焦?fàn)t的熱平衡與熱工評定

1、Evaluation Warning: The document was created with Spire.Doc for .NET. HYPERLINK 焦?fàn)t的熱平平衡及熱熱工評定定 一一、焦?fàn)t爐的物料料平衡及及熱平衡衡 焦焦?fàn)t的物物料平衡衡計算是是設(shè)計焦焦化廠最最基本的的依據(jù)，也也是確定定各種設(shè)設(shè)備操作作負(fù)荷和和經(jīng)濟估估算的基基礎(chǔ)。而而焦?fàn)t的的熱平衡衡是在物物料平衡衡和燃燒燒計算的的基礎(chǔ)上上進行的的。通過過熱平衡衡計算，可可具體了了解焦?fàn)t爐熱量的的分配情情況，從從理論上上求出煉煉焦耗熱熱量，并并得出焦焦?fàn)t的熱熱效率和和熱工效效率，因因此對于于評定焦焦?fàn)t熱工工操作和和焦?fàn)t爐爐體設(shè)計計的是

2、否否合理都都有一定定的實際際意義。為為了進行行物料衡衡算，必必須取得得如下的的原始數(shù)數(shù)據(jù)： (1)精精確稱量量裝入每每個炭化化室的原原料煤量量，取335晝晝夜的平平均值，同同時在煤煤塔取樣樣測定平平均配煤煤水分。干干煤和配配煤水分分為焦?fàn)t爐物料衡衡算的入入方。以下為焦?fàn)t爐物料平平衡的出出方： (2)各各級焦炭炭產(chǎn)量。標(biāo)標(biāo)定前要要放空焦焦臺和所所有焦槽槽的焦炭炭，標(biāo)定定期間應(yīng)應(yīng)準(zhǔn)確計計量冶金金焦、塊塊焦和粉粉焦(要要計入粉粉焦沉淀淀池內(nèi)的的粉焦量量)的產(chǎn)產(chǎn)量。并并對各級級焦炭每每班取平平均試樣樣以測定定焦炭的的水分，并并考慮到到水分蒸蒸發(fā)的損損失量，然然后計算算干焦產(chǎn)產(chǎn)量。 (3)無無水焦油油、

3、粗苯苯、氨的的產(chǎn)量，通通常按季季度或年年的平均均值確定定，不需需標(biāo)定。 (4)水水汽量按按季或年年的多余余氨水量量的平均均值確定。 (5)干干煤氣產(chǎn)產(chǎn)量由洗洗苯塔后后(全負(fù)負(fù)壓操作作流程為為鼓風(fēng)機機后)的的流量表表讀數(shù)確確定，并并進行溫溫度壓力力校正。在計算時，一一般以110000kg干干煤或濕濕煤為基基準(zhǔn)。以以下列出出某廠焦焦?fàn)t炭化化室物料料平衡的的實際數(shù)數(shù)據(jù)。如如表89所示示。根據(jù)物料平平衡和溫溫度制度度，計算算出各種種物料帶帶入焦?fàn)t爐和帶出出焦?fàn)t的的顯熱和和潛熱，然然后作出出焦?fàn)t的的熱平衡衡計算。具具體計算算方法可可參考有有關(guān)資料料。現(xiàn)列列出根據(jù)據(jù)表8-9的物物料平衡衡所作的的熱平衡衡計

4、算，如如表8-10的的數(shù)據(jù)，并并加以分分析。由熱平衡可可知，供供給焦?fàn)t爐的熱量量有988%來自自煤氣的的燃燒熱熱，故在在近似計計算中可可認(rèn)為煤煤氣的燃燃燒熱為熱熱量的惟惟一來源源，這樣樣可簡化化計算過過程。在在熱量出出方中，傳傳入炭化化室的有有效熱114項項占700%，而而其中焦焦炭帶走走的熱量量占377.6%，換算算到每噸噸赤熱焦焦炭帶走走的熱量量為： kJJ/t焦焦。此值值相當(dāng)可可觀。采采用干法法熄焦此此熱量可可大部分分回收。降降低焦餅餅中心溫溫度和提提高焦餅餅加熱均均勻性可可降低此此熱量。由水蒸汽帶帶走的熱熱量占116%，故故降低配配煤水分分可以降降低此熱熱量。 此此外，采采取降低低爐頂

