6万吨合成氨造气工段工艺设计——毕业设计

1、内蒙古宜化化工有限公司第 1 页6 万吨合成氨造气工段工艺设计摘 要摘要：本设计 6 万吨/年合成氨造气工段工艺设计采用块煤送入造气炉制气，该工艺技术成熟，结合湖北宜化丰富的生产和管理经验，在同行业中具有热量回收充分、消耗低、低成本等优势。根据已知参数，利用所学知识对合成氨的工艺流程进行设计，工艺计算，并对设备进行了选型。 关键词：造气炉；已知参数；工艺衡算；设备计算 内蒙古宜化化工有限公司第 2 页目 录 摘 要.11前言.32.物料及热量衡算.62.1.被损耗燃料各组分量的计算 .82.2.炉渣生成量的计算 .92.3.计算带出物及炉渣中各组分的总重量.92.4.燃烧气化后进入煤气中各元素

2、的量.103.空气吹分阶段的计算 .113.1.物料衡算.113.2.热量衡算.124.蒸汽吹送阶段的计算 .154.1.物料衡算.154.2 热平衡计算.195 总过程计算.215.1 燃料使用分配.215.2 吹风气产量.215.3 物料平衡.225.4 热量平衡.245.5 配气计算.265.6 消耗定额（以吨氨为基准）.276 主要设备工艺计算 .296.1 空气鼓风机的计算 .296.2 煤气发生炉的计算 .316.3 废热锅炉的计算 .326.4 洗气塔.357 结论.40参考文献.41致 谢.42内蒙古宜化化工有限公司第 3 页1 1前言前言氨是一种重要的化工产品，主要用于化学肥

3、料的生产。合成氨生产经过多年的发展，现已发展成为一种成熟的化工生产工艺。本次设计采用间歇式固体煤气发生炉造气，余热回收，具有环保、节能的优势。现对造气工段主要工艺做一下简介。1.固定层煤气发生炉制造的煤气根据气化剂不同, 工业煤气一般分以下四种:空气煤气: 以空气为气化剂制取的煤气,合成氨生产中也称吹风气.水煤气: 以水蒸汽为气化剂制取的煤气.混合煤气: 以空气和适量的水蒸汽为气化剂制取的煤气.半水煤气: 组成符合(氢气+氧化碳)与氮气体积比为 3.1-3.2 的混合煤气,即合成氨原料气2.煤气发生炉自上而下分为干燥层,干馏层,还原层,氧化层,灰渣层.干燥层: 一般不产生气化反应,此区内的燃料

4、因刚加入炉内,故温度低,主要是通过吹风时的吹风气,上吹时的煤气,以及下吹时的过热蒸汽,通过此区域时,将此区域的水蒸发掉,起干燥预热的作用.干馏层: 此区燃料受到热气体连续加热并分解放出低分子烃,在热分解时析出水份,醋酸,硫化氢,甲烷等,气化剂通过此区域时一般不发生反应.还原层: 此区域是气化层发生气化反应的主要区域之一,由氧化层来的 co2还原生成 co 及水蒸汽分解为氢气,燃料依靠与热的气体换热被再次预热,此区域的化学反应是: co2+c=2co h2o+c=co+h2 2h2o+c=co2+2h2co+h2o=co2+h2氧化层: 在煤气炉的整个燃料中此区域的温度最高,燃料中的 c 与空气

5、中的o2产生反应,其反应 c+o2+3.76n2=co2+3.76n2 2c+o2+3.76n2=2co+3.76n2 氧化层与还原层总称为气化层.灰渣层: 燃料经过气化后,剩余物质称为灰渣,灰渣与炉体最下部分称为灰渣层,在生产中起到预热气化剂,保护炉篦和承受燃料层骨架的作用.3.间歇式制气通常分为五个阶段进行:吹风阶段: 空气从炉底吹入,进行气化反应,提高燃料层的温度.上吹制气阶段:蒸汽和加氮空气从炉底送入,经气化反应生成煤气送入气柜.下吹制气阶段: 水蒸气自上而下通过燃料层生成的煤气也送入气柜，其目的是吸收炉内热量可降低炉顶温度,使气化层恢复到正常位置,同时使炭层温度增高,有利于燃尽残碳.

