【精品】煉焦工藝設(shè)計(化工專業(yè)課程設(shè)計)

1、思礪孝館kunming university課程設(shè)計題目：煉焦工藝設(shè)計學生姓名：張良專業(yè)班級：化工2%院 系：資源與環(huán)境工程系指導教師： 關(guān)興劉貝2011年9月20日20萬噸/年冶金焦的煉焦工藝設(shè)計摘要本設(shè)計參照鞍山鋼鐵集團公司化工總廠成熟的煉焦工藝，結(jié)合目前國內(nèi)外煉焦技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，以改 善焦灰質(zhì)量、提高焦炭產(chǎn)量、減少環(huán)境污染為宗旨，進行了年產(chǎn)量為100萬噸的冶金焦的工藝設(shè)計。主耍內(nèi)容包括：廠址選擇、煉焦用煤的選擇、爐型的選擇、工藝流程的確定以及環(huán)保措施的制定，并 重點針對所選爐型進行了焦爐的物料衡算、熱量衡算、煤氣的燃燒計算、爐體各點壓力計算、加熱系統(tǒng)各 部位浮力與壓力計算和煙囪高度的確定

2、，同時還完成了相關(guān)圖紙的繪制：設(shè)備連接圖、焦爐爐體結(jié)構(gòu)圖、 焦爐蒂熱宗結(jié)構(gòu)圖。關(guān)鍵詞：冶金焦，煉焦，工藝設(shè)計目錄1文獻綜述11.1概述112煉焦用煤準備11.2.1原料煤的接受與貯存11-2.2配煤與粉碎11-2.3裝爐煤的干燥和預熱21-2.4添加改質(zhì)粘結(jié)劑及瘦化劑21. 3煉焦生產(chǎn)1-3.1煉焦爐及其輔助設(shè)備1.3.2焦爐生產(chǎn)操作1. 4煉焦新技術(shù)41.5發(fā)展前景51.5.1世界焦炭生產(chǎn)發(fā)展趨勢51-5.2我國焦炭生產(chǎn)和煉焦技術(shù)發(fā)展的展望516本次設(shè)計要完成的任務(wù).62煉焦工藝的設(shè)計與計算.62. 1入爐煤的選擇62. 2焦爐爐型選72. 3工藝流程的選定9102. 4加熱用煤氣相關(guān)計算2

3、. 5煤氣燃燒計算11132.6.1原始數(shù)據(jù)的處理與計算142.6.2物料平衡計算2.6.3熱量平衡計算182. 6焦爐的物料平衡與熱量平衡計算312.6.5煉焦耗熱:322. 7爐體水壓計算322.7.1爐內(nèi)各點壓力計算322.7.2加熱系統(tǒng)各部位浮力計算432.7.3加熱系統(tǒng)各部位壓力計算2.6.4焦爐熱效率472.8煙囪高度計算3環(huán)境保擴544結(jié)論55致謝56參考文獻571文獻綜述1.1概述煤在焦爐內(nèi)隔絕空氣加熱到iooo°c左右，經(jīng)過干燥、熱解、熔融、粘結(jié)、固化、收縮等 階段最終制得焦炭，這一過程稱為高溫干錨或高溫煉焦。由高溫煉焦得到的焦炭可用于高爐冶煉、鑄造、氣化和化工等工

4、業(yè)部門作為燃料或原料; 煉焦過程中得到的干懈煤氣經(jīng)過凹收、精制得到齊種芳香桂和雜環(huán)化合物，可供合成纖維、 染料、醫(yī)藥、涂料和國防等工業(yè)作為原料；經(jīng)凈化過的焦爐煤氣既是高熱值燃料，又是合成 氨、合成燃料和一系列有機合成工業(yè)的原料。因此，高溫煉焦是煤綜合利用的重要方法z。1.2煉焦用煤準備煉焦煤入爐前的預處理包括來煤接受、貯存、倒運、粉碎、配合和混勻等工序。若來煤 是灰分較高的原煤，還應(yīng)包括選煤、脫水工序。為擴人弱粘煤用量，可采取干燥、預熱、搗 固、配型煤、配添加劑等預處理工序。北方地區(qū)的工廠，還有解凍和凍塊破碎等工序。煉焦煤的預處理基本流程見圖l-lo1.2.1原料煤的接受與貯存原料煤的接受通常

5、在貯煤場進行焦化廠設(shè)置貯煤場的h的：一是要保證洗選干燥焦爐的連續(xù)性生產(chǎn)；二是要穩(wěn)定裝爐煤質(zhì)量，貯煤場由卸煤機械、倒運機械、轉(zhuǎn)運皮帶和受 煤斗槽以及貯煤場地等組成。1.2.2配煤與粉碎1、配煤配煤系統(tǒng)有兩種，一種是配煤槽，靠其下部的定量給料設(shè)備進行配煤，這種系統(tǒng)精確度 高，但設(shè)備多、投資高。另一種是采用配煤場代替配煤槽進行的配煤系統(tǒng)。2、粉碎煤料的細度和粒度分布對焦炭質(zhì)量及焦爐操作有很人影響，為此裝爐煤必須粉碎。1.2.3裝爐煤的干燥和預熱1、裝爐煤的干燥煤的干燥工藝一般由煤干燥器、除塵裝置和輸送裝置等組成，煤的干燥工序可以設(shè)在配 合和粉碎工序z前，即對單種煤進行進行干燥后再配合、粉碎，由于煤干

