日產(chǎn)量10萬(wàn)Nm3氣化廠設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、1. 總論1.1設(shè)計(jì)依據(jù)（1）畢業(yè)實(shí)習(xí)任務(wù)書(shū)及畢業(yè)設(shè)計(jì)大綱（2）參照江蘇恒盛化肥有限公司的工藝經(jīng)驗(yàn)（3）導(dǎo)師孟獻(xiàn)梁講師的指導(dǎo)1.2造氣工藝論證煤炭是我國(guó)儲(chǔ)量最豐富的能源資源，按目前的產(chǎn)量和已探明的儲(chǔ)量推算，我國(guó)煤炭資源可開(kāi)采近百年，估計(jì)在可預(yù)期的時(shí)間里，煤在我國(guó)的能源結(jié)構(gòu)中還占據(jù)著主導(dǎo)地位。相反我國(guó)的石油等其它重要的一次能源明顯不足，一方面，作為及其重要的能源物資和化工原料，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，石油需求日益高漲，但國(guó)內(nèi)石油的開(kāi)采利用逐漸趨于遞減模式而不得不轉(zhuǎn)向國(guó)外進(jìn)口，耗費(fèi)大量外匯，給國(guó)家的各個(gè)方面都帶來(lái)不便。另一方面，目前煤炭利用方式以粗放為主，利用效率低下，環(huán)境污染嚴(yán)重，不能緩解和明顯緩解

2、國(guó)民經(jīng)濟(jì)對(duì)石油的依賴性。近年來(lái)，國(guó)家相關(guān)部門(mén)已經(jīng)明顯意識(shí)到這個(gè)問(wèn)題，從長(zhǎng)遠(yuǎn)利益出發(fā)，大力發(fā)展煤炭深加工產(chǎn)業(yè)，使煤化工由傳統(tǒng)的能源型向新型化工型轉(zhuǎn)變是我國(guó)煤炭利用技術(shù)的長(zhǎng)遠(yuǎn)之計(jì)。煤炭氣化作為其中重要的一項(xiàng)正向著良好的方向蓬勃發(fā)展。而利用水煤氣發(fā)生爐制得的合成氣（co+h2）是作為重要的化工原料氣而存在的。現(xiàn)在火熱的碳一化學(xué)工業(yè)就是在合成氣的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。如ft合成汽油、制氨、制甲醇、煤氣甲烷化、甲醇制醋酸、合成精細(xì)化學(xué)品和新材料據(jù)設(shè)計(jì)要求，本合成氣廠采用陽(yáng)泉無(wú)煙煤為氣化原料，水蒸氣作為氣化劑，吹入熾熱碳層分解制取合成氣的工藝，日產(chǎn)量10萬(wàn)nm3。生產(chǎn)出的合成氣可為較大規(guī)模的甲醇生產(chǎn)提供原料氣

3、。煤炭氣化自從1839年俄國(guó)第一臺(tái)空氣鼓風(fēng)液態(tài)排渣氣化爐問(wèn)世以來(lái)，至今已有100多年的歷史了，自上世紀(jì)70年代起，世界各國(guó)廣泛開(kāi)展了煤氣化研究，按煤在氣化爐中的流體力學(xué)條件，氣化方法可分為：（1）移動(dòng)床氣化 也稱固定床氣化，由于煤粒在氣化爐中逐漸往下移而得名。移動(dòng)床氣化需要用塊煤為原料，且煤粒盡量均勻。因?yàn)榧?xì)煤粒將會(huì)隨煤氣由煤氣爐頂帶出，增加了煤的損失。（2）流化床氣化 是以小顆粒煤為氣化原料，在氣化爐內(nèi)使之懸浮分散在垂直上升的氣流中，由于劇烈的顆粒運(yùn)動(dòng)，床層中幾乎沒(méi)有溫度梯度和濃度梯度。（3）氣流床氣化 一種并流式氣化，氣體（氧和蒸汽）將煤粉（70%以上小于200目）帶入高溫氣化爐，在150

4、01900高溫下將煤進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為co、co2、h2等氣體，殘?jiān)匀墼问脚懦鰵饣癄t。（4）熔融床氣化 俗稱浴床氣化或熔融流態(tài)床氣化，其特點(diǎn)是有一溫度較高（16001700）且高度穩(wěn)定的熔池，粉煤和氣化劑以切線方向高速噴入熔池內(nèi)，池內(nèi)熔融物保持高速旋轉(zhuǎn)。此時(shí)，氣液固三相密切接觸，在高溫條件下完成反應(yīng)，生成co和h2為主要成分的煤氣。 本廠采用移動(dòng)床氣化法，該法氣化過(guò)程進(jìn)行比較完全，灰渣中殘?zhí)可?，氣化效率高，是一種理想的氣化方法。爐型選用2260mm的ugi水煤氣爐。作為第一代氣化爐與其它工藝相比，效率不是最高，但該工藝成熟，生產(chǎn)穩(wěn)定，操作方便，機(jī)械除灰，特別是工業(yè)化經(jīng)驗(yàn)豐富。生產(chǎn)的粗煤氣經(jīng)過(guò)除塵

