【正文】 當(dāng)空氣過剩系數(shù)α=：=；當(dāng)空氣過剩系數(shù)α=：=；未參加燃燒的過剩氧量為：當(dāng)α=，=；當(dāng)α=，=；燃燒1標(biāo)米3為濕煤氣所需的干空氣量為：當(dāng)α=，標(biāo)米3/標(biāo)米3濕煤氣；當(dāng)α=，標(biāo)米3/標(biāo)米3濕煤氣；由干空氣帶入的氮氣量為：當(dāng)α=，=； 當(dāng)α=，=； 當(dāng)大氣溫度15℃，則空氣入的水汽量為： 當(dāng)α=，=； 當(dāng)α=，=；燃燒1標(biāo)米3為濕煤氣所產(chǎn)生的廢氣量及其組成（標(biāo)米3）：空氣過剩系數(shù)CO2H2ON2O2廢氣量α=α=+=+=+=+=1一次蒸發(fā)溫度 在管式爐連續(xù)蒸餾裝置中，煤焦油蒸餾是以一次蒸發(fā)的方式進(jìn)行的。所謂一次蒸發(fā)溫度，就是指在二段蒸發(fā)器中，液體與蒸汽之間達(dá)到平衡狀態(tài)時的溫度。管式爐二段焦油出口溫度必須保證焦油在二段蒸發(fā)器內(nèi)一次蒸發(fā)所需的熱量[7]。一次蒸發(fā)溫度與餾份產(chǎn)率及二段蒸發(fā)器底部壓力有關(guān)。(1)二段蒸發(fā)器底部壓力：設(shè)器底總壓為1035毫米汞柱，%，無水焦油量為10078千克/時，餾份產(chǎn)率45%，%。水蒸汽的千摩爾（公斤分子數(shù)）：油汽的千摩爾（）：油氣分壓： (2)一次蒸發(fā)溫度：先按下式確定一次蒸發(fā)直線的正切與蒸發(fā)壓力關(guān)系：= ==式中：——在一定壓力下，一次蒸發(fā)直線傾角的正切由進(jìn)而算出一次蒸發(fā)溫度=683() =()=375℃式中： g——餾份產(chǎn)率，% 查得，在一次蒸發(fā)溫度為375℃，餾份產(chǎn)率為45%時，焦油焓223千卡/千克=932千焦/千克。設(shè)由管式爐至二段蒸發(fā)器的管道熱損失為10%，則設(shè)管式爐二段出口焦油的焓為223千卡/千克。實際上，由二段蒸發(fā)器底通入過熱蒸汽，故一次蒸發(fā)溫度較計算為底。 有效耗熱量⑴焦油在一段內(nèi)吸收的熱量加熱無水焦油所需的熱量:Q1=G（i130i80） =(9374)=式中：G——無水焦油處理量，千克/時 i1i80——焦油在130℃及80℃時的焓，千焦/千克加熱和蒸發(fā)焦油中水分所需的熱量:Q2=W（） =（） = W——焦油中所含的水分，千克/時 ——水蒸氣在爐管出口處（130℃）的焓，千卡/千克 80——水在爐管入口處（80℃）的焓，千卡/千克蒸發(fā)焦油中部分輕油所需的熱量:%。Q3 =i輕 = =式中：i輕——輕油餾份的蒸發(fā)潛熱，千卡/千克則第一段的有效耗熱量為：Q1+ Q2+ Q3=++=⑵.工藝用蒸汽過熱所吸收的熱量 Q4=g（I239。 I139。） =6%() =式中： g——過熱的蒸汽量，千克/時 I139?！?千克/厘米2飽和水蒸氣的焓，取I139。=I239?！?千克/厘米2400℃過熱水蒸氣的焓，取I139。