763米搗固焦爐煉焦車間工藝設(shè)計 畢業(yè)設(shè)計

題 I計算，計算得出，孔數(shù)為2×65,煙囪高fcokingworkshop,thedesignandresearchofcokeovenareverythesectionincludedthelayoutofcoal-preparationworkshop,acalcuheightwerecalculated.Onthebasisofthecalculation,thenumberofthecarbonizationandauxiliarymechnicequipmentsofthecokeovenwerealsochosen,aKeywords:Cokeoven;Tamping;Coalblending;Coking;Processdesign 11.1焦化行業(yè)背景 12文獻綜述 32.1我國煉焦煤源現(xiàn)狀 42.2為什么要發(fā)展大容積焦爐以及大容積焦爐有哪些優(yōu)勢? 52.3國內(nèi)外大容積焦爐發(fā)展狀況及趨勢 2.4大容積焦爐高向加熱均勻性的研究及改善不均勻加熱方法 2.4.1高向加熱不均勻性產(chǎn)生的原因 2.4.2改善焦爐高向加熱均勻性方法 2.5大容積焦爐存在的不足與缺陷 2.6選擇搗固煉焦原因 2.7搗固煉焦優(yōu)勢以及推行搗固煉焦可行性 2.7.1搗固煉焦優(yōu)勢 2.7.2我國推行搗固煉焦的可行性 2.8搗固煉焦成焦機理 3原料與產(chǎn)品 23.1我國煉焦煤資源與煤質(zhì)特點 3.2配煤方案的確定 3.2.1配煤的意義及要求 3.2.2配煤方案的選擇 3.3選用的原料煤性質(zhì)以及相應(yīng)的配合煤質(zhì)量 3.3.1原料煤性質(zhì) 3.4原料煤、蒸汽、電、水、煤氣的年耗量 3.4.1配合濕煤的年耗量 3.4.2蒸汽，電，水，煤氣的年耗量 3.5焦炭質(zhì)量估計，全焦及各級焦炭年產(chǎn)量 3.5.1焦炭質(zhì)量估計 3.5.2全焦及各級焦炭年產(chǎn)量 3.6出爐煤氣組成及凈煤氣年產(chǎn)量 4備煤工藝概述 4.1備煤工藝流程選擇 4.2備煤車間的工段組成和平面布置 5煉焦車間工藝 5.1煉焦車間工藝方案 5.1.1煉焦生產(chǎn)工藝選擇 5.1.2煉焦車間與其他車間的相對布置 5.1.3焦爐爐型和炭化室尺寸的對比，論證及選擇 5.1.4各專業(yè)車輛的臺數(shù)(操作臺數(shù)及備品或備件)及配置 5.1.5爐組布置，爐間臺、爐端臺的尺寸及各層空間的利用 5.1.6各種管道以及煙道、煙囪位置討論 5.1.7干熄焦裝置 6.1.1焦爐機械 6.1.2篩分設(shè)備 6.2.1護爐設(shè)備的構(gòu)成與作用 6.2.2縱向護爐設(shè)備 6.2.4焦爐常用的彈簧規(guī)格 6.2.5焦爐埋置鐵件 6.3.1集氣系統(tǒng)及輔助管道的作用及結(jié)構(gòu)形式 6.3.2集氣管徑的計算及選擇 6.4.1加熱煤氣設(shè)備 6.5.1交換開閉器 7主要技術(shù)操作與生產(chǎn)控制技術(shù) 7.2焦爐的加熱制度 7.2.1焦爐的加熱制度 7.2.2溫度制度 7.2.3壓力制度 7.3焦爐正常操作中的主要規(guī)定 7.4焦炭質(zhì)量檢查項目、檢查制度及取樣地點 8生產(chǎn)輔助設(shè)施及其他 8.1生產(chǎn)輔助設(shè)施 8.1.1總圖運輸 8.1.3通風采暖除塵 8.1.4熱力 8.1.5給水排水 8.1.7工業(yè)儀表及自動化 8.2工程概算 8.3環(huán)境保護 8.4勞動安全 9焦爐重要經(jīng)濟指標 1煙煤在隔絕空氣的條件下，加熱到950-10化、收縮等階段最終制成焦炭，這一過程叫高溫煉焦(高溫干餾)。由高溫煉焦得到的2①焦炭半焦(蘭炭)應(yīng)參照YB/T034-92標準。硫酸銨符合GB535-1995標準(一級品);粗焦油符合YB/T5075-1993標準(半焦所產(chǎn)焦油應(yīng)參照執(zhí)行);粗苯符合YB/T5022-1993標準. 焦化生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)達到《焦炭單位產(chǎn)品能耗》標準(GB21342-2008)和以下指標：項目常規(guī)焦爐熱回收焦爐半焦(蘭炭)爐綜合能耗(kgcelt焦)≤260*1(內(nèi)熱)≤230*1(外熱)煤耗(干基)t/t焦噸焦耗新水m3/t焦焦爐煤氣利用率—水循環(huán)利用率%煉焦煤燒損率% (外熱)。3③固(液)體廢棄物(950---1050攝氏度)、中溫煉焦、低溫煉焦等三種方法。冶金行業(yè)一般采用高溫煉焦來獲得焦炭和回收化學產(chǎn)品。產(chǎn)品焦炭可作高爐冶煉的燃料，也可用于鑄造、有色金屬冶煉、制造水煤氣；可用于制造生產(chǎn)合成氨的發(fā)生爐煤氣，也可用來制造電石，以獲得有機合成工業(yè)的原料。在煉焦過程中產(chǎn)生的化學產(chǎn)品經(jīng)過回收、加工提取焦油、氨、萘、硫化氫、粗苯等產(chǎn)品，并獲得凈焦爐粗苯精制加工和深度加工后，可以制取苯、甲苯、二甲苯、二硫化碳等，這些產(chǎn)品廣泛用于化學工業(yè)、醫(yī)藥工業(yè)、耐火材料工業(yè)和國防工業(yè)。凈焦爐煤氣可供民用和作為工業(yè)燃料。煤氣中的氨可用來制造硫酸銨、濃氨水、無水氨等。煉焦化學工業(yè)的產(chǎn)品已達數(shù)百種，我國煉焦化學工業(yè)已能從焦爐煤氣、焦油和粗苯中制取一百多種化學產(chǎn)品，這對我國的國民經(jīng)濟發(fā)展具有十中國是焦化產(chǎn)品生產(chǎn)、消費以及出口大國，焦化產(chǎn)品廣泛用于化學工業(yè)、醫(yī)我國的焦化工業(yè)已經(jīng)取得了巨大成就。僅在2010年，我國的焦炭產(chǎn)量達到38757萬噸，同比增長9.13%,其中冶金焦炭36700萬噸，占94.69%。焦炭產(chǎn)量的快速增長導致煉焦煤供應(yīng)緊張，特別是優(yōu)質(zhì)煉焦煤供應(yīng)更加緊張，煉焦煤價格大幅度攀升。同時高爐大型化，噴吹煤粉等強化冶金技術(shù)的應(yīng)用，使得焦比大幅下降，426%(2675億噸),至2001年底，中國煉焦煤種探明可采儲量為660億噸。氣煤，1/3焦煤在煉焦煤查明儲量中約占46%,而配煤的主要組分焦煤只占24%左右，肥2.1中國煉焦煤資源分布煤種占煤炭查明資源儲量占煉焦煤查明資源儲量瘦煤，貧瘦煤焦煤肥煤，氣肥煤氣煤，1/3焦煤合計占全國煉焦煤儲量的57.37%。煉焦煤儲量居第二位的為華東區(qū)(114億噸),占全國煉焦煤儲量的17.24%,居第三位的為西南區(qū)(69.66億噸),東北，西北和的平均灰分約為10.5%(國外精煤灰分平均為6%-8%)。我國入洗原煤的灰分一般為20%-30%:少數(shù)達30%-40%。示，焦煤，肥煤精煤分別占27.3%,13.8%,氣煤，1/3焦煤精煤占50.9%,瘦煤精煤約占8.0%。2.22003年重點煉焦煤洗煤廠精煤按煤種分布及平均灰分，硫分煤種平均灰分Aa/%平均硫分W.(St)/%焦煤氣煤，1/3焦煤我國含硫高的焦煤約占焦煤總量的20%。在煉焦煤的儲量中，肥，焦，瘦煤的硫分較高，其中高硫煤分別占本煤種的48.0%,29.6%和56.4%。即儲量中有一半5一座炭化室高6米，長12.5米，寬450mm的焦爐?，F(xiàn)在有許多焦爐炭化室的容積已達到40m3,有的甚至達到50m3.由此可見，焦爐正趨于向大型化發(fā)展。