5、空空間溫度度、上升升管加水水夾套回回收余熱熱等方法法可以減減少或部部分回收收煤氣、化化學(xué)產(chǎn)品品和水汽汽帶走的的熱量。 由由廢氣帶帶走的熱量量也很大大，約占占18.6%，因因此改善善蓄熱室室的操作作條件，提提高蓄熱熱效率，是是降低熱熱量消耗耗的重要要途徑之之一。 一一般散失失于周圍圍空間的的熱量，對對于大焦焦?fàn)t約為為10%，小焦焦?fàn)t由于于表面積積大，故故散熱損損失大于于10%。二、焦?fàn)t的的熱效率率和熱工工效率 根根據(jù)焦?fàn)t爐的熱平平衡，可可進行焦焦?fàn)t的熱熱工評定定。由表表8-110可見見，只有有傳入炭炭化室的的熱量(出方114項項)是有有效的，稱稱為有效效熱。為為了評定定焦?fàn)t的的熱量利利用程度度，

6、以有有效熱(Q效)占占供入總總熱量(Q總)的的百分比比稱為焦焦?fàn)t的熱熱工效率率(熱工)即： 熱工= 1000 (88-155) 因因Q效等于于供入焦焦?fàn)t總熱熱量減去去廢氣帶帶走的熱熱量Q廢和散散失周圍圍空間的的熱量QQ散， 所以以： 熱工= 1000 (8-116) 由于計算QQ散比較較困難，也也可以采采用熱效效率(熱)的的方式來來評定焦焦?fàn)t的熱熱量利用用情況。 熱= 1000 (88-177) 它它表示理理論上可被被利用的的熱量占占供入總總熱量的的百分比比。 通通常對現(xiàn)現(xiàn)代大型型焦?fàn)t熱工約約為700755，熱為880885。熱工與熱可從焦?fàn)t熱平衡中求得。由表8-10可得： 熱工= 1000=

7、771.44 熱= 1000=881.44但由于進行行熱量算算衡需要要做大量量的繁瑣瑣的測量量、統(tǒng)計計和計算算工作，通通常生產(chǎn)產(chǎn)上不進進行，而而是根據(jù)據(jù)燃燒計計算來估估算熱工和和熱，方方法如下下： 計算以1標(biāo)標(biāo)m3加加熱煤氣氣為基準(zhǔn)準(zhǔn)。 在熱量量入方中中，由于于煤氣的的燃燒熱熱(低發(fā)發(fā)熱值)和煤氣氣、空氣氣的顯熱熱已占總總熱量999以以上，因因此可以以近似看看作為QQ總。煤煤氣低發(fā)發(fā)熱值按按其組成成計算，煤煤氣和空空氣的顯顯熱則根根據(jù)燃燒燒計算所所得的LL實和煙道道走廊的的溫度計計算。由蓄熱室室進入廢廢氣盤的的廢氣所所帶出的的熱量QQ廢和廢廢氣中不不完全燃燃燒產(chǎn)物物的燃燒燒熱Q不，可可通過取取

8、樣分析析得出的的廢氣組組成和測測定的廢廢氣溫度度來求得得。焦?fàn)t爐的散熱熱損失一一般按供供入總熱熱量的110計計。則： 熱= 1000 熱工= 1000 例8-3 某焦?fàn)t爐以Q低=336433kJm3的的高爐煤煤氣加熱熱，由燃燃燒計算算得，LL實=00.8443 mm3(m3煤煤氣)，產(chǎn)產(chǎn)生的廢廢氣量VV廢=11.7557m33(mm3煤氣氣)，煤煤氣溫度度30ooC，煙煙道走廊廊的空氣氣溫度為為35ooC，空空氣的相相對濕度度為0.6，廢廢氣中含含CO為為0.225，廢廢氣的平平均溫度度為2880oCC，計算算焦?fàn)t的的熱和熱工。解 (1) 煤氣氣的燃燒燒熱Q低=336433kJ(m33煤氣)。

