化工畢業(yè)設計 萬噸年搗固煉焦焦爐設計

1、畢 業(yè) 設 計 題 目： 40萬噸/年搗固煉焦焦爐設計 學 院： 化學與材料工程學院 目 錄1總 論 11.1概述11.2煉焦煤種簡介11.3配煤煉焦意義21.4預熱煉焦工藝31.5干法熄焦工藝32設計任務依據(jù)52.1設計任務52.2設計條件53生產(chǎn)方案確定83.1生產(chǎn)方案確定83.2生產(chǎn)流程說明84煤場機械104.1煤場機械的選型10卸煤機械10倒運機械104.2配煤設備和配煤操作11配煤槽11配煤設備114.3配煤比的控制12操作要點和配煤比檢測125工藝計算125.1原始數(shù)據(jù)125.2原始數(shù)據(jù)處理與計算145.3物料平衡計算175.4熱量平衡計算205.5焦爐的熱效率和煉焦耗熱量286焦

2、爐設計296.1焦爐的構造29燃燒室和炭化室29蓄熱室29斜道區(qū)296.2炭化室的中心距306.3強度校核30炭化室強度30燃燒室強度31設計結論32參考文獻33致謝附錄34設計說明煤是我國的主要能源,是焦化和干餾制氣等工業(yè)的原料.要想得到合格質量的焦炭,滿足大、中型高爐等工業(yè)生產(chǎn)的需要,煤質的優(yōu)劣是關鍵。本次設計采用配煤煤種是氣煤，肥煤和長焰煤，高溫干餾條件下煉制出達到冶金焦國家二級標準。設計年處理量為40萬噸，年工作365天。選用的是我國自行研制的JN43-80型焦爐，搗鼓煉焦的方法，干法熄焦工藝進行煉焦生產(chǎn)高質的焦炭，對此方案進行物料衡算和熱量衡算，并且強調在工藝操作中注意的環(huán)節(jié)。通過合

3、理的配煤方案，提高配煤質量;充分考慮煤炭資源的平衡及供應情況，降低配煤成本；有效降低高爐焦比;保證配煤生產(chǎn)和配煤設備正常運行，實現(xiàn)效益最大化。關鍵詞：配煤 指標 降低成本 效益最大 Design description Coal is China's main source of energy, coking and carbonization gas and other industrial raw materials in order to get the coke of acceptable quality to meet the needs of the industrial

4、production of large and medium-sized blast furnace, the pros and cons of coal is the key. The design blending coal gas coal, fat coal and coking coal, refining to reach the national secondary standard metallurgical coke under high temperature carbonization conditions. The designed annual handling ca

5、pacity of 40 tons, for 365 days. Selection is independently developed by China JN43-80 coke oven, fiddle coking method, dry coke quenching process of coke production of high quality coke, this program material balance and heat balance, and emphasis on the process operation Note the link. Reasonable

6、blending program to improve the quality of blending; take full account of the balance and the availability of coal resources, and reduce blending costs; reduce the blast furnace coke rate; to ensure the normal operation of the blending production and blending equipment to achieve maximum efficiency.

7、Keywords: blending indicators reduce the cost-effectivenes1概述1.1概述煤在煉焦爐內隔絕空氣加熱到1000左右，經(jīng)過干餾的一系列階段，最終得到焦炭、化學產(chǎn)品和焦爐煤氣。這一過程稱為煤的高溫干餾或高溫煉焦，一般簡稱煉焦。煉焦的主要目的是為了獲取焦炭，煉焦時副產(chǎn)的煤氣和化學產(chǎn)品。焦炭主要用于高爐煉鐵。煤氣可以用來合成氨，生產(chǎn)化學化肥或用作加熱燃料。煉焦所得化學產(chǎn)品種類很多，特別是含有多種芳香族化合物，主要由硫酸銨、吡啶堿、苯、甲苯、二甲苯、酚、蒽、萘和瀝青等。所以煉焦化學工業(yè)能提供農(nóng)業(yè)所需的化學肥料和農(nóng)藥，合成纖維的原料苯，塑料和炸藥的原

8、料酚以及醫(yī)藥原料吡啶堿等。可見，煉焦化學工業(yè)與許多部門都有關系，可生產(chǎn)很多重要產(chǎn)品，是煤綜合利用行之有效的方法。煤由常溫開始受熱，溫度逐漸上升，煤料中水分首先析出，然后煤開始發(fā)生熱分解，當煤受熱溫度在350-480左右時，煤熱解有氣態(tài)、液態(tài)和固態(tài)產(chǎn)物，出現(xiàn)膠質體。由于膠質體透氣性不好，氣體析出不易，產(chǎn)生了對爐墻的膨脹壓力。當超過膠質體固化溫度時，則發(fā)生粘結現(xiàn)象，產(chǎn)生半焦。在由半焦形成焦炭的階段，有大量氣體生成，半焦收縮""現(xiàn)裂紋。當溫度超過 650左右時，半焦階段結束，開始由半焦形成焦炭，一直到 950-1050 時，焦炭成熟，結焦過程結束。1.2煉焦煤種簡介焦炭是鋼鐵、化

