日產八萬立方米合成氣廠工藝設計

1、 1日產八萬立方米合成氣廠工藝設計1摘 要本設計以晉城無煙煤為原料，水蒸氣為氣化劑，采用固定床層間歇式氣化爐水煤氣法制合成氣。水煤氣法是將碳氫化合物原料轉變以一氧化碳和氫氣為重要成分氣體的生產工藝。主要設計內容有生產方法的選擇及工藝流程的確定，工藝計算，主要的設備計算與選型。在計算部分中通過已有的基本數據計算出整個工藝過程的物料平衡及主要設備選型。此外對全廠的工程總投資和合成氣成本做了估算。關鍵詞：合成氣 水煤氣法 工藝計算 設備選型 成本估算ABSTRACTDesign Jincheng anthracite as raw materials and steam as the gasific

2、ation agent, using a fixed bed layer batch gasifier water gas Syngas.The water-gas law is the process of hydrocarbon raw materials into carbon monoxide and hydrogen is an important component of gas production.The main design elements have the choice of production methods and technological process to

3、 determine the process calculation, the main equipment calculation and selection. Through the existing data in the calculation part to calculate the material balance of the entire process and equipment selection. In addition, the total project investment of the whole plant and the syngas cost estima

4、tes.Keywords: Syngas gas water gas law Process calculation equipment selection cost estimates第一章 總論1.1概述合成氣，是以氫氣、一氧化碳為主要組分供化學合成用的一種原料氣。由含碳礦物質如煤、石油、天然氣以及焦爐煤氣、煉廠氣等轉化而得。按合成氣的不同來源、組成和用途，它們也可稱為煤氣、合成氨原料氣、甲醇合成氣（見甲醇）等。合成氣的原料范圍極廣，生產方法甚多，用途不一。合成氣可直接轉化為燃料及燃料添加劑，可作為化學工業(yè)的基礎原料。經過多年的發(fā)展,目前以天然氣、煤為原料的合成氣制備工藝已很成熟。合成氣的

5、用途廣泛,廉價清潔,是實現綠色化工、合成液體燃料和優(yōu)質冶金產品的基礎。合成氣的工業(yè)應用主要分為5類：(1)作氫源或制CO；(2)直接轉化為燃料及燃料添加劑；(3)制低碳烯烴；(4)制含氧化合物；(5)其他。隨著世界經濟的持續(xù)發(fā)展, 對能源的要求越來越緊迫, 特別是對潔凈高效液體燃料、綠色化工的需求不斷增加, 我國是以煤為主要能源構成的國家, 應用合成氣技術, 生產石油替代品, 化學品顯得尤為重要。合成氣直接轉化生產化學品, 大多為原子經濟反應，避免了資源的浪費和三廢的產生, 今后應進一步推進合成氣實用化技術和開創(chuàng)性探索, 加強新型催化劑的研究、制備, 加快工業(yè)化步伐, 以滿足經濟發(fā)展的需要。目

6、前國內合成氣供不應求,每年進口大量的合成氣滿足國內日益增長的市場需求。2003年我國合成氣產量360億m3 ,占同年世界合成氣產量的1% , 2006 年我國合成氣產量595 億m3 ,位居世界第十一位,進口合成氣614萬t,國家發(fā)改委按照“充分利用兩種資源、兩個市場”的能源政策,計劃到2020 年國內合成氣產量達到1 200億m3 ,進口1 000億m3 ,滿足國內市場對合成氣的巨大需求2011-2015年合成氣市場競爭會越來越激烈。1.2合成氣生產技術的現狀及發(fā)展趨勢根據我國“富煤、缺油、少氣”的能源結構,我國將發(fā)展?jié)崈裘杭夹g作為我國今后能源建設的戰(zhàn)略重點，因此新型煤化工技術作為我國重要的

7、潔凈煤技術，已成為我國重點發(fā)展的能源技術，目前我國發(fā)展的新型煤化工技術包括煤制油技術、煤制醇醚技術和煤制合成天然氣技術等，主要生產煤基清潔燃料和化工產品，滿足我國日益緊缺的石油、天然氣和化工產品的需要。20世紀80年代后期，作為煤化工的新突破，煤氣化制合成氣，再合成乙酸甲酯，進一步進行羰化反應得乙酐的技術標志著煤可以作為一種經濟高效的原料應用于化工行業(yè)。煤氣化在今天逐漸成為了煤炭清潔高效轉化的核心，是發(fā)展煤基化學品合成（氨、甲醇、乙酸、烯烴等），液體燃料合成（二甲醚、汽油、柴油等）、IGCC發(fā)電系統(tǒng)、多聯產系統(tǒng)、制氫、燃料電池、直接還原煉鐵等過程工業(yè)的基礎，是這些行業(yè)的公共技術。世界范圍內越來

