焦炉燃烧计算
焦炉排计划的大循环小循环的计算方法
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5.5m焦炉设计参数
5.5m 焦炉结构及主要设计参数一、焦炉炉型D5555 型炉体结构为双联火道、带废气循环、单热、下喷、捣固型焦炉。
一座焦炉为 65 个炭化室， 66 个燃烧室， 67 个蓄热室。
二、设计参数1.周转时间： 25 小时2.炭化室干煤装炉量：吨 / 孔3.年产量：全焦 130 万吨、 10 万吨甲醇4.日装干煤量约 : 5376 吨，产焦量约 : 3924 吨，日产煤襟怀约 : 172 万 Nm35.日需回炉煤襟怀约：万 Nm36.煤场储煤量约： 14 万吨7.焦场储焦量约： 19200 吨8.焦炉的主要尺寸炭化室有效容积：全长： 16090mm有效长： 15290mm全高 : 5550mm有效高： 5300mm平均宽： 550mm机侧：540mm焦侧：560mm锥度： 20mm煤饼长度〔底 / 顶〕 : 15330/15130mm煤饼宽度： 500mm相邻炭化室中心距：1350mm燃烧室立火道间距：480mm燃烧室立火道数：32 个机侧立火道数： 16 个焦侧立火道数： 16 个废气循环孔尺寸：195×390/406炭化室炉墙厚： 95mm加热水平： 805mm斜道区全高： 800mm蓄热室全高： 3200mm小烟道全高： 658mm蓄热室宽度 : 440mm蓄热室主墙厚： 270mm蓄热室单墙厚： 200mm燃烧室立火道煤气灯头砖高：196mm(第 1、 32 立火道为 147mm)灯头砖出口直径：40mm炉顶区厚： 1189—1239mm焦炉全高： 10739— 10789mm焦炉烟囱高： 125m根部直径： 18m顶部直径： 12m熄焦塔高： 50m煤塔全高：三、工艺流程1.生产流程：荒煤气导出导烟除尘车↑↑配合煤→煤塔→捣固装煤车→炭化室→推焦车→拦焦车→氨水喷淋↑↓回炉煤气加热熄焦车→熄焦塔→晾焦台→运焦皮带→筛焦楼→外运2.焦炉燃烧系统气体流向：〔1〕加热煤气流向：回炉煤气总管→煤气预热器→煤气主管→煤季节流孔板→支管→加减旋塞→孔板盒→交换旋塞→横管→小孔板→下喷米管→直立砖煤气道→立火道灯头砖〔2〕空气流向：空气废气开闭器进风口→小烟道→蓄热室〔箅子砖→格子砖〕→斜道区→上升气流立火道底部斜道口〔3〕废气流向：上升气流立火道底部〔空气煤气接触燃烧产生废气〕→超越孔→下降气流立火道〔一小局部由废气循环孔被抽会上升立火道〕→下降气流立火道斜道区→下降气流蓄热室〔格子砖→箅子砖〕→小烟道→空气废气开闭器调治翻板→分烟道→总烟道→烟囱→大气3.焦炉荒煤气系统煤气流向：炭化室顶部空间→上升管→桥管→阀体→集气管→π型管氨水↑氨水↑冷凝喷洒↑喷洒↑打扫冷凝↑→吸气管→气液分别器→化产回收车间4. 焦炉煤气性质：1、成分、体积比含量、发热量成分可燃成分非可燃成分氢甲烷一氧重碳氢氧气二氧氮气化碳化合物化碳内容H CH CO CmHn O CO N24222体积比含量％～5527～ 315～82～ 3～2～32～ 7分子量21628～ 38324428底低发热值 MJ/m3合计低发热量~m 3 〔即 4300~4700Kcal/m 3〕2、着火点： 600～ 650℃3、一立方米煤气燃烧约需空襟怀 5 立方米。
焦炉煤气发热量计算
焦炉煤气发热量计算方法1、GB/T11062-1998的相关规定：1.1我国目前是用的计量参比条件和燃烧参比条件相同，均为101.325kPa ，20℃。