5、，脫硫等凈化工藝后可直接供給甲醇合成廠。而現(xiàn)代較先進(jìn)的氣化方法，如德士古法，殼牌法，gsp法，雖然氣化效率更高，優(yōu)點(diǎn)眾多，當(dāng)也存在投資大，工業(yè)化經(jīng)驗(yàn)不足等缺點(diǎn)，綜合比較，采用移動(dòng)床間歇法工藝生產(chǎn)水煤氣。1.3造氣工藝1.3.1工藝指標(biāo)采用間歇法工藝生產(chǎn)水煤氣的原料要求必須具有低揮發(fā)分產(chǎn)率，一定的塊度，較高的機(jī)械強(qiáng)度，好的熱穩(wěn)定性，難結(jié)渣和適中的反應(yīng)性以及較高的灰熔點(diǎn)，具體指標(biāo)要求如下：固定碳（干基）70%水分7%灰分（干基）20%揮發(fā)分（干基）1250oc機(jī)械強(qiáng)度（落下實(shí)驗(yàn)）70%塊度2575mm或50100mm本設(shè)計(jì)采用陽(yáng)泉無(wú)煙煤，它的各項(xiàng)指標(biāo)均符合上述要求。1.3.2工藝流程1.3.2.1

6、基本原理水煤氣生產(chǎn)的主要反應(yīng)是水蒸氣與碳的反應(yīng)：c+h2o（g） co+h2 h=131.5mj/kmolc+2h2o（g）co2+2h2 h=90.0mj/kmol 可見(jiàn)，水煤氣生產(chǎn)關(guān)鍵是水蒸氣的分解，而水蒸氣的分解需要由外界提供熱量。本設(shè)計(jì)采用間歇送風(fēng)蓄熱法，分為兩個(gè)階段，吹風(fēng)階段和制氣階段。吹風(fēng)階段即是將空氣吹入爐中，與煤發(fā)生燃燒反應(yīng)，放出大量的反應(yīng)熱，熱量積蓄于料層內(nèi)，在制氣時(shí)，積蓄于料層內(nèi)的熱量使水蒸氣進(jìn)行分解反應(yīng)，生成水煤氣。待熱量消耗至一定程度時(shí)，制氣階段結(jié)束，再次向料層吹風(fēng)，如此循環(huán)，即可。1.3.2.2流程說(shuō)明本工段以邯鄲無(wú)煙煤為原料，以水蒸氣為氣化劑，通過(guò)固定床層間歇式氣化

7、爐制成水煤氣。本廠采用2575mm的中塊煤，原料送入吊煤斗，提升至造氣廠房三層，從加煤孔加入爐內(nèi)?？諝庥煽諝夤娘L(fēng)機(jī)從爐底吹入爐內(nèi)，使?fàn)t內(nèi)碳層燃燒。當(dāng)碳層溫度達(dá)到1000oc左右時(shí)，停止吹空氣，通入水蒸氣，其在爐內(nèi)與熾熱的碳層發(fā)生反應(yīng)：c+h2o（g） co+h2上述過(guò)程由吹風(fēng) 蒸汽吹凈 上吹 下吹 二次上吹 空氣吹凈六個(gè)階段組成。循環(huán)往復(fù)進(jìn)行，使制成的煤氣持續(xù)進(jìn)入系統(tǒng)。每個(gè)循環(huán)六個(gè)階段具體流向如下：（1）吹風(fēng)階段 空氣由鼓風(fēng)機(jī)從爐底進(jìn)入爐內(nèi)，生成吹風(fēng)氣，由爐頂排出。經(jīng)過(guò)過(guò)熱除塵器回收余熱后進(jìn)入廢熱鍋爐，產(chǎn)生2.0kgf/cm2的蒸汽，而吹風(fēng)氣本身溫度降至230oc后由煙囪排出放空。（2）蒸汽吹

8、凈階段 蒸汽由爐底吹入，將爐內(nèi)及管道內(nèi)殘留吹風(fēng)氣由煙囪吹出。（3）上吹階段 蒸汽由鍋爐房進(jìn)入蒸汽緩沖罐，經(jīng)蒸汽總管再分配到各套系統(tǒng)的過(guò)熱除塵器，過(guò)熱到180oc后由爐底進(jìn)入爐內(nèi)，生成的水煤氣經(jīng)過(guò)過(guò)熱除塵器、廢熱鍋爐除塵和廢熱回收后，經(jīng)洗氣箱降溫除塵，再經(jīng)洗氣塔冷卻至35oc左右，最后進(jìn)入緩沖氣柜。（4）下吹階段 蒸汽下吹能克服氣化層的上移，減少了原料的損失并保證了爐內(nèi)溫度和氣體組成的穩(wěn)定。蒸汽由爐頂進(jìn)入爐內(nèi)，生成的煤氣由爐底導(dǎo)出，經(jīng)下吹集塵器除塵后，直接進(jìn)入洗氣箱、洗氣塔，然后匯合于緩沖氣柜。（5）二次上吹 經(jīng)過(guò)蒸汽下吹后，煤氣爐的底部和管線充滿了水煤氣，此時(shí)若直接通空氣則有爆炸的危險(xiǎn)，為安全

