炼焦工段工艺计算.doc

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2.4加热用煤气相关计算所选焦炉煤气组成见表2-4。表2-4焦炉煤气组成，%2.40.67.025.02.0(80%)59.04.0(20%)(1)干煤气热值煤气中可燃成分的低热值（）为：—12730，—10840，—35840，—71170则煤气的低热值为：(2)干煤气密度=0.458式中——煤气中某成分的分子量；——煤气中某成分的体积，%。(3)湿煤气组成焦炉煤气温度为31.2℃时，1干煤气所含水汽量为0.0464/，则湿煤气中氢气含量为：%其它气体计算与上相同，计算结果如下： ：23.89%，：6.69%，：1.91%，：2.29%，：3.82%：0.57%，：4.64%(4)湿煤气热值(5)湿煤气密度2.5煤气燃烧计算以1干煤气燃烧计算(1)理论空气需要量理论需氧量为：=0.01[0.5(59+7.0)+225+320.8+7.520.2-0.6]=0.902/式中，，……分别为煤气中该成分的体积，%。理论空气需要量为：/(2)实际干空气需要量/式中——空气过剩系数，暂取为1.2。(3)实际湿空气需要量/式中——由表6-2[1]第五项查取的空气中含饱和水汽量，/。(4)废气量和废气组成完全燃烧时，废气中只有，，和过剩空气中带入的，故废气中各成分的量为： =0.01(2.4+0.7+25+220.8+620.2)=0.4/=1.4196///式中，，……分别为煤气中该成分的体积，%。总废气量为：=0.4+1.4196+4.1118+0.1804=6.1118/根据以上数据就可计算空气过剩系数：式中分别为废气分析中各成分的体积，%。将=1.2代入以上煤气燃烧计算式中，可得到以下结果：=5.1542/，=5.3934/，=0.4/，=1.4196/，=4.1118/，=0.1804/，=0.4+1.4196+4.1118+0.1804=6.1118/故在废气中的百分比为：=6.5% 在废气中的百分比为：=23.23%在废气中的百分比为：=67.28%在废气中的百分比为：=2.95%2.6焦炉的物料平衡与热量平衡计算结焦时间与加热煤气参数见表2-5。大气参数与其它温度见表2-6。小烟道及总烟道废气组成见表2-7。入炉煤与焦炭的工业分析和元素分析见表2-8。表2-5结焦时间与加热煤气参数结焦时间h加热煤气孔板设计参数实际裝湿煤量t流量压力温度压力温度重度m3/hPa℃Pa℃175391.5510731.24903250.47表2-6大气参数与其它温度大气参数入炉煤温度℃焦饼中心温度℃小烟道出口废气温度℃蓄热室走廊温度℃荒煤气温度℃压力Pa温度℃相对湿度%前半个结焦周期后半个结交周期加权平均101325244722105032135747807767表2-7小烟道及总烟道废气组成部位小烟道出口处总烟道组成正常加热含量%6.042.925.24.1停止加热含量%0.627.87 表2-8入炉煤与焦炭的工业分析和元素分析项目工业分析%元素分析%组成水分灰分挥发分碳氢氧氮应用基干基干基可燃基符号入炉煤98.79.7627.6328.478.924.354.981.28焦炭——12.831.201.27886.06——0.612.6.1原始数据的处理与计算(1)加热煤气表流量换算成标准流量流量孔板设计参数：压力(P)为4903Pa，温度(t)为25℃，水汽含量(f)为0.026，重度()为0.47，大气压力(P0)为101325Pa加热用焦炉煤气工作状态参数：表流量()为5391.5，压力()为5107Pa，温度()为31.2℃，水汽含量()为0.0378则=5342.5(2)空气过剩系数的计算小烟道处：总烟道处：(3)漏入燃烧系统的荒煤气量 式中——总烟道废气空气系数；——停止加热后干废气中含量，%；——1荒煤气燃烧后生成体积，/。2.6.2物料平衡计算A.物料入方计算以1000kg入炉煤为计算基准，入炉煤含水百分比W=9%(1)入炉干煤量Gmkg/t(2)入炉煤带入水分GsB.物料出方计算(1)全焦量GJ干基全焦率按煤的挥发分和焦饼温度tJ相关式计算全焦量(2)无水焦油量GJY无水焦油产率无水焦油产量 (3)粗苯量粗苯产率粗苯产量(4)氨量氨产率式中b为氮转变成氨的转化系数，取为0.14。氨产量(5)净煤气量100kg干煤及其所生成的焦炭、焦油、粗苯中的含碳量：干煤含碳量：焦炭含碳量：焦油含碳量：粗苯含碳量：净煤气产率为：净煤气产量为： =1000(6)化合水量化合水产率按煤中氧转化为化合水经验公式：式中——装炉煤中干基含氧量；a——转化系数，取为0.39。