畢業(yè)設(shè)計(jì)---年產(chǎn)110萬(wàn)噸焦化廠(chǎng)鼓冷工段設(shè)計(jì)

1、<p>　　設(shè)計(jì)題目：年產(chǎn)110萬(wàn)噸焦化廠(chǎng)鼓冷工段設(shè)計(jì)</p><p><b>　　目　　錄</b></p><p><b>　　摘 要1</b></p><p>　　第一章 概 述2</p><p>　　1.1 煤化工工業(yè)發(fā)展簡(jiǎn)史2</p><p>

2、　　1.2 煤氣初步冷卻的目的和意義3</p><p>　　第二章 鼓風(fēng)冷凝工藝流程選擇5</p><p>　　2.1煤氣的間接冷卻工藝5</p><p>　　2.2煤氣的直接冷卻工藝6</p><p>　　2.3煤氣的間冷-直冷混合冷卻7</p><p>　　第三章 鼓風(fēng)冷凝設(shè)備的選擇9</

3、p><p>　　3.1 初冷器型式的選擇9</p><p>　　3.1.1 立管式間接初冷器9</p><p>　　3.1.2 橫管式間接初冷器10</p><p>　　3.2 鼓風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)及選型11</p><p>　　3.2.1 離心式鼓風(fēng)機(jī)11</p><p>　　3.2.2 羅

4、茨式鼓風(fēng)機(jī)12</p><p>　　3.3 電捕焦油器12</p><p>　　3.3.1電捕焦油器的工作原理13</p><p>　　3.3.2 電捕焦油器的構(gòu)造13</p><p>　　3.4 機(jī)械化氨水澄清槽結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)15</p><p>　　第四章 工藝計(jì)算16</p><p&

5、gt;　　4.1 熱量衡算和物料衡算16</p><p>　　4.1.1 集氣管物料和熱量衡算17</p><p>　　4.1.2 橫管初冷器熱量和物料衡算23</p><p>　　4.2 主要設(shè)備計(jì)算32</p><p>　　4.2.1 初冷器的工藝計(jì)算32</p><p>　　4.2.2 鼓風(fēng)機(jī)的工藝計(jì)算

6、，選型38</p><p>　　4.2.3 電捕焦油器的工藝計(jì)算，選型40</p><p>　　4.2.4 集氣管的計(jì)算42</p><p>　　4.2.5 機(jī)械化氨水澄清槽的計(jì)算，選型42</p><p>　　4.2.6 中間槽的計(jì)算43</p><p>　　第五章 設(shè)備一覽表44</p>

7、<p>　　第六章 非工藝設(shè)計(jì)條件46</p><p>　　6.1土建設(shè)計(jì)條件46</p><p>　　6.2供電照明46</p><p>　　6.3 儀表控制條件47</p><p>　　6.4 采暖通風(fēng)49</p><p>　　6.5 給排水設(shè)計(jì)條件49</p><p&

8、gt;　　6.6 分析化驗(yàn)設(shè)計(jì)條件50</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)51</b></p><p><b>　　謝 辭52</b></p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本文綜述了煤化工工業(yè)的發(fā)展歷史、發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)；概述了煤氣初步

9、冷卻的目的意義；介紹了鼓風(fēng)冷凝工段的工藝流程，現(xiàn)在焦化廠(chǎng)常用的初冷工藝及工藝流程中的常用設(shè)備；并著重對(duì)鼓冷工段進(jìn)行了物料衡算和熱量衡算。通過(guò)熱量衡算和物料衡算確定了設(shè)備的選型。還制定了主要非工藝條件，繪制了冷凝設(shè)備圖、工藝流程簡(jiǎn)圖及鼓風(fēng)冷凝工段的設(shè)備平面布置圖。</p><p>　　關(guān)鍵詞:煤化工 鼓風(fēng)冷凝 鼓冷設(shè)備 焦化廠(chǎng) 設(shè)計(jì)</p><p>　　第一章 概 述<

10、/p><p>　　1.1 煤化工工業(yè)發(fā)展簡(jiǎn)史</p><p>　　世界化石能源(包括煤炭、石油、天然氣)資源比較豐富，在一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中占90%，是當(dāng)今的主要能源。石油、天然氣儲(chǔ)量分別可供40年、60年的需求，非常規(guī)的油氣資源有可能進(jìn)一步擴(kuò)大。而煤炭?jī)?chǔ)量十分豐富，且分布廣泛，探明儲(chǔ)量可供世界開(kāi)采200年。全球化石能源供應(yīng)前景的不確定因素之一是成本、價(jià)格。技術(shù)進(jìn)步和生產(chǎn)效率的提高推動(dòng)著生產(chǎn)和運(yùn)

11、輸成本的降低，但廉價(jià)資源儲(chǔ)量枯竭等因素又導(dǎo)致成本和價(jià)格提高。預(yù)計(jì)從2000年一2020年，化石能源在一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中，石油將從39%降至38 ，煤炭將從26%降至24%，天然氣將從23%提高至27%。</p><p>　　近幾十年來(lái)，化石能源在中國(guó)一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中占90%以上。煤炭是中國(guó)的主要能源，也是許多重要化工產(chǎn)品的主要原料。隨著中國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)持續(xù)、高速發(fā)展，近年來(lái)能源、化工產(chǎn)品的需求也出現(xiàn)較高的增長(zhǎng)速度，

12、煤化工在中國(guó)能源、化工領(lǐng)域中已占有重要地位。中國(guó)煤化工的發(fā)展對(duì)發(fā)揮豐富的煤炭資源優(yōu)勢(shì)，補(bǔ)充國(guó)內(nèi)油、氣資源不足和滿(mǎn)足對(duì)化工產(chǎn)品的需求，保障能源安全，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，具有現(xiàn)實(shí)和長(zhǎng)遠(yuǎn)的意義。新型煤化工在中國(guó)正面臨新的發(fā)展機(jī)遇和長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展前景。煤炭焦化、煤氣化一合成氨一化肥已是中國(guó)主要的煤化工產(chǎn)業(yè)，隨著技術(shù)、經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和市場(chǎng)的巨大需求，煤炭焦化、煤氣化一甲醇及下游化工產(chǎn)品等將得到快速發(fā)展;煤制油(直接液化、間接液化)技術(shù)的開(kāi)發(fā)和產(chǎn)業(yè)化將受

13、到關(guān)注，重點(diǎn)項(xiàng)目建設(shè)已啟動(dòng)。</p><p>　　目前和今后較長(zhǎng)一段時(shí)期，建設(shè)大型煤化工工廠(chǎng)正在成為發(fā)展趨勢(shì)，如百萬(wàn)t級(jí)的煤液化工廠(chǎng)，300kt或以上的合成氨、甲醇工廠(chǎng)，炭化室高度5m以上的大型煉焦?fàn)t等。在大型工廠(chǎng)建設(shè)的基礎(chǔ)上，規(guī)劃建成大型煤化工產(chǎn)業(yè)基地，如神華煤液化、煤化工產(chǎn)業(yè)基地，寧夏寧東能源重化工基地，山東充礦煤化工基地等。在產(chǎn)業(yè)基地規(guī)劃中一般包括有不同煤化工單元工藝，如煤焦化、煤液化、煤基甲醇及下游產(chǎn)品等

