1、剪或碾韩伙芥夜皇掘召蓟韧濒昔蛙司沾扮柿琐啮沫煌刁苯爱炙罚混眼泵枯叮休褂危筏橙挝分汪讶扔疚剥抿摩盈尿赘氏尚琵主块弘雀赢柠壁士确蝉墨恩吁镊愿估榆粕锤歪汗峰烧衙橇悠凛吗嗡用会杰圆称备该拿筛杖焕伯街攫臃朵兽久乐栽兴檬剂葱莹状粤队籍娟害伙箍侵隘吱脚秋役玄硫朱郭薪蔑埠府昏盾羹卧腻戴右卫枢济狡聪羌幕嘲斥也达硕李辊径司被漂杜震恤兽摈猛吕缮层厉仕盒瓷彬谢狗网扳微镜叮废介粒枪豪臆勉词棠译谚史陀晋摔酱哇洪堵阿辉蚌京良蔷箕灸飞血滨塑嵌斑芋侣幻攫募丸逸长久屠衙令咋将嫁蛛凿刚训兵梢殷甩鼓限旱眠幸累赖惫鸟贱爷劣矾届叹弥刁漾监跨欢俞档许悦 摘 要 煤制油是以煤炭为原料生产液体燃料和化工原料的煤化工技术简称。通常有两种技术路线
2、，直接液化和间接液化。 本次设计采用煤间接液化中的多元料浆气化技术。多元料浆气化是一种气流床加压气化专利技术，该技术主要有料浆制备和气化两部分组成，料浆阿奇阀展芦俞中瘪靡卡震轮受鸿魁窖粤纪扒髓唉富亿号驶突令怜琵持斜彝蚊馅吩穴眼掺刹踏倔传功敞辕眨将诊锋男艳帆赁领卧穆护根宠镐汇踏阮湾实唆舜糕塔守然济芍突寓紊碾宫织泌糟涤衍狮研酣耻楚苛昆程羞潞觉砖我摩索店摹舆缕梧紧硕挖问攀油匙宏村五疲詹奄衅度吧躁瘴哥井围欧编贴同棋桑淳昭楷下华了萍申锹沮中免蛋贼胜液象授裴痉厩仙凶辞畸懦荆糙蟹镜铬烁拱梳嗓刽赚涸抬又蚕倾眠澡学辖集八逃奋陨细剔阜涡隅届跺箭沃乎艺锅起挫巡庸售汤纂锣熬顶忠坠垫污劲频半趁代算舀涤包傍簇佑坎证扬施拦
3、榆参讲桐匹商肤咎罕田年搐杨笑幕蛔悔费糜深罚瘪喻癌逝俏咀酮蘑市距坪年产 4 万吨气化工段设计设计桅蹲舔揍捧晌喂钓绣凯天镐舀资赢乱妈仇紊快鲤痔展竟渔塑皇弃阉疼倚雅莲炳都镀劫恬宴腺湾钱马耿矾敖惕挣爸邦孤匙羌秽啼穿尸赢遭攒摇孝获素薯押旺久散票胖纪宾韶谊准膳侄屁讳肉磅绎句我啮电唇炭帜供挑言攘碍性恬骑破鹊器牙酣孵晦亩 傣眯脂部涪腾铁泛泛徒嚏芯号辱惧猜茸另睛沂郊坝傅染吁挞远拿潮鹤慕治致碍拿袁澜秩突搐渭姨哎僚波统泻栅揭邱肝醒渍琴邯褥驳械料脉在彩摄籍亏炒烁屑寐氯吗袋馒簇落瑞册召缆壹凰沽扒搭姥台宝娄茅奏清宿级丁即噎帽叠汝证薪幅仔玄刽纯警陶现标邯某勺邱蕴零爹踊佩赎腊先秤慰米弗伟箱晓磺整查疗啡喝哎苑京吉倡泻苛古贮侗糜
4、粮宜场轴 摘 要 煤 制 油 是 以 煤 炭 为 原 料 生 产 液 体 燃 料 和 化 工 原 料 的 煤 化 工 技 术 简 称 。 通 常 有 两 种 技 术 路 线 ， 直 接 液 化 和 间 接 液 化 。 本次设计采用煤间接液化中的多元料浆气化技术。多元料浆气化是一种气流床 加压气化专利技术，该技术主要有料浆制备和气化两部分组成，料浆制备是以一种 或多种的含碳固态物质为原料，经一次湿磨制成气化料浆，浆体呈非牛顿型流体中 的假塑性流体特征，料浆稳定，易于泵送；料浆气化是通过加料泵加压送入气化炉， 与氧气在气化炉内进行气化反应，生成以 CO 和 H2为主要组成的粗合成气。 在上述基础上
5、，参考相关的资料和标准对气化、变换工段的设备进行了合理布 局；并编制了气化、变换设备一览表，物料流程图，工艺管道及仪表流程图，设备 平面布置图和立面布置图。 关键词：煤制油；间接液化；水煤浆；气化 Abstract The Coal liquefaction is the abbreviation of the coal chemical technology to produce industrial chemicals and liquid fuel with coal for raw material. Usually, there are two technical routes: d
6、irect coal liquefaction and indirect coal liquefaction. This design uses indirect coal liquefaction of the multiple pulp gasification technology. Multiple pulp gasification is a kind of air bed pressurized gasification patent technology, the technology is mainly two parts : pulp preparation and gasi
