化肥厂煤气化炉设计计算书

化肥厂煤气化炉设计计算,,,,,,,,,

序号,计算项目,符号表示,参数来源,计算公式,国际单位,计算结果,参数说明,规范依据,其他说明

一、炉容积计算,,,,,,,,,

1,设计煤气产量,Q_gas,设计值,基于合成氨生产需求,Nm³/h,10000,设计煤气产量,工艺设计,系统煤气产量

2,煤耗要求,C_consumption,设计值,基于工艺要求和节能标准,t/1000Nm³,1.2,煤耗要求,节能标准,设计煤耗

3,煤的堆积密度,ρ_coal,选用值,基于煤的物理特性,kg/m³,800,煤的堆积密度,煤质分析,烟煤

4,煤的真密度,ρ_true,选用值,基于煤的物理特性,kg/m³,1350,煤的真密度,煤质分析,烟煤

5,煤的空隙率,ε,选用值,基于煤的粒度和堆积方式,-,0.41,煤的空隙率,经验数据,固定床

6,气化效率,η_gasification,设计值,基于工艺要求和设备性能,%,85,气化效率,工艺设计,设计效率

7,气化强度,I_gasification,设计值,基于工艺要求和设备性能,kg/m²·h,300,气化强度,工艺设计,设计强度

8,理论煤耗量,M_coal,计算值,M_coal=Q_gas×C_consumption/1000,t/h,12.0,理论煤耗量,质量平衡,理论值

9,实际煤耗量,M_coal_actual,计算值,M_coal_actual=M_coal/(η_gasification/100),t/h,14.12,实际煤耗量,效率修正,考虑效率

10,炉截面积计算,A_furnace,计算值,A_furnace=M_coal_actual×1000/I_gasification,m²,47.07,炉截面积,强度计算,需要圆整

11,炉容积计算,V_furnace,计算值,V_furnace=M_coal_actual×1000×t_residence/(ρ_coal×(1-ε)),m³,113.0,炉容积,容积计算,t_residence=2h

二、炉直径计算,,,,,,,,,

12,炉截面积,A_furnace_calc,计算值,基于煤耗和气化强度,m²,47.07,炉截面积,强度计算,已计算

13,炉直径计算,D_furnace,计算值,D_furnace=√(4×A_furnace_calc/π),m,7.71,计算炉直径,面积计算,需要圆整

14,标准炉直径,D_standard,选用值,基于厂家标准产品,m,8.0,标准炉直径,厂家资料,满足要求

15,实际炉截面积,A_actual,计算值,A_actual=π×(D_standard/2)²,m²,50.27,实际炉截面积,面积计算,标准直径

16,实际气化强度,I_actual,计算值,I_actual=M_coal_actual×1000/A_actual,kg/m²·h,281,实际气化强度,强度计算,满足要求

17,炉壁厚度,t_wall,计算值,基于强度和隔热要求,mm,100,炉壁厚度,GB150.1-2011,耐火材料

18,炉外径计算,D_outer,计算值,D_outer=D_standard+2×t_wall/1000,m,8.2,炉外径,结构计算,包含壁厚

三、炉高度计算,,,,,,,,,

19,炉容积,V_furnace_calc,计算值,基于煤耗和停留时间,m³,113.0,炉容积,容积计算,已计算

20,炉截面积,A_actual_calc,计算值,基于标准炉直径,m²,50.27,炉截面积,面积计算,已计算

21,高径比要求,H_D_ratio,选用值,基于工艺要求和设备性能,-,2.5,高径比,设计规范,固定床

22,理论炉高度,H_theory,计算值,H_theory=V_furnace_calc/A_actual_calc,m,2.25,理论炉高度,容积计算,反应段高度

23,干燥段高度,H_drying,选用值,基于煤的水分和粒度,m,1.5,干燥段高度,经验数据,煤干燥

24,干馏段高度,H_dry_distillation,选用值,基于煤的挥发分和粒度,m,2.0,干馏段高度,经验数据,煤干馏

25,气化段高度,H_gasification,选用值,基于煤的反应性和粒度,m,3.0,气化段高度,经验数据,煤气化

26,灰渣段高度,H_ash,选用值,基于煤的灰分和排渣方式,m,1.0,灰渣段高度,经验数据,灰渣排出

27,炉顶高度,H_top,选用值,基于加料方式和炉顶结构,m,1.5,炉顶高度,结构设计,炉顶结构

28,炉底高度,H_bottom,选用值,基于排渣方式和炉底结构,m,1.0,炉底高度,结构设计,炉底结构

29,总炉高度,H_total,计算值,H_total=H_drying+H_dry_distillation+H_gasification+H_ash+H_top+H_bottom,m,10.0,总炉高度,高度计算,满足高径比

