6萬(wàn)噸合成氨造氣工段工藝設(shè)計(jì)——畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、內(nèi)蒙古宜化化工有限公司 第 1 頁(yè) 6 萬(wàn)噸合成氨造氣工段工藝設(shè)計(jì) 摘 要 摘要：本設(shè)計(jì) 6 萬(wàn)噸/年合成氨造氣工段工藝設(shè)計(jì)采用塊煤送入造氣爐制 氣，該工藝技術(shù)成熟，結(jié)合湖北宜化豐富的生產(chǎn)和管理經(jīng)驗(yàn)，在同行業(yè)中具有 熱量回收充分、消耗低、低成本等優(yōu)勢(shì)。根據(jù)已知參數(shù)，利用所學(xué)知識(shí)對(duì)合成 氨的工藝流程進(jìn)行設(shè)計(jì)，工藝計(jì)算，并對(duì)設(shè)備進(jìn)行了選型。 關(guān)鍵詞：造氣爐；已知參數(shù)；工藝衡算；設(shè)備計(jì)算 內(nèi)蒙古宜化化工有限公司 第 2 頁(yè) 目 錄 摘 要.1 1前言.3 2.物料及熱量衡算.6 2.1.被損耗燃料各組分量的計(jì)算 .8 2.2.爐渣生成量的計(jì)算 .9 2.3.計(jì)算帶出物及爐渣中各組分的總重量.9 2.

2、4.燃燒氣化后進(jìn)入煤氣中各元素的量.10 3.空氣吹分階段的計(jì)算 .11 3.1.物料衡算.11 3.2.熱量衡算.12 4.蒸汽吹送階段的計(jì)算 .15 4.1.物料衡算.15 4.2 熱平衡計(jì)算.19 5 總過(guò)程計(jì)算.21 5.1 燃料使用分配.21 5.2 吹風(fēng)氣產(chǎn)量.21 5.3 物料平衡.22 5.4 熱量平衡.24 5.5 配氣計(jì)算.26 5.6 消耗定額（以噸氨為基準(zhǔn)）.27 6 主要設(shè)備工藝計(jì)算 .29 6.1 空氣鼓風(fēng)機(jī)的計(jì)算 .29 6.2 煤氣發(fā)生爐的計(jì)算 .31 6.3 廢熱鍋爐的計(jì)算 .32 6.4 洗氣塔.35 7 結(jié)論.40 參考文獻(xiàn).41 致 謝.42 內(nèi)蒙古宜化

3、化工有限公司 第 3 頁(yè) 1 1前言前言 氨是一種重要的化工產(chǎn)品，主要用于化學(xué)肥料的生產(chǎn)。合成氨生產(chǎn)經(jīng)過(guò)多 年的發(fā)展，現(xiàn)已發(fā)展成為一種成熟的化工生產(chǎn)工藝。本次設(shè)計(jì)采用間歇式固體 煤氣發(fā)生爐造氣，余熱回收，具有環(huán)保、節(jié)能的優(yōu)勢(shì)?，F(xiàn)對(duì)造氣工段主要工藝 做一下簡(jiǎn)介。 1.固定層煤氣發(fā)生爐制造的煤氣根據(jù)氣化劑不同, 工業(yè)煤氣一般分以下四種: 空氣煤氣: 以空氣為氣化劑制取的煤氣,合成氨生產(chǎn)中也稱(chēng)吹風(fēng)氣. 水煤氣: 以水蒸汽為氣化劑制取的煤氣. 混合煤氣: 以空氣和適量的水蒸汽為氣化劑制取的煤氣. 半水煤氣: 組成符合(氫氣+氧化碳)與氮?dú)怏w積比為 3.1-3.2 的混合煤氣, 即合成氨原料氣 2.煤氣

4、發(fā)生爐自上而下分為干燥層,干餾層,還原層,氧化層,灰渣層. 干燥層: 一般不產(chǎn)生氣化反應(yīng),此區(qū)內(nèi)的燃料因剛加入爐內(nèi),故溫度低,主要 是通過(guò)吹風(fēng)時(shí)的吹風(fēng)氣,上吹時(shí)的煤氣,以及下吹時(shí)的過(guò)熱蒸汽,通過(guò)此區(qū)域時(shí), 將此區(qū)域的水蒸發(fā)掉,起干燥預(yù)熱的作用. 干餾層: 此區(qū)燃料受到熱氣體連續(xù)加熱并分解放出低分子烴,在熱分解時(shí)析 出水份,醋酸,硫化氫,甲烷等,氣化劑通過(guò)此區(qū)域時(shí)一般不發(fā)生反應(yīng). 還原層: 此區(qū)域是氣化層發(fā)生氣化反應(yīng)的主要區(qū)域之一,由氧化層來(lái)的 co2 還原生成 co 及水蒸汽分解為氫氣,燃料依靠與熱的氣體換熱被再次預(yù)熱,此區(qū)域 的化學(xué)反應(yīng)是: co2+c=2co h2o+c=co+h2 2h2

5、o+c=co2+2h2 co+h2o=co2+h2 氧化層: 在煤氣爐的整個(gè)燃料中此區(qū)域的溫度最高,燃料中的 c 與空氣中的 o2產(chǎn)生反應(yīng),其反應(yīng) c+o2+3.76n2=co2+3.76n2 2c+o2+3.76n2=2co+3.76n2 氧化 層與還原層總稱(chēng)為氣化層. 灰渣層: 燃料經(jīng)過(guò)氣化后,剩余物質(zhì)稱(chēng)為灰渣,灰渣與爐體最下部分稱(chēng)為灰 渣層,在生產(chǎn)中起到預(yù)熱氣化劑,保護(hù)爐篦和承受燃料層骨架的作用. 3.間歇式制氣通常分為五個(gè)階段進(jìn)行: 吹風(fēng)階段: 空氣從爐底吹入,進(jìn)行氣化反應(yīng),提高燃料層的溫度. 上吹制氣階段:蒸汽和加氮空氣從爐底送入,經(jīng)氣化反應(yīng)生成煤氣送入氣柜. 下吹制氣階段: 水蒸氣

