以煤为原料制取合成氨造气工段物料.docVIP

以煤为原料制取合成氨造气工段物料、热量衡算 一、已知条件 1、计算基准：按照100Kg煤为计算标准。 2、已知条件 （1）煤的组成 成分 固定碳 挥发份 灰分 水分 合计 重量% 60.04 10.52 24.32 5.12 100 （2）吹风气组成 成分 H2 CO CO2 O2 N2 CH4 合 计 体积% 3.4 9.4 11.9 0.4 73.5 1.4 100 （3）半水煤气组成 成 分 H2 CO CO2 O2 N2 CH4 合 计 体积% 40.2 22.6 15.2 0.2 18.9 2.9 100 （4）灰渣组成 成 分 固定碳 灰分 合 计 重 量% 19.49 80.51 100 （5）带出物组成 成 分 固定碳 重 量% 62.51 （6）现有生产消耗 项目 千立方耗煤（Kg/KM3） 千立方耗煤金额（元KM3） 数值 625 （7）循环时间 循环阶段 吹分 上吹 下吹 二次上吹 空气吹净 合计 时间/s 23 52 51 5 4 135 时间分配/% 17.04 38.52 37.78 3.7 2.96 100 （8）各物料进出煤气炉的温度 空气：温度2℃ 吹风气：350℃ 上行煤气温度：360℃ 下行煤气温度：160℃ 灰渣：200℃ 入炉蒸汽：压力0.05Mpa 温度220℃ （9）带出物的百分比：11.6% （10）千立方耗蒸汽790Kg/KM3，千立方耗煤625Kg/KM3，吨氨耗气3700M3，16台煤气炉产气量55000M3/h,每小时蒸汽用量845×55=46475Kg，每台炉每小时蒸汽使用量46475/16=2904.7Kg。按照上下吹蒸汽手轮开启比例计算上下吹蒸汽用量：V=uA，上吹手轮为下吹手轮的1.8倍，面积是（1.8×1.8）/1=3.24倍，忽略入炉蒸汽压力波动，上吹蒸汽流量为1921.4Kg/h，下吹蒸汽流量为640.5Kg/h. 每台里每小时产气量为55000/16=3437M3,使用煤量为3437×625/1000=2148Kg/h，每100Kg煤每小时蒸汽上吹用量为1921.4/2148×100=89.45Kg/h, 每小时蒸汽下吹用量为640.5/2148×100=29.82Kg/h。 二、基本的物料衡算 （一）带出物中各组分的含量Kg 100×11.6%=11.6 其中：C 11.6×62.51%=7.25 A 11.6×24.32%=2.82 （二）由灰渣平衡计算灰渣质量Kg 灰渣质量=（24.32-2.82）/0.8051=26.705 其中：C 26.705×24.32%=6.49 A 26.705×80.51%=21.5 （三）煤种各组分损失带出物及灰渣中的总量Kg 其中：C 7.25+6.49=13.74 A 2.82+21.5=24.32 （四）煤气化后进入煤气中的C元素的量Kg 100Kg原料煤，固定碳含量为60.04%，其碳含量为 100×60.04%=60.4 60.4-13.74=46.66 三、吹风阶段的计算 （一）物料衡算 1、每m3吹风气中所含各元素的量Kg C=12×(0.094+0.119+0.014)/22.4=0.122 N=28×0.735/22.4=0.92 2、由碳平衡计算吹风气的产量M3 60.4/0.122=495.08 3、由氮平衡计算空气用量M3 （495.08×0.92）×22.4/(0.79×28)=461M3 （二）热量衡算（基准温度为0℃） 计算依据根据反应前后碳反应所产生的热量，以及计算出热量的使用地方，如何才能够最大限度利用这部分热量。 计算时计算出原料煤的热值，半水煤气、吹风气的热值，并且计算出所占比例。 1、原料煤的热值 ?煤的燃烧热主要是由所含的固定碳和可燃性挥发份燃烧氧化产生。因此根据煤中固定碳和可燃性挥发份的含量及它们的比率关系，应用经典公式计算出煤的发热量： Q f = [100 K1/—（K1/+6）×A f —3V f] ×4.18 式中：Q f —发热量， kJ/kg ； C f --固定碳含量，％； V f --挥发份含量，％； A f --灰份含量，％； K --为一变数，随可燃基挥发份和焦渣特征的不同而不同。 可燃基挥发份V r = 100×V f / ( C f + V f ) ，% V r=100×10.52/(60.04+10.52) % =14.9% 由煤的挥发份和焦渣特征查表知：K=84.5 Q f = [100 K1/—（K1/+6）×A f —3V f] ×4.18 =[100×84.5—（84.5+6）×24.32 —3×10.52] ×4.18 =