9、 (2)煤煤氣帶入入的顯熱熱 煤煤氣溫度度30ooC，查查圖8-4得cc煤=11.3552kJJ(mm3)，330時煤氣氣帶入的的飽和水水汽量為為干煤氣氣的4.36(查表表8-33)，330時水汽汽的比熱熱容 = 1.4457kkJ(m3)。 QQ煤=111.3352330+00.04436111.4457330=442.77kJm3 (3)空空氣帶入入的顯熱熱 335時空氣氣的比熱熱容c空=11.2777kJJ(mm3)，335時飽和和水汽量量為干空空氣的55.877，當(dāng)當(dāng)相對濕濕度為00.6時時，空氣氣中所含含水汽量量為干空空氣的00.0558700.6=0.003522。 Q空=0.84

10、3311.277735+0.8843110.035521.457735=39.27kkJm3(4)廢氣氣帶走的的熱量 廢氣氣在2880時的比比熱容查查圖8-4得cc廢=11.4553kJJ(mm3)。 Q廢=1.775711.45532880=7713.9kJJm33。 (5)不完全全燃燒的的熱損失失 CCO的發(fā)發(fā)熱值為為127728kkJmm3。Q不=1.75770.00251127228=556.11kJm3則 熱 = = =799.333 若Q效為供供入總熱熱量的110，則則 熱工= =669.44三、煉焦耗耗熱量 由由焦?fàn)t熱熱平衡作作熱工評評定方法法比較麻麻煩，因因此生產(chǎn)產(chǎn)上廣泛泛采用

11、煉煉焦耗熱熱量對焦焦?fàn)t進行行熱工評評定。煉煉焦耗熱熱量是表表示焦?fàn)t爐結(jié)構(gòu)的的完善程程度、焦焦?fàn)t熱工工操作及及管理水水平和煉煉焦消耗耗定額的的重要指指標(biāo)，也也是確定定焦?fàn)t加加熱用煤煤氣量的的依據(jù)。 煉焦耗耗熱量是是將1kkg煤在在煉焦?fàn)t爐內(nèi)煉成成焦炭所所需供給給焦?fàn)t的的熱量。由由于采用用的計算算基準(zhǔn)不不同，故故有下列列表示方方法。 11.濕煤煤耗熱量量 11kg濕濕煤煉成成焦炭應(yīng)應(yīng)供給焦焦?fàn)t的熱熱量，用用q濕來表表示，顯顯然濕煤煤耗熱量量隨煤中中水分變變化而變變化，水水分越多多，q濕越大大。q濕= ，kkJ(kg濕濕煤) (88-188)式中 VV0標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)狀態(tài)下下加熱煤煤氣的耗耗量，mm3hh；

12、 Q濕焦?fàn)t爐的濕煤煤裝入量量，kgg； Q低加熱熱用煤氣氣的低發(fā)發(fā)熱值，kkJmm3。 22.干煤煤耗熱量量 llkg干干煤煉成成焦炭所所消耗的的熱量。干干煤耗熱熱量不包包括煤中中水分的的加熱和和蒸發(fā)所所需要的的熱量，以以q干來表表示。 每每kg水水汽從焦焦?fàn)t炭化化室?guī)ё咦叩臒崃苛繛椋?ll00=5110000kJ(kgg水)式中 24991lkgg水在OOoC時時的蒸發(fā)發(fā)潛熱，kkJkkg；2.01為水水汽在006000oCC時的平平均比熱熱容，kkJ(kgoC）； 6000從炭化化室導(dǎo)出出的荒煤煤氣的平平均溫度度，； 72.5焦?fàn)t爐的平均均熱工效效率，。 如如配煤水水分為MMt(濕基)，則