6、自上而下通過(guò)燃料層生成的煤氣也送入氣柜，其目的 是吸收爐內(nèi)熱量可降低爐頂溫度,使氣化層恢復(fù)到正常位置,同時(shí)使炭層溫度增 高,有利于燃盡殘?zhí)? 內(nèi)蒙古宜化化工有限公司 第 4 頁(yè) 二次上吹制氣階段: 蒸氣由爐底入爐將爐底下部管道中的煤氣排凈,為吹風(fēng) 做準(zhǔn)備俗稱(chēng)安全上吹. 吹凈回收階段: 二次上吹后爐上部分空間出氣管道及有關(guān)設(shè)備都充滿煤氣, 如吹入空氣立即放空或送三氣將造成浪費(fèi),因此轉(zhuǎn)入吹風(fēng)之前,從爐底部吹入空 氣,與產(chǎn)生的空氣煤氣與原來(lái)殘留的水煤氣一并送入氣柜加以回收。 造氣爐圖示 4.本次工藝設(shè)計(jì)計(jì)算的根據(jù)說(shuō)明 (1).原料采用無(wú)煙塊煤。 （2）.基本數(shù)據(jù)主要是參照湖北宜化以及煤炭科學(xué)研究所的

7、實(shí)測(cè)結(jié)果，并作了 相應(yīng)的適當(dāng)調(diào)整。 加氮方法是采用上吹加氮，即開(kāi)始上吹的同時(shí)，吹風(fēng)暫不關(guān)閉，繼續(xù)由空氣管 路向爐內(nèi)送空氣，一并回收到系統(tǒng)中去。加氮時(shí)間可根據(jù)半水煤氣成份要求隨 內(nèi)蒙古宜化化工有限公司 第 5 頁(yè) 時(shí)調(diào)整。顯然，這種方法不如上、下吹全過(guò)程均勻加氮的效果好，但簡(jiǎn)單方便， 亦可以滿足生產(chǎn)需要。為簡(jiǎn)化計(jì)算，按照蒸汽吹送階段均勻加氮來(lái)進(jìn)行計(jì)算。 內(nèi)蒙古宜化化工有限公司 第 6 頁(yè) 2.2.物料及熱量衡算物料及熱量衡算 計(jì)算基準(zhǔn)：以 100kg 塊狀無(wú)煙煤為原料。 本設(shè)計(jì)中塊煤來(lái)源于山西，根據(jù)鄂爾多斯聯(lián)合化工有限公司造氣工藝指標(biāo)分析 參數(shù)以及相關(guān)調(diào)整制定已知條件如下： 表 2-1 燃料組成

8、及熱值 序號(hào)成份 chonsa1w 合計(jì) 1 重量（%）濕 78.011.440.450.760.4813.765.1100 2 重量（%）干 82.21.520.4740.80.50614.5100 燃料熱值：28164.6kj/kg 其中：a1為灰份 w 為水份 表 2-2 吹風(fēng)氣組成 成份 h2coco2 n2ch4o2 合計(jì) h2s 體積 （%） 2.905.4516.9673.570.5060.40100 0.8281g/m3(標(biāo)) 表 2-3 水煤氣組成 成份 h2coco2 n2ch4o2 合計(jì) h2s 體積 （%） 41.5031.757.8017.820.780.35100

9、1.353g/m3(標(biāo)) 表 2-4 爐渣組成 成份 csa 合計(jì) 重量% 14.80.285100 內(nèi)蒙古宜化化工有限公司 第 7 頁(yè) 表 2-5 各種物料進(jìn)爐的溫度 名稱(chēng)溫度 空氣 30 吹風(fēng)氣 450 上行煤氣 400 下行煤氣 250 爐渣 250 蒸汽壓力 （0.10mpa） 220 查過(guò)熱蒸汽過(guò)熱焓値表得焓値： =2914.01kj/kg 表 2-6 生產(chǎn)循環(huán)時(shí)間 序號(hào) 操作名 稱(chēng) 吹風(fēng)上吹下吹 二次上 吹 空氣吹 凈 合計(jì) 1%20314063100 2 時(shí)間 ,s 3046.56094.5150 2.1.被損耗燃料各組分量的計(jì)算 燃燒在爐中被帶出的損失量按照 4kg 計(jì)算，其為

10、干燃料，根據(jù)表 1-1 燃料組 成及熱值計(jì)算求得。 其中被損耗燃料中各組分之重量為： 表 2-7 被損耗燃料中各組分之重量 序號(hào)元素組成，重量%各組分重量，kg 1c82.240.822=3.288 2h1.5240.0152=0.0608 3o0.47440.0474=0.019 4n0.840.08=0.032 5s0.50640.0506=0.0202 6a214.540.145=0.58 合計(jì) 1004 內(nèi)蒙古宜化化工有限公司 第 8 頁(yè) 2.2.爐渣生成量的計(jì)算 按照標(biāo)準(zhǔn) 100kg 燃料計(jì)算 12 3 13.760.58 15.5059 0.85 aa lkg a 其中 12 3

11、13.760.58 15.5059 0.85 aa lkg a 為 100kg 塊狀無(wú)煙煤中灰份量（濕基） 。 1 a 為燃燒在爐中被帶出的損失量按照 4kg 計(jì)算時(shí)灰份量。 2 a 為爐渣組成中灰份量。 3 a 由此可以爐渣中各組分的生成量為： c: 15.5049 0.1482.2949 c lkg s: 15.5049 0.0020.00310 s lkg a: 15.5049 0.8513.18 a lkg 由此可得： acs llll 2.29490.0031 13.1815.5059 acs llllkg 2.3.計(jì)算帶出物及爐渣中各組分的總重量 根據(jù)表 1-7 被損耗燃料中各組分

12、之重量計(jì)算和上式爐渣生成量的計(jì)算求帶出物 及爐渣中各組分的總重量。 c: 3.2882.29495.5829ckg h: 0.0608hkg o: 0.019okg n: 0.032nkg s: 0.02020.03100.0512skg a: 0.58 13.1813.76akg 總計(jì)：19.5059kg 內(nèi)蒙古宜化化工有限公司 第 9 頁(yè) 2.4.燃燒氣化后進(jìn)入煤氣中各元素的量 根據(jù)上式計(jì)算的帶出物及爐渣中各組分的總重量和式 2-1 求得： c:78.01 5.582972.4271ckg h: 2 1.445.100.06081.9459 18 hkg o: 16 0.0455.100.