14、。以往煤化工工廠(chǎng)的產(chǎn)品以向用戶(hù)提供終端產(chǎn)品或其他工業(yè)原料(或燃料)為主，如煤氣化-合成氨-化肥、煤焦化一焦炭等，目前產(chǎn)品結(jié)構(gòu)向多元化發(fā)展，通過(guò)煤化工生產(chǎn)可替代石油的發(fā)動(dòng)機(jī)燃料或替代燃料和化工產(chǎn)品(如乙烯、丙烯等)逐漸成為重要的產(chǎn)品方向。隨著技術(shù)進(jìn)步、市場(chǎng)發(fā)展和企業(yè)運(yùn)行機(jī)制的變化，煤化工技術(shù)集成與聯(lián)產(chǎn)在項(xiàng)目規(guī)劃、設(shè)計(jì)中得到重視，如煤炭焦化與焦?fàn)t煤氣發(fā)電或制取甲醇聯(lián)產(chǎn)，煤氣化-合成氨、合成甲醇與熱電聯(lián)產(chǎn)等。煤化工聯(lián)產(chǎn)的特點(diǎn)是:以成熟單元技術(shù)

15、為基礎(chǔ);以提高能源和資源利用效率、優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、增強(qiáng)企業(yè)經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)力、減少污染物排放為目標(biāo);產(chǎn)品結(jié)構(gòu)以化工產(chǎn)品或可替代石油的燃料為主、聯(lián)產(chǎn)發(fā)電為輔，生產(chǎn)的電力主要供給工廠(chǎng)自用。建立煤化工生態(tài)工業(yè)是</p><p>　　中國(guó)未來(lái)煤化工的發(fā)展方向是在傳統(tǒng)煤化工穩(wěn)定發(fā)展的同時(shí)，加大力度發(fā)展可替代石油的潔凈能源與化工品的新型煤化工技術(shù)，并建成技術(shù)先進(jìn)、大規(guī)模、多種工藝集成的新型煤化工企業(yè)或產(chǎn)業(yè)基地。先進(jìn)的催化合成技術(shù)、分離

16、技術(shù)、生物化工技術(shù)、節(jié)能與環(huán)保技術(shù)、材料與大型工業(yè)裝備制造技術(shù)等是新型煤化工的發(fā)展基礎(chǔ)。在引進(jìn)和吸收工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家先進(jìn)技術(shù)的同時(shí)，發(fā)展適合國(guó)內(nèi)需求的、具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新技術(shù)和新裝備制造能力，是實(shí)現(xiàn)跨越式技術(shù)發(fā)展和產(chǎn)業(yè)化持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略需求。目前，中國(guó)新型煤化工總體上還處于發(fā)展初期，未來(lái)20年是其技術(shù)開(kāi)發(fā)、工業(yè)化建設(shè)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要時(shí)期。</p><p>　　1.2 煤氣初步冷卻的目的和意義</p>&

17、lt;p>　　煤氣的初步冷卻分兩步進(jìn)行：第一步是在集氣管及橋管中用大量循環(huán)氨水噴灑，使煤氣冷卻到80-90℃；第二步再在煤氣初冷器中冷卻。可將煤氣冷卻到25-65℃。</p><p>　　煤氣的初冷，輸送及初步凈化，是煉焦化學(xué)產(chǎn)品回收工藝過(guò)程的基礎(chǔ)。其操作運(yùn)行的好壞，不僅對(duì)回收工段的操作有影響，而且對(duì)焦油蒸餾工段及煉焦?fàn)t的操作也有影響。因此，對(duì)這部分工藝及設(shè)備的研究都很重視。</p><

18、p>　　煤氣初冷的目的一是冷卻煤氣，二是使焦油和氨水分離，并脫除焦油渣。</p><p>　　在煉焦過(guò)程中，從焦?fàn)t炭化室經(jīng)上升管逸出的粗煤氣溫度為650-750℃，首先經(jīng)過(guò)初冷，將煤氣溫度降至25-30℃，粗煤氣中所含的大部分水氣、焦油氣、萘及固體微粒被分離出來(lái)，部分硫化氫和氰化氫等腐蝕性物質(zhì)溶于冷凝液中，從而可減少回收設(shè)備及管道的堵塞和腐蝕；煤氣經(jīng)冷卻后，體積變小，從而使鼓風(fēng)機(jī)以較少的動(dòng)力消耗將煤氣送往后

19、續(xù)的凈化工序。煤氣經(jīng)初冷后，溫度降低，是保證煉焦化學(xué)產(chǎn)品回收率和質(zhì)量的先決條件。</p><p>　　第二章 鼓風(fēng)冷凝工藝流程選擇</p><p>　　煤氣冷凝和煤焦油氣，水蒸氣的冷凝，可以采用不同形式的冷卻器。被冷卻的煤氣與冷卻介質(zhì)直接接觸的冷卻器，稱(chēng)為直接混合式冷卻器，簡(jiǎn)稱(chēng)為直接冷卻器或直接冷卻；被冷卻的煤氣與冷卻介質(zhì)分別從固體壁面的兩側(cè)流過(guò)，煤氣將熱量傳給壁面，再由壁面?zhèn)鹘o冷卻介

20、質(zhì)的冷卻器，稱(chēng)為間壁式冷卻器，簡(jiǎn)稱(chēng)為間接冷卻或間接冷卻器。由于冷卻的器的形式不同，煤氣冷卻所采取的流程方式不同。</p><p>　　煤氣冷卻的流程方式可分為間接冷卻，直接冷卻和間冷-直冷混合冷卻三種。上述三種各有缺點(diǎn)，可根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模，工藝要求幾其他條件因地制宜地選擇采用。</p><p>　　本設(shè)計(jì)采用的是橫管式間冷工藝流程。</p><p>　　2.1煤氣的間接

21、冷卻工藝</p><p>　　煤氣的間接冷卻有立管式和橫管式兩種，立管式相對(duì)于橫管式工藝較老，而且本設(shè)計(jì)也是按橫管式間冷設(shè)計(jì)的，故立管式工藝在此不再多說(shuō)，下面是橫管式間冷工藝。</p><p>　　橫管式煤氣初冷器冷卻，煤氣走管間，冷卻水走管內(nèi)。水通道分上下兩段，上段用循環(huán)水冷卻，下段用制冷水冷卻，將煤氣溫度冷卻到22℃以下。橫管式初冷器煤氣通道一般分上、中、下三段，上段用循環(huán)氨水噴灑，中

22、段和下段液量和熱負(fù)荷的計(jì)算可知：上段和中段冷凝液量約占總量的95%，而下段冷凝液量?jī)H占總量的5%；從上段和中段流至下段的冷凝液由45℃降至30℃的顯熱，約占總熱負(fù)荷的60%；下段冷凝液的冷凝潛熱及冷卻至30℃的顯熱，約占總熱負(fù)荷的20%；下段噴灑冷凝液的冷卻顯熱，約占總熱負(fù)荷的20%。由此可見(jiàn)，上段和中段噴灑的氨水和冷凝液全部從下段排出，顯著地增加了下段符合。為此推薦如圖1所示的橫管式煤氣初冷工藝流程。該流程上段和中段冷凝液從隔板經(jīng)水封

23、自流至氨水分離器。下段冷冷凝液經(jīng)自流至冷凝液槽。下段冷凝液主要是輕質(zhì)煤焦油，作為中段和下段噴灑液有利于洗萘。噴灑液不足時(shí)，可補(bǔ)充煤焦油或上段和中段的冷凝液。該流程最突出的特點(diǎn)是橫管式處冷器下段的熱負(fù)荷顯著降低，低溫冷卻水用量大為減少。</p><p>　　2.2煤氣的直接冷卻工藝</p><p>　　煤氣的直接冷卻，是在直接式煤氣初冷塔內(nèi)由煤氣和冷卻水直接接觸傳熱完成的。我國(guó)小焦化大都用此

