煤棒干燥系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1、煤棒干燥系統(tǒng)的設(shè)計(jì)一、建設(shè)背景。 合成氨的原料自2003年為了降低生產(chǎn)成本由塊煤制氣改為粉煤成型（即粉煤破碎加入腐植酸鈉漚制機(jī)械擠壓板車自然涼干）后，煤棒消耗一直處于較高的狀態(tài)，尤其是在原料煤達(dá)配不均勻、漚煤時間短、粘結(jié)劑摻入不合理等情況下，消耗更高。這是因?yàn)槊喊粝鄬τ趥鹘y(tǒng)的制氣原料(焦煤、塊煤)來講屬于弱勢的氣化原料。一是水分太高，影響氣化反應(yīng)；二是熱穩(wěn)定性較差，制約爐子氣化強(qiáng)度的提高；三是煤棒粉化所導(dǎo)致的煤層(料層)空隙率低，阻力大。因此要想在制氣的各項(xiàng)指標(biāo)上達(dá)到與塊煤一樣好的水平，還必須進(jìn)行技術(shù)改造對煤棒進(jìn)行烘干，使煤棒的各種性能接近于塊煤，優(yōu)化入爐煤棒在造氣爐的工藝環(huán)境，減少了蒸汽用量

2、（未烘干的入爐煤棒水份高，必須在造氣爐內(nèi)用全上吹來烘干煤棒），提高了入爐蒸汽的分解率，從而降低煤氣中的二氧化碳含量，提高單爐發(fā)氣量和有效氣體含量。 煤棒烘干入爐后，蒸汽用量減少較多，蒸汽的分解率提高這兩方面的因素直接作用降低了造氣洗氣塔的熱負(fù)荷，降低了洗氣塔的出水溫度，從而間接的減輕了污水處理系統(tǒng)的冷卻塔的負(fù)荷，同時煤氣出洗氣塔溫度在同樣的冷卻水量的情況下相對降低，既減輕了煤氣對氣柜等設(shè)備的腐蝕又利于工藝氣體的輸送；煤棒烘干后，煤棒的含水量大量減少，煤棒的熱穩(wěn)定性增強(qiáng)，煤棒粉化量減少，也優(yōu)化了污水處理系統(tǒng)的環(huán)境。 煤棒烘干系統(tǒng)建成后，煤棒輸送完全機(jī)械化和自動化，改變因煤棒自然風(fēng)干所需要人工接棒

3、和拖棒（接棒5人/班、拖棒6人/班），副業(yè)用工大量減少，從而一方面減少付業(yè)用工工資，另一方面也降低了大量副業(yè)用工所帶來的安全風(fēng)險(xiǎn)。二、流程描述。 漚煤庫已漚制好的漚煤由鏟車送至漚煤皮帶機(jī)的料斗，由漚煤皮帶機(jī)送至平運(yùn)皮帶機(jī)，被刮刀刮至漚煤攪拌機(jī)送至煤棒機(jī)的進(jìn)料口，漚煤在煤棒機(jī)的擠壓成含水量約12%、溫度45左右的熱煤棒，由成品皮帶機(jī)送至煤棒干燥塔與來自三廢爐尾氣加熱器和熱風(fēng)爐串聯(lián)加熱約140的熱空氣逆流接觸，熱空氣降至85由尾氣風(fēng)機(jī)送至尾氣吸收除塵排空，干燥后含水量約2.5%、溫度75左右的熱煤棒由成品皮帶機(jī)送至煤棒儲倉(儲存量100噸),再由成品皮帶機(jī)送至造氣吊斗，分別到各造氣爐加料。簡易流程