9、工等工業(yè)的重要原料，隨著國民經(jīng)濟的快速發(fā)展，對焦炭的需求量與日俱增，傳統(tǒng)的單一煤種煉焦受儲量短缺和推焦困難等因素的影響已被配煤煉焦新工藝所取代。配煤煉焦是把不同煤化程度的煤按比例配合起來，利用各種煤在性質上的互補原理，生產(chǎn)符合質量要求的焦炭。煉焦煤的特征是具有不同程度的黏結性和結焦性，中國煉焦用煤包括：焦煤JM、肥煤FM、氣煤QM和瘦煤SM以及中間過渡性牌號煤類構成的。對煤化度中等、黏結性極強的煙煤也是煉焦用煤的一種。此外，褐煤、長焰煤和貧煤沒有粘結性，單獨干餾得不到焦塊。在一定條件下可以少量配入配煤中煉焦。肥煤的粘結性很高，在配煤中它可以起到提高粘結性的作用。配煤中如有肥煤，可以配入粘結性差

10、的煤種。同時由于肥煤揮發(fā)分高，在配煤中配入后，可以提高化學產(chǎn)品產(chǎn)率和煤氣產(chǎn)率。另外，肥煤煉焦時，能形成與爐墻平行的橫裂紋，因此肥煤多的配煤，雖然粘結性高，但生成的焦炭較碎，強度不好。氣煤揮發(fā)分含量高，粘結性低，收縮大，能形成垂直于爐墻的縱裂紋。配煤中氣煤含量多時，焦炭碎，強度低。適當配入氣煤，可使推焦容易，降低膨脹壓力，提高煤氣和化學產(chǎn)品產(chǎn)率。焦煤受熱能形成熱穩(wěn)定性好的膠質體，單獨煉焦時能形成塊度大，裂紋少，耐磨性好的焦炭，焦煤配入配煤中可以提高焦炭強度。瘦煤粘結性不高，它所以能提高配煤的焦炭強度，是降低了半焦收縮，使裂紋減少。瘦煤配入量過多時，會使配煤的粘結性過度低下，使焦炭耐磨性能差，易生

11、成焦粉，煉不出質量好的焦炭。1.3配煤煉焦意義以前煉焦只用單種焦煤，由于煉焦工業(yè)的發(fā)展，焦煤的儲量開始感到不足。而且還存在著煤煉得的焦餅收縮小，推焦困難;焦煤膨脹壓力很大，容易脹壞爐體;焦煤揮發(fā)分少，煉焦化學產(chǎn)品產(chǎn)率小等缺點。為了克服這些缺點，采用了多種煤的配煤煉焦。配煤煉焦擴大了煉焦煤資源，把不能單獨煉成合格冶金焦的煤，經(jīng)過幾種煤配合可煉出優(yōu)質焦炭，還可以降低煤料的膨脹壓力，增加收縮，利于推焦，并可提高化學產(chǎn)品產(chǎn)率，配煤煉焦可以少用好焦煤，多用結焦性差的煤，使國家資源不但利用合理，而且還能獲得優(yōu)質產(chǎn)品。 配煤煉焦是以各單種煤的特性以及它們在在配合煤中的相容性為基礎的，肥煤一般是配煤煉焦的骨架

12、煤和基礎煤，它可以多配用弱粘結性煤和不黏煤；配入的肥煤可以提高化學產(chǎn)品的產(chǎn)率；瘦煤可以增加焦炭的塊度，起一定的瘦化作用；貧煤可以少量配入，與肥煤配合煉焦，但必須細碎；當煤料較“瘦”或黏結性較差時可加入煤焦油、瀝青等作為粘結劑。由于新的煉焦工藝-預熱法煉焦的廣泛使用,使得我國的煤炭資源更能夠被充分利用，不僅提高了該地區(qū)煤的使用價值,在一定程度上降低鋼鐵生產(chǎn)成本,而且緩減了我國煤炭資源緊張的壓力?？梢?，配煤煉焦對合理利用煤炭資源、節(jié)約優(yōu)質煉焦煤、擴大煉焦煤源具有重要意義。1.4預熱煉焦工藝裝爐煤在裝爐前用氣體熱載體或固體熱載體快速加熱到分解前開始前溫度（150250），然后再裝爐煉焦的工藝過程稱為

13、煤的預熱煉焦技術。預熱煤煉焦有下述顯著效果：提高焦爐生產(chǎn)能力，當煤料預熱到200時，由于堆比重增大，裝煤量增加810，由于升溫速度加快，結焦時間縮短2530，使焦爐生產(chǎn)能力可提高3540；裝爐煤堆密度增大而且均勻化。將煤加熱到后，煤顆粒表面的水膜幾乎全脫盡，煤自動鋪平而且緊密堆積，使裝爐煤堆密度增加。煤預熱煉焦與濕煤煉焦的焦炭質量比較 % 表 1.1項 目 預熱煤煉焦 濕煤煉焦焦炭機械強度M40 72.8 71.3米庫姆轉鼓M10 8.0 12.7 焦炭反應性CRI 38.6 44.7反應后強度CSR 56.1 44.04080mm粒級 66.3 55.3煤預熱是煉焦前對煤料進行預處理的有效措

14、施，該工藝不僅可以脫除煤水分，降低煉焦耗熱量，而且可增加裝爐煤堆密度。此外，還因煤料加熱速度提高及堆密度增加等使塑性層厚度增加，改善結焦性能，煤預熱工藝還可以大幅度提高焦爐生產(chǎn)能力，比濕煤煉焦增加焦炭產(chǎn)量。預熱后的煤粉裝人由高熱導率耐火磚砌筑的薄壁室式焦爐，在低于通常干餾溫度下(中低溫于餾)推焦，送入干熄爐內再次加熱，以獲得所需的焦炭質量，提高生產(chǎn)率，改善環(huán)境。1.5干法熄焦工藝采用惰性氣體（通常為氮氣）熄滅赤熱焦炭的熄焦方法稱為干法熄焦，簡稱“干熄焦”。熾熱的焦炭出爐時溫度約1000，由熄焦車運至干熄焦工段，由接焦車和提升機裝至冷卻塔內，被惰性氣體冷卻只200左右從底部卸出；惰性氣體從冷卻塔

