【導(dǎo)讀】件下煉制出達到冶金焦國家二級標(biāo)準(zhǔn)。設(shè)計年處理量為40萬噸，選用的是我國自行研制的JN43-80型焦?fàn)t，搗鼓。進行物料衡算和熱量衡算，并且強調(diào)在工藝操作中注意的環(huán)節(jié)。和配煤設(shè)備正常運行，實現(xiàn)效益最大化。

　　

【正文】 粗苯平均比熱可按下式計算： BC =+103t1h , kJ/(kg℃ ) 式 （ ） =+103747 = kJ/(kg℃ ) 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下粗苯的蒸發(fā)潛熱可取 431 kJ/kg。 可以認為粗苯氣是在結(jié)焦前半期內(nèi)排出，溫度取 t1h。故粗苯帶走的 24 熱量可按下式計算： 3Q? =GB(431+cBt1h) , kJ/t 式 （ ） 粗苯帶走的熱量為： 3Q? =（ 431+747） =16081 kJ/t ④ 氨帶走的熱量（ 4Q? ） 氨帶走的熱量用下式計算： 4Q? =GAcAt ， kJ/t 式（ ） 氨的比熱： AC =+103t ， kJ/(kg℃ ) 式中 t——整個結(jié)焦時間荒煤氣離開炭化室的加權(quán)平均溫度， ℃ 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。所以在熱量計算中一般應(yīng)分別計算，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)。 得 122233t t t?? = 217 4 7 8 0 7 7 6 733? ? ? ?℃ 得： AC =+103767 = kJ/(kg℃ ) 氨帶走的熱量為： 4Q? =767=5726 kJ/t ⑤ 凈煤氣帶走的熱量（ 5Q? ） 結(jié)焦前半期時 t=747℃ ，查《焦?fàn)t的物料平衡與熱平衡》 ]10[ ，知凈煤氣各組分的比熱為： c CO2=； c CO=； c O2=； c H2=； c N2=； c CH4=. 2 ? 故， 該階段凈煤氣的平均比熱為： c mq 1=（ 3+++ ++ ? +26 ? =（ m3℃ ） 25 結(jié)焦后半期時 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=； cO2=； 2 ? cH2=； cN2=； cCH4=. 故， 該階段凈煤氣的平均比熱為： c mq 2=（ 3++ ? ++ +24+26） = kJ/（ m3℃ ） 如果凈煤氣量不是直接測定的，而是采用經(jīng)驗式求得的，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際值。此時，凈煤氣帶走的熱量應(yīng)按下式計算： 5Q? = ?????? ????????? ?tthho m qmq tctcGG2211 3132?? ， kJ/t 式（ ） 則， 凈煤氣帶走的熱量為： 5Q? = 1 5 6 . 1 6 4 8 2 11 . 6 4 7 4 7 1 . 6 6 8 0 70 . 4 3 5 2 9 . 5 3 3? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ? =42559kJ/t ⑥ 水分帶走熱量（ 6Q? ） 查表可知個溫度階段水的平均比熱為： 0~747℃ 時， 2. 05 82 / (sqC kJ kg? ℃ ） 0~450℃ 時， sq = 1. 96 28 / (C KJ Kg?? ℃ ） 由 1sq 1 45 0= 45 0sq h sqhC t CC t??? ， kg/(kg.℃ ) 代入，得： 7 4 7 2 . 0 5 8 4 5 0 1 .9 6 2 8= = 2 . 2 0 2 7 / (7 4 7 4 5 0sqC k J K g??? ?℃ ） 水分帶走熱量是由煤在煉焦過程中的化合水，被蒸發(fā)所消耗的熱量， 26 以及水分與煉焦反應(yīng)和甲烷等其他反應(yīng)共三部分構(gòu)成 設(shè)煤中水含量為 則 16 1 s( 24 91 + )ksqQ G C t? ? =90 ? （ 2491+ ? 747） =362563Kj/t 6 2 1( 0 . 2 5 + 1 . 2 5 ) [ C ( 4 5 0 ) 2 0 9 3 ]s s x s q kQ G G t??? =( ? 90+ ? ) ? ( ? 