焦?fàn)t的熱平衡與熱工評(píng)定

1、1 / 17焦?fàn)t的熱平衡及熱工評(píng)定一、焦?fàn)t的物料平衡及熱平衡焦?fàn)t的物料平衡計(jì)確實(shí)是設(shè)計(jì)焦化廠最差不多的依據(jù)， 也是 確定各種設(shè)備操作負(fù)荷和經(jīng)濟(jì)估算的基礎(chǔ)。 而焦?fàn)t的熱平衡是在 物料平衡和燃燒計(jì)算的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。 通過(guò)熱平衡計(jì)算， 可具體 了解焦?fàn)t熱量的分配情況， 從理論上求出煉焦耗熱量， 并得出焦 爐的熱效率和熱工效率， 因此關(guān)于評(píng)定焦?fàn)t熱工操作和焦?fàn)t爐體 設(shè)計(jì)的是否合理都有一定的實(shí)際意義。 為了進(jìn)行物料衡算， 必須 取得如下的原始數(shù)據(jù)：(1)精確稱量裝入每個(gè)炭化室的原料煤量， 取 35 晝夜的平 均值，同時(shí)在煤塔取樣測(cè)定平均配煤水分。 干煤和配煤水分為焦 爐物料衡算的入方。以下為焦?fàn)t物料平衡

2、的出方：(2)各級(jí)焦炭產(chǎn)量。標(biāo)定前要放空焦臺(tái)和所有焦槽的焦炭，標(biāo)定期間應(yīng)準(zhǔn)確計(jì)量冶金焦、塊焦和粉焦(要計(jì)入粉焦沉淀池內(nèi)2 / 17的粉焦量)的產(chǎn)量。并對(duì)各級(jí)焦炭每班取平均試樣以測(cè)定焦炭的 水分，并考慮到水分蒸發(fā)的損失量，然后計(jì)算干焦產(chǎn)量。(3)無(wú)水焦油、粗苯、氨的產(chǎn)量，通常按季度或年的平均值確定，不需標(biāo)定。(4)水汽量按季或年的多余氨水量的平均值確定。(5)干煤氣產(chǎn)量由洗苯塔后(全負(fù)壓操作流程為鼓風(fēng)機(jī)后)的流量表讀數(shù)確定，并進(jìn)行溫度壓力校正。在計(jì)算時(shí)，一般以 1000kg 干煤或濕煤為基準(zhǔn)。以下列出某廠焦?fàn)t炭化室物料平衡的實(shí)際數(shù)據(jù)。如表89 所示。表A9弟爐袞化室的物*4平IS 入出肓項(xiàng) a.

3、,若稱、kE-i含屋,項(xiàng)稱J&干1.干爲(wèi)92 i1.1639.1T4. 9 .2.1水分Jeo.i8川2.i34. 5.3. 751+1B1.i3.12+450.261 1 I4.( (?,85.1, 07( (,i5.&、配厲水94. I39 430. 0“15. T4 *4,28 .共計(jì)d1000.1100. 0,B1共計(jì)1000.,100.0,7依照物料平衡和溫度制度，計(jì)算出各種物料帶入焦?fàn)t和帶出焦?fàn)t的顯熱和潛熱，然后作出焦?fàn)t的熱平衡計(jì)算。具體計(jì)算方法可參考有關(guān)資料?，F(xiàn)列出依照表 8-9 的物料平衡所作的熱平衡計(jì)算，如表8-10 的數(shù)據(jù)，并加以分析。表&10焦?fàn)t熱

4、平Bfp3 / 17入方，育名ItkJ名IfkJ1“康的顯熱26沖“0.7 .1.,1021628 .37,6 ,2.171&S.0.B6 .化產(chǎn)塔塞的顯、禱熱.1DQ4SS 13-空 T 的顯熱“14236.，0,55 1芥虞吒韁遙的員、潛熱.S432O4.I14 2 ,4煤勺的燃燒熱2663353 ,97. 82 ,4.,水?dāng)r幣耒的靈、潛擔(dān)43544S .16. 0 ,5.150&621 i1S.6 16.1崗圍空間腫熱橫餐272155JI10, O i2721550,1Q01.1我計(jì)|721550100，由熱平衡可知，供給焦?fàn)t的熱量有 98%來(lái)自煤氣的燃燒熱，故在近似計(jì)

5、算中可認(rèn)為煤氣的燃燒熱為熱量的惟一來(lái)源， 如此可簡(jiǎn)化計(jì)算過(guò)程。在熱量出 方中，傳入炭化室的有效熱 14 項(xiàng)占 70%而其中焦炭帶走的熱量占 37.6%, 換算到每噸赤熱焦炭帶走的熱量為：kJ/t焦。此值相當(dāng)可觀。采納干法熄焦此熱量可大部分回收。降低焦餅中心溫度和提高焦餅加熱均勻性可降低此熱量。 由水蒸汽帶走的熱量占 16%故降低配煤水分能夠降低此熱量。此外，采取降低爐頂空間溫度、上升管加水夾套回收余熱等方法 能夠減少或部分回收煤氣、化學(xué)產(chǎn)品和水汽帶走的熱量。由廢氣帶走的熱量也專門大， 約占 18.6%,因此改善蓄熱室的操作條件，提高蓄熱效率，是降低熱量消耗的重要途徑之一。般散失于周圍空間的熱量