經(jīng)過總結(jié)和分析計算，證明焦爐大型化有許多優(yōu)點。隨著煉焦工業(yè)的發(fā)展，焦爐日趨大型化和現(xiàn)代化，焦爐炭化室的高度從4m左右增加到6m、7m、7.63m,甚至達到8m或8.65m,長度從13m增加到17m,18m,個別達到20.8m,容積從25m3左右增加到40m3,50m3,80m3,,最大可達100m3,以上；建設(shè)大容積焦爐，也就是建設(shè)大型焦爐，可降低基建投資和操作費用，增加焦炭產(chǎn)大型化與富氧噴吹技術(shù)的發(fā)展對焦炭的機械性能和高溫反應(yīng)性和反應(yīng)后強度提出單熱下調(diào)式大容積焦爐，7m焦爐爐體采用高低燈頭、蓄熱室長向分格和空氣下調(diào)構(gòu)和工藝參數(shù)比較見下表2.3。6單位6m焦爐7m焦爐7.63m焦爐1生產(chǎn)規(guī)模設(shè)計能力焦爐孔數(shù)孔2爐體主要尺寸炭化室全高炭化室有效高炭化室全長炭化室有效長炭化室平均寬炭化室錐度有效容積加熱水平立火道個數(shù)個0蓄熱室分格情況不分分格3焦爐用耐材量1座焦爐用耐材量噸磚型總數(shù)個91座焦爐用硅磚量噸4主要工藝參數(shù)裝入煤水份%裝爐煤密度成焦率%周轉(zhuǎn)時間h25~25.7每孔焦炭產(chǎn)量噸7表2.46m,7m和7.63m焦爐的機械配置與機車性能對比表(以220噸/年為基準)序號6米焦爐7米焦爐7.63米焦爐1焦爐機械配置推焦車3臺3臺2臺攔焦機4臺4臺2臺裝煤車3臺3臺2臺熄焦車(含電機車)4臺4臺2臺液壓交換機4臺4臺2臺設(shè)備總重(噸)焦爐機械性能對比與自動化水平比較推焦力測定、推焦桿自動測溫技術(shù)無無有手動拉出手動拉出設(shè)有柴油發(fā)電機，電動絞車推焦電機調(diào)速渦流調(diào)速渦流調(diào)速變頻調(diào)整平煤電機調(diào)速渦流調(diào)速渦流調(diào)速變頻調(diào)整攔焦車軌道布置方式焦側(cè)操作臺上焦側(cè)操作臺上熄焦車軌道兩側(cè)熄焦車形式與熄焦方式常規(guī)濕熄焦或低水分熄焦車常規(guī)濕熄焦或低水分熄焦車CSQ車，主要底部進水熄焦裝煤煙塵控制方式導套與裝煤孔不完全密封，允許部分空氣與煙氣混合通過煤車管道進入地塵，裝煤90s,裝煤過程需平煤，機側(cè)小爐門冒煙冒火嚴重。導套與裝煤孔不完全密封，允許部分空氣與煙氣混合通過煤車管道進入地塵，裝煤90s,裝煤過程需平煤，機側(cè)小爐門冒煙冒火嚴導套密封無煙裝煤，裝50s,裝煤車保證在同步裝煤時，每個裝煤孔處的裝煤精度250mm,裝煤過程不平煤減少機側(cè)煙塵污染。爐頂除塵采用地面站干式除塵，與地面站接口采用地面站干式除塵，與地面站接口采用上升管單孔壓力自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)PROVEN與裝8為翻板閥為翻板閥煤車配合完成消除裝煤爐蓋、爐座清掃及泥漿密封裝置人工人工設(shè)置爐蓋、爐座清掃及泥漿密封裝置，使導套及爐蓋密封確保裝煤及結(jié)焦時爐頂平煤余煤料斗計量裝置無無余煤料斗設(shè)置，可以測量裝煤車實裝煤導套壓力控制方式無無設(shè)置導套壓力傳感器，確保裝煤過程中導套始終與爐座密走行制動方式電液推桿電液推桿動。液壓缸驅(qū)動盤式制動制走行對位控制方式人工控制人工控制自動對位控制方式，操作人員輔助四大車聯(lián)鎖控制滑線聯(lián)鎖滑線聯(lián)鎖以太網(wǎng)無線通迅聯(lián)鎖控液壓系統(tǒng)泵為葉片泵，油缸為集成行式，精度高泵為葉片泵，油缸為集成行式，精度高泵為恒壓變量柱塞泵，油缸為外置式地面上各車電源方式各車均采用滑線導軌式。各車均采用滑線導軌式推焦機、攔焦機采用電纜卷筒，熄焦車、裝煤9采用滑線車4.1.1按年產(chǎn)220萬噸焦炭產(chǎn)量計算，采用7.63米焦爐，每天出焦124次，7米焦爐每天出焦223次，7米焦爐每天出焦282次，可減少推焦時產(chǎn)生的大量煙塵；同時7.63米焦爐密封長度比7米焦爐少1400米，比6米焦爐少2600米，相應(yīng)減4.1.27.63m焦爐采用單個炭化室壓力控制Proven系統(tǒng)，確保在整個周轉(zhuǎn)時間內(nèi)炭化室壓力的穩(wěn)定，減少了爐門、裝煤口等處煙塵的外逸；而7米焦爐與6米焦4.1.37.63m焦爐爐體采用3段加熱和廢氣循環(huán)，爐體高向加熱均勻，廢氣中的氮4.1.47.63米焦爐濕熄焦系統(tǒng)采用CSQ技術(shù)，采用特殊配置的翅狀阻擋式分離器4.2投資比較采用7.63m焦爐，噸焦投資約890元；6m焦爐焦投資約750元，按年產(chǎn)220萬噸焦計算，7.63m焦爐總投資多投資2.9~3億元。主要是因為7.63m焦爐由德國伍德(Uhde)引進技術(shù)(包括自動化技術(shù)),并且德2.3國內(nèi)外大容積焦爐發(fā)展狀況及趨勢近幾年來，國內(nèi)外大型焦爐發(fā)展的標志是：炭化室高由4m左右增到6m-8m,長由13m左右增到16m-17m,每孔炭化室的容積由25m3左右增加到50m3左右，每孔一次裝煤量由20t增加到40t。當前，6m高以上的焦爐約有5000多座。其中如日斯公司設(shè)計的8m高的焦爐為最大，其參數(shù)見下表2.5。表2.5德國考伯斯公司8m高焦爐的參數(shù)方案一方案二爐孔數(shù)煉焦溫度/℃結(jié)焦周期/h炭化室一次裝煤量/t每孔炭化室生產(chǎn)能力/t/d晝夜推焦數(shù)操作人員數(shù)99寬，高合適尺寸進行研究。綜合各種研究結(jié)果，今后焦爐大型化發(fā)展的趨勢大體穩(wěn)定在如下的水平上；炭化室高度在7m左右，炭化室長度不會超過17m,炭化室2.4大容積焦爐高向加熱均勻性的研究及改善不均勻加熱方法道高向和沿長度方向供熱能滿足要求，即火道上下溫度均勻。如果焦餅沿焦爐高向加熱不均，會使焦碳粒度均勻性和耐磨性降低、耗熱量增加、焦爐操作困難，及因焦餅加熱落后部分收縮不好而增加推焦阻力等?，F(xiàn)在設(shè)計投產(chǎn)的焦爐，炭化上的焦爐投入生產(chǎn)。因此，研究影響焦爐高向加熱的各種因素及不同炭化室高度接觸混合。加熱煤氣與空氣在立火道中燃燒過程所耗用的時間是參加燃燒的各成分加熱到燃點，可燃成分與氧會合和完成燃燒反應(yīng)所需時間的總和。在立火道溫度很高的條實踐中都能體會到焦側(cè)火焰往往長于機側(cè)；在較短的結(jié)焦周期下操作，其火焰較長；廢氣循環(huán)可以拉長火焰等等。這是因為：(1)焦側(cè)立火道斷面比機側(cè)小，而氣體流量體流動速度增加等原因使其火焰拉長。3爐墻傳熱：加熱煤氣在立火道內(nèi)燃燒所產(chǎn)生的熱量經(jīng)過炭化室墻才能傳給煤料。熱水平高低以及分段加熱等對焦餅高向加熱均勻性有影響。斜道區(qū)和蓄熱室結(jié)構(gòu)要求，其立火道底部的循環(huán)孔斜道和燈頭的相對配置見圖2.1。室煜黨圖2.1斜道口，燈頭和循環(huán)孔配置造成焦爐用不同煤氣加熱時，焦餅高向加熱有較明顯的差別，并且隨著炭化室高度的增5焦爐裝煤，平煤操作的影響焦爐裝煤若堵眼、沒平透，大型焦爐平煤桿拖尾現(xiàn)象T—氣體絕對溫度墻溫度。上述問題應(yīng)采取如下措施：表2.6使用混合煤氣前焦餅中心溫度變化時間作餅中心溫度℃焦餅上下溫度差售餅中下溫度差上中下上中下機焦測析側(cè)焦測純焦爐煤氣加熱混用22%高爐煤氣籌值93從上表看到，使用混合煤氣后，焦餅上下加熱均勻性有明顯改善，焦餅上下溫差減小了44℃,中下溫差減小22℃,使用混合煤氣后，加熱煤氣量增加了，可降低磚各火道煤氣量正確分配。