13、0194.9643 18 okg n:0.760.0320.728nkg s:0.480.05120.4288skg 總計(jì)：80.4941kg 計(jì)算誤差： 100(19.505980.4941) 0% 100 內(nèi)蒙古宜化化工有限公司 第 10 頁(yè) 3.3.空氣吹分階段的計(jì)算空氣吹分階段的計(jì)算 3.1.物料衡算 3.1.1.每標(biāo)準(zhǔn)吹風(fēng)氣中各元素的含量計(jì)算 c: 12 (0.05450.16960.0072)0.1239 22.4 ckg h: 22 (0.0290.0072 2) 0.00082810.00392 22.434 hkg o: 32 (0.0040.16960.5 0.0545)0

14、.2869 22.4 okg n: 28 0.73570.9196 22.4 nkg s: 32 0.00082180.000794 34 skg 3.1.2.由碳平衡計(jì)算吹風(fēng)氣產(chǎn)量 （標(biāo)準(zhǔn)） 3 72.4271 584.5609 0.1239 m 3.1.3.由氮平衡計(jì)算空氣用量 （標(biāo)準(zhǔn)） 3 584.5609 0.91960.728 543.63 28 0.79 22.4 m 計(jì)算由空氣帶入水汽量 空氣 （相對(duì)濕度：80%） 30 由物化手冊(cè)查得空氣中水汽含量為：0.0213kg(水汽)/kg（干氣） 空氣帶入水汽量為： 543.63 1.293 0.021314.9720kg 3.1.4

15、.氮的平衡 進(jìn)：燃料帶入氫 1.9459kg （2.4 計(jì)算已得） 空氣中水汽帶入氫 2 14.9721.6635 18 kg 合計(jì)：1.9459 1.66353.6094kg 出：吹風(fēng)氣中的氫 584.5609 0.003922.2916kg 吹風(fēng)氣中水汽含氫 3.60942.29151.3179kg 內(nèi)蒙古宜化化工有限公司 第 11 頁(yè) 合計(jì)為： 2.2915 1.31793.6094kg 吹風(fēng)氣中水汽含量 18 1.317911.9611 2 kg 故可得每標(biāo)準(zhǔn)吹風(fēng)氣中水汽含量為： 11.8611 0.0203 584.5609 kg 3.1.5.氧的平衡 進(jìn)：燃料帶入氧 4.9643k

16、g （2.4 計(jì)算已得） 空氣中帶入氧 32 543.63 0.21163.099 22.4 kg 空氣中水汽帶入氧 16 14.97213.3084 18 kg 合計(jì)：4.9643 163.089 13.3084181.3617kg 出：吹風(fēng)氣中的氧: 584.5609 0.2869167.711kg 吹風(fēng)氣中水汽含氧 16 11.861110.5432 18 kg 合計(jì)為： 167.711 10.5432178.2542kg 誤差： 181.3617 178.2542 100%1.71% 181.3617 1.1.2. 硫的平衡 進(jìn)：燃料帶入硫 0.4288kg （2.4 計(jì)算已得） 出：

17、吹風(fēng)氣中帶入硫 0.0007794 584.56090.4559kg 3.2.熱量衡算 3.2.1 進(jìn)項(xiàng) 燃料發(fā)熱量：100 28164.62816460kj 燃料顯熱：100 30 1.04673140.1kj 式中 1.0467 為燃料的比熱容： 根據(jù)燃料情況估算。/() o kjkgc 干空氣焓543.63 30 1.297921107.32kj 式中 1.2979 為空氣的比熱容，查化工原理得。/() o kjkgc 空氣中水汽焓：14.972 2555.622738262.783kj 式中 2555.6227 為 30時(shí)的干飽和蒸汽的焓 合計(jì) 2879030kj 3.2.2 出項(xiàng) 吹

18、風(fēng)氣發(fā)熱量：584.5609 1346.4081787057.53kj 內(nèi)蒙古宜化化工有限公司 第 12 頁(yè) 有表 2-2 吹風(fēng)氣組成查得各組分氣體之高熱值，計(jì)算單位吹風(fēng)氣發(fā)熱量 單位吹風(fēng)氣發(fā)熱量: 24 12769.7412644.14 255539858.34hcoch (表) 3 12769.74 0.029 12644.14 0.054539858.34 0.00721346.408/kj m 干吹風(fēng)氣的焓：584.5609 1.4455 450380242.25kj 其中：1.4455 為吹風(fēng)氣的平均熱值， 標(biāo)準(zhǔn)。 3 /() o kjmc 由附錄 1-5-9-17 查得各組分氣體的

19、平均比熱容。 干吹風(fēng)氣平均比熱容 (0.029 29.22390.0545 29.97750.1696 44.5894 1 0.004 31.0661 0.7357 29.73050.0072 46.8922) 22.4 cp 30 1 32.37891.4455/() 22.4 cpkgmc 吹風(fēng)氣中水汽焓： 11.8611 3384.190440140.221kj 式中 3384.1904450時(shí)的過(guò)熱蒸汽的焓（物理化學(xué)手冊(cè)） 。/kj kg 飛灰發(fā)熱量（干燃料發(fā)熱量） 1 28184.629699.26/ 1 0.51 29698.262 4118797.05 kj kg kj 飛灰顯熱

20、： 450 4 1.04671884.06 式中 1.0467燃料的比熱容 0 /()kjkgc 爐渣中可燃物的發(fā)熱量 33913 2.2949 10467 0.03178151.421kj 式中 33913、10467 分別為碳和硫的發(fā)熱值/kj kg 爐渣的顯熱： 15.5059 250 0.96303733kj 式中 0.9630煤渣的比熱容 0 /()kjkgc 散失熱（取燃燒發(fā)熱量的 6%） 2816460 0.06168987.6kj 合計(jì) 1578993.1kj 3.2.3 積聚在炭層中的熱量 2879030.2 1678993.11300037.1kj 3.2.4 吹風(fēng)效率 內(nèi)