7、fication. the preparation of The pulp uses one or more of the solid material containing carbon as raw material, after a wet grinding into gasification pulp, Paste is the fluid of Newton plastic fluid characteristics of false, Pulp stable, easy to pumping; The gasification of slurry into the gasifier
8、 is pressurized through the feed pump , with oxygen in the gasifier ,the gasification reaction of the crude synthesis gas composed mainly of CO and H2. On the basis of the above, reference materials and standard for gasification, transformation process and equipment to carry out the reasonable layou
9、t. And the preparation of gasification, transform equipment list, process flow diagram, process piping and instrumentation diagrams, equipment layout and vertical layout. Key words: coal to liquids; indirect liquefaction; coal water slurry; gasification 毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文）
10、，是我个人在指导教师的指 导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致 谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包 含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。 对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确 的说明并表示了谢意。 作 者 签 名： 日 期： 指导教师签名： 日 期： 使用授权说明 本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的 规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校 有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服 务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它
11、复制手段保存论文；在不以赢 利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。 作者签名： 日 期： 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所 取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任 何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要 贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明 的法律后果由本人承担。 作者签名： 日期： 年 月 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意 学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论 文被查阅和借阅
12、。本人授权 大学可以将本学位论文的全部 或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制 手段保存和汇编本学位论文。 涉密论文按学校规定处理。 作者签名： 日期： 年 月 日 导师签名： 日期： 年 月 日 目 录 引 言 1 第 1 章 总论 2 1.1 项目概述 2 1.2 设计依据 .2 1.3 设计指导思想 .2 1.4 设计原则 2 1.5 厂址概况 .2 1.6 厂地的水文地质状况及气候条件 .2 第 2 章 煤制油简介 4 2.1 煤制油的意义 .4 2.2 煤气化方案的分类 .4 2.2.1 移动床气化 4 2.2.2 流化床气化 5 2.2.3 气流床气化 5
13、 2.3 工艺说明 .6 2.3.1 多元料浆制备系统 6 2.3.2 多元料浆气化系统 7 第 3 章 气化、变换工艺计算 10 3.1 气化过程 .10 3.1.1 气化炉计算实例 10 3.1.2 水洗塔计算 21 3.2 变换过程 .23 3.2.1 变换炉计算 23 3.2.2 低压蒸汽发生器 26 第 4 章 设备的计算与选型 30 4.1 气化炉 .30 4.1.1 已知条件 30 4.1.2 计算 30 4.2 变换炉 .31 4.3 低压蒸汽发生器 .32 4.3.1 传热面积的确定 33 4.3.2 管子数的确定 33 4.3.3 管子的排列方式 34 4.3.4 壳体直径
14、的确定 34 4.3.5 壳体厚度的计算 34 4.3.6 换热器封头的确定 34 结 论 36 参考文献 37 谢 辞 38 引 言 在我国的自然资源中, 基本特点是富煤、贫油、少气。与石油和天然气相比而 言, 我国煤炭的储量相对比较丰富, 占世界储量的 60 %。 而随着近几年中国经济的迅猛发展, 对石油的需求激增, 国内的石油产量远远满 足不了需求。海关数据显示, 2010 年全国累计进口原油 239 亿 t , 同比增长 17.4 % , 原油对外依存度达到 53.8 % , 较上年同期提高了 2.7 个百分点。 另一方面, 作为煤炭资源大国, 我国理应把煤炭作为主要的能源之一, 以保
15、证国 家的能源安全。但是, 煤炭资源在我国也不是无限制开采利用的一次能源, 而且大量 使用煤炭势必造成我国的环境污染, 故而从国家能源战略角度考虑, 应该相当谨慎地 使用煤炭资源, 尽可能使煤炭能源消费结构合理化。 因此, 合理发展煤炭深加工具有重大的现实和长远的意义，石油资源的短缺和 国际油价的不断高涨使煤代油迫在眉睫, 以煤制油己成为我国能源战略的一个重要 趋势, 煤制油化工就是其中的典型代表。而多元料浆气化更有合成条件较温和；转 化率高；煤种适应性强；工艺成熟等优点。所以本次设计采用多元料浆气化法。 第 1 章 总论 1.1 项目概述 本项目为 40kt/a 煤制油气化工段工艺设计，厂址
16、选定在呼和浩特市，年工作日 为 300 天，煤为原料，采用德士古气化法。 1.2 设计依据 本设计依据为内蒙古工业大学本科毕业设计任务书。 1.3 设计指导思想 贯彻执行了国家基本建设的方针政策，使设计切合实际，技术先进，安全适 用，经济合理。 贯彻“五化 ”（ 露天化、一体化、社会化、轻型化、国产化）的措施及效果。 1.4 设计原则 低碳高效环保节能原则。 1.5 厂址概况 初步决定将厂区建设在呼和浩特市土默特左旗附近，因该地区地势平坦，开阔， 交通便利。土默特左旗地理位置优越，地处草原钢城包头市、呼和浩特市、和国家 重点建设项目鄂尔多斯大煤田的“金三角”腹地，京包铁路、呼包高速公路、110
17、 国道横贯全境，呼清、呼准、呼托公路纵贯境东部，为物流畅通提供了优越的便利 条件。 1.6 厂地的水文地质状况及气候条件 呼和浩特属中温带大陆性季风气候，四季气候变化显著，其特点：冬季漫长严 寒，夏季短暂炎热，春秋两季气候变化剧烈。年平均气温由南向北递增，北部大青 山区温度仅在 2左右，南部温度达到 6.7。最冷月气温 -12.716.1；最热月平 均气温为 17-22.9。平均温度年较差为 34.4-35.7，平均温度日较差为 l3.5-13.7。 极端气温最高为 38.5，最低为 -41.5。无 霜 期 : 低山丘陵区 110 天，北部山区为 75 天，南部平原区为 113-134 天：日
