【正文】 45 = kJ/h則煤氣帶出的總熱量為：Q8 = q1 + q2 + q3 + q4 + q5 + q6 = + + + + + = kJ/h2. 水和焦油帶走的熱量Q9 在第二段初冷器中，水和焦油的平均溫度為： tcp = = ℃而焦油比熱為：Cc =( + 103 ) = kJ/kgK kJ/kg（1） 第一段初冷器的熱量衡算（采暖循環(huán)水段）輸入熱量1. 煤氣的帶入熱量： Q1 = kJ/h： Q2 = Wt`w kJ/h式中：W — 初冷器所需要冷卻水量，kg/h t`w — 冷卻水入口溫度，t`w = 58 ℃故：Q2 = W kJ/h則輸入總熱量：Q入 = + kJ/h輸出熱量1. 煤氣帶走的熱量設(shè)在第一段初冷器的煤氣出口處溫度為65℃，則在下邊的計(jì)算中應(yīng)用到以下數(shù)據(jù)：物料名稱 溫度( ℃ ) 比熱（kJ/kg水蒸氣量按下式計(jì)算： V`v = V`cg式中：V`cg—初冷器出口干的煤氣體積，標(biāo)米3/時(shí) p` — 水蒸氣在45℃時(shí)的分壓，p` = 974 毫米水柱 P`—二段初冷器出口煤氣壓力，P `= 9933 毫米水柱而V`cg = [（+189）] = 標(biāo)米3/時(shí)∴V`v = 標(biāo)米3/時(shí) 或 18 = kg/h（3）三段初冷器出口煤氣中水蒸氣量的計(jì)算在此段中假設(shè)焦油蒸氣已經(jīng)全部冷凝，189標(biāo)米3的氨、硫化氫和二氧化碳也全部溶解于剩余氨水中。即焦油氣在第一段冷凝了60%溶解于剩余氨水中的氨、硫化氫和二氧化碳的總量為189標(biāo)米3，而在第一段中溶解了60%。第一段采用5868℃的采暖循環(huán)水，第二段采用3042℃的循環(huán)水，第三段采用18℃的低溫冷卻水，升溫至25℃。集氣管的物料平衡見(jiàn)表2，熱平衡見(jiàn)表3。hh℃則煉焦煤氣帶走的熱量為： Q3 = q1 + q2 + q3 + q4 + q5 + q6 = =+70237300++++ + = + 2. 循環(huán)氨水和冷凝焦油帶走的熱量 Q4 設(shè)循環(huán)氨水及冷凝焦油在集氣管中的溫度為80℃焦油的比熱： Cc = ( + 10380) =㎏℃ ∴ q4 = 2200 = KJ/h式中： 83 — 粗苯氣的平均分子量（5）氨帶走的熱量 q5 = 600 = KJ/㎏式中： — 氨的比熱，KJ/㎏℃∴ q1 = 33552 = KJ/h（2） 水蒸氣帶出的熱量 q2 = (26600+M)(2487+) =70237300 + 式中： — 水蒸氣的比熱，KJ/㎏（3）焦油氣帶走的熱量焦油氣的比熱： Cc = (+103) = ㎏設(shè)集氣管中煤氣的總壓力為760毫米汞柱，則水蒸氣分壓為： Pv = 760 = 毫米汞柱相應(yīng)的露點(diǎn)溫度為72℃取循環(huán)氨水的實(shí)際溫度 T1 = 77℃ Q2=1200100077 = 386232000 KJ/h則總輸入量： Q入 = Q1 + Q2 = + 386232000 = KJ/h輸出熱量：1. 