8、越重視低碳經濟、節(jié)能減排，預計到2050年煤炭能源將維持在26億t，每年集中排放CO2 30億t。作為把煤清潔高效轉化的手段，煤氣化在煤化工中的地位不斷上升。 煤炭一直以來都是我國的傳統(tǒng)能源，其在我國能源結構中的地位是不可取代的,2011年全國煤炭總產能已超36億t，相比之下煤氣化投資門檻低、經濟效益好、資源和環(huán)境壓力較小，比較當前我國采煤能力突出轉化能力不足的煤化工格局，煤氣化發(fā)展空間非常大。到目前為止中國已經成為世界最大的煤氣化爐市場，從當前市場發(fā)展的預期來看，2020 年前我國將對煤氣化爐有巨大的需求，需求量預計達到2250 套。目前我國國內正在興起的煤制油、甲醇、合成氨及煤制烯烴等煤化

9、工產業(yè)，必然會需要大量的大型煤氣化爐。我國還有約占全國煤炭總儲量約20%以上的高硫煤，也必須以氣化技術為龍頭才能讓這些煤要獲得高效、清潔利用，如果2020 年之前用煤基費托合成制醇醚燃料替代5000萬t汽、柴油當量，則需煤2.2億t3.6億t；如果電煤中有1/3 為煤氣化燃氣、蒸汽聯合循環(huán)發(fā)電，則發(fā)電量約2.5 億kW，以效率42%計算，需用煤6 億t，兩者合計約9 億t。由此預測，若以2000 t/d的大型煤氣化爐計算，每臺爐每年處理煤600 kt，則2020年前國內共需大型煤氣化爐1500 套，若再考慮到備爐，則大型煤氣化爐的需求量將超過2000套。一套殼牌煤氣化爐僅外殼的造價就為3 億多

10、元，水煤漿氣化爐的造價至少也在1000 萬元以上。即使都按照水煤漿氣化爐的造價計算，2000 套的總造價就達到200 億元。這樣的需求數目是驚人的，它反映了我國能源結構發(fā)展的特點，促進了我國煤氣化技術的進步，使我國成為世界上最大的煤氣化了市場。1.3課題來源及設計依據（1）課題來源教師指定（2）設計依據a畢業(yè)設計任務書及畢業(yè)設計大綱b查閱合成氣資料和搜集的煤氣化技術的相關資料 第二章 工藝流程敘述2.1造氣工段 2.1.1工藝指標 采用間歇法工藝生產合成氣的原料煤要求必須具有低揮發(fā)分產率，一定的塊度，較高的機械強度，好的熱穩(wěn)定性，難結渣，適中的反應性以及較高的灰熔點，具體指標要求如下： 固定碳

11、（干基）70% 水分7% 灰分（干基）20% 揮發(fā)分（干基）8% 硫分（干基）1% 熱穩(wěn)定性60% 灰熔點1250 機械強度（落下實驗）70% 塊度2575 mm或50100 mm 本設計采用山西晉城無煙煤，其各項指標均符合上述要求。2.1.2工藝流程 2.1.2.1基本原理 合成氣生產的主要反應是水蒸氣與碳的反應： C+H2O（g）= CO+H2 H=131.5 MJ/kmol C+2H2O（g）= CO2+2H2 H=90.0 MJ/kmol 可見，合成氣生產關鍵是水蒸氣的分解，而水蒸氣的分解需要由外界提供熱量。本設計采用間歇送風蓄熱法，分為兩個階段，吹風階段和制氣階段。吹風階段即是將空氣