9、起見(jiàn)，下吹后還應(yīng)進(jìn)行一次上吹。其氣體流向同一次上吹階段。（6）吹凈階段 空氣從爐底吹入爐內(nèi)，將爐內(nèi)剩余煤氣至上吹流向吹入水煤氣系統(tǒng)。制氣過(guò)程的六個(gè)階段采用微機(jī)油壓控制，通過(guò)微機(jī)控制油壓閥的關(guān)啟來(lái)實(shí)現(xiàn)流體的流向控制。1.3.2.3循環(huán)時(shí)間的分配合成氣生產(chǎn)工作循環(huán)的各個(gè)階段的時(shí)間分配隨原料的性質(zhì)和工藝操作的具體要求而定，采用180s的工作循環(huán)。吹風(fēng)階段的作用是積蓄盡可能多的熱量，為制氣準(zhǔn)備條件，因此要求吹風(fēng)后料層應(yīng)具有適當(dāng)?shù)母邷?，同時(shí)時(shí)間應(yīng)該盡量的短，以相對(duì)增加制氣階段的時(shí)間，吹風(fēng)時(shí)間一般占循環(huán)時(shí)間的24%。制氣階段一般以下吹時(shí)間稍長(zhǎng)為好，因?yàn)檫@樣，可使灰渣中的含碳量降低。為了保證吹凈階段空氣由煤

10、氣爐下部進(jìn)入而不發(fā)生爆炸，二次上吹時(shí)間稍長(zhǎng)一些為安全，一般占循環(huán)時(shí)間的8%左右，吹凈階段為了排除爐頂空間的水煤氣，故所需時(shí)間最短，大約占3%，具體分配如表1：吹風(fēng)上吹下吹二次上吹空氣吹凈蒸汽吹凈合計(jì)百分比%24263981.81.2100時(shí)間s43.246.870.214.43.242.16180.0 表1 循環(huán)時(shí)間的分配1.3.2.4各階段的操作指標(biāo)（1）吹風(fēng)階段的操作指標(biāo)：鼓風(fēng)機(jī)出口風(fēng)壓：4479.8pa煤氣爐出口溫度：550oc廢熱鍋爐溫度：230oc（2）上吹階段操作指標(biāo)：水蒸氣入爐壓力：2.0kgf/cm2上行煤氣出口溫度：500oc過(guò)熱除塵器出口溫度：300350oc（3）下吹階段

11、操作指標(biāo)：水蒸氣入爐壓力：2.0kgf/cm2下吹煤氣出口溫度：200oc洗氣箱出口溫度：75oc洗氣塔出口溫度：35oc2. 工藝計(jì)算2.1原料組成2.1.1原料已知數(shù)據(jù)： 原料已知數(shù)據(jù) 成分cadhadnadst.dadmadmar質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%75.541.910.810.4717.732.89 3.8以上數(shù)據(jù)源自邯鄲無(wú)煙煤。由于工藝計(jì)算中采用的是煤的收到基和干燥基的數(shù)據(jù)，而不是空氣干燥基數(shù)據(jù)，故應(yīng)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。2.1.2目標(biāo)數(shù)據(jù) 目標(biāo)數(shù)據(jù)即為收到基和干燥基數(shù)據(jù)，根據(jù)煤化學(xué)有以下轉(zhuǎn)換公式：以x代表s，a，c，h，n，q。xd=xad，xar=xadxd=xar， qgrad=6390kcal/

12、kg（1）干燥基數(shù)據(jù)：由以上公式和已知數(shù)據(jù)，可得：cd=cad=75.54%=76.83%hd=had=1.91%=1.97% nd=nad=0.81%=0.83%ad=17.73% ， std=0.47%od=100% ad st.d cd hd nd =100%17.73%0.47%76.83%1.97%0.83%=2.17%（2）收到基數(shù)據(jù)：由xd=xar,可得a ar=ad,則aar=17.73%=17.01%st.ar=0.47%=0.45% 由xar=xad，可得car=cad=75.54%=73.69%har=had=2.90%=1.89%nar=nad=0.96%=0.80%m