煉焦煤氣帶走的熱量 Q3（1） 干煤氣帶走的熱量 ℃，℃的平均比熱為： Cg = (++++++) = KJ/m3℃（6） 氨帶入的熱量 q6 = 600660 =1033560 KJ/h式中： — 氨的比熱，KJ/㎏℃∴ q3 = 7800(88+660) = 12835680 KJ/h式中：88 — 0℃時(shí)焦油氣的焓，KJ/㎏（4）粗苯帶入的熱量粗苯氣比熱：CB= = = ㎏℃∴ q1=33552660=（2）水蒸氣帶入熱量 q2=26600(2487+660)=101617320 kJ/h式中：2487 — 0℃時(shí)水蒸氣的焓，KJ/Kg — 水蒸氣在0660℃時(shí)的平均比熱，KJ/Kg輸入熱量：1. 煤氣帶入的熱量Q1（1）干煤氣帶入的熱量：設(shè)煤氣的入口溫度為660℃，干煤氣比熱為： Cg=（++++++）=而集氣管中的蒸發(fā)水量M是在熱平衡中確定的。機(jī)械化氨水澄清槽有效容積一般為210m^3, 187m^3, 142m^3 三種。為了防止懸浮在煤焦油中的煤焦油渣團(tuán)進(jìn)入煤焦油引出管內(nèi)，在氨水澄清槽內(nèi)設(shè)有煤焦油渣擋板及活動(dòng)篩板。如圖9所示。澄清后的氨水經(jīng)溢流槽流出，沉聚于下部的煤焦油經(jīng)液面調(diào)節(jié)器引出。 機(jī)械化氨水澄清槽結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)機(jī)械化焦油氨水澄清槽是一端為斜底，斷面為長(zhǎng)方形的鋼板焊制容器，由槽內(nèi)縱向隔板分成平行的兩格，每格底部設(shè)有由傳動(dòng)鏈帶動(dòng)的刮板輸送機(jī)，兩臺(tái)刮板輸送機(jī)用一套由電動(dòng)機(jī)和減速機(jī)組成的傳動(dòng)裝置帶動(dòng)。蜂窩式電捕焦油器的沉淀極由許多正六邊型組成，沉淀極的極間距略有不同。除管式電捕焦油器外還有同心圓板式和蜂窩式電捕焦油器。為了防止煤氣中焦油、萘及水氣等在絕緣子上冷凝沉淀，一是將壓力略高于煤氣壓力的氮?dú)獬淙虢^緣箱底部，使煤氣不能接觸絕緣子內(nèi)表面；二是在絕緣箱內(nèi)設(shè)有蛇管蒸汽加熱器或電加熱器，是箱內(nèi)空間溫度保持在80110℃之間，并在絕緣箱頂部設(shè)調(diào)節(jié)溫度用的排氣閥，在絕緣箱底設(shè)有與大氣相通的氣孔。從沉淀管捕集下來(lái)的煤焦油聚集于器底排出，因煤焦油黏度大，幫底部設(shè)有蒸汽夾 ，以利于排放。煤氣自底部進(jìn)入，通過(guò)兩塊氣體分布篩板均勻分布到各沉淀管中去。 電捕焦油器的構(gòu)造在大型焦化廠中均采用管式電捕焦油器，其構(gòu)造如圖7所示其外殼為圓柱型，底部為凹型或錐型并帶有蒸汽夾套，沉淀管徑為250mm，長(zhǎng)350mm，在每根沉淀管的中心懸掛著電暈極導(dǎo)線，由上部框架及下不框架拉緊；并保持偏心度不大于3mm。由于存在正離子的電暈區(qū)很小，且電暈區(qū)內(nèi)正離子和負(fù)離子有中和作用，所以電暈極上沉淀的焦油量很少絕大部分焦油霧均在沉淀極沉淀下來(lái)。在電暈區(qū)內(nèi)存在兩種離子，而電暈區(qū)外只有負(fù)離子，因而在電捕焦油器的大部分空間內(nèi)，煤焦油霧滴只能成為帶有包電荷的質(zhì)點(diǎn)而向管壁或板壁移動(dòng)。由于在電暈區(qū)內(nèi)發(fā)生急劇的碰撞電離，形成大量正負(fù)離子。在不均勻電場(chǎng)中，當(dāng)兩極間電位差增高時(shí)，電流強(qiáng)度并不發(fā)生急劇的變化。