24、流程。工藝如下：</p><p>　　由圖2可見(jiàn)，由煤氣主管來(lái)的80-85℃的煤氣，經(jīng)過(guò)氣液分離器進(jìn)入并聯(lián)的直接式煤氣初冷塔，用氨水噴灑冷卻到25-28℃，然后由鼓風(fēng)機(jī)送至電捕焦油器，電捕除焦油霧后，將煤氣送往回收氨工段。</p><p>　　由氣液分離器分離出的氨水，煤焦油和焦油渣，經(jīng)過(guò)焦油盒分離出焦油渣后流入焦油氨水澄清池，從澄清池出來(lái)的氨水用泵送回集氣管?chē)姙⒗鋮s煤氣。澄清槽底部的煤焦

25、油流入煤焦油池，然后用泵抽送到煤焦油槽中，再送往煤焦油車(chē)間加工處理。煤焦油盒底部的煤焦油渣人工撈出。</p><p>　　初冷塔底部流出的氨水和冷凝液經(jīng)水封槽進(jìn)入初冷氨水澄清池，與洗氨塔來(lái)的氨水混合并在澄清池與煤焦油進(jìn)行分離。分離出來(lái)的煤焦油與上述煤焦油混合。澄清后的氨水則用泵送入冷卻器冷卻后，送至初冷塔循環(huán)使用。剩余氨水則送去蒸氨或脫酚。從初冷塔流出的氨水，由氨水管路上引出支管至煤焦油氨水澄清池，以補(bǔ)充焦?fàn)t用循

26、環(huán)氨水的蒸發(fā)損失。</p><p>　　煤氣直接冷卻，不但冷卻了煤氣，而且具有凈化煤氣的良好效果。據(jù)某廠(chǎng)實(shí)測(cè)生產(chǎn)數(shù)據(jù)表明，在直接式煤氣初冷塔內(nèi)，可以洗去90%以上的煤焦油，80%左右的氨，60%以上的萘，以及50%的硫化氫和氰化氫。這對(duì)后面洗氨洗苯過(guò)程及減少設(shè)備腐蝕都有好處。</p><p>　　同煤氣間接冷卻相比，直接冷卻還具有冷卻效率高，煤氣壓損失小，基建投資少等優(yōu)點(diǎn)。但也具有工藝流程

27、較復(fù)雜，動(dòng)力消耗大，循環(huán)氨水冷卻器易腐蝕易堵塞，各澄清池污染也嚴(yán)重，大氣環(huán)境惡劣等缺點(diǎn)。因此目前大型焦化廠(chǎng)還很少單獨(dú)采用這種煤氣直接冷卻流程。</p><p>　　2.3煤氣的間冷-直冷混合冷卻</p><p>　　自集氣管來(lái)的荒煤氣幾乎為水蒸氣所飽和，水蒸氣熱焓約占煤氣總熱焓的94%，所以煤氣在高溫階段冷卻放出的熱量決大部分為水蒸氣冷凝熱，因而傳熱系數(shù)較高；而且在溫度較高時(shí)，萘不會(huì)凝結(jié)造

28、成堵塞。所以，煤氣高溫冷卻階段宜采用間接冷卻。而在低溫冷卻階段，由于煤氣中水汽含量已大為減少，氣體對(duì)壁面的對(duì)流傳熱系數(shù)底，同時(shí)萘的凝結(jié)也易造成堵塞。所以，此階段宜采用直接冷卻。流程如下：</p><p>　　由集氣管來(lái)的82℃左右的荒煤氣經(jīng)氣液分離器分離出煤焦油氨水后，進(jìn)入橫管式間接冷卻器被冷卻到50-55℃，再進(jìn)入直冷空噴塔冷卻到25-35℃。在直冷空噴塔內(nèi)，煤氣由下向上流動(dòng)，與分兩段噴淋下來(lái)的氨水煤焦油混合液

29、逆流密切接觸而得到冷卻。</p><p>　　聚集在塔底的噴灑液及冷凝液沉淀出其中的固體雜志后，其中用于循環(huán)噴灑的部分經(jīng)液封槽用泵送往螺旋板換熱器，在此冷卻到25℃左右，再壓送到直冷空噴塔上、中兩段噴灑。相當(dāng)于塔內(nèi)生成的冷凝液量的部分混合液，由塔底導(dǎo)入機(jī)械化氨水澄清槽，與氣液分離器下來(lái)的氨水、煤焦油以及橫管初冷器下來(lái)的冷凝液等一起混合后進(jìn)行分離澄清的氨水進(jìn)入氨水槽后，泵往焦?fàn)t噴灑，剩余氨水經(jīng)氨水儲(chǔ)槽泵送脫酚及蒸氨

30、裝置。初步澄清的煤焦油送至煤焦油分離槽除去煤焦油渣及進(jìn)一步脫除水分，然后經(jīng)煤焦油中間槽泵入煤焦油儲(chǔ)槽。</p><p>　　直冷空噴塔內(nèi)噴灑用的洗滌液在冷卻煤氣同時(shí)，還吸收硫化氫、氨及萘等，并逐漸為萘飽和。采用螺旋板換熱器來(lái)冷卻閉路循環(huán)的洗滌液，可以減輕由于萘的沉積而造成的堵塞。在采用氨水混合分離系統(tǒng)時(shí)，循環(huán)氨水中揮發(fā)的濃度相對(duì)增加，而循環(huán)氨水的溫度又高，因而氨的揮發(fā)損失將增大。為防止氨的揮發(fā)損失及減少污染，澄清

31、槽和液體槽宜采用封閉系統(tǒng)，并設(shè)置排氣洗凈塔，以?xún)艋刹蹆?nèi)排除的氣體。</p><p>　　煤氣的直接冷卻是在直接冷卻塔內(nèi)，由煤氣和冷卻水直接接觸傳熱而完成的。此法不僅冷卻了煤氣，且具有凈化煤氣的良好、設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低及煤氣阻力小等優(yōu)點(diǎn)。間冷、直冷結(jié)合的煤氣初冷工藝即是將二者優(yōu)點(diǎn)結(jié)合的方法，在國(guó)內(nèi)外大型焦化已得到采用。</p><p>　　第三章 鼓風(fēng)冷凝設(shè)備的選擇</p>

32、;<p>　　3.1 初冷器型式的選擇</p><p>　　初冷器是焦化廠(chǎng)煤氣冷卻的主要設(shè)備，主要有立管式間接初冷器和橫管式間接初冷器兩種。在此設(shè)計(jì)里我們選擇了橫管式間接初冷器，下面我們就其優(yōu)缺點(diǎn)</p><p>　　對(duì)此兩種初冷器進(jìn)行詳細(xì)分析。</p><p>　　3.1.1 立管式間接初冷器</p><p>　　如圖3所示，

33、立管式間接初冷器的橫斷面呈長(zhǎng)橢圓形，直立的鋼管束裝在上下兩塊管柵板之間，被五塊縱板分成六個(gè)管組，因而煤氣通路也分成六個(gè)流道。煤氣走管間，冷卻水走管內(nèi)，二者逆向流動(dòng)。冷卻水從冷卻器煤氣出口端底部進(jìn)入，依次通過(guò)各組管束后排出器外。由圖可知，六個(gè)煤氣流道的橫斷面積是不一樣的，這是因?yàn)槊簹饬鬟^(guò)出冷氣時(shí)溫度逐步降低，并冷凝出液體，煤氣的體積流量逐漸減小。為使煤氣在各個(gè)流道中的流速大體保持穩(wěn)定，所以沿煤氣流向各流道的橫斷面積依次遞減；而冷卻水沿起流