6、内蒙古宜化化工有限公司第 4 页二次上吹制气阶段: 蒸气由炉底入炉将炉底下部管道中的煤气排净,为吹风做准备俗称安全上吹.吹净回收阶段: 二次上吹后炉上部分空间出气管道及有关设备都充满煤气,如吹入空气立即放空或送三气将造成浪费,因此转入吹风之前,从炉底部吹入空气,与产生的空气煤气与原来残留的水煤气一并送入气柜加以回收。 造气炉图示4.本次工艺设计计算的根据说明(1).原料采用无烟块煤。（2）.基本数据主要是参照湖北宜化以及煤炭科学研究所的实测结果，并作了相应的适当调整。加氮方法是采用上吹加氮，即开始上吹的同时，吹风暂不关闭，继续由空气管路向炉内送空气，一并回收到系统中去。加氮时间可根据半水煤气成

7、份要求随内蒙古宜化化工有限公司第 5 页时调整。显然，这种方法不如上、下吹全过程均匀加氮的效果好，但简单方便，亦可以满足生产需要。为简化计算，按照蒸汽吹送阶段均匀加氮来进行计算。内蒙古宜化化工有限公司第 6 页2.2.物料及热量衡算物料及热量衡算计算基准：以 100kg 块状无烟煤为原料。本设计中块煤来源于山西，根据鄂尔多斯联合化工有限公司造气工艺指标分析参数以及相关调整制定已知条件如下：表 2-1 燃料组成及热值序号成份chonsa1w合计1重量（%）湿78.011.440.450.760.4813.765.11002重量（%）干82.21.520.4740.80.50614.5100燃料热

8、值：28164.6kj/kg其中：a1为灰份 w 为水份表 2-2 吹风气组成成份h2coco2 n2ch4o2合计h2s体积（%）2.905.4516.9673.570.5060.401000.8281g/m3(标)表 2-3 水煤气组成成份h2coco2 n2ch4o2合计h2s体积（%）41.5031.757.8017.820.780.351001.353g/m3(标)表 2-4 炉渣组成成份csa合计重量%14.80.285100 内蒙古宜化化工有限公司第 7 页表 2-5 各种物料进炉的温度名称温度空气 30吹风气450上行煤气400下行煤气250炉渣250蒸汽压力 （0.10mpa

9、）220查过热蒸汽过热焓値表得焓値： =2914.01kj/kg表 2-6 生产循环时间序号操作名称吹风上吹下吹二次上吹空气吹净合计1%203140631002时间 ,s3046.56094.51502.1.被损耗燃料各组分量的计算燃烧在炉中被带出的损失量按照 4kg 计算，其为干燃料，根据表 1-1 燃料组成及热值计算求得。其中被损耗燃料中各组分之重量为：表 2-7 被损耗燃料中各组分之重量序号元素组成，重量%各组分重量，kg1c82.240.822=3.2882h1.5240.0152=0.06083o0.47440.0474=0.0194n0.840.08=0.0325s0.50640.

10、0506=0.02026a214.540.145=0.58合计1004内蒙古宜化化工有限公司第 8 页2.2.炉渣生成量的计算按照标准 100kg 燃料计算12313.760.5815.50590.85aalkga其中12313.760.5815.50590.85aalkga为 100kg 块状无烟煤中灰份量（湿基） 。1a为燃烧在炉中被带出的损失量按照 4kg 计算时灰份量。2a为炉渣组成中灰份量。3a由此可以炉渣中各组分的生成量为：c: 15.5049 0.1482.2949clkgs: 15.5049 0.0020.00310slkga: 15.5049 0.8513.18alkg由此可

11、得：acsllll2.29490.0031 13.1815.5059acsllllkg2.3.计算带出物及炉渣中各组分的总重量根据表 1-7 被损耗燃料中各组分之重量计算和上式炉渣生成量的计算求带出物及炉渣中各组分的总重量。c: 3.2882.29495.5829ckgh: 0.0608hkgo: 0.019okgn: 0.032nkgs: 0.02020.03100.0512skga: 0.58 13.1813.76akg总计：19.5059kg内蒙古宜化化工有限公司第 9 页2.4.燃烧气化后进入煤气中各元素的量根据上式计算的带出物及炉渣中各组分的总重量和式 2-1 求得：c:78.01

12、5.582972.4271ckgh:21.445.100.06081.945918hkgo:160.0455.100.0194.964318okgn:0.760.0320.728nkgs:0.480.05120.4288skg总计：80.4941kg计算误差：100(19.505980.4941)0%100内蒙古宜化化工有限公司第 10 页3.3.空气吹分阶段的计算空气吹分阶段的计算3.1.物料衡算3.1.1.每标准吹风气中各元素的含量计算c: 12(0.05450.16960.0072)0.123922.4ckgh: 22(0.0290.0072 2) 0.00082810.0039222.