12、吹入爐中，與煤發(fā)生燃燒反應，放出大量的反應熱，熱量積蓄于料層內，在制氣時，積蓄于料層內的熱量使水蒸氣與煤進行分解反應，生成合成氣。待熱量消耗至一定程度時，制氣階段結束，再次向料層吹風，如此循環(huán)即可。 2.1.2.2流程說明 本工段以山西晉城無煙煤為原料，以水蒸氣為氣化劑，采用固定床層間歇式氣化爐制成合成氣。 本廠采用2575 mm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?？諝庥煽諝夤娘L機從爐底吹入爐內，使爐內碳層燃燒。當碳層溫度達到1000左右時，停止吹空氣，通入水蒸氣，其在爐內與熾熱的碳層發(fā)生以下反應：C+H2O=CO+H2 Q 上述過程由吹風蒸氣吹凈上吹下吹二次上吹空

13、氣吹凈過程組成一個生產循環(huán)。循環(huán)復進行，使制成的煤氣持續(xù)進入系統(tǒng)。每個循環(huán)六個階段具體流向如下：（1）吹風階段 空氣由鼓風機從爐底進入爐內，生成吹風氣，由爐頂排出。經過熱除塵器除塵并回收余熱后進入廢熱鍋爐，產生1.8 kgf/cm2的蒸汽，而吹風氣本身溫度降至230后由煙囪排出放空。 （2）蒸汽吹凈階段 蒸汽由爐底吹入，將爐內及管道內殘留吹風氣由煙囪吹出。 （3）上吹階段 蒸汽由鍋爐房進入蒸汽緩沖罐，經蒸汽總管再分配到各套系統(tǒng)的過熱除塵器，過熱到180后由爐底進入爐內，生成的合成氣經過熱除塵器、廢熱鍋爐除塵和廢熱回收后，經洗氣箱降溫除塵，再經洗氣塔冷卻至35左右，最后進入緩沖氣柜。 （4）下吹

14、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溫度和氣體組成的穩(wěn)定。蒸汽由爐頂進入爐內，生成的煤氣由爐底導出，經下行集塵器除塵后，直接進入洗氣箱、洗氣塔，于緩沖氣柜與上行煤氣匯合。 （5）二次上吹 經過蒸汽下吹后，煤氣爐的底部和管線充滿了合成氣，此時若直接通空氣有爆炸的危險，為安全起見，下吹后還應進行一次二上吹。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，將爐內剩余煤氣自上吹流向吹入合成氣系統(tǒng)。制氣過程的六個階段采用微機油壓控制，通過微機控制油壓閥的關啟來實現流體的流向控制。2.1.3循環(huán)時間的選擇 2.1.3.1循環(huán)時間的分配 合成氣生產工作循環(huán)的各個階段

15、的時間分配隨原料的性質和工藝操作的具體要求而定，采用150s的工作循環(huán)4。 吹風階段的作用是積蓄盡可能多的熱量，為制氣準備條件，因此要求吹風后料層應具有適當的高溫，同時時間應該盡量的短，以相對增加制氣階段的時間，吹風時間一般占循環(huán)時間的24%。制氣階段一般以下吹時間稍長為好，這樣可使灰渣中的含碳量降低。 為了保證吹凈階段空氣由煤氣爐下部進入而不發(fā)生爆炸，二上吹時間以稍長一些為安全，一般占循環(huán)時間的8%左右，空氣吹凈階段為了排除爐頂空間的合成氣，故所需時間最短，大約占3%，具體分配如表1：吹風 上吹 下吹 二次上吹 空氣吹凈 蒸汽吹凈 合計 百分比% 24263981.81.2100時間s38.

16、241.850.214.43.242.16150. 表1 循環(huán)時間的分配 2.1.3.2各階段的操作指標 （1）吹風階段的操作指標： 鼓風機出口風壓： 1523×9.8 Pa 煤氣爐出口溫度： 550 廢熱鍋爐溫度： 230 （2）上吹階段操作指標： 水蒸氣入爐壓力： 1.8 kgf/cm2 上行煤氣出口溫度： 500 過熱除塵器出口溫度： 300350 （3）下吹階段操作指標： 水蒸氣入爐壓力： 1.8 kgf/cm2 下吹煤氣出口溫度： 200 洗氣箱出口溫度： 75 洗氣塔出口溫度： 35 2.1.4主要設備選型 （1）煤氣發(fā)生爐 根據煤氣廠每天產氣8萬m3，本設計采用兩臺煤氣

