【正文】 工藝是間接冷卻與直接冷卻相結(jié)合的方式即用間接冷卻器將煤氣溫度從 80~90℃冷卻到 50~55℃后，再用直接冷卻器進一步冷卻。在間冷階段，由于溫差大 、 冷凝液量 多和奈量相對較少，傳熱系數(shù)高，可大 幅度減少所需的傳熱面積。而在直冷階段，可充分發(fā)揮凈化煤氣的效果，降低煤氣中的含奈量和腐蝕性介質(zhì)。但也存在工藝復(fù)雜 、設(shè)備多 、 能耗高和占地面積大等缺點，國內(nèi)僅寶鋼采用。 本設(shè)計綜合考慮上述三種流程的優(yōu)缺點后，決定采用間接冷卻流程 各種鼓風機的優(yōu)缺點及本設(shè)計的選型 煤氣由炭化室出來經(jīng)集氣管 、 吸氣管 、 冷卻及回收設(shè)備和管道阻力及保持足夠的煤氣剩余壓力，需設(shè)置煤氣鼓風機。同時，在確定化產(chǎn)回收工藝流程及所用設(shè)備時，除考慮工藝要求外，還應(yīng)該使整個系統(tǒng)煤氣輸送阻力盡可能小，以減少鼓風機的動力消耗 [10]。 目前我國焦 化廠所采用的煤氣鼓風機主要有離心式和羅茨式兩種。當焦化廠蒸汽量充足時，也可選用蒸汽透平帶動鼓風機。 1. 煤氣的輸送系統(tǒng)及其阻力 吸入方為負壓，壓出方 為正壓，鼓風機的機后壓力與機前壓力差為鼓風機的總壓頭。 鼓風機一般設(shè)置在 初冷器后面。這樣，鼓風機吸入的煤氣體積小，負壓下操作的設(shè)備及 22 煤氣管道少。有的焦化廠將油洗奈塔及電捕焦油器設(shè)在鼓風機前，可防止。 鼓風機堵塞。 2. 煤氣輸送管道 煤氣管道應(yīng)有一定的傾斜度，以保證冷凝液按預(yù)定方向自流。吸氣主管順煤氣流向傾斜度為 1%；鼓風機前后煤氣管道順煤氣流向傾斜度為 %；逆煤氣流向為 %,飽和器后至粗笨工序前煤氣管道逆煤氣流向傾斜度為 %~%。 由于奈能夠沉積于管道中，所以在可能存積奈的部位，均設(shè)有清掃蒸汽口。此外，還設(shè)有冷凝液導(dǎo)出口，以便將管內(nèi) 冷凝液放入水封槽。 在全部回收設(shè)備之后的回爐煤氣管道上，設(shè)有煤氣自動放散裝置，當煤氣壓力超過允許值時將煤氣自動放散，否則鼓風機的操作調(diào)節(jié) 將發(fā)生困難，不能保持焦爐集氣管煤氣壓力的規(guī)定值。 離心式鼓風機的構(gòu)造 如圖 7 所示 離心式鼓風機由導(dǎo)葉輪，外殼和安裝在軸上的兩個工作葉輪組成。煤氣由吸入口進入高速旋轉(zhuǎn)的第 一工作葉輪，在離心力的作用下，增加了靜壓能 并被甩向葉輪外面的環(huán)形空隙，于是在葉輪中心處形成負壓，煤氣及不斷吸入。由葉輪甩出的煤氣速度很高，當進入環(huán)形空隙速度減小，其部分動能變成靜壓能 ，冰眼倒也論壇哦并沿導(dǎo)葉輪通道進入第二葉輪，產(chǎn)生與第一葉輪相同的作用，煤氣的靜壓能再次得到提高，經(jīng)環(huán)形空隙及出口連接管被送入壓出管路中 。煤氣的壓力是在各個葉輪作用下，并經(jīng)過能量轉(zhuǎn)換而得到提高。 顯然，葉輪的轉(zhuǎn)速越高，煤氣的密度越大，作用于煤氣的離心力即越大，則出口煤氣的壓力也就越高。 離心式鼓風機廣泛應(yīng)用于大中型焦化廠，按進口煤 氣的流量大小有 150、 300、 750和 1200 米 3/分等各種規(guī)格，產(chǎn)生的總壓頭為 ~[11]。 23 圖 6 離心式鼓風機示意圖 羅茨鼓風機的構(gòu)造 當冷凝工段處理量較小時，一般可選用羅茨鼓風機。此種鼓風機在電動機功率即轉(zhuǎn)速一定時，其輸入量 與風機升壓無關(guān)。如下圖所示，羅茨鼓風機有一鑄鐵外殼，其殼內(nèi)裝有兩個 8 字型的鑄鐵或鑄鋼制成的空心轉(zhuǎn)子，并將汽缸分成兩個工作室。由于轉(zhuǎn)子的中心距即轉(zhuǎn)子長度的不同，輸氣其能力可以在很大范圍內(nèi)波動。 羅茨鼓風機結(jié)構(gòu)簡單、制造容易、體積小， 轉(zhuǎn)速一定時，如壓頭稍微變化其輸氣量仍保持不變。但是，使用時間久后，間隙因磨損增大，效率降低。