13、434hkgo: 32(0.0040.16960.5 0.0545)0.286922.4okgn: 280.73570.919622.4nkgs: 320.00082180.00079434skg3.1.2.由碳平衡计算吹风气产量（标准）372.4271584.56090.1239m3.1.3.由氮平衡计算空气用量（标准）3584.5609 0.91960.728543.63280.7922.4m计算由空气带入水汽量空气 （相对湿度：80%）30由物化手册查得空气中水汽含量为：0.0213kg(水汽)/kg（干气）空气带入水汽量为：543.63 1.293 0.021314.9720kg3.1

14、.4.氮的平衡进：燃料带入氢 1.9459kg （2.4 计算已得）空气中水汽带入氢 214.9721.663518kg合计：1.9459 1.66353.6094kg出：吹风气中的氢584.5609 0.003922.2916kg 吹风气中水汽含氢3.60942.29151.3179kg内蒙古宜化化工有限公司第 11 页合计为： 2.2915 1.31793.6094kg吹风气中水汽含量181.317911.96112kg故可得每标准吹风气中水汽含量为：11.86110.0203584.5609kg3.1.5.氧的平衡进：燃料带入氧 4.9643kg （2.4 计算已得）空气中带入氧 325

15、43.63 0.21163.09922.4kg空气中水汽带入氧 1614.97213.308418kg合计：4.9643 163.089 13.3084181.3617kg出：吹风气中的氧:584.5609 0.2869167.711kg 吹风气中水汽含氧1611.861110.543218kg合计为： 167.711 10.5432178.2542kg误差：181.3617 178.2542100%1.71%181.36171.1.2. 硫的平衡进：燃料带入硫 0.4288kg （2.4 计算已得）出：吹风气中带入硫 0.0007794 584.56090.4559kg3.2.热量衡算3.2

16、.1 进项燃料发热量：100 28164.62816460kj燃料显热：100 30 1.04673140.1kj式中 1.0467 为燃料的比热容： 根据燃料情况估算。/()okjkgc干空气焓543.63 30 1.297921107.32kj式中 1.2979 为空气的比热容，查化工原理得。/()okjkgc空气中水汽焓：14.972 2555.622738262.783kj式中 2555.6227 为 30时的干饱和蒸汽的焓合计 2879030kj3.2.2 出项吹风气发热量：584.5609 1346.4081787057.53kj内蒙古宜化化工有限公司第 12 页有表 2-2 吹风

17、气组成查得各组分气体之高热值，计算单位吹风气发热量单位吹风气发热量: 2412769.7412644.14 255539858.34hcoch(表)312769.74 0.029 12644.14 0.054539858.34 0.00721346.408/kj m干吹风气的焓：584.5609 1.4455 450380242.25kj其中：1.4455 为吹风气的平均热值，标准。3/()okjmc由附录 1-5-9-17 查得各组分气体的平均比热容。干吹风气平均比热容(0.029 29.22390.0545 29.97750.1696 44.589410.004 31.0661 0.735

18、7 29.73050.0072 46.8922)22.4cp 30132.37891.4455/()22.4cpkgmc吹风气中水汽焓：11.8611 3384.190440140.221kj式中 3384.1904450时的过热蒸汽的焓（物理化学手册） 。/kj kg飞灰发热量（干燃料发热量）128184.629699.26/1 0.5129698.262 4118797.05kj kgkj飞灰显热：450 4 1.04671884.06 式中 1.0467燃料的比热容0/()kjkgc炉渣中可燃物的发热量33913 2.2949 10467 0.03178151.421kj式中 33913

19、、10467 分别为碳和硫的发热值/kj kg炉渣的显热：15.5059 250 0.96303733kj式中 0.9630煤渣的比热容0/()kjkgc散失热（取燃烧发热量的 6%）2816460 0.06168987.6kj合计 1578993.1kj3.2.3 积聚在炭层中的热量2879030.2 1678993.11300037.1kj3.2.4 吹风效率内蒙古宜化化工有限公司第 13 页1300037.1100%46.6%2816460表 3-1 空气吹分阶段的热量平衡表进项 ， kj出项 ， kj1.燃料发热量 28164601.吹风气发热量 787057.532.燃料显热 314

20、0.12.干吹风气的焓 380242.253.干空气焓 21107.323.吹风气中水汽焓 40140.254.空气中水汽焓 38262.7834.飞灰发热量 118797.055.飞灰显热 1884.066.炉渣中可燃物的发热量 78151.427.炉渣的显热 37338.散失热 168987.69.积聚在炭层中的热量 1300037.1合计 2879030.2内蒙古宜化化工有限公司第 14 页4.4.蒸汽吹送阶段的计算蒸汽吹送阶段的计算4.1.物料衡算4.1.1 每标准米3煤气中所含元素量c: 12(0.31750.0780.0078)0.21622.4ckgh: 22(0.4150.00

21、78 2)0.0013530.038522.434hkgo: 32(0.3175 0.50.0780.0035)0.343222.4okgn: 280.17820.222822.4nkgs: 320.0013530.00127334skg4.1.2 由碳平衡计算实际水煤气产量（标准）372.4271335.3110.216m4.1.3 由氮平衡计算空气用量（标准）3335.311 0.22280.72874.916280.7922.4m4.1.4 空气带入水汽量为：74.916 1.293 0.02132.0633kg4.1.5 氢平衡设定已知和假设条件上行煤气量（标准）3xm上行煤气含水量（