17、發(fā)生爐，一開一備。選用2740固定床機械排渣煤氣發(fā)生爐，生產能力60006600標m3/h。 （2）空氣鼓風機 根據風壓和風量得要求選用型號。 91916型No.4號高壓離心通風機轉動方式： D 轉數： 1450 r/min 流量： 44842 m3/h 風壓： 1523×9.8 Pa 電機： Y355M3-4 功率： 315 kW選用兩臺，一開一備，為了防止風量急速下降產生喘振和波涌現象，以及降低風機噪音，配置消音防震裝置。 （3）過熱除塵器 過熱除塵器直徑為1400 mm，除塵器外徑為2800 mm，過熱除塵器的傳熱面積為62.533 m2，除塵器內襯耐火磚，內壁上部加襯20mm

18、的耐熱鑄鐵，以防止爐內帶出物將耐火磚磨損，本設備和煤氣發(fā)生爐配套使用，配用四臺。 （4）廢熱鍋爐 選用斜置式廢熱鍋爐，爐體直徑為2400 mm，傳熱面積為534.9 m2，附有上升管和下降管，列管傾斜角度一般取5到7度。有傾角的目的在于減少蒸汽的停滯，以消除蒸汽引出管與管板之間的空氣形成“死氣層”，使管板免受過熱而造成破壞。 （5）洗氣箱 直徑為2200 mm，總高4.35 m，水封高度100 mm，冷卻水由上加入，達到使煤氣降溫除塵的目的，共四臺，三開一備。 （6）洗氣塔 直徑為2200 mm，填料高度為13 m，共四臺，三開一備，目的是將煤氣進一步降溫除塵。 （7）緩沖氣柜 選用1200

19、m3直立式氣柜，直徑為15.0 m，高為8.49 m。 （8）煙囪 上部鋼板焊制直徑600 mm，下部為煙囪降塵器，全高18 m，一對一使用。2.1.5工藝水汽的配置 （1）循環(huán)冷卻水 造氣所用冷卻水用量為43800 t/a，水溫低于30。 冷卻水用循環(huán)處理使用的方法，污水經地面排水溝匯合后，流至沉淀池，沉淀后經玻璃鋼冷卻塔噴淋冷卻至30以下，再由水泵房的循環(huán)泵將冷卻水送至各用水點。 廠內循環(huán)水濁度達到一定濃度標準后，定期排放，送入污水處理廠處理。 （2）蒸汽 造氣所用蒸汽量為5076 t/a。除過熱除塵器和廢熱鍋爐可產生部分蒸汽外，其余的蒸汽來自廠內自備鍋爐房。先將鍋爐房產生的蒸汽送入設在造

20、氣車間的蒸汽緩沖罐，再經過由蒸汽總管分送至各用汽點。 （3）軟水 軟水用量18411t/a，經過本廠的軟化裝置，進入鍋爐車間的軟化水箱，由水箱送至各用水點。 （4）清水 來自城鎮(zhèn)的供水總管。脫硫工段所需冷卻水均由造氣工段的總管中分出。2.2脫硫工段說明 2.2.1脫硫方案的選擇 由造氣工段出來的合成氣其含硫量超標，因此，必須進行脫硫處理，使H2S含量低于20 mg/m3的規(guī)定。 本設計采用山西晉城煙煤為氣化原料，煤質為低硫煤，反應生成的粗煤氣含硫量較低，故可采用單級干法脫硫，則可以達到要求。因此，選用三臺脫硫塔，兩開一備，兩個脫硫塔并聯使用。2.2.2工藝流程及原理 由緩沖氣柜來的粗煤氣經羅茨

21、風機加壓至2000 mmH2O后進入脫硫塔。本工藝采用干法脫硫，脫硫劑選用Fe2O3，煤氣通過脫硫塔時，煤氣中的H2S與Fe2O3反應而除去H2S。 H2S+Fe2O3 =Fe2S3+H2O 從而達到脫出H2S的目的。 當脫硫劑飽和不可用時，通入過熱的蒸汽即可實現脫硫劑的再生。 選用六個脫硫塔，采用五開一備，并聯使用。 2.2.3主要設備選型 （1）羅茨風機 根據煤氣流量查型煤廠設計一書，選用型號ML5080/0.350羅茨鼓風機四臺，三開一備。 流量為935/86.8 m3/min 升壓3500 mmH2O 配用電動機YB315S-6，功率75kW （2）脫硫塔 采用三座直徑為3.6 m的脫