=⑶焦油在二段內(nèi)吸收的熱量二段焦油出口溫度400℃，其焓為222千焦/千克，則焦油在二段內(nèi)所吸收的熱量為：Q5=（G ）（I400 I110）=（）（）=2070984千焦/小時式中：I400、 I110——焦油在二段 出口與入口溫度下的焓，千焦/千克加熱與蒸發(fā)焦油中水份所需的熱量Q6=（）=式中：——無水焦油中所含的水份、——二段出口狀態(tài)下過熱水蒸汽和二段入口狀態(tài)下水的焓，千卡/千克則二段的有效耗熱量為：Q5+Q6=2070984+ =總有效熱量：QS=++= /小時熱損失⑴廢氣帶走的熱量當(dāng)空氣過剩系數(shù)α=，廢氣溫度t=400℃時，廢氣帶走的熱量占總熱量： =20%式中：V——濕廢氣體積，在α=，1標(biāo)米3 C——400℃廢氣的平均比熱C=（+++）=℃上述計算式中的各數(shù)據(jù)為廢氣中各組成的量及其比熱。⑵爐體的散熱損失取輻射段和對流段的總熱損失占總耗熱量的5%。 不同溫度下幾種氣體和蒸汽的平均比熱溫度℃比熱，千卡/標(biāo)米3℃溫度℃比熱，千卡/標(biāo)米3℃N2O2H20CO2N2O2H20CO201002003004005006007008009001000110012001300140015001600熱效率熱效率η=（1X5%）=()% =76% 總熱消耗量：千焦/小時 煤氣耗量濕煤氣重度：r=(+++++++）/100 =式中： 、、——分別為COOCO、HCHNH2O在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的氣體重度，千克/標(biāo)米3濕煤氣的重量流量：W==廢氣量當(dāng)α=，每1標(biāo)米3濕煤氣產(chǎn)生的廢氣量為：+++=則廢氣量為WG為：WG==2管式爐的計算與選型焦油二段加熱的有效熱負(fù)荷為Q=Q5+Q6=。通常輻射段的熱負(fù)荷為全爐熱負(fù)荷的70～80%。因此，將輻射段作為二段加熱。估算輻射管管壁平均溫度式中：tt2——原料焦油在輻射段入口處和出口處的溫度,℃輻射段加熱面積=式中：Q ——輻射段熱負(fù)荷，Q=Q5+Q6=q——輻射段表面積熱強度，設(shè)q=2000千卡/米2時輻射管管徑及管心距（1）管徑選擇 = =式中：di——管內(nèi)徑，米mt——管內(nèi)流體重量流速，千克/米2秒 按實際情況，焦油管式爐重量速度選取650～950。此時，～，今取mt=700千克/米2秒G——管內(nèi)焦油流量，取G=N——管程數(shù)選用φ10012，Cr5Mo 石油裂化鋼管[7]。（2）管心距C加大管心距可以提高管表面熱強度，管心距一般采用2dc（外徑），此處取C=200毫米。輻射段爐體尺寸（1）輻射管總長及根數(shù)對于不設(shè)輻射錐或折煙板的圓筒爐，火焰直接照射遮蔽管，因此，把遮蔽管當(dāng)作輻射管看待。 遮蔽管長度可取輻射管總長的5～10%，設(shè)為7%。則遮蔽管總長： 輻射管有效長度（露出長度）與爐膛大小及火嘴結(jié)構(gòu)有關(guān)，一般圓筒爐的高徑比，即小爐高徑比應(yīng)大些。取Li=，則輻射管根數(shù)： 取n=52根（2）爐管節(jié)圓直徑D′將52根爐管分為7組，其中一組為10根，其余每組為7根。組間管心距取為230毫米，π則節(jié)圓直徑D′為：高徑比=（3）爐膛直徑一般爐管中心距爐膛內(nèi)壁約為3dc。