) 化合水帶走的熱量為： 16—Q? = ? ?? ?20934501 ??? hsqSX tcG =179。 [179。 (747450)2093] =224596kJ/t 水分與焦炭的反應(yīng)熱： 在高溫條件下水分不僅能與熾熱的焦炭反應(yīng)，同時(shí)也能與甲烷，一氧化碳反應(yīng)，但在炭化室的煉焦生產(chǎn)中前者的反應(yīng)是主要的，為簡(jiǎn)化計(jì)算，僅考慮與焦炭反應(yīng)所消耗的熱量。 每公斤水分與焦炭反應(yīng)將吸收 6594kJ 熱量。 故， 26—Q? =6594 SXG =6594179。 =1029324kJ/t 水分所消耗的熱量為： 6Q? = 16—Q? + 26—Q? =1029324224596=804728kJ/t （ 7）廢氣帶走的熱量（ 7Q? ） 廢氣組成： H2O=% CO2=% O2=% N2=% 廢氣溫度隨換向時(shí)間而變化，機(jī)側(cè)平均溫度為 312C? ,焦側(cè)平均溫度 330C? ,總平均溫度為 ft =321C? 。 此時(shí)，廢氣中各組分的比熱為： cCO2=。 cO2=。 cH2o=。 cN2=。 所以， 廢氣平均比熱為： cfq=（ 179。 +179。 + 河南城建學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 37 179。 +179。 ） = kJ/（ m3178。℃） 廢氣帶走的熱量為： 7Q? =? ? fgk2fqsn tcc/ 2 OHOJOJ OHVVG