15、底部的環(huán)形風管及中央風帽處進入，與焦炭進行熱交換吸收熱焦炭的熱量后，溫度升至約850作為二次能源，從上部的風口流出，進入鍋爐給出熱量而重新冷卻到約200后，經(jīng)旋風除塵器，由風機加壓后進入冷卻塔內冷卻后再去冷卻紅焦炭，循環(huán)使用。這一過程實際上是氣相與固相的熱交換過程，熱交換方式主要是對流傳熱，輻射傳熱比例不大。在熱交換過程中，焦炭的冷卻速度既取決于惰性氣體的溫度和惰性氣體穿過焦炭層的速度，也取決于焦塊的溫度和外形表面積。因而要提高冷卻速度，一是降低入口氣體溫度，二是增大氣體流速。但氣體流速過大將使循環(huán)風機的電耗量大大增加，因而降低入口氣體速度是切實可行的。由于從焦爐推出的赤熱焦炭的溫度約為105

16、0 其顯熱占煉焦耗熱量的40以上。采用干法熄焦，即利用惰性氣體氮氣將熾熱焦炭冷卻，得到600800惰性氣體。大部分加熱的惰性氣體把熱量傳給鍋爐的換熱面產(chǎn)生蒸汽，可直接用于發(fā)電，實現(xiàn)資源的綜合利用。另一部分進行煤預熱。降了溫的惰性氣體再循環(huán)使用。從而回收了焦炭顯熱，提高了煉焦生產(chǎn)的熱效率。2設計任務依據(jù)設計任務的依據(jù)是根據(jù)設計任務和要求及畢業(yè)設計任務書而確定的。2.1設計任務煤種選用氣煤，肥煤，長焰煤，以55：15：30的比例配合，再配入一定的黏結劑煤焦油，高溫干餾條件下煉制出達到標準的合格焦炭。年工作365天，年處理量為40萬噸。2.2設計條件進料組成：組成氣煤肥煤長焰煤比例/%551530工

17、藝參數(shù)：碳化室溫度：1150 ；單爐結焦時間：18h；火道溫度：1300 ；焦爐年運轉天數(shù)：365 d；熄焦方式：干法熄焦。焦炭熱值為：30.4MJ/kg產(chǎn)焦為鑄造焦，化學成分如下：化學成分灰分硫分 揮發(fā)分水分 固定碳 磷份含量/%100.562.0450482 0.36焦爐加熱用燃料焦爐煤氣組成如下：組成COH2CH4CO2N2O2CnHm含量/%58452.2434.12 2.023.450.351.98設計目標：設計出焦爐規(guī)格；計算焦爐熱效率和熱工效率3生產(chǎn)方案確定3.1生產(chǎn)方案確定隨著冶金工業(yè)的發(fā)展，對焦炭的需求量及焦炭的質量都提出了更高的要求。尤其是焦炭需求量的增大，不僅在中國，全世

18、界范圍內優(yōu)質煉焦煤資源已明顯感到不足。為節(jié)約優(yōu)質煉焦煤資源，擴大煉焦煤源，而又不降低焦炭質量，故采用配煤煉焦。采用配煤煤種選用氣煤、肥煤和長焰煤，以55：15：30的比例配合，再配入一定量的黏結劑煤焦油，高溫干餾條件下煉制出達到冶金焦國家二級標準。設計年處理量為40萬噸，年工作365天。結合實際情況，氣煤資源豐富，因此，希望在配煤中多配入氣煤。預熱煉焦工藝恰好能滿足這一要求，一般散裝煤煉焦只能配入35%左右的氣煤，預熱法可配入氣煤65%左右。這是由于預熱煤煉焦使得煤堆密度增大，煤的一些工藝特性改變。堆密度增大煤粒子自然相互靠近，煤成焦時只需要較少的液相黏結成分即可達到較大的焦塊結構強度，因此可

19、用較少的黏結性煤。這正符合我國煤炭資源的特點，正是我們所期望的結果，為此，設計采用預熱煤煉焦工藝。預熱后的煤粉裝人由高熱導率耐火磚砌筑的薄壁室式焦爐，在低于通常干餾溫度下(中低溫于餾)推焦，送入干熄爐內再次加熱，以獲得所需的焦炭質量，提高生產(chǎn)率，改善環(huán)境。由焦爐推出的熾熱的焦炭的溫度約為1000左右，其顯熱約占煉焦耗熱量的38%左右。如果采用灑水濕法熄焦，雖然方法簡便，但是損失了這部分高品位的熱量，而且耗費了大量的熄焦用水，不僅浪費了水資源而且也污染了環(huán)境。采用干法熄焦，即利用惰性氣體將熾熱的焦炭冷卻，得到的熱惰性氣體用來加熱鍋爐發(fā)生蒸汽，降了溫的惰性氣體再循環(huán)使用，從而回收了熾熱焦炭的熱量，