一般噴嘴平均直徑與磚煤氣道直徑之比為0.55—0.65。但是噴嘴的直徑不宜過小，否則會因煤氣出口阻力過大而使磚煤氣道壓力過高，而引爐的原燈頭上加上260mm高的燈頭(即高于廢氣循環(huán)孔),并進行靠近循環(huán)孔與遠離循組別立火道上下溫關(guān)焦餅上下溫差空氣過剿系數(shù)試驗前年高亞循環(huán)孔燈頭個部加扁后Ⅱ遠出錯環(huán)孔燈頭加高前遠離循環(huán)孔燈頭加高后煤氣的混合，從而使火焰縮短。燈頭加高后(過循環(huán)孔),避免了上述現(xiàn)象，降低了差改變62℃,后者改變40℃;這主要是靠近循環(huán)孔燈頭加高后，循環(huán)過來的廢氣將空氣剩系數(shù)，用a表示。a=實際空氣量(L實)/理論空氣量(L理)a的選擇對焦爐加熱十分重要，它的大小反映了上升火道內(nèi)氧濃度的高低。氧濃度越高，燃燒愈快，火焰愈短；反之，則火焰長。a大，廢氣量就多，廢氣帶走的熱量也多；a過小時，由于燃燒不完全，可燃成分隨廢氣排出，故a不足和a過大時均會增加煤氣耗量。用焦爐煤氣加熱時，根據(jù)焦爐的結(jié)構(gòu)不同，a=1.20—1.25;用高爐煤氣加熱氣溫度等的改變而波動，需經(jīng)常檢查并及時調(diào)節(jié)。K=Vco?/O2理Vco2為1m3煤氣完全燃燒時，按理論計算所生成CO?的體積，m3;K值是隨煤氣組成而改變的，一般焦爐煤氣K=0.43,高爐煤氣K=2.5無論是哪能種類型焦爐，采用降低空氣過剩系數(shù)，都可以降低高向溫度差。這是因為空氣量減少，煤氣在立火道內(nèi)燃燒速度減慢。但此方法有一定限制。不帶廢氣循環(huán)的焦爐，空氣過剩系數(shù)的改變對高向加熱較為明顯。攀鋼曾在焦爐煤氣加熱時通過立火道取樣做了對比試驗，其結(jié)果見表2.8?？諝膺^剩系數(shù)a上下差上中下上中下機側(cè)焦側(cè)從表2.8中可見，隨著a的降低焦餅中心溫度上下差逐漸下降，焦餅上下熟的均勻性逐漸變好。另外，立火道空氣過剩系數(shù)在使用焦爐煤氣加熱時控制在1.25左右是較理想的。因此，降低和保持合適的空氣過剩系數(shù)是降低焦餅高向溫差的既簡單又煤氣和空氣在上升立火道內(nèi)燃燒產(chǎn)生廢氣，經(jīng)跨越孔流入下降立火道，這時有部分廢氣經(jīng)雙聯(lián)立火道底部的循環(huán)孔被抽入上升立火道中，這種燃燒法稱為廢氣循環(huán)。動量原理指出：“在穩(wěn)定流動時，作用于流體某一區(qū)域上的外力在某一坐標軸方向上的總和，等于在此區(qū)域兩端單位時間內(nèi)流過的流體在該方向上的動量變化?！备鶕?jù)這一原理及循序上升和下降氣流方程式可得到雙聯(lián)火道廢氣循環(huán)的基本方程式：po為氣體密度；空斜分別為火道、高爐煤氣斜道(燒嘴)、空氣斜氣絕對溫度，K;H為火道高度；x=V環(huán)/V廢為廢氣循環(huán)量占燃燒產(chǎn)生廢氣量的百分率，%。式(1)左邊1—4項分別為煤氣噴射力(△h煤)、空氣噴射力(△h空)、火道中廢氣的剩余噴射力(△h廢)上升與下降火道的浮力差(△h浮),右邊(P-Pg)為循環(huán)孔阻力、∑△P為跨越孔和火道的阻力，將其合并為總阻力∑△P,則式(1)可寫成：K為0.75時，所得結(jié)果與實際比較一致，即式(2)改成：(1)空氣和煤氣由斜道口和燈頭噴出，其速度頭形成了噴射力，對上升氣流火道(2)上升氣流的溫度較下降氣流的溫度高些，因而產(chǎn)生浮力差，使上升氣流有抽(3)浮力差與噴射力就是產(chǎn)生廢氣循環(huán)的推動力。由于此推動力，使下降氣流中K*(煤氣噴射力+空氣噴射力+浮力差)=立火道摩擦阻力+跨越孔阻力+循環(huán)孔阻力力的70%—80%,而循環(huán)孔的阻力僅占10%左右。結(jié)焦環(huán)狀熱%6米焦爐煤氣加熱焦爐煤氣加熱高爐煤氣加熱燈頭高燈頭高燈頭高燈頭高現(xiàn)將部分數(shù)據(jù)列入表2.9。從表5中數(shù)據(jù)可以看出，用焦爐煤氣加熱時，循環(huán)比比用高爐煤氣加熱時大；燈流的煤氣和空氣不經(jīng)立火道燃燒而由循環(huán)孔被直接抽入下降氣流斜道中燃燒——短路(即火焰直接從循環(huán)孔進入下降火道的現(xiàn)象)。這將損壞爐體，應(yīng)予防止。短路的氣被吸入立火道，增加了立火道(包括跨越孔)和下降斜道的阻力，從而減少了出口上部的成熟情況影響很大。當加熱水平為600mm時，焦餅上部的成熟情況是好的，但爐頂空間溫度偏高，而加熱水平為900mm時，焦餅上部加熱就稍顯不足，但爐頂空間溫度降低。因而，目前焦爐均采用700—800mm的加熱水平高度其次是1/3焦煤占總量的32.43%,肥煤占總量的11.21%,三者合計為84.32%?，F(xiàn)每年生產(chǎn)10種煤的牌號，產(chǎn)量最大的是氣煤有3000萬t,占總量的42.55%,其次是1/3焦煤占總量的17.36%,氣肥煤占總量的8.41%,三者合計為68.32%。其它煤種產(chǎn)煤量在200~3002.7搗固煉焦優(yōu)勢以及推行搗固煉焦可行性在同樣的配煤比下，搗固焦炭與常規(guī)頂裝焦點，耐磨指標M?0改善2~4百分點。搗固煉焦對焦炭冷態(tài)強度的改善程度取決于配煤質(zhì)于10mm)減少，耐磨指標M?0明顯改善。28%～33%,而且，結(jié)焦過程中產(chǎn)生的干餾氣體不易析出，增大煤料的膨脹壓力，使煤氣煤35%左右，而搗固煉焦工藝可配入氣煤55%左右。此外，搗固煉焦工藝煤料的粘結(jié)一般情況下，在入爐煤相同時，采用搗固煉焦生產(chǎn)的焦炭質(zhì)量要好于頂裝煉焦生產(chǎn)的焦炭；在焦炭質(zhì)量要求相同時，采用搗固煉焦可以多用高揮發(fā)分的弱粘結(jié)性煤料，從而降低入爐煤成本，強粘結(jié)性煤與高揮發(fā)分或弱粘結(jié)性煤差價越大，入爐煤成本降低得就越多。中國煉焦行業(yè)協(xié)會焦炭煤資源委員會調(diào)查24個頂裝煉焦和8個搗固煉焦的焦化8%,多用瘦煤和貧瘦煤共約7%,相應(yīng)少用焦煤9%、肥煤5%。綜上所述，采用搗固煉焦比頂裝煉焦可少用15%～20%的強粘結(jié)性煤。預熱煤裝入法搗固裝煤法通常制造法2.7.2我國推行搗固煉焦的可行性速擴張進一步導致焦煤資源持續(xù)緊張、煤價逐年上漲，原料采購困難。即使在2008年應(yīng)緊張的現(xiàn)狀仍為工業(yè)發(fā)展之憂患。河南省雖屬煤炭大省，但優(yōu)質(zhì)煤源占有比例偏少，地區(qū)可利用率較低。如何合理利用煤炭資源、降低生產(chǎn)成本、提高企業(yè)經(jīng)濟效益，滿足河南省工業(yè)持續(xù)發(fā)展已是擺在焦化企業(yè)面前的重要己任。河南省屬國內(nèi)煤炭資源大省，資源總量約為920億t,但供可開發(fā)的工業(yè)儲量不足200億t,煉焦煤資源約為55～60億t,僅占資源總量的6.0%左右，且資源分布不均，瘦煤、貧瘦煤占有較大比例。而由于安徽省煤炭保有儲量為283.87億t(2002年數(shù)),生產(chǎn)和在建礦井占有儲量為130多億t,尚未利用儲量150億t,其中氣煤儲量最多，占總量的40.68%,其次是1/3焦煤占總量的32.43%,肥煤占總量的11.21%,三者合計為84.32%?，F(xiàn)每年生產(chǎn)10種煤的牌號，產(chǎn)量最大的是氣煤有3000萬t,占總量的42.55%,其次是1/3焦煤占總2.8搗固煉焦成焦機理慢速升溫的成焦過程如下圖干燥脫吸開始分解形成膠質(zhì)體膠質(zhì)體固化收縮煤粘結(jié)過程(半焦)焦炭焦炭半焦收縮成焦過程半焦分解同時還產(chǎn)生許多游離基，游離基發(fā)生縮聚反應(yīng)，隨著溫度的升高，縮聚反應(yīng)不前蘇聯(lián)的拉祖莫娃曾對不同的溫度下的加熱固體殘留物進行了X—射線衍射研究。