13、ar=4.08%，aar =17.01%，st.ar =0.45% oar=100 mar aarst.arcar har nar =100%4.08%16.65%0.44%73.69%1.89%0.80%=2.08%原料熱值qgr.ar=qgr.ad=6390=6317.55 kcal/kg 故目標(biāo)數(shù)據(jù)可列表如下：組成chonsam合計(jì)重量，%（干）76.831.972.170.830.4717.73 100.00重量，%（濕）73.691.892.080.80.4517.014.08100.00qgr.ar=6317.55 kcal/kg =6317.554.1868=25874kj/kg

14、干基即代表干燥基，濕基即為收到基2.2設(shè)計(jì)已知條件（1）原料組成和熱值組成chonsam合計(jì)重量，%（干）76.831.972.170.830.4717.73 100.00重量，%（濕）73.691.892.080.80.4517.014.08100.00原料煤熱值qgr.ar=6317.55 kcal/kg =25874kj/kg（2）吹風(fēng)氣組成成分h2coco2o2n2ch4h2s合計(jì)體積%3.247.5915.200.6072.650.710.04100.00（3）水煤氣組成成分h2coco2o2ch4h2s合計(jì)體積%55.2035.717.260.401.360.09100.00（4）

15、灰渣組成組成csa合計(jì)重量，%19.30.380.4100.0（5）氣化爐進(jìn)出物料溫度空 氣： 20，相對(duì)濕度70%.吹 風(fēng) 氣： 550上行煤氣： 500下行煤氣： 200灰 渣： 200蒸 汽： 下吹蒸汽為110飽和蒸汽.； 上吹蒸汽為180過(guò)熱蒸汽。.（6）帶出物為4kg干基原料注：根據(jù)煤氣設(shè)計(jì)手冊(cè)，可查得可燃?xì)獾臒嶂等缦拢簹怏wh2coch4h2s高熱值, kj/m312778126003977525385低熱值, kj/m310805126003578623417則吹風(fēng)氣和水煤氣的高低位熱值可計(jì)算如下：吹風(fēng)氣熱值：hhv=(0.032412778+0.075912600+0.00713

16、9775+0.000425385)= 1657.8kj/m3 lhv=(0.032410805+0.075912600+0.007135786+0.000423417) = 1570.6kj/m3水煤氣熱值：hhv=(0.55212778+0.356912600+0.013539775+0.00125385) = 12112.7.1kj/m3 lhv=(0.55210805+0.356912600+0.013535786+0.00123417) = 10967.8kj/m32.3基本數(shù)據(jù)計(jì)算以100kg原料為計(jì)算基準(zhǔn).（1）帶出物帶出的各元素量： 帶出物為3kg，則其中各元素量為：c： 40.

17、78.63=3.072 kgh： 40.0197=0.079 kgo： 40.0217 =0.087kgn： 40.0083=0.033 kgs： 40.0047=0.019kga： 40.1773=0.709kg總重： 4 kg（2）灰渣生成量及其中各元素量灰分總重為10017.01%=17.01kg故灰渣量為=20.274 kg灰渣中帶出的各元素量：c： 20.2740.193=3.913 kgs： 20.2740.003=0.061kga： 20.2740.804=16.300 kg共計(jì)： 20.274kg（3）氣化原料損失于帶出物和灰渣中各元素量：c： 3.072+3.913=6.98

18、5 kgh： 0.079 kgo： 0.087 kgn： 0.033 kgs： 0.019+0.061=0.080kga： 0.709+16.300=17.09 kg共計(jì)： 24.273 kg（4）原料氣化后進(jìn)入煤氣中的各元素量：c： 73.696.985=66.705 kgh： 1.89+4.80.079=2.264 kgo： 2.08+4.80.087=5.620 kgn： 0.80.033=0.767 kgs： 0.450.08=0.37 kg共計(jì)： 75.726 kg2.4吹風(fēng)階段計(jì)算2.4.1吹風(fēng)階段的物料衡算（1）每m3吹風(fēng)氣中所含各元素的量：c： （0.0759+0.152+0.

19、0071）=0.1259 kgh： （0.03242+0.00714+0.00042）=0.003377 kgo： （0.0759+0.1522+0.0062）=0.2799 kgn： 0.7262=0.9081 kgs： 0.0004=0.0005714 kg（2）由碳平衡計(jì)算吹風(fēng)氣產(chǎn)量.=529.86m3（3）由氮平衡計(jì)算空氣耗量. =486.31m3（4）由空氣帶入的水汽量.20干空氣含飽和水汽0.01847kg/m3，在相對(duì)濕度為70%時(shí)，空氣含水汽0.018470.7=0.01293kg/m3。 由空氣帶入的水汽總量為486.310.01293=6.288 kg（5）由氫平衡計(jì)算吹風(fēng)