20、提高了煉焦生產(chǎn)的熱效率。每1噸1000-1100的熾熱焦炭的顯熱約為干熄焦熱量回收率可達80%左右，可產(chǎn)蒸汽400以上。3.2生產(chǎn)流程說明配煤煉焦主要由配煤槽，輸煤皮帶，粉碎機，蒸汽鍋爐，焦油儲罐等組成。配煤作業(yè)時，不同的煤料分別放在不同的煤槽中，根據(jù)不同煤種在配煤中的比例來調節(jié)煤料量。焦油儲罐中的焦油，首先通過蛇形蒸汽管預熱，以降低其粘度，便于使用泵來輸送焦油。焦油輸送管道采用套管，即內管走焦油，外管走高溫水蒸氣，最外層為絕熱夾套，以降低焦油在輸送過程中的阻力。最后焦油在出口處由外管水蒸氣吹出使焦油霧化，便于均勻的噴灑在煤料上。預熱煤煉焦的主要問題是預熱沒輸送和裝爐時的大量煙塵，懸浮的熱煤塵

21、在輸送過程中可能引起爆炸的危險，故必須采取密封，充惰性氣體以及其他自動檢測控制等保護性措施。該設計采用爐頂裝煤的重力裝爐法，其主要優(yōu)點是裝爐煤的堆密度大。而重力裝煤又分為裝煤車裝煤和埋刮板輸送機裝煤。此次設計采用的預熱煤煉焦工藝是普雷卡邦預熱煤煉焦工藝，該工藝中預熱煤的輸送與裝爐系統(tǒng)由計量槽、埋刮板輸送機和叉式裝煤小車等組成。預熱煤用埋刮板輸送機送至位于爐組附近的熱煤斗槽后，經(jīng)旋轉閥進計量槽，稱量后的預熱煤由此經(jīng)架在爐頂上方的埋刮板機，送至預定裝煤的炭化室上方，再經(jīng)叉式裝煤小車上的溜槽裝入炭化室內，溜槽下端用導套與裝煤孔密封連接，炭化室內煤線高度用探針測量。當達到預定裝煤高度時，埋刮板機自動停

22、止，結束裝爐。干法熄焦裝置主要有冷卻槽，廢熱鍋爐，惰性氣體循環(huán)系統(tǒng)和環(huán)境保護系統(tǒng)構成。焦炭從炭化室推出，落在焦罐里，焦炭溫度可達1050。焦罐由提升機提到干熄室頂部，這時將冷卻室上部的預存室打開，焦炭進入室中。在室中的焦炭放出的氣體進入洗滌塔，然后收集，避免有害氣體進入大氣。進料室為鎖斗式，進了后上部關閉，下部打開，焦炭下移到冷卻室。在冷卻室中，熾熱的焦炭被氣體冷卻到200左右排出。冷卻氣體由鼓風機送入，在冷卻焦炭的同時，氣體溫度升高，出口氣體溫度可達800，進入廢熱鍋爐，發(fā)生高壓蒸汽（440，4.0MPa）。氣體經(jīng)過兩級旋風除塵后，再由鼓風機循環(huán)到冷卻室中。4煤場機械4.1煤場機械的選型卸煤

23、機械卸煤機械的卸煤能力按一次進廠原料的車輛數(shù)和允許的卸車時間來確定，并保證達到考慮來煤不均衡系數(shù)在內的日卸煤量的要求。即卸煤能力不小于： t/h式（4.1）式中 G1進廠列車的總載重量。一列車的載重量用車皮數(shù)來決定，一般40萬噸以下焦化廠為30輛。T2協(xié)議規(guī)定的卸一列車的時間，一般規(guī)定為34h。卸煤機械的日卸煤能力“A”應不小于：A=KaQr ， t/24h 式（4.2）式中 Ka 來煤不均衡系數(shù)，一般中小型焦化廠取1.5.Qr焦化廠日用濕煤量，t/24h該設計選用1×25孔JN4380型焦爐，每次進廠原煤車皮數(shù)為15輛，每輛載重45t，則卸車能力應大于： Q1=G1/T2=30&#

24、215;45/4=337.5t/h則選用卸煤能力為400 t/h的鏈斗卸車機一臺即可滿足要求。要求卸煤機械的日卸煤能力不小于：A=502500÷365×1.5=2064t/24h則鏈斗卸車機的晝夜操作時數(shù)最多為：2064/400=5.16h/臺考慮到設備檢修等因素，卸煤機卸的有效操作時間一般不應超過16h，故符合要求。倒運機械倒運機械的能力一般按焦爐的日用煤量的30%有來煤直接進配煤槽，70%通過貯煤場倒運進行計算。來煤不均衡系數(shù)同前。即倒運機械的能力應能在規(guī)定的設備晝夜有效操作時間內完成全部倒運任務。倒運機械的晝夜最大操作時間“Tc”可按下式計算： 式（4.3）式中 Ka

25、、Qr同前； 0.3，0.7即日用煤量的30%直接進配煤槽，70%由煤場倒運； Qd設備的堆煤能力t/h，當卸煤機械能力小于堆煤能力而受卸裝置的緩沖容量又不大時，應以卸煤能力Q1代替； Qs設備的取煤能力，t/h。該設計采用5t40m裝卸橋來倒運煤，設計抓斗容積3m3，則平均倒運能力可用下式計算： 式（4.4）式中 V抓斗容積，m3；r煤料的堆密度，t/m3；一次抓取所需時間；抓斗的填充系數(shù)，從煤堆上取煤時=0.80.9。即該裝卸橋平均倒運能力為：故裝卸橋的最大晝夜有效操作時間可由式43計算。由于煤場卸煤時有足夠緩沖容量的臨時煤堆，故堆煤能力和取煤能力均為195t/h。故選用一臺裝卸橋即可滿足

