炼焦工段工艺计算

1、 .1 / 242.4 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，%2CO2OCO4CHmnC H2H2N(80%)24C H25.02.0(20%)66C H59.04.0(1) 干煤气热值煤气中可燃成分的低热值（）为：3kJ/m12730 ，10840 ，35840 ，71170CO2H4CHmnC H则煤气的低热值为：g24mnDW12730CO 10840H35840CH71170C HQ1001 .1767010027117025358400 .59108400 . 7127303kJ/m(2) 干煤气密度ii0MW100 22.44

2、 .22100326 . 0286444 . 2782 . 02288 . 022871625259 =0.4583kg/m式中煤气中某成分的分子量；iMW煤气中某成分的体积，%。i(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3m3m3m湿煤气中氢气含量为：%SH )(2%38.560464. 0159. 0其它气体计算与上一样，计算结果如下：23.89% ，：6.69% ，：1.91% ，：2.29% ，：3.82% 4CHCOmnC H2CO2N .2 / 24：0.57% ，：4.64%2O2H O(4) 湿煤气热值3/168870464. 01

3、11 .17670mKJQSDW(5) 湿煤气密度3/473. 00443. 04 .2218)0443. 01 (458. 0mkgS2.5 煤气燃烧计算以 1干煤气燃烧计算3m(1) 理论空气需要量理论需氧量为：L2424662O0.01 0.5 HCO2CH3C H7.5C H -O =0.010.5 (59+7.0)+2 25+3 2 0.8+7.5 2 0.2-0.6 =0.902/3m3m式中，分别为煤气中该成分的体积，%。CO4CH2O理论空气需要量为：/2952. 4902. 02110021100LoOL3m3m(2) 实际干空气需要量/1542. 52952. 42 . 1

4、OgLL3m3m式中空气过剩系数，暂取为 1.2。(3) 实际湿空气需要量/3934. 50464. 011542. 5)(1 5）（空MLLgg3m3m式中由表 6-21第五项查取的空气中含饱和水汽量，/。5M空3m3m(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2CO2H O2N2O气中各成分的量为：2CO242466V0.01 COCOCH2C H +6C H .3 / 24=0.01(2.4+0.7+25+2 2 0.8+6 2 0.2) =0.4/3m3m2g5H O242466V0.01 H2 CHC H3C H0.0464LM空0464. 01542.

5、 50464. 02 . 0238 . 022525 .5901. 0）（=1.4196 /3m3m/1118. 41542. 579. 05801. 079. 001. 022gNLNV3m3m/1804. 0902. 01542. 521. 00212LgOOLV3m3m式中，分别为煤气中该成分的体积，%。CO4CH2O总废气量为：2222COH ONOVVVVV =0.4+1.4196+4.1118+0.1804=6.1118 /3m3m根据以上数据就可计算空气过剩系数： 2CO2L2VO0.5 CO1OCOCO 2 . 14 . 01804. 0902. 04 . 01式中分别为废气分

6、析中各成分的体积，%。 22O, CO , CO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/，gL3m3msL3m3m=0.4 /，=1.4196 /，2COV3m3m2H OV3m3m=4.1118 /，=0.1804 /，2NV3m3m2OV3m3m=0.4+1.4196+4.1118+0.1804=6.1118/V3m3m故在废气中的百分比为：=6.5%2CO065. 01118. 64 . 0在废气中的百分比为：=23.23%2H O2323. 01118. 64196. 1 .4 / 24在废气中的百分比为：=67.28%2N6728.

7、01118. 61118. 4在废气中的百分比为：=2.95%2O0295. 01118. 61804. 02.6 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。小烟道与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加热煤气孔板设计参数流量压力温度压力温度重度实际裝湿煤量 t结焦时间hm3/hPaPa3kg/m175391.5510731.24903250.4717.9/ 1 0.0919.67表 2-6 大气参数与其它温度大气参数荒煤气温度压力Pa温度相对湿度%入炉煤温度焦饼中心温

8、度小烟道出口废气温度蓄热室走廊温度前半个结焦周期后半个结交周期加权平均101325244722105032135747807767表 2-7 小烟道与总烟道废气组成部位小烟道出口处总烟道组成2CO2O2CO2O正常加热含量%6.042.925.24.1停止加热含量%0.627.87 .5 / 24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%灰分挥发分组成水分应用基干基干基可燃基碳氢氧氮符号WyAgAgVrVgCgHgOgN入炉煤98.79.7627.6328.478.924.354.981.28焦炭12.831.201.27886.060.612.6.1 原始数据的处理