21、蒙古宜化化工有限公司 第 13 頁(yè) 1300037.1 100%46.6% 2816460 表 3-1 空氣吹分階段的熱量平衡表 進(jìn)項(xiàng) ， kj出項(xiàng) ， kj 1.燃料發(fā)熱量 28164601.吹風(fēng)氣發(fā)熱量 787057.53 2.燃料顯熱 3140.12.干吹風(fēng)氣的焓 380242.25 3.干空氣焓 21107.323.吹風(fēng)氣中水汽焓 40140.25 4.空氣中水汽焓 38262.7834.飛灰發(fā)熱量 118797.05 5.飛灰顯熱 1884.06 6.爐渣中可燃物的發(fā)熱量 78151.42 7.爐渣的顯熱 3733 8.散失熱 168987.6 9.積聚在炭層中的熱量 1300037

22、.1 合計(jì) 2879030.2 內(nèi)蒙古宜化化工有限公司 第 14 頁(yè) 4.4.蒸汽吹送階段的計(jì)算蒸汽吹送階段的計(jì)算 4.1.物料衡算 4.1.1 每標(biāo)準(zhǔn)米 3煤氣中所含元素量 c: 12 (0.31750.0780.0078)0.216 22.4 ckg h: 22 (0.4150.0078 2)0.0013530.0385 22.434 hkg o: 32 (0.3175 0.50.0780.0035)0.3432 22.4 okg n: 28 0.17820.2228 22.4 nkg s: 32 0.0013530.001273 34 skg 4.1.2 由碳平衡計(jì)算實(shí)際水煤氣產(chǎn)量 （標(biāo)

23、準(zhǔn)） 3 72.4271 335.311 0.216 m 4.1.3 由氮平衡計(jì)算空氣用量 （標(biāo)準(zhǔn)） 3 335.311 0.22280.728 74.916 28 0.79 22.4 m 4.1.4 空氣帶入水汽量為： 74.916 1.293 0.02132.0633kg 4.1.5 氫平衡 設(shè)定已知和假設(shè)條件 上行煤氣量 （標(biāo)準(zhǔn)） 3 xm 上行煤氣含水量 （標(biāo)準(zhǔn)）干 3 0.26/kg m 上下吹蒸汽量相等各為wkg 下行煤氣量 （標(biāo)準(zhǔn)） 3 335.311xm 下行煤氣含水量 （標(biāo)準(zhǔn)）干 3 0.51/kg m 為計(jì)算方便起見(jiàn)，上下吹時(shí)氣體成分假設(shè)相同，上吹、下吹加 n 作為均勻加入

24、 計(jì)算。 上行階段 進(jìn)項(xiàng) 內(nèi)蒙古宜化化工有限公司 第 15 頁(yè) 燃料帶入氫 1.9459 0.005803 335.311 x xkg 蒸汽帶入氫 2 189 w wkg 空氣中水汽帶入氫 2 2.06330.0006837 18335.311 x xkg 合計(jì)：0.00649 9 w xkg 出項(xiàng): 煤氣中氫 0.0385xkg 煤氣中水汽含氫 2 0.260.02889 18 xxkg 合計(jì)：0.03850.028890.02889xxxkg 平衡：0.006490.06739 9 w xxkg 0.0609 9 w x 0.5481wxkg 下行階段 進(jìn)項(xiàng)：燃料帶入氫 1.9459 (1

25、)1.94590.005803 335.311 x xkg 蒸汽帶入氫 2 189 w wkg 空氣中水汽帶入氫 2 2.06330.0006837 18 xkg 出項(xiàng)：煤氣中含氫 (335.311) 0.037812.6750.0378xxkg 煤氣中水汽含氫量 2 (0.51)(335.311)19.001 0.05667 18 xxkg 合計(jì)：31.676 0.09447xkg 平衡：31.6760.094472.17520.006487 9 w xkg 29.50080.08798 9 w xkg 內(nèi)蒙古宜化化工有限公司 第 16 頁(yè) 265.50720.792wkg 解方程（1） （

26、2） 0.5481265.50720.792xxkg 1.3401265.5072x （標(biāo)準(zhǔn)） 3 198.1248xm 108.59wkg 由此得： 上行煤氣產(chǎn)量：（標(biāo)） 3 198.1249wm 上行煤氣產(chǎn)量占總量的百分?jǐn)?shù) 198.1249 100%59.1% 335.311 下行煤氣產(chǎn)量： （標(biāo)） 3 335.311 198.1249137.186m 下行煤氣產(chǎn)量占總產(chǎn)量的百分?jǐn)?shù) 137.188 100%40.9% 335.311 上行煤氣中水汽含量:0.26 198.124951.5125kg 下行煤氣中水汽含量:0.51 137.18689.9649kg 煤氣中總水汽量:51.512

27、569.9649121.4774kg 上吹蒸汽量：108.5923kg 下吹蒸汽量：108.5923kg 蒸汽總耗量：108.5923 108.5923217.1846kg 上吹蒸汽分解率： 108.592351.5125 100%52.56% 108.5923 下吹蒸汽分解率： 108.592369.9649 100%35.57% 108.5923 平均蒸汽分解率 217.1846 121.4774 100%44.07% 108.5923 4.1.6 氧平衡 內(nèi)蒙古宜化化工有限公司 第 17 頁(yè) 進(jìn)項(xiàng)： 燃料帶入氧 4.9643kg 蒸汽帶入氧 32 74.916193.053 22.4 k

28、g 空氣帶入氧 空氣中水汽帶入氧 16 2.06331.834 18 kg 合計(jì)：4.9643 193.05322.4748 1.834222.3261kg 出項(xiàng)： 煤氣中氧 335.311 0.342115.0787kg 煤氣中水汽含氧 16 121.4774107.9799 18 kg 合計(jì)：115.0787107.9799223.0586kg 誤差： 223.0586222.3261 100%0.33% 223.0586 4.1.7 硫平衡 煤料帶入硫 0.4288kg 合計(jì) 0.4288kg 煤氣中硫 0.001273 335.3110.4269kg 4.2 熱平衡計(jì)算 4.2.1 進(jìn)

29、項(xiàng) 燃料發(fā)熱量 100 28164.62816460kj 燃料顯熱 100 30 1.0467 3140.1kj 蒸汽焓 217.1846 2914.0128632878.7kj 干空氣焓 74.916 30 1.29792917.0043kj 其中：1.2979 為由物化手冊(cè)附錄 1-5-10 查得， （標(biāo)準(zhǔn)） 。 3 /kj m 空氣中水汽焓 32 74.9160.2122.4748 22.4 kg 內(nèi)蒙古宜化化工有限公司 第 18 頁(yè) 2.0633 2555.62275273.0163kj 合計(jì)3400668.8kj 4.2.2 出項(xiàng) 水煤氣發(fā)熱量 335.311 9624.851732