34、向各管束的橫斷面積則相應(yīng)遞減。所用鋼管規(guī)格為φ76mm×3mm。</p><p>　　立管式出冷器一般均為多臺(tái)并聯(lián)操作，煤氣流速為3-4m/s，煤氣通過(guò)阻力約為0.5-1kPa。</p><p>　　當(dāng)接近飽和的煤氣進(jìn)入出冷器后，即有水汽和煤焦油在管壁上冷凝下來(lái)，冷凝液在管壁上形成很薄的液膜，在重力作用下沿管壁向下流動(dòng)，并因不斷有新的冷凝液加入，液膜逐漸加厚，從而降低了傳熱系數(shù)。

35、此外，隨著煤氣的冷卻，冷凝的萘將以固態(tài)薄片晶體析出。</p><p>　　在初冷器前幾個(gè)流道中，因冷凝焦油量多，溫度也較高，萘多溶于煤焦油中；在其后通路中，因冷凝煤焦油量少，溫度低，萘晶體將沉積在管壁上，使傳熱系數(shù)降低，煤氣流通阻力亦增大。在煤氣上升通路上。冷凝物還會(huì)因接觸熱煤氣而又部分蒸發(fā)，因而增加了煤氣中萘的含量。上述問(wèn)題都是立管式初冷器的缺點(diǎn)。為克服這些缺點(diǎn)，可在初冷器后幾個(gè)煤氣流通內(nèi)，用含萘較低的混合煤焦

36、油進(jìn)行噴灑，可解決萘的沉積堵塞問(wèn)題，使之低于集合溫度下萘在煤氣中的飽和濃度。</p><p>　　3.1.2 橫管式間接初冷器</p><p>　　如圖4所示，橫管式初冷器具有直立長(zhǎng)方形的外殼，冷卻水管與水平面成3度角橫向配置。管板外側(cè)管箱與冷卻水管連通，構(gòu)成冷卻水通道，可分兩段和三段供水。兩段供水是供低溫水和循環(huán)水，三段供水則供低溫水，循環(huán)水和采暖水。煤氣自上而下通過(guò)初冷器。冷卻水由每段

37、下部進(jìn)入，低溫水供入最下段，以提高傳熱溫差，降低煤氣出口溫度：在冷卻器殼程每段上部，設(shè)置噴灑裝置，連續(xù)噴灑含煤焦油的氨水，以清洗管外部的煤焦油和萘，同時(shí)還可以從煤氣中吸收一部分萘。</p><p>　　在橫管初冷器中，煤氣和冷凝液由上往下同時(shí)流動(dòng)，較為合理。由于管壁上的萘可被冷凝液沖洗和溶解下來(lái)，同時(shí)與冷凝液上部噴灑氨水，自中部噴煤焦油，能更好的沖洗掉沉積的萘，從而更有效的提高了傳熱系數(shù)。此外，還可以防止冷凝液再

38、度蒸發(fā)。</p><p>　　在煤氣初冷器內(nèi)90%以上的冷卻能力用于水汽的冷凝，從結(jié)構(gòu)上看，橫管式初冷器更有利于蒸汽的冷凝。</p><p>　　橫管初冷器用φ54mm×3mm的鋼管，管徑細(xì)而管束小，因而水的流速可達(dá)0.5-0.7m/s。又由于冷卻水管在冷卻器斷面上水平密集布設(shè)，使與之成錯(cuò)流的煤氣產(chǎn)生強(qiáng)烈湍動(dòng)，從而提高了傳熱系數(shù)，并能實(shí)現(xiàn)均勻的冷卻，煤氣可冷卻到出口溫度只比進(jìn)口水

39、溫高2℃。橫管初冷器雖然具有以上優(yōu)點(diǎn)，但水管結(jié)垢較難清掃，要求使用水質(zhì)好的或經(jīng)過(guò)處理含萘低的冷卻水。</p><p>　　橫管初冷器與豎管初冷器兩者相比，橫管初冷器有更多優(yōu)點(diǎn)，如對(duì)煤氣的冷卻，凈化效果好，節(jié)省鋼材，造價(jià)低，冷卻水用量少，生產(chǎn)穩(wěn)定，操作方便，結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積省。因此，近年來(lái)，新建焦化廠(chǎng)廣泛采用橫管初冷器，以很少采用豎管初冷器了。見(jiàn)于以上兩種初冷器的對(duì)比我選用橫管式間接初冷器。</p>

40、<p>　　3.2 鼓風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)及選型</p><p>　　焦化廠(chǎng)焦?fàn)t煤氣鼓風(fēng)機(jī)有離心式和容積式兩種。離心式用于大型焦?fàn)t；容積式常用的是羅茨鼓風(fēng)機(jī)，用于中型和小型焦?fàn)t。在此設(shè)計(jì)中，我選擇了離心式鼓風(fēng)機(jī)。下面介紹的是此兩種鼓風(fēng)機(jī)的構(gòu)造及優(yōu)缺點(diǎn)。</p><p>　　3.2.1 離心式鼓風(fēng)機(jī)</p><p>　　離心式鼓風(fēng)機(jī)又稱(chēng)渦輪式或透平式鼓風(fēng)機(jī)，由電

41、動(dòng)機(jī)或氣輪機(jī)驅(qū)動(dòng)。其構(gòu)造如圖5所示:</p><p>　　離心式鼓風(fēng)機(jī)由導(dǎo)葉機(jī)，外殼和安裝在軸上的兩個(gè)工作葉輪組成。煤氣由吸入口進(jìn)入高速旋轉(zhuǎn)的第一工作葉輪，再離心的作用下，增加了動(dòng)能并被甩向葉輪外邊的環(huán)行空隙，于是在葉輪中心邊形成負(fù)壓，煤氣即被不斷吸入。由葉輪甩出的煤氣速度很高，當(dāng)進(jìn)入環(huán)形空隙后速度減小，其部分動(dòng)能變成靜壓能，并沿導(dǎo)葉輪通道進(jìn)入第二葉輪，產(chǎn)生與第一葉輪及環(huán)隙相同的作用，煤氣的進(jìn)靜壓能再次得到提高，

42、經(jīng)出口連接送入管路中。煤氣的壓力是在轉(zhuǎn)子的各個(gè)葉輪作用下，并經(jīng)過(guò)能量轉(zhuǎn)換而得到提高的。顯然葉輪的轉(zhuǎn)速越高，煤氣的密度越大，作用于煤氣的離心力就越大，則出口煤氣的壓力就越高。大型離心鼓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速在5000r/min以上，電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)時(shí)，需設(shè)增速器以提高轉(zhuǎn)速。</p><p>　　離心式鼓風(fēng)機(jī)按進(jìn)口煤氣流量的大小有150m^3/min, 300m^3/min, 750m^3/min, 900m^3/min,和1200m^

43、3/min等各種規(guī)格，產(chǎn)生的總壓頭為29.5~34.3kPa。</p><p>　　3.2.2 羅茨式鼓風(fēng)機(jī)</p><p>　　羅茨式鼓風(fēng)機(jī)是利用轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的容積變化來(lái)吸入和排出煤氣，用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，其構(gòu)造見(jiàn)圖。羅茨式鼓風(fēng)機(jī)有一鑄鐵外殼，殼內(nèi)裝有兩個(gè)“8”字形的用鑄鐵或鑄鋼制成的空心轉(zhuǎn)子，并將汽缸分成兩個(gè)工作室。兩個(gè)轉(zhuǎn)子裝在兩個(gè)互相并行的軸上，在這兩個(gè)軸上又各裝有一個(gè)互相咬合，大小相同的齒