1.2已知组成的混合气体，在燃烧温度、计量温度和压力是的体积发热量计算公式：22102210)()],(,[~T R p t H p t V t H ⨯⨯= (26) 式中： )],(,[~2210p t V t H ----- 混合物的理想气体体积发热量（高位或低位）；)(10t H ----- 混合物的理想摩尔发热量；R----- 摩尔气体常数（R=8.314510J ·mol -1·K -1）； T 2----- 绝对温度（T 2=t 1+273.15）公式（26）是基本方法，还有一个可供选择的方法：)],(,[~)],(,[~221012210p t V t H x p t V t H j N j j ⋅=∑= （27）式中： )],(,[~2210p t V t H ----- 混合物的理想气体体积发热量（高位或低位）；)],(,[~2210p t V t H j ----- 组分j 的理想气体体积发热量（高位或低位）； j x ----- 组分j 的体积百分数。
有上述两种不同方法计算出的值，相差不大于0.01MJ ·m -3。
2、101.325kPa ，20℃干焦炉干煤气标况发热量的计算 2.1焦炉干煤气的组成从天安化工焦炉煤气流量测量节流装置设计计算书中获得焦炉煤气的组成如下：氮气2.4%、氧气0.7%、氢气57.9%、甲烷24.9%、乙烯2.6%、一氧化碳8.2%、二氧化碳3.3%.2.2焦炉干煤气各可燃组分的理想气体体积低位发热量（30,~-⋅m MJ H ）（我国目前是用的计量参比条件和燃烧参比条件相同，均为101.325kPa ，20℃，从相关国家标准中选用20/20℃数据）：氢气10.05MJ/Nm3、甲烷33.367 MJ/Nm3、乙烯55.01 MJ/Nm3、一氧化碳11.76 MJ/Nm3。
第四章 燃烧反应计算
实际燃烧时，由于n 1 ，因此就多了一 部分的空气未参与燃烧反应，这样就在燃烧产 物中增加了氧成分（O2’即VO2），且使得N2’ 含量增加，这时的实际燃烧产物生成量可以写 成：
Vn= Vco2+Vh2o+ VSO2+VN2+VO2
值得注意的是，这里的VN2与Vo中的VN2是不相等 的，要多（Ln-Lo）79% ！
燃料与燃烧学
燃烧反应计算
概述
燃烧反应的静力学计算，不涉及速度即动 力学 按燃烧反应式进行物质平衡及热平衡计算
目的
合理利用燃料 选择合理的风机 组织合理的燃烧 为炉子设计和管理提供必要的原始数据
假设条件
反应速度无限快，充分混合、接触，氧化剂允许过 剩，燃烧产物包括反应完成后生产物、剩余物 气体体积均为标准状态下体积（0℃，1kmol： 22.4m3） 空气成分：干成分 O2、N2，其中体积比例为：O2： 21%、N2：79%，重量：O2：23.2%、N2：76.8% 水蒸汽按饱和水蒸气计算 燃烧反应计算知道燃料成分，固、液体燃料为应用 成分，气体燃料为湿成分
79 N 2 LnX 100 + 100
因此
Vn=(CO+H2+ (n
m 1 )CnHm +2H S+CO +N +H O)X 2 2 2 2 2 100
+
+(n -0.21)L0+
当n = 1时
0.00124gLn
Vo=(CO+H2+ (n +0.79L0
m 1 )CnHm +2H S+CO +N +H O)X 2 2 2 2 2 100
焦炉煤气燃烧计算
1m³的焦炉煤气燃烧后产生多少m³的烟气焦炉煤气的组成如下表所示：气体二氧化碳氧气氢气一氧化碳甲烷苯氮气量% 4.0 0.40 54.7 3.6 27 3 7.35 由反应式可以看出，①C6H6+（15/2）O2 = 6CO2+3H2O1 7.5 6 30.030.225 0.18 0.09②CO +0.5 O2= CO21 0.5 10.036 0.018 0.036③CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O1 2 1 20.270.54 0.27 0.54④H2 + 0.5 O2 = H2O1 0.5 10.547 0.2735 0.547⑤CO20.04⑥O20.004⑦N20.0735则反应后产生的CO2 量=①+②+③+④+⑤= 0.18+0.036+0.27+0.04=0.526燃烧过程需要氧气的量=①+②+③+④-⑥=0.225+0.018+0.54+0.2735-0.004=1.05251、若取空气过剩系数取1.4，则需要空气量= 1.4×1.0525÷0.21=7.01进入空气量里含有的氮气量= 7.01×0.79=6.22进入空气量里剩余的氧气量= 7.01×0.21-1.0525=0.245则，焦炉煤气燃烧后产生的烟气的成分为：CO2，O2，N2 H2O 各成分的体积为：0.526 0.245 6.22+0.0735 1.177 则1m³的焦炉煤气产生的烟气量为：6.22+0.0735+0.526+0.245+1.177=8.232m³2、若取空气过剩系数取1.2，则需要空气量= 1.2×1.0525÷0.21=6.01进入空气量里含有的氮气量= 6.014×0.79=4.751进入空气量里剩余的氧气量= 6.014×0.21-1.0525=0.2104则，焦炉煤气燃烧后产生的烟气的成分为：CO2，O2，N2各成分的体积为：0.526 0.2104 4.751+0.073则1m³的焦炉煤气产生的烟气量为：4.751+0.0735+0.526+0.2104=5.56m³。
焦炉煤气发生量计算公式
焦炉煤气发生量计算公式
焦炉煤气发生量计算公式是用来确定焦炉产出的煤气量的数学公式。
焦炉煤气
是在焦化过程中产生的一种有价值的副产品，被广泛用于发电、燃烧和化工等领域。
了解如何计算焦炉煤气发生量对于焦化工艺的优化和能源利用的提高至关重要。
在焦炉煤气发生量计算中，涉及到多个参数，例如焦炉煤气中的主要组分含量、焦炉煤气实际流量、焦炭产量等。
根据煤气回收装置的设计和实际情况，通常可以采用下述的计算公式：
煤气发生量= ρ × Q × H
其中，ρ代表焦炉煤气有效组分的密度（单位为kg/m³），Q代表焦炉煤气的实际流量（单位为m³/h），H代表焦炭产量（单位为kg）。
需要注意的是，这只是最简化的方法，实际情况中可能还会有其他修正因子。
在实际应用中，需要准确测量焦炉煤气的主要组分含量，如CO、CO₂、H₂、CH₄等，以及煤气的实际流量和焦炭产量。
这些数据的准确性对于计算结果的精
确性至关重要。
因此，焦炉煤气发生量的计算需要依赖于先进的测量和监控技术。
总之，焦炉煤气发生量的计算公式为煤气发生量= ρ × Q × H，通过准确测量焦炉煤气的主要组分含量、实际流量和焦炭产量，可以得到更准确的计算结果。
这些数据对于焦化工艺的优化和能源利用的提高非常重要。
各种煤气的参数计算实例
各种煤气参数计算实例高炉煤气1、高炉煤气高炉煤气1．1高炉煤气的低发热值Q d（kJ/Nm3）★ 高炉煤气的成份：CO CO2 C m Hn O2 CH4 H2 N2 H2O 合计干成分% 26 17.4 0.2 0.4 0.4 2.6 53 -- 100湿成分% 25.04 16.76 0.19 0.39 0.39 2.5 51.03 3.7 100 ★ 高炉煤气低发热值Q dQ d=126.5×25.04+108.1×2.5+359.6×0.39+650×0.19=3701（kJ/Nm3）甲方提供的参数为800～850（kcal/Nm3）,与提供的燃气成分有差别,考虑到生产余量,本次实际计算取值为3550（kJ/Nm3）。
1.2高炉煤气燃烧和空气需求量L（kJ/Nm3）所按提供的成份计算,再用热值验算。