13、 q濕=q干 +51000 =q干 +511Mt qq干= ll00, kJJ(kkg干煤煤) (8-19) 3.相當(dāng)耗耗熱量 為為統(tǒng)一基基準(zhǔn)，便便于比較較，提出出了相當(dāng)當(dāng)耗熱量量這一概概念。它它是在濕濕煤煉焦焦時，以以lkgg干煤為為基準(zhǔn)時時，需供供給焦?fàn)t爐的熱量量(包括括水分加加熱和蒸蒸發(fā)所需需熱量)，以qq相來表表示。 ,kJ/（kgg干煤）(8-220)式中 GG干焦?fàn)t爐干煤裝裝入量，kkghh我國焦?fàn)t相相當(dāng)耗熱熱量指標(biāo)標(biāo)見表88-111。表8-111數(shù)據(jù)按按每kgg搗固煤煤料，配配煤水分分7計計。計算算加熱系系統(tǒng)時，考考慮使生生產(chǎn)留有有余地，故故規(guī)定值值較高。 由由表可見見，焦?fàn)t爐用

14、高爐爐煤氣加加熱時，相當(dāng)耗熱量高于用焦?fàn)t煤氣加熱。這是因為高爐煤氣與焦?fàn)t煤氣相比，熱輻射強度低，廢氣量大，廢氣密度高，故廢氣帶走的熱量多，通過爐墻和設(shè)備的漏損量也大。由于煤料水分常有波動，各廠煤料水分也不相同,故耗熱量也不相同。為便于比較，必須將煉焦耗熱量換算為同一基準(zhǔn)。水分每變化化1時時，相當(dāng)當(dāng)于濕煤煤中1的干煤煤為1的水分分所取代代，故qq濕的變變化值為為 。因因q干一般約約為20094kkJ/kkg，qq水為551000 kJJ/kgg，則qq濕的變變化值為為2933 kJ/kg。 該該值的換換算方法法如下： 當(dāng)當(dāng)用焦?fàn)t爐煤氣加加熱時，配配煤水分分7%的的q相取大大中型焦焦?fàn)t的平平均值：

15、 (23445+225966)=224700kJ/kg按式8-220得： qq濕=q相 = =23003kJJ/kgg配煤水分增增加1%時，該該濕煤的的耗熱量量增加229kJJ，則折折算到qq相的增增加為： =67kkJ對于高爐煤煤氣，配配煤水分分取7時： q相相= (226388+29931)=27785kkJkkg則 q濕濕=27785 =225966kJkg故配煤水分分增加11時，qq相的增增加值為為： =667kJJ我國焦化廠廠的配煤煤水分一一般為99100，由由測得的的耗熱量量換算為為9配配煤水分分的耗熱熱量q換時，可可按下列列公式計計算： 焦焦?fàn)t煤氣氣： qq相換=q相-559(M

16、Mt-99) (88-211) q濕濕換=qq濕-229(MMt-99) (88-222) 高高爐煤氣氣： qq相換=q相-667(MMt-99) (88-233) q濕換=q濕-333(MMt-99) (88-244) 煉煉焦耗熱熱量可由由焦?fàn)t的的熱平衡衡得到(按表88-9和和8-110)： q濕= = 26663kJJ(kkg濕煤煤) qq干= 1000=24458kkJ(kg干干煤) q相=226633 =28997kJJkkg干煤煤(水)用焦?fàn)t煤氣氣加熱時時，換算算為水分分9時時耗熱量量為： q濕換換=26663-29(8-99)=226922kJ(kgg濕煤) q相換=28997-5