22、硫塔，二開一備，每臺塔內裝三層脫硫劑，每層高度0.8 m，脫硫劑為Fe2O3，脫硫塔高為6.32 m，并聯使用。 第三章 工藝計算3.1物料衡算及熱量衡算從實際數據計算法計算以山西晉城無煙煤為原料的生產水煤氣過程3.1.1已知條件（1）原料組成和熱值：組成CHONSAW共計重量，%（干）78.502.31.980.890.3216.02100.00重量，%（濕）74.192.171.870.840.315.135.50100.00表3-1 原料組成原料煤熱值：Qgr,ar=27665.8kj/kg由原始數據知：Qgw=Qgr,ad=6800卡/克Qgr,ar= Qgr,adX(100-Mar)

23、/(100-Mad)=6800X(100-5.80)/(100-1.90)=6325.36卡/克=63295.36X4.1865kj/kg=26481.112kj/kg（2）吹風組成：表3-2 吹風組成成分H2COCO2O2N2CH4H2O共計V%3.318.2215.050.3272.560.500.04100.00吹風氣熱值： HHV=1.6654 mj/m³ LHV=1.5792 mj/m³高熱值HHV=0.0331X12.778+0.082X12.6+0.005X39.775+0.0004X25.38=1.6684 mj/m³ 低熱值LHV=0.0331X

24、10.805+0.082X12.6+0.005X35.786+0.0004X23.417=1.5792 mj/m³（3）水煤氣組成：表3-3 水煤氣組成成分H2COCO2O2CH4H2S共計V%54.9036.347.000.301.390.51100.00同上 水煤氣熱值： HHV=12.1646 mj/m³ LHV=11.0246 mj/m³（4）灰渣組成：表3-4 灰渣組成組成CS灰共計重量，%20.000.3079.70100.00（5）氣化爐進出物料溫度空氣： 20，相對濕度70%吹風氣： 550上行煤氣： 500下行煤氣： 200灰渣： 200蒸汽：

25、上吹蒸汽為180過熱蒸汽下吹蒸汽為110飽和蒸汽（6）帶出物為3kg干基原料3.2計算過程以100kg原料為計算基準。（1）帶出物帶出的各元素量： C 3 X 0.7850 =2.355 kgH 3 X 0.0230=0.069 kgO 3 X 0.0198=0.0594 kgN 3 X 0.0089=0.0267 kgS 3 X 0.0032=0.0096 kgA 3 X 0.1602=0.4806 kg總量 3.0000 kg（2）灰渣生成量：(100 X 0.1513-0.4806)/0.797=18.38 kg灰渣帶出的各元素量C 19.1322 X 0.20 =3.676 kgS 1

26、9.1322 X 0.003 =0.05514 kg灰 19.1322 X 0.797 =14.65 kg總量 18.38114 kg（3）氣化原料損失帶出物和灰渣中各元素量：C 2.355+3.676 =6.1244 kgH 0.0768+0 =0.069kgO 0.0852+0 =0.0594 kgN 0.0294+0 =0.0267 kgS 0.0096+0.05514 =0.06474 kg灰 0.4806+14.65 =15.1306 kg總量 21.3844 kg（4）原料氣化后進入煤氣中的各元素量：C 74.19-6.1244 =68.066 kgH 2.17+5.5X2/18-

27、0.069=2.212 kgO 1.87+5.5X16/18-0.0594=6.6995 kgN 0.84-0.0267 =0.8133kgS 0.3-0.0964 =0.2904 kg總量 78.5812 kg3.3吹風階段計算3.3.1吹風階段的物料衡算(1)每立方米吹風氣中所含各元素量： C 12/22.4X(0.0822+0.1505+0.005)=0.1273 kgH 2/22.4X(0.0331+2X0.005+0.0004)=0.003884 kgO 32/22.4X(0.5X0.0822+0.1505+0.0032)=0.2783 kgN 28/22.4X0.1256=0.90

28、7 kgS 32/22.4X0.0004=0.000571 kg(2)由碳平衡計算吹風氣含量： 68.066/0.1273=534.69 m³(3)由氮平衡計算空氣耗量： (534.69X0.907-0.8133)/(0.79X28/22.4)=490.2790 m³(4)有空氣帶入的水汽量： 20干空氣含飽和水汽0.01847kg/m³，在相對濕度為70%時，空氣含水汽為0.01847X0.7=0.01293 kg/m³。由空氣帶入的水汽總量為： 489.4170X0.01293=6.3282 kg(5)由氫平衡計算吹風氣中水含量：收入 原料帶入氫 2

