【正文】 化后的焦油產(chǎn)量，kg； Q 焦油 ―焦油熱值， kJ∕kg。(5)焦油的顯熱和潛熱 Q10Q10=G9(+)=(+300)=3481 kJ式中 ―焦油的潛熱，kJ∕kg； ―焦油的比熱容，kJ∕(kg?℃) 。(6)生成輕質(zhì)油的發(fā)熱能 Q11Q11=G11Q 輕質(zhì)油 == kJ；式中 G11―100kg 煤炭氣化后生產(chǎn)輕質(zhì)油的質(zhì)量， kg； Q 輕質(zhì)油 ―輕質(zhì)油的熱值，kJ∕kg。(7)輕質(zhì)油的顯熱和潛熱 Q12Q12=G11(293+)=(293+300)= kJ式中 293―輕質(zhì)油的潛熱，kJ∕kg； ―輕質(zhì)油的比熱容，kJ∕(kg?℃) 。(8)生成氨的發(fā)熱能 Q13Q13=G13Q 氨 =22190=14430 kJ式中 22190―氨的熱值，kJ∕kg。(9)氨的顯熱和潛熱 Q14Q14=G13(+)=(+300)=1463 kJ式中 ―氨的潛熱，kJ∕kg； ―氨的比熱容，kJ∕(kg?℃) 。(10)生成酚的發(fā)熱能 Q15Q15=G15Q 酚 =32657=16818 kJ式中 Q 酚 ―酚的熱值，kJ∕kg。生成酚的顯熱和潛熱很小，可以忽略不計。(11)煤氣夾帶煤粉的發(fā)熱能 Q16Q16=G16Q 煤 =15666=15666 kJ17式中 G16―煤氣中帶出的碳量，kg； Q 煤 ―煤的發(fā)熱值，kJ∕kg。(12)夾帶出煤粉的顯熱 Q17Q17=c17G17t17=300= kJ式中 c17―煤粉的比熱容，kJ∕(kg?℃ )。(13)灰渣帶出碳量的發(fā)熱能 Q18Q18=G18Q 碳 =34045=58898 kJ式中 G17―灰渣中的碳量，kg； Q 碳 ―碳的發(fā)熱值，kJ∕kg。(14)灰渣帶出的顯熱 Q19Q19=c19G19t19=225=6322 kJ式中 c19―灰渣比熱容， kJ∕(kg?℃)； G19―100kg 煤炭氣化后產(chǎn)生的灰渣量，kg； t19―灰渣出爐溫度，取為 225℃。(15)爐體夾套產(chǎn)生的蒸汽熱焓 Q20Q20=G5H20=82805=22440 kJ式中 H20―飽和水蒸氣的熱焓，kJ∕kg。(16)其他熱損失 Q21氣化過程中的其他熱損由熱量衡算確定。付方總熱量為：Q 付 =Q6+Q7+…+Q21= kJ以 100kg 褐煤計算，其熱量衡算結(jié)果如表 所示。18表 氣化過程熱平衡綜合表項 目 質(zhì)量 kg 熱量 kJ φ%原料 發(fā)熱值 Q1顯熱值 Q2 ― 15666003410工業(yè)氧 顯熱 Q3 蒸氣 熱焓 Q4 107 夾套 帶入 Q5 入 方共 計 粗煤氣（干） 發(fā)熱能 Q6顯熱 Q7115816245300 出爐煤氣攜帶蒸氣熱 Q8 3003782 焦油 發(fā)熱能 Q9顯熱+潛熱 Q10 ―1317463481輕質(zhì)油 發(fā)熱能 Q11顯熱+潛熱 Q12 ―氨 發(fā)熱能 Q13顯熱+潛熱 Q14 144301463酚 發(fā)熱能 Q15 16818 帶出煤粉 發(fā)熱能 Q16顯熱+潛熱 Q17 ―15666灰渣 碳的發(fā)熱能 Q18顯熱 Q19() 灰渣量588986322夾套蒸氣 熱能 Q16熱量損失 Q21 ―22440 出 方共計 50萬噸煤氣化產(chǎn)物分析總的生產(chǎn)量為 50 萬噸∕年，一年 365 天，除去工廠的檢修和設(shè)備維修以外，一年的工作日大約為 300 天。