因此為保證安全運轉(zhuǎn)，此種鼓風機必需用循環(huán)管調(diào)節(jié)煤氣量，在壓出管路上需安裝安全閥 圖 7 羅茨鼓風機示意圖 24 3. 煤氣的鼓風冷凝工段的工 藝計算 集氣管的工藝計算 年產(chǎn) 1200kt 焦炭鼓冷計算的原始數(shù)據(jù)： 一般配煤成焦率按 75%計算 則干煤量為： 120247。75%=160 萬噸 /年 = 噸 /時 一年按 365 個工作日計算，工藝為連續(xù)性生產(chǎn)。 因配煤 水分 應(yīng)小于 10%，一般規(guī)定當 7~8%時，則干煤堆密度最小，本設(shè)計中煤料 水分取 8%。 原始數(shù)據(jù) 焦爐每小時裝入干煤量，噸 裝入煤料水分， % 8 焦爐煤氣中的主要化學產(chǎn)品產(chǎn)率如下表 表 5 主要煉焦化學 產(chǎn)品產(chǎn)率（按裝入干煤計）； %（質(zhì)量） 項目 名稱 質(zhì)量 占干煤量， %（質(zhì)量） 1 2 3 4 5 6 7 焦炭 焦油 氨 硫化氫 粗苯 化合水（熱解水） 干煤氣 合計 噸 /時 100 25 表 6 干煤氣組成（粗苯、硫化氫、氨除外） 項目 煉焦煤氣組成的名稱 體積百分組成 1 2 3 4 5 6 7 H2 CH4 CO N2 CO2 dabn O2 合計 100 物料平衡 集氣管物料衡算： 每小時裝入濕煤量： 1001008? = 噸 /時 裝入沒料帶入水分： － = 噸 /時 1. 進入集氣管的氣態(tài)煉焦產(chǎn)品數(shù)量如下：（ kg/h） 按質(zhì)量計算時， kg/h 干煤氣： Mr=103%= 千克 /時 水蒸汽： MB=103%+103= 千克 /時 焦油汽： MCM=103%= 千克 /時 粗苯汽： Mσ= 103%= 千克 /時 硫化氫： Mc=103%= 千克 /時 氨： Mα=103%= 千克 /時 合計： 千克 /時 按體積計算時， m3/h 干煤氣： Vr=rMrρ = =………… ..(1) 式中： rρ — 按煤氣組成求出的干煤氣的密度 kg/m3 26 rρ =(2＋ 16＋ 28＋ 28＋ 44＋ 28＋ 78＋32)247。= kg/m3 式中： 2， 16， 28— 分別為 H2， CH4， CO 的分子量 CmHn 按 80%的 C2H4和 20%的 C6H6計算 水蒸汽： VB= 18= m3/h 其中： 18— 水的分子量 焦油汽： VCM=170= 其中： 170— 焦油的平均分子量 粗苯汽： Vσ= = m3/h 其中： 83— 粗苯的平均分子量 硫化氫： Vc= = m3/h 其中： 34— 硫化氫的分子量 氨 ： Vα= = m3/h 其中 ： 17— 氨的分子量 合計： m3/h 2. 集氣管排出的氣態(tài)煉焦產(chǎn)品數(shù)量計算如下： 設(shè)： 煤氣中的焦油在集氣管內(nèi)冷凝 60%，則冷凝的焦油量為： gcm==而出集氣管的煤氣中所含的焦油量為： － =2739kg/h 折合成體積為： == m3/h 用 M kg/h 表示集氣管內(nèi)蒸發(fā)的水量。 折合成水汽體積為： M kg/h= m3/h 所以：從集氣管排出的氣態(tài)產(chǎn)品數(shù)量如下表所示： M 值可從集氣管的熱平衡計算中求得 27 表 7 從集氣管排出的氣態(tài)產(chǎn)品數(shù)量 名稱 氣態(tài)產(chǎn)品量 千克 /時 米 3/時 干煤氣 水蒸汽 焦油汽 粗苯汽 硫化氫 氨 +M 2739 + 合計 +M + 熱平衡 輸入熱量： 1. 焦爐煤氣帶入集氣管的熱量 （ 1）干煤氣帶入的熱量 Q1=MrCrt1...............(2) 式中： t1— 煤氣溫度，取 t1=650℃ Cr— 在 0~650℃范圍內(nèi)干煤氣的平均比熱， 3/ ( /kJ m kJ kg??℃ ） 或 （ ℃ ） 干煤氣的平均比熱可根據(jù)其組成的平均比熱求得 : Cr=(+++++ +)= 3/(kJ m ?