则化合水量为:根据以上计算数据，列出物料平衡表见表2-9。表2-9物料平衡表收入支出项目数值kg/t占湿煤%项目数值kg/t占湿煤%干煤Gm91091全焦GJ686.43668.64入炉煤带入水Gs909焦油GJY33.913.39粗苯9.790.98氨2.0020.20净煤气157.88515.55化合水19.8381.98入炉煤带入水Gs909.00差值0.1390.25合计1000100合计10001002.6.3热量平衡计算A.热量收入计算(1)加热煤气燃烧热加热煤气低发热量为=17918.5KJ/ 全炉每小时平均入炉煤量表示为，因为全炉炭化室孔数N为8孔，结焦时间为17h，每孔装煤量为17.9t，则每小时装煤量为：每吨入炉煤所需加热煤气量为：则加热煤气燃烧热为：(2)加热用焦炉煤气带入的显热Q2加热煤气温度℃加热煤气平均比热为：=1.3806/（℃）式中，，……分别为煤气中该成分的体积，%。焦炉煤气在31.2℃时的饱合水含量为0.0464/，则加热煤气显热为：=(3)漏入燃烧系统的荒煤气的燃烧热(4)空气带入的显热干空气的水分含量为′=47%，温度为35℃(蓄热室走廊温度)时饱和水分压5630.16Pa，大气压P=101325Pa 则空气带入显热为：=142096.46/t(5)入炉干煤代入的热量干煤比热为：入炉煤带入热量为：入炉煤水分代入的热量为：B.热量支出计算(1)焦炭带走的热量=1050℃时，=1.0718/(℃)，=1.5282/(℃)，=1.8447/(℃)则焦炭的平均比热为：/(℃) 则焦炭带走的热量为：(2)焦油带走的热量焦油的平均比热为：/(℃)式中--结焦周期前半周期荒煤气平均温度。则焦油带走的热量为：(3)粗苯带走的热量粗苯的平均比热为：/(℃)粗苯带走的热量为：(4)氨带走的热量氨的平均温度为：℃式中--结焦周期后半周期荒煤气平均温度。氨带走的热量为：(5)净煤气带走的热量净煤气的平均比热为：当=747℃时： +/(℃)式中，，……分别为煤气中该成分的体积，%。当=807℃时：/(℃)净煤气带走的热量为：(6)水分所消耗的热量各温度段水汽的平均比热：在0～747℃时，=2.0582/(℃)在0～450℃时，=1.9628/(℃)则水分的平均比热为：/(℃)入炉煤带入水分所消耗的热量：=-68051.55则水汽所消耗的热量为： =363462.79-68051.55+181067.943=476479.18(7)废气带走的热量废气组成为：%=6.5%，%=23.23%，%=67.28%，%=2.95%小烟道出口废气温度t=321℃,此时各种气体比热为：=1.8969，=1.5474，=1.3088，=1.3607则废气平均比热为:=1.4035/(℃)则废气带走热量为：=1995196.07(8)表面散热a.炉顶1)装煤口盖对流传热系数:℃)式中为风速，当时即采用此公式。辐射传热系数:℃)式中为物体表面温度，为物体表面空气温度，℃。 则装煤口盖部位散热量为：式中F--炉体各部位此处为装煤口盖的表面积；--结焦时间；--每孔炭化室裝湿煤量。2)装煤口座对流传热系数:℃)辐射传热系数:℃)则装煤口座处散热量为:3)看火孔盖对流传热系数:℃)辐射传热系数:℃)则看火孔处散热量为:4)看火孔座对流传热系数:℃)辐射传热系数: ℃)则看火孔座处散热量为:5)炭化室顶砖对流传热系数:℃)辐射传热系数:℃)则此处散热量为:6)燃烧室顶砖对流传热系数:℃)辐射传热系数:℃)则此处散热量为:b.机侧7)小炉头对流传热系数:℃)辐射传热系数:℃)则此处散热量为: 8)钢柱对流传热系数:℃)辐射传热系数:℃)则此处散热量为:9)炉门对流传热系数:℃)辐射传热系数:℃)则此处散热量为:10)炉门框对流传热系数:℃)辐射传热系数:℃)则此处散热量为:c.焦侧11)小炉头对流传热系数:℃)辐射传热系数: ℃)则此处散热量为:12)钢柱对流传热系数:℃)辐射传热系数:℃)则此处散热量为:13)炉门对流传热系数:℃)辐射传热系数:℃)则此处散热量为:14)炉门框对流传热系数:℃)辐射传热系数:℃)则此处散热量为: d.蓄热室15)机侧钢柱对流传热系数:℃)式中A当散热面垂直于地平面时取9.21。辐射传热系数:℃)则此处散热量为:16)机侧隔热罩对流传热系数:℃)辐射传热系数:℃)则此处散热量为:17)焦侧钢柱对流传热系数:℃)辐射传热系数:℃)则此处散热量为: 18)焦侧隔热罩对流传热系数:℃)辐射传热系数:℃)则此处散热量为:e.