17、59(88-9)=29956kkJkg干干煤(水水) 由由物料平平衡和熱熱平衡作作煉焦耗耗熱量計計算，生生產(chǎn)上不不可能隨隨時進行行，因此此可用下下式直接接作近似似計算： qq相= KTTKPK換 （88-255） 式中 炭炭化室周周轉(zhuǎn)時間間，h； V0煤氣氣流量表表數(shù)值，mm3hh； Q低加熱熱煤氣的的低發(fā)熱熱值，kkJmm3； G炭化室室平均裝裝干煤量量，kgg/孔； nn一座座焦?fàn)t的的炭化室室孔數(shù)； KT、KKP、K換分別別為溫度度、壓力力和換向向校正系系數(shù)。需要進行上上述校正正的原因因是，煤煤氣流量量表的刻刻度是按按煤氣在在某一固固定操作作條件下下(溫度度、壓力力、含水水量等)由實際際煤

18、氣流流量換算算來的，但但實際操操作時，煤煤氣的溫溫度、壓壓力和含含水量不不同于流流量表刻刻度時規(guī)規(guī)定的數(shù)數(shù)值，因因此需校校正。 孔孔板流量量計的計計算公式式如下： V00=0.6733ad2 (8-26) 式中 aa標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)孔板的的消耗系系數(shù)； dd孔板板流通孔孔直徑，cm； 0標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)狀態(tài)下下煤氣密密度，kkgmm3； ff煤氣氣中水汽汽含量 (按入入爐前煤煤氣溫度度定) ，kgg/m33； PP煤氣氣的絕對對壓力，PPa； TT煤氣氣的絕對對溫度，KK； hh流量量孔板前前后的壓壓差，PPa； VV0煤氣流流量，mm3hh。對固定的流流量孔板板a、dd的值是是一定的的，對一一定組成成的煤氣氣，

19、0也不不變。如如果實際際操作條條件和流流量表刻刻度規(guī)定定的條件件一致為為P、T和f時，表表上的讀讀數(shù)是正正確的。當(dāng)當(dāng)實際操操作條件件為p、T和f時，則則對同一一壓差hh，其標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)流量量將不是是V0而是是V0，即： VV0= 00.6773ad2 m33h 因因此，應(yīng)應(yīng)按流量量表讀數(shù)數(shù)Vo校正正到實際際操作條條件下的的標(biāo)準(zhǔn)流流量Voo，其關(guān)關(guān)系為： 因f、ff分別由由T、TT決定，故故令： 所以 Vo=VoKTKP 故只要把KKT、KP制成成圖表，按按煤氣的的實際溫溫度、壓壓力查取取即可。K換是考慮到由于換向時，有一段時間不向焦?fàn)t送煤氣，則每小時實際進入焦?fàn)t的煤氣量將小于流量表的讀數(shù)，因此乘以K

20、換。 K換換= 式中 mm一小小時內(nèi)的的換向次次數(shù)； 每次次換向焦焦?fàn)t不進進煤氣的的時間，mmin； 600每小時660分鐘鐘。則 V00=V0KTK PPK換例8-44 442孔558-型焦?fàn)t爐(4550mmm)，周周轉(zhuǎn)時間間18hh，用QQ低=1179220kJJm33的焦?fàn)t爐煤氣加加熱，煤煤氣溫度度30ooC，主主管壓力力19000Paa，流量量表讀數(shù)數(shù)為58800mm3hh，如流流量表的的設(shè)計壓壓力為334300Pa，設(shè)設(shè)計溫度度為200OoCC，0=00.466kgm3，換換向時間間30mmin，每每次換向向停止向向焦?fàn)t供供煤氣的的時間為為23.3s，計計算煉焦焦耗熱量量。 解解：查

21、表表8-33得，220oCC時干煤煤氣含水水量f=0.01889kggm33，300oC時時f=0.003511kgm3。則 KTT= 如如大氣壓壓力為11013325PPa時得得： PP=10013225+449000=10062225Paa PP=10013225+334300=10047555PaaKP= KK換= =0.9877則 q相= kJ/kgg干煤(水) 用用煉焦耗耗熱量評評定焦?fàn)t爐熱工操操作的主主要缺點點是：當(dāng)當(dāng)炭化室室墻漏氣氣時，由由于荒煤煤氣在燃燃燒室內(nèi)內(nèi)燃燒，使使加熱用用煤氣量量減少，計計算的耗耗熱量降降低，實實際耗熱熱量未能能真實地地反應(yīng)出出來。四、降低煉煉焦耗熱熱量