9、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 4903 Pa，温度(t)为 25，水汽含量(f)为 0.026，重度3kg/m()为 0.47，大气压力(P0)为 101325 Pa3kg/m加热用焦炉煤气工作状态参数：表流量()为 5391.5，压力()为 5107 Pa，温度()为 31.2，1V3m /hPt水汽含量()为 0.0378f3m /h则11f0.804f TPVVf0.804fTP 0.470.0260.8040.0262732510132551075391.50.451 0.03780.8040.037827331.21013254903=53

10、42.5 3m /h(2) 空气过剩系数的计算小烟道处：0.40062.92011.210.91936.040 总烟道处：0.40064.1 011.350.91935.20 (3) 漏入燃烧系统的荒煤气量g121g2221V LCO=COCOL .6 / 2431.6411542. 535. 1%62. 04 . 0%62. 01542. 535. 19 .53043m /h式中总烟道废气空气系数；停止加热后干废气中含量，%；21CO2CO1荒煤气燃烧后生成体积，/。22CO3m2CO3m3m2.6.2 物料平衡计算A.A.物料入方计算物料入方计算以 1000kg 入炉煤为计算基准，入炉煤含

11、水百分比 W=9%(1) 入炉干煤量 Gmkg/t100W1009Gm10001000910100100(2) 入炉煤带入水分 GsW9Gs1000100090kg/t100100B.B.物料出方计算物料出方计算(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gmVggJmJK(103.19-0.75V0.0067t )(103.190.75 27.630.0067 1050)75.43%全焦量J100wG1000K1001009100075.43%686.436kg/t100(2) 无水焦油量 GJY无水焦油产率rrr2JYK 18.36 1.53V0.026(V ) 2

12、( 18.36 1.53 28.40.026 28.4 )4.12% 无水焦油产量YrJYJY100WAG1000K100 .7 / 2410098.710004.12%33.91kg/t100 (3) 粗苯量BG粗苯产率rrr2BK 1.61+0.144V0.0016(V ) 2( 1.61 0.144 28.40.0016 28.4 )1.19% 粗苯产量YrBB100WAG1000K10010098.710001.19%9.79kg/t100 (4) 氨量AG氨产率ggA1717K(b N)0.14 1.28%0.22%1414式中 b 为氮转变成氨的转化系数，取为 0.14。氨产量gA

13、A100-WG =1000K100100910000.22%2.002kg/t100(5) 净煤气量mqG100kg 干煤与其所生成的焦炭、焦油、粗苯中的含碳量：干煤含碳量：gmC100 78.92%78.92kg焦炭含碳量：gJC100 75.43% 86.06%=65.17kg焦油含碳量：gJY1009.76C100 4.12%0.863.2kg100粗苯含碳量：gB1009.76C100 1.19%0.9120.98kg100净煤气产率为：gmq%35.1767.223 . 3max V净煤气产量为：ggmqmq100WG1000K100 .8 / 24 =1000tkg /885.15

14、7%35.171009100(6) 化合水量SXG化合水产率按煤中氧转化为化合水经验公式：ggSXm18Ka O16180.39 4.98%2.18%16式中装炉煤中干基含氧量；gmO a 转化系数，取为 0.39。则化合水量为: gSXSX100WG1000K100100-910002.18%19.838kg/t100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BG9.790.98氨AG2.0020.

15、20净煤气mqG157.88515.55化合水SXG19.8381.98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.A.热量收入计算热量收入计算(1) 加热煤气燃烧热加热煤气低发热量为=17918.5KJ/gDWQ3m .9 / 24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G时间为 17h，每孔装煤量为 17.9t，则每小时装煤量为：GGGhtNG/42. 817/9 .178/,每吨入炉煤所需加热煤气量为：tmGVVOJ/04.63042. 8/9 .5304/31则加热煤气燃烧热为：tKJ

16、VQQOJDWg/8 .1113286904.6301 .176701(2) 加热用焦炉煤气带入的显热 Q2加热煤气温度mqt31.2加热煤气平均比热为：222mqCO2CON2H2C0.01 (CCOCCOCNCH42mnCH4O2C Hmn+CCHCOCC H )20066. 26 . 03096. 1255786. 1592812. 10 . 6295. 10 . 7300. 1246337. 1 (01. 0=1.3806/（）kJ3m式中，分别为煤气中该成分的体积，%。CO4CH2O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：2g2OJmq mq2H O