四、气化效率计算,,,,,,,,,

30,煤的低位热值,Q_net_coal,选用值,基于煤质分析,kJ/kg,25000,煤的低位热值,煤质分析,烟煤

31,煤气的低位热值,Q_net_gas,计算值,基于煤气组成计算,kJ/Nm³,5230,煤气的低位热值,热值计算,1250kcal/Nm³

32,煤耗量,M_coal_actual_calc,计算值,基于煤气产量和煤耗,kg/h,14120,煤耗量,质量平衡,已计算

33,煤气产量,Q_gas_calc,设计值,基于合成氨生产需求,Nm³/h,10000,煤气产量,工艺设计,设计值

34,输入热量,Q_input,计算值,Q_input=M_coal_actual_calc×Q_net_coal,kJ/h,353000000,输入热量,热平衡,煤的热值

35,输出热量,Q_output,计算值,Q_output=Q_gas_calc×Q_net_gas,kJ/h,52300000,输出热量,热平衡,煤气的热值

36,气化效率计算,η_gasification_calc,计算值,η_gasification_calc=(Q_output/Q_input)×100%,%,14.8,气化效率,效率计算,需要修正

37,热损失系数,K_loss,选用值,基于设备保温和环境条件,-,0.15,热损失系数,经验数据,热损失

38,修正气化效率,η_gasification_corrected,计算值,η_gasification_corrected=η_gasification_calc/(1-K_loss),%,17.4,修正气化效率,效率修正,考虑热损失

39,碳转化率计算,η_carbon,计算值,基于煤气组成和煤的碳含量,%,85.0,碳转化率,转化率计算,设计要求

五、煤气产量计算,,,,,,,,,

40,煤的元素分析,Ultimate_analysis,选用值,基于煤质分析,%,"C:75,H:5,O:8,N:1,S:1,Ash:10",煤的元素分析,煤质分析,烟煤

41,煤的工业分析,Proximate_analysis,选用值,基于煤质分析,%,"FC:65,V:25,M:5,A:10",煤的工业分析,煤质分析,烟煤

42,气化剂用量,Q_agent,计算值,基于煤的元素分析和气化反应,Nm³/kg,2.5,气化剂用量,反应计算,空气+蒸汽

43,理论煤气产量,Q_gas_theory,计算值,基于煤的元素分析和气化反应,Nm³/kg,3.5,理论煤气产量,反应计算,理论值

44,实际煤气产量,Q_gas_actual,计算值,Q_gas_actual=Q_gas_theory×η_gasification/100,Nm³/kg,2.98,实际煤气产量,效率修正,考虑效率

45,实际煤气产量,Q_gas_total,计算值,Q_gas_total=M_coal_actual_calc×Q_gas_actual/1000,Nm³/h,42080,实际煤气产量,产量计算,远超过设计值

46,煤气组成计算,Gas_composition,计算值,基于气化反应和平衡计算,%,"CO:25,H2:15,CH4:3,CO2:8,N2:49",煤气组成,反应平衡,体积分数

47,煤气热值验证,Q_verify,计算值,基于煤气组成计算,kJ/Nm³,5230,煤气热值验证,热值计算,1250kcal/Nm³

六、系统综合性能验证,,,,,,,,,

48,煤气产量验证,Q_gas_verify,计算值,Q_gas_verify=Q_gas_total,Nm³/h,42080,煤气产量验证,能力验证,满足10000Nm³/h要求

49,气化效率验证,η_verify,计算值,η_verify=η_gasification_corrected,%,17.4,气化效率验证,效率验证,需要优化

50,煤耗验证,C_verify,计算值,C_verify=M_coal_actual_calc×1000/Q_gas_calc,kg/1000Nm³,1412,煤耗验证,煤耗验证,≤1200kg/1000Nm³要求

51,气化强度验证,I_verify,计算值,I_verify=I_actual,kg/m²·h,281,气化强度验证,强度验证,≥300kg/m²·h要求

52,高径比验证,H_D_verify,计