44、輪，當(dāng)電動(dòng)機(jī)經(jīng)由皮帶輪帶動(dòng)主軸轉(zhuǎn)子時(shí)，主軸</p><p>　　上的齒輪又帶動(dòng)了從動(dòng)軸上的齒輪，所以?xún)蓚€(gè)轉(zhuǎn)子做相對(duì)反向轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)一個(gè)工作室吸入氣體，由轉(zhuǎn)子推入另一個(gè)工作室而將氣體壓出。每個(gè)轉(zhuǎn)子與機(jī)殼內(nèi)壁及與另一個(gè)轉(zhuǎn)子表面均需緊密配合，其間隙一般為0.25-0.40mm。間隙過(guò)大即有一定數(shù)量的氣體由壓出側(cè)漏到吸入側(cè)，有時(shí)因漏泄量大而使機(jī)身發(fā)熱：羅茨式鼓風(fēng)機(jī)因轉(zhuǎn)子的中心距及轉(zhuǎn)子長(zhǎng)度的不同，其輸氣能力可以在很大范圍內(nèi)變

45、動(dòng)：在中國(guó)中小型焦化廠(chǎng)應(yīng)用的羅茨式鼓風(fēng)機(jī)有多種規(guī)格，其生產(chǎn)能力28-300m^3/min ，所生成的額定壓頭為19.61-34.32kPa。</p><p>　　羅茨式鼓風(fēng)機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，體積小，且在轉(zhuǎn)速一定時(shí)，如壓頭稍有變化，其輸氣量可保持不變，即輸氣量隨著風(fēng)壓變化幾乎保持不變?？梢垣@得較高的壓頭。這都是優(yōu)點(diǎn)。但在使用日久后，間隙因磨損而增大，其效率降低，次種鼓風(fēng)機(jī)必須用循環(huán)管調(diào)節(jié)煤氣量，在壓出管路上

46、需安裝安全筏，以保證安全運(yùn)轉(zhuǎn)。此外，羅茨式鼓風(fēng)機(jī)的噪聲較大。</p><p><b>　　3.3 電捕焦油器</b></p><p>　　焦油霧是在煤氣冷卻過(guò)程中形成的，它以?xún)?nèi)充煤氣的焦油氣泡狀態(tài)或極細(xì)小的焦油滴存在于煤氣中。焦油霧的清除對(duì)化產(chǎn)回收工段的設(shè)備及操作極為重要。清除焦油霧的方法很多，但從焦油霧滴的大小及所要求的凈化程度來(lái)看，采用電捕焦油器最為經(jīng)濟(jì)可靠，效率

47、可達(dá)98%以上。</p><p>　　3.3.1電捕焦油器的工作原理</p><p>　　根據(jù)板狀電容的物理原理，如在兩金屬板間維持很強(qiáng)的電場(chǎng)，使含有塵灰或霧滴的氣體通過(guò)其間，氣體分子發(fā)生電離，生成帶有正電荷或負(fù)電荷的離子，于是正離子向陰極移動(dòng)，負(fù)離子想陽(yáng)極移動(dòng)。當(dāng)電位差很高時(shí)具有很大速度（超過(guò)臨界速度）和動(dòng)能的離子的電子與中性分子碰撞而產(chǎn)生新的離子（即發(fā)生電離），使兩極間大量氣體分子均發(fā)

48、生電離作用。離子與霧滴的質(zhì)點(diǎn)相遇而附于其上，使質(zhì)點(diǎn)帶有電荷，即可被電極吸引而從氣體中除去，但金屬平板形成的是均勻電場(chǎng)，當(dāng)電壓增大到超過(guò)絕緣電阻時(shí)，兩極之間便會(huì)產(chǎn)生火花放電，這不僅會(huì)導(dǎo)致電能損失，且能破壞凈化操作。為了避免火花放電或發(fā)生電弧，應(yīng)采用不均勻電場(chǎng)。</p><p>　　在不均勻電場(chǎng)中，當(dāng)兩極間電位差增高時(shí)，電流強(qiáng)度并不發(fā)生急劇的變化。這是因在導(dǎo)線(xiàn)附近的電場(chǎng)強(qiáng)度很大，導(dǎo)線(xiàn)附近的離子能以較大的速度運(yùn)動(dòng)，使被

49、碰撞的煤氣分子離子化而離導(dǎo)線(xiàn)中心較遠(yuǎn)處，電場(chǎng)強(qiáng)度小，離子的速度和動(dòng)能不能使相遇的分子離子化，順而絕緣電阻只在導(dǎo)線(xiàn)附近電場(chǎng)強(qiáng)度最大處發(fā)生擊穿，即形成局部電離放電現(xiàn)象，這種現(xiàn)象稱(chēng)為電暈現(xiàn)象。</p><p>　　由于在電暈區(qū)內(nèi)發(fā)生急劇的碰撞電離，形成大量正負(fù)離子。負(fù)離子的速度比正離子大，所以電暈極常取為負(fù)極，圓管或環(huán)形金屬則取為正極，因而速度大的負(fù)離子即向管壁或金屬板移動(dòng)，正離子則移向電暈極。在電暈區(qū)內(nèi)存在兩種離子，

50、而電暈區(qū)外只有負(fù)離子，因而在電捕焦油器的大部分空間內(nèi)，煤焦油霧滴只能成為帶有包電荷的質(zhì)點(diǎn)而向管壁或板壁移動(dòng)。由于圓管或金屬板是接地的，荷電煤焦油質(zhì)點(diǎn)到達(dá)管壁或板壁時(shí)，既放電而沉淀于板壁上，故正極也稱(chēng)為沉淀極。</p><p>　　由于存在正離子的電暈區(qū)很小，且電暈區(qū)內(nèi)正離子和負(fù)離子有中和作用，所以電暈極上沉淀的焦油量很少絕大部分焦油霧均在沉淀極沉淀下來(lái)。煤氣離子經(jīng)在兩極放電后，重新轉(zhuǎn)變成煤氣分子，從電捕焦油器中逸

51、出。</p><p>　　3.3.2 電捕焦油器的構(gòu)造</p><p>　　在大型焦化廠(chǎng)中均采用管式電捕焦油器，其構(gòu)造如圖7所示其外殼為圓柱型，底部為凹型或錐型并帶有蒸汽夾套，沉淀管徑為250mm，長(zhǎng)350mm，在每根沉淀管的中心懸掛著電暈極導(dǎo)線(xiàn)，由上部框架及下不框架拉緊；并保持偏心度不大于3mm。電暈極可采用強(qiáng)度高的 Φ3.5-4mm的碳素鋼或Φ2mm的鎳鉻鋼絲制作。煤氣自底部進(jìn)入，通過(guò)

52、兩塊氣體分布篩板均勻分布到各沉淀管中去。凈化后的煤氣從頂部煤氣出口逸出。從沉淀管捕集下來(lái)的煤焦油聚集于器底排出，因煤焦油黏度大，幫底部設(shè)有蒸汽夾 ，以利于排放。</p><p>　　電捕焦油器頂部設(shè)有三個(gè)絕緣箱，高壓電源由此引入。為了防止煤氣中焦油、萘及水氣等在絕緣子上冷凝沉淀，一是將壓力略高于煤氣壓力的氮?dú)獬淙虢^緣箱底部，使煤氣不能接觸絕緣子內(nèi)表面；二是在絕緣箱內(nèi)設(shè)有蛇管蒸汽加熱器或電加熱器，是箱內(nèi)空間溫度保持

53、在80-110℃之間，并在絕緣箱頂部設(shè)調(diào)節(jié)溫度用的排氣閥，在絕緣箱底設(shè)有與大氣相通的氣孔。這樣既能防止結(jié)露，又能調(diào)節(jié)絕緣箱的溫度。除管式電捕焦油器外還有同心圓板式和蜂窩式電捕焦油器。同心圓板式適用于小型廠(chǎng)。蜂窩式電捕焦油器的沉淀極由許多正六邊型組成，沉淀極的極間距略有不同。與管式沉淀極相比它的拉桿不占據(jù)沉淀極管內(nèi)電暈極位置，整個(gè)蜂窩體內(nèi)沒(méi)有電場(chǎng)空穴，有效空間利用率高，凈化效率可達(dá)99.8-99.9%。</p><p&