6、燥配合、粉碎時有 大量粉塵逸出，故一般均設(shè)在配合和粉碎之后，即對配合煤進行干燥。2、裝爐煤的預熱裝爐煤在裝爐前用氣體熱載體或固體熱載體快速加熱到熱分解開始前溫度（150 250°c）,然后再裝爐煉焦稱為預熱煤煉焦。對煤進行預熱可以增加氣煤用量，提高焦爐生產(chǎn) 能力，改善焦炭質(zhì)量，降低熱耗，是擴人煉焦煤源的重人方法。1.2.4添加改質(zhì)粘結(jié)劑及瘦化劑當配合煤中由于缺少強粘結(jié)煤而流動不足時，可以通過添加適當?shù)恼辰Y(jié)劑或人造粘結(jié)煤 來補充低流動度配合煤的粘結(jié)性，從而提高焦炭質(zhì)量，此種粘結(jié)劑稱為煤改質(zhì)粘結(jié)劑。在煤結(jié)焦過程的收縮階段，隨溫度升高，揮發(fā)分析出，固態(tài)半焦發(fā)生收縮，當收縮應(yīng)力 大于焦炭材料

7、強度時，將在焦炭屮產(chǎn)生裂紋。收縮系數(shù)越大，裂紋越多越寬，故為了減小收 縮系數(shù)可在焦炭中添加瘦化劑，而且還可以減少層間的收縮差，降低層間應(yīng)力。1.3煉焦生產(chǎn)1.3.1煉焦爐及其輔助設(shè)備1、焦爐分類1）按照裝煤方式可分為頂裝焦爐和側(cè)裝焦爐；2）按照加熱用煤氣種類可分為復熱式焦爐和單熱式焦爐；3）按空氣和加熱用煤氣的供入方式可分為側(cè)入式焦爐和下噴式焦爐；4）按氣流調(diào)節(jié)方式可分為上部調(diào)節(jié)式焦爐和下部調(diào)節(jié)式焦爐；5）按拉長火焰方式可分為多段加熱式焦爐、高低燈頭式焦爐、廢氣循環(huán)式焦爐。2、爐體結(jié)構(gòu)1）炭化室與燃燒室：炭化室是煤隔絕空氣干錨的地方；燃燒窣是煤氣燃燒的地方，兩者 依次相間，其間的隔墻面平均溫度

8、為13oo°c,炭化室平均溫度為noo°c,局部區(qū)域 還要髙些。2）斜道區(qū)：位于蓄熱室與燃燒室z間，它是連接燃燒室和蓄熱室3）蓄熱室：位于焦爐爐體卜部，其上經(jīng)斜道同燃燒室相連，其下經(jīng)廢氣盤分別同分煙道、 貧煤氣管道以及大氣相通。4）爐頂區(qū)：炭化室蓋頂磚以上部位稱爐頂區(qū)，設(shè)有裝煤孔、上升管孔、看火孔、烘爐孔 及拉條溝。5）煙道與基礎(chǔ)：蓄熱室下部設(shè)有分煙道，來自各下降蓄熱室的廢氣流經(jīng)各廢氣盤，分別 匯集到機側(cè)或焦側(cè)分煙道。3、護爐設(shè)備護爐設(shè)備包括爐柱、小爐柱、保護板、縱橫拉條、彈簧、機焦側(cè)操作臺等。護爐設(shè)備的 作用是對砌體施加保護性壓力，使砌體在烘爐及生產(chǎn)過程中保持整體性，避免

9、在溫度及機械 沖擊下產(chǎn)生破壞。4、煤氣設(shè)備煤氣設(shè)備包括干憎煤氣導出設(shè)備和加熱煤氣供入設(shè)備兩套系統(tǒng)。兩套管系。5、廢氣設(shè)備廢氣設(shè)備包括交換開閉器和總分煙道翻板等。6、交換設(shè)備交換設(shè)備是用于切換焦爐加熱系統(tǒng)氣體流向的動力設(shè)備和傳動機構(gòu)，包括交換機和交換 傳動裝置。每次切換動作所需時間一般為46. 6秒。7、荒煤氣導出設(shè)備炭化室屮煤料在高溫下干徭產(chǎn)生的煤氣因尚未經(jīng)凈化處理，習慣上成為荒煤氣或粗煤氣。 荒煤氣導出系統(tǒng)的設(shè)備包括：上升管、橋管、水封閥、集氣管、吸氣管、氨水噴灑系統(tǒng)等。8、焦爐機械煉焦生產(chǎn)屮焦爐專用機械，頂裝焦爐用的有裝煤車、攔焦機、推焦機、熄焦車；搗同焦 爐則用裝煤推焦機代替裝煤車和推焦

10、機，并增加消煙車以消除裝煤時產(chǎn)生的煙塵。隨煉焦技 術(shù)的發(fā)展，焦爐機械也趨向多功能、自動化方向。1.3.2焦爐生產(chǎn)操作1裝煤1）煤塔貯煤貯煤塔，用于貯存入爐煤料，以保證焦爐穩(wěn)定生產(chǎn)。2) 從貯煤塔取煤裝煤車在貯煤塔卜-取煤時，必須按照車間規(guī)定的順序進行。為使裝煤車順利取煤，煤塔 放煤時應(yīng)將放煤閥門完全打開，加快放煤速度，以防煤塔發(fā)生棚料。裝煤車在接煤前后應(yīng)進 行稱量，以便正確計量裝入炭化室實際煤量，保證每個炭化室裝煤量準確。3) 裝煤與平煤裝煤順序是裝煤操作重要環(huán)節(jié)，往炭化室裝平煤操作人致可分為三個階段：第一個階段，從裝煤開始到平煤桿進入爐內(nèi)，該階段延續(xù)時間約為60秒。這階段內(nèi)操作 關(guān)鍵是選用合

11、理的裝煤順序，它將影響整個裝煤過程的好壞。第二階段，自平煤開始到煤斗內(nèi)煤料卸完為止。一般不應(yīng)超過120秒，該階段是裝煤最 重要階段，它決定是否符合裝煤標準。第三階段，自煤斗卸完煤到平煤結(jié)束，該階段不超過60秒，這階段要平整煤料，保證荒 煤氣在爐頂空間能自由暢通。(2) 推焦推焦就是把成熟的焦炭推出炭化室的操作。焦炭成熟后，炭化室中焦餅產(chǎn)生一定收縮， 才能保證順利推焦。(3) 熄焦由于煤干餾成焦的最終溫度為9501050°c,所以從炭化宗推出的是熾熱的焦炭，將具熄 滅至300°c以下的過程，稱熄焦。(4) 篩焦焦炭的分級是為了適應(yīng)不同的用戶對焦炭塊度的要求，塊度大于6080血