L0=0.0476×[0.5×25.04＋0.5×2.5＋2×0.39＋3.5×0.19－0.39]=0.71 Nm3 /Nm3(理论值) 验算值：L0’=0.19×3701/1000=0.703 Nm3/ Nm3较符合；L0取值0.71 Nm3 /Nm3а取值：1.03～1.05(过剩系数),考虑到蓄热式燃烧的核心为贫氧燃烧,则а取下限较好!1.3高炉煤气燃烧生成的烟气量V(Nm3 /Nm3)所按提供的成份计算,再用低热值验算其合理性。
V=Vco 2＋V`N 2＋V`H 2O ＋V O 2＋V SO 2 (16.76＋25.04＋0.39＋2×0.19)÷100＋ 0.79×1.03×0.71＋0.51＋ (2.5＋2×0.39＋3×0.19＋3.7)÷100=1.59 Nm 3/ Nm 3验算值：V 0=1.03×0.733＋0.97－0.03×10003701=1.60 Nm 3/ Nm 3很符合则V 取1.60 Nm 3/Nm31.4高炉煤气燃烧的理论燃烧温度t 0(℃)设为冷空气设为冷空气、、冷煤气时的t 0 t 0= y k k r r d C V L t C t C Q ..2++=57.103.159.13704××=1430℃2、焦炉煤气2.1焦炉煤气的低发热值Q d （kJ/Nm 3）★ 焦炉煤气的成份：CO CO 2 C m Hn O 2 CH 4 H 2 N 2 H 2O 合计 干成分%83.62.2120.559.15.6--100 湿成分% 7.71 3.45 2.12 0.96 19.74 56.91 5.39 3.71100★ 焦炉煤气低发热值Q dQ d =126.5×7.71+650×2.12+359.6×19.74+108.1×56.91=15603（kJ/Nm 3） 甲方提供的参数为4000～4200（kcal/Nm 3）,与提供的燃气成分有差别,考虑到生产余量,本次实际计算取值为15610（kJ/Nm 3）。
燃煤锅炉大量掺烧焦炉煤气的效率计算
燃煤锅炉大量掺烧焦炉煤气的效率计算中国是一个多煤少油的国家，截止2019年初，我国已探明的煤炭储量占世界煤炭储量的33.8%，煤炭在中国一次性能源消费中处于主导地位。
化石燃料燃烧是电力生产和其他能源、资源消耗部门的主要来源，这种形势在短期内将不会改变[1]。
钢铁生产过程中会产生大量焦炉、高炉煤气，一般钢铁企业会相应的建设自备电厂，受机组容量限制，钢铁厂并不能完全的、高效的利用焦炉、高炉煤气。
杨轶、湛志刚等通过对高炉煤气及煤粉燃烧理论的研究［2，3］，分析了高炉煤气燃烧需要的空气量及掺烧对炉膛烟气量、飞灰可燃物含量、炉膛辐射换热以及燃烧效率的影响。
钢铁工业中大量未被利用的高、焦炉煤气排放到大气，造成环境的污染和能源的浪费。
钢铁工业副产品煤气的浪费促使德国、捷克、匈牙利等国相继开始了对利用高、焦炉煤气替代一次能源发电的应用研究[4]。
华能营口电厂锅炉为前苏联塔甘罗格红色工人锅炉厂制造的超临界参数压力、多次垂直上升直流锅炉，单炉膛前后墙对冲燃烧，п型布置，一次中间再热，平衡通风。
经改造#1、2锅炉各增设三只煤气燃烧器，用于燃烧鞍钢来煤气。
本文以华能营口电厂煤气掺烧为例，根据焦炉煤气掺烧后空预器排烟温度、各风机出力、磨煤机电流等变化，计算大量掺烧焦炉煤气后，燃煤锅炉锅炉效率的变化，并对煤气掺烧的经济性进行评价。
工况一按照燃用煤种采购价格60%结算煤气价格，折合节约燃煤10.99t/h，节约燃料成本为13.48%，降低燃烧单位燃料成本31.93元/千千瓦时。
受排烟温度变化影响燃料成本变化为-0.22元/千千瓦时。
电耗降低156.82kW·h，节约燃料成本为0.26元/千千瓦时。
综合节约单位燃料成本31.97元/千千瓦时，即该工况下节约单位燃料成本13.50%。
工况二按照燃用煤种采购价格60%结算煤气价格，折合节约燃煤7.21t/h，节约燃料成本为7.34%，降低燃烧单位燃料成本17.39元/千千瓦时。