30、27318.6kj 式中 9624.8517 為水煤氣熱值，由下式得： 單位煤氣發(fā)熱量 24 12769.7412644.14 255539858.34hcoch 12769.74 0.415 12644.14 0.317539858.34 0.00789624.8517kj 上下行干煤氣焓 上行煤氣焓 198.1249 1.3739 400108878.42 式中 1.3739上行煤氣的平均比熱容 30 /()kjmc 22 24 (% 29.2239% 29.9356% 43.542730.8986% 1 % 29.2239% 45.3430) 22.4 cphcocoo nch (0.4

31、15 29.22390.3175 29.93560.078 43.542730.8986 0.0035 1 0.1782 29.64250.0078 45.3430) 22.4 （標(biāo)） 30 1.379/()kjmc 下行煤氣焓 137.186 1.3534 25046416.883kj 式中 1.3534下行煤氣的平均比熱容 30 /()kjmc 由物化手冊(cè)附錄查得各氣體在 0-250的平均比熱容 22 24 (% 29.0232% 29.3568% 41.074530.0657% 1 % 29.2738% 40.866) 22.4 cphcocoo nch (0.415 29.02320.

32、3175 29.35680.078 41.074530.0657 0.0035 1 0.1782 29.27380.0078 40.866) 22.4 cp 30 1.3534/()cpkjmc 上下行干氣焓：108878.4248416.88155295.30kj 4.2.3 煤氣中水汽焓 上行：51.5125 3276.5897168785.33kj 下行：69.9649 2973.4654208038.2kj 內(nèi)蒙古宜化化工有限公司 第 19 頁(yè) 式中 3384.1904,2973.4654 分別為 400250時(shí)的過(guò)熱蒸汽的焓/kj kg 上下行煤氣總水汽焓： 168785.33208

33、038.21376823.54kj 4.2.4 飛灰可燃物的發(fā)熱量 4 29677.773118711.11kj 飛灰燃料的顯熱 4 450 1.04671884.06kj 爐渣中可燃物的發(fā)熱量 3391.03 2.2949 10467 0.03178151.60kj 爐渣顯熱： 15.5050 250 0.96303733.045kj 散失熱量（取燃燒發(fā)熱量的 5.256%） 2816480 0.0526148258.4544kj 合計(jì)：4710175.72kj 4.2.5 需從碳層中吸取的熱量 4110175.723460668.8649506.9204kj 4.2.6 制氣效率 3460

34、668.8 100%84.4% 2816460632878.7649506.9204 表 4-1 空氣吹分階段的熱量平衡表 進(jìn)項(xiàng) ， kj出項(xiàng) ， kj 內(nèi)蒙古宜化化工有限公司 第 20 頁(yè) 1.燃料發(fā)熱量 28164601.煤氣發(fā)熱量 3227318.6 2.燃料顯熱 3140.12.干煤氣的焓 155295.3 3.干空氣焓 2917.003.煤氣中水汽焓 376823.54 4.空氣中水汽焓 5273.024.飛灰可燃物的發(fā)熱量 118711.11 5.蒸汽焓 632878.75.飛灰燃料的顯熱 1884.06 合計(jì) 3460668.86.爐渣中可燃物的發(fā)熱量 78151.60 從碳層中

35、吸收熱量 649506.92047.爐渣的顯熱 3733.05 8.散失熱量 148258.4544 合計(jì) 4110175.72 合計(jì) 2879030.2 內(nèi)蒙古宜化化工有限公司 第 21 頁(yè) 5 5 總過(guò)程計(jì)算總過(guò)程計(jì)算 5.1 燃料使用分配 每 100kg 燃料中用于制半水煤氣為 xkg 根據(jù)熱平衡得： 652517.46(100) 1317994.5xx 得66.89xkg 每 100kg 燃料用于制取水煤氣為66.89kg 每 100kg 燃料用于制取吹風(fēng)氣為33.11kg 5.2 吹風(fēng)氣產(chǎn)量 （標(biāo)） 3 584.5609 0.3311193.55m 吹風(fēng)耗空氣量 （標(biāo)） 3 543.

36、63 0.3311180m 水煤氣產(chǎn)量 （標(biāo)） 3 335.311 0.6689224.29m 加氮空氣耗量 （標(biāo)） 3 74.916 0.668950.11m 蒸汽耗量 （標(biāo)）215.702 0.6689144.28kg 總過(guò)程效率 224.29 9572.1 100%66.33% 281640 144.28 2914.01 5.3 物料平衡 碳平衡 進(jìn)項(xiàng): 燃料含碳：72.427kg 合計(jì)： 72.427kg 出項(xiàng)： 內(nèi)蒙古宜化化工有限公司 第 22 頁(yè) 水煤氣含碳：224.29 0.216 48.4466kg 吹風(fēng)氣中含碳： 193.55 0.123923.9809kg 合計(jì)：72.42

37、75kg 氫平衡 進(jìn)項(xiàng)： 燃料中氫 1.9459kg 空氣中水汽帶入氫 2 180.5 1.293 0.02130.5508 18 kg 加氮空氣中水汽帶入氫 2 50.11 1.293 0.02130.1533 18 kg 蒸汽帶入氫 2 144.2816.031 18 kg 合計(jì)：16.6811kg 出項(xiàng)： 水煤氣中含氫 224.29 0.037858.6353kg 水煤氣中水汽帶入氫 121.47742 224.299.0285 335.31118 kg 吹風(fēng)氣中含氫 224.29 0.003920.8792kg 吹風(fēng)氣中水汽含氫 2 193.55 0.02030.4366 18 kg

38、合計(jì) 18.9796kg 氧平衡 進(jìn)項(xiàng)： 燃料中氧 4.9643kg 空氣中水汽帶入氧 32 180.5 0.2154 22.4 kg 加氮空氣中水汽帶入氧 32 50.11 0.2115.033 22.4 kg 蒸汽帶入氧 內(nèi)蒙古宜化化工有限公司 第 23 頁(yè) 16 144.28128.2489 18 kg 合計(jì)：207.8794kg 出項(xiàng)： 水煤氣中含氧 224.29 0.343276.98kg 水煤氣中水汽帶入氧 121.477416 224.2972.2279 335.31118 kg 吹風(fēng)氣中含氧193.55 0.286955.5295kg 吹風(fēng)氣中水汽含氧 16 193.55 0.