即 D= D′+ 3dc=+3=當(dāng)量冷平面火焰和赤熱煙氣的部分，輻射熱能直接傳給管組，并為管組所吸收。另一部分熱能通過爐墻，再度輻射至爐內(nèi)，然后再被管組所吸收，其余部分熱能上升至對流段。這種復(fù)雜情況，在設(shè)計計算中，為簡化計算，以當(dāng)量冷平面來代替管排進(jìn)行計算。當(dāng)量冷面為理想黑平面，與管排具有相同的吸收能力。對于輻射管，當(dāng)量冷平面式中：α——有效吸收因數(shù)，為管心距與管徑之比的函數(shù)，=n——輻射管根數(shù) L——輻射管有效長度，米C——管心距，米 對于遮蔽管，因遮蔽管的后面沒有再輻射的爐墻，故不能吸收再輻射熱，但由于赤熱氣體直接流過遮蔽管，籍對流傳熱給它的熱量遠(yuǎn)較一般輻射管為高，此對流熱用以補償再輻射而有余，故設(shè)α=1。遮蔽管每排5根。則當(dāng)量冷平面：總當(dāng)量冷平面： 爆露磚墻面積AR全部磚墻面積：式中：H——爐膛高，米D——爐膛直徑，米暴露磚墻面積：氣體輻射率在爐膛內(nèi)的燃燒氣體中，只有CO2和水汽等三原子氣體具有顯著的輻射能力，所以煙氣的輻射能力取決于該氣體的濃度、爐膛尺度和煙氣溫度（即CO2和水汽在煙氣中的分壓P、氣層的平均輻射長度L和煙氣溫度）有關(guān)。而氣層的平均輻射長度與爐膛高徑比和爐膛直徑的關(guān)系如下：高徑比=1時，L=2/3D米高徑比≥2時，L=D米 由于高徑比等于1，所以氣層平均輻射長度CO2和水汽的分壓P，當(dāng)α=式中：、——分別為煙氣中CO2和水汽的體積，標(biāo)米3/標(biāo)米3濕煤氣——煙氣量，標(biāo)米3/標(biāo)米3濕煤氣設(shè)煙氣溫度t=600℃，設(shè)煙氣溫度t=900℃，交換因數(shù)F交換因數(shù)F依賴于氣體輻射率和暴露磚墻面積的再輻射量。后者以暴露磚墻面積 和當(dāng)量冷面積的比值作為函數(shù)進(jìn)行計算，即： 設(shè)煙氣溫度t=600℃，= 設(shè)煙氣溫度t=600℃，=輻射段氣體出口溫度 輻射段的熱平衡，輸入熱量:燃料的總發(fā)熱量，千焦/時空氣顯熱, 千焦/時燃料顯熱，千焦/時輸出熱量：二段熱焦油帶出的熱量（有效熱）QI千焦/時爐體熱損失 千焦/時煙氣帶走的熱量, 千焦/時則熱平衡式為：或等式兩邊均除以上式中的、值甚小，故可忽略不計，則當(dāng)煙氣溫度 =600℃時式中：——煙氣在20～600℃之間的平均比熱，千焦/標(biāo)米3℃——當(dāng)α=，1標(biāo)米3濕煤氣燃燒產(chǎn)生的煙氣量，標(biāo)米3℃4160 ——濕煤氣的低熱值，千卡/標(biāo)米3——輻射段的總熱損失，取=%當(dāng)煙氣溫度=900℃時式中：——煙氣在20～900℃之間的平均比熱，千焦/標(biāo)米3℃將以上和值，（此兩點應(yīng)在吸收曲線的兩邊），連接兩點作一直線，與管壁溫度=290℃曲線相交，由此兩點查的煙氣溫度為820℃，此即輻射段煙氣溫度。輻射段的校核（1）校核輻射段熱負(fù)荷Q1由熱平衡方程式代入得： ，與此處計算值基本相符。（2）校核爐管表面熱強度q1輻射段加熱管實際表面積：原假設(shè)熱強度為2000千焦/米2時，與計算所得值基本相符。