精馏系统全烧电炉尾气或天然气补充空气设计方案

1、精馏系统全烧电炉尾气/天然气补充空气设计方案精炼分厂精馏系统目前使用的燃气主要为发生炉煤气与电炉尾气经煤气总管汇总混合后的混合煤气，根据煤气/电炉尾气/天然气各物化性质可推算燃气组成成分，根据相关计算结果可最终确定全烧电炉尾气时所需的空气量，并根据精馏塔目前进气能力计算空气量补差，最终制定合理的补空气方案：1、发生炉煤气及电炉尾气组成及热值发生炉煤气成分CO2O2CnHmCOCH4H2N2热值(KJ/mol)5.7 0.2 0.2 25.4 1.6 13.4 53.5 5372.8电炉尾气成分CO2O2CO热值(KJ/mol)5.000 0.500 92.000 11672.016 电炉尾气热

2、值11672.016KJ/mol，发生炉煤气热值5372.8KJ/mol，等热换算时，1m3电炉尾气可这算为2.172m3发生炉煤气。电炉尾气可燃组分含量为0.92m3/m3，发生炉煤气可燃组分含量为0.406m3/m3。2、混合燃气中电炉尾气混入量推算煤气流量小时流量日流量19200 发生炉煤气流量在混入电炉尾气前实测流量为21310m3/h，混入电炉尾气后数显流量9600m3/h，实际流量为19200m3/h。可根据发生炉煤气及电炉尾气组分及所需空气量、理想气体状态方程分别计算其燃烧后产生的废气量，其中电炉尾气补入量、电炉尾气燃烧后产生的废气量计算入A.B.两表：A.燃烧后废气体积计算（1

3、m3电炉尾气计算）可燃组分不可燃组分电炉尾气可燃成分需氧量电炉尾气可燃成分需空气量空气中不可燃组分剩余体积可燃组分燃烧后体积燃烧后废气体积0.920 0.080 0.460 2.190 1.730 0.613 2.424 以1m3电炉尾气完全燃烧进行计算，其燃烧后所产生的废气量为2.424m3。电炉尾气补入量根据05表可计算，计算结果如下表：B.电炉尾气产出废气（联系05表）项目流量电炉尾气燃烧需氧量补充电炉尾气（折算为煤气量）1225.549 m3/h0.460 m3电炉尾气热值11672.016 KJ/mol电炉尾气燃烧所需空气量发生炉煤气热值5372.800 KJ/mol2.190 m3

4、热值比2.172 燃烧后废气电炉尾气流量564.138 m3/h2.424 m3单位时间废气量1367.364 m3/h05表中逆推，如果不加入电炉尾气而全部使用发生炉煤气，则应产出的发生炉煤气量（热态）为20425.549m3/h，发生炉实际煤气产量为19200m3/h，则混合燃气中补入了相当于1225.549m3/h发生炉煤气的电炉尾气，根据电炉尾气与发生炉煤气热值比计算可得出补入的电炉尾气流量为564.138m3/h。补入的电炉尾气完全燃烧所产生的废气量为1367.364m3/h。3、混合燃气中发生炉煤气的量及其燃烧产生的废气量计算 根据发生炉煤气组分及其燃烧所需空气量可计算其最终产生的

5、废气量。1m3煤气中，可燃气体组分占0.406m3序号燃烧化学方程式含量（%）单位体积煤气需氧量（m3）单位体积煤气所需空气量（m3）燃烧前后可燃气体体积变化1 2CO+O2=2CO20.254 0.127 1.650 体积缩小2 CH4+2O2=CO2+2H2O0.016 0.033 3 CnHm+(n+m/4)O2=nCO2+m/2H2O0.002 0.053 4 2H2+O2=2H2O0.134 0.134 合计0.347 1m3发生炉煤气可燃组分为0.347m3，其完全燃烧所需空气量为1.65m3，完全燃烧后可燃组分体积减小。单位体积发生炉煤气完全燃烧后产出的废气量理论计算如下：01.