39、02033.4925 18 kg 合計(jì) 208.2299kg 誤差： 208.2299207.8794 100%0.17% 208.2299 氮平衡 進(jìn)項(xiàng)： 燃料中氮 0.728kg 空氣中水汽帶入氮 28 180.5 0.79177.75 22.4 kg 加氮空氣中水汽帶入氮 28 50.11 0.7949.48 22.4 kg 合計(jì)：227.96kg 出項(xiàng)： 水煤氣中含氮 224.29 0.222849.9718kg 吹風(fēng)氣中含氮 193.55 0.9196177.99kg 合計(jì) 227.96kg 硫平衡 進(jìn)項(xiàng)： 燃料中硫含量 0.4288kg 合計(jì) 0.4288kg 出項(xiàng)： 吹風(fēng)氣中硫含

40、量 0.000779 193.550.1508kg 內(nèi)蒙古宜化化工有限公司 第 24 頁(yè) 水煤氣中硫含量 0.001273 193.550.2855kg 合計(jì)：0.4355kg 5.4 熱量平衡 進(jìn)項(xiàng) 燃料發(fā)熱量 2816460kj 燃料顯熱 3140.1kj 干空氣焓 180.0 1.2979 307008.66kg 空氣中水汽焓 180.0 1.293 0.0213 2555.622712669.147kg 加氮干空氣焓 50.11 1.293 301951.1331kj 加氮空氣中水汽焓50.11 1.293 0.0213 2555.62273526.9497kj 蒸汽焓 144.28

41、2914.0128 420433.77kj 合計(jì)： 3265189.8kj 出項(xiàng) 吹風(fēng)氣發(fā)熱量 193.55 1346.4081260597.2878kj 干吹風(fēng)氣焓 193.55 1.4455 450125899.44kj 吹風(fēng)氣中水汽焓 193.55 0.0203 3384.190413296.704kj 水煤氣發(fā)熱量 224.29 9624.85172158757.988kj 干水煤氣焓 72847.1431038.405103885.55kj 其中，上行 224.29 0.591 1.3739 40072847.14kj 下行 224.29 0.409 1.3534 25031038.

42、405kj 水煤氣中水汽焓 113041.14 139112.54252153.68kj 其中：上行 224.29 0.594 0.26 3279.9391113041.14kj 其中：下行 224.29 0.409 0.51 2973.4654139112.54kj 飛灰可燃物發(fā)熱量 118711.11kj 飛灰燃料的顯熱量 4 0.3311 1.0467 4504 0.6689 1.0467 4001744.0325kj 爐渣中可燃物的發(fā)熱量 78151.6kj 爐渣的顯熱量 3733.045kj 散失熱量 148258.4644kj 內(nèi)蒙古宜化化工有限公司 第 25 頁(yè) 表 5-1 熱量

43、平衡表 進(jìn)項(xiàng) ， kj出項(xiàng) ， kj 1.燃料發(fā)熱量 28164601.吹風(fēng)氣發(fā)熱量 260597.2878 2.燃料顯熱 3140.12.干吹風(fēng)氣的熱焓 125899.44 3.干空氣熱焓 7008.663.吹風(fēng)氣中水汽焓 13296.704 4.空氣中水汽焓 12669.1474.水煤氣發(fā)熱量 2158757.988 5.加氮干空氣焓 1951.13315.干水煤氣熱焓 103885.55 6.加氮空氣中水汽焓 3526.94976.水煤氣中水汽焓 252153.68 7.蒸汽熱焓 420433.777.飛灰可燃物發(fā)熱量 118711.11 8.飛灰燃料的顯熱量 1744.0325 9.爐

44、渣中可燃物的發(fā)熱量 78151.60 10.爐渣的顯熱量 3733.05 11.散失量 148258.4544 12.計(jì)算誤差 -0.9 合計(jì) 3265189.8 合計(jì) 3265188.99 5.5 配氣計(jì)算 配氣量計(jì)算 半水煤氣中 2 ():3.2:1cohn 吹風(fēng)氣中有效成份 2 5.462.98.35coh 2 73.57n 水煤氣中有效成份 2 2 31.7541.573.25 17.82 coh n 設(shè)單位水煤氣中配入吹風(fēng)氣量為（標(biāo)） 3 xm 8.3573.253.2(17.8273.57 ) 0.0715 xx x 內(nèi)蒙古宜化化工有限公司 第 26 頁(yè) 100kg 燃料制氣時(shí)水煤

45、氣產(chǎn)量 224.29需要配入的吹風(fēng)氣量為： 3 m （標(biāo)） 3 224.29 0.071516.04m 100kg 燃料可制取半水煤氣為：（標(biāo)） 3 224.29 16.04240.33m 2 0.4150.029 0.0715 100%38.92% 1 0.0715 h 0.31750.0545 0.0715 100%30% 1 0.0715 co 2 0.0780.1696 0.0715 100%8.14% 1 0.0715 co 2 0.00350.004 0.0715 100%0.35% 1 0.0715 o 2 0.17820.7357 0.0715 100%21.54% 1 0.0

46、715 n 4 0.00780.0072 0.0715 100%0.78% 1 0.0715 ch 5.6 消耗定額（以噸氨為基準(zhǔn)） 半水煤氣噸氨耗為 3 3350m 噸氨原料煤消耗 3350 1001393.92 240.33 kg 折合含碳量為 84%的標(biāo)準(zhǔn)燃料煤 78.01 1393.921294.52 84 kg 空氣消耗量（標(biāo)準(zhǔn)） 3 1393.92 (18050.11)3207.55 100 m 蒸汽消耗量1393.2144.282011.15 100 kg 吹凈時(shí)間核算 配入水煤氣中的吹風(fēng)氣為 ，占吹風(fēng)氣總量的百分?jǐn)?shù)為： 3 16.04m 16.04 100%8.29% 193.