12、的焦炭可供鑄 造使用，4060mm的焦炭供大型高爐使用，2540mm的焦炭供高爐和耐火材料廠豎窯使用， 1025mm的焦炭用作燒結(jié)機的燃料或供小高爐、發(fā)生爐使用，小于10mm的焦炭共燒結(jié)礦石用。1.4煉焦新技術(shù)20壯紀現(xiàn)代室式焦爐煉焦技術(shù)雖然發(fā)展到十分成熟和相當完善水平，但其自身固有的不足和問題卻h 趨突出，因此自50年代起，徳國、法國、美國、h本、前蘇聯(lián)和我國等主耍焦炭主產(chǎn)國都曾大力研究開發(fā)煉 焦新工藝。干法熄焦的工藝流程為：從炭化室中推出的9501050°c的紅焦經(jīng)過攔焦機的導焦柵落入 運載車上的焦罐內(nèi)，運載車由電機車牽引至干熄焦裝置提升機至井架頂部，再平移到干熄爐 爐頂。焦罐中

13、的焦炭通過爐頂裝置裝入干熄爐。在干熄爐中，焦炭與惰性氣體直接進行熱交 換，冷卻至250°c以下。冷卻后的焦炭經(jīng)排焦裝置卸到膠帶輸送機上，送篩焦系統(tǒng)。180°c的 冷惰性氣體由循環(huán)風機通過干熄爐底的供氣裝置股入爐內(nèi)，與紅焦進行熱交換，出干熄爐的 熱惰性氣體夾帶大量的焦粉經(jīng)一次除塵器進行沉降，氣體含塵量降到10g/n?以下，進入干熄 焦鍋爐換熱，在這里惰性氣體溫度降至200°c以下。冷惰性氣體由鍋爐出來，經(jīng)二次除塵器， 含塵量降至lg/n?后，由循環(huán)風機送入干熄爐循環(huán)使用。鍋爐產(chǎn)生的蒸汽或并入廠內(nèi)蒸氣管或 送去發(fā)電。干法熄焦能夠改善焦炭品質(zhì)，并且在防止污染物的逸散、改

14、善環(huán)境方而配備了完整的設(shè) 施。因此，干法熄焦取代傳統(tǒng)濕法熄焦已成為趨勢。1.5發(fā)展前景1.5.1世界焦炭生產(chǎn)發(fā)展趨勢世界焦炭產(chǎn)量于20世紀70年代末發(fā)展到頂峰，達到318億t/a左右。從80年代初開始世界焦 炭產(chǎn)量呈下降趨勢,90年代初曾下降到313億t/a左右。若不包括中國焦炭產(chǎn)量,世界焦炭產(chǎn)量 呈明顯下降趨勢。這主要是因為一些焦炭生產(chǎn)大國，如美國、德國、英國、法國等國家曲于焦 炭需求減少、焦爐老化、嚴格環(huán)保法規(guī)限制等因素，大批關(guān)停焦爐和成倍地削減焦炭產(chǎn)量。近 幾年世界焦炭產(chǎn)量略有冋升，這是幾個發(fā)展國家（如韓國、巴西等）主要是我國焦炭產(chǎn)量大幅度 增長的結(jié)果。這樣，一些發(fā)達國家焦炭減產(chǎn)，而另一

15、些發(fā)展國家焦炭增產(chǎn),世界焦炭產(chǎn)量總的變 化不大。20世紀末，各國焦炭生產(chǎn)增減幅度已經(jīng)明顯變小，新世紀初期世界焦炭產(chǎn)量將基本穩(wěn) 定在315億t/a上下，與焦炭需求量是基木平衡的。1.5.2我國焦炭生產(chǎn)和煉焦技術(shù)發(fā)展的展望焦炭是高爐煉鐵不可步發(fā)展缺少的原料。在鋼鐵生產(chǎn)過程中,焦炭生產(chǎn)提供的焦炭和焦爐 煤氣約占其總能源消費量的50%以上。據(jù)統(tǒng)計70%焦炭用于冶金行業(yè)，主要用于高爐煉鐵。我國 焦炭生產(chǎn)始終是與鋼鐵生產(chǎn)同步發(fā)展。從1993年起，我國焦炭總產(chǎn)量和機焦產(chǎn)量都居世界第一 位。近兒年來，焦炭生產(chǎn)與鋼鐵生產(chǎn)一樣，增長速度明顯地降低下來。預計21世紀初期我國鋼 鐵產(chǎn)量不會有人的增長，鋼產(chǎn)量將在112

16、億t/a上下保持相當長一段時間。盡管各種非高爐煉鐵 技術(shù)（不用焦炭煉鐵）將會得到進一步開發(fā)和應(yīng)用，但無論從技術(shù)上、生產(chǎn)規(guī)模上還是從經(jīng)濟上 分析，我國現(xiàn)有人量高爐仍是我國煉鐵生產(chǎn)的最主要的裝備，高爐用焦仍將是焦炭消費的主渠 道。21世紀高爐將繼續(xù)向大型化、氧煤強化煉鐵方向發(fā)展，噴煤要大幅度增加，焦比要下降。 現(xiàn)在有條件的大鋼鐵企業(yè)高爐噴煤已接近或達到200kg/t鐵左右。因此預計21世紀初期國內(nèi)高 爐用焦在總量上將有減無增，即使鋼鐵總產(chǎn)量有所增加，焦比下降所節(jié)約的焦炭也將補償新增 所需焦炭量。1.6本次設(shè)計要完成的任務(wù)木次設(shè)計要完成的任務(wù)包括廠址選擇，制定煤焦化的環(huán)境保護措施，設(shè)計煉焦工藝流程,