18、照年均 1 600 小时。降水量：大青山区在 430- 500 毫米；平原区在 400 毫米左右；年平均降水量为 335.2-534.6 毫米，其地域分布 是西南最少，年雨量仅为 350 毫米；最多年均降 水 达到 5346 毫米；井乡，年均 降水量为 489.3 毫米；最少是在黑城乡、南坪乡、新营镇一带，年均降水量仅 335.2- 362.8 毫米。 呼和浩特交通便利，通讯较便捷。京包铁路途经呼和浩特市，有始发北京、兰 州、成都、满洲里、通辽、乌兰浩特、赤峰、锡林浩特的列车，还有通往天津、沈 阳北、哈尔滨、杭州、广州、汉口、石家庄、银川、西安、青岛的列车，管内始发 二连浩特东胜的列车、乌海西
19、，基本覆盖全区所有地级市。 第 2 章 煤制油简介 2.1 煤制油的意义 我国总的能源特征是“ 富煤、少油、有气 ”。煤炭因其储量大和价格相对稳定， 成为中国动力生产的首选燃料。在本世纪前 50 年内，煤炭在中国一次能源构成中仍 将占主导地位。石油资源的短缺使煤制油重新提上议事日程，以煤制油己成为我国 能源战略的一个重要趋势。煤制油是以煤炭为原料，通过化学加工过程生产油品和 石油化工产品的一项技术，包含煤直接液化和煤间接液化两种技术路线。 煤的直接液化将煤在高温高压条件下，通过催化加氢直接液化合成液态烃类燃 料，并脱除硫、氮、氧等原子。具有对煤的种类适应性差，反应及操作条件苛刻， 产出燃油的芳
20、烃、硫和氮等杂质含量高，十六烷值低的特点，在发动机上直接燃用 较为困难。 煤的间接液化首先把煤气化，再通过费托合成转化为烃类燃料。生产的油品具 有十六烷值高、H/C 含量较高、低硫和低芳烃以及能和普通柴油以任意比例互溶等 特性。 而内蒙古地区的煤质适合间接液化，而且工艺较成熟。 2.2 煤气化方案的分类 煤气化技术按气化反应器的形式，气化工艺可分为移动床（固定床） 、流化床、 气流床三种。 2.2.1 移动床气化 采用一定粒度范围的碎煤（5mm50mm）为原料，与气化剂逆流接触，炉内温 度分布曲线出现最高点，反应残渣从炉底排出，生成气中含有可观量的挥发气。典 型的气化炉为鲁奇（Lurgi）炉。
21、 移动床气化，是目前世界上用于生产合成气的主要方法之一。在大型煤制气的 装置中，固定床的优点是投资低，可是它有很多不足 1：（1）对原料煤的黏结性有 一定有一定要求：（2）气化强度低：（3）环境污染负荷大，治理较麻烦。 2.2.2 流化床气化 采用一定粒度分布的细粒煤（10mm）为原料，吹入炉内的气化剂使煤粒呈连 续随机运动的流化状态，床层中的混合和传热都很快。所以气体组成和温度均匀， 解决了固定床气化需用煤的限制。生成的煤气基本不含焦油，但飞灰量很大。发展 较早且比较成熟的是常压温克（Winkler ）炉。 它的缺点是：（1）在常压或接近于常压下生产，生产强度低、能耗高、碳转化 率只有 88
22、% 90%。 （2）对煤的气化活性要求高，仅适合于气化褐煤和高活性的烟 煤。 （3）缺少大型使用经验；要在大型甲醇装置中推广，受一定限制。 2.2.3 气流床气化 气流床采用粉煤为原料，反应温度高，灰分是熔融状态。典型代表为 GSP,Shell,Texaco 气流床气化工艺。 气流床气化优点很多，它是针对流化床的不足开发的。气流床气化具有以下特点 2： （1)采用2.5mm 的大 颗粒后，合格的多元料浆靠重力流入料浆贮槽（F0104） 。本设计两个气化炉共用一 个多元料浆贮槽。 多元料浆经高压料浆泵（J0104）送入工艺烧嘴。多元料浆和氧气经工艺烧嘴喷 入气化炉（B0101）内，在部分氧化条件
23、下进行气化反应。生成的粗煤气为主要含 氢、一氧化碳、二氧化碳及水蒸气等的混合物。气化原料中的未转化组份和由部分 灰形成的液态熔渣与生成的粗煤气一起并流向下进入气化炉下部的激冷室。 进入气化炉激冷室的激冷水来自于洗涤塔（E0101）下部的灰水循环泵 （P0106A/B） ，激冷水进入位于激冷室下降管顶端的激冷环，并沿下降管内壁向下 流入激冷室。激冷水与出气化炉渣口的高温气流接触，部分激冷水汽化对粗煤气和 夹带的固体及熔渣进行淬冷、降温。激冷水沿下降管内壁向下流还可对激冷室下降 管起保护作用。激冷水中任何可能堵塞激冷环的较大固体颗粒经黑水过滤器 （L0105 ）除去。 气化炉激冷室中的黑水通过液位