平均每天產(chǎn)干煤氣的量為 1666t∕d。需褐煤總量 M=5108 kg100/ = 萬噸∕年, 一年 365 天，除去工廠的檢修和設(shè)備維修以外，一年的工作日大約為 300 天。平均每天投煤量為 M=1747t/d。碳轉(zhuǎn)化率=[100 M(CA)]/108 m3100%=[100A6%]/108 m3100%=[6%]/108 m3100%19=[]/108 m3100%=%粗煤氣中有效氣體含量φ=φ(CO)+φ(H2)/φ(CO)+φ(H2)+φ(O2)+φ(C2H4)+φ(CH4)+φ(N2)+φ(CO2)+φ(H2S) φ=(+)/(+++++++)φ=φ=%凈煤氣中有效氣體含量φ=φ(CO) +φ(H2)/φ(CO) +φ(H2)+ φ(O2)+ φ(C2H4)+φ(CH4)+ φ(N2)+ φ(CO2)φ=(+)/(++++++)φ=108 m3100%=%203 shell 氣化爐的設(shè)計 shell 氣化爐shell 煤氣工藝具有：原料煤種適應(yīng)性廣，單系列能力強，熱效率高，氣化效率高，氧耗量低，爐壁冷卻、燒嘴、排渣系統(tǒng)優(yōu)越于其它氣化工藝，并且 shell 氣化能達到環(huán)境所要求的標準，是一種清潔的氣化工藝，所以選用 shell[15] 。Shell 煤氣化裝置的核心設(shè)備是氣化爐，其結(jié)構(gòu)如圖 所示。Shell 煤氣化爐采用膜式水冷壁形式。它主要由內(nèi)筒和外筒兩部分構(gòu)成，包括膜式水冷壁、環(huán)形空間和高壓容器外殼。膜式水冷壁向火側(cè)敷有一層比較薄的耐火材料，一方面為了減少熱損失，另一方面更主要的是為了掛渣，充分利用渣層的隔熱功能，以渣抗渣，以爐渣護壁，可以使氣化爐熱損失減少到最低，以提高氣化爐的可操作性和氣化效率。環(huán)形空間位于壓力容器外殼和膜式水冷壁之間。設(shè)計環(huán)形空間的目的是為了容納水∕蒸汽的輸出∕輸入管和集汽管。另外，環(huán)形空間還有利于檢修和維修。氣化爐外殼為壓力容器，一般小直徑的氣化爐用鎢合金鋼制造，其它用低鉻鋼制造。氣化爐內(nèi)筒上部為燃燒室（或氣化區(qū)） ，下部為熔渣激冷室。粉煤及氧氣在燃燒室反應(yīng)，溫度為 1550℃左右。Shell氣化爐由于采用了膜式水冷壁結(jié)構(gòu)，內(nèi)壁襯里布有水冷卻管，副產(chǎn)部分蒸汽，正常操作時壁內(nèi)形成渣保護層，用以渣抗渣的方式保護氣化爐襯里布受侵蝕，避免了因高溫、熔渣腐蝕及開停車產(chǎn)生應(yīng)力對耐火材料的破壞而導致氣化爐無法長周期運行。由于不需耐火磚層，運轉(zhuǎn)周期長，可單爐運行，不需備用爐，可靠性高 16]。圖 shell 氣化爐結(jié)構(gòu)圖21在 shell 氣化爐內(nèi)氣化過程大致分為三個部分：第一階段,在氣化溫度由 300 K 升高到 400 K 過程中，主要是原料煤的干燥,液態(tài)水 H2O(l)迅速汽化為氣態(tài)水蒸氣,氣化體系中存在的組分主要為 C(s)、H2O( l)和 H2O；第二階段 ,當溫度繼續(xù)升高,水蒸氣迅速與炭C(s)發(fā)生反應(yīng),生成 HCO 和 CO2，同時由于煤開始熱解,析出揮發(fā)分,CH4 等低級烴類大量產(chǎn)生,體系中各組分的摩爾分率變化劇烈。第三階段 ,當溫度高于 1 000 K 以后,煤中的揮發(fā)分析出過程基本完成，生成的產(chǎn)物相互反應(yīng)并趨于平衡，體系中主要組分為CO、H 2 以及未反應(yīng)的固體炭 C(s) [17]。 