17、 選定技術(shù)操作條件，選擇焦爐爐型以及完成煉焦爐的相關(guān)設(shè)計計算等，其屮計算包括加熱煤 氣相關(guān)計算、物料衡算、熱量衡算、爐體各部位水壓計算以及煙囪高度的確定等，同時按要 求繪制焦化工藝設(shè)備連接圖、爐體剖面圖、蓄熱室結(jié)構(gòu)圖。2煉焦工藝的設(shè)計與計算2.1入爐煤的選擇我國煉焦用煤主要指肥煤、焦煤、氣煤、瘦煤。肥煤肥煤具有很高的粘結(jié)性，受熱能產(chǎn)生流動性大、熱穩(wěn)定性好。在煉焦過程中，肥煤的軟 化溫度低，固化溫度高，具有很強的粘結(jié)能力，是配煤煉焦的重要成分。用肥煤單獨煉焦時 能生成熔融性良好的焦炭，橫裂紋較多，氣孔率較高。肥煤很少用來單獨煉焦，而多與粘結(jié) 性較弱的氣煤，瘦煤，弱粘煤配合煉焦，以獲得高強度的冶金

18、焦。(2) 焦煤焦煤是結(jié)焦性最好的一種煉焦煤，其煤化程度高于肥煤，具有中等揮發(fā)分。焦煤在受熱 時能形成穩(wěn)定性很好的膠質(zhì)體，單獨煉焦時能得到塊度大、裂紋少、耐磨性好的焦炭，配入 煤料中可以起到提高焦炭機械強度的作用，因此，焦煤是配煤中的重要成分。但是，焦煤在 結(jié)焦過程中收縮度小、膨脹力大，單獨煉焦或配量過多時，會發(fā)生推焦困難并引起焦爐的損 壞。我國的焦煤儲量有限，為合理利用我國煤炭資源，在配煤屮應(yīng)盡量減少焦煤的配比。(3) 氣煤氣煤是煤化程度最低的一種煉焦用煤，可燃基揮發(fā)分高，在隔絕空氣加熱時這種煤能產(chǎn) 生大量煤氣和較多的焦油。在焦化時氣煤一般都能單獨結(jié)焦，但在結(jié)焦過程中收縮大，焦碳 多細長而易

19、碎，并常有較多的縱裂紋，在煉焦時多配入這種煤，可以降低焦爐的膨脹壓力， 增人焦餅收縮，增加化學產(chǎn)品的產(chǎn)率，有利于綜合利用，降低煉焦成本。但如果摻入過多， 就使焦炭塊度變小，強度降低。氣煤是我國煉焦煤中儲量最多的一種，約占煉焦用煤40%以 上。根據(jù)我國煉焦煤的特點，在發(fā)展焦化工業(yè)時，應(yīng)著重考慮多用氣煤，這對合理利用我國 煉焦用煤資源是十分有利的。(4) 瘦煤瘦煤是一種煤化程度最高的煉焦用煤。它的揮發(fā)分低，一般為1420%,受熱時產(chǎn)生 膠質(zhì)體數(shù)量比焦煤少，且軟化溫度高，雖然瘦煤也能單獨結(jié)焦，尤其是2號瘦煤的焦炭塊度 大，裂紋少，但熔融性比焦炭差，有時在焦塊屮有顆粒物存在，因此焦炭的耐磨強度低，配

20、煤時加入瘦煤能提高焦炭的塊度，在煉制鑄造用焦炭時，常配入較多瘦煤。(5) 弱粘煤弱粘煤是一種粘結(jié)性較弱的煤化程度的煤。單獨煉焦時，焦炭多成小塊，易破碎。在配 煤煉焦屮如有足夠的強粘煤時，就可摻入3040%左右的弱粘煤。這不僅能降低焦炭的硫分 和灰分，提髙化學產(chǎn)品的收率，在煉鐵時可降低焦比，而且還大大降低焦化成本。綜上所述，根據(jù)單種煤結(jié)焦性質(zhì)、我國煤資源分布以及本設(shè)計的產(chǎn)量和丄藝設(shè)計的要求， 本設(shè)計采用的配煤方案見表21,所選煤的t業(yè)分析與元素分析見表22。表21設(shè)計配煤方案焦煤肥氣煤肥煤氣煤弱粘煤22.3%14.6%13.2%37.8%12.1%表22所選煤的工業(yè)分析與元素分析項目丁業(yè)分析元素

21、分析組成水分灰分揮發(fā)分碳氫氧氮應(yīng)用基干基干基可燃基符號wayagvsvrcghgogng入爐煤98.79.7627.6328.478.924.354.981.282.2焦爐爐型選本設(shè)計所選擇爐型為jn43-58-2型焦爐，焦爐設(shè)計尺寸見表2-3o該焦爐是出鞍山焦化耐火材料設(shè)計研究院在多年焦爐生產(chǎn)實踐經(jīng)驗基礎(chǔ)上，吸取國外爐 型優(yōu)點所設(shè)計成的，為雙聯(lián)火道、廢氣循環(huán)、焦爐煤氣下噴的復熱式焦爐。每個炭化室下而 設(shè)兩個寬度相同的蓄熱室，在蓄熱室界向氣流之間的主墻內(nèi)設(shè)有垂直磚煤氣道，焦爐煤氣通 過它供入爐內(nèi)。表2-3 jn4380型焦爐尺寸爐型內(nèi)容單位數(shù)值炭化室全長mm14080炭化室有效長mm13280