20、氣中水汽含量.收入： 原料帶入氫 2.264 kg空氣中水汽帶入氫 6.288=0.6987 kg共計(jì) 2.9627 kg支出： 吹風(fēng)氣含氫 529.860.003091= 1.6378 kg吹風(fēng)氣中水汽含氫（差額） 1.3249kg共計(jì) 2.967 kg吹風(fēng)氣中水汽總量 1.3249=11.9241 kg單位體積吹風(fēng)氣含水汽量 =0.02251 kg/m3（6）氧平衡校驗(yàn).收入： 原料帶入氧 5.620 kg空氣帶入氧 486.310.21=145.893 kg空氣中水汽帶入氧 6.288=5.589kg共計(jì) 157.102 kg支出： 吹風(fēng)氣含氧 529.860.2799=148.308

21、kg吹風(fēng)氣中水汽含氧 11.9241=10.5992 kg共計(jì) 159.907 kg誤差 100%= -1.148% 可行（7）硫平衡收入： 原料中帶入硫 0.37 kg支出： 吹風(fēng)氣中含硫 529.860005714=0.3027 kg 誤差： 100%= 1.816% 可行2.4.2吹風(fēng)階段的熱量衡算收入：（1）原料發(fā)熱量:q1=100qgr.ar= 10025874=2587400 kj（2）原料物理熱:q2=mct=100201.05=2100 kj c無(wú)煙煤的比熱容（3）干空氣物理熱:q3=vct=486.31201.30=12644.1 kj c干空氣的的比熱容：0.314.186

22、8=1.30（4）空氣中水汽熱焓:q4=mh=6.2282537.2=15801.70 kj h20度下的水氣熱焓： 2537.2 kj/kg共計(jì) 2617946 kj 支出：（5）吹風(fēng)氣發(fā)熱量：q5=vhhv(吹風(fēng)氣)=1657.8529.86=878401.9 kj（6）吹風(fēng)氣物理熱：q6=vcptcp值由加權(quán)法求得，已知550度下列各氣體的cp如下： 氣體h2coco2o2ch4h2sn2cp0.3120.3230.4900.3370.5120.4060.320則吹風(fēng)氣熱容：cp=（0.3120.0324+0.3230.0759+0.490.152+0.3370.006+0.5120.0

23、071+0.4060.0004+0.3200.7262）4.1868 =1.446kj/m3c則q6=vcpt=517.575501.446=421397.6 kj（7）吹風(fēng)氣中水汽熱焓q7=11.923595.6=42874.2 kj 3595.6550c下水氣熱焓（8）帶出物的化學(xué)熱q8=430606=122424 kj（9）帶出物的物理熱q9=45501.26=2772 kj（10）灰渣化學(xué)熱q10=3.913+0.062=128977.4 kj（11）灰渣物理熱q11=20.2742000.837=3393.9kj（12）爐壁熱損失（取原料發(fā)熱量的7%）q12=258741000.07

24、=18118kj共計(jì) 1658935 kj故積聚在料層中的熱量：qa=26179461658935=959011 kj吹風(fēng)效率： 100%=100%=36.63%吹風(fēng)階段的熱平衡表項(xiàng)目熱量，kj比例，%收入1.原料發(fā)熱量q1258740098.832.原料物理熱q221000.083.干空氣物理熱q312644.10.484.空氣中水汽熱焓q415801.70.60共計(jì)2617946100.00支出1.吹風(fēng)氣發(fā)熱量q5878401.952.952.吹風(fēng)氣物理熱q6421397.625.403.吹風(fēng)氣中水汽熱焓q742874.22.584.帶出物的化學(xué)熱q81224247.385.帶出物的物理熱

25、q927720.166.灰渣化學(xué)熱q10128977.47.777.灰渣物理熱q113393.90.208.爐壁熱損失q1218111810.92共計(jì)1658935100.002.5制氣階段計(jì)算2.5.1制氣階段的物料衡算（1）單位體積水煤氣所含元素量（m3）c： 0.3569+0.0726+0.0136)=0.2373 kgh： 0.5522+0.01364+0.00092)=0.05179 kgo： 0.3569+0.07262+0.0042)=0.3643 kg n：s： 0.0009=0.00129 kg（2）由碳平衡計(jì)算水煤氣產(chǎn)量=281.10 m3（3）由氫平衡計(jì)算水蒸氣耗量及上、

26、下行煤氣產(chǎn)量設(shè)：上行煤氣中含水汽0.26kg/m3，下行煤氣中含水汽0.50kg/m3，上行煤氣產(chǎn)量為xm3，下行煤氣產(chǎn)量為（281.10x）m3。上、下吹蒸汽用量相等，均為w kg，上、下行煤氣組成相同。上吹階段的氫平衡收入： 原料帶入氫 2.264= 0.00854x kg蒸汽帶入氫 w= w kg共計(jì) （0.00854x+）kg支出： 上行煤氣含氫 0.05179x kg煤氣中水汽含氫 0.26x=0.02889x kg共計(jì) 0.08068x kg 氫平衡： 0.00854x+=0.08068x =0.07214x下吹階段的氫平衡收入： 原料帶入氫 2.264（1）=2.2640.008

