【正文】 ： （ 3）每標(biāo)準(zhǔn)立方米水汽含量： （ 4）濕上行煤氣成分及流量 成分 H2 CO CO2 CH4 O2 H2S H2O 共計(jì) Nm3/h 9 4714.5 3 5 3 1 6 8 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 28 頁(yè) kmol/h 7 % 100 濕水煤氣的平均分子量 M= ? ? ??????????????? （ 5）濕上行煤氣進(jìn)口溫度 495oC（扣除 5oC 損失） （ 6）濕上行煤氣出口溫度 350oC（假設(shè)） （ 7）煤氣壓力 （絕），即 104= （ 8）蒸汽進(jìn)口溫度 110oC （ 9）蒸汽出口溫度 180oC 熱量平衡 進(jìn)項(xiàng)：（ 1）干煤氣熱焓 Q1=495=（ 2）上行煤氣中水蒸氣的熱 Q2==（ 3）飽和蒸汽帶入的物理熱 Q3==式中 —110oC 飽和蒸汽的熱焓 共計(jì) 出項(xiàng)：（ 4） 350oC 時(shí)上行煤氣熱值 350oC 各組分的熱容（ kcal/(m3oC)=(m3 煤氣的平均溫度是 2350495? = oC 蒸汽平均體積 V= 110 180273 2273 ?? 36001 =初選蒸汽流速 14m/s。 D=?n= 2223?= 以管板直徑 1300mm 作圖，按直列法排出管子數(shù) 223 根，管板折邊取100mm，于是爐體內(nèi)壁直徑為 1500mm，見圖示一。 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 30 頁(yè) 圖一 過熱器管板管數(shù)的確定 傳熱系數(shù)的計(jì)算 列管總截面積及 Re A=n4? d i2=2234? = 水蒸汽質(zhì)量流速 G=36001 =s /m2=105Pa 管內(nèi)傳熱系數(shù) ?內(nèi)的計(jì)算 （ 1）管內(nèi)對(duì)流傳熱系數(shù) ?對(duì) 流 查得 180oC 過熱蒸汽導(dǎo)熱系數(shù) λ1=(moC) 110oC 過熱蒸汽導(dǎo)熱系數(shù) λ2=(moC) 則管內(nèi)平均導(dǎo)熱系數(shù)： λ=(moC)=(moC)=(kgs1032Pas 為 20oC 下水的粘度） 即蒸汽屬低粘度流體，且蒸汽在管內(nèi)呈湍流狀態(tài)， Re1000， Pr120,流體被加熱 n=。hoC) 管外傳熱系 數(shù) ?外 的計(jì)算 (1)上行煤氣質(zhì)量流速 換熱管內(nèi)裝有圓缺形擋板（缺口面積為 25%的殼體內(nèi)截面積），擋板間距取 800mm，則流體通過管間距最大的截面積為： 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 32 頁(yè) A= ?????? ??? tddh 01= 1??? ? ?????= 式中， h：板間距 d0：管外徑 D：換熱器內(nèi)徑 t：管間距 上行煤氣質(zhì)量流速 G=36001 =s 按平方加和法計(jì)算， 混合煤氣的粘度如下： μ= iiiii MyMy ?? ? ? =( 2 + 28 + 44 + 32 +16 +18 +34 )/100 = i iyM?? =( 2 + 28 +44 + 32 + 16 +24618 +34 )/100 = 所以 μ=105/=105Pa 即 對(duì)? =??? ??? 3 ???????????????? eedd 對(duì)氣體， ?? = （ 4）上行煤氣混合導(dǎo)熱系數(shù) 混合煤氣的導(dǎo)熱系數(shù)可按下式求解： λ= 33i i i i iy M y M??? 查得 下煤氣中各組分的導(dǎo)熱系數(shù)如下表： 成分 H2 CO CO2 CH4 O2 H2S H2O W/(moC) （ 4）上行煤氣混合熱容 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 34 頁(yè) 下煤氣中各組分的熱容如下表： 成分 H2 CO CO2 CH4 O2 H2S H2O kcal/(m3oC)= ? =(kghoC) 由于有折流板，在折流和管束間，折流板和換熱器之間，總有一定 間隙，部分流體短路，所以將所求 外? 