22、炭化室全高mm4300炭化室有效高mm4000炭化宗寬度機側(cè)mm425焦側(cè)mm475平均mm450錐度mm50炭化室屮心距mm1143立火道中心距mm480加熱水平高度mm800炭化室有效容積3 m23.9炭化室墻厚度mm100爐頂厚度mm1178結(jié)焦時間h17為了合理利用焦爐機械，提高勞動生產(chǎn)率，一個爐組多為兩座或四座焦爐組成，木設(shè)計 根據(jù)年產(chǎn)焦能力選定為每個爐組四座焦爐。(1) 每座焦爐最多炭化室孔數(shù)叫葉（檢）x60式中7檢檢修時間，h；h最緊張焦爐機械所承擔操作的焦爐座數(shù)；t操最緊張焦爐機械每操作一爐的時間，minojn43-58-2型焦爐周轉(zhuǎn)時間為17.2h,檢修時間為2h,當兩座焦爐

23、合用一臺熄焦車時，該車為最緊張機械，其操作時間為6min,則:max(17.2-2)x6026= 76,孔(2) 根據(jù)焦爐生產(chǎn)能力計算定額爐孔數(shù) 焦爐生產(chǎn)能力公式如下：g = 360x24 nn 卩-, t/a t式中g(shù)每個爐組的年生產(chǎn)焦炭能力，本設(shè)計中g(shù)=106t/a；n每個爐紐的焦爐座數(shù)，取為4；n每座焦爐的茨化室孔數(shù)；u考慮炭化室檢修等原因的減產(chǎn)系數(shù)，取為0.95；v炭化室有效容積，n?/孔；pt裝爐煤堆積密度(干基)取為0.75 t/nak干煤全焦率，取為75%；t周轉(zhuǎn)時間，ho則每座焦爐炭化室孔數(shù)n為：xtgt200000x17.2n =360 x 24nvp 干 k 360x24x

24、2x 0.95 x23.9x 0.75 x 75%考慮到設(shè)計能力要稍大于實際生產(chǎn)能力，則n取為8< nniax。(3) 一座焦爐一天裝煤量24nvpt=24x8x23.9x0.75 =200 k17.22.3工藝流程的選定本次設(shè)計所選用的工藝流程見設(shè)備連接圖。如圖所示，原料煤自貯煤場運至配煤場，以 設(shè)計比例配合后送去粉碎，粉碎后的濕煤由斗槽經(jīng)旋轉(zhuǎn)閥以一主的給料速度送入干燥管下部, 被來自預熱管的熱氣體流化、干燥并運輸，在干燥管上部，用初次旋風分離器將干燥煤和氣 體分離，再由初次旋風分離器、旋轉(zhuǎn)閥將干燥煤粒送入預熱管下部，在此被來自燃燒爐的高 溫氣體夾帶著在預熱管內(nèi)并流上升同時被加熱到預定

25、溫度。在預熱管上部設(shè)有旋分器，將預 熱煤和熱氣體分離，分離熱氣體后的預熱煤經(jīng)螺旋運輸機、旋轉(zhuǎn)閥、布料運輸機送入熱煤斗槽。由此經(jīng)旋轉(zhuǎn)閥送入定量計量槽，再經(jīng)密封接口放入裝煤車裝爐。熱煤輸送、儲存和計量 系統(tǒng)均用惰性氣體保護。由干燥管初次旋分器排出的氣體則通過一組多管的高效二次旋分器, 將其中的細煤粒分岀后直接送往預熱煤斗槽。排出的氣體經(jīng)循環(huán)風機，使大部分氣體循環(huán)到 燃燒爐，其余經(jīng)洗滌，除塵后排放。燃燒爐提供的熱廢氣進入預熱管前先經(jīng)過一個噴灑室， 在此可以噴入水，其作用是：當其含氧量高時，它是一個靈便的惰性氣體快速發(fā)生器，在煤 流堵塞或倒落時，用它來進行充氣。經(jīng)焦爐煉焦后，熾熱的焦炭從炭化室屮推入焦

26、罐，裝有紅焦的焦罐車運到提升塔，由提升 機提升到干熄槽頂。紅焦裝入干熄槽，在冷卻室中與冷惰性氣體進行逆流熱交換，冷卻到250°c 以下。冷卻的焦炭由干熄槽底部排焦設(shè)備排到膠帶輸送機送往用戶。冷的惰性氣體由循環(huán)風 機送入干熄槽，與紅焦換熱后，溫度升到800°c左右。熱惰性氣體經(jīng)過一次除塵器，除去氣體 中夾帶的粗粒焦粉后進入余熱鍋爐，鍋爐出口處的氣體溫度降到200°c以下，再經(jīng)二次除塵器, 除去氣體中的細粒焦粉，然后用循環(huán)風機送冋干熄槽循環(huán)使用。2.4加熱用煤氣相關(guān)計算所選焦爐煤氣組成見表2-4。表2-4焦爐煤氣組成，co2。2coch4cinhnh2n22.40.6

27、7.025.02.0c2h4 (80%)59.04. 0c6h6 (20%)(1) 干煤氣熱值煤氣屮可燃成分的低熱值(kj/n?)為：co12730 , h210840 , ch斗一35840 , cmhn71170則煤氣的低熱值為:g dw_ 12730(20 + 10840比 +35840(2比 + 71170(也_ 100= 17670.1 kj/m312730x7.0+ 10840x59.0+ 35840x25+ 71170x2100(2) 干煤氣密度100x22.4io59x2+ 25x16 +7x28+ 2x0.8x28+ 2x0.2x78+ 2.4x44 +6x28 +0.6x3

28、2100x22.4=0.458 kg/m3式中(mw煤氣中某成分的分子量；煤氣中某成分的體積，%o(3) 濕煤氣組成焦爐煤氣溫度為31.2°c時，1 n?干煤氣所含水汽量為0.0464 m3/m3,則濕煤氣中氫氣含量為:(比人=059=56.38% 51 + 0.0464其它氣體計算與jl相同，計算結(jié)果如下:ch4： 23.89% , co： 6.69% , cmhn: 1.91% , co2： 2.29% , n2： 3.82%4.64%o2： 0.57% , h2o：(4) 濕煤氣熱值(加2767o.lxttrl6887s，(5)濕煤氣密度ps = 0.458 x(l- 0.04