27、54x kg水蒸氣帶入氫 w=w kg共計(jì) （2.2640.00854x+）kg支出： 下行煤氣含氫 （281.1x）0.05179=14.5580.05179x kg煤氣中水汽含氫 0.5（281.1x）=15.6170.05556x kg共計(jì) （30.1750.10735x）kg 氫平衡 2.2640.00854x+=30.1750.10735x =27.9110.09881x由上吹階段和下吹階段的氫平衡方程解得： x=163.27 m3 w=106.00 kg由此得到：上行煤氣產(chǎn)量為： 163.27 m3。下行煤氣產(chǎn)量為：281.1163.27=117.83 m3。上行煤氣占總產(chǎn)量比例為

28、：100%=58.08%。下行煤氣占總產(chǎn)量比例為： 158.08%=41.92%。上行煤氣中水汽量為： 0.26163.27=42.45 kg。下行煤氣中水汽量為： 0.50117.83=58.915 kg。煤氣中含水汽總量為： 42.45+58.915=101.365 kg。上吹蒸汽耗量為： 106.00 kg。下吹蒸汽耗量為： 106.00 kg?？傉羝牧繛椋?106.2=212 kg上吹蒸汽分解率為：100%=59.95%。下吹蒸汽分解率為：100%=44.42%。平均蒸汽分解率為：100%=52.19%。（4）氧平衡校驗(yàn)收入： 原料帶入氧 5.62 kg蒸汽帶入氧 212=188.4

29、4 kg共計(jì) 194.06kg支出： 煤氣含氧 281.10.3643=102.42 kg煤氣中水汽含氧 101.365=90.10 kg共計(jì) 192.52 kg誤差 ： 100%=0.79%（5）硫平衡收入： 原料帶入硫 0.37 kg支出： 煤氣含硫 281.10.00129=0.36 kg誤差 ： 100%=1.99%2.5.2制氣階段的熱量衡算收入：（1）原料發(fā)熱量q1=10025874=2587400 kj（2）原料物理熱q2=100201.05=2100 kj（3）水蒸氣熱焓q3 上吹蒸汽180，i=2835.8 kj/kg（過(guò)熱） 下吹蒸汽110，i=2691.28 kj/kg（

30、飽和）q3=1062835.8+1062691.28=585870.48kj共計(jì) 3175370kj支出：（4）水煤氣熱量q4=281.112112.7=3404880 kj（5）干水煤氣物理熱q5 上行煤氣500，下行煤氣200，各煤氣成分的熱容如下：（kcal/（m3）氣體h2coco2ch4o2h2s2000.3110.3130.4290.4200.3370.3785000.3120.3210.4780.5100.3710.402由加和計(jì)算得到：200，cp1=0.3110.552+0.3130.3569+0.4290.00726+0.4200.0136+0.3370.0004+0.37

31、80.0009=0.322 kcal/（m3）=1.35 kj/（m3）500cp2=0.3120.552+0.3210.3569+0.4780.00726+0.5100.0136+0.3710.0004+0.4020.0009=0.330 kcal/（m3）=1.39 kj/（m3）q5=163.275001.39+117.832001.35=144294.33 kj（6）水煤氣中水汽熱焓q6 水汽500，i=3487.6 kj/kg 200，i=2874.7kj/kgq6=42.453487.6+58.922874.7=317411.6kj（7）帶出物的化學(xué)熱q7=122424 kj（8）

32、帶出物的物理熱q8=45501.26=2772 kj（9）灰渣化學(xué)熱q9=128977.4kj（10）灰渣物理熱q10=3393.9kj（11）爐壁熱損失（取原料發(fā)熱量的7%）q11=25874000.07=181118 kj共計(jì) 4183147 kj故需從料層中吸取的熱量qb=4183840-3175370=100847 kj制氣效率： 100%=100%=81.42%制氣階段的熱平衡表收入項(xiàng)目熱量，kj支出項(xiàng)目熱量，kj1.原料發(fā)熱量q125874001.水煤氣熱量q434048802.原料物理熱q221002.干水煤氣物理熱q5144294.333.水蒸氣熱焓q3585870.483.水

33、煤氣中水汽熱焓q6317411.64.從料層中吸取的熱量qb10084704.帶出物的化學(xué)熱q71224245.帶出物的物理熱q827726.灰渣化學(xué)熱q9128977.47.灰渣物理熱q103393.98.熱損失q11181118共計(jì)44183840共計(jì)41831472.6總過(guò)程計(jì)算2.6.1原料使用分配 設(shè)100 kg原料中，制氣消耗x kg，則吹風(fēng)消耗（100x）kg1008470x=959011（100x） x=48.74 kg所以，100 kg原料中，48.74kg用于制氣，51.26 kg消耗于吹風(fēng)階段。2.6.2生產(chǎn)指標(biāo)計(jì)算 每100 kg原料的生產(chǎn)指標(biāo)：吹風(fēng)氣產(chǎn)量 51.26=