煤气燃烧计算
一、煤气完全燃烧计算1、燃料部分3（热效应数值摘自《工业炉设计手册 第2版》P89-90，在《炼铁设计参考资料》P782也有）各种煤气成分列表如下：（成分如有变动，请相应调整）所选煤气成分列表如下： 1.3053kg/Nm 3您选择的是高炉煤气，其低位发热值Qd==3208.62kJ/Nm 3折合成千卡Q d =766.36kcal/Nm 3或Qd=766.36kcal/Nm3÷1.3053kg/Nm3=587.13=10805kJ/Nm3×2.30%+12650kJ/Nm3×23.40%+35960kJ/Nm3×0.00%+59813kJ/Nm3×0.00%+86939kJ/Nm3×0.00%+90485kJ/Nm3×0.000%+117875kJ/Nm3×0.000煤气燃烧计算则所选煤气分子当量=2×2.300%+28×23.400%+16×0.000%+28×0.000%+42×0.000%+44×14.600%+28×54.700%+18×5.00%+32×0.000%+44×0.000%+58×0.000%=则所选煤气29.2380kg/kmol÷22.4Nm3/kmol=3208.62kJ/Nm3÷4.1868kJ/kcal=2、完全燃烧计算表设有 1.000Nm3高炉煤气完全燃烧空气系数α= 1.500完全燃烧（α=1.500）计算表3、完全燃烧实际理论燃烧温度计算实际理论燃烧温度t li 计算公式如下：式中，t li ：为计算的实际理论燃烧温度，℃V、c：实际燃烧产物体积及产物平均比热容，单位分别是：Nm 3，kJ/(Nm 3·℃)Q：煤气发热量，kJV r 、c r 、t r ：煤气的体积、平均比热和温度，单位分别是：Nm 3，kJ/(Nm 3·℃)，℃V a 、c a 、t a ：助燃空气的体积、平均比热和温度，单位分别是：Nm 3，kJ/(Nm 3·℃)，℃n%：燃烧室热效率，这里设定n%=100%⑴煤气平均比热计算注：将涉及到的单一气体平均比热计算公式列如下：单位：kJ/（Nm 3·℃）（参见《炼铁设计参考资料》P776～778，《高炉炼铁工艺及计算》成兰伯主编 P524～526也有）根据以上列表计算可得，这样的煤气完全燃烧时理论需氧量、理论空气量、理论烟气量以及空气过剩系数α=1.500时的实际空气量和实际烟气量如下：()%r r r a a a li Q V c t V c t n t Vc++⨯=2326(0.386160.22100.081810) 4.1868626.9CO c t t t --=+⨯-⨯⨯（<℃）2273.1[(0.71428308.38lg153.4)] 4.186820001000CO t c t t t +=--÷⨯（<℃）23(0.31410.0424110) 4.1868626.9O c t t -=+⨯⨯（<℃）2273.1[(0.42143113.07lg 55.74)] 4.186830001000O t c t t t +=--÷⨯（<℃）2326(0.31030.0124100.0178610) 4.1868626.9N CO c t t t --=+⨯+⨯⨯、、空气（<℃）2273.1[(0.41844148.33lg 65.28)] 4.186830001000N CO t c t t t +=--÷⨯、、空气（<℃）3(0.355350.031710) 4.1868100c t t -=+⨯⨯H2O(气)（<℃）31(0.35010.0578100.26) 4.1868526.9c t t t-=+⨯+⨯⨯H2O(气)（<℃）273.11000[(0.68973850.63lg117.298.6)] 