29、43) + 芫 x 0.0443 = 0ah3kg 丨2.5煤氣燃燒計算以1 m干煤氣燃燒計算(1) 理論空氣需要量理論需氧量為：ol = 0.01 0.5 (比 + co) + 2ch4 + 3c2h4 + 7.5c6h6-o2_=0.010.5 x (59+7.0)+2 x 25+3 x2x0.8+7.5 x2x 0.2-0.6 =0.902 m3/m3式屮co, ch4, o2分別為煤氣屮該成分的體積，%o 理論空氣需要量為：l = xol = x0.902 = 4.2952 m3/m3 ° 21 l 21(2) 實際干空氣需要量r =al() =1.2x4.2952 = 55

30、42 m3/m3式屮a空氣過剩系數(shù)，暫取為1.2。(3) 實際濕空氣需要量r = lsfl + (m5) = 5.1542x(14-0.0464) = 5.3934 m3/m3式中(ms)空由表6-2111第五項查取的空氣中含飽和水汽量，m3/m30(4) 廢氣量和廢氣組成完全燃燒時，廢氣中只有co2, h2o量為：叫和過?？諝庵袔氲膐?，故廢氣中各成分的vcoi = 0.01 (co? + co + ch4 + 2c2h4 +6c6h6)=0. 01 (2. 4+0. 7+25+2x2x0. 8+6x2x0. 2)=0.4m3/m3vh2o = 0.01 h2 4- 2(ch4 + c2h

31、4) + 3c6h6 + 0.0464 +1/ x (ms)空=0.01 x 59.5 + 2 x (25 + 2 x 0.8) + 3 x 2 x 0.2j + 0.0464 + 5.1542 x 0.0464 =1.4196 m3 / m3% =0.01n? =0.79/7 =0.01x58 + 0.79x5542 = 4118 m3/m3v。=021l? - ol =0.21x5.1542-0.902 = 08()4 m3/m3式中co, ch4, o2分別為煤氣中該成分的體積，%o 總廢氣量為：+ vh,o+ vn,=0.4+1.4196+4.1118+0.1804=6.1118 m3

32、/m3 根據(jù)以上數(shù)據(jù)就可計算空氣過剩系數(shù)：!, vco2 (o2)-0-5(co)ol (co2)+(co),0.40.18040.9020.4式中(o2),(co),(co2)分別為廢氣分析中各成分的體積，%0將a=1.2代入以上煤氣燃燒計算式屮，可得到以下結(jié)果:1? =5.1542 m3/mvcoy =0.4 m ' / m3, vh 0 = 1.4196 m3 / m3,vy 二4.1118 m3/mv。, =0.1804 m3/m3,v =0.4+1.4196+4.1118+0.1804=6.1118 m3/m3()4故co,在廢氣屮的百分比為：一:= 0.065=6.5% 6

33、.11181 4196hq在廢氣中的百分比為： = 0.2323=23.23%-6118n.在廢氣中的百分比為：4,1 118= 0.6728 =67.28%26.1118o.在廢氣屮的百分比為：吐蘭=0.0295 =2.95%-6.11182.6焦爐的物料平衡與熱量平衡計算結(jié)焦時間與加熱煤氣參數(shù)見表2-5o大氣參數(shù)與其它溫度見表2-6o小煙道及總煙道廢氣組成見表2-7o入爐煤與焦炭的工業(yè)分析和元索分析見表2-8o表2-5結(jié)焦時間與加熱煤氣參數(shù)結(jié)焦時間h加熱煤氣孔板設(shè)計參數(shù)實際裝濕煤量t流量壓力溫度壓力溫度重度m3/hpa°cpa°ckg/m317.9/(1-0.09)17

34、5391.5510731.24903250. 47= 19.67表2-6大氣參整與其棄溫度大氣參數(shù)入爐 焦餅 小煙 蓄熱荒煤氣溫度。c壓 力 pa溫度°c相對濕度%煤溫度°c中心溫度°c道出 口廢 氣溫 度°c室走廊溫度°c前半個結(jié) 焦周 期后半個結(jié) 交周 期加權(quán)平均101325244722105032135747807767表27小煙道及總煙道廢氣組成部位小煙道出口處總煙道組成co2。2co2。2正常加熱含量6. 042.925.24. 1停止加熱含量0. 627.87表28入爐煤與焦炭的工業(yè)分析和元素分析項日工業(yè)分析元素分析組成水分灰分揮發(fā)

35、分碳氫氧氮應(yīng)用基干基干基可燃基符號wayagvsvrcshg0sng入爐煤98.79. 7627.6328.478.924354. 981.28焦炭12.831. 201.27886.060.612.6.1原始數(shù)據(jù)的處理與計算(1) 加熱煤氣表流量換算成標準流量流量孔板設(shè)計參數(shù)：壓力(p)為4903 pa,溫度為25°c,水汽含量(f)為0.026kg/m3,重度(°)為0.47kg/m3, 大氣壓力(po)為101325 pa加熱用焦爐煤氣工作狀態(tài)參數(shù)：表流量(v：)為5391.5n?/h,壓力(p)為5107 pa,溫度(t)為31.2°c,水汽含量(廠)為

36、0.0378 m3/hv嚴v： i(q + f)(°：8°4 + f)tp'(p, + fr)(q.804 + f/)tr p= 5391.5xa(0.47 + 0.026)x(0.804 + 0,026)x(273 + 25)x(101325 + 5107) (0.451 + 0.037$) x (0.804 + 0.0378) x (273 + 31.2) x (101325 + 4903)=5342.5 m3/h(2)空氣過剩系數(shù)的計算小煙道處：(0.4006 2.92-0a = 1 +x= 1.210.9193 6.04-0總煙道處：0.4006 4一0&a