按經(jīng)驗(yàn)乘以一系數(shù) 。oC) == kJ/(m2oC) 總傳熱系數(shù)的計(jì)算 查得 R 內(nèi) =104(m2oC)/W 管道污垢熱阻 R=R 內(nèi) +R 外 =（ +） 104 =104(m2oC)， 管子厚度 δ= 所以 K=???? ??? R外內(nèi)111 =11 1 4 ???? ? 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 35 頁(yè) =(m2h U型管平均高度 H= 203 1 ???? = 過熱除塵器上部的過熱器規(guī)格為： 內(nèi)徑： φ1500mm 換熱器： φ38 U型管 222 根 有效高度： 另外，在過熱器下部有一與之配套制作的除塵器，其外徑按比例取為3200mm。 因煤氣爐是間歇生產(chǎn)的，廢熱鍋爐應(yīng)能滿足最大熱負(fù)荷的需要，各階段以吹風(fēng)時(shí)的熱負(fù)荷最大，故廢熱鍋爐以吹風(fēng)氣為條件進(jìn)行計(jì)算。 按吹風(fēng)氣計(jì)算廢熱鍋爐的生產(chǎn)能力 設(shè)新軟水加入量 xkg，產(chǎn)汽量 ykg。 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 38 頁(yè) 吹風(fēng)氣的平均溫度 t= 221 tt ? =2230545?= 吹風(fēng)氣平均體積流量： V=273 ?36001=火管采用 φ76，初選氣體流速 19m/s。 故 D=?n== 以管板直徑 2200mm 作圖，按六角形排列法排出管子數(shù) 411 根，管板折邊取 100mm，于是爐體內(nèi)壁直徑為 2400mm，如圖二所示。 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 39 頁(yè) 圖二 廢熱鍋爐管板管數(shù)的確定 傳熱系數(shù)的計(jì)算 管內(nèi)傳熱系數(shù) ?內(nèi) 的計(jì)算 （ 1）火管總截面積 A=n4? d i2=4114? = （ 2）氣體質(zhì)量流速 G=M? n 總 /s? h=36001 =s 百分比 % 按平方根規(guī)律計(jì)算混合吹風(fēng)氣的粘度： μ= iiiii MyMy ?? ? ? =( 2 + 28 + 44 + 32 +28 +16 +34 +18 )/100 = i iyM?? =(2 +28 + 44 + 32 + 28 + 16 2+34 +18 )/100 = 故 μ=s 所以 Re=?Gd= 10???=10000 則氣體在管內(nèi)呈湍流狀態(tài)，選定條件合適。oC) 按以下公式計(jì)算 λ： λ= 33 iiiii MyMy ?? ? 3iiyM?? （ 32 +328 +344 +332 + 328 +316 +334 +318 ） /100 = 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 41 頁(yè) 3i i iyM? ?? （ 32 +328 +344 + 332 +328 +316 +334 +318 ） /100 = λ=(moC) cp=? iiCpy =(+++++0.48++)/100 =(m3oC) (6)管內(nèi)傳熱系數(shù) Pr= ??pc = 35 ?? ??? = 又 μ=105Pas （ 103Pa 對(duì)? = id? = 7 51 1 40 0 46 ??? =(m2oC) 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 42 頁(yè) 管外傳熱系數(shù) ?