2702093) =86338Kj/t 6 3 659 4 0. 25 ( +G )s sxQG? ? ? ? =65994 ? ?(90+) =194688Kj/t 6 6 1 6 2 6 3++Q Q Q Q? ? ? ?? =36256386338+194688=470912KJ/t ⑦ 廢氣帶走的熱量（ 7Q? ） 廢氣組成： H2O=% CO2=% O2=% N2=% 廢氣溫度隨換向時間而變化，機側(cè)平均溫度為 312 C? ,焦側(cè)平均溫度 330 C? ,總平均溫度為 ft =321 C? 。 此時，廢氣中各組分的比熱為： c CO2=。 c O2=。 c H2o =。 c N2=。 所以 ， 廢氣平均比熱為： c fq=（ ++ +） = kJ/（ m3℃ ） 廢氣帶走 的熱量為： 7Q? =? ? 2sgn f q 2 k f/ c c tO J f O J H OV G V t V H O??? 式（ ） 代入數(shù)值得： 7Q? =（ +648/） 321 +321 27 =648876 kJ/t ⑧ 表面散熱（ 8Q? ） 輻射傳熱按下式計算： 8Q? = ? ? ? ? GttF ebf ??? ? ??? tkJ/ 式（ ） 輻射傳熱系數(shù)按下式計算： ebebf tttt????????? ??????????????44? , )/(2 ChmkJ ??? 式（ ） 對流傳熱系數(shù)按式 （ ） 計算： 無風(fēng)時： 4 eb ttA ???? )/( 2 ChmkJ ??? 式（ ） 散熱面水平向上時： 39。A = 散熱面水平向下時： 39。A = 散熱面垂直地平面： 39。A = 風(fēng)速 smWf /5? 時： a? =+ fW? 式（ ） 爐體由 6 大部分即：爐頂、機側(cè)、焦側(cè)、蓄熱室、爐端和其他。23 個部位即：爐頂?shù)难b煤口蓋、裝煤口座、看火孔蓋看火孔座 、炭化室頂磚和燃燒室頂磚；機側(cè)和焦側(cè)的小爐頭、鋼柱、爐門和爐門框；蓄熱室的機、焦側(cè)的鋼柱和隔熱罩；爐端的爐端墻、抵抗墻和蓄熱室部位；其他的基礎(chǔ)頂板及打開爐門散失的熱量組成。經(jīng)計算 表面散熱合計為 8Q? =577679 kJ/t。 ⑨ 差值 熱平衡差值為收入熱量的總和與已測支出各項熱量總和之差。 Q? = Q? ( 1Q? + 2Q? + …… + 8Q? ) ,kJ/t 式（ ） =41068453861732=245113 kJ/t 根據(jù)以上計算，列出熱平衡表見表 。 表 5. 6 熱 平 衡表 熱 收 入 熱 支 出 項 目 數(shù) 值 項 目 數(shù) 值 28 tkJ/ % tkJ/ % 加 熱 煤氣燃燒熱 Q1 3433844 83. 61 焦 炭 帶走熱量 1Q? 1659365 40. 41 加 熱 煤氣顯熱 Q2 9196 0. 28 焦 油 帶走的熱量 2Q? 57895 1. 41 漏 入 的荒煤氣燃燒熱 Q3 364211 8. 87 粗 苯 帶走的熱量 3Q? 16081 0. 39 空 氣 帶入顯熱 Q4 53516 1. 30 氨 帶 走的熱量 4Q? 5317 0. 13 入 爐 煤帶入的顯熱 Q5 246000 5. 99 凈 煤 氣帶走的熱量 5Q? 425529 10. 36 水 分 帶走熱量 6Q? 470912 11. 47 廢 氣 帶走的熱量 7Q? 648876 15. 80 表 面 散熱 8Q? 577679 14. 07 差值 Q? 245113 5. 96 合計 4106767 100 4106767 100 焦?fàn)t的熱效率和煉焦耗熱量 熱效率 焦?fàn)t的熱效率是衡量焦?fàn)t能量利用的技術(shù)水平和經(jīng)濟性的一項綜合指標(biāo)。分析焦?fàn)t的熱效率對改進一步改進生產(chǎn)工藝、提高焦?fàn)t的熱工操作水平，改善生產(chǎn)技術(shù)管理和降低產(chǎn)品能耗具有重要的意義。 焦?fàn)t的熱工效率為： 7 8 91 1 0 0 1 5 .8 0 5 .9 6 0= 7 8 . 2 4 %1 0 0 1 0 0Q Q Q Q? ? ? ? ?? 焦?fàn)t熱效率為： 2? = 7100? = 10 015 .80 =84 .2%100 煉焦耗熱量 gq =mgGVQ OJDW = ? 