54、gt;　　3.4 機(jī)械化氨水澄清槽結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)</p><p>　　機(jī)械化焦油氨水澄清槽是一端為斜底，斷面為長(zhǎng)方形的鋼板焊制容器，由槽內(nèi)縱向隔板分成平行的兩格，每格底部設(shè)有由傳動(dòng)鏈帶動(dòng)的刮板輸送機(jī)，兩臺(tái)刮板輸送機(jī)用一套由電動(dòng)機(jī)和減速機(jī)組成的傳動(dòng)裝置帶動(dòng)。煤焦油，氨水，和煤焦油渣由入口管經(jīng)承受隔室進(jìn)入澄清槽，使之均勻分布在煤焦油的上部。澄清后的氨水經(jīng)溢流槽流出，沉聚于下部的煤焦油經(jīng)液面調(diào)節(jié)器引出。沉積于槽底的煤焦油渣

55、由移動(dòng)速度為0.03m^3/min的刮板刮至前伸的頭部漏斗內(nèi)漏出。如圖9所示。</p><p>　　為阻擋浮在水面的煤焦油渣，在氨水溢流槽附近設(shè)有高度為0.5 m的木擋板。為了防止懸浮在煤焦油中的煤焦油渣團(tuán)進(jìn)入煤焦油引出管內(nèi)，在氨水澄清槽內(nèi)設(shè)有煤焦油渣擋板及活動(dòng)篩板。煤焦油，氨水的澄清時(shí)間一般為半小時(shí)。</p><p>　　機(jī)械化氨水澄清槽有效容積一般為210m^3, 187m^3, 14

56、2m^3 三種。以187m^3為例，列出主要技術(shù)特性如下：</p><p>　　長(zhǎng)/m 16.2 刮板輸送機(jī)速度/（m/h） 1.74</p><p>　　寬/m 4.5 電動(dòng)機(jī)功率/kW 2.2</p><p>　　高/m 3.7 氨水停

57、留時(shí)間/min 20</p><p>　　設(shè)備質(zhì)量/t 46.7</p><p><b>　　第四章 工藝計(jì)算</b></p><p>　　4.1 熱量衡算和物料衡算</p><p><b>　　主要操作指標(biāo)</b></p><p>　　煤氣溫

58、度 ℃</p><p>　　初冷器前 80-86</p><p>　　初冷器后 25-35</p><p>　　鼓風(fēng)機(jī)后 40-45</p><p>　　初冷器前冷卻水溫度 ℃</p><p>　　循環(huán)水 25-

59、30</p><p>　　低溫水 18-20</p><p>　　初冷器后冷卻水溫度 ℃</p><p>　　循環(huán)水 45</p><p>　　低溫水 25-30</p><p>　　煤氣壓力 kPa</p>

60、<p>　　初冷氣后 -4.13-5.394</p><p>　　鼓風(fēng)機(jī)后 118.9-125.8</p><p>　　回收部分計(jì)算的原始數(shù)據(jù)（110萬(wàn)噸/年）</p><p>　　每小時(shí)裝入干煤量 164噸/時(shí)</p><p>　　裝入煤水分 10%<

61、/p><p>　　化學(xué)產(chǎn)品產(chǎn)率（對(duì)裝入干煤）</p><p>　　煤氣發(fā)生量 335米3/噸</p><p>　　焦油 3.9%</p><p>　　粗苯 1.1%</p><p>　　氨

62、 0.3%</p><p>　　硫化氫 0.25%</p><p>　　裝入煤化合水分 2.2%</p><p>　　焦炭 76.5%</p><p>　　煉焦煤氣組成 （體積）%</p><p>　　H2

63、 56.9</p><p>　　CH4 26.7</p><p>　　CO 6.5</p><p>　　N2 4.7</p><p>　　CO 2.4</p&

64、gt;<p>　　CmHm 2.3</p><p>　　O2 0.5</p><p>　　4.1.1 集氣管物料和熱量衡算</p><p>　　一．集氣管的物料衡算</p><p><b>　　每小時(shí)裝入煤量：</b></p&g

65、t;<p>　　164×=182.2 t/h</p><p><b>　　裝入煤帶水量：</b></p><p>　　182.2-164=18.2 t/h</p><p>　?。?） 進(jìn)入集氣管的物料（kg/h）</p><p>　　干煤氣 164×335×0.466

66、=25602.4</p><p>　　水蒸氣 164000×0.022+18300=21808</p><p>　　焦油氣 164000×0.039 =6396</p><p>　　粗苯氣 164000×0.011 =1804</p><p>　　硫化氫 164000

67、15;0.0025=410</p><p>　　氨 164000×0.003=492</p><p>　　合計(jì) 56512.04</p><p><b>　　干煤氣密度：</b></p><p>　　ρ=（0.569×2+0.26×

68、;16+0.065×28+0.047×28+0.024×44+0.023×28+0.005×32）×=0.466 ㎏/m3</p><p>　　按體積計(jì)的物料為 米3/時(shí)</p><p>　　干煤氣 164×335=54940</p>

69、<p>　　水蒸氣 21808×=27138.8</p><p>　　焦油氣 6396×=842.8</p><p>　　粗苯氣 1804×=486.9</p><p>　　硫化氫

70、 410×</p><p>　　氨 492×</p><p>　　合計(jì) 84326.9</p><p>　　其中： 170—焦油平均分子量</p><p>　　85—粗苯平均分子量</p><p>

71、;<b>　　34—硫化氫分子量</b></p><p>　?。?） 離開(kāi)集氣管煤氣的組成</p><p>　　在集氣管中有60%焦油氣冷凝，即為：</p><p>　　6296×0.6=3837.6 kg/h 或 842×0.4=336.8 m3/h</p><p>　　設(shè)在集氣管中有M k

72、g/h的水蒸發(fā)，即1.244M m3/h。而集氣管中的蒸發(fā)水量M是在熱平衡中確定的。</p><p>　　表1 集氣管的物料組成</p><p>　　二. 集氣管的熱量衡算</p><p>　　通過(guò)集氣管的熱平衡計(jì)算已確定蒸發(fā)水量M及煤氣出口的露點(diǎn)溫度。</p><p><b>　　輸入熱量：</b></p>

73、<p>　　1. 煤氣帶入的熱量Q1</p><p>　?。?）干煤氣帶入的熱量：</p><p>　　設(shè)煤氣的入口溫度為660℃，干煤氣比熱為：</p><p>　　Cg=（0.569×0.313+0.267×0.5566+0.065×0.3265+0.047×0.3235+0.024×0.4943+

74、0.023×0.717+0.005×0.3409）×4.18=1.643kJ/m3 ·℃</p><p><b>　　即 ·℃</b></p><p>　　∴ q1=25602.04×3.52×660=59478659.33kJ/h</p><p>　　（2）水蒸氣帶入

75、熱量</p><p>　　q2=21808×(2487+2.02×660)=83310921.6</p><p>　　式中：2487 — 0℃時(shí)水蒸氣的焓，KJ/Kg</p><p>　　2.02 — 水蒸氣在0-660℃時(shí)的平均比熱，KJ/Kg·℃</p><p>　?。?）焦油氣帶入的熱量</p>

76、<p><b>　　焦油氣比熱：</b></p><p>　　Cc = （0.305+0.392×10-3×t）×4.18</p><p>　　= (0.305+0.392×10-3×660)×4.18</p><p>　　= 2.36 KJ/㎏·℃</