22、标准）干30.26/kg m上下吹蒸汽量相等各为wkg下行煤气量（标准）3335.311xm下行煤气含水量（标准）干30.51/kg m为计算方便起见，上下吹时气体成分假设相同，上吹、下吹加 n 作为均匀加入计算。上行阶段进项内蒙古宜化化工有限公司第 15 页燃料带入氢 1.94590.005803335.311xxkg蒸汽带入氢 2189wwkg空气中水汽带入氢22.06330.000683718335.311xxkg合计：0.006499wxkg出项: 煤气中氢 0.0385xkg煤气中水汽含氢20.260.0288918xxkg合计：0.03850.028890.02889xxxkg平衡

23、：0.006490.067399wxxkg0.06099wx0.5481wxkg下行阶段进项：燃料带入氢1.9459 (1)1.94590.005803335.311xxkg蒸汽带入氢2189wwkg空气中水汽带入氢22.06330.000683718xkg出项：煤气中含氢(335.311) 0.037812.6750.0378xxkg煤气中水汽含氢量2(0.51)(335.311)19.001 0.0566718xxkg合计：31.6760.09447xkg平衡：31.6760.094472.17520.0064879wxkg29.50080.087989wxkg内蒙古宜化化工有限公司第 1

24、6 页265.50720.792wkg解方程（1） （2）0.5481265.50720.792xxkg1.3401265.5072x （标准）3198.1248xm108.59wkg由此得：上行煤气产量：（标）3198.1249wm上行煤气产量占总量的百分数198.1249100%59.1%335.311下行煤气产量：（标）3335.311 198.1249137.186m下行煤气产量占总产量的百分数137.188100%40.9%335.311上行煤气中水汽含量:0.26 198.124951.5125kg下行煤气中水汽含量:0.51 137.18689.9649kg煤气中总水汽量:51.

25、512569.9649121.4774kg上吹蒸汽量：108.5923kg下吹蒸汽量：108.5923kg蒸汽总耗量：108.5923 108.5923217.1846kg上吹蒸汽分解率：108.592351.5125100%52.56%108.5923下吹蒸汽分解率：108.592369.9649100%35.57%108.5923平均蒸汽分解率217.1846 121.4774100%44.07%108.59234.1.6 氧平衡内蒙古宜化化工有限公司第 17 页进项：燃料带入氧 4.9643kg蒸汽带入氧3274.916193.05322.4kg空气带入氧空气中水汽带入氧162.0633

26、1.83418kg合计：4.9643 193.05322.4748 1.834222.3261kg出项：煤气中氧335.311 0.342115.0787kg煤气中水汽含氧16121.4774107.979918kg合计：115.0787107.9799223.0586kg误差：223.0586222.3261100%0.33%223.05864.1.7 硫平衡煤料带入硫 0.4288kg合计 0.4288kg煤气中硫 0.001273 335.3110.4269kg4.2 热平衡计算4.2.1 进项燃料发热量 100 28164.62816460kj燃料显热 100 30 1.0467314

27、0.1kj蒸汽焓 217.1846 2914.0128632878.7kj干空气焓 74.916 30 1.29792917.0043kj其中：1.2979 为由物化手册附录 1-5-10 查得， （标准） 。3/kj m空气中水汽焓3274.9160.2122.474822.4kg内蒙古宜化化工有限公司第 18 页2.0633 2555.62275273.0163kj合计3400668.8kj4.2.2 出项水煤气发热量335.311 9624.85173227318.6kj式中 9624.8517 为水煤气热值，由下式得：单位煤气发热量2412769.7412644.14 25553985

28、8.34hcoch12769.74 0.415 12644.14 0.317539858.34 0.00789624.8517kj上下行干煤气焓上行煤气焓198.1249 1.3739 400108878.42式中 1.3739上行煤气的平均比热容30/()kjmc2224(% 29.2239% 29.9356% 43.542730.8986%1% 29.2239% 45.3430)22.4cphcocoonch(0.415 29.22390.3175 29.93560.078 43.542730.8986 0.003510.1782 29.64250.0078 45.3430)22.4（标）

29、301.379/()kjmc下行煤气焓137.186 1.3534 25046416.883kj式中 1.3534下行煤气的平均比热容 30/()kjmc由物化手册附录查得各气体在 0-250的平均比热容2224(% 29.0232% 29.3568% 41.074530.0657%1% 29.2738% 40.866)22.4cphcocoonch(0.415 29.02320.3175 29.35680.078 41.074530.0657 0.003510.1782 29.27380.0078 40.866)22.4cp 301.3534/()cpkjmc上下行干气焓：108878.42