26、要求。4.2配煤設備和配煤操作配煤槽配煤槽用來貯存配煤所需的各種煤料，一般設在配煤設備之上。其數(shù)目和容量與煤種及焦化廠的生產(chǎn)規(guī)模有關。具體來說，數(shù)目一般比配煤煤種多23個，主要考慮煤種的更換及設備的維修，對配煤量大的煤種要同時開兩個槽。煤槽的容量，在大多數(shù)情況下應能保證焦爐一晝夜的用煤量。查資料知道40萬t/年焦化廠的配煤槽直徑為6m，每個槽容量為200t，配煤槽放煤口直徑為0.7m。據(jù)該設計所選配煤單種煤三種，故設置配煤槽為六個。配煤設備配煤設備有配煤盤和電磁震動給料機兩種。由于電磁震動給料機的準確性比較高，又造價不是太高，故我選用電磁震動給料機作為配煤設備。電磁震動給料機是一種利用電磁鐵與

27、彈性原件配合作為震動源，使給料槽作高頻率的往復運動，槽上物料一定角度被拋擲，并使之朝一定方向給料的機械。電磁震動給料機在生產(chǎn)中運行是否可靠，除設計和制造的正確性外，很重要的是設備的安裝、調整和維護。配煤的準確性與槽體的安裝傾角及煤在槽體內料層厚度和煤的含水量有關。隨著料層厚度的增加，給料過程中產(chǎn)生的不均勻塌落現(xiàn)象較嚴重，從而使配煤準確性下降。料層太薄，給料機能力不能充分發(fā)揮。料層厚度通常保持在80120mm范圍較好。對粘結性較強或者水分含量較大（>12%）的煤，應在槽體內襯以塑料板或不銹鋼板，適當加大給料槽的傾角及增大給料機的振幅，以增大煤在槽體內滑動，從而使輸送速度增加。通過實驗，配煤

28、用的電磁震動給料機安裝傾角以1617°為宜。電磁震動給料機的配煤能力可按下式計算： , t/h 式（4.5）式中 B槽體寬度，m；H槽體卸料端的煤層厚度，m；煤在槽體卸料端的移動速度，m/s；煤料堆積密度，（按0.8計算），t/m3。根據(jù)生產(chǎn)實踐，H=80120mm，當槽體安裝傾角在17°左右時，振幅為1.51.6mm，煤料水分為10%時，可按0.2計算。由于煤在槽體內的料層不宜過厚，故煉焦配煤用的電磁震動給料機的給料槽體寬度一般比作為給料設備的槽體寬些。即B可按1.0m計算。帶入數(shù)值可求出其配煤能力為：日配煤量為： =1520>1376 =故，該配煤設備可以滿足工藝

29、要求。4.3配煤比的控制操作要點和配煤比檢測配煤比的準確與穩(wěn)定焦炭質量有密切關系。為了保證煤量穩(wěn)定，配煤槽的裝滿高度應保持在2/3以上，并防止在一個煤槽內同時上煤和放煤。配煤比是根據(jù)對配煤的質量要求而確定的，通常用百分率來表示。生產(chǎn)中為便于檢查，一般均采用單位長度配煤膠帶上各種煤的千克數(shù)來表示的。單位長度配煤膠帶上煤的總量稱為配煤量（干基）。該配煤量可以根據(jù)膠帶輸送機的生產(chǎn)能力和取料的長度來確定。生產(chǎn)上一般每小時檢測一次配煤量。其方法是用放在配煤膠帶上0.5m長的鐵盤來測量，多次取樣稱量算出實際的平均配煤比，一般要求實際配煤量與規(guī)定配煤量之差應小于配煤膠帶上該種煤配入量的2%，超過此值時應及時

30、調節(jié)。在檢查配煤比的同時，也要對配合煤的灰分和揮發(fā)分進行檢查，以評定配煤操作的好壞，其方法是理論計算出的配合煤的灰分和揮發(fā)分指與實際配合煤的灰分揮發(fā)分相比較，要求其差值揮發(fā)分應小于±0.7%，灰分應小于±0.3%。自動配煤 用人工方法檢查配煤的準確性并調整配煤操作，勞動強度大且準確性差，配煤質量指標不宜穩(wěn)定，因此現(xiàn)已發(fā)展多種形式的自動配煤系統(tǒng)，目前使用最多的是電子秤自動配煤裝置。按所用定量給料設備的不同，有兩種工藝，即配煤盤電子秤自動配煤裝置和電磁震動給料機電子秤自動配煤裝置如圖4.1。圖4.1 電磁震動給料機電子秤自動配煤裝置即在電磁震動給料機下面，增設稱量小膠帶和電子秤