34、271.61 m3水煤氣產(chǎn)量 48.74=137.01 m3空氣耗量 51.26=249.28 m3蒸汽耗量 48.74=103.33 kg總過(guò)程效率 100%=64.14%總過(guò)程熱效率100%=57.43%2.6.3水煤氣制造總過(guò)程的物料平衡（1）碳平衡收入： 原料中碳 73.69 kg支出： 水煤氣中碳 137.010.2373=32.51 kg吹風(fēng)氣中碳 271.610.1259=34.20 kg帶出物中碳 3.07 kg灰渣中碳 3.91kg共計(jì) 73.70 kg （2）氫平衡收入： 原料中氫 1.98+4.08=2.43 kg空氣中水汽含氫 249.280.01293=0.32 kg

35、蒸汽含氫 103.33=11.48 kg共計(jì) 14.23 kg支出： 水煤氣含氫 137.010.05179=7.10 kg吹風(fēng)氣含氫 271.610.003377=0.92 kg水煤氣中水汽含氫 137.01=5.49 kg吹風(fēng)氣中水汽含氫 240.880.02251=0.68 kg帶出物中氫 0.079kg共計(jì) 14.26 kg （3）氧平衡收入： 原料中氧 2.08+4.08=5.71kg空氣中氧 249.280.21=74.78 kg空氣中水汽含氧 249.280.01293=2.72 kg蒸汽中氧 103.33=91.85 kg共計(jì) 175.06 kg支出： 水煤氣中氧 137.01

36、0.3643=49.91 kg吹風(fēng)氣中氧 271.610.2799=76.02 kg水煤氣中水汽含氧 137.01=43.92 kg吹風(fēng)氣中水汽含氧 271.610.02251=5.435 kg帶出物中氧 0.0087 kg共計(jì) 178.26 kg 誤差： 100%=1.08% （4）氮平衡收入： 原料中氮 0.8 kg空氣中氮 249.280.79=246.13 kg共計(jì) 246.92 kg支出： 吹風(fēng)氣中氮 271.610.9078=246.57 kg帶出物中氮 0.033 kg共計(jì) 246.60 kg 誤差： 100%=0.127% （5）硫平衡收入： 原料中硫 0.45 kg支出： 吹

37、風(fēng)氣中硫 271.610.0005714=0.16 kg水煤氣中硫 137.010.000129=0.18 kg帶出物中硫 0.019kg灰渣中硫 0.061 kg共計(jì) 0.452 kg 誤差： 100%=0.44%（6）總過(guò)程元素平衡表（單位：kg）項(xiàng) 目chonsa共計(jì)收入1.原料73.692.435.710.800.4516.92100.002.空氣（含水汽）0.3277.50246.13323.953.蒸汽11.4891.85103.33共 計(jì)73.6914.23175.06246.930.4516.92427.28支出1.水煤氣32.517.1049.910.1889.72.吹風(fēng)氣3

38、4.200.9276.02246.130.16357.433.水煤氣中水汽5.4943.9249.414.吹風(fēng)氣中水汽0.685.445.95.帶出物3.0720.0790.0870.0330.0190.7094.0006.灰渣3.9130.06116.30020.274共 計(jì)73.69514.269175.323246.1630.35917.009427.276誤 差0.0050.0390.2630.7670.0910.00890.022.6.4水煤氣制造過(guò)程的熱量平衡收入：原料發(fā)熱量q1=2587400 kj原料物理熱q2=2100 kj干空氣熱焓q3=249.281.3020=6481

39、kj空氣中水汽熱焓q4=15801.70.5126=8100 kj蒸汽熱焓q5=585700.4874=285553 kj共計(jì) 2889634kj支出：水煤氣熱值q6=34048800.4874=1659538 kj水煤氣物理熱q7=1442940.4874 =70328 kj吹風(fēng)氣熱值q8=878401.90.5126=450269 kj吹風(fēng)氣物理熱q9=421397.60.5126=216008 kj吹風(fēng)氣中水汽熱焓q10=42874.20.5126=21977 kj水煤氣中水汽熱焓q11=317411.60.4874=154706 kj帶出物的化學(xué)熱q12=122424 kj帶出物的物理

40、熱q13=2772kj灰渣化學(xué)熱q14=128977.4 kj灰渣物理熱q15=3393.9 kj熱損失（按差額計(jì)）q16=191311 kj共計(jì) 3097338 kj總過(guò)程的熱平衡表項(xiàng) 目熱量，kj比例，%收入1.原料發(fā)熱量q1258740089.542.原料物理熱q221000.073.干空氣熱焓q364810.224.空氣中水汽熱焓q481000.285.蒸汽熱焓q52855539.88共 計(jì)2889634100.00支出1.水煤氣熱值q6165953857.432.水煤氣物理熱q7703282.433.吹風(fēng)氣熱值q845026915.604.吹風(fēng)氣物理熱q92160087.615.吹風(fēng)