30、48416.88155295.30kj4.2.3 煤气中水汽焓上行：51.5125 3276.5897168785.33kj下行：69.9649 2973.4654208038.2kj内蒙古宜化化工有限公司第 19 页式中 3384.1904,2973.4654 分别为 400250时的过热蒸汽的焓/kj kg上下行煤气总水汽焓：168785.33208038.21376823.54kj4.2.4 飞灰可燃物的发热量4 29677.773118711.11kj飞灰燃料的显热4 450 1.04671884.06kj炉渣中可燃物的发热量3391.03 2.2949 10467 0.0317815

31、1.60kj炉渣显热：15.5050 250 0.96303733.045kj散失热量（取燃烧发热量的 5.256%）2816480 0.0526148258.4544kj合计：4710175.72kj4.2.5 需从碳层中吸取的热量4110175.723460668.8649506.9204kj4.2.6 制气效率3460668.8100%84.4%2816460632878.7649506.9204表 4-1 空气吹分阶段的热量平衡表进项 ， kj出项 ， kj内蒙古宜化化工有限公司第 20 页1.燃料发热量 28164601.煤气发热量 3227318.62.燃料显热 3140.12.干

32、煤气的焓 155295.33.干空气焓 2917.003.煤气中水汽焓 376823.544.空气中水汽焓 5273.024.飞灰可燃物的发热量 118711.115.蒸汽焓 632878.75.飞灰燃料的显热 1884.06合计 3460668.86.炉渣中可燃物的发热量 78151.60从碳层中吸收热量 649506.92047.炉渣的显热 3733.058.散失热量 148258.4544合计 4110175.72 合计 2879030.2内蒙古宜化化工有限公司第 21 页5 5 总过程计算总过程计算5.1 燃料使用分配每 100kg 燃料中用于制半水煤气为 xkg根据热平衡得：6525

33、17.46(100) 1317994.5xx得66.89xkg每 100kg 燃料用于制取水煤气为66.89kg每 100kg 燃料用于制取吹风气为33.11kg5.2 吹风气产量（标）3584.5609 0.3311193.55m吹风耗空气量（标）3543.63 0.3311180m水煤气产量（标）3335.311 0.6689224.29m加氮空气耗量（标）374.916 0.668950.11m蒸汽耗量（标）215.702 0.6689144.28kg总过程效率224.29 9572.1100%66.33%281640 144.28 2914.015.3 物料平衡碳平衡进项:燃料含碳：7

34、2.427kg合计： 72.427kg出项：内蒙古宜化化工有限公司第 22 页水煤气含碳：224.29 0.21648.4466kg吹风气中含碳： 193.55 0.123923.9809kg合计：72.4275kg氢平衡进项：燃料中氢 1.9459kg 空气中水汽带入氢2180.5 1.293 0.02130.550818kg加氮空气中水汽带入氢250.11 1.293 0.02130.153318kg蒸汽带入氢2144.2816.03118kg合计：16.6811kg出项：水煤气中含氢224.29 0.037858.6353kg水煤气中水汽带入氢121.47742224.299.02853

35、35.31118kg吹风气中含氢224.29 0.003920.8792kg吹风气中水汽含氢2193.55 0.02030.436618kg合计 18.9796kg氧平衡进项：燃料中氧 4.9643kg 空气中水汽带入氧32180.5 0.215422.4kg加氮空气中水汽带入氧3250.11 0.2115.03322.4kg蒸汽带入氧内蒙古宜化化工有限公司第 23 页16144.28128.248918kg合计：207.8794kg出项：水煤气中含氧224.29 0.343276.98kg水煤气中水汽带入氧121.477416224.2972.2279335.31118kg吹风气中含氧193

36、.55 0.286955.5295kg吹风气中水汽含氧16193.55 0.02033.492518kg合计 208.2299kg误差：208.2299207.8794100%0.17%208.2299氮平衡进项：燃料中氮 0.728kg 空气中水汽带入氮28180.5 0.79177.7522.4kg加氮空气中水汽带入氮2850.11 0.7949.4822.4kg合计：227.96kg出项：水煤气中含氮224.29 0.222849.9718kg吹风气中含氮193.55 0.9196177.99kg合计 227.96kg硫平衡进项： 燃料中硫含量 0.4288kg合计 0.4288kg出项

37、：吹风气中硫含量0.000779 193.550.1508kg内蒙古宜化化工有限公司第 24 页水煤气中硫含量0.001273 193.550.2855kg合计：0.4355kg5.4 热量平衡进项燃料发热量 2816460kj燃料显热 3140.1kj干空气焓 180.0 1.2979 307008.66kg空气中水汽焓 180.0 1.293 0.0213 2555.622712669.147kg加氮干空气焓 50.11 1.293 301951.1331kj加氮空气中水汽焓50.11 1.293 0.0213 2555.62273526.9497kj蒸汽焓 144.28 2914.012