6、燃烧后废气体积计算（1m3煤气计算）可燃组分不可燃组分煤气可燃成分需氧量煤气可燃成分需空气量空气中不可燃组分剩余体积可燃组分燃烧后体积燃烧后废气体积0.406 0.594 0.347 1.650 1.304 0.276 2.174 1m3发生炉煤气完全燃烧后产生的废气量为2.174m3，根据理想气体状态方程可分别计算混合燃气完全燃烧后产出的废气总量及标态下煤气流量，计算结果如下：根据理想气体状态方程P1V1/T1=P2V2/T2可得出02表计算结果：其中：P1为标准大气压101.325KPa V1为理论废气体积 T1为标准温度273.15K P2为实际废气压力101.013KPa V2为实际废

7、气体积 T2为实际废气温度760.49K02.燃烧后实际废气流量（m3/h）分项比值实际流量（m3/h）X0.329 42466.571（标态）Y0.133 .287（热态） X/Y2.476 2.476 实测废气流量（热态）为.287m3/h，废气流量（标态）为42466.571m3/h。根据理想气体状态方程P1V1/T1=P2V2/T2可得出03表计算结果：其中：P1为标准大气压101.325KPa V1为理论废气体积 T1为标准温度273.15K P2为实际燃气压力109.325KPa V2为实际燃气体积 T2为实际燃气温度308.15K03.标态煤气流量（m3/h）分项比值实际流量（m

8、3/h）X0.371 18362.979（标态）Y0.355 19200.000（热态）X/Y1.046 1.046 理论计算混合燃气中发生炉煤气完全燃烧产生的标态废气量可根据01表进行计算，煤气流量（标态）为18362.979m3/h。1m3发生炉煤气完全燃烧后产生的废气量为2.174m3，则其产生的废气（标态）流量计算如04表：04.理论计算废气流量（m3/h）煤气流量（m3/h）理论废气流量（m3/h）18362.979 39918.542 混合燃气中发生炉煤气完全燃烧产生的废气量（标态）为39918.542m3/h，根据实际废气标态流量可计算如精馏系统全部使用发生炉煤气时所需发生炉煤气

9、的流量，计算结果如下：05.逆推煤气流量（m3/h）标态煤气流量（m3/h）实际废气流量（m3/h）热态煤气流量（m3/h）19535.101 42466.571 20425.549 如全烧发生炉煤气则需保证煤气流量：（标态）19535.101m3/h（热态）20425.549m3/h（此推算结果用于电炉尾气补入量的推算。）理论废气量及实际废气量到此可作出如下对比：06.理论计算废气量发生炉煤气产生的废气量电炉尾气产生的废气量天然气产生的废气合计废气量39918.542 1367.364 260.39441564.30007.理论计算与实际情况近似度实际废气量理论废气量近似度42466.571

10、 41546.39397.220 天然气组分及热值如下：天然气组分及热值(标态)CH4C2H6O2N2热值96.320 3.260 0.140 0.280 36576.455 0.963 0.033 0.001 0.003 天然气完全燃烧所需空气量计算：1m3天然气中，可燃气体组分占0.9958m3序号燃烧化学方程式含量（%）单位体积煤气需氧量（m3）单位体积煤气所需空气量（m3）燃烧前后可燃气体体积变化1 CH4+2O2=CO2+2H2O0.963 1.926 9.717 体积增大2 C2H6+7/2O2=2CO2+3H2O0.033 0.114 合计0.996 2.041 天然气完全燃烧所

11、需空气量为9.717m3/m3，天然气瞬时流量为30m3/h，则天然气产生废气量计算如下：08.燃烧后废气体积计算（1m3天然气计算）可燃组分不可燃组分煤气可燃成分需氧量煤气可燃成分需空气量空气中不可燃组分剩余体积可燃组分燃烧后体积燃烧后废气体积0.996 0.004 2.041 9.717 7.676 0.999 8.680 目前配烧天然气产生的废气量为30m3/h8.68m3/h=260.394m3/h。09.提供同等热量供精馏时所需天然气量计算(标态)煤气热值煤气所需空气量天然气热值天然气所需空气量天然气/煤气热值比天然气/煤气所需空气量比5617.703 1.650 36576.455

12、 9.717 6.511 5.888 统计2016年一季度在线监测系统数据可作为上述实际废气量、理想气体状态方程的数字依据。污染源环境质量季报表2016年：第一季度站点：马关云铜锌业有限公司精炼分厂尾气排口月份烟气流速O2含量烟气压力标态流量烟气温度单位(m3/h)(%)(Pa)M3()15.4910.55-355.98.32508.6525.4812.34-348.25.74465.7235.4911.44-354.31.55540.34最小值5.4810.55-355.98.55465.72最大值5.4912.34-348.25.32540.34平均值5.4911.44-352.85.25

13、04.91总排量.6制表人：合计废气排放量.610 第一季度平均流量.287 标态煤气流量（m3/h）42466.571 煤气实际流量按19200m3/h计算；并入电炉尾气量逆推计算为564.138m3/h；实际废气量42466.571m3/h，理论计算废气量41564.393m3/h；理论计算与实际废气量计算近似度：近似度：41564.3933/h42466.5713/h100%=97.876%。当全烧电炉尾气时，根据上文计算所得所需煤气量可做热能转化换算。全烧发生炉煤气时所需热能为：20425.549m3/h（热态）5372.8KJ/mol=1.097108KJ/h全烧电炉尾气时所需的电炉