17、mqQV (CtH OCt)=tKJ /59.57382 .314976. 10464. 02 .313806. 184.126(3) 漏入燃烧系统的荒煤气的燃烧热3QtKJGQQgDW/64.134584442. 831.6411 .17670/3(4) 空气带入的显热4Q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5630.16 Pa，大气压 P =101325 PaNP .10 / 24mkmP5630.16 0.47g0.0268PP101325-5630.16 0.4733m /m则空气带入显热为：2g4OJOkg kgkH O kgQ(V)L (C tg

18、Ct )G)35498.02681. 0352983. 1 (2952. 4)42. 831.64104.630( =142096.46/tkJ(5) 入炉干煤代入的热量5Q干煤比热为：ggmAAC11.08860.71181001009.769.7611.08860.71181.0509kJ/t100100入炉煤带入热量为：5mm mQG C t910 1.0509 2221039.02kJ/t入炉煤水分代入的热量为：6SS mQG C t90 4.1868 228289.86kJ/tB.B.热量支出计算热量支出计算(1) 焦炭带走的热量1Q=1050时，=1.0718/()，=1.5282

19、 /()，JtAJ CkJkgCCkJkg=1.8447/()VCkJkg则焦炭的平均比热为：gggJJJJAJCVJACVCCCC10010010012.8386.061.201.07181.52821.8447100100100 0.457/()1.4748kJkg .11 / 24则焦炭带走的热量为：1JJ JQG C t686.436 1.4748 10501062973.60 kJ/t(2) 焦油带走的热量2Q焦油的平均比热为：3JY1kC1.277 1.641210 t/()31.277 1.6412107472.5029kJkg式中-结焦周期前半周期荒煤气平均温度。1kt则焦油带

20、走的热量为：2JYJY 1kQG419C t33.914192.5029 74777608.67kJ/t(3) 粗苯带走的热量3Q粗苯的平均比热为：3B1kC1.0258 1.2853 10t/()31.0258 1.2853 107471.9858kJkg粗苯带走的热量为：3BB 1kQG431 C t9.79431 1.9858 74718741.90kJ/t(4) 氨带走的热量4Q氨的平均温度为：k1k2k2121ttt7478077673333式中-结焦周期后半周期荒煤气平均温度。2kt氨带走的热量为：4AA kQG C t2.002 2.6335 767=4043.83kJ/t(5)

21、 净煤气带走的热量5Q净煤气的平均比热为：当=747时：1kt224mn1k2CO2OCO4CHmnC HC0.01(COCOCCO CCHCC HC .12 / 24222H2NHCNC)3142. 1595563. 324334. 2253787. 174507. 16 . 01336. 24 . 2(01. 0 +/()6876. 13678. 10 . 4kJ3m 式中，分别为煤气中该成分的体积，%。CO4CH2O当=807时：2kt2kC0.01 (2.4 2.13360.4 1.4507+6.0 1.3871+25.5 2.5029+/()+2.2 3.6480+59.5 1.31

22、72+4.0 1.3678)=1.6965kJ3m 净煤气带走的热量为：gmg51k 1k2k 2k0G21QC tC t3333.435621)8076876. 1317476650. 132(458. 0885.157kJ/t(6) 水分所消耗的热量6Q各温度段水汽的平均比热：在 0747时，=2.0582 /()sqCkJkg在 0450时，=1.9628 /()sqCkJkg则水分的平均比热为：/()sq7472.0582-450 1.9628C2.2027747-450kJkg入炉煤带入水分所消耗的热量：6 1Ssq 1kQG2501C t9025012.0582 747363462

23、.79kJ/t6 2SSXsq1kQ(0.25G1.25G) Ct4502093=-68051.55(0.25 90 1.25 19.838) 2.20277474502093kJ/t6 3SSXQ6594 0.25GG6594 0.25 (90 19.838)=181067.943kJ/t则水汽所消耗的热量为：66-16-26-3QQ+Q+Q .13 / 24=363462.79-68051.55+181067.943=476479.18kJ/t(7) 废气带走的热量7Q废气组成为：%=6.5%，%=23.23%，%=67.28%，%=2.95%2CO2H O2N2O小烟道出口废气温度 t=

24、321,此时各种气体比热为：=1.8969，=1.5474，=1.3088，=1.36072COC2H OC2NC2OC则废气平均比热为:)28.673088. 195. 23607. 123.235474. 15 . 68769. 1 (01. 0fqC =1.4035 /()kJ3m 则废气带走热量为：2sg7OJnfq fOJ2kH O fQV/GV C tVH O Ct 3215474. 1047. 016.1023214035. 12617. 642. 831.64104.630 =1995196.07kJ/t(8) 表面散热a.a.炉顶炉顶1)装煤口盖对流传热系数:)sfa22.2