38、8420433.77kj合计： 3265189.8kj出项吹风气发热量193.55 1346.4081260597.2878kj干吹风气焓193.55 1.4455 450125899.44kj吹风气中水汽焓193.55 0.0203 3384.190413296.704kj水煤气发热量224.29 9624.85172158757.988kj干水煤气焓 72847.1431038.405103885.55kj其中，上行 224.29 0.591 1.3739 40072847.14kj下行 224.29 0.409 1.3534 25031038.405kj水煤气中水汽焓113041.14

39、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飞灰可燃物发热量 118711.11kj飞灰燃料的显热量 4 0.3311 1.0467 4504 0.6689 1.0467 4001744.0325kj 炉渣中可燃物的发热量 78151.6kj炉渣的显热量 3733.045kj散失热量 148258.4644kj内蒙古宜化化工有限公司第 25 页表 5-1 热量平衡表进项 ， kj出项 ， kj1.燃料发热量 28164601

40、.吹风气发热量 260597.28782.燃料显热 3140.12.干吹风气的热焓 125899.44 3.干空气热焓 7008.663.吹风气中水汽焓 13296.7044.空气中水汽焓 12669.1474.水煤气发热量 2158757.9885.加氮干空气焓 1951.13315.干水煤气热焓 103885.556.加氮空气中水汽焓 3526.94976.水煤气中水汽焓 252153.687.蒸汽热焓 420433.777.飞灰可燃物发热量 118711.118.飞灰燃料的显热量 1744.03259.炉渣中可燃物的发热量 78151.6010.炉渣的显热量 3733.0511.散失量

41、148258.454412.计算误差 -0.9合计 3265189.8 合计 3265188.995.5 配气计算配气量计算半水煤气中 2():3.2:1cohn吹风气中有效成份25.462.98.35coh273.57n 水煤气中有效成份2231.7541.573.2517.82cohn设单位水煤气中配入吹风气量为（标）3xm8.3573.253.2(17.8273.57 )0.0715xxx内蒙古宜化化工有限公司第 26 页100kg 燃料制气时水煤气产量 224.29需要配入的吹风气量为：3m（标）3224.29 0.071516.04m100kg 燃料可制取半水煤气为：（标）3224.

42、29 16.04240.33m20.4150.029 0.0715100%38.92%1 0.0715h0.31750.0545 0.0715100%30%1 0.0715co20.0780.1696 0.0715100%8.14%1 0.0715co20.00350.004 0.0715100%0.35%1 0.0715o20.17820.7357 0.0715100%21.54%1 0.0715n40.00780.0072 0.0715100%0.78%1 0.0715ch5.6 消耗定额（以吨氨为基准）半水煤气吨氨耗为33350m吨氨原料煤消耗 33501001393.92240.33k

43、g折合含碳量为 84%的标准燃料煤78.011393.921294.5284kg空气消耗量（标准）31393.92(18050.11)3207.55100m蒸汽消耗量1393.2144.282011.15100kg吹净时间核算配入水煤气中的吹风气为，占吹风气总量的百分数为：316.04m16.04100%8.29%193.55吹净时风量的 65%左右，根据循环时间计算，吹净气量占吹风气总量百分数：0.65 3100%8.88%200.66 3二者接近，吹风回收气量即为配入水煤气中的吹风气量，故已定循环时间百分比基本适应。煤气炉指标（各气体的瞬时流量）合成氨能力为 6 万吨/年，采用块煤，吨氨需

44、要半水煤气量为 3350nm3，小时半内蒙古宜化化工有限公司第 27 页水煤气量为 3350 nm3/h620100nm3/h。根据湖北宜化生产的 2.8m 煤气发生炉实际情况，单台煤气发生炉产气量为：5500 nm3/h需要 2.8m 煤气发生炉台数：2010055003.65 即 4 台采用 5 台煤气发生炉，预留 1 台作为备用。表 2-6 生产循环时间序号操作名称吹风上吹下吹二次上吹空气吹净合计1%203140631002时间 ,s3046.56094.5150根据表 2-6 生产循环时间每 100kg 块煤的生产指标为：生产量： 加氮水煤气 （标）3224.29m 半水煤气 （标）3

45、240.33m 吹风气 3180 16.04163.96m消耗量：吹风空气（包括吹净）3180m蒸汽量 144.28kg每个循环平均产半水煤气量35000 2.5208.3360m吹风空气流量吹净时风量为吹风时风量的 65%左右3208.33360018017060.55/240.33304.5 0.65mh加氮空气流量3208.33360050.113362.93/240.3346.5mh蒸汽流量上吹蒸汽流量（包括二次上吹）208.333600144.28 0.54056.295/240.3346.59kg h下吹蒸汽流量内蒙古宜化化工有限公司第 28 页208.333600144.28 0