29、.712 kg 空氣中水氣帶入氫 6.3393X2/18=0.7044 kg 總量 3.4164kg支出 吹風氣含氫 534.69X0.003884=2.0767 kg 吹風氣中水氣含氫（差額）3.4164-2.0767=1.3397 kg 總量 3.4164 kg 吹風氣中水汽含量為 1.3397X18/2=12.0573kg 單位體積吹風氣含水汽總量 12.0573/534.69=0.02255 kg/m³(6)氧平衡校驗： 收入 原料帶入氧 6.6995 kg 空氣帶入氧 490.279X32/22.4X0.21=147.084 kg 空氣中水汽帶入氧 6.3393X16/18

30、=5.6349kg 總量 159.4184 kg 支出 吹風氣含氧 534.69X0.2783=148.8042 kg 吹風氣中水汽含氧 12.0573X16/18=10.7176 kg 總量 159.5218 kg 誤差 (159.5218-159.4184)/159.5218=0.065%（7）硫平衡： 收入 原料中帶入硫 0.2904kg 支出 吹風氣中含硫 534.69X0.0000571=0.3053 kg 3.3.2吹風階段的熱量衡算收入 A 原料發(fā)熱量 Q1=100X27665.83=2766583 kj B 原料物理熱 Q2=100X20X1.05=2100 kjC 干空氣物理

31、熱 Q3=490.9483X20X1.30=12764.656 kjD 空氣中水汽熱晗 Q4=6.348X2537.2=16106.146 kj總量 1797553.8 kj支出 A 吹風氣發(fā)熱量 Q5=1665.4X535.4187=891686.3 kjB 吹風氣物理熱 Q6=535.4187X550X1.4=412272.4 kjC 吹風氣中水汽熱晗 Q7=12.0402X33595.6=43291.74kjD 帶出物的化學熱 Q8=3X27665.83=82997.49 kjE 灰渣的化學熱 Q9=34068X3.6762+10467X0.0551=125817.96 kjF 帶出物的

32、物理熱 Q10=3X550X1.26=2079 kjG 灰渣的物理熱 Q11=18.3809X200X0.837=3076.96 kjH 爐壁的熱損失(取原料發(fā)熱量的7%)Q12=27665.83X100X0.837=193660.81 kj 總量 1754882.66 kj積聚在料層中的熱量QA=2797553.8-1754882.66=1042671.14 kj吹風效率=1042671.14/2797553.8X100%=37.27%表3-5 吹風階段熱量衡算表項目熱量 kj比例 %收入原料發(fā)熱量27665.8398.889原料物理熱21000.075干空氣物理熱12764.6560.45

33、6空氣中水汽熱晗16106.1460.576總量2797553.8100.00支出吹風氣發(fā)熱量891686.350.81吹風氣物理熱412272.423.49吹風氣中水汽熱晗43291.742.47帶出物的化學熱82997.494.73灰渣的化學熱125817.967.17帶出物的物理熱20790.12灰渣的物理熱3076.960.18爐壁的熱損失193660.8111.04總量1754882.66100.003.3.3制氣階段物料衡算(1) 單位體積水煤氣所含元素量（m³） C 12/22.4X(0.3636+0.07+0.0139)=0.2396 kgH 2/22.4X(0.54

34、9+2X0.01395+0.0007)=0.0516 kgO 32/22.4X(0.5X0.3634+0.07+0.003)=0.3638 kgN 無S 32/22.4X0.0007=0.001 kg(2) 由碳平衡計算水煤氣含量 68.1588/0.2396=284.4691 m³(3) 由氫平衡計算水蒸氣耗量及上下行煤氣含量設：上行煤氣含水汽0.26kg/m³，下行煤氣含水汽0.50kg/m³，上行煤氣含氣量Xm³，下行煤氣含氣量為（284.4691-X）m³，上下錘蒸汽用量相同均為W kg，上下行煤氣組成相同。上行階段氫平衡收入 原料帶入