離子與霧滴的質(zhì)點(diǎn)相遇而附于其上，使質(zhì)點(diǎn)帶有電荷，即可被電極吸引而從氣體中除去，但金屬平板形成的是均勻電場(chǎng)，當(dāng)電壓增大到超過(guò)絕緣電阻時(shí)，兩極之間便會(huì)產(chǎn)生火花放電，這不僅會(huì)導(dǎo)致電能損失，且能破壞凈化操作。根據(jù)板狀電容的物理原理，如在兩金屬板間維持很強(qiáng)的電場(chǎng)，使含有塵灰或霧滴的氣體通過(guò)其間，氣體分子發(fā)生電離，生成帶有正電荷或負(fù)電荷的離子，于是正離子向陰極移動(dòng)，負(fù)離子想陽(yáng)極移動(dòng)。焦油霧的清除對(duì)化產(chǎn)回收工段的設(shè)備及操作極為重要。此外，羅茨式鼓風(fēng)機(jī)的噪聲較大。這都是優(yōu)點(diǎn)。羅茨式鼓風(fēng)機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，體積小，且在轉(zhuǎn)速一定時(shí)，如壓頭稍有變化，其輸氣量可保持不變，即輸氣量隨著風(fēng)壓變化幾乎保持不變。每個(gè)轉(zhuǎn)子與機(jī)殼內(nèi)壁及與另一個(gè)轉(zhuǎn)子表面均需緊密配合。羅茨式鼓風(fēng)機(jī)有一鑄鐵外殼，殼內(nèi)裝有兩個(gè)“8”字形的用鑄鐵或鑄鋼制成的空心轉(zhuǎn)子，并將汽缸分成兩個(gè)工作室。離心式鼓風(fēng)機(jī)按進(jìn)口煤氣流量的大小有150m^3/min, 300m^3/min, 750m^3/min, 900m^3/min,和1200m^3/min等各種規(guī)格，~。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就越大，則出口煤氣的壓力就越高。由葉輪甩出的煤氣速度很高，當(dāng)進(jìn)入環(huán)形空隙后速度減小，其部分動(dòng)能變成靜壓能，并沿導(dǎo)葉輪通道進(jìn)入第二葉輪，產(chǎn)生與第一葉輪及環(huán)隙相同的作用，煤氣的進(jìn)靜壓能再次得到提高，經(jīng)出口連接送入管路中。其構(gòu)造如圖5所示:離心式鼓風(fēng)機(jī)由導(dǎo)葉機(jī)，外殼和安裝在軸上的兩個(gè)工作葉輪組成。下面介紹的是此兩種鼓風(fēng)機(jī)的構(gòu)造及優(yōu)缺點(diǎn)。離心式用于大型焦?fàn)t；容積式常用的是羅茨鼓風(fēng)機(jī)，用于中型和小型焦?fàn)t。見(jiàn)于以上兩種初冷器的對(duì)比我選用橫管式間接初冷器。橫管初冷器與豎管初冷器兩者相比，橫管初冷器有更多優(yōu)點(diǎn)，如對(duì)煤氣的冷卻，凈化效果好，節(jié)省鋼材，造價(jià)低，冷卻水用量少，生產(chǎn)穩(wěn)定，操作方便，結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積省。又由于冷卻水管在冷卻器斷面上水平密集布設(shè)，使與之成錯(cuò)流的煤氣產(chǎn)生強(qiáng)烈湍動(dòng)，從而提高了傳熱系數(shù)，并能實(shí)現(xiàn)均勻的冷卻，煤氣可冷卻到出口溫度只比進(jìn)口水溫高2℃。在煤氣初冷器內(nèi)90%以上的冷卻能力用于水汽的冷凝，從結(jié)構(gòu)上看，橫管式初冷器更有利于蒸汽的冷凝。