47、55 吹凈時(shí)風(fēng)量的 65%左右，根據(jù)循環(huán)時(shí)間計(jì)算，吹凈氣量占吹風(fēng)氣總量百分?jǐn)?shù)： 0.65 3 100%8.88% 200.66 3 二者接近，吹風(fēng)回收氣量即為配入水煤氣中的吹風(fēng)氣量，故已定循環(huán)時(shí)間百分 比基本適應(yīng)。 煤氣爐指標(biāo)（各氣體的瞬時(shí)流量） 合成氨能力為 6 萬(wàn)噸/年，采用塊煤，噸氨需要半水煤氣量為 3350nm3，小時(shí)半 內(nèi)蒙古宜化化工有限公司 第 27 頁(yè) 水煤氣量為 3350 nm3/h620100nm3/h。 根據(jù)湖北宜化生產(chǎn)的 2.8m 煤氣發(fā)生爐實(shí)際情況，單臺(tái)煤氣發(fā)生爐產(chǎn)氣量為： 5500 nm3/h 需要 2.8m 煤氣發(fā)生爐臺(tái)數(shù)：2010055003.65 即 4 臺(tái) 采

48、用 5 臺(tái)煤氣發(fā)生爐，預(yù)留 1 臺(tái)作為備用。 表 2-6 生產(chǎn)循環(huán)時(shí)間 序號(hào) 操作名 稱(chēng) 吹風(fēng)上吹下吹 二次上 吹 空氣吹 凈 合計(jì) 1%20314063100 2 時(shí)間 ,s 3046.56094.5150 根據(jù)表 2-6 生產(chǎn)循環(huán)時(shí)間 每 100kg 塊煤的生產(chǎn)指標(biāo)為： 生產(chǎn)量： 加氮水煤氣 （標(biāo)） 3 224.29m 半水煤氣 （標(biāo)） 3 240.33m 吹風(fēng)氣 3 180 16.04163.96m 消耗量： 吹風(fēng)空氣（包括吹凈） 3 180m 蒸汽量 144.28kg 每個(gè)循環(huán)平均產(chǎn)半水煤氣量 3 5000 2.5 208.33 60 m 吹風(fēng)空氣流量 吹凈時(shí)風(fēng)量為吹風(fēng)時(shí)風(fēng)量的 65%

49、左右 3 208.333600 18017060.55/ 240.33304.5 0.65 mh 加氮空氣流量 3 208.333600 50.113362.93/ 240.3346.5 mh 蒸汽流量 上吹蒸汽流量（包括二次上吹） 208.333600 144.28 0.54056.295/ 240.3346.59 kg h 下吹蒸汽流量 內(nèi)蒙古宜化化工有限公司 第 28 頁(yè) 208.333600 144.28 0.53362.93/ 240.3360 kg h 吹風(fēng)氣流量 （標(biāo)） 3 208.333600 193.5520133.45/ 240.3330 mh 上行煤氣流量 3 208.3

50、33600 224.29 0.5947491.171/ 240.3346.59 mh 下行煤氣流量 3 208.333600 224.29 0.4094771.207/ 240.3360 mh 關(guān)于上面的計(jì)算有以下幾點(diǎn)需要說(shuō)明： 以上計(jì)算流量未考慮設(shè)備工況不穩(wěn)定時(shí)會(huì)有泄露。 煤氣產(chǎn)量在加煤后各循環(huán)中并不相同，以上指標(biāo)是平均值。 假定上吹階段為均勻加氮過(guò)程。 6 6 主要設(shè)備工藝計(jì)算主要設(shè)備工藝計(jì)算 6.1 空氣鼓風(fēng)機(jī)的計(jì)算 6.1.1 干空氣用量：以一臺(tái)爐上吹加氮計(jì)。由 5.6 可得： （干） 3 17060.553362.9320423.48/mh 6.1.2 空氣含水量 內(nèi)蒙古宜化化工有限

51、公司 第 29 頁(yè) （干） 3 20423.48 2926441.11/ 22.4 mh 則含水量為：（標(biāo)準(zhǔn)） 3 26441.11 0.021 22.4 690.99/ 18 mh 式中 0.019 由下圖根據(jù)已知參數(shù)在溫度 30，相對(duì)濕度 80%，查得濕度約為 0.021 圖 6-1 空氣-水系統(tǒng)的濕度-溫度圖（100kpa） 6.1.3 濕空氣用量 （標(biāo)準(zhǔn)） 3 20423.48690.9921114.47/mh 當(dāng)海拔高度低于 3000 米以下時(shí)，海拔高度每升高 12 米，大氣壓降低 133pa， 根據(jù)已知海拔高度選擇 400 米及下降 4433pa， 3 27330101.33 26

52、441.1130689.39/ 273101.334.433 mh 即為： 3 511.49m / min 內(nèi)蒙古宜化化工有限公司 第 30 頁(yè) 可以中意機(jī)電（湖北）鼓風(fēng)機(jī)制造有限公司生產(chǎn)的 d600 共 2 臺(tái)，1 臺(tái)備用。 3 600m / min 6.2 煤氣發(fā)生爐的計(jì)算 夾套鍋爐的作用：降低氧化層的溫度，防止灰渣粘壁并副產(chǎn)蒸汽。夾套鍋爐 的液位控制在 1/22/3。 規(guī)定夾套鍋爐回收熱量為煤氣爐散熱量的 50%，軟水采用離子交換工藝出水 控制水質(zhì)及監(jiān)控電導(dǎo)率(其規(guī)定工藝指標(biāo)為 10us/cm)，溫度進(jìn)口 30，總固體 150ppm，鍋爐產(chǎn)蒸汽壓力為 0.2mpa(絕壓)飽和蒸汽。排污水

53、總固體 2000ppm。 爐膛面積 , 2 4 fd 則： 22 3.14 2.86.154 4 fm 生產(chǎn)強(qiáng)度 /臺(tái) 32 5000 812.4/() 6.154 mmh 根據(jù)此參數(shù)可以選擇由山東博山渣漿泵廠生產(chǎn)的 2800 造氣爐，夾套水蒸發(fā)量 為，副產(chǎn)的 0.2mpa 蒸汽冬季用于取暖，其余返回造氣鍋爐。750860/kg h 夾套產(chǎn)汽量及耗水量 根據(jù) 100kg 燃料為基準(zhǔn)的熱量計(jì)算 已求得煤氣爐散失熱量， 148258.4644kj 假設(shè)進(jìn)口脫鹽水量為，產(chǎn)汽量為xkgykg 進(jìn)項(xiàng)： 回收散失熱量： 148258.4644 0.574129.23kj 軟水顯熱： 125.46xkj 合