shell 爐體工藝尺寸計算總的生產(chǎn)量為 50 萬噸∕年，一年 365 天，除去工廠的檢修和設(shè)備維修以外，一年的工作日大約為 300 天。平均每天產(chǎn)氣的量為 1666t∕d；總的煤氣產(chǎn)量 M=5108 kg 的粗煤氣, 一年 365 天，除去工廠的檢修和設(shè)備維修以外，一年的工作日大約為 300 天。平均每天產(chǎn)粗煤氣的量為 M=106 kg/d。每小時產(chǎn)氣量為：10 6/24=105 kg/h。Shell 氣化爐的壓力規(guī)格有三種即：2700t/d，2022t/d 和 1000t/d。由于本論文計算出的日產(chǎn)煤氣量為 1666t/d，只有 2022t/d 的規(guī)格符合要求，因此選擇壓力規(guī)格為2022t/d 。由此可得到氣化爐的要求數(shù)據(jù)如下：氣化爐內(nèi)徑：4630mm 高度：30900mm輸氣管內(nèi)徑：3020mm 高度：10000mm氣體返回室內(nèi)徑：3400mm 高度：11300mm廢熱鍋爐內(nèi)徑：3400mm 高度：40530mm在生產(chǎn)時需要爐數(shù)：2 臺（一臺運行一臺備用）224 總結(jié)通過對幾種典型氣化工藝的研究，設(shè)計出年產(chǎn) 50 萬噸煤氣化工藝計主要設(shè)備，得到以下結(jié)論：（1）選擇 shell 氣化工藝。（2）通過物料、熱量衡算可以得出，每年產(chǎn) 50 萬噸煤氣，需原煤 萬噸。（3）shell 氣化爐的工藝尺寸為：R=4630mm，H=30900mm。24參考文獻[1] 郭樹才. 煤化工工藝學[M]，北京：化學工業(yè)出版社，1992，5：27229[2] (I)[M].北京:化學工業(yè)出版社,1978：1166[3] 于遵宏等 .大型合成氨廠工藝過程分析[M].北京:中國石化出版社,1993：9137[4] 許波. 德士古煤氣化裝置運行問題探討[J]，煤化工，1999，4：3440[5] 煤氣化技術(shù)() 的特點[J].煤化工,2022,(2):711.[6] 李玉林、胡瑞生、[M].化學工業(yè)出版社,2022,9：16200[7] 陳文敏，梁大明 .煤炭加工知識問答[M]. 化學工業(yè)出版社，：7102[8] [M].北京:化學工業(yè)出版社,2022：1897[9] 姚昭章，煉焦學 .第 2 版[M].北京：冶金工業(yè)出版社，1995：1283[10] [J].煤炭轉(zhuǎn)化.2022，25(2):4952[11] 寇公主編 .煤炭氣化工程[M].北京:機械工業(yè)出版社,1992：1254[12] 王同章. 煤炭氣化原理與設(shè)備[M].北京:機械工業(yè)出版社,2022：2298[13] 胡煤氣化關(guān)鍵設(shè)備[J] ，2022(3):134[14] 許祥靜、劉軍主編 .煤炭氣化工藝[M].北京:化學工業(yè)出版社,：21202[15] Ir L O M [J].大氮肥,1995,168：3297[16] 程曉華. 化學工業(yè)與工程技術(shù)[M]，1998，19（ 3）：4446[17] 賀永得. :化出工業(yè)出版社,2022：45108[18] 郭宗奇. 水煤漿加壓氣化爐耐火爐襯結(jié)構(gòu)和材料，煤化工[J]，1997，3：5761