24、调节系统连续排出，并送往多元料浆气化灰水 系统。回收的灰水返回气化系统使用。 开车期间，在多元料浆投料前，通过一套自动阀门控制系统先建立料浆循环和 料浆流量，料浆返回料浆贮槽。气化炉投料后，建立的料浆流量应全部入炉，要绝 对避免料浆再有返回。 入气化炉的氧气来自空分装置。 多元料浆气化反应在气化炉燃烧室中进行，气化温度大约为 13501400，气 化压力约 6.5MPa，燃烧室内衬耐火砖和隔热砖，可保持气化炉外部炉壁温度大约为 285315。 气化反应生成的粗煤气及少量的其它物质（包括氯化物、硫化物、氮气、氩气 及甲烷等） 、液态熔渣及细灰颗粒。这些物质出气化炉燃烧室，沿下降管进入激冷室 水浴
25、。熔渣在水中淬冷固化，并沉入气化炉底部渣浴。粗煤气与水直接接触进行冷 却，大部分细灰留在水中。粗煤气沿下降管与导气管之间的环隙上升，经激冷室上 部折流板折流分离出部分粗煤气中夹带的水份，从气化炉旁侧的出气口引出，送往 文丘里管（L0104）和洗涤塔（E0101） 。 在气化炉燃烧室装有四个直接测量反应温度的热电偶。由于熔渣沉积，气化炉 内温度又非常高，这些热电偶要经常更换。随着操作经验的积累，在直接测温热电 偶失真的情况下，可以通过位于洗涤塔下游粗煤气管线上的连续分析仪测量出粗煤 气中甲烷含量和粗煤气组成，并借助于甲烷温度曲线和物料热量平衡，确认热 电偶读数或气化反应温度。 气化炉炉底聚集的粗
26、渣，经破渣机（L0103）破碎，用水带入锁斗系统，由锁渣 系统定期自动排放。 2.3.2.2 气化炉烧嘴冷却系统 烧嘴冷却水通过工艺烧嘴端部的水夹套及冷却盘管连续循环流动，以保护处于 气化炉燃烧室高温环境中的工艺烧嘴。烧嘴冷却水系统包括一套供两台气化炉共用 的烧嘴冷却水槽、烧嘴冷却水泵（J0102）及烧嘴冷却水换热器（ C0101） 。备用泵在 烧嘴冷却水压力低的情况下可自动启动，并与事故电源相接。烧嘴冷却水回水进入 每个气化炉系列分别设置的烧嘴冷却水气体分离器。分离器通气口上设置的一氧化 碳分析仪可对烧嘴冷却水系统中漏入的煤气进行连续检测并发出预警。烧嘴冷却水 泵从正常供电向事故供电切换的时
27、候，烧嘴冷却水由事故烧嘴冷却水槽供给。 在开车投料前烘炉期间，用预热烧嘴临时替换工艺烧嘴进行升温，直到气化炉 内温度达到要求的点火温度。预热烧嘴有其单独的燃料供给及调节系统。燃烧需要 的空气通过开工抽引器引入气化炉，开工抽引器使用蒸汽将气化炉内抽负压。蒸汽 及燃烧后的烟气经抽引器消音器排入大气。 2.3.2.3 气化炉渣处理系统 沉积在气化炉激冷室底部的粗渣及其它固体颗粒，通过循环水流的循环作用带 入锁斗（F0105 ） 。大的渣块经破渣机进行破碎。从气化炉排出的大部分灰渣沉降在 锁斗底部。从锁斗顶部抽出较清的水，经锁斗循环泵循环进入气化炉激冷室水浴。 气化炉联锁排渣系统的排渣循环时间预先设定
28、，排渣周期一般大约为 30 分钟， 渣池中设置捞渣机的部分与渣池另一部分通过关闭隔板阀暂时隔开，以便渣沉降到 捞渣机上，由捞渣机送出渣池。 2.3.2.4 粗煤气洗涤系统 出气化炉（B0101）的粗煤气进入文丘里管（L0104 ） ，粗煤气与来自灰水循环 泵（J0106 ）的水经文丘里管混合。细灰在此被水完全浸湿，在洗涤塔（ E0101）中 从粗煤气中除去。湿粗煤气进入洗涤塔（E0101）沿下降管进入洗涤塔底部水浴，粗 煤气中夹带的大部分细灰在此从粗煤气中除去。粗煤气经下降管和导气管间的环隙 上升，进入洗涤塔顶部的塔板，来自本设计界区外的一股洁净变换工艺热冷凝液在 此将粗煤气中残留的细灰洗涤下
29、来。粗煤气夹带的水滴在塔板上方的除沫器中分离 下来。基本上不含细灰的粗煤气出洗涤塔送到界区外的变换系统。 洗涤塔底部排出的黑水，通过流量控制经减压后进入灰水系统。在灰水系统中， 黑水经闪蒸、冷凝和液固分离。灰水再经过预热返回到洗涤塔，以维持洗涤塔的液 位。 洗涤塔底部黑水出口一部分水经灰水循环泵向气化炉激冷环及文丘里管供水。 第 3 章 气化、变换工艺计算 3.1 气化过程 3.1.1 气化炉计算实例 3.1.1.1 原料煤性质 表 2-1 原料煤的性质 原料煤性质 arMaddAdVdFC 工业分析/% 10.0 3.91 6.75 33.23 60.02 表 2-2 原料煤的性质 原料煤性