14、尾气流量为：1.097108KJ/h11672.016KJ/mol=9402.179m3/h（热态）电炉尾气完全燃烧所需的理论空气量为：9402.179m3/h2.19m3/m3=20595.249m3/h电炉尾气完全燃烧所需实际空气量为：20595.249m3/h97.876%=21042.28m3/h。全烧天然气时所需天然气流量为：1.097108KJ/h36576.455KJ/mol=3000.356m3/h（热态）天然气完全燃烧所需理论空气量为：3000.356m3/h9.717m3/m3=29154.46m3/h天然气完全燃烧所需实际空气量为：29154.4697.876%=2978

15、7.273m3/h。4、 全烧发生了煤气所需空气量与全烧电炉尾气所需空气量对比全烧电炉尾气时所需理论空气量为21042.28m3/h，全烧天然气时所需空气量为29787.273m3/h，全烧发生炉煤气所需空气量为34673.728m3/h。满足精馏生产时全烧发生炉煤气比全烧电炉尾气所需空气量大13631.448m3/h，比全烧天然气是所需空气量大4886.455m3/h，故全烧电炉尾气/天然气时空气过剩。全烧天然气需在分厂原天然气槽车位置新建100m3天然气储罐（天然气站）及其配套设备，建造成本预计270万元。5、 全烧电炉尾气/天然气时所需补充配风因全烧电炉尾气/天然气时所需空气量较之全烧发

16、生炉煤气时少，故全烧电炉尾气/天然气时无需补充空气。6、 满足生产需要时所需做出的设备改进7#塔于2016年1月11日进行全烧天然气试烧实验，燃烧室温度指标变化如下：全烧当日燃烧室温度情况（1月11日全烧天然气）时间左上()右上()左中()右中()左下()右下()左直()右直()12:361292121712211238124712311212120214:4411471195117311311095108010531045温度降()1452248107152151159157全烧天然气时具体温度指标/天然气流量变化情况如下：全烧天然气情况日期时间开度(%)流量(m3/h)调节后瞬时温度()备

17、注上部左上部右1月11日10:50抽力开4/516812961271上部温度快速提高，超指标11:3039168燃烧室温度稳定在122014:00煤气关死，开度41208燃烧室温度快速降低14:10煤气关死，开度43240燃烧室温度快速降低14:30天然气出口压力调至10000Pa240燃烧室温度快速降低15:0345226燃烧室温度无法提高15:2447253燃烧室温度无法提高16:32开煤气，开度328512311222燃烧室温度恢复正常，下部及直升墙温度提高至12001月12日9:24开度39150燃烧室温度指标稳定9:5740155燃烧室温度指标稳定14:1041165燃烧室温度指标稳

18、定15:2140160燃烧室温度指标稳定1月13日9:4142185燃烧室温度指标稳定1月14日15:1239160燃烧室温度指标稳定15:1538152燃烧室温度指标稳定16:1136127燃烧室温度指标稳定16:203284燃烧室温度指标稳定总结1月11日关煤气，全烧天然气经调整，无法提高燃烧室温度，尤其是下部温度及直升墙温度受影响最大，12:36分14:44分燃烧室温度降低107159，对全烧天然气调整阶段精锌产量有一定的影响。2016年1月11日10:50分开始全烧天然气，全烧后上不温度骤升至1300，但因单塔天然气量较小（最高253m3/h）导致天然气混合不均匀，出现局部过热的问题，

19、且调整空气量后燃烧室整体温度下降，故全烧实验失败。辽宁葫芦岛锌厂精馏塔全烧天然气成功，为此公司组织相关人员前往葫芦岛锌厂考察学习，了解其设备改造、天然气用量、生产指标等天然气全烧技术，最终得出以下考察结果：(1) 对送风系统、燃烧室及天然气喷嘴进行改造：A.熔锌、保温系统空气总管为300mm风管，各熔化炉送风支管为160mm风管，通过调节阀调节补风量，确保天然气完全燃烧；B.将精馏塔原有的六6排煤气道全部改为空气道，总空气道达到14排，以此满足精馏塔燃烧室天然气燃烧需氧量；C.临时烘烤点使用自吸空气式烧嘴，主要用于烘烤锌包或开塔时烘烤塔盘；(2) 天然气烧嘴按燃烧室上中下分三层布置，其中：上层天然气烧嘴位置A. 上层扫除口位置偏下10cm左右开口；B. 组数为左