（3）校核管壁平均溫度他管壁平均溫度按下式檢核：式中：α——管壁對油品的給熱系數(shù)，管壁對焦油的給熱系數(shù)取α=600千卡/米2時℃δ——管壁厚度，取δ=λ——管壁金屬的導(dǎo)熱系數(shù)，取Cr3Mo鋼的λ=25千焦/米2時℃tt2——原料在入口及出口的溫度，取t1=110℃、t2=400℃其余符號意義同前。故與原假設(shè)400℃相近，故可不重新試算。1體積熱強度 對于圓筒爐，可按下式計算：式中： ——燃料的總發(fā)熱量，千焦/時 D——爐膛直徑，取D= H——爐膛高度，取H=燃燒過程需要有足夠的空間和時間，以使燃?xì)獬浞秩紵Ｒ话泱w積熱強度取30000～80000千卡/對流段由兩部分組成，一是用作焦油脫水（第一段加熱），一是用作蒸汽過熱。焦油脫水溫度較低，其爐管放于對流段的上部，這樣有利于降低煙氣出口溫度，并便于調(diào)節(jié)一段出口溫度。為此，過熱蒸汽管就置于對流段下部。對流段爐管采用光管，橫排布置。由于輻射室管排為脹接彎頭，應(yīng)考慮輻射管的安裝與檢修方便，從而確定對流室的爐管長度。焦油一段脫水管排的計算焦油脫水管段的熱負(fù)荷為Q1+ Q2+ Q3=（1）對流段尺寸的確定選用爐管φ10012，管心距200毫米，有效長1600毫米，每排5根管，則對流室寬：式中：n——對流室每排管根數(shù)c——管心距，米煙氣重量流速：式中：WG——煙氣量，千克/時煙氣的重量速度，一般為1～4千克/米2秒對流室尺寸確定如下：有效長 L= 有效寬 B=1100毫米 每排管數(shù)n=5（2）進(jìn)入焦油脫水段煙氣的溫度ts′每標(biāo)米3濕煤氣所產(chǎn)生煙氣的焓，可由下列熱平衡式求得：式中：is′——煤氣進(jìn)入焦油脫水段的焓，千焦/標(biāo)米3濕煤氣i400 ——煤氣出焦油脫水段的焓，千焦/標(biāo)米3濕煤氣——當(dāng)α=，煙氣在400℃時的比熱，千卡/標(biāo)米3濕煤氣——當(dāng)α=，每標(biāo)米3濕煤氣產(chǎn)生的煙氣量，49875——焦油脫水段的總熱量，千焦/時 對流段總傳熱量為總耗熱量的5%%=%，其中對流段中焦油脫水管排占總管排的7/8。則焦油脫水段的傳熱量為：煙氣進(jìn)入焦油脫水段的溫度：式中：——當(dāng)α=，煙氣在此溫度時的比熱，千焦/標(biāo)米2℃（3）內(nèi)膜給熱系數(shù)管內(nèi)焦油對管壁的內(nèi)膜給熱系數(shù)可按下式計算：式中：λ——焦油導(dǎo)熱系數(shù)。千焦/米時℃d——對流段爐管內(nèi)徑，米w——焦油在管內(nèi)流速，米/秒υ——焦油運動粘度，米2/秒γ——焦油平均重度，千克/米3c——焦油平均比熱，千焦/千克℃以上各參數(shù)計算如下焦油平均溫度： 105℃時含水焦油的比重：—在20℃時焦油的比重—1千克無水焦油帶入水量，千克—水在105℃時的比重焦油在管內(nèi)的流速：105℃時焦油的運動粘度，可按下式計算：式中：t—焦油平均溫度，℃k、b—系數(shù)，取k=、b=即105℃時焦油的比熱：式中：——焦油在0～150℃間的平均比熱——水在105℃時的比熱105時焦油的導(dǎo)熱系數(shù)為：式中：γ15——焦油在15℃時