炉墙19)护墙对流传热系数:℃)辐射传热系数:℃)则此处散热量为:20)抵抗墙对流传热系数:℃)辐射传热系数:℃)则此处散热量为:21)蓄热室部位对流传热系数:℃)辐射传热系数: ℃)则此处散热量为:f.其它22)基础顶板对流传热系数:℃)辐射传热系数:℃)则此处散热量为:则以上所散热之和为:则传入地下的热量为:打开炉门时损失的热量为:所以炉体表面总的散热量为: 根据以上计算，列出炉体表面散热计算结果于表2-10。2-10炉体表面散热计算结果区域编号部位面积℃物体温度℃环境温度℃风速对流传热系数辐射传热系数散热量占总热量比例%炉顶1装炉煤口盖0.389232243.473.5453.358873.32.892装炉煤口座0.203220243.473.5450.724272.51.393看火孔盖0.371180243.473.5442.655811.81.904看火孔座0.156187243.473.5443.982582.70.845炭化室顶砖5.52556243.473.5423.8314878.34.856燃烧室顶砖9.35582243.473.5427.0747180.015.39机侧7小炉头0.588624252.427.62486.30.818钢柱5.5657624252.426.919832.96.479炉门5.689324252.428.527402.58.9410炉门框4.8111424252.431.531390.210.24焦侧11小炉头0.5857242.559.9523.951386.20.4512钢柱5.56559242.559.9524.1914163.84.6213炉门5.6583242.559.9527.225105.18.1914炉门框4.8192242.559.928.4124977.88.15蓄热机侧15钢柱3.645843018.1326.212092.30.68 室16隔热罩2.256643020.1727.272121.80.69焦侧17钢柱3.6043528014.9821.87803.50.2618隔热罩2.253728015.9522.10665.90.22炉墙19护炉墙0.9353243.473.5423.482261.50.7420抵抗墙3.5450243.473.5423.137494.32.421蓄热室部位1.56028021.9124.751935.70.63其它22基础顶板16.095334013.1124.609963.53.252348959.615.97合计306641.5100综上所述，列出焦炉热量平衡表见表2-11。表2-11热平衡表热收入热支出项目数值项目数值%%加热燃烧煤气热11132869.887.97焦炭带出热量1062973.608.4加热煤气带入显热5738.590.045焦油带出热量77608.670.61漏入荒煤气燃烧热1345844.6410.63粗苯带出热量18741.900.15助燃空气显热142096.461.12氨带出热量4043.830.044入炉煤带入显热21039.020.17净煤气带出热量435621.333.44入炉煤水分显热8289.860.065水分带走热量476479.183.76废气带走热量1995196.0715.76炉体表面总散热量306641.52.42差值8278572.2965.41合计12655878.37100合计12655878.37100 2.6.4焦炉热效率2.6.5炼焦耗热量(1)湿煤耗热量:(2)换算成7%水分的相当湿煤耗热量:(3)相当干煤耗热量:(4)计算包括荒煤气漏入燃烧室的炼焦湿煤耗热量:=17670.1(630.04+641.31/8.42)/1000=12478.714结论本次设计对整套炼焦工艺流程作了初步的设计，并进行了焦炉的物料衡算、热量衡算、煤气的燃烧计算、炉体各部位水压计算并最终确定了烟囱的高度。通过以上计算和研究可以得到以下结论：(1)本次设计采用了预热煤与干熄焦相结合的炼焦工艺，可以起到稳定焦炉操作、提高焦炭产量、改善焦炭质量和节能、环保等效果。(2)设计中采用了JN43-58-2型焦炉，其主要参数与尺寸为：每座焦炉炭化室孔数为8孔，炭化室平均宽度450mm、有效长度13280mm、有效高度4000mm、有效容积23.9m3，结焦时间为17h，加热水平高度为800mm，该焦炉为双联火道、煤气下喷、废气循环的复热式锅炉，其生产能力和结构性能能够满足此次设计要求。 (3)根据焦化生产自身特性和本次设计的生产流程特点制定了相应的环保措施，即对装煤烟尘、推焦烟尘、熄焦烟尘、筛焦系统的污染、焦化废水等制定了处理方案，使三废排放满足国家标准。