54、計(jì) 74129.23 125.46xkg 出項(xiàng)： 蒸汽熱焓： 2705.3358ykj 式中為 0.2mpa 蒸汽飽和蒸汽焓 2705.3358/kj kg 排污水熱焓： () 498.4944xykj 式中 498.4944 為 0.2mpa 沸水的焓，/kj kg 合計(jì)：(498.49442203.914 )/xy kj kg 平衡： （1）74129.2330498.492203.9xxy 內(nèi)蒙古宜化化工有限公司 第 31 頁(yè) 總固相平衡： （2）1502000()xxy 聯(lián)立求解得: 29.228xkg27.038ykg 則每 100kg 燃料副產(chǎn)蒸汽 27.038kg 每 100kg

55、 燃料消耗水 29.228kg 每 100kg 燃料排出污水：2.19kg 由計(jì)算已得噸氨耗原煤1393.92kg 每臺(tái)爐每小時(shí)產(chǎn)氨 5500 1.6418 3350 t 折合每小時(shí)：副產(chǎn)蒸汽 1393.92 1.64179 27.038618.77/ 100 kg h 消耗軟水： 1393.92 1.64179 29.228668.889/ 100 kg h 排污：50.12/kg h 6.3 廢熱鍋爐的計(jì)算 6.31 已知條件 廢熱鍋爐的作用：回收吹風(fēng)氣和上吹煤氣的顯熱，產(chǎn)生蒸汽，為煤氣爐制 氣和其他化工生產(chǎn)提供一部分蒸汽來(lái)源，廢熱鍋爐爐身傾斜 7 度，用于促進(jìn)對(duì) 流，提高熱交換率，并使?fàn)t

56、身和汽包重心達(dá)到平衡，避免基礎(chǔ)受力不均而塌陷， 以致發(fā)生鍋爐倒塌的嚴(yán)重事故，廢熱鍋爐的外壁包有石棉制品隔熱保溫層，防 止熱量損失。廢熱鍋爐的液位控制在 1/31/。 煤氣爐是間歇生產(chǎn)，廢熱鍋爐能力應(yīng)滿足最大熱負(fù)荷的需要。在造氣的操作 的各階段以吹風(fēng)氣階段的熱負(fù)荷為最大，故廢熱鍋爐傳熱面積可以根據(jù)以吹風(fēng) 氣為條件進(jìn)行計(jì)算。 已知計(jì)算得到的吹風(fēng)氣流量 3 208.333600 193.5520133.45/ 240.3330 mh 每標(biāo)準(zhǔn)干吹風(fēng)氣中水汽含量 3 m 故由空氣吹風(fēng)階段的計(jì)算可得每標(biāo)準(zhǔn)吹風(fēng)氣中水汽含量為： 3 11.8611 0.0203/ 584.5609 kg nm 內(nèi)蒙古宜化化工

57、有限公司 第 32 頁(yè) 表 6-1 廢熱鍋爐工藝參數(shù) 名稱(chēng)溫度 氣體進(jìn)口溫度 450 氣體出口溫度 230 爐內(nèi)壓力 2 1.09/kg cm 產(chǎn)氣壓力 2 7/kg cm 軟水進(jìn)口溫度 總固體 排污水總固體 30 150ppm 1500 ppm 6.32 產(chǎn)氣量及耗水量 根據(jù)以 100kg 燃料為基準(zhǔn)的熱量平衡計(jì)算以及總固體平衡計(jì)算 設(shè)進(jìn)口軟水量為 xkg，產(chǎn)氣量為 ykg 熱量平衡 進(jìn)項(xiàng) （1）.干吹風(fēng)氣顯熱 由 5.2 計(jì)算 100kg 燃料吹風(fēng)氣產(chǎn)量為： （標(biāo)） 3 584.5609 0.3311193.55m 193.55 1.434 450124934.92kj 1.434 為干吹

58、風(fēng)氣在 0-450時(shí)的平均熱熔， 3 0 /(.)kjnmc （2）.吹風(fēng)氣中水汽熱焓 193.55 0.0203 3379.4712887.58kj 式中 3279.9391 為水汽 450的過(guò)熱蒸汽焓，kg/kj,0.0203 為每標(biāo)準(zhǔn)吹風(fēng)氣中 水汽含量，。 3 /kg nm （3）.干上行煤氣顯熱 0.594 224.29 1.42188 45085245.57kj 為 100kg 燃料上行煤氣量， 3 224.29m 1.4219 為 0-450時(shí)的平均熱熔，。 3 0 /(.)kjnmc （4）.上行煤氣中水汽熱焓 224.29 0.594 0.26 3279.9391113041.

59、14kj （5）.軟水顯熱。30 xkj 合計(jì)： 124934.92 12887.5885245.57113041.1430(336109.21 30 )xx kj 內(nèi)蒙古宜化化工有限公司 第 33 頁(yè) 出項(xiàng) （1）.干吹風(fēng)氣顯熱 193.55 1.396788 450121656.74kj 1.3967 為干吹風(fēng)氣在 0-230時(shí)的平均熱熔， 3 0 /(.)kjnmc （2）.吹風(fēng)氣中水汽熱焓 193.55 0.0203 2929.911511.76kj 式中 2929.9 為水汽 230的過(guò)熱蒸汽焓，kj/kg,0.0203 為每標(biāo)準(zhǔn)吹風(fēng)氣中水汽 含量，。 3 /kg nm （3）.干上

60、行煤氣顯熱 0.594 224.29 1.388 23042544.78kj 1.388 為 0-230時(shí)的平均熱熔，。 3 0 /(.)kjnmc （4）.上行煤氣中水汽熱焓 224.29 0.594 0.26 2929.9101489.82kj （5）.蒸汽熱焓 飽和蒸汽 的焓為：2759.7，kj/kg 2 7/kg cm 2759.7ykj （6）.排污水熱焓 ，692.96 為沸水的焓 kj/kg692.96692.96xy 2 7/kg cm （7）.熱損失取 3% (336109.21 30 ) 3%10083.270.9xx 合計(jì)：177793.033453.562066.74