46、.53362.93/240.3360kg h吹风气流量（标）3208.333600193.5520133.45/240.3330mh上行煤气流量3208.333600224.29 0.5947491.171/240.3346.59mh下行煤气流量3208.333600224.29 0.4094771.207/240.3360mh关于上面的计算有以下几点需要说明： 以上计算流量未考虑设备工况不稳定时会有泄露。 煤气产量在加煤后各循环中并不相同，以上指标是平均值。 假定上吹阶段为均匀加氮过程。6 6 主要设备工艺计算主要设备工艺计算6.1 空气鼓风机的计算6.1.1 干空气用量：以一台炉上吹加氮计

47、。由 5.6 可得：（干）317060.553362.9320423.48/mh6.1.2 空气含水量内蒙古宜化化工有限公司第 29 页（干）320423.482926441.11/22.4mh则含水量为：（标准）326441.11 0.021 22.4690.99/18mh式中 0.019 由下图根据已知参数在温度 30，相对湿度 80%，查得湿度约为0.021图 6-1 空气-水系统的湿度-温度图（100kpa）6.1.3 湿空气用量（标准）320423.48690.9921114.47/mh当海拔高度低于 3000 米以下时，海拔高度每升高 12 米，大气压降低 133pa，根据已知海拔

48、高度选择 400 米及下降 4433pa， 327330101.3326441.1130689.39/273101.334.433mh即为：3511.49m / min内蒙古宜化化工有限公司第 30 页可以中意机电（湖北）鼓风机制造有限公司生产的d600 共 2 台，1 台备用。3600m / min6.2 煤气发生炉的计算夹套锅炉的作用：降低氧化层的温度，防止灰渣粘壁并副产蒸汽。夹套锅炉的液位控制在 1/22/3。规定夹套锅炉回收热量为煤气炉散热量的 50%，软水采用离子交换工艺出水控制水质及监控电导率(其规定工艺指标为 10us/cm)，温度进口 30，总固体150ppm，锅炉产蒸汽压力为

49、 0.2mpa(绝压)饱和蒸汽。排污水总固体 2000ppm。炉膛面积,24fd则：223.142.86.1544fm生产强度 /台325000812.4/()6.154mmh根据此参数可以选择由山东博山渣浆泵厂生产的 2800 造气炉，夹套水蒸发量为，副产的 0.2mpa 蒸汽冬季用于取暖，其余返回造气锅炉。750860/kg h夹套产汽量及耗水量根据 100kg 燃料为基准的热量计算已求得煤气炉散失热量， 148258.4644kj假设进口脱盐水量为，产汽量为xkgykg进项：回收散失热量： 148258.4644 0.574129.23kj软水显热： 125.46xkj合计 74129.

50、23 125.46xkg出项：蒸汽热焓： 2705.3358ykj式中为 0.2mpa 蒸汽饱和蒸汽焓 2705.3358/kj kg排污水热焓： () 498.4944xykj式中 498.4944 为 0.2mpa 沸水的焓，/kj kg合计：(498.49442203.914 )/xy kj kg平衡： （1）74129.2330498.492203.9xxy内蒙古宜化化工有限公司第 31 页总固相平衡： （2）1502000()xxy联立求解得: 29.228xkg27.038ykg则每 100kg 燃料副产蒸汽 27.038kg每 100kg 燃料消耗水 29.228kg每 100k

51、g 燃料排出污水：2.19kg由计算已得吨氨耗原煤1393.92kg每台炉每小时产氨55001.64183350t折合每小时：副产蒸汽 1393.92 1.6417927.038618.77/100kg h消耗软水：1393.92 1.6417929.228668.889/100kg h排污：50.12/kg h6.3 废热锅炉的计算6.31 已知条件废热锅炉的作用：回收吹风气和上吹煤气的显热，产生蒸汽，为煤气炉制气和其他化工生产提供一部分蒸汽来源，废热锅炉炉身倾斜 7 度，用于促进对流，提高热交换率，并使炉身和汽包重心达到平衡，避免基础受力不均而塌陷，以致发生锅炉倒塌的严重事故，废热锅炉的外

52、壁包有石棉制品隔热保温层，防止热量损失。废热锅炉的液位控制在 1/31/。煤气炉是间歇生产，废热锅炉能力应满足最大热负荷的需要。在造气的操作的各阶段以吹风气阶段的热负荷为最大，故废热锅炉传热面积可以根据以吹风气为条件进行计算。已知计算得到的吹风气流量3208.333600193.5520133.45/240.3330mh每标准干吹风气中水汽含量3m故由空气吹风阶段的计算可得每标准吹风气中水汽含量为：311.86110.0203/584.5609kg nm内蒙古宜化化工有限公司第 32 页表 6-1 废热锅炉工艺参数名称温度气体进口温度450气体出口温度230炉内压力21.09/kg cm产气压