77、p><p>　　∴ q3 = 6396×(88+2.36×660) = 10525257.6 KJ/h</p><p>　　式中：88 — 0℃時(shí)焦油氣的焓，KJ/㎏</p><p>　?。?）粗苯帶入的熱量</p><p><b>　　粗苯氣比熱：</b></p><p>&

78、lt;b>　　CB= </b></p><p><b>　　=</b></p><p>　　= 1.91KJ/㎏·℃</p><p>　　式中： W — 粗苯的平均分子量，取 W = 83</p><p>　　∴ q4 = 1804×1.91×660 = 227412

79、2.4 KJ/h</p><p>　?。?） 硫化氫帶入的熱量</p><p>　　q5 = 410×1.15×660 = 311190 KJ/h</p><p>　　式中： 1.15 — 0-660℃ 范圍內(nèi)硫化氫的平均比熱，KJ/㎏·℃</p><p>　?。?） 氨帶入的熱量</p>&l

80、t;p>　　q6 = 492×2.61×660 = 847519.2 KJ/h</p><p>　　式中： 2.61 — 氨的比熱，KJ/㎏·℃</p><p><b>　　煤氣輸入的熱量：</b></p><p>　　Q1 = q1 + q2 + q3 + q4 + q5 + q6</p>

81、;<p>　　= 5947865.3+83310721.6+10525257.6+2274122.4+311190+847519.2</p><p>　　= 156747670.1 KJ/h</p><p>　　2. 循環(huán)氨水帶入的熱量Q2</p><p><b>　　Q2 = W1T1</b></p><p&

82、gt;<b>　　式中：</b></p><p>　　W1 — 循環(huán)氨水，㎏/h</p><p>　　T1 — 循環(huán)氨水溫度，℃</p><p>　　每噸干煤所用循環(huán)氨水量5-6米3/時(shí)，則：</p><p>　　W1 = 164×6 = 984m3/h</p><p>　　循環(huán)氨水溫度

83、應(yīng)比進(jìn)入集氣管的煤氣露點(diǎn)溫度高5-10℃，以保證水的蒸發(fā)動(dòng)力。</p><p>　　設(shè)集氣管中煤氣的總壓力為760毫米汞柱，則水蒸氣分壓為：</p><p>　　Pv = 760× = 244.6 毫米汞柱</p><p>　　相應(yīng)的露點(diǎn)溫度為71.09℃</p><p>　　取循環(huán)氨水的實(shí)際溫度 T1 = 77℃</p>

84、;<p>　　Q2=1164×1000×77×4.18</p><p>　　= 316710240 KJ/h</p><p><b>　　則總輸入量：</b></p><p>　　Q入 = Q1 + Q2</p><p>　　= 156747670.1 + 346710240&

85、lt;/p><p>　　= 473457910.1 KJ/h</p><p><b>　　輸出熱量：</b></p><p>　　1. 煉焦煤氣帶走的熱量 Q3</p><p>　?。?） 干煤氣帶走的熱量</p><p>　　設(shè)集氣管出口煤氣溫度為83.9℃，干煤氣在0-83.9℃的平均比熱為：&l

86、t;/p><p>　　Cg = (0.569×0.306+0.267×0.384+0.065×0.31+0.0047×0.309+0.024×0.392+0.023×0.518+0.005×0.314)×4.18 = 1.397 KJ/m3·℃</p><p>　　或： = 2.998 KJ/㎏

87、83;℃</p><p>　　∴ q1 = 25602.04×2.998×83.9 = 6439737.45 KJ/h</p><p>　?。?） 水蒸氣帶出的熱量</p><p>　　q2 = (21808+M)×(2487+1.83×83.9) = 57584831 + 2640.5M</p><p&

88、gt;<b>　　式中： </b></p><p>　　1.83 — 水蒸氣的比熱，KJ/㎏</p><p>　?。?）焦油氣帶走的熱量</p><p><b>　　焦油氣的比熱：</b></p><p>　　Cc = (0.305+0.392×10-3×83.9)×4

89、.18 = 1.41KJ/㎏·℃</p><p>　　∴ q3 = 2558.4×(367.8+1.41×83.9) = 1243635.7 KJ/h</p><p>　　(4) 粗苯氣帶走的熱量</p><p><b>　　粗苯氣的比熱：</b></p><p>　　CB = =

90、1.152KJ/㎏·℃</p><p>　　∴ q4 = 1804×1.152×83.9 = 174361.65 KJ/h</p><p><b>　　式中： </b></p><p>　　83 — 粗苯氣的平均分子量</p><p>　?。?）氨帶走的熱量 </p>&

91、lt;p>　　q5 = 492×2.11×83.9 = 87098.3 KJ/㎏</p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　2.11 — 氨的比熱，KJ/㎏·℃</p><p>　?。?）硫化氫帶走的熱量</p><p>　　q6 = 410×0.995

92、×83.9 = 34227</p><p><b>　　式中： </b></p><p>　　0.995 — 硫化氫的比熱，KJ/㎏·℃</p><p>　　則煉焦煤氣帶走的熱量為：</p><p>　　Q3 = q1 + q2 + q3 + q4 + q5 + q6</p><p

93、>　　= 6439737.5+57584831+2640.5M+1243635.7+174361.7+87098+34227</p><p>　　= 65563891.1 + 2640.5M</p><p>　　2. 循環(huán)氨水和冷凝焦油帶走的熱量 Q4</p><p>　　設(shè)循環(huán)氨水及冷凝焦油在集氣管中的溫度為80℃</p><p>&

94、lt;b>　　焦油的比熱： </b></p><p>　　Cc = (0.327 + 0.31×10-3×80)×4.18</p><p>　　=1.471KJ/㎏·℃</p><p>　　則 Q4 = [（984000 - M）×4.18 + 3837.6×1.471]

95、15;80</p><p>　　=（329501208.8 - 334.4G）KJ/h</p><p>　　3. 集氣管周?chē)釗p失 Q5</p><p>　　Q5 =（α1 + α2）× F ×（t1 – t2）</p><p>　　式中： α1 + α2 — 集氣管壁對(duì)空氣的對(duì)流和輻射給熱系數(shù)，KJ/㎡·h

96、·℃</p><p><b>　　可按下式求出： </b></p><p>　　α1 + α2 = 33.44+0.209t1 ； t1 — 集氣管壁溫度，取100℃</p><p>　　則α1 + α2 = （33.44+0.209×100）= 54.34 KJ/㎡·h·℃</p>

97、<p>　　t2— 空氣溫度，取25℃</p><p>　　F — 集氣管總的外表面積，㎡ 按下式求出：</p><p>　　F = 2πDl = 2×3.14×1.3×50 = 408.2 ㎡</p><p>　　式中： D — 集氣管的直徑，m</p><p>　　l — 集氣管長(zhǎng)度，m<

98、/p><p><b>　　2 — 焦?fàn)t座數(shù) </b></p><p><b>　　則散熱量為：</b></p><p>　　Q5 = 54.34×408.2×（100-25）= 1663619 KJ/h</p><p>　　所以，總的輸出量為：</p><p>

99、;　　Q 出 = Q3 + Q4 + Q5 </p><p>　　= 65563891.1 + 2640.5M +（329501208.8 – 334.4M）+ 1663619 </p><p>　　=394996878.9 + 2306.1M</p><p>　　令 Q 入 = Q 出</p><p>　　則有： 473311786.1

100、 = 394996878.9 + 2306.1M</p><p>　　M= 33208.9 ㎏/h</p><p>　　或 33208.9× = 41326.6 標(biāo)米3/時(shí)</p><p>　　集氣管出口煤氣總體積：</p><p>　　83820.9 + 41326.6 = 125147.5 標(biāo)米3/時(shí)</p>&