6、， 關(guān)于大焦?fàn)t約為 10%，小焦?fàn)t由于表面積大，故散熱損失大于 10%。n熱工=X100% =71.4 %4 / 17二、焦?fàn)t的熱效率和熱工效率依照焦?fàn)t的熱平衡，可進(jìn)行焦?fàn)t的熱工評(píng)定。由表 8-10 可見(jiàn)，只有傳入炭化室的熱量（出方 14 項(xiàng)）是有效的，稱為有效熱。為了評(píng)定焦?fàn)t的 熱量利用程度，以有效熱（Q效）占供入總熱量（Q總）的百分比稱為焦?fàn)t的熱工 效率（n熱工）即：n熱工=X100%（8-15）因Q效等于供入焦?fàn)t總熱量減去廢氣帶走的熱量Q廢和散失周圍空間的熱量Q散，因此：n熱工 =X100%(8-16)由于計(jì)算Q散比較困難， 也能夠采納熱效率（n熱）的方式來(lái)評(píng)定焦?fàn)t的熱量利用情況。n熱=

7、X100%(8-17)它表示理論上可被利用的熱量占供入總熱量的百分比。通常對(duì)現(xiàn)代大型焦?fàn)tn熱工約為 7075%,n熱為 8085%。nn熱工=X100% =71.5 %4 / 17熱工與n熱可從焦?fàn)t熱平衡中求得。由表8-10 可得：6 / 17X100%=81.4%但由于進(jìn)行熱量算衡需要做大量的繁瑣的測(cè)量、統(tǒng)計(jì)和計(jì)算工作，通常生產(chǎn)上不進(jìn)行，而是依照燃燒計(jì)算來(lái)估算n熱工和n熱，方法如下：1計(jì)算以 1 標(biāo) m3 加熱煤氣為基準(zhǔn)。2在熱量入方中，由于煤氣的燃燒熱（低發(fā)熱值）和煤氣、空氣的顯熱已占總熱量 99%以上，因此能夠近似看作為Q總。煤氣低發(fā)熱值按其組 成計(jì)算，煤氣和空氣的顯熱則依照燃燒計(jì)算所得

8、的L實(shí)和煙道走廊的溫度計(jì)算。3由蓄熱室進(jìn)入廢氣盤的廢氣所帶出的熱量Q廢和廢氣中不完全燃燒產(chǎn)物的燃燒熱Q不，可通過(guò)取樣分析得出的廢氣組成和測(cè)定的廢氣溫度來(lái)求 得。焦?fàn)t的散熱損失一般按供入總熱量的 10%計(jì)。則：n熱=X100%n熱工=X100%例 8-3某焦?fàn)t以Q低=3643kJ/m3 的高爐煤氣加熱，由燃燒計(jì)算得，L實(shí)=0.843 m3 /（m3 煤氣），產(chǎn)生的廢氣量V廢=1.757m3/ （m3 煤氣），煤氣溫度 30oC,煙道走廊的空氣溫度為35oC,空氣的相對(duì)濕度為 0.6，廢氣中含 CO 為 0.25 %，廢氣的平均溫度為 280oC,計(jì)算焦?fàn)t的n熱和n熱工。5 / 178 / 17解

9、(1)煤氣的燃燒熱Q低=3643kJ/(m3 煤氣)。(2)煤氣帶入的顯熱煤氣溫度 30oC,查圖 8-4 得c煤=1.352kJ/(m3C) , 30C時(shí)煤氣帶入的飽和水汽量為干煤氣的4.36 % (查表 8-3),30C時(shí)水汽的比熱容=1.457kJ/ (m3-C)。Q煤=11.35230+0.043611.45730=42.7kJ / m3(3)空氣帶入的顯熱 35C時(shí)空氣的比熱容c空=1.277kJ /(m3 -C ) , 35C時(shí)飽和水汽量為干空氣的 5.87 %，當(dāng)相對(duì)濕度為 0.6 時(shí)，空 氣中所含水汽量為干空氣的 0.05870.6=0.0352 。Q空=0.84311.277

10、35+0.84310.03521.45735=39.27kJ/ m3廢氣帶走的熱量廢氣在 280C時(shí)的比熱容查圖8-4 得c廢=1.453kJ / (m3 -C )。Q廢=1.7571.453280=713.9kJ / m3(5) 不完全燃燒的熱損失 CO 的發(fā)熱值為 12728kJm3。Q不 =1.7570.02512728=56.1kJ /m3貝Un熱=79.33%若Q效為供入總熱量的 10%，則n熱工=10 / 17=69.4三、煉焦耗熱量 由焦?fàn)t熱平衡作熱工評(píng)定方法比較苦惱，因此生產(chǎn)上廣泛采納煉 焦耗熱量對(duì)焦?fàn)t進(jìn)行熱工評(píng)定。 煉焦耗熱量是表示焦?fàn)t結(jié)構(gòu)的完善程度、 焦?fàn)t 熱工操作及治理水