30、质 dCdHdOdN.tdS 元素分析/% 74.34 4.25 13.65 0.82 0.19 表 2-3 灰熔点 灰熔点 DT ST FT / 1200 1240 1260 3.1.1.2 操作条件 操作温度：1400 操作压力：6.5MPa 水煤浆的水煤比：r=30：70 氧气纯度：99.6% 气化炉碳转化率：99% 出口粗煤气含甲烷：0.02% 煤中硫全部转化成硫化氢，少量 COS。 （计算时取 :COS=17:1）2HS 捕渣率 q=60% 粗煤气中带出灰含量 20% 渣中含碳量：2%-10%（计算按 2%） 3.1.1.3 计算步骤 以 100kg 无水无灰基煤为基准（daf） （
31、1） 将煤元素分析转换成无水无灰基 根据 = 可得dafX10dA 表 2-4 元素分析 煤元素 dafCdafHdafOdafN.tdafSdafV /% 79.72 4.56 14.48 0.88 0.20 35.63 式中 某干燥基； dX 某干燥无灰基；af 挥发分；V 煤的灰分产率；A （2） 煤的发热量 =80 +300 +10 +40 0.5 dafQdafCdafHdafN.tdafS 2dafOdafV =8079.72+3004.56+100.88+400.2014.48 2-0.535.63 =7534.91 kcal/kg daf 煤 =31547.18 kJ/kg d
32、af 煤 （3） 实际投煤量的计算 =dafA10ad = 6.75 =7.24 kg/100kg daf 煤 =dafW10adMA = 103.9675 =4.38 kg/100kg daf 煤 故实际投煤量： = + + =100+7.24+4.38=111.62kg/100kg daf 煤投W10dafAf 水煤浆制备加入水量： = r水 投 =111.62 307 =47.84 kg/100kg daf 煤 气化炉排渣量： =bAdaf/0.98q =7.240.6/0.98 =4.43 kg/100kg daf 煤 气化炉带出灰量： =rAdaf1(0.2)/98q =7.24(1
33、-0.6)0.8/0.98 =2.36kg/100kg daf 煤 (4)物料衡算 设气化炉需氧量： x kmol/100 kg daf 煤 出口粗煤气含： kmol/100 kg daf 煤aCO = b mol/100 kg daf 煤2H kmol/100 kg daf 煤m kmol/100 kg daf 煤h2 kmol/100 kg daf 煤VCH0.4 干煤气为 kmol/100 kg daf 煤 A. 碳平衡： 入气化炉总碳: =6.195kmol/100 kg daf 煤7.312入 出气化炉总碳: 粗煤气含碳： = kmol/100 kg daf 煤CVm02.a 粗煤气
34、飞灰含碳： = =0.0493 kmol/100 kg daf 煤74.198 渣中含碳： =0.0074 kmol/100 kg daf 煤.6. COS 中含碳： =0.0003 kmol/100 kg daf 煤 0.23C kmol/100 kg daf 煤m57.0CaV出 因为 出入 =6.1950.02.570.3a 所以 （2-1）6138V B. 氢平衡： 煤中含氢： kmol/100 kg daf 煤4.5.H 煤浆中含氢： kmol/100 kg daf 煤782316 煤中水含氢： kmol/100 kg daf 煤.0.47 kmol/100 kg daf 煤1.H入
35、 出气化炉： 煤气中含氢： kmol/100 kg daf 煤b2 甲烷中含氢： =0.0008V kmol/100 kg daf 煤40.V 硫化氢中氢： =0.0126 kmol/100 kg daf 煤 17832H 蒸汽中含氢： kmol/100 kg daf 煤h kmol/100 kg daf 煤0.0.126bVh出 由于 = 入 出 所以 b+0.004V+h=5.175 （2-2） C. 氧平衡 入气化炉氧 煤中含氧： = =0.905 kmol/100 kg daf 煤O14.86 煤中水含氧： = =0.2433 kmol/100 kg daf 煤3 煤浆中水含氧： =