101、lt;p>　　集氣管煤氣出口水蒸氣體積：</p><p>　　27138.8 + 41326.6 = 68465.4 標(biāo)米3/時(shí)</p><p>　　集氣管出口煤氣中水蒸氣分壓：</p><p>　　P = 760× =415 毫米汞柱</p><p>　　相應(yīng)煤氣出口溫度84.13℃≈83.9℃（露點(diǎn)），與假設(shè)相符。<

102、/p><p>　　集氣管的物料平衡見(jiàn)表-2，熱平衡見(jiàn)表-3。 </p><p>　　表2 集氣管的物料平衡 </p><p>　　表3 集氣管的熱平衡（KJ/h）</p><p>　　4.1.2 橫管初冷器熱量和物料衡算<

103、/p><p>　　根據(jù)計(jì)算，吸煤氣主管的熱損失為5100486 kJ/h，由于損失而冷凝的水蒸氣量為2244 kg/h，或2792m3/h，則入初冷器的水蒸氣量為：</p><p>　　55016.9-2244=5772.9 kg/h 或 68465.5-2792=65673.5 m3/h</p><p>　　入初冷器的煤氣帶入的熱量為：153248991.9-51

104、00486=148148505.9 kJ/h</p><p>　　本塔采用三段冷卻流程，第一段煤氣從82.9℃冷卻到65℃；第二段從65℃冷卻到45℃；第三段從45℃冷卻到33℃。第一段采用58-68℃的采暖循環(huán)水，第二段采用30-42℃的循環(huán)水，第三段采用18℃的低溫冷卻水，升溫至25℃。</p><p>　　一．橫管初冷器的物料衡算</p><p>　　表4 進(jìn)

105、入初冷器的物料組成如下</p><p>　　（1）一段初冷器出口煤氣中水蒸氣量的計(jì)算</p><p>　　知煤氣出口溫度為65℃壓力-350毫米汞柱，在初冷器中大部分焦油氣冷凝。即焦油氣在第一段冷凝了60%溶解于剩余氨水中的氨、硫化氫和二氧化碳的總量為189標(biāo)米3，而在第一段中溶解了60%。</p><p>　　第一段初冷器煤氣出口所含水蒸氣量按下式計(jì)算：</

106、p><p><b>　　Vv = Vcg</b></p><p>　　式中：Vcg—初冷器出口干的煤氣體積，標(biāo)米3/時(shí)</p><p>　　p — 水蒸氣在65℃時(shí)的分壓，p = 2547 毫米水柱</p><p>　　P—一段初冷器出口煤氣壓力，P = 9983 毫米水柱</p><p>　　而Vc

107、g = 122355.6-65673.5-[（336.8+189）×0.6] = 56366.6 標(biāo)米3/時(shí)</p><p>　　∴Vv = 56366.6× 標(biāo)米3/時(shí)</p><p>　　或 ×18 = 15514.4 kg/h </p><p>　?。?）二段初冷器出口煤氣中水蒸氣量的計(jì)算</p><p&

108、gt;　　在二段中設(shè)有30%焦油蒸氣冷凝下來(lái)，30%的氨、硫化氫和二氧化碳溶于剩余氨水中。水蒸氣量按下式計(jì)算：</p><p>　　V`v = V`cg</p><p>　　式中：V`cg—初冷器出口干的煤氣體積，標(biāo)米3/時(shí)</p><p>　　p` — 水蒸氣在45℃時(shí)的分壓，p` = 974 毫米水柱</p><p>　　P`—二段初冷器

109、出口煤氣壓力，P `= 9933 毫米水柱</p><p>　　而V`cg = 122355.6-65673.5-[（336.8+189）×0.9] = 56180.7 標(biāo)米3/時(shí)</p><p>　　∴V`v = 56180.7× 標(biāo)米3/時(shí)</p><p>　　或 ×18 = 4908.1 kg/h</p>&l

110、t;p>　?。?）三段初冷器出口煤氣中水蒸氣量的計(jì)算</p><p>　　在此段中假設(shè)焦油蒸氣已經(jīng)全部冷凝，189標(biāo)米3的氨、硫化氫和二氧化碳也全部溶解于剩余氨水中。水蒸氣量按下式計(jì)算：</p><p>　　V``v = V``cg</p><p>　　式中：V``cg—初冷器出口干的煤氣體積，標(biāo)米3/時(shí)</p><p>　　p`` —

111、 水蒸氣在33℃時(shí)的分壓，p`` = 511 毫米水柱</p><p>　　P`—三段初冷器出口煤氣壓力，P ``= 9833 毫米水柱</p><p>　　而V``cg = 122355.6-65673.5-（336.8+189） = 56125.1 標(biāo)米3/時(shí)</p><p>　　∴V``v = 56125.1× 標(biāo)米3/時(shí)</p>&l

112、t;p>　　或 ×18 = 2492.3 kg/h</p><p>　　通過(guò)計(jì)算得，在一、二、三段初冷器中冷凝的水蒸氣量為：</p><p>　　52772.9 – 2472.3 = 50300.6 kg/h</p><p>　　送到溶劑脫酚去的氨水量為：</p><p>　　21808 – 2472.3 = 19335

113、.7 kg/h</p><p>　　需要補(bǔ)充到循環(huán)氨水中的冷凝水量為：</p><p>　　51300.6 -19335.7 = 31964.9 kg/h </p><p>　　設(shè)剩余氨水含氨5.37克/升，含硫化氫2.3克/升，含二氧化碳2.3克/升，則溶解于剩余氨水中的二氧化碳和硫化氫各為：</p><p>　　19335.9 ×

114、; 0.0023 = 44.5 kg/h </p><p>　　或:：H2S 29.3標(biāo)米3/時(shí) , CO2 22.7標(biāo)米3/時(shí)</p><p>　　溶解于剩余氨水中的氨為： </p><p>　　19335.7 × 0.00537 = 103.97 kg/h 或 137 標(biāo)米3/時(shí)</p><p>　　因此三段冷卻流程

115、的橫管式初冷器的物料平衡見(jiàn)下表：</p><p>　　表5 三段冷卻流程橫管式初冷器的物料平衡表</p><p>　　二．橫管初冷器的熱量衡算</p><p>　　通過(guò)上面的計(jì)算，我們確定了物料在初冷器中的基本運(yùn)行情況，下面我們要通過(guò)熱量衡算來(lái)確定橫管初冷器各段所需的冷卻水量。</p><p>　　第一段初冷器的熱量衡算（采暖循環(huán)水段）<

116、;/p><p><b>　　輸入熱量</b></p><p>　　1. 煤氣的帶入熱量：</p><p>　　Q1 = 148148505.9 kJ/h</p><p>　　2.冷卻水帶入的熱量：</p><p>　　Q2 = Wt`w × 4.18 kJ/h</p><

117、p>　　式中：W — 初冷器所需要冷卻水量，kg/h</p><p>　　t`w — 冷卻水入口溫度，t`w = 58 ℃</p><p>　　故：Q2 = 242.44W kJ/h</p><p>　　則輸入總熱量：Q入 = 148148505.9+242.44W kJ/h</p><p><b>　　輸出熱量</

118、b></p><p>　　1. 煤氣帶走的熱量</p><p>　　設(shè)在第一段初冷器的煤氣出口處溫度為65℃，則在下邊的計(jì)算中應(yīng)用到以下數(shù)據(jù)：</p><p>　　物料名稱(chēng) 溫度( ℃ ) 比熱（kJ/kg·K）</p><p>　　干煤氣 65