37、mp; = 1 +x= 1.350.9193 5.2-0(3)漏入燃燒系統(tǒng)的荒煤氣雖"(cc)2)2-(ccuau= 641.31 m7h5304.9x1.35x5.1542x0.62%0.4-0.62%xl.35x5.1542式中a總煙道廢氣空氣系數(shù);(coj停止加熱后干廢氣屮co?含量，%；(co2)21 m3荒煤氣燃燒后生成co?體積，m5/m3。2.6.2物料平衡計算a物料入方計算以1000kg入爐煤為計算基準，入爐煤含水百分比w二9%(1) 入爐干煤量gmgm = 1000x100 w100= 1000x100-9100= 910kg/t(2) 入爐煤帶入水分gsgs =

38、1000x= 1000x = 90kg /1100 100b物料出方計算全焦量gj干基全焦率按煤的揮發(fā)分v善和焦餅溫度tj相關(guān)式計算kf= (103.19-0.75-0.0067tj)= (103.19-0.75 x 27.63 - 0.0067 x 1050) = 75.43%全焦量 gj =1000x10°wxkj 100= 1000x 1009 x 75.43% = 686.436kg/t100(2) 無水焦油量gjy無水焦油產(chǎn)率 kl = -18.36 +1.53vr -0.026(v1 )2= (-18.36 +1.53 x 28.4 - 0.026 x 2&4?

39、) = 4.12%inn_ w_ a y無水焦油產(chǎn)量ggoooxrxk；iooox100 9 8.7ioox4.12% = 33.91kg/t(3) 粗苯量gb粗苯產(chǎn)率k； = -1.61 +0.144vr -0.0016(vr )2= (-1.61 + 0.144x 2&4 - 0.0016 x 28.42 ) = 1.19%1()0_ w_ a y粗苯產(chǎn)量ggoooxrg=iooox100-9-8,7 x 1.19% = 9.79kg/1100氨量ga氨產(chǎn)率=(b-ng-1?) = 04x 1.28% x17= 0.22%a1414式中b為氮轉(zhuǎn)變成氨的轉(zhuǎn)化系數(shù)，取為0.14。氨產(chǎn)量

40、ga = 1000x100_wxka100人100-9=ioooxx 0.22% = 2.002kg/t100(5)凈煤氣量100kg干煤及其所生成的焦炭、焦油、粗苯屮的含碳量:干煤含碳量：c= 100x78.92% = 78.92kg焦炭含碳量：cj =100x75.43% x86.06%=65.17kg焦油含碳量：cfy =100x4.12%x100_ 976 x 0.86 二 3.2kgjy 100粗苯含碳量：q -100xl.l9%xi00_976xo.912-0.98kg100凈煤氣產(chǎn)率為：k；爲二二= 3.3x22.67 =17.35%凈煤氣產(chǎn)量為:gq=l000x100-w100

41、xk囂二 1000x l0°9 x 17.35% = 157.885/r100(6)化合水量gsx化合水產(chǎn)率按煤中氧轉(zhuǎn)化為化合水經(jīng)驗公式：1 q1 qk|x =a-o = 0.39x4.98%x = 2.18% sx m 1616式中o鳥裝爐煤中干基含氧量； a 轉(zhuǎn)化系數(shù)，取為0. 39o則化合水量為：100-wgsx =1000xxk4sx 100 sx=1000 x 100-9 x2.18% = 19.838kg/t100根據(jù)以上計算數(shù)據(jù)，列岀物料平衡表見表2-9。表2-9物料平衡表收入支出項目數(shù)值kg/t占濕煤%項目數(shù)值kg/trwm%干煤gm91091全焦 gj686. 43

42、668.64入爐煤帶入水gs909焦汕 gjy33.913. 39粗苯 gb9. 790. 98氨ga2. 0020. 20凈煤氣gmq157. 88515.55化合水gsx19. 8381. 98入爐煤帶入水gs909. 00差值0. 1390. 25合計1000100合計10001002.6.3熱量平衡計算a.熱量收入計算 (1)加熱煤氣燃燒熱加熱煤氣低發(fā)熱量為ql、,二17918. 5kj/m3全爐每小時平均入爐煤量表示為g,因為全爐炭化室孔數(shù)n為8孔，結(jié)焦時間廠為17h, 每孔裝煤量g為17. 9t,則每小時裝煤量g為：g =7vg/r = 8xl7.9/17 = 8.42f/2每噸入

43、爐煤所需加熱煤氣量為:yoj =vi/g = 5304.9/8.42 = 630.04m3 it則加熱煤氣燃燒熱為:0 = qf = 17670.1 x 630.04 = 11132869.8/cj /1(2)加熱用焦爐煤氣帶入的顯熱q2加熱煤氣溫度=31.2 °c加熱煤氣平均比熱為：cnq 0.01 x (ccq2 x co2 + cco x co + cg x n2 + ch2 x h2+c(2h4 x ch4 + cq2 x ()2 + cqhn x cn】hn )= 0.01x(1.6337 x 24+1.300 x 7.0+1.295 x 6.0+1.2812x59 +1.