半焦外型的變化產(chǎn)生了內(nèi)應(yīng)力。隨著溫度的升高，其內(nèi)應(yīng)力不斷增加，當內(nèi)應(yīng)力大于半焦本身的強度時，使半焦破裂形成裂紋。當溫度達到1000℃時，形成具有一定機械強度和一定塊度的銀灰色并具有金屬光澤的焦炭。3.1我國煉焦煤資源與煤質(zhì)特點煉焦用煤有2645.11億t,占資源儲量的26.3%。其中氣煤1223.22億t,占煉焦用煤總數(shù)的46.3%;肥煤330.34億t,占12.5%;焦煤616.84億t,占23.3%;瘦煤421.23億t,占15.9%;屬于煉焦用煤而未分小類的53.48億t,占2%。上述數(shù)據(jù)表明，我國煉焦用煤在資源/儲量中比例較少，只占1/4,且其中一半是氣煤，而強粘結(jié)性的肥煤、焦煤只占煉焦用煤的1/3,煉焦用煤還受灰、硫、磷等有害成分及可選性影響，煉焦用煤資源河北、河南等七省有2222.09億t,占煉焦3.2配煤方案的確定上的煤，均勻地，按適當?shù)谋壤浜希垢鞣N煤之間取長補短，生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)的冶金3.2.2配煤方案的選擇(5)合理調(diào)整煉焦用煤的運輸流向和盡量防止對流，并盡可能縮短平均運距表3.1配煤方案配煤煤種肥煤氣煤焦煤1/3焦煤目前我國基本上所有的焦化企業(yè)都進行配煤煉焦。因為本設(shè)計擬建武鋼焦化的一組273萬噸6.3m搗固焦爐。在保持基本相同的焦炭機械強度條件下，搗固煉焦可以多配約20%的高揮發(fā)分氣煤，同時還可以多配約10%～15%的瘦煤，減少焦煤和肥煤約30%的為表3.1中所列的方案。配合煤的工業(yè)分析和元素分析見表3.2及表3.3:煤種來源GY肥煤安徽淮北氣煤安徽淮南9焦煤河南平頂山1/3焦煤山東棗莊配合煤表3.3煤的元素分析煤種肥煤氣煤焦煤1/3焦煤配合煤來源安徽淮北安徽淮南河南平頂山山東棗莊元素分析項目(%)5.073.3選用的原料煤性質(zhì)以及相應(yīng)的配合煤質(zhì)量來自安徽淮北的肥煤具有揮發(fā)分適中，硫分適中、黏結(jié)性較強的特點。安徽淮南的氣煤具有低灰、高揮發(fā)分、黏結(jié)性弱、變質(zhì)程度低的特點。來自于河南平頂山的焦煤具有硫分低、結(jié)焦性能好、變質(zhì)程度偏年輕(Rmax在1.2%~1.3%之間)的特點，并且混洗現(xiàn)象比較嚴重，質(zhì)量波動大。來自山東棗莊地區(qū)的1/3焦煤具有灰分低、硫分較低，揮發(fā)分高、黏結(jié)性強、結(jié)焦性較強的特點。3.3.2配合煤質(zhì)量指標(1)揮發(fā)分Vdaf應(yīng)在30%—35%之間。(2)膠質(zhì)層最大厚度Y應(yīng)在11%—14%之間。(3)黏結(jié)指數(shù)G應(yīng)在55以上。由上表可看出配合煤指標基本滿足了以上條件，故可以煉出較好質(zhì)量的焦炭。3.4原料煤、蒸汽、電、水、煤氣的年耗量3.4.1配合濕煤的年耗量n—炭化室孔數(shù)，本次設(shè)計擬定2×65孔；T一焦爐周轉(zhuǎn)時間h,本設(shè)計擬定為24h;其中炭化室容積V=炭化室有效長度×炭化室平均寬度×炭化室有效高度=47.2m3孔則V?=47.2×0.92=43.4m3設(shè)定原料煤的含水分為9%,則濕煤的年耗量為：3.4.2蒸汽，電，水，煤氣的年耗量蒸汽主要用于清掃集氣管，本設(shè)計為單集氣管，消耗指標為15kg/t(干煤),則蒸故蒸汽的年耗量為33979950kg/a擬定生產(chǎn)每噸干焦的耗電量為25kW·h,則電的年耗量為本設(shè)計焦爐采用焦爐煤氣(含水量2.35%)加熱，根據(jù)后面的熱量衡算，噸入爐干3.5焦炭質(zhì)量估計，全焦及各級焦炭年產(chǎn)量3.5.1焦炭質(zhì)量估計M?o=126.147—2.104Vda配合煤：Aa=10.77%;St.d=0.56%焦炭：Aa=—2.23875+1.57222Aa(煤)=-2.23875+1.57222×10.77=14.69%M?o=126.147-2.104Vdat+0.144G=126.147-2.104×29.61+0.144=12.794+0.452×29.61—0.243.5.2全焦及各級焦炭年產(chǎn)量分級范圍產(chǎn)率，%備注全焦對干煤對干全焦對干全焦7對干全焦對干全焦對干全焦(1)全焦年產(chǎn)量因本設(shè)計采用的是干熄焦，擬定焦炭水分為1%全焦年產(chǎn)量為163.44=165.09萬噸/年(2)各級焦炭年產(chǎn)量本設(shè)計焦炭分級為：>80mm;>40mm;40～25mm;25～10mm;10～0mm根據(jù)上表可得各級焦炭(干基)年產(chǎn)量為：(1)出爐煤氣組成表3.5出爐煤氣組成(體積，%)焦油氣粗苯氨硫化氫4%%%%%%%為配合粉碎(先配煤后粉碎)和分別粉碎(先單種煤分別粉碎再配煤)二者在煤的接受配煤槽配煤槽配煤槽粉碎預粉碎中間槽由于來自平頂山地區(qū)的煤含水分較多，為達到本設(shè)計搗固煉焦所需9%的入爐水分，貯貯煤塔搗固煤塔煤調(diào)濕細粉碎配煤預粉碎受煤立煤因本設(shè)計為武鋼焦化公司焦爐，焦炭主要用于外買。故本設(shè)計采取焦爐焦側(cè)的布置形式.本設(shè)計備煤車間平面布置見圖4.3。(1)受煤設(shè)備的選擇根據(jù)焦化廠的生產(chǎn)實踐，按照工廠規(guī)模，一次進廠車輛數(shù)、允許的卸車時間以及各種卸車設(shè)備的技術(shù)性能，在焦化廠內(nèi)推薦采用如表4.1中所示的幾種受煤裝置。規(guī)模，萬噸焦炭/年受煤裝置形式翻車機螺旋卸車機配受煤坑螺旋卸車機配受煤坑鏈斗卸車機配Lk=40米，Q=5噸裝卸橋本設(shè)計為年產(chǎn)量165萬噸焦爐，要求卸料量較大，應(yīng)采用翻車機卸料更合理。所以本設(shè)計采用KFJ-2A型三支座轉(zhuǎn)子式翻車機卸料。(2)煤場設(shè)備及輔助設(shè)備的選擇①堆取料設(shè)備：根據(jù)工廠規(guī)模和國內(nèi)現(xiàn)有貯運設(shè)備的種類和性能，年產(chǎn)量≥90萬噸的焦化廠采用堆取料機或大跨度裝卸橋進行堆取料較宜。但是大跨度裝卸橋，均為間歇作業(yè)，與堆取料機相比，有生產(chǎn)能力低、設(shè)備重量大、基建費用高等缺點。故本設(shè)計采用具有整機結(jié)構(gòu)輕、運行平穩(wěn)、工作連續(xù)性強、效率高等優(yōu)點的堆取料機進行煤料的堆取。選取堆料機型號為：DQ5030,如下圖4.4圖4.4貯煤場②輔助設(shè)備：在機械化貯煤場中，為了配合貯運設(shè)備進行輔助作業(yè)，以提高貯運③其他輔助設(shè)置：推土機庫、工人休息室、調(diào)度室等。①貯煤場容量濕配煤的年耗量為248.93萬噸/年設(shè)貯煤場容量按15天焦爐用煤量考慮，則其容量為0.682×15=10.23萬噸本設(shè)計將貯煤場容量設(shè)定為15萬噸。②貯煤場長度Q—要求貯煤場的操作容量，為15萬噸；K—貯煤場的操作系數(shù)，一般取0.7;n—沿貯煤場全長方向的主煤堆數(shù)。