11、平和煉焦消耗定額的重要指標(biāo)， 也是確定焦?fàn)t加熱用煤氣量 的依據(jù)。煉焦耗熱量是將 1kg 煤在煉焦?fàn)t內(nèi)煉成焦炭所需供給焦?fàn)t的熱量。 由于采納的計(jì)算基準(zhǔn)不同，故有下列表示方法。1. 濕煤耗熱量1kg 濕煤煉成焦炭應(yīng)供給焦?fàn)t的熱量， 用q濕來(lái)表示， 顯然濕煤耗 熱量隨煤中水分變化而變化，水分越多，q濕越大。q濕=,kJ / （kg 濕煤）（8-18）式中V0 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下加熱煤氣的耗量，m3/ h；Q濕焦?fàn)t的濕煤裝入量， kg；Q低加熱用煤氣的低發(fā)熱值，kJm3。2.干煤耗熱量lkg 干煤煉成焦炭所消耗的熱量。 干煤耗熱量不包括煤中水分的加 熱和蒸發(fā)所需要的熱量，以q干來(lái)表示。每 kg 水汽從焦?fàn)t炭化

12、室?guī)ё叩臒崃繛椋? / 1712 / 17式中 2491 Ikg 水在 OoC 時(shí)的蒸發(fā)潛熱，kJ/kg;2.01 為水汽在 0600oC 時(shí)的平均比熱容，kJ/ （kg oC）;600從炭化室導(dǎo)出的荒煤氣的平均溫度，C;72.5%焦?fàn)t的平均熱工效率，。如配煤水分為Mt （ 濕基） ，則q濕 =q干+5100=q干 +51Mtq干=I00, kJ / （kg 干煤）（8-19）3. 相當(dāng)耗熱量 為統(tǒng)一基準(zhǔn)，便于比較，提出了相當(dāng)耗熱量這一概念。它是在濕煤煉焦時(shí)，以 Ikg 干煤為基準(zhǔn)時(shí)，需供給焦?fàn)t的熱量 （包括水分加熱和蒸發(fā)所 需熱量 ） ，以q相來(lái)表示。式中G干一一焦?fàn)t干煤裝入量，kg / h

13、我國(guó)焦?fàn)t相當(dāng)耗熱量指標(biāo)見(jiàn)表 8-11 。表 Li相當(dāng)耗熱量八 kJ# ke)-l00 =51000kJ(kg 水),kJ/(8-20)kg 干 煤 )13 / 17用途 Q犬型隹爐 4中型僅爐衛(wèi)小型隼爐匸焦?fàn)t煤氣 Q高爐煤氣心焦?fàn)t煤氣心高爐煤氣門焦?fàn)t煤氣匸計(jì)算生產(chǎn)消黠定霰+2345V2S3B+129313057*-2931+J計(jì)算加熬栗統(tǒng)2575P28W234729T3*3314G-326EP31W表 8-11 數(shù)據(jù)按每 kg 搗固煤料，配煤水分 7%計(jì)。計(jì)算加熱系統(tǒng)時(shí)，考 慮使生產(chǎn)留有余地，故規(guī)定值較高。由表可見(jiàn)，焦?fàn)t用高爐煤氣加熱時(shí)，相當(dāng)耗熱量高于用焦?fàn)t煤氣 加熱。這是因?yàn)楦郀t煤氣與焦?fàn)t煤

14、氣相比，熱輻射強(qiáng)度低，廢氣量大，廢氣密 度高，故廢氣帶走的熱量多，通過(guò)爐墻和設(shè)備的漏損量也大。由于煤料水分常 有波動(dòng)，各廠煤料水分也不相同，故耗熱量也不相同。為便于比較，必須將煉 焦耗熱量換算為同一基準(zhǔn)。水分每變化 1%時(shí)，相當(dāng)于濕煤中 1 %的干煤為 1 %的水分所取代，故q濕的變化值為。因q干一般約為 2094kJ/kg ,q水為 5100 kJ/kg，貝U q濕的變化值為 2933 kJ/kg。該值的換算方法如下：當(dāng)用焦?fàn)t煤氣加熱時(shí)，配煤水分 7%的q相取大中型焦?fàn)t的平均值：(2345+2596)=2470kJ/kg按式 8-20 得：q濕=q相=2303kJ/kg14 / 17配煤水分增加 1%寸，該濕煤的耗熱量增加 29kJ，則折算到q相的增加 為：=67kJ關(guān)于高爐煤氣，配煤水分取 7寸：q相= (2638+2931)=2785kJ kg則q濕 =2785=2596