41、氣中水汽熱焓q10219770.766.水煤氣中水汽熱焓q111547065.407.帶出物的化學(xué)熱q121224244.248.帶出物的物理熱q1327720.0969.灰渣化學(xué)熱q14128977.44.4610.灰渣物理熱q153393.90.1211.熱損失q1659240.72.05共 計(jì)2889634100.003. 主要設(shè)備的計(jì)算與選型3.1水煤氣發(fā)生爐3.1.1水煤氣發(fā)生爐的選型及臺(tái)數(shù)確定 水煤氣發(fā)生爐的選型原則是應(yīng)在滿足生產(chǎn)條件的前提下，盡可能的使臺(tái)數(shù)減少，如此能減少固定投資費(fèi)用以無(wú)煙煤為氣化原料,可選w-g型氣化爐,采用干式排渣方式。預(yù)設(shè)日產(chǎn)180萬(wàn)標(biāo)立方米合成氣廠,假定每

42、天工作24小時(shí),即=75000nm3/h。選3000mm水煤氣爐此爐每小時(shí)產(chǎn)水煤氣7000-8000nm3/h。假定需要n臺(tái)水煤氣爐，則 n=，n=9.310.7臺(tái)選用3000mm的水煤氣發(fā)生爐12臺(tái)，10開(kāi)2備。其技術(shù)指標(biāo)如下： 爐 膛 內(nèi) 徑 ：3m爐 膛 面 積 ：7.07m2蒸汽水套受熱面積：18m3夾 套 蒸 汽壓 力：0.50.8kg/cm2進(jìn) 風(fēng) 口 直 徑 ： 1060/760mm煤氣出口直徑上口：1060mm煤氣出口直徑下口：760mm水 煤 氣 產(chǎn) 量 ：60007500nm3/h燃 料 層 高 度 ：3500mm焦 炭 消 耗 量 ：4000kg/h最 大 風(fēng) 壓 ：18

43、00mmh20電 動(dòng) 機(jī) 功 率 ：7.5kw灰 盤(pán) 轉(zhuǎn) 速 ：03361.68r/h外形尺寸(長(zhǎng)寬高) ：7235449711708總重(不包括耐火磚) ：59.5t包 括 耐 火 磚 ：50t3.1.2水煤氣發(fā)生爐指標(biāo)計(jì)算由于煤氣爐是間歇生產(chǎn)，因而實(shí)際的煤氣產(chǎn)量及空氣、蒸汽流量是多變的，在進(jìn)行緩沖氣柜之前的設(shè)備計(jì)算時(shí)，不能根據(jù)平均值,必須計(jì)算出煤氣爐的瞬時(shí)產(chǎn)氣量和原料消耗量。（1）循環(huán)時(shí)間的確定選用3000mm水煤氣爐，每小時(shí)產(chǎn)水煤氣7500nm3/h。根據(jù)水煤氣生產(chǎn)過(guò)程中的實(shí)際生產(chǎn)工藝條件的要求，必須具有短的循環(huán)時(shí)間，一般為34min，另吹凈和二次上吹階段以能達(dá)到排除殘留氣為原則，則吹凈

44、約占34%，為保證安全，二次上吹可稍長(zhǎng)，約占69%，吹風(fēng)時(shí)間既要保證經(jīng)吹風(fēng)后料層具有較高的溫度，又使制氣時(shí)間較長(zhǎng)，按以往經(jīng)驗(yàn)，可采用以下時(shí)間分配百分率，見(jiàn)下表。循環(huán)時(shí)間及百分率分配表吹風(fēng)上吹下吹二次上吹空氣吹凈蒸汽吹凈合計(jì)時(shí)間s43.246.870.214.43.242.16180百分比%24263981.81.2100根據(jù)物料衡算,每100kg燃料的生產(chǎn)指標(biāo)（標(biāo)態(tài)）為: 水煤氣(干) 137.01 nm3吹風(fēng)氣(干) 271.61 nm3消耗空氣(干) 249.28 nm3消耗蒸汽 103.33kg每循環(huán)平均產(chǎn)氣量：=375nm3(干氣)（2）吹風(fēng)空氣流量計(jì)算249.28=56438.03nm3/h（3）蒸汽產(chǎn)量計(jì)算上吹蒸汽流量103.330.5=8034.57 kg/h下吹蒸汽流量103.330.5=7251.72 kg/h（4）吹風(fēng)氣流量計(jì)算271.61=61950.31 nm3/h（5）水煤氣流量計(jì)算上行煤氣計(jì)算3750.5808=1