4、圖漚煤庫漚煤皮帶機(jī)平運(yùn)皮帶機(jī)漚煤攪拌機(jī)煤棒機(jī)1#成品皮帶機(jī)2#成品皮帶機(jī)煤 棒 干 燥 塔3#成品皮帶機(jī)成品儲倉4#成品皮帶機(jī)5#成品皮帶機(jī)造氣吊斗4#造氣爐1#造氣爐2#造氣爐3#造氣爐空氣加熱器熱風(fēng)爐風(fēng)機(jī)尾氣風(fēng)機(jī)除塵塔放空空氣三廢鍋爐水膜除塵器800煙氣140煙氣三、工藝計(jì)算部分。 計(jì)算依據(jù)：合成氨年生產(chǎn)能力40kt/a，根據(jù)生產(chǎn)能力來計(jì)算煤棒消耗量（小時），以入爐煤棒量及水份要求來計(jì)算干燥塔和風(fēng)機(jī)能力。噸氨煤棒消耗?。?.65噸/噸氨；日煤棒用量：206.25噸/天；8.594噸/小時或8594kg/h。進(jìn)出煤棒水份：W1=12%；W2=2.5%。煤棒在干燥塔的進(jìn)出溫度：t11=45，t

5、21=75?？諝庠诟稍锼倪M(jìn)出溫度：t1=140，t2=85。煤棒的比熱容：Cs=1.25KJ/kg·。15空氣經(jīng)加熱器和熱風(fēng)爐串聯(lián)加熱至140進(jìn)入干燥塔對煤棒進(jìn)行干燥，廢氣離開干燥塔溫度85，設(shè)加熱器和干燥塔的熱損失不計(jì)，塔內(nèi)不補(bǔ)充熱量。煤棒干燥塔廢氣至風(fēng)機(jī)t2=85干棒濕棒加熱器熱風(fēng)爐W2=2.5%t21=75W1=12%t11=45t0=150=70%H0=0.00775H0= H1t1=140空氣1、水分蒸發(fā)量計(jì)算煤棒量L2=8594kg/h；絕干煤棒量LC= L2（1- W2）=8594（1-2.5%）=8379 kg/h；X1= W1/（1- W1）=0.12/(1-0.

6、12)=0.136 kg水/ kg干煤；X2= W2/（1- W2）=0.025/(1-0.025)=0.026 kg水/ kg干煤；W=LC（X1- X2）=8379 kg/h（0.136 -0.026 ）=921.69 kg/h；2、空氣用量G及H2、I2的計(jì)算t0=15 0=70% Ps=1.783KPaH0=0.622Ps/(P-Ps)=0.622×0.7×1.783÷(101.33-0.7×1.783)H0= 0.00775 kg水/ kg干氣；t1=140 H0= H1=0.00775 kg水/干氣；I1=（1.01+1.88×0.

7、00775）140+2492×0.00775=162.75KJ/ kg干氣；I2=（1.01+1.88H2）t2+2492H2=（1.01+1.88H2）×85+2492H2=85.85+2651.8 H2；煤棒的焓I1用下式計(jì)算：t11=45，X1=0.136 kg水/ kg干煤；t21=75，X2=0.026 kg水/ kg干煤。I11=（1.25+4.187×0.136）×45=81.874KJ/ kg干煤；I21=（1.25+4.187×0.026）×75=101.915KJ/ kg干煤；因煤棒干燥塔不補(bǔ)充熱量及熱損失不計(jì)則：

8、G（ I1- I2）=LC （I11- I21）G（162.75-85.85-2651.8 H2）=8379（101.915-81.874）；G（76.903-2651.8 H2）=167923.54；干空氣消耗量G按下式計(jì)算如下：G=W/（H2- H1）=921.69 kg/h÷（H2-0.00775）對、求解得：H2=0.028 kg水/ kg干氣； G=45514.6kg干氣/h。I2=85.85+2651.8 H2=85.85+2651.8 ×0.028=160.1KJ/ kg干氣；I1=162.75KJ/ kg干氣；I1、I2接近，確定此干燥過程接近等焓過程。3、

9、濕空氣用量、風(fēng)機(jī)選型及從15加熱至140所需熱量計(jì)算。濕空氣用量G1=G（1+ H0）G1=45514.6×（1+0.00775）=45867.3 kg干氣/h。15、101.3KPa下濕空氣比體積為：VH=（0.774+1.244H）T/273×101.33/P =（0.774+1.244×0.00775）288/273×101.33/101.33=0.8267m3/ kg干氣；濕空氣用量V1=45867.3 kg干氣/h×0.8267m3/ kg干氣=37918m3/h。風(fēng)機(jī)選型：因空氣溫度越高，干燥塔出口溫度越高，空氣所需量越少；反之，空