35、氫 2.7121X/284.4691=0.009534X kg 蒸汽帶入氫 2/18XW=W/9 kg總量 0.0108X+W/9支出 上行煤氣含氫 0.0516X kg 煤氣中水汽含氫 0.26X2/18X=0.0289X kg總量 0.0805X kg因為收入=支出 所以=0.009534X+W/9=0.0805X即 W/9=0.07097X kg下行階段氫平衡收入 原料帶入氫 2.9776X（1-X/284.4691）=2.7121-0.009534X kg 水蒸氣帶入氫 2/18XW=W/9 kg總量 2.7172-0.009534X +W/9 kg支出 下行煤氣含氫 （284.469

36、1-X）X0.0516=14.6786-0.0516X kg 煤氣中水汽含氫 0.5X2/18(284.4691-X)=15.8083-0.0556X kg 總量 30.4824-0.1072X kg因為收入=支出 所以2.7121-0.0095X +W/9=30.4824-0.1072X又因W/9=0.0697X所以得出X=164.676m³ W=105.184 kg由此得到：上行煤氣產量為164.676 m³下行煤氣產量為284.4691-164.676=119.7931m³上行煤氣占總量比例為164.676/284.4691=57.78%下行煤氣占總產量為1

37、-57.78%=42.22%上行煤氣中水蒸氣含量為164.676X0.26=42.8157kg下行煤氣中水汽含量為119.79931X0.5=59.89655 kg煤氣含水汽含量為42.8157+59.89655=102.71225 kg上吹蒸汽耗量為105.184 kg下吹蒸汽耗量為105.184kg總蒸汽耗量為210.368 kg上吹蒸汽分解率為（105.184-42.815）/105.184X100%=59.29%下吹蒸汽分解率為（105.184-59.89655）/105.184X100%=43.06%平均蒸汽分解率為（210.386-1102.71255）/210.71255X100

38、%=51.17%(4) 氧平衡校驗: 收入 原料帶入氧 6.6995 kg 蒸汽帶入氧 210.368X16/18=186.994 kg總量 193.6935 kg支出 煤氣含氧 284.4691X0.3638=103.4899 kg 煤氣中水汽含氧 102.71255X16/18=91.299 kg總量 194.7889kg誤差 （194.7889-193.6935）193.6935X100%=0.565% (5) 硫平衡 收入 原料帶入硫 0.2353 kg 支出 煤氣含硫 284.4691X0.001=0.2884kg3.3.4制氣階段熱量衡算收入 原料發(fā)熱量Q1=100X27665.8

39、3=2766583 kj原料物理熱 Q2=100X2.0X1.05=2100 kj水蒸氣熱晗 Q3上吹蒸汽180 i=2823.90 kj/kg (過熱)下吹蒸汽110 i=2691.28 kj/kg (飽和) Q3=105.184X（2823.90+2691.28）=580108.6931 kj總量 3348791.693 kj支出 水煤氣熱晗 Q4=284.4691X12164.6=3460452.814 kj 干水煤氣物理熱Q5上行水煤氣500，下行水煤氣200時，各煤氣成分的熱容如下：（kcal/(m³.)）表3-6 煤氣成分熱容表H2COCO2CH4H2SO2氫成54.93

40、6.347.001.390.070.32000.3110.3130.4290.4200.3780.3225000.3120.3210.4780.5100.4020.335上行水煤氣500Cp1=0.549X0.312+0.3634X0.321+0.07X0.478+0.0139X0.510+0.07X0.402+0.003X0.335=0.322 kcal/(m³.)=1.346 kj/( m³.)同理下行煤氣200Cp2=1.381 kj/( m³.) Q5=1664.676X500X1.346+119.7931X200X1.381=143913.8022kj

41、煤氣中水蒸氣熱晗Q6 水蒸氣500 i=3487.6 kj/kg 水蒸氣200 i=2847.7kj/kgQ6=42.8157X3487.6+59.89655X2847.7=315104.0122 kj 帶出物化學熱 Q7=82997.49kj帶出物物理熱Q8=2079kj灰渣化學熱Q9=125817.96kj灰渣物理熱Q10=3076.96kj爐壁損失熱Q11=193660.81kj總量 4331998.83kj需從料層中吸取的熱量QB= 4331998.83-3348791.693=983207.137kj制氣效率3460452.814/(2766583+580108.6931+10426