4.186830001000273.1t c t t t t +=---÷⨯+H2O(气)（<℃）首先设定煤气温度t r =20℃煤气的平均比热c要根据烃类比热计算,烃类平均比热表如下：（单位：kJ/(Nm 3·℃)）（参考自《硅酸盐工业热工基础》P240 表4-14）按照插入法计算,20℃时各种烃类平均比热计算结果如下，计算结果在下列相应温度区间列出273.11000[(0.68973850.63lg117.298.6)] 4.186830001000273.1t c t t t t +=---÷⨯+H2O(气)（<℃）2326(0.31120.00375100.010410) 4.1868726.9H c t t t --=-⨯+⨯⨯（<℃）2273.11000[(0.4652585.93lg111.60.6)] 4.186830001000273.1H t c t t t t +=---÷⨯+（<℃）43(0.36860.3310) 4.1868726.9CH c t t -=+⨯⨯（<℃）4273.1[(1.20533822.37lg477.1)] 4.186811001000CH t c t t t +=--÷⨯（<℃）按照上表计算的20℃时各种烃类平均比热，来计算煤气的平均比热：3所以煤气平均比热cr=c H2H 2+c CO CO+c CH4CH 4+c C2H4C 2H 4+c C3H6C 3H 6+c CO2CO 2+c N2N 2+c H2O H 2O+c O2O 2+c C3H8C 3H 8+c C4H10C 4H 10==1.3587kJ/(Nm 3·℃)⑵实际理论燃烧温度计算由于温度小于2000℃，下表按照插入法计算的CO2的平均比热值略过，不能使用 1.6399实际理论燃烧温度t li =（Q＋V r c r t r ＋V a c a t a ）n%/（Vc）=-151.28=[(3208.62kJ（煤气发热量）+23.87kJ（空气物理热）+27.17kJ（煤气物理热）]×100%（燃烧室热效率）÷[1.789Nm3/Nm3煤气×1.000Nm3煤气×1.6399kJ ℃)]==1110.85℃废气平均比热=2.2912kJ/Nm3·℃×21.24%+1.7821kJ/Nm3·℃×4.08%+1.4438kJ/Nm3·℃×71.09%+1.5097kJ/Nm3·℃×3.59%=（上表中2000～2500℃CO 2的平均比热值参考自《燃料与燃烧》P268=1.3026kJ/Nm3.℃×2.30%+1.3002kJ/Nm3.℃×23.40%+1.5709kJ/Nm3.℃×0.00%+1.7940kJ/Nm3.℃×0.00%+2.2432kJ/Nm3.℃×0.00%+1.6351kJ/Nm3.℃×14.60%+1.3002kJ/Nm3.℃×54.70%+1.4904kJ/Nm3.℃×5.00%+1.3186kJ/Nm3.℃×0.00%+3.9238kJ/Nm3.℃×0.000%+4.3160kJ/Nm3.℃×0.000%=29.238 0.000%=kcal/kg）（参见《炼铁设计参考资料》P776～778，《高炉炼铁工艺及计算》成兰伯主编 P524～526也有）α=1.500时的实际空气量和实际烟气量如下：2273.1[(0.71428308.38lg153.4)] 4.186820001000CO t c t t t +=--÷⨯（<℃）2273.1[(0.42143113.07lg 55.74)] 4.186830001000O t c t t t +=--÷⨯（<℃）2273.1[(0.41844148.33lg 65.28)] 4.186830001000N CO t c t t t +=--÷⨯、、空气（<℃）31(0.35010.0578100.26) 4.1868526.9c t t t-=+⨯+⨯⨯H2O(气)（<℃）43(0.36860.3310) 4.1868726.9CH c t t -=+⨯⨯（<℃）4273.1[(1.20533822.37lg477.1)] 4.186811001000CH t c t t t +=--÷⨯（<℃）kJ/(Nm 3·℃)kJ/(Nm 3·℃)399kJ/(Nm3·2的平均比热值参考自《燃料与燃烧》P268）值插入法计算。