當煤場使用堆取料機時，為簡化計算，n取數(shù)；故本設(shè)計n為4;h—煤堆高度，取13米；c—相鄰煤堆底邊的間距，取2m;8—減速機表4.2不同規(guī)模焦化廠的配煤槽個數(shù)及容量規(guī)模萬噸焦炭/年直徑(米)數(shù)量(個)容量噸/1個槽適用煤種數(shù)678881—配煤槽；2—調(diào)節(jié)套筒；3—配煤盤；4—配煤膠帶輸送機表4.3配煤槽、配煤盤與膠帶輸送機的關(guān)系尺寸配煤槽徑ABCKHm本設(shè)計取配煤槽的個數(shù)為12個，容量為800噸/1個槽，配煤槽直徑為10m,配煤槽為了方便操作，配煤膠帶輸送機的膠帶高度應(yīng)不大于1m,由配煤設(shè)備下來的煤流表4.4常用粉碎設(shè)備的性能比較反擊式粉碎機粉碎設(shè)備錘式粉碎機籠型粉碎機可逆反擊錘式粉碎機最大入料粒度，mm粉碎細度<3mm,%對水分適應(yīng)范圍較大設(shè)備重量輕較重重較重破碎比轉(zhuǎn)子外緣線速度，m/s投資少較多多多由于搗固煉焦工藝要求煤料的粉碎細度<3mm的占90%以上，根據(jù)表4.4應(yīng)選擇可5.1煉焦車間工藝方案當前國內(nèi)搗固焦爐(不含炭化室高<5.5m的焦爐)主要有TJL5550D型和JN6.25D表5.1爐型及炭化室尺寸型號炭化室尺寸(mm)錐度煤餅尺寸(mm)高長寬高長寬6.3m搗固(1)焦爐爐型的選擇焦爐加熱煤氣和空氣供入方式有側(cè)入式和下噴式兩類。側(cè)入式焦爐加熱焦爐的富煤氣由焦爐機、焦側(cè)位于斜道區(qū)的水平磚煤氣道引入爐內(nèi)，空氣和貧煤氣從廢氣盤和小煙道由焦爐側(cè)面進入爐內(nèi)。下噴式焦爐加熱用的煤氣(或空氣)由焦爐下部垂直地進入爐內(nèi)。側(cè)入式的供氣方式較為復雜，且對焦爐的爐體的砌筑要求更高，故本設(shè)計采用下噴式的加熱煤氣和空氣供入方式。②燃燒室火道形式燃燒室立火道形式有水平式和直立式兩大類，本設(shè)計采用直立火道型式。直立火道按上升氣流和下降氣流的組合方式，可分為兩分式、四分式、過頂式和雙聯(lián)式。本設(shè)計采用雙聯(lián)火道型式。③高向加熱均勻方式焦爐高向加熱均勻性的方式主要有高低燈頭、不同爐墻厚度、分段加熱和廢氣循環(huán)等四種方式。高低燈頭采用相臨火道不同高度的煤氣燈頭，以改變火道內(nèi)燃燒點的高度，從而使高向加熱均勻，此法僅限于富煤氣加熱，自斜道來的空氣易將高低燈頭下部磚縫中沉積碳燒掉，造成串漏；采用不同厚度的爐墻，即靠加厚炭化室下部爐墻的厚度，向上逐漸減薄爐墻的辦法，影響上下的傳熱量以實現(xiàn)高向加熱均勻，這種辦法使爐墻的砌筑較為復雜；分段加熱是將貧煤氣和空氣沿立火道隔墻中的孔道，在不同高度處進入火道，使燃燒分段，這種措施可使火焰拉得長，并通過孔道出口的斷面調(diào)整高向加熱，但火道的結(jié)構(gòu)比較復雜；廢氣循環(huán)是將下降火道的部分燃燒廢氣，通過立火道隔墻下部的循環(huán)孔，抽回上升立火道，形成爐內(nèi)循環(huán)，以稀釋煤氣和降低氧的濃度，從而減緩燃燒速度，拉長火焰，這種方式結(jié)構(gòu)簡單，且有按加熱煤氣的進入量自動調(diào)節(jié)循環(huán)廢氣量的功能。比較以上幾種方式，本設(shè)計采取高低燈頭廢氣循環(huán)的措施。④氣流調(diào)節(jié)方式焦爐加熱氣流的調(diào)節(jié)方式有上部調(diào)節(jié)式和下部調(diào)節(jié)式。上部調(diào)節(jié)式焦爐采用從爐頂更換立火道底部燒嘴調(diào)節(jié)富煤氣量，更換或撥動斜道口調(diào)節(jié)磚調(diào)節(jié)貧煤氣量和空氣量。下部調(diào)節(jié)焦爐從焦爐底部更換煤氣支管上的噴嘴或控制小煙道頂部算子磚孔開度來調(diào)節(jié)煤氣量或空氣量。下部調(diào)節(jié)方便，且操作環(huán)境好，故本設(shè)計采用下部調(diào)節(jié)方式。綜上所述，本設(shè)計采用6.3m搗固型搗固焦爐。特點為雙聯(lián)火道、廢氣循環(huán)、焦爐煤氣下噴的復熱式焦爐，是在總結(jié)焦爐多年生產(chǎn)經(jīng)驗的基礎(chǔ)上設(shè)計的爐型，它在結(jié)構(gòu)上作了許多改進，使爐體堅固嚴密，加熱均勻，焦爐的操作環(huán)境和勞動條件得到較大改善。(2)炭化室尺寸的確定①炭化室寬度炭化室寬度主要決定于煤料的結(jié)焦性能，焦炭的用途等。煤料粘結(jié)性較強，或需生產(chǎn)的塊度較大的焦炭，一般采用寬炭化室。煤料的粘結(jié)性較差，需快速煉焦，則采用窄炭化室。因年產(chǎn)163萬噸為大型焦爐，故本設(shè)計擬定炭化室寬度為520mm。②炭化室長和有效長本設(shè)計擬定炭化室長度為15980mm。離為420mm,則有效長度為15980—2×420=15140mm。③炭化室有效高頂部空間高度為300mm,則有效高度為6300-300=6000mm。表5.26.3m搗固型焦爐詳細參數(shù)序號名稱單位數(shù)量l炭化室全長2炭化室有效長3炭化室全高4炭化室有效高5炭化室平均寬炭化室機側(cè)寬度炭化室焦側(cè)寬度6炭化室錐度7炭化室中心距8炭化室有效容積9燃燒室立火道中心距燃燒室立火道個數(shù)個加熱水平高度結(jié)焦時間h炭化室機側(cè)寬度為505mm;炭化室焦側(cè)寬度為535mm。本設(shè)計采用6.3m搗固型焦爐，其詳細參數(shù)如表5.2所示。5.1.4各專業(yè)車輛的臺數(shù)(操作臺數(shù)及備品或備表見表5.3及表5.4。由表5.3及表5.4,確定本設(shè)計焦爐(2×65孔)的焦爐機械的操作及備品數(shù)量和焦爐機械的備件數(shù)量見表4.5及表4.6。機械名稱兩座四座兩座兩座四座兩座四座25孔25孔32孔36～42孔36～42孔65孔65孔推焦機224裝煤車224攔焦機11熄焦車電機車1表5.4焦爐備件數(shù)量表單位兩座四座25孔兩座兩座孔四座孔兩座四座推焦桿(包括桿頭)推焦用電動機走行電動機走行輪組平煤用電動機空氣壓縮用電動機空氣壓縮機擰螺絲機構(gòu)(包括攔焦機用)推焦桿傳動齒輪油壓泵及電動機根臺臺組臺臺臺套個套112111推焦機用備件21111211411112111418111121212111111121走行電動機走行輪組2裝煤車用備件121212121212防暴電動機臺機械交換機用備件1111電磁換向閥流量控制閥個11液壓交換機用備件11221122表5.5焦爐機械的操作及備品數(shù)量機械名稱推焦車裝煤車攔焦機熄焦機電機車臺數(shù)操作44422備用00222單位數(shù)量裝煤車推焦桿(包括桿頭)推焦用電動機走行電動機走行輪組空氣壓縮機用電動機空氣壓縮機擰螺絲結(jié)構(gòu)(包括攔焦車用)推焦桿傳動齒輪油壓泵及電動機走行電動機走行輪組2112118112機械交換機防暴電動機臺I液壓交換機電磁換向閥流量控制閥個22炭化室中心的距離：大、中型焦爐一般不小于40米，小焦爐一般不小于30米。熄焦泵表5.7焦爐設(shè)備與建(構(gòu))筑物之間的距離推焦機與機側(cè)操作臺的凈空距離推焦桿頭與焦爐正面線的距離推焦機在行走時，前面突出部分與余煤提升外緣的凈空距離推焦機小爐門開啟裝置與吸氣管橋架托架間的高度推焦機與吸氣管橋架下弦的凈空高度推焦機的推焦桿后端與建筑物邊界線的距離操作臺部推焦機滑觸線保護網(wǎng)的凈空高度裝煤車平臺下部距爐頂?shù)膬艨崭叨妊b煤車漏斗套筒提升后與爐砌體面的高度裝煤車漏斗頂部與煤塔放煤閘門的高度裝煤車漏斗頂部與煤塔前檐的高度裝煤車與煤塔內(nèi)操作臺的距離裝煤車與爐頂工人休息室間的距離裝煤車與上升管隔熱板的凈空距離攔焦機與爐柱及爐門突出部分的距離導焦槽遮蓋熄焦車上部邊緣的水平距離導焦槽遮蓋熄焦車上部邊緣的垂直距離熄焦車與焦側(cè)操作臺的凈空距離熄焦車底板與焦臺上部邊緣之間的凈空高度熄焦車底板遮蓋焦臺上部邊緣的距離電機車與導焦槽的水平距離熄焦車與熄焦塔的噴灑的凈空高度吸氣彎管與集氣管走臺面凈空高度兩側(cè)煙道走廊的通路凈寬焦爐地下室走梯的寬度焦爐地下室煤氣分配管的凈空高度兩側(cè)操作臺梁底與蓄熱室測溫空的中心距離交換機與抵抗墻間的凈空距離帶地下室的焦爐基礎(chǔ)頂板的機、焦側(cè)邊梁底高于兩側(cè)煙道面的距離當增寬(向焦爐中心方向增寬),便于檢修攔焦機。