31、，并通過調節(jié)裝置控制電振器的振幅來調節(jié)下煤量使配煤量保持定值。稱量小膠帶機為長度約為4m的框架式或懸臂式膠帶機。自動配煤的工作原理可用圖4.2表示： 圖4.2 電子秤自動調節(jié)系統(tǒng)原理方框圖 傳感器送出正比于重量的毫伏信號，經(jīng)毫伏變送器將信號放大并轉換成010mA的電流信號，再經(jīng)重量顯示儀表及比例積分單元，分別指示出瞬間量和累計量，當實際下料量與給定值（通過電流量）發(fā)生偏差時，調節(jié)器給出偏差信號（電流），經(jīng)轉換為電壓信號，自動改變電振機的工作電壓，進而改變電振機的振幅，使下料量回到給定值，實現(xiàn)閉環(huán)自動調節(jié)，達到自動配煤的目的。5工藝計算焦爐采用焦爐煤氣加熱5.1原始數(shù)據(jù)用焦爐煤氣加熱焦爐的有關原

32、始數(shù)據(jù)分別列于表5.15.4表5.1加熱煤氣、凈煤氣有關參數(shù) 加熱煤氣洗苯塔后凈煤氣工作狀態(tài)孔板設計參數(shù)工作狀態(tài)孔板設計參數(shù)流量m3/h壓力Pa溫度壓力Pa溫度重度kg/m3流量m3/h壓力Pa溫度壓力Pa溫度重度kg/m35792510731.25000250.471309867853110000250.48表5.2 加熱煤氣的組成組成COCnHm含量/5.8452.2434.122.023.450.351.98表5.3大氣參數(shù)及有關的溫度大氣參數(shù) 入爐溫度焦餅中心溫度小 煙道 出口 廢氣 溫度,蓄 熱室 走廊 溫度,荒煤氣溫度,壓力Pa溫度相對濕度%前 半個 結交 周期后 半個 結交 周期

33、加權平均10132524 4022107932135.5747807767表5.4小煙道及總煙道廢氣組成 部 位小煙道出口處總煙道處組 成CO2O2CO2O2正常加熱時的含量,%正常加熱時的含量,%6.786.835.800.709.6018.4焦爐的生產(chǎn)能力根據(jù)冶金焦的需要量而定。為了合理利用焦爐機械，提高勞動生產(chǎn)率，本設計一個爐組由2座焦爐構成。由于年產(chǎn)量不大（40萬噸），故選用由鞍山焦化耐火材料設計研究院設計的JN4380型焦爐，規(guī)格尺寸如表5.5：表5.5 JN4380型焦爐主要尺寸 項 目JN4380項 目JN4380炭化室全長，mm14080錐度，mm50炭化室有效長，mm1328

34、0炭化室中心距，mm1143炭化室全高，mm4300立火道中心距，mm480炭化室有效高，mm4000加熱水平，mm700炭化室平均寬，mm450炭化室有效容積，m323.9焦爐的生產(chǎn)能力由公式（5.1）計算： /年 式（5.1）式中 Q一個爐組生產(chǎn)全焦的能力 /年 N每座焦爐炭化室孔數(shù) M一個爐組的焦爐座數(shù)，這里是2 B每孔炭化室一次裝干煤量 /孔 K干煤產(chǎn)全焦率 %8760一年按正常生產(chǎn)365天計算小時數(shù) 0.97考慮到檢修炭化室的減產(chǎn)系數(shù) 周轉周期 ，這里為18設每孔裝干煤量為21.3t，取全焦率為80%，得N=24.9個 圓整后N取25個，即炭化室孔數(shù)為25.焦爐生產(chǎn)能力核算：根據(jù)以上

35、求取炭化室數(shù)目及炭化室主要尺寸來核算該焦爐的生產(chǎn)能力。把數(shù)據(jù)代入式61中可求得焦化廠規(guī)模為： = =40.2萬t年消耗干煤量：=402000/80%=50.25萬t故，焦爐的工藝指標如表：表5.2焦爐的工藝指標 爐組焦爐數(shù)焦爐孔數(shù) 結焦率,% 周轉時間,h年消耗干煤量,萬t2 2580 1850.25JN43-80型焦爐 體現(xiàn)了現(xiàn)代焦爐的特點，其特點是雙連火道帶廢氣循環(huán)，焦爐煤氣下噴，兩個蓄熱式的復熱式焦爐。它的爐體結構嚴密，磚型少，磚爐體磚型總數(shù)為266種。向高向長向加熱均勻，根據(jù)我國弱粘結性煤比重日益加大特點，加熱水平由600mm800mm,能夠降低爐頂空間溫度，減少化學產(chǎn)品的熱解損失。與

36、此同時能改善勞動環(huán)境?？傊?，JN43-80型焦爐對比之下設計最優(yōu)良的爐型之一，具有結構嚴密，爐頭不易開裂，高向加熱均勻，熱工效率高，磚型少投資低等優(yōu)點。5.2原始數(shù)據(jù)處理與計算 凈煤氣標準流量與計算孔板設計參數(shù)：P=10000Pa；t=25；=0.48kg/m3實際設計參數(shù)：=6785Pa；=31；=13098m3/h煤氣重度按其組成計算：凈煤氣標準流量：查資料焦爐的物料平衡與熱平衡附表3，知：=25時，=0.026kg/m3；=31時，=0.0373kg/m3。 式（5.2）式中 ,加熱煤氣的標準流量和表流量，m3/h；,標準狀態(tài)下和非標準狀態(tài)下加熱煤氣的重度，kg/m3；,標準狀態(tài)和非標準