5.5m焦炉设计参数
5.5m焦炉结构及主要设计参数一、焦炉炉型D5555 型炉体结构为双联火道、带废气循环、单热、下喷、捣固型焦炉。
一座焦炉为65个炭化室，66个燃烧室，67个蓄热室。
二、设计参数1.周转时间：25小时2.炭化室干煤装炉量：40.26吨/孔3.年产量：全焦130万吨、10万吨甲醇4.日装干煤量约: 5376吨，产焦量约: 3924吨，日产煤气量约: 172万Nm³5.日需回炉煤气量约：94.6万Nm³6.煤场储煤量约：14万吨7.焦场储焦量约：19200吨8.焦炉的主要尺寸炭化室有效容积：44.57m³全长：16090mm有效长：15290mm全高: 5550mm有效高：5300mm平均宽：550mm 机侧：540mm 焦侧：560mm锥度：20mm煤饼长度（底/顶）: 15330/15130mm煤饼宽度：500mm相邻炭化室中心距：1350mm燃烧室立火道间距：480mm燃烧室立火道数：32个机侧立火道数：16个焦侧立火道数：16个废气循环孔尺寸：195×390/406炭化室炉墙厚：95mm加热水平：805mm斜道区全高：800mm蓄热室全高：3200mm小烟道全高：658mm蓄热室宽度: 440mm蓄热室主墙厚：270mm蓄热室单墙厚：200mm燃烧室立火道煤气灯头砖高：196mm(第1、32立火道为147mm) 灯头砖出口直径：40mm炉顶区厚：1189—1239mm焦炉全高：10739—10789mm焦炉烟囱高：125m根部直径：18m顶部直径：12m熄焦塔高：50m煤塔全高：44.9m三、工艺流程1.生产流程：荒煤气导出导烟除尘车↑↑配合煤→煤塔→捣固装煤车→炭化室→推焦车→拦焦车→氨水喷淋↑↓回炉煤气加热熄焦车→熄焦塔→晾焦台→运焦皮带→筛焦楼→外运2.焦炉燃烧系统气体流向：（1）加热煤气流向：回炉煤气总管→煤气预热器→煤气主管→煤气节流孔板→支管→加减旋塞→孔板盒→交换旋塞→横管→小孔板→下喷米管→直立砖煤气道→立火道灯头砖（2）空气流向：空气废气开闭器进风口→小烟道→蓄热室（箅子砖→格子砖）→斜道区→上升气流立火道底部斜道口（3）废气流向：上升气流立火道底部（空气煤气接触燃烧产生废气）→跨越孔→下降气流立火道（一小部分由废气循环孔被抽会上升立火道）→下降气流立火道斜道区→下降气流蓄热室（格子砖→箅子砖）→小烟道→空气废气开闭器调节翻板→分烟道→总烟道→烟囱→大气3.焦炉荒煤气系统煤气流向：炭化室顶部空间→上升管→桥管→阀体→集气管→π型管氨水↑氨水↑冷凝喷洒↑喷洒↑清扫冷凝↑→吸气管→气液分离器→化产回收车间4.焦炉煤气性质：1、成分、体积比含量、发热量2、着火点：600～650℃3、一立方米煤气燃烧约需空气量5立方米。
第六章.焦炉内煤气燃烧
扩散燃烧速度主要取决于气流沿高向的运动速度、煤气和空气的气 流夹角、出口中心间距、扩散系数等因素。 而气体燃料的扩散系数D反比于其平均分子量的平方根，即： D∝(8RT/πM)0.5 式中：R——气体常数； T——气体的绝对温度，K； M——燃料气的平均分子量。 由于高炉煤气的平均分子量远大于焦炉煤气的平均分子量，所以，高 炉煤气的火焰长度远大于焦炉煤气的火焰长度。
0.03克。