25、 15.1W22.2 15.1 3.4=73.542kJ/(mh 式中为风速，当时即采用此公式。fWfW5m/s辐射传热系数:44bsfbsTT19.38100100att)4423227324+27319.38100100=53.35232-242kJ/(mh 式中为物体表面温度，为物体表面空气温度，。btst则装煤口盖部位散热量为： .14 / 241sfsbsqaaFttG 1773.5453.350.389232248873.319.67kJ/t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。G2)装煤口座对流传热系数:)sfa22.2 15.1

26、W22.2 15.1 3.4=73.542kJ/(mh 辐射传热系数:)fa4422027324+27319.38100100=50.72220-242kJ/(mh 则装煤口座处散热量为:2s17q73.5450.720.203220244272.519.67kJ/t3)看火孔盖对流传热系数:)sfa22.2 15.1W22.2 15.1 3.4=73.542kJ/(mh 辐射传热系数:)44f18027324+27319.38100100a =42.65180-242kJ/(mh 则看火孔处散热量为:3s17q73.5442.650.371180245811.819.67kJ/t4)看火孔座

27、对流传热系数:) sfa22.2 15.1W22.2 15.1 3.4=73.542kJ/(mh 辐射传热系数:)44f18727324+27319.38100100a =43.98187-242kJ/(mh .15 / 24则看火孔座处散热量为:4s17q73.5443.980.156187242582.719.67kJ/t5)炭化室顶砖对流传热系数:)sfa22.2 15.1W22.2 15.1 3.4=73.542kJ/(mh 辐射传热系数:)44f5627324+27319.38100100a =23.8356-242kJ/(mh 则此处散热量为:5s17q73.5423.835.25

28、2562414878.319.67kJ/t6)燃烧室顶砖对流传热系数:)sfa22.2 15.1W22.2 15.1 3.4=73.542kJ/(mh 辐射传热系数:)44f8227324+27319.38100100a =27.0782-242kJ/(mh 则此处散热量为:6s17q73.5427.079.355822447180.019.67kJ/tb.b.机侧机侧7)小炉头对流传热系数:)sfa22.2 15.1W22.2 15.1 2=52.42kJ/(mh 辐射传热系数:)44f8627324+27319.38100100a =27.686-242kJ/(mh 则此处散热量为:7s1

29、7q52.427.60.5886242486.319.67kJ/t8)钢柱 .16 / 24对流传热系数:)sfa22.2 15.1W22.2 15.1 2=52.42kJ/(mh 辐射传热系数:)44f7627324+27319.38100100a =26.976-242kJ/(mh 则此处散热量为:8s17q52.426.95.565762419832.919.67kJ/t9)炉门对流传热系数:)sfa22.2 15.1W22.2 15.1 2=52.42kJ/(mh 辐射传热系数:)44f9327324+27319.38100100a =28.593-242kJ/(mh 则此处散热量为:

30、9s17q52.428.955.68932427402.519.67kJ/t10)炉门框对流传热系数:)sfa22.2 15.1W22.2 15.1 2=52.42kJ/(mh 辐射传热系数:)44f11427324+27319.38100100a =31.5114-242kJ/(mh 则此处散热量为:10s17q52.431.54.811142431390.219.67kJ/tc.c.焦侧焦侧11)小炉头对流传热系数:)sfa22.2 15.1W22.2 15.1 2.5=59.952kJ/(mh 辐射传热系数:)44f5727324+27319.38100100a =23.9557-242

31、kJ/(mh 则此处散热量为: .17 / 2411s17q59.9523.950.5857241386.219.67kJ/t12)钢柱对流传热系数:)sfa22.2 15.1W22.2 15.1 2.5=59.952kJ/(mh 辐射传热系数:)44f5927324+27319.38100100a =24.1959-242kJ/(mh 则此处散热量为:12s17q59.9524.195.565592414163.819.67kJ/t13)炉门对流传热系数:)sfa22.2 15.1W22.2 15.1 2.5=59.952kJ/(mh 辐射传热系数:)44f8327324+27319.381

32、00100a =27.283-242kJ/(mh 则此处散热量为:13s17q59.9527.205.65832425105.119.67kJ/t14)炉门框对流传热系数:)sfa22.2 15.1W22.2 15.1 2.5=59.952kJ/(mh 辐射传热系数:)44f9227324+27319.38100100a =28.4192-242kJ/(mh 则此处散热量为:14s17q59.9528.414.81922424977.819.67kJ/td.d.蓄热室蓄热室15)机侧钢柱对流传热系数:)44sbsaA tt9.21584318.132kJ/(mh .18 / 24式中 A 当散