由于管壁上的萘可被冷凝液沖洗和溶解下來(lái)，同時(shí)與冷凝液上部噴灑氨水，自中部噴煤焦油，能更好的沖洗掉沉積的萘，從而更有效的提高了傳熱系數(shù)。冷卻水由每段下部進(jìn)入，低溫水供入最下段，以提高傳熱溫差，降低煤氣出口溫度：在冷卻器殼程每段上部，設(shè)置噴灑裝置，連續(xù)噴灑含煤焦油的氨水，以清洗管外部的煤焦油和萘，同時(shí)還可以從煤氣中吸收一部分萘。兩段供水是供低溫水和循環(huán)水，三段供水則供低溫水，循環(huán)水和采暖水。 橫管式間接初冷器如圖4所示，橫管式初冷器具有直立長(zhǎng)方形的外殼，冷卻水管與水平面成3度角橫向配置。上述問(wèn)題都是立管式初冷器的缺點(diǎn)。在煤氣上升通路上。此外，隨著煤氣的冷卻，冷凝的萘將以固態(tài)薄片晶體析出。立管式出冷器一般均為多臺(tái)并聯(lián)操作，煤氣流速為34m/s。為使煤氣在各個(gè)流道中的流速大體保持穩(wěn)定，所以沿煤氣流向各流道的橫斷面積依次遞減；而冷卻水沿起流向各管束的橫斷面積則相應(yīng)遞減。冷卻水從冷卻器煤氣出口端底部進(jìn)入，依次通過(guò)各組管束后排出器外。 立管式間接初冷器如圖3所示，立管式間接初冷器的橫斷面呈長(zhǎng)橢圓形，直立的鋼管束裝在上下兩塊管柵板之間，被五塊縱板分成六個(gè)管組，因而煤氣通路也分成六個(gè)流道。第三章 設(shè)備的選擇 初冷器型式的選擇初冷器是焦化廠煤氣冷卻的主要設(shè)備，主要有立管式間接初冷器和橫管式間接初冷器兩種。此法不僅冷卻了煤氣，且具有凈化煤氣的良好、設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低及煤氣阻力小等優(yōu)點(diǎn)。為防止氨的揮發(fā)損失及減少污染，澄清槽和液體槽宜采用封閉系統(tǒng)，并設(shè)置排氣洗凈塔，以凈化由槽內(nèi)排除的氣體。采用螺旋板換熱器來(lái)冷卻閉路循環(huán)的洗滌液，可以減輕由于萘的沉積而造成的堵塞。初步澄清的煤焦油送至煤焦油分離槽除去煤焦油渣及進(jìn)一步脫除水分，然后經(jīng)煤焦油中間槽泵入煤焦油儲(chǔ)槽。聚集在塔底的噴灑液及冷凝液沉淀出其中的固體雜志后，其中用于循環(huán)噴灑的部分經(jīng)液封槽用泵送往螺旋板換熱器，在此冷卻到25℃左右，再壓送到直冷空噴塔上、中兩段噴灑。流程如下：由集氣管來(lái)的82℃左右的荒煤氣經(jīng)氣液分離器分離出煤焦油氨水后，進(jìn)入橫管式間接冷卻器被冷卻到5055℃，再進(jìn)入直冷空噴塔冷卻到2535℃。而在低溫冷卻階段，由于煤氣中水汽含量已大為減少，氣體對(duì)壁面的對(duì)流傳熱系數(shù)底，同時(shí)萘的凝結(jié)也易造成堵塞。自集氣管來(lái)的荒煤氣幾乎為水蒸氣所飽和，水蒸氣熱焓約占煤氣總熱焓的94%，所以煤氣在高溫階段冷卻放出的熱量決大部分為水蒸氣冷凝熱，因而傳熱系數(shù)較高；而且在溫度較高時(shí)，萘不會(huì)凝結(jié)造成堵塞。但也具有工藝流程較復(fù)雜，動(dòng)力消耗大，循環(huán)氨水冷卻器易腐蝕易堵塞，各澄清池污染也嚴(yán)重，大氣環(huán)境惡劣等缺點(diǎn)。這對(duì)后面洗氨洗苯過(guò)程及減少設(shè)備腐蝕都有好處。煤氣直接冷卻，不但冷卻了煤氣，而且具有凈化煤氣的良好效果。