53、力27/kg cm软水进口温度总固体排污水总固体30150ppm1500 ppm6.32 产气量及耗水量 根据以 100kg 燃料为基准的热量平衡计算以及总固体平衡计算设进口软水量为 xkg，产气量为 ykg热量平衡进项（1）.干吹风气显热由 5.2 计算 100kg 燃料吹风气产量为：（标）3584.5609 0.3311193.55m193.55 1.434 450124934.92kj1.434 为干吹风气在 0-450时的平均热熔，3 0/(.)kjnmc（2）.吹风气中水汽热焓193.55 0.0203 3379.4712887.58kj式中 3279.9391 为水汽 450的过热

54、蒸汽焓，kg/kj,0.0203 为每标准吹风气中水汽含量，。3/kg nm（3）.干上行煤气显热0.594 224.29 1.42188 45085245.57kj 为 100kg 燃料上行煤气量，3224.29m1.4219 为 0-450时的平均热熔，。3 0/(.)kjnmc（4）.上行煤气中水汽热焓 224.29 0.594 0.26 3279.9391113041.14kj（5）.软水显热。30 xkj合计： 124934.92 12887.5885245.57113041.1430(336109.21 30 )xx kj内蒙古宜化化工有限公司第 33 页出项（1）.干吹风气显热1

55、93.55 1.396788 450121656.74kj1.3967 为干吹风气在 0-230时的平均热熔，3 0/(.)kjnmc（2）.吹风气中水汽热焓193.55 0.0203 2929.911511.76kj式中 2929.9 为水汽 230的过热蒸汽焓，kj/kg,0.0203 为每标准吹风气中水汽含量，。3/kg nm（3）.干上行煤气显热0.594 224.29 1.388 23042544.78kj1.388 为 0-230时的平均热熔，。3 0/(.)kjnmc（4）.上行煤气中水汽热焓 224.29 0.594 0.26 2929.9101489.82kj（5）.蒸汽热焓

56、饱和蒸汽 的焓为：2759.7，kj/kg 27/kg cm2759.7ykj（6）.排污水热焓，692.96 为沸水的焓 kj/kg692.96692.96xy27/kg cm（7）.热损失取 3%(336109.21 30 ) 3%10083.270.9xx合计：177793.033453.562066.74xy平衡：177793.033453.562066.74336109.21 30 xyx （1）158316.182066.743423.56yx总固相平衡： （2）1502000()xxy29.67xkg27.54ykg则每 100kg 燃料副产蒸汽 27.54kg每 100kg 燃

57、料消耗水 29.67kg每 100kg 燃料排出污水：2.13 kg由计算已得吨氨耗原煤1393.92kg内蒙古宜化化工有限公司第 34 页每台炉每小时产氨55001.64183350t折合每小时：副产蒸汽 1393.92 1.6417927.54630.25/100kg h消耗软水：1393.92 1.6417929.67679/100kg h排污：48.75/kg h则换热器可以选择为列管式吹风气平均温度：02304503402tc 吹风气平均体积流量 32733401.033120133.4511.89959/2731.093600vms管采用 573.5,气体流速取 12m/s,170

58、管子根数：211.8995050.785 0.0512n 管间距取 t=70mm，管板填充系数取=90%，1.05ndt5051.05 7017410.9dmm取 n=500，d=1800mm，l=6m，换热面积为。2300m6.4 洗气塔6.41 第一洗气塔（洗气箱）6.411 已知条件（1）.进气总管 92012mm（2）.气柜压力 300mm 水柱（3）.洗气塔至气柜间管道阻力 100mm 水柱（4）.洗气塔阻力 100mm 水柱（5）.进气管水封高度 65mm （6）.上行煤气流量3208.333600224.29 0.5947491.171/240.3346.59mh下行煤气流量32

59、08.333600224.29 0.4094771.207/240.3360mh（7）. 上行煤气含水量（标准）干30.26/kg m下行煤气含水量（标准）干30.51/kg m内蒙古宜化化工有限公司第 35 页（8）.出洗气箱气体温度 80（9）.冷却水温度 32（10）.上行煤气通过时，洗气箱排水温度 506.41.2.直径 d2220.9200.0650.9200.012 20.30.1 0.144d2.65dm取洗气箱直径 h=4m2.8dm6.413.出洗气箱气体量（1）.出洗气箱上行煤气流量出废热锅炉上行煤气干气： 37491.17/7491.17/ 22.4334.4/nmhkm

60、ol h水汽： 7491.171 0.2686.95/22.4kmol h.进洗气箱上行煤气热焓有废热锅炉计算，出废热锅炉上行煤气温度为 230.干气显热 334.4 31.10 2302392081.2kj式中 31.1 为干气体在 0-230的平均分子热熔.水汽热焓 1947.7 2929.95706596.6kj2929.9 为 0-230时过热蒸汽的焓合计 8098677.8kj.出洗气箱上行煤气热焓.干气显热 334.4 30.39 80813041kj式中 30.39 为干气体在 0-80的平均分子热熔.水汽热焓 1947.7 2646.375154334.2kj2646.37 为