33、热面垂直于地平面时取 9.21。辐射传热系数:)44f5827343+27319.38100100a =26.2158-432kJ/(mh 则此处散热量为:15s17q18.1326.213.6458432092.319.67kJ/t16)机侧隔热罩对流传热系数:)44sbsaA tt9.21664320.172kJ/(mh 辐射传热系数:)44f6627343+27319.38100100a =27.2766-432kJ/(mh 则此处散热量为:16s17q20.1727.272.2566432121.819.67kJ/t17)焦侧钢柱对流传热系数:)44sbsaA tt9.21352814

34、.982kJ/(mh 辐射传热系数:)44f3527328+27319.38100100a =21.8735-282kJ/(mh 则此处散热量为:17s17q14.9821.873.6043528803.519.67kJ/t18)焦侧隔热罩对流传热系数:)44sbsaA tt9.21372815.952kJ/(mh 辐射传热系数: .19 / 24)44f3727328+27319.38100100a =22.1037-282kJ/(mh 则此处散热量为:18s17q15.9522.102.253728665.919.67kJ/te.e. 炉墙炉墙19)护墙对流传热系数:)sfa22.2 15

35、.1W22.2 15.1 3.4=73.542kJ/(mh 辐射传热系数:)44f5327324+27319.38100100a =23.4853-242kJ/(mh 则此处散热量为:19s17q73.5423.480.9353242261.519.67kJ/t20)抵抗墙对流传热系数:)sfa22.2 15.1W22.2 15.1 3.4=73.542kJ/(mh 辐射传热系数:)44f5027324+27319.38100100a =23.1350-242kJ/(mh 则此处散热量为:20s17q73.5423.673.5450247494.319.67kJ/t21)蓄热室部位对流传热系数

36、:)44sbsaA tt9.21602821.912kJ/(mh 辐射传热系数:)44f6027328+27319.38100100a =24.7560-282kJ/(mh 则此处散热量为: .20 / 2421s17q21.9124.751.560281935.719.67kJ/tf.f.其它其它22)基础顶板对流传热系数:)44sbsaA tt9.21533413.112kJ/(mh 辐射传热系数:)44f5327334+27319.38100100a =24.6053-342kJ/(mh 则此处散热量为:22s17q13.1124.6016.0953349963.519.67kJ/t则以

37、上所散热之和为:s1s2s3s4s5s6s7s8s9s10s11s12sqq +q +q +q +q +q +q +qq +q+q+q13s14s15s16s17s18s19s20s21s22s+q+q+q+q+q+qq+q+q+q8873.342725.55811.82582.7+14878.3+47180.0+2486.3+19832.9+27402.5+31390.2+1386.2+14163.8+25105.1+24977.8+2092.3 +2121.8+803.5+665.9+2261.5+7494.3+1935.7+9963.5=257681.9 kJ/t则传入地下的热量为:ss

38、q =0.1q0.1 257681.925768.2kJ/t打开炉门时损失的热量为:ssq =0.09q0.09 257681.923191.4kJ/t所以炉体表面总的散热量为: 9sssQq +q +q257920.325768.223191.4=306641.5kJ/t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 .21 / 24区域编号部位面积物体温度环境温度风速m/s对流传热系数辐射传热系数散热量kJ/t占总热量比例%1装炉煤口盖0.389232243.473.5453.358873.32.892装炉煤口座0.203220243.473.5450

39、.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5.52556243.473.5423.8314878.34.85炉顶6燃烧室顶砖9.35582243.473.5427.0747180.015.397小炉头0.588624252.427.62486.30.818钢柱5.5657624252.426.919832.96.479炉门5.689324252.428.527402.58.94机侧10炉门框4.8111424252.431.531390.210.2

40、411小炉头0.5857242.559.9523.951386.20.4512钢柱5.56559242.559.9524.1914163.84.6213炉门5.6583242.559.9527.225105.18.19焦侧14炉门框4.8192242.559.928.4124977.88.1515钢柱3.645843018.1326.212092.30.68机侧16隔热罩2.256643020.1727.272121.80.6917钢柱3.6043528014.9821.87803.50.26蓄热室焦侧18隔热罩2.253728015.9522.10665.90.22炉19护炉墙0.9353243.473.5423.482261.50.74 .22 / 2420抵抗墙3.5450243.473