37、狀態(tài)下加熱煤氣中水分含量，kg/m3；,標準狀態(tài)和非標準狀態(tài)下加熱煤氣的絕對溫度，。所以，凈煤氣的標準流量為： 加熱煤氣標準流量的換算孔板設計參數(shù)：=5000Pa，=25，=0.47kgm³實際工作參數(shù)：=5107Pa，=31.2，=0.435kgm³查資料焦爐的物料平衡與熱平衡附表3，知：=25時，=0.026kg/m3；=31.2時，=0.0378kg/m3，=5792m3/h。 燃燒計算以100m3干焦爐煤氣為單位，進行的燃燒計算的結果列于表。表5.3 干焦爐煤氣的燃燒計算成分組成%反應式理論氧量m3廢 氣 組 成 m3VCO2VH2OVN2VCO2COO2H2N2C

38、H42.025.840.3552.243.4534.121.9802.92-0.3526.12068.2402.025.8400034.12000052.24068.241.9800003.4500總計10096.9341.98122.463.45167.89當=1時所需理論干空氣量及其組成41.986.27313.5355.27當=1.21時所需的理論干空氣量及其組成17.720.03235.50.064121.290.218381.70.686556.211 空氣系數(shù)計算 式（5.3）式中 空氣系數(shù)常數(shù)；燃燒1煤氣所產(chǎn)生的理論量；燃燒1的理論需氧量。代入數(shù)值的：與理論空氣系數(shù)一致，故空氣系

39、數(shù)為。 漏入燃燒系統(tǒng)的荒煤氣的量 式（5.4）式中 每小時荒煤氣的漏失量，m3/h；燃燒每立方米混合煤氣（加熱煤氣與漏入加熱系統(tǒng)的荒煤氣）所需理論干空氣量，m3/m3；總煙道處廢氣空氣系數(shù)，這里為1.21停止加熱后干廢氣中的二氧化碳量，%；每立方米荒煤氣（或焦爐煤氣）燃燒后生成的二氧化碳的體積，m3/m3，這里為0.355分別代入數(shù)值，得漏入燃燒系統(tǒng)的荒煤氣的量： 空氣中水分含量空氣中相對濕度=40%；大氣溫度t=24；飽和水分壓為2986Pa。 式（5.5）5.3物料平衡計算以1000kg入爐煤為計算單位，對有關參數(shù)進行計算。 物料收入由于采用預熱煤煉焦，故入爐干煤量為：Gm=1000kg

40、物料支出全焦量（GJ）:干基全焦率按煤的揮發(fā)分（）和焦餅中心溫度（）相關聯(lián)式計算。設煤的揮發(fā)分=25.36，焦餅中心溫度為=1079 -0.0067tJ 式（5.6） =103.19-0.75×25.36-0.0067×1079 =76.94%全焦量： GJ=1000×76.94%=769.4kg/t無水焦油量（GJY）產(chǎn)率據(jù)下經(jīng)驗公式計算： ，% 式（5.7）；為經(jīng)驗系數(shù)，一般取0.800.86，這里取為0.84 =2.53無水焦油量： GJY=1000×2.53=25.3kg/t粗苯量（GB）粗苯產(chǎn)率用下經(jīng)驗公式： ，% 式（5.8） =0.84%粗

41、苯量： GB=1000×0.84%=8.4kg/t氨量（GA）氨的產(chǎn)率由公式（5.8）下經(jīng)驗公式求算： ，% 式（5.9）式中 b煤中總氮量轉為氨的轉化系數(shù)，一般取0.120.16,此處取為0.16；Ng入爐煤干基氮含量，%，此處取為1.46% 0.16×1.46%×17/14=0.28%氨量： GA=1000×0.28%=2.8kg/t凈煤氣量(Gmq)用入爐煤氣揮發(fā)分含量求煤氣產(chǎn)率： ，% 式（5.10）K為比例系數(shù)，其數(shù)值的大小與入爐煤氣的性質等因素有關；對于氣煤K=3.0；焦煤K=3.3；對于一般配合煤K=3.1。凈煤氣產(chǎn)量： Gmq=1000&

42、#215;15.61%=156.1kg/t化合水量（GSX）化合水產(chǎn)率用下經(jīng)驗公式計算： ，% 式（5.11）式中 入爐煤干基含氧量，% 這里取為5%； a煤中總氧量轉化成化合水的轉化系數(shù)，一般取0.30.5，這里取為0.5化合水量： =1000×2.81%=28.1kg/t差值物料平衡差值為入方物料總和與出方物料的總和的差（G），即 ，kg/t 式（5.12）差值是物料平衡中的最后一項，也是最重要的一項。它將判斷在物料平衡的計量和計量中的誤差或在生產(chǎn)過程中產(chǎn)品的損失（包括產(chǎn)率少的產(chǎn)品）。基于生產(chǎn)條件，較難規(guī)定物料平衡差值的允許范圍。但一般不應大于1%。否則，應對物料平衡的收入和支出

43、各項做進一步的檢驗，一邊查明產(chǎn)生誤差的原因。對此物料平衡核算，得: 差值 G=8.1kg/t占干煤比重為8.1/1000=0.81% 由 0.81%<1%, 故符合要求所以，該差值在物料平衡差值的允許范圍，可以視為平衡。根據(jù)以上計算，列出的物料平衡表示如下表5.4 物料平衡表 收 入支 出項 目數(shù) 值Kg/t項 目數(shù) 值Kg/t占干煤%干煤 GM合計 G10001000全焦 GJ焦油 GJY粗苯 GB氨 GA凈煤氣 Gmq化合水 GSX差值 G合計 G769.425.38.42.8156.128.18.1100076.942.530.840.2815.612.810.811005.4熱量