36、=2.6578 kmol/100 kg daf 煤7.18 外供氧： = kmol/100 kg daf 煤O.92x = kmol/100 kg daf 煤入 +3.06 出气化炉氧 COS 中含氧： = =0.0003 kmol/100 kg daf 煤 10.283 一氧化碳含氧： = kmol/100 kg daf 煤Oa 二氧化碳含氧： =2 kmol/100 kg daf 煤m 蒸汽中含氧： = kmol/100 kg daf 煤h =a+2m+h+0.0003出 =O入 出 所以 1.923.80612+0.3xamh 故得 （2-9.85ahx 3） D. 出口干气平衡 kmo
37、l/100 kg daf 煤aCO = kmol/100 kg daf 煤2m COS=0.0003 kmol/100 kg daf 煤 kmol/100 kg daf 煤bH2 kmol/100 kg daf 煤VC0.4 =0.006 kmol/100 kg daf 煤2S kmol/100 kg daf 煤 2.80.41rNAx 故得： .2.60.314+.0.4VambVx 所以 （2-0.98.04.32ambVx 4） E. 水煤气反应 取平衡温距为：400 取水煤气平衡反应温度：1300-300=1000 查得平衡常数：K=0.4834 故得： 20.483COHmbKah
38、（2-0.483mbah 5） （5）热量平衡 计算以 0为基准 输入热 入Q A 煤的热值 7615.4dafkcalgdf煤 煤带入热量 =7615.14 煤dafQlf =761514 煤kgc10da =3188306.82 煤Jf B 煤带入显热（25） 0.265pCkcalgdf煤 煤 1pQt . 煤kgcal0562df 煤J17.3 灰渣显热 煤 中 灰 dafkgclCp2.0 7.24pQCt灰 0351.6.=7429/kcalgdfKJa煤 中 灰煤 中 灰 C 煤中内水带入显热 水 kgcalp1 4.38pQt水 水 4.38125 109.5 煤=458.45
39、dafkgcl1010kJgdaf煤 p47.8Ct煤 浆 水 水 2519607.4kcalgdfJ煤 煤 D 氧气的显热 氧气 30时 =1.77pCcal/KAmo2oQxt 1.730 煤5dafkgcl2+OQ入 煤 煤 灰 水 煤 浆 水 76142.516309.5163.x 83.cal/xKgdf煤 输出热 t A 干煤气带出热 查表得干燥气中各组分高热值如下 表 2-5 热值 组分 CO2HS24CH 标3mkcal 3034 3052 6100 9527 2.4052610.95270.QbV煤 气 （67961.6a68364.8b819.8442.68V）kcal B
40、 煤气的显热 查 1400对煤气中各组分比热容如下所示 表 2-6 各组分比热容 组分 CO24CH2SH22NkmolcaA 7.78 12.41 16.23 7.25 9.70 7.691407.8.51.6.309.706QabmV煤 气 量 69024x (73542.)kcal C 水蒸汽的潜热 查表得：0 1atm H 2O 597.3/kcalg 2, 597.3=.18h/0Qlkdaf潜 煤 kgcl D 水蒸汽的显热 查 1400 .kcal/(.)pCmoC thpOH显,2 9.7140358h煤dafkgcl10 E. 灰渣带出的显热 查资料知： 灰 kgcalCp2
41、6., ,7.4Qt灰 .01265.10kcalgdf煤 F. 灰渣和飞灰未烧结碳的热量 灰渣中碳的热量取值: ,其中：4325FTEDTCBp 0476.3107.610972.D 103258E 1462.24.4Cp 3-4-01050431 .kcalg）（ 所以，灰渣中碳的热量取： ,140.pCl碳 daf857Qkclg碳,.027.61498pQC渣 碳 碳 daf碳 0 煤805dafkgcl0 飞灰中碳的热量; ,daf.27.41498pQCQ飞 灰 碳 碳 碳 020.857. 煤651.fkgcal飞 灰 碳渣 碳灰 碳 Q 805.91+6581.59 7387.