10、氣量越大，所需要的進(jìn)干燥塔的溫度越低，熱風(fēng)爐燃煤量越少，所以空氣選型定為計(jì)算空氣用量的2倍，即為8000090000 m3/h，2800Pa。濕空氣從15加熱至140所需熱量計(jì)算。Q=G/3600×（I1- I2）Q = G/3600×（1.01+1.88H0）×(t1- t0) Q = 45514.6/3600×（1.01+1.88×0.00775）×(140- 15)=1619.198 KJ/s。三廢鍋爐后空氣加熱器計(jì)算。計(jì)算依據(jù) ：煙氣進(jìn)換熱器溫度T1=130，出換熱器溫度T2=80；煙氣進(jìn)出換熱器壓力常壓；三廢爐尾氣成份CO2

11、 16% 、O2 4% 、80%其它如CO、SO2、Ar忽略不計(jì)；尾氣量90000m3/h或4018 kmol；空氣量Wg=60000m3/h；空氣進(jìn)口溫度t1=15；空氣出口溫度t2=60。項(xiàng)目殼程(煙氣)管程(空氣)定性溫度T=（130+80）/2=105t=（15+65）/2=40物理常數(shù)氣=1.293kg/m3氣=1.73×105Pa·sCp氣=1.009kj/kg氣=0.024W/m·特性數(shù)據(jù)計(jì)算對數(shù)平均溫差(按逆流傳熱)T2=130-60=70；T1=80-15=65；t1m=(T2-T1)/lnT2/T1=(70-65)/ln70/65=67.57。

12、R=（T1- T2）/（t2- t1）=50/45=1.111S=（t2- t1）/( T1- t1）=45/115=0.391設(shè)定管程為2程，殼程為一程，根據(jù)溫度修正系數(shù)表可得F=0.96tm=t1mF=67.57×0.96=64.87空氣吸收熱Q空=Wg Cp氣（t2- t1）=90000 m3/h×1.293kg/m3×1.009kj/kg×（60-15） =5.2838×106 kj/h130CO2、O2、N2的平均熱容分別為：9.35、7.1552、6.9962kcal/ kmol ；80CO2、O2、N2的平均熱容分別為：9.023

13、、7.0574、6.9399kcal/ kmol ；百分比（%） kmol130氣體熱容（kcal/ kmol ）帶入熱量（kcal）80氣體熱容（kcal/ kmol ）帶出熱量（kcal）CO216642.889.35781420.69.023464056O24160.727057490741N2803214.46.996229235166.93991784609小 計(jì)100401838544342339406換熱量1515027計(jì)算所需的傳熱面積假定總傳熱系數(shù)為35 W/m2·5.2838×106 kj/h=1.468×106j/s

14、 A=Q/K0tm=1.468 ×106/35×64.87=647 m2。四、投資和效益測算投資情況。序號名 稱規(guī)格型號單位數(shù)量單 價(jià)合 計(jì)備 注1進(jìn)料皮帶機(jī)B800×42m臺180,00080,00015 KW2烘 干 塔HGT14B臺1528,000528,000含控制柜、卸料小車,不含風(fēng)機(jī)、熱風(fēng)爐、除塵器3出料皮帶機(jī)B800×15m臺145,00045,000 4 KW電機(jī)，耐熱膠帶4直線振動篩1ZS0815臺120,00020,0000.15KW激振電機(jī)、產(chǎn)量15 t/h5埋刮板輸灰機(jī)MC16×5m臺132,00032,0001.5KW6進(jìn)風(fēng)風(fēng)機(jī)Y4-73N012D臺162,80062,80090kw7除塵風(fēng)機(jī)YLF04N014D臺149,70049,70090kw8空氣加熱器700 m2臺14000004000009煤棒儲斗臺1800008000010基建200000除塵器JSY-CC-10臺