22、、提提高焦?fàn)t爐熱工效效率的途途徑 綜綜上所述述，可采采取下列列措施以以降低煉煉焦耗熱熱量，并并提高焦焦?fàn)t的熱熱工效率率。 11.降低低焦餅中中心溫度度 從從表8-10可可知：焦焦炭帶走走的熱量量占供入入總熱量量的377.6，是熱熱量出方方中最大大的部分分。焦餅餅中心溫溫度由110500oC降降到10000ooC，煉煉焦耗熱熱量可以以降低約約46kkJkkg。但但降低焦焦餅中心心溫度必必須以保保證焦炭炭質(zhì)量為為前提。調(diào)調(diào)節(jié)好爐爐溫，使使焦餅同同時均勻勻成熟，正正點推焦焦是降低低煉焦耗耗熱量的的重要途途徑。 22.降低低爐頂空空間溫度度 這這就要求求裝滿煤煤，減少少煤氣在在爐頂空空間的停停留時間間

23、，并在在保證焦焦餅高向向加熱均均勻的前前提下，盡盡可能降降低焦餅餅上部溫溫度。3.降低配配合煤水水分 由由前述可可知，配配煤水分分每變化化l時時，q相將相相應(yīng)增減減5967kkJkkg。例例如：一一座422孔的558-型焦?fàn)t爐，每孔孔裝干煤煤量為118t，周周轉(zhuǎn)時間間18hh，則每每小時處處理煤量量為 =4220000kgh，當(dāng)當(dāng)水分增增加1時，耗耗熱量增增加約為為420000(599677)=224788000028814000OkkJhh，相當(dāng)當(dāng)于Q低=336433kJm3的的高爐煤煤氣7770m33/h，或或Q低=1779200kJ/h的焦焦?fàn)t煤氣氣1400m3h，可可見耗熱熱量數(shù)值值之

24、大。 配配煤水分分的變化化，不僅僅對耗熱熱量影響響很大，而而且還影影響焦?fàn)t爐加熱制制度的穩(wěn)穩(wěn)定和焦焦?fàn)t爐體體的使用用壽命。水水分的波波動也會會引起煤煤料堆密密度的變變化，從從而影響響焦?fàn)t的的生產(chǎn)能能力，同同時水分分波動頻頻繁時，調(diào)調(diào)火工作作就跟不不上，易易造成焦焦炭過火火或不熟熟，并且且還可能能發(fā)生焦焦餅難推推。故規(guī)規(guī)定和穩(wěn)穩(wěn)定配煤煤水分是是焦?fàn)t正正常操作作條件之之一。4.選擇合合理的空空氣過剩剩系數(shù) 當(dāng)當(dāng)焦?fàn)t用用高爐煤煤氣加熱熱、而空空氣過剩剩系數(shù)較較低時，煤煤氣由于于燃燒不不完全，廢廢氣中含含有COO。如廢廢氣中含含有1%的COO，則煤煤氣由于于不完全全燃燒而而引起的的熱損失失為: 當(dāng)當(dāng)焦?fàn)t用用高爐煤煤氣加熱熱、而空空氣過剩剩系數(shù)較較低時，煤煤氣由于于燃燒不不完全，廢廢氣中含含有COO。如廢廢氣中含含有1%的COO，則煤煤氣由于于不完全全燃燒而而引起的的熱損失失為: 1127228 1%=1277kJ/(m33廢氣)或 1127 1.7577=2223kJJ/(mm3煤氣氣)。式中 127728COO的燃燒燒熱，kkJ/(m3CCO)； 11.7557Q低為熱熱值為