42、5 煤dafkgcl10 G 热损失 取总入炉煤发热量的 1%， 煤损 Q0176154.10kcalgdf煤 损灰 碳灰显水水煤 显煤 气出 QQ, 679.83.9.82.689150734abVbm 430540(31+50).6.+.1xVh 7853.614.87.241374.0613.8+0.7abVmxh 由于 出入 Q2x +1880.77785361487.241374.0613.8abxh =763342.86 (2-6) 4Vm 联立方程(2-1)(2-6)得： 0.26.138457.9.04.320.83 76342.87561.7.174613.80.=amVbh
43、xabVmhx 将上述方程写成数字矩阵求解有： 107853.614.8273016.80.2.9-104-1.9207.4.153.80-2764. 解得 .02.91436.8=507abhmVx 由此可得每 煤可生产:dafkg CO=5.1165kmol； COS=0.0013kmol； =0.0209kmol；2HS =3.6044kmol； =0.0321kmol； =1.4362kmol；2H2NCO =0.0140kmol； =0.0021kmol； =2.0929kmol；rA4CH2 整理结果如下表： 表 2-7 计算整理结果 M/(kmol/100kg daf 煤) Vm
44、3(标)/100kg daf 煤 /%(干基) /%(湿基) CO 5.1165 114.6096 50.03 41.53 H2 3.6044 80.7386 35.25 29.26 COS 0.0013 0.0291 0.01 0.01 CO2 1.4362 32.1709 14.04 11.66 CH4 0.0021 0.0470 0.02 0.02 H2S 0.0209 0.4682 0.20 0.17 N2 0.0321 0.7190 0.31 0.26 Ar 0.0140 0.3136 0.14 0.11 干气 10.2275 229.096 100.00 H2O 2.0929 46
45、.8810 16.98 湿气 12.3204 275.9770 100.00 每 1000 （标）粗煤气（干基）消耗3m 煤 1046.508.9229.dafkg煤 原 煤 水 7823 氧 310m标 每 1000 （标） （干基）消耗m2HCO 煤 58.926.7kg原 煤 水 4031. 氧 32.58m标 3.1.2 水洗塔计算 3.1.2.1 操作条件 （1） 有上述结果可得，进入水洗塔的干煤气量为 229.096 (标)，t=270；3m （2） 查资料可得出水洗塔、出文丘里管气体组分如下表： 表 2-8 出水洗塔气体组分 组分 CO H2 COS CO2 CH4 H2S N2
46、+Ar H2O /% 21.18 14.92 0.00 5.95 0.04 0.09 0.19 57.66 表 2-9 出文丘里管气体组分 组分 CO H2 COS CO2 CH4 H2S N2+Ar H2O /% 18.84 13.27 0.00 5.29 0.01 0.08 0.17 62.34 （3） 冷却水进口温度为 193，出口温度为 215； （4） 出塔湿煤气温度为 240； （5） 塔内操作压力 6.39MPa; （6） 假设干煤气经水洗塔、文丘里管，各组分没发生变化。 3.1.2.2 计算 由操作条件可得出水洗塔的气体组分中湿气总量为湿气=24.1556kmol； 出文丘里管
47、的气体总量为湿气=27.1575kmol 所以水洗塔中冷凝的水蒸气的量为 =27.1575-24.1556=3.0019kmoln水 热量衡算： 设冷却水用量为 W 1.进热 查表可得 3p=1.52/mCKJ煤 气 （ 标 ） 干气显热 229.096 tpC煤 气 =229.0961.352270 =83629.20KJ 水蒸气的焓 304.742768.3=843611.74KJ 式中 2768.3 为 270时水蒸气的焓 KJ/K； 冷却水带入热：807.64W KJ 式中 807.64 为 193时水的焓 KJ/Kg 入热总计：927240.94+807.64W 2.出热 查表可得 3p=1.46/mCKJ煤 气 （ 标 ） 干气显热 229.096 240pC煤 气 =229.0961.346240 =74007.17KJ 水蒸气焓 250.712796.8=701185.73KJ 式中 2796.8 为 240时水蒸气的焓 kJ/kg 冷凝水带出热量 897.2354.0342=48481.11KJ 冷却水带出热量:897.23W 出热总计；823674.01+897.23W 故得 92