29 = 河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 爐型選擇 29 6 焦?fàn)t設(shè)計 焦?fàn)t的構(gòu)造 現(xiàn)代焦?fàn)t爐體最上部是爐頂，爐頂之下為相間配置的燃燒室和炭化室，爐體下部有蓄熱室和連接蓄熱室與燃燒室的斜道區(qū)，每個蓄熱室下部的小煙道通過交換開閉器與煙道相連。煙道設(shè)在焦?fàn)t基礎(chǔ)內(nèi)或基礎(chǔ)兩側(cè)，煙道末端通向煙囪。 燃燒室和炭化室 燃燒室是煤氣燃燒的地方，通過與兩側(cè)炭化室的隔墻向 炭化室的提供熱 量 。裝 爐煤 在炭 化室 內(nèi)經(jīng) 高溫 干餾 變成 焦 炭。 燃燒 室墻 面溫 度高 達13001400℃ ，而炭化室墻面溫度約 10001150℃ ，裝煤和出焦時炭化室墻面溫度變化劇烈，且裝煤中的鹽類對爐墻有腐蝕性。現(xiàn)代焦?fàn)t均采用硅磚砌筑炭化室墻。硅磚具有荷重軟化點高、導(dǎo)熱性能好、抗酸性渣侵蝕能力強、高溫?zé)岱€(wěn)定性能好和無殘余收縮等優(yōu)良性能。炭化室墻厚一般為 90—100mm，中國多為 95—105mm。 燃燒室分成許多立火道，立火道的形式因焦?fàn)t爐型不同而異。立火道由立火道本體和立火道頂部兩部分組成。煤氣在立火道本體內(nèi)燃燒。 立火道頂是立火道蓋頂以上部分。從立火道蓋頂磚的下表面到炭化室蓋頂磚下表之間的距離，稱加熱水平高度，它是爐體結(jié)構(gòu)中的一個重要尺寸。如果該尺寸太小，爐頂空間溫度就會過高，致使?fàn)t頂產(chǎn)生過多的沉積碳；反之，則爐頂空間溫度過低，將出現(xiàn)焦餅上部受熱不足，因而影響焦炭質(zhì)量。另外，爐頂空間溫度過高或過低，都會對煉焦化學(xué)產(chǎn)品質(zhì)量產(chǎn)生不利影響。炭化室的主要尺寸有長、寬、高、錐度和中心距。焦?fàn)t的生產(chǎn)能力隨炭化室長度和高度的增加而成比例的增加。 蓄熱室 為了回收利用焦?fàn)t燃燒廢氣的熱量預(yù)熱貧煤氣和空氣，在焦?fàn)t爐體下部設(shè)置蓄 熱室?，F(xiàn)代焦?fàn)t蓄熱室均為橫蓄熱室（其中心線與燃燒室中心線平行），以便于單獨調(diào)節(jié)?，F(xiàn)代焦?fàn)t的格子磚一般采用異型薄壁結(jié)構(gòu)，以增加蓄熱面積和提高蓄熱效率。蓄熱室下部有小煙道，其作用是向蓄熱室交替導(dǎo)入冷煤氣和空氣，或排出廢氣。小煙道中交替變換的上升氣流（被預(yù)熱的煤氣或空氣）和下降氣流（燃燒室排出的高溫廢氣）溫度差別大，為了承受溫度的急劇變化，并防止氣體對小煙道的腐蝕，需在小煙道內(nèi)襯以粘土磚。 斜道區(qū) 位于燃燒室和蓄熱室之間的通道。不同類型焦?fàn)t的斜道區(qū)結(jié)構(gòu)有很河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 爐型選擇 30 大差異。斜道區(qū)布置著數(shù)量眾多的通道（斜道、水平磚 煤氣道貌岸然和垂直磚煤氣道等），它們彼此距離很近，并且上升氣流和下降氣流之間壓差較大，容易漏氣，所以斜道區(qū)設(shè)計要合理，以保證爐體嚴密。為了吸收爐組長向生產(chǎn)的膨脹，在斜道區(qū)各磚層均留膨脹縫。膨脹縫之間設(shè)置滑動縫，以利于膨脹之間的磚層受熱自由滑動。斜道區(qū)承受焦?fàn)t上部的巨大重量，同時處于 11001300℃ 的高溫區(qū)，所以也用硅磚砌筑。 爐頂 位于焦?fàn)t爐體的最上部。設(shè)有看火孔、裝煤孔和從炭化室導(dǎo)出荒煤氣用的上升管孔等。爐頂最下層為炭化室蓋頂層，一般用硅磚砌筑，以保證整個炭化室膨脹一致，也有用粘土磚砌筑的， 這種磚不易斷裂，但易產(chǎn)生表面裂紋。為減少爐頂散熱，在炭化室頂蓋層以上采用粘土磚、紅磚和隔熱磚砌筑。爐頂表面一般鋪缸磚，以增加爐頂面的耐磨性。在多雨地區(qū)，爐頂面設(shè)有坡度，以便排水。爐頂厚度按保證爐體強度和降低爐頂溫度的要求確定，現(xiàn)代焦?fàn)t爐頂一般為 1000—1700mm，中國大型焦?fàn)t的爐頂厚度為 10001250mm。 炭化室的中心距 炭化室的中心距隨炭化室的高度增加而增大。根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)此此設(shè)計取 1143 m m ，炭化室中心 距對焦?fàn)t來說是足夠的，當(dāng)提高產(chǎn)量來增大炭化室的高度時，應(yīng)進行強度計算。大型