42、71.141)X100%=78.83%表3-7 制氣階段熱量平衡表收入項目熱量 kj支出項目熱量 kj原料發(fā)熱量2766583水煤氣熱量3460452.841原料物理熱2100干水煤氣物理熱143913.8022水蒸氣熱晗580108.6931水煤氣中水蒸氣熱晗315104.022從料層中吸取的熱量983207.137帶出物化學熱82997.49帶出物物理熱2079灰渣化學熱125817.96灰渣物理熱3076.96熱損失193660.81共計4331998.83共計4150731.1993.3.5總過程計算3.3.5.1原料使用分配設100kg原料中制氣消耗Xkg 則：983207.137X

43、=1042671.141X(100-X) 得出X=51.468 故100kg原料中51.468kg用于制氣48.532kg消耗與吹起階段3.3.5.2生產指標計算每100kg生產指標：吹風氣產量 358.4187X0.48532=259.848 m³水煤氣產量 248.4691X0.51468=146.424 m³空氣耗量 490.9483X0.48532=238.26 m³蒸汽耗量 210.368X0.51468=108.272 kg總過程效率 146.424X12164.6/2766583=64.38%總過程熱效率146.424X12164.6/（279755

44、3.8X0.48532+3348779.693X0.51468）=57.8%3.3.5.3水煤氣制造總過程的物料衡算(1)收入 原料中碳 74.19kg支出 水煤氣中的碳 146.424X0.2396 =35.083kg 吹風階段的碳 259.849X0.1273=33.079 kg 帶出物的碳 2.355kg灰渣中含碳 3.6762 kg總量 74.19kg(2)氫平衡收入 原料中的氫 2.17+5.5X2/18 =2.781kg空氣水汽含氫238.67X0.01293X2/18=0.3429kg蒸氣含氫量 107.5X2/18 =11.944kg 總量 15.0679kg支出 水煤氣含量

45、146.424X0.0516 =7.555kg吹風氣含量 260.288X0.003884 =1.011kg水煤氣中水汽含氫 146.424X02.931/284.4691X2/18=5.88868kg吹風氣中水汽含氫 259.849X0.02249X2/18 =0.6493kg帶出物中含氫 0.069kg總量 15.150kg(3)氧平衡收入 原料中氧 1.87+5.5X16/18=6.7589kg 空氣中氧 238.67X0.21X32/22.4=71.601kg 空氣中水汽含氧 238.67X0.01293X16/18=2.7430kg 蒸汽中含氧 107.5X16/18=95.5556

46、kg總量 176.6585kg支出 水煤氣中含氧 146.424X0.3638 =53.26905kg 吹風氣中含氧 259849X0.2783 =723159kg 水煤氣中水汽含氧 146.424X102.931/284.46917X16/18=47.094kg 吹風其中水汽含氧 259.849X0.02249X16/18=5.1946kg 帶出物中含氧 0.0594kg總量 177.8735kg誤差 （177.8735-176.6585）/176.6585X100%=0.687%(4)氮平衡收入 原料中的氮 0.84kg 空氣中的氮 238.67X0.79X28/22.4=235.6866

47、kg總量 236.5266kg 支出 吹風氣中氮 259.849X0.907=235.683kg 帶出物中氮 0.0267kg 總量 235.70097kg(5)硫平衡收入 原料中硫 0.3kg支出 吹風氣中硫 259.849X0.00057=0.148114kg水煤氣中硫 146.424X0.001=0.146424kg帶出物中硫 0.0096kg灰渣中硫 0.055143kg總量 0.3592kg表3-8 總過程元素平衡表項目CHONSA共計收入原料74.192.171.870.840.315.13100.00空氣含水汽0.342971.601235.6866307.6305蒸汽11.49

48、4495.5556107.4996共計74.1914.4569169.0266236.02660.315.13509.71支出水煤氣35.0247.54353.17920.141295.8924吹風氣33.13461.01172.438236.0820.1483342.8132水煤氣中水汽5.876947.05152.8919吹風氣中水汽0.65045.20345.8538帶出物2.3550.0690.05940.02670.00960.48033.000灰渣3.67270.0551414.649618.3809共計74.1915.15177.8955226.1080.359315.123518.832誤差00.92-5.3420.2111.980.0463-1.793.3.5.4水煤氣制造總過程熱量衡算收入 原料發(fā)熱量Q1 2766583kj原料物理