(4為了人身和設(shè)備的安全，焦爐設(shè)備與建(構(gòu))筑物之間應(yīng)保持適當?shù)木嚯x，設(shè)名稱N60-6型爐端臺標高底層 二層爐頂層0.2爐間臺標高寬煤塔爐間臺標高底層二層爐頂層長二層爐頂層底層二層0.204.970.204.971號爐爐端臺1號煤塔間臺2號煤塔間臺2號爐爐端臺a表交換機磅秤間b爐門修理站爐門修理站圖5.1爐端臺、爐間臺的各層空間利用熱器檢修時用。預熱器基礎(chǔ)面要高出地面200毫米以上。板梁底面不小于100毫米，兩個煤氣管立體交叉時相互間距為150毫米左右。煤氣管道2輔助管道布置1—集氣管；2—吸氣彎管；3—手動調(diào)節(jié)翻板；4—自動調(diào)節(jié)翻板；5—吸氣管；6—焦油盒；7—上升管；8—橋管及閥體；9—集氣管操作臺；10—氨水管；11—蒸汽管圖5.2出爐煤氣管道及輔助管道的布置環(huán)風機重新鼓入干熄爐，惰性氣體在封閉的系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)使用。干熄焦在節(jié)能、環(huán)保和改干熄焦流程干熄焦系統(tǒng)主要由干熄爐、裝入裝置、排焦裝置、提升機、電機車及焦罐臺車、焦罐、一次除塵器、干熄焦鍋爐系統(tǒng)、循環(huán)風機、除塵地面站、水處理系統(tǒng)、自動控制系攔焦車預存段平板閘門焦炭純鹽水循環(huán)氣體除氧器鍋爐給水泵減溫減壓器熱力管網(wǎng)汽輪發(fā)電機V鏈式刮板機蒸汽放散鏈式刮板機焦粉倉加濕攪拌機->粉焦外運布袋除塵器除塵風機-→凈化氣體排放5.2工藝計算5.2.1炭化室物料衡算物料衡算中用到的入爐煤參數(shù)見表5.9:表5.9入爐煤參數(shù)(W=9%)ACON參數(shù)物料平衡是根據(jù)物質(zhì)不滅定律進行計算的。炭化室的物料衡算指進入炭化室的的原料—煤為入方，煉焦的各種產(chǎn)品—焦炭及其他化工產(chǎn)品為出方進行衡算。進行物料衡算是煉焦車間設(shè)計最基本的依據(jù)，也是確定各種設(shè)備操作負荷和經(jīng)濟估算的基礎(chǔ)。(1)物料平衡的入方物料平衡的入方包括入爐煤量，入爐煤帶入的水分，以及漏入炭化室的空氣量。①入爐煤量入爐煤量指每孔炭化室的裝煤量或整座焦爐每小時的裝煤量。物料平衡的計算基準是噸入煤量(SG)。物料平衡入方的干煤量(G)按下式計算L1000—物料平衡計算的基準數(shù)；入爐煤帶入的水量Gs=1000-910=90kg/t②吸入炭化室的空氣量當集氣管壓力保持正常數(shù)值時，在整個結(jié)焦過程中，炭化室內(nèi)均為正壓，所以空氣及燃燒系統(tǒng)產(chǎn)生的廢氣不容易漏入炭化室中。在物料平衡計算中可以不予考慮。(2)物料平衡的出方全焦量指包括粉焦在內(nèi)的不同粒度焦炭的總和，其計算式如下：K}—入爐煤收到基全焦率；Kj—入爐煤干燥基全焦率Ky由煤中揮發(fā)分和成焦率的一元線性回歸式得：Kf=94.884-0.7015Va②焦油量Kaf=-18.36+1.53×Vdar-0.026×③粗苯量Gg=1000×Kg/100=1000×(100=—1.61+0.144×29.61—0.0016故Gp=1000×(100—9-10.67)/100×1.25%=10.04,kg/t④氨量經(jīng)多方研究證實，煤在煉焦過程中氮量有12～16%轉(zhuǎn)化成氨，故氨的產(chǎn)率可用下式計算：b—煤中總氮量轉(zhuǎn)入氨中的轉(zhuǎn)化系數(shù)，可取0.12～0.16,本設(shè)計b取0.14;17—氨的分子量；14—氮的分子量；GA=1000×(100—9)/100×0.236%=2.15kg/t凈煤氣量可用下式計算[191:水量包括入爐煤帶入的水量和煉焦過程中煤中的氫和氧化合而得的化合水兩部分。入爐煤帶入的水量與物料平衡計算中入方的數(shù)值相同?；纤靠砂聪率接嬎悖菏街校?.10物料平衡表物料平衡入方物料平衡出方全焦量kg焦油量kg粗苯量kg氨量kg凈煤氣量kg化合水入爐水合計合計⑦差值△G5.2.2焦爐的熱量衡算(1)熱量衡算的依據(jù)和前提焦爐熱量平衡的測定和計算是在物料平衡的基礎(chǔ)上，根據(jù)能量守衡定律進行的，也上述等式的成立，必須考慮以下兩個前提：①焦爐熱平衡的測定值必須是焦爐正常生產(chǎn)的真實反映；②在焦爐熱平衡的測定和計算中，不考慮入爐煤在煉焦過程中碳氫化合物的分解和聚合的熱效應(yīng)。(2)熱平衡收入項計算加熱用煤氣的熱量(焦爐煤氣入爐溫度為50℃)加熱用煤氣的熱量包括加熱煤氣的燃燒熱和顯熱兩部分。①加熱煤氣的燃燒熱(Q?)加熱煤氣燃燒熱是噸入爐煤所需加熱煤氣(干)量與加熱煤氣低發(fā)熱量的乘積。設(shè)噸入爐煤所需要加熱煤氣(干)量為Vm3/t加熱煤氣低發(fā)熱量(Qpw)焦爐煤氣(干)H?=59.5%,CO=6.00%,CH?=25.5%,CmHn=2.20%故焦爐煤氣(干)的低發(fā)熱量為：Qdw=10840×6.00+1088×59.5+358.8×25.5+682×2.2=140425.8kJ/m3V—噸入爐煤所需的濕加熱煤氣(干)量，m3/t故加熱煤氣的燃燒熱②加熱煤氣(干)帶入的顯熱(Q?)Cmq—0～50℃內(nèi)，加熱煤氣(干)的平均比熱，kJ/(m3·℃);H?Od—干煤氣中水分含量，%。加熱煤氣的平均比熱按各組分的比熱加權(quán)平均計算。即：Cmq=0.01(cco?×CO?+Cco式中Cco?,Cco,CcH?,CH?,CcA.—加熱煤氣各相應(yīng)組分在0～50℃溫度段內(nèi)的平均比=0.01×(1.6542×2.4+1.3004×6.00+1.5951×25Q?=V(Cmqtmq+H?OaCsqtmg)=V×(1.3918×50+⑤入爐干煤帶入的顯熱(Q?)故Q?=GmCmtm=910×1.227×25=27916.7kJ/tQ?=GsCstm=90×4.186×25=9418.50kJ/t⑦收入熱量總和(ZQ)=140425.8V+245.56V+0+348.51V+27822.6+9418.50=37241.1+141019.87VkJ/t①焦炭帶出熱量(QA)的計算已知Gj=694.79kg/t;Cj?=1.599—0.00565Aj=1.599-Cj?=1.511-0.00442Aj=1.511-0.00442×10.77QA=Gy×Cj×ty=694.79×1.50②焦油帶出的熱量(QB)Cjy=1.277+1.641×10-3t③粗苯帶出的熱量(Qc)Qc=Gp(431+CBt?h)=10.04×(431+1.8CA=2.072+0.775×10-3t=2.072+0.775×1⑤凈煤氣帶出的熱量(QE)Cmq=(59.5×1.3121+2.20×3.4834+4.00×1.3536+6.00×1⑥水分帶出的熱量(QF)A:入爐煤帶入水分加熱和蒸發(fā)所消耗的熱量(QF?);C:水分與熾熱焦炭反應(yīng)所消耗的熱量(QF?)1)入爐煤帶入水分加熱和蒸發(fā)所消耗的熱量(QF?)QF?