剩余氨水則送去蒸氨或脫酚。分離出來(lái)的煤焦油與上述煤焦油混合。煤焦油盒底部的煤焦油渣人工撈出。由氣液分離器分離出的氨水，煤焦油和焦油渣，經(jīng)過(guò)焦油盒分離出焦油渣后流入焦油氨水澄清池，從澄清池出來(lái)的氨水用泵送回集氣管?chē)姙⒗鋮s煤氣。我國(guó)小焦化大都用此流程。密集的冷卻管束還可以起到分離焦油霧和水霧的擋板作用。h因此。用焦油氨水混合液噴灑，不僅可在管外形成液膜，提高傳質(zhì)效果，而且可以從上而下沖洗傳熱管，防止萘和焦油的沉積，除萘效果比立管式好。煤氣的間接冷卻有立管式和橫管式兩種，立管式相對(duì)于橫管式工藝較老，而且本設(shè)計(jì)也是按橫管式間冷設(shè)計(jì)的，故立管式工藝在此不再多說(shuō)，下面是橫管式間冷工藝。上述三種各有缺點(diǎn)，可根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模，工藝要求幾其他條件因地制宜地選擇采用。被冷卻的煤氣與冷卻介質(zhì)直接接觸的冷卻器，稱為直接混合式冷卻器，簡(jiǎn)稱為直接冷卻器或直接冷卻；被冷卻的煤氣與冷卻介質(zhì)分別從固體壁面的兩側(cè)流過(guò)，煤氣將熱量傳給壁面，再由壁面?zhèn)鹘o冷卻介質(zhì)的冷卻器，稱為間壁式冷卻器，簡(jiǎn)稱為間接冷卻或間接冷卻器。來(lái)自焦?fàn)t中的粗煤氣含有水汽和焦油蒸汽等，需要進(jìn)行初步冷卻，分理處焦油和水，以便把煤氣輸送到回收車(chē)間后續(xù)工序和進(jìn)一步利用。煤氣經(jīng)初冷后，溫度降低，是保證煉焦化學(xué)產(chǎn)品回收率和質(zhì)量的先決條件。第二步再在煤氣初冷器中冷卻，使殘余焦油和大部分水汽冷凝下來(lái)，可將煤氣冷卻到2535℃。煤氣初冷的目的一是冷卻煤氣，二是使焦油和氨水分離，并脫除焦油渣。其操作運(yùn)行的好壞，不僅對(duì)回收工段的操作有影響，而且對(duì)焦油蒸餾工段及煉焦?fàn)t的操作也有影響。目前，中國(guó)新型煤化工總體上還處于發(fā)展初期，未來(lái)20年是其技術(shù)開(kāi)發(fā)、工業(yè)化建設(shè)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要時(shí)期。先進(jìn)的催化合成技術(shù)、分離技術(shù)、生物化工技術(shù)、節(jié)能與環(huán)保技術(shù)、材料與大型工業(yè)裝備制造技術(shù)等是新型煤化工的發(fā)展基礎(chǔ)。煤炭焦化、煤氣化已是中國(guó)主要的煤化工產(chǎn)業(yè)，隨著技術(shù)、經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和市場(chǎng)的巨大需求，煤炭焦化、煤氣化一甲醇及下游化工產(chǎn)品等將得到快速發(fā)展。中國(guó)煤化工的發(fā)展對(duì)發(fā)揮豐富的煤炭資源優(yōu)勢(shì)，補(bǔ)充國(guó)內(nèi)油、氣資源不足和滿足對(duì)化工產(chǎn)品的需求，保障能源安全，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，具有現(xiàn)實(shí)和長(zhǎng)遠(yuǎn)的意義。煤炭是中國(guó)的主要能