44、平衡計算 熱量收入計算加熱煤氣燃燒熱（Q1）全爐平均小時裝入的煤量： 式（5.13）式中全爐平均小時裝入的煤量，t/h；每孔炭化室裝入的煤量，t；每座焦爐炭化室孔數(shù)；周轉時間，h。=29.6t/h每噸入爐煤所需加熱煤氣量：VOJ=V1/G 式（5.14）式中 VOJ每噸入爐煤氣所需的加熱煤氣量，m3/t； V1標準狀態(tài)下的加熱煤氣流量，m3/h。 VOJ=6108/29.6=206.4 m3/t加熱煤氣低發(fā)熱量： ，kJ/m3 式（5.15）=126.42×5.84+108.8×52.24+358.8×34.12=19410.63kJ/m3加熱煤氣的燃燒熱： Q1

45、=·VOJ=19410.63×206.4=4006354kJ/t加熱煤氣顯熱（Q2）查資料焦爐的物料平衡與熱平衡附表1,當t=31.2時，煤氣中各組分的比熱為：cCO2=1.6337； cCO=1.300； cCmHn=2.0661； cO2=1.3096； cH2=1.2812； cN2=1.295； cCH4=1.5780 cH2O=1.4976；H2Og=0.047.則，加熱煤氣的平均比熱cmq=0.01(cCO2×CO2+ cCO×CO+ cO2×O2+2.61.4975+cH2×H2+cN2×N2+ cCH4

46、15;CH4) =0.01(2.02×1.6337+5.84×1.3000+0.35×1.3096+52.24×1.2812+3.45×1.2950+34.12×1.5780+1.981.4976)=1.3955kJ/(m3·)加熱煤氣的顯熱 式（5.16） =206.4（1.3955×31.2+1.4976×0.047×31.2） =9439.8 kJ/t漏入的荒煤氣燃燒熱（Q3）Q3=·/G 式（5.17）=19410.63×648/29.5=426376 kJ/t 空氣

47、帶入顯熱（Q4）燃燒每立方米混合煤氣（Lg）所需空氣量可以通過對混合煤氣進行燃燒計算求得，計算式如下： , 式（5.18） , 式（5.19）式中 燃燒每立方米混合煤氣所需理論干空氣量，m3/m3； 小煙道出口處廢氣的空氣系數(shù)； COs；混合煤氣中各組成的體積含量，%。 =4.02m3/m3即，Lg=1.21×4.02=4.864 m3/m3和計算加熱煤氣平均比熱相同求當t=35.5時,空氣的平均比熱,ckq=1.2983,查表知：cH2O=1.4980。 式（5.20） =（207.1+837.6/29.5）×4.864×35.5× (1.2983+0

48、.0119×1.4980)=53516 kJ/t入爐煤帶入的熱量（Q5）入爐干煤的比熱 當入爐煤溫度在20250，揮發(fā)分含量不高（9%12%）時，煤的平均比熱應用下式計算：cm=，kJ/(kg·)當t=200，揮發(fā)分為9.07則， cm=0.883(1+0.008×9.07)×1+0.15×200100-0.0008×（200100）=1.23 kJ/(kg·) Q5=GMcmtm，kJ/t 式（5.21） =1000×1.23×200=246000 kJ/t熱量支出計算焦炭帶走熱量（）焦炭比熱cJ:查資

49、料有焦炭的平均比熱，如表 表5.5 1001100 的焦炭平均比熱 t 薩勒與德勒提出的值徳布儒奈提出的值100900100011001.5620.00536 AJ1.5990.00565 AJ1.6340.00595 AJ0.8080.00013 AJ1.4740.00414 AJ1.5110.00442 AJ1.5470.00471 AJ，當焦炭的灰分AJ=9.4%，溫度t=1400時，根據(jù)表 5.7焦炭平均比熱分別為1.578和1.503，其平均值為1.5405，所以焦炭比熱cJ=1.5405 kJ/(kg·)=GJcJt=769.4×1.5405×1400

50、=1659365 kJ/t 式（5.22）焦油帶走的熱量（）焦油氣的平均比熱一般可按下式計算： =1.277+1.641×10-3t1h,kJ/(kg·) 式（5.23）式中 前半個結焦時間荒煤氣離開炭化室的平均溫度，；0t1h溫度內焦油氣的平均比熱，kJ/(kg·)。則，焦油氣在t1h=747溫度下的平均比熱為： cJY=1.277+1.641×10-3×747=2.5029 kJ/(kg·)標準狀態(tài)下焦油氣的蒸發(fā)潛熱可取418.68kJ/kg。一般認為焦油氣在結焦前半期排出，溫度取。故焦油帶走的熱量可按下式計算： =GTY(418

51、.68+cTYt1H), kJ/t 式（5.24）焦油帶走的熱量： =25.3×（418.68+2.5029×747=57895 kJ/t粗苯帶走的熱量（）粗苯平均比熱可按下式計算： =1.026+1.285×10-3t1h , kJ/(kg·) 式（5.25） =1.026+1.285×10-3×747 =1.9858 kJ/(kg·)標準狀態(tài)下粗苯的蒸發(fā)潛熱可取431 kJ/kg?？梢哉J為粗苯氣是在結焦前半期內排出，溫度取t1h。故粗苯帶走的熱量可按下式計算： =GB(431+cBt1h) , kJ/t 式（5.26）粗苯帶走的熱量為： =8.4×（431+1