=Gs(2500.8+Csqtih)=90×(2500.8+2.026×650)=343593kJ/t2)煤在煉焦過程所形成的化合水，被蒸發(fā)所消耗的熱量(QF2)故QF?=(0.25Gs+1.25Gsx)×[Csqi(t?h-450)-2093]=(0.25×90+1.25×19.20)×[2.177×(6503)水分與熾熱焦炭反應(yīng)所消耗的熱量(QF?)Qg=V×Vf×Cf×tr=V×4.995×1.466×⑨總的支出熱量(10?+64591.59+16474.08+3992.46+337241.1+141019.87V=1962966.94+16298.79V數(shù)值%數(shù)值%干加熱煤氣燃燒熱焦炭帶出熱加熱煤氣帶入的焦油帶出顯熱熱漏入加熱系統(tǒng)的荒煤氣的燃燒熱粗苯帶出熱氨帶出熱凈煤氣帶出熱Q?入爐煤帶入的顯熱水汽帶出熱廢氣帶出熱爐體表面總散熱差值合計合計(5)熱效率及耗熱量1)濕煤耗熱量(qw)2)絕對干煤耗熱量(qp)3)相當干煤耗熱量(qH)1)蓄熱室計算的目的蓄熱室計算的目的是求出格子磚的高度，從而進一步確定蓄熱室的高度。2)蓄熱室計算的總體思路應(yīng)該按熱交換量最大的蓄熱室進行計算，所以一般選焦側(cè)煤氣蓄熱室來計算格子磚高度。運算時先列出有關(guān)的原始數(shù)據(jù)，然后通過蓄熱室熱平衡計算，確定預熱空氣或高爐煤氣的溫度，以及蓄熱室的熱交換量，再按下列方法算出熱交換系數(shù)Kp。①對流傳熱系數(shù)α的計算Vo—換算成標準狀態(tài)下濕氣體的流速，m/s;d—格子磚的水力直徑，mT—氣體與格子磚之間的平均絕對溫度，K;②輻射給熱系數(shù)αp的計算先求出輻射層厚度CP—三原子氣體CO?或H?O的體積百分數(shù)；d—格子磚水力直徑，m。表5.126.3m搗固焦爐的主要尺寸單位數(shù)量備注炭化室有效容積：15.14×6.0×0.52炭化室一次裝入干煤量：周轉(zhuǎn)時間已考慮了緊張操作數(shù)1kg干煤相當耗熱量通過熱量橫算得來干焦爐煤氣的發(fā)熱量濕焦爐煤氣組成，%:查文獻[13]附錄十二CO?CmH,O?COH?CH?N?H?O每一燃燒室所需的干焦爐煤氣量：a=1.25時，1m3干焦爐煤氣燃燒所需的濕空氣量查文獻[13]附錄十二焦側(cè)燃燒時的所需的干焦爐煤氣量：機側(cè)燃燒時一個燃燒室所需干煤氣量：當α=1.25時，1m3干焦爐煤氣所產(chǎn)生的濕廢氣量m36.248當α=1.25時，1m3干焦爐煤氣所產(chǎn)生的濕廢氣量m3當α=1.25時，通過焦側(cè)一個蓄熱室的濕廢氣量：m3干焦爐煤氣燃燒所需的濕空查文獻[13]附錄十二當α=1.25時，1氣量m3干焦爐煤氣燃燒所需的濕空查文獻[13]附錄十二當α=1.25時，通過焦側(cè)一個蓄熱室的濕空氣量：當α=1.25時，濕廢氣組成，%:查文獻[13]附錄十二360℃時，濕廢氣熱容量(a=1.25)1300℃時，濕廢氣熱容量(α=1.25)查文獻[13]附錄十四查文獻[13]附錄十四將αk與αF之和乘以氣流通過蓄熱室的不均勻系數(shù)(一般為0.7～0.8)即得總傳熱系數(shù)，再根據(jù)加熱期和冷卻期的總傳熱系數(shù)(查文獻[13]附錄十七),確定總熱交換系數(shù)然后算出格子磚上、下部氣體溫差的對數(shù)平均溫度，最后按下式求出換熱面積F:根據(jù)一層格子磚的蓄熱面積，可以確定格子磚的高度。3)原始數(shù)據(jù)見表5.12和5.13。表5.13蓄熱室高向溫度分布部位溫度，℃絕對溫度，K下降氣流廢氣溫度上部焦側(cè)蓄熱室中部下部下降氣流格子磚溫度上部焦側(cè)蓄熱室格子磚中部下部上升氣流格子磚溫度上部焦側(cè)蓄熱室格子磚中部下部上升氣流高爐煤氣預熱溫度上部焦側(cè)蓄熱室.4)格子磚蓄熱面及水力直徑計算中部下部本設(shè)計焦爐采用12孔格子磚，見圖5.4。(1)每塊格子磚的傳熱面積F?②兩旁面積Fi?③頂和底面積④內(nèi)部通道壁面積Fi?∴F=Fii+F?+Fi?+F?4=0.05766+0.1198+0.04994+0.27254=0.4999m2(2)焦側(cè)蓄熱室一層格子磚傳熱面積Ff(3)格子磚通道的當量直徑d正5)煤氣蓄熱室的熱平衡②蓄熱室墻面對周圍環(huán)境的散熱(Q?)取散熱系數(shù)K=0.005Qb=Q?+Q?=13155.10+278.45=14673.43kJ/min(3)煤氣預熱所得熱量(Q?)Q?=Qa-Qb=60897.13-1467(4)焦爐煤氣預熱后溫度6)熱交換系數(shù)Kp的計算用下式計算對流傳熱系數(shù)(1)蓄熱室加熱期的對流傳熱系數(shù)①蓄熱室上部：格子磚溫度tg=1235℃;廢氣溫度tp=1300℃;②蓄熱室中部③蓄熱室下部(2)蓄熱室加熱期的輻射給熱系數(shù)①蓄熱室上部輻射介質(zhì)溫度：tg=1235℃tp=1300℃,查《焦化設(shè)計參考資料》附錄十六得，②蓄熱室中部輻射介質(zhì)溫度：t'g=975℃t'p=1035℃,查《焦化設(shè)計參考資料》附錄十六得，a2=aQ2+a20=29.298③蓄熱室下部輻射介質(zhì)溫度：t"g=310℃,t",=360℃,查《焦化設(shè)計參考資料》附錄十六得，ax=αi2+a10=7.115kJ/(3)加熱期的總傳熱系數(shù)上三式中0.75為校正系數(shù)；反映了氣體通過蓄熱室時分布的不均勻程度。(4)蓄熱室冷期的對流傳熱系數(shù)①蓄熱室上部格子磚溫度tg=1140℃;焦爐煤氣溫度tm=1080℃②蓄熱室中部③蓄熱室下部①蓄熱室上部輻射介質(zhì)溫度：tg=1140℃,tm=1080℃,查《az10=0.56×4.1855=2.344kJ/m2-h℃az=az2+az1?=10.464+2.344=12.808kJ/m2-h℃②蓄熱室中部f?=860℃tu=800℃,查《焦化設(shè)計參考資料》附錄十六得，③蓄熱室下部α2=αzF2+α?=0.419+0.251=0.670kJ/m2·h℃(6)冷卻期的總傳熱系數(shù)校正系數(shù)為0.75,反映了氣體通過蓄熱室時分布的不均勻程度。(7)蓄熱室格子磚總熱交換系數(shù)Kp①依據(jù)：②依據(jù)：③依據(jù)：7)蓄熱室上部氣體溫度差和下部氣體溫度差的對數(shù)平均溫度(1)換熱面積(2)格子磚層數(shù)(3)格子磚高度H=18×0.122=2.196m(4)每小時換熱1000kcal的換熱面積5.2.46.3米搗固型焦爐爐體水壓計算6.3米搗固型焦爐爐體水壓計算所需的原始數(shù)據(jù)，列在對應(yīng)表5.14和表5.15中。通過爐體水壓計算，可以得知爐內(nèi)各點的壓力分布，并為煙道、煙囪計算提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。計算公式(1)阻力計算公式部位部位溫度，℃K上升氣流下降氣流小煙道立火道算子磚斜道蓄熱室格子磚下部蓄熱室頂部空間蓄熱室格子磚中部蓄熱室格子磚上部蓄熱室格子磚上部蓄熱室格子磚中部蓄熱室頂部空間蓄熱室格子磚下部斜道算子磚立火道小煙道立火道跨越孔交換開閉器爐頂煙道連接分煙道總煙道煙囪Vo—換算成標準狀態(tài)下的濕氣體流速，m/s;阻力系數(shù)K可按下列各式選擇。①摩擦阻力系數(shù)L—計算摩擦阻力時的兩點間的氣體流動距離，m;d—氣道的水力直徑，m當Re>2300時，λ值可查附錄十五或按下式計算：對于氣體流量有變化的氣道，如小煙道、橫磚煤氣道、水平道和分煙道等，其摩擦阻力系數(shù)可按下式計算：②局部阻力系數(shù)IⅡ.)