外 的計(jì)算 管外為沸水，可用下式計(jì)算管外傳熱系數(shù) 外? 外? =3 pq 其中 q—單位面積熱負(fù)荷， kcal/(m2h) 外? = 03 ?????? ???=(m2oC) =(m2oC) 總傳熱系數(shù)的計(jì)算 管道污垢熱阻 R=R 內(nèi) +R 外 =（ +） 104=104(m2oC) 管子厚度 δ= K=???? ??? R外內(nèi)111 =0 2 5 1 8 011 1 4 ???? ? =(m2h 換熱面積的計(jì)算應(yīng)先假定一個(gè)值，然后按照上面的方法進(jìn)行校驗(yàn)，若誤差較大，則重新假定，直至誤差在允許范圍內(nèi)。 結(jié)論 因已考慮了最大熱負(fù)荷，故不需再加安全系數(shù)，換熱面積取 725m2，管內(nèi)給熱系數(shù)遠(yuǎn)低于管外給熱系數(shù)，故傳熱面積應(yīng)以管內(nèi)徑計(jì)算。洗氣箱的水位必須對(duì)煤氣進(jìn)氣管實(shí)現(xiàn)液封，如此即可以除塵，還可以通過洗氣箱中水的蒸發(fā)降低煤氣的溫度，出洗氣箱的煤氣溫度為 75 oC。 洗氣箱的設(shè)計(jì)關(guān)鍵在 于洗滌水的加入量和蒸發(fā)水的確定，即為加入的洗滌水量必須大于蒸發(fā)水量，防止洗氣箱水位的不斷下降，但也不可過大，過大則水位不斷上升，影響正常生產(chǎn)。 已知條件 上行煤氣進(jìn)口溫度： 230oC 下行煤氣進(jìn)口溫度： 200oC 出洗氣箱氣體溫度： 75oC 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 44 頁(yè) 冷卻水進(jìn)口溫度： 30oC 冷卻水出口溫度： 50oC 氣體出口壓力： 1000mmH2O 進(jìn)出氣管規(guī)格： φ7206mm 液封進(jìn)氣管高度： 100mm 上行煤氣流量： 下行煤氣流量： 8200Nm3 洗滌水用量： 1505kg/h(設(shè)定 ) 洗氣箱直徑的確定 ? ? 02202 44 PdhdD i?? ?? 式中 D—洗氣箱直徑， m； di—進(jìn)氣管內(nèi)徑， m； do—進(jìn)氣管外徑， m； h—進(jìn)氣管水封高度， m； Po—洗氣箱出口壓力， mH2O（ 1mH2O=）； 即 ? ?2 2 20. 72 0. 1 0. 72 2 0. 01 1. 044D??? ? ? ? ? ? ?（ ） D=（取洗氣箱直徑為 ） 洗滌水用量的確定 由于煤氣發(fā)生爐是間歇操作，則通過洗氣箱的氣量隨制氣循環(huán)中 各階段的不同而變化，為保證冷卻效果，應(yīng)以最大氣體流量進(jìn)行計(jì)算，而上吹制氣階段的氣體流量最大，故用上吹制氣過程的參數(shù)計(jì)算。 上行煤氣流量 上行煤氣中水汽流量 =取冷卻水用量為 1505kg/h 上行煤氣參數(shù)計(jì)算洗滌水用量 （ 1）、進(jìn)洗氣箱上行煤氣熱焓 230oC 煤氣中各組分的熱容如下表（ kcal/(m3oC) cp=? iiCpy 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 45 頁(yè) =+++++ =(m3oC)） 成分 H2 CO CO2 CH4 O2 H2S kcal/(m3oC) Q1=75= Q2=（ +W） =(+)kJ/h 式中 —75oC 過熱蒸汽焓， kJ/kg W—冷卻水中蒸發(fā)量， kg/h Q3=50（ 1505W） =－ 合計(jì) (10242086+)kJ/h 平衡： =10242086+ W=因?yàn)橄礆庀涫抢盟恼舭l(fā)而帶走熱量的，蒸發(fā)的水量應(yīng)該少于洗滌水的加入量，故假設(shè)洗滌水用量為 1505kg/h 合理。 干氣： 8200Nm3/h=水汽： 8200=4100kg/h=(1)進(jìn)洗氣箱下行煤氣熱焓 200oC 煤氣中各組分的熱容如下表（ kcal/(m3oC) cp= ? iiCpy =++++2+ =(m31