℃ ） 按質(zhì)量計的比熱 ： Cr= = / (kgkJ ?℃ ） 故： Q1=MrCrt1=650= /kJh （ 2） 水蒸汽帶入的熱量 ： Q2=MB(+CBt1)………… ..(3) 式中： CB— 0~650℃范圍內(nèi)水蒸汽的平均比熱， / (kgkJ ?℃ ） 28 — 0℃ 時水蒸汽的焓， kJ/kg 故： Q2=(+650)= （ 3）焦油汽帶入的熱量 ? ?3136 8. 46CM CMQ M C t??………… ..(4) 式中： — 在 0℃ 時焦油汽的焓， kJ/kg CCM— 按下式求出的焦油汽比熱， /(kgkJ ?℃ ） 3310 . 3 0 5 0 . 3 9 2 1 0 0 . 3 0 5 0 . 3 9 2 1 0 6 5 0 2 . 3 4 4 6 0 8 / ( )CMC t k J k g C??? ? ? ? ? ? ? ? ? 故： ? ?? ?313 6 8 . 4 66 2 7 8 . 6 3 3 6 8 . 4 6 2 . 3 4 4 6 0 8 6 5 0 1 2 9 5 8 4 3 9 . 0 8 /C M C MQ M C tk J h??? ? ? ? ? （ 4）粗苯汽帶入的熱量 ： 41Q M C t??? ………… ..(5) 式中： C? — 苯族烴（粗苯）的比熱，按下式計算： C? = M? M— 苯族烴（粗苯）的平均分子量，取 M=83 C? = ? = / (kgkJ ?℃ ） 故： Q4=650=（ 5）硫化氫帶入的熱量 ： Q5=McCct1………… .. (6) 式中： Cc— 在 0℃ ~650℃ 范圍內(nèi)硫化氫的比熱， / (kgkJ ?℃ ） ， / ( kgkJ ?取 為 ℃ ） 故： Q5=650=（ 6）氨帶入的熱量 ： Q6=MαCαt1………… .. (7) 29 式中： Cα— 在 0℃ ~650℃ 范圍內(nèi)氨的比熱，為 / (kgkJ ?℃ ） 故： Q6=650=由煤氣帶入集氣管的總熱量為： QⅠ =Q1+Q2+Q3+Q4+Q5+Q6 =+++++ =2. 噴灑氨水帶入集氣管大的熱量 ： QⅡ =W1tB………… .. (8) 式中： W1— 噴灑氨水的量， kg/h Bt — 噴灑循環(huán)氨水的溫度， ℃ 設(shè)：噴灑氨水量為： 米 3/時（以 1 噸干煤為基準） 則： W1=ρ 水 =1004300 kg/h 噴灑氨水的最低溫度按進入 集氣管的煤氣面積確定。 在總壓為 760mm 汞柱時，進入集氣管的煤氣中水蒸汽分壓為： 2 9 4 8 7 . 4 6= 7 6 0 = 2 3 6 . 7 8 6 2 m m H g9 4 6 4 4 . 3 1 9P ? 這相當于 ℃ 時的蒸汽壓。 而噴灑氨水的實際溫度應(yīng)比進入集氣管的煤氣露點高 5~10℃ ，以保證水份蒸發(fā)的推動力，取水溫 77℃ 。 故：噴灑氨水帶入集氣管的熱量為： QⅡ =100077=進入集氣管的總熱量： Q 入 =QⅠ +QⅡ =+= kJ/h 輸出熱量 1. 煉焦煤氣從集氣管帶走的熱量 QIII （ 1）干煤氣帶走的熱量 ： 30 Q1=MrCrt2………… .. (9) 設(shè)集氣管出口煤氣溫度為 83℃ 由有關(guān) 數(shù)據(jù)手冊上 查到 82~650℃ 之間 焦爐煤氣 的平均比熱容 為 3= (0 . 5 9 5 0 . 3 1 0 . 2 5 5 0 . 3 8 3 0 . 0 6 0 . 3 0 6 0 . 0 4 0 . 3 0 5 0 . 0 2 4 0 . 4 1 50 . 0 2 2 0 . 5 1 8 0 . 0 0 4 0 . 3 1 4 ) 4 . 1 8 6 8 = 1 . 4 0 3 7 7 9 6 1 2 k J /( m C )rC ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? 則按質(zhì)量計的比熱為： Cr= 1 .4 0 3 7 7 9 6 1 2 3 .1 1 2 5 9 3 3 7 50 .4