突然縮小阻力系數(shù)F?—突然縮小前的氣道截面積，m2;F?—突然縮小后的氣道截面積，m2其它的常用局部阻力系數(shù)可查《焦化設(shè)計參考資料》附錄十八。③綜合阻力系數(shù)氣體在進入分流或集氣管之前或之后，如有90度轉(zhuǎn)彎并擴大(或縮小)時，如計算算子磚阻力，分煙道連接管入分煙道，取其綜合阻力系數(shù)K=1.5。④煙囪出口阻力系數(shù)K=1.0(2)格子磚阻力T—格子磚高向的氣體平均溫度，K;d—格子磚水力直徑，m;H—格子磚高度，m;K—阻力系數(shù)，一般為0.01～0.04(3)浮力計算tk—空氣溫度，℃;t—濕氣體溫度，℃;H—計算浮力的兩點間的垂直距離，m(1)爐內(nèi)加熱系統(tǒng)各部分阻力的計算上升氣流1.)摩擦損耗F=0.161m2;d=0.359m;L=7.875m;/s查《焦化設(shè)計參考資料》附錄十三得知μ,=1.8×10-?kg/ms②算子磚表5.15原始數(shù)據(jù)名稱單位數(shù)量備注炭化室有效容積炭化室一次裝入干煤量t周轉(zhuǎn)時間h考慮了緊張操作系數(shù)1kg干煤相當耗熱量通過熱量橫算得來干焦爐煤氣發(fā)熱量濕焦爐煤氣成分，%查文獻[13]附錄十二CO?CmHnO?COa=1.25時，1m3干焦爐煤氣燃燒所需的濕空氣量查文獻[13]附錄十二a=1.25時，焦側(cè)一個蓄熱室所通過的濕空氣量4.55×5.550a=1.25時，Im3干焦爐煤氣所產(chǎn)生的濕廢查文獻[13]附錄十二氣量a=1.25時，焦側(cè)一個蓄熱室所通過的濕廢氣量4.55×6.248標準狀態(tài)下濕空氣的重度y查文獻[13]附錄十二a=1.25時，通過焦側(cè)煙道的濕廢氣量爐端燃燒室的煤氣量為中間燃燒室的70%通過機側(cè)煙道的濕廢氣量通過總煙道的濕廢氣量30.98+28.42表5.16加熱系統(tǒng)各部位端面積和水力直徑部位長度或高度斷面尺寸mm小煙道算子磚(取焦側(cè)中段算子磚直徑近似計平均格子磚(以一層計算)蓄熱室頂部空間水平斷面蓄熱室頂部對應(yīng)的斜道下口斷面短斜道下口45°轉(zhuǎn)彎前斷面上口平均斷面(放調(diào)節(jié)磚以后)上下口平均斷面長斜道下口45°轉(zhuǎn)彎前斷面上口平均斷面上下后平均斷面立火道跨越孔F=0.245m2,d=0.051m,H=0.09m③格子磚(阻力系數(shù)K取0.02)④短斜道因為爐頭兩個斜道，進入的煤氣量和空氣量較其余的多20%,故里面每個斜道進入查《焦化設(shè)計參考資料》附錄十八得K=0.32查《焦化設(shè)計參考資料》附錄十八得K=0.32F=0.02275m2,d=0.157m,L=0.92mm/s,t=1095℃,查《焦化設(shè)計參考資料》附錄十三得中=0.0022+0.0952+0.1472+0.1988+3.728=4.1714mmH?OF=0.2139m2,d=0.437m,H=4.83m火道溫度tHp=1650℃,查《焦化設(shè)計參考資料》附錄十八得K=1.1下降氣流m/s查《焦化設(shè)計參考資料》附錄十八得K=1.14.)Z△P=△P?+△P?+△P?=0.0020+0.0252+0.0071=0.0343mmH?OF=0.0250m2,m/s事事Z△P=△P?+△P?+△P?+△P?+△P?=0.8387+0.1073+0.0548+0.Σ△P=△P?+△P?=0.0133+0.7720=0.7850mmH?O⑨算子磚(按中段計算)F=0.245m2,d=0.051m,H=0.09m,綜合阻力系數(shù)K=1.5,F=0.339m2,m/sΣ△P=△P?+△P?+△P?=0.6872+0.0508+0.⑩小煙道查《焦化設(shè)計參考資料》附錄十八得K=1.5ZAP=△P?+△P?=1.6850+1.5468=3.2318mmH?O(1)爐內(nèi)加熱系統(tǒng)各部分阻力的計算大氣溫度tk=30℃上升氣流4.)蓄熱室頂部空間t=1080℃,H=0.2376.)立火道(至跨越孔中心)t=1550℃,H=4.83m下降氣流10.)斜道(至蓄熱室頂空中心)t=1315℃,H=0.8m11.)蓄熱室頂部空間中心(至格子磚頂)t=1300℃,H=0.237m(2)焦爐爐體各部分水壓的計算計算所需爐內(nèi)加熱系統(tǒng)各部位的阻力及浮力見表5.16。部位阻力浮力部位阻力浮力小煙道算子磚下立火道斜道蓄熱室格子磚降蓄熱室頂部空間蓄熱室頂部空間蓄熱室格子磚斜道立火道氣算子磚小煙道爐頂流小計小計按流體力學原理，對于上升氣流，末端壓力等于初始壓力減去初末二端間之力，再加上二點間總浮力，如下式所示Z△P=5.7681+0.016+0.0093=5.7934mmH?OP?=5.7934—9.4620=—3.6686mmH?O2.)算子磚底部P?=-3.6686-0.2460+0.0436=-3.871mmH?O3.)算子磚上部P?=-3.871-0.7040+0.0204=-4.5546mmH?O4.)蓄熱室頂部空間P4=-4.5546-0.6220+1.7372+0.2120=-3.2274mmH2O5.)立火道底部P?=-3.9190-4.1714+0.7180=-6.)跨越孔中心P?=-7.3724-0.0247+4.6170=-2.7307mmH?O7.)爐頂下降氣流對下降氣流而言，末端壓力等于初始壓力減去初末二端所有的阻力與浮力之和，如下式所示：8.)爐頂(此項仍須按上升氣流公式計算)Pg=-2.7307-(0.016+0.0093)+2.1138=-0.6422mmH?O9.)跨越孔中心10.)立火道底部P10=-2.7560-0.0343-4.5541=-7.3444mmH?O11.)蓄熱室頂部空間P1=-7.3444-1.0520-0.7464=-12.)算子磚上部P12=-9.1428-0.7850-1.8906-0.2206=-12.039mmH?O13.)算子磚下部P13=-12.039-1.0836-0.0740=-13.1966mmH?O14.)小煙道出口P14=-13.1966-3.2318-0.1765=-16.6049(1)計算煙囪高度的基本公式式中，H—煙囪高度，m;P—進入煙囪前加熱系統(tǒng)的全部阻力和浮力，mmH?O;△P?—煙囪出口處的廢氣擴大損耗，mmH?O;tk—大氣溫度，一般取30℃tr—煙囪內(nèi)廢氣平均溫度，℃(2)煙囪阻力計算1原始數(shù)據(jù)參看爐體水壓計算的原始數(shù)據(jù)表5.3。2從交換開閉器到煙囪根部的阻力兩叉部之一(通煤氣蓄熱室)的摩擦損耗兩叉部之一的轉(zhuǎn)彎損耗α=30°查《焦化設(shè)計參考資料》附錄十八K=0.2查《焦化設(shè)計參考資料》附錄十八K=1.1擴大損耗匯合損耗T形匯合，查《焦化設(shè)計參考資料》附錄十八的K=1.0調(diào)節(jié)翻板損耗：翻板關(guān)20度查附錄十八得K=1.5廢氣連接管摩擦損耗合計=0.2427+0.1882+1.035+0.1421+0.3519+0=2.5277mmH?O(2)煙道連接管①摩擦損耗②1350轉(zhuǎn)彎損耗查附錄十八得K=0.3③進入分煙道900轉(zhuǎn)彎和擴大的綜合阻力取綜合阻力系數(shù)K=1.5④合計Z△P=△P?+△P?+△P?=0.0377+0.0988+0.4992=0.6357mmH?O(3)焦側(cè)煙道①集流損耗通過焦側(cè)煙道的濕廢氣量為：查《焦化設(shè)計參考資料》附錄十八得K=1.5t=240℃②摩擦損耗t=240℃,查《焦化設(shè)計參考資料》附錄十三得μ=2.65×10-?kg/ms考慮到分煙道