44、5786 x 25+ 1.3096 x 0.6 + 2.0066 x 2=1. 3806kj/ ( m3 °c)式屮co, ch4, 02分別為煤氣屮該成分的體積，%o焦爐煤氣在31. 2°c時的飽合水含量為0. 0464n?/n?,則加熱煤氣顯熱為:q2=voj(cmqtmq+h2ogxch2otinq)=126.84 x (1.3806 x31.2 + 0.0464 x 1.4976 x31.2)= 5738.59av /1(3)漏入燃燒系統(tǒng)的荒煤氣的燃燒熱q0/g"67ox 鶉"345 珈 645(4)空氣帶入的顯熱q4干空氣的水分含量為'

45、二47%,溫度為35 °c (蓄熱室走廊溫度)時飽和水分壓pn =5630. 16 pa,大氣壓 p =101325 pagkpm '_5630.16x0.47p_pn - 101325-5630.16x0.47=0.0268 m3 / m3則空氣帶入顯熱為:q4 =(voj+-)q)(ckgtkg+gkch.otkg=(630.04 +x 4.2952 x (1.2983 x 35 + 0.02681.498 x 35)= 142096. 46 kj /t(5)入爐干煤代入的熱量q5干煤比熱為：(a g =1一一- x 1.0886 + 0.7118 xi100 丿as10

46、01-xl.0886 + 0.7118x9.76too= 1.0509kj/t入爐煤帶入熱量為:qs = gmcng = 910x 1.0509 x 22 = 21039.02kj /1入爐煤水分代入的熱量為：q6 = gscstin =90x4868 x22 = 8289.86kj /1b熱量支出計算(1)焦炭帶走的熱量q'-=1050 °c 時,caj =1.0718 kj /( kg- °c ) , cc =1.5282 kj /( kg- °c ),cv=l8447kj/(kg°c)則焦炭的平均比熱為:ag csvg=x 1.0718 +

47、 竺匹 x 1.5282 + x 1.8447100100100x0.457=1.4748 kj/(kg°c)則焦炭帶走的熱量為：q： =gjcjtj = 686.436x 1.4748x 1050 = 1062973.60 kj/t(2) 焦油帶走的熱量q,焦油的平均比熱為：cjy =(1.277 + 1.6412)x10%=(1.277 +1.6412)xl0'3x747 = 2.5029 kj/(kg-°c) 式中q一結(jié)焦周期前半周期荒煤氣平均溫度。則焦油帶走的熱量為：q,gjy(419 + cjy.)=33.91x(419 + 2.5029x747) = 7

48、7608.67 kj/1(3) 粗苯帶走的熱量粗苯的平均比熱為：cb =1.0258 + 1.2853x10 3 xtlk=1.0258 +1.2853xl0_3x747 = 1.9858 kj /(kg °c) 粗苯帶走的熱量為：q/=gb(431 + cbtlk)=9.79x(431 +1.9858x747) = 18741.90 kj/1(4) 氨帶走的熱量q；氨的平均溫度為：2i21tk =-tlk+-t.k =-x747 + -x807 = 767°c* 3333式屮結(jié)焦周期后半周期荒煤氣平均溫度。氨帶走的熱量為：q； =gacatk =2.002x2.6335x

49、767=4043.83 kj/t(5) 凈煤氣帶走的熱量q；凈煤氣的平均比熱為：當 tlk=747°c 時：ck = 0.01(c02 -cc02 +o2 co? + co -cco +ch4 cel +4 ccnen +h2.ch24-n2.cn2)= 0.01x (2.4 x 2.1336 + 0.6 x 1.4507 + 7x1.3787 + 25 x 2.4334 + 2x 3.5563 + 59x1.3142 + 4.0 x 1.3678 = 1.6876 kj / (m3 °c)式中co, ch4, o2分別為煤氣屮該成分的體積，%o當 t2k=807°

50、;c 時：c2k =0.01x (2.4 x 2.1336 + 0.4 x 1.4507+6.0 x 1.3871 +25.5 x 2.5029+2.2x3.6480+59.5xl.3172+4.0x 1.3678)=1.6965 kj/(m3-°c)凈煤氣帶走的熱量為：g爲po+ c2kl2k57 2257=x(-x1.6650x747 + -x1.6876x807) = 435621.33 kj/t0.45833(6) 水分所消耗的熱量q；各溫度段水汽的平均比熱：在 0747°c時,csq=2. 0582 kj/(kg-°c) 在 0450°c時，c

51、s/ = 1.9628 kj/(kg-°c) 則水分的平均比熱為：747 x2.0582450x 1.9628747-450=2.2027 kj/(kg°c)入爐煤帶入水分所消耗的熱量：q嚴 gs(2501 + cjk)= 90x(2501 + 2.0582x747)= 363462.79 kj/1ql = (o.25gs + 1.25gsx)c； (tlk -450)-2093；=(0.25 x90 +1.25 x 19.838) 2.2027 x(747 - 450) - 2093 =-68051.55kj/t q：_3 = 6594 x 0.25 x(gs+gsx)=

52、6594x0.25x(90 + 19.838)=181067.943 kj/1則水汽所消耗的熱量為：q佔ql+ql+ql=363462. 79-68051. 55+181067. 943=476479. 18kj/t(7) 廢氣帶走的熱量q；廢氣組成為：co?%二6.5%, h2o%=23.23%, n2%=67. 28%, o2%=2. 95% 小煙道出口廢氣溫度t二321°c,此時各種氣體比熱為：cco =1.8969, ch o=l. 5474, cn =1.3088, co =1. 3607zzzz則廢氣平均比熱為：cf(/ = 0.01 x (1.8769 x 6.5+ 1

53、.5474 x 23.23 +1.3607 x 2.95 +1.3088 x 67.28)= 1.4035 kj/(m'°c)則廢氣帶走熱量為：q；譏 + 卩/g)x v：cfjf + voj x h2och2otf=630.04 + 641 31 | x 6.2617x1.4035 x 321 +102.16 x 0.047 x 1.5474 x 321 i8.42=1995196. 07 kj/t(8) 表面散熱a爐頂1) 裝煤口蓋對流傳熱系數(shù)：a, = 22.2 +15wf 二 22.2 + 15.1x3.4=73.54 kj/(m2 h °c) 式中wf為風速，當wf <5m/s時即采用此公式。輻射傳熱系數(shù):19.38x100丿(100 丿ar =19.38x<232 +273 v< 100 )24+273丫< 100 ；232-24= 53.35 kj/(m2-h °c)式中s為物體表而溫度，j為物體表而空氣溫度，°co則裝煤口蓋部位散熱量為：q】s=(a+a)f(tb-17=(73.54 + 53.35)x0.389x(