当设计焦炉进行热工计算时，煤气的组成必须确定，因此规 定热工计算时煤气的组成如下表所示： 热工计算用煤气组成
组成（体积%） 名称 焦炉煤气 大型高炉煤 气 中型高炉煤 气 发生炉煤气 H2 CH4 CO 6.0 26.8 28.0 CmH CO2 n 2.2 2.4 N2 4.0 O2
高炉煤气是无色、无味，无臭的气体，重度为1.29-1.30kg/m3，和空
气重度相近。因其中含可燃成分较少，因此发热量较低，一般为
3300～4200kJ/m3，和焦炉煤气相比，它燃烧比较缓慢，火焰较长。 它的着火点在600℃以上，爆炸范围是36～65%。 CO是有剧毒的气体，它在高炉煤气中含量较多，因此高炉煤气的 毒性是很大的。空气中含CO在0.2%时，能使人失去知觉，含有1% 时，能使人死亡，含0.06%时，对健康有害。因此高炉煤气设备必 须严格保持严密。安全规程规定在1立方米空气中CO含量不能超过
各种气体燃料的发热值可用仪器直接测定，也可以根据其组成按
加和法进行计算。
煤气中各可燃成分的低发热值(kJ／m3)为：
CO—12728；H2—10844；C2H4—35840；CmHn—71179。
按焦炉煤气的组成及上述数据，可计算焦炉煤气的低发 热值：
12728 CO 10844 H 2 35840 CH 4 71179 Cm H n Q低＝ 100
焦炉测温仪计算公式
需测温度炉头、直行（机侧，焦侧）、横排、蓄顶。
一、直行温度测量每个燃烧室的机、焦侧各选择一个火道作为测温火道，一般筛选机中和焦中火道，但要避开装煤车轨道和纵拉条。
选择时应考虑单双数火道均能测到。
选出的两个火道的温度分别代表机、焦两侧温度，这两个火道称为测温火道或标准火道。
从这些火道测得的温度称为直行温度。
将一昼夜所测得的各个燃烧室机、焦侧的温度分别计算平均值，并求出与机、焦侧昼夜平均温度的差，其差值大于20摄氏度以上的为不合格的测温火道，边炉差值大于30摄氏度以上的为不合格火道。
为考核直行温度的均匀和稳定，一般采用均匀系数与安定系数。
直行温度的均匀性用均匀系数（K均）考核。
直行温度的稳定性用安定系数（K安）考核。
（1）温度系数（M-A机）+ (M-A焦)K均 = ————————————2 M式中：K均—均匀系数；M —焦炉燃烧室数（除去检修炉和缓冲炉）；A机—机侧测温火道的温度超过平均温度20℃（边炉±30℃）的个数；A焦—焦侧测温火道的温度超过平均温度20℃（边炉±30℃）的个数；（M-A’机）+（M-A’焦）K安 = ——————————2 N式中：K安—安定系数；N —每昼夜直行温度测定的次数；A’机—机侧平均温度与加热制度所规定的温度标准偏差超过±7℃的次数；A’焦—焦侧平均温度与加热制度所规定的温度标准偏差超过±7℃的次数。
每间隔4小时测一次直行温度，测量时间应固定。
二、横排温度测量测量横排温度是为了检查沿燃烧室长向温度分布的合理性。
按一定的次序进行测量。
横排温度要求从机侧第2火道至焦侧第2~4火道均匀上升，并接近于直线。
横排最高温度点应在焦侧2~4火道，各火道温度与标准温度差值不大于20摄氏度，且相邻火道温度差值也不大于20摄氏度为合格。
为评定横排温度的好坏，将所测温度绘成横排曲线，然后将两个标准火道之间以机、焦侧温差为斜率引直线，此直线称为标准线。
理论与实际值计算
1 K
注：CmHn以80%C2H6和20%C2H4计算，煤气饱和温度30℃，入炉空气温度为20℃，相对湿度0.6，空气系数α =1.4 结论：1、以一座焦炉为例计算，根据19h30min结焦时间的煤气流量19000m3/h推算得知结焦时间为19小时时， 3 煤气流量大约在V煤气=20000m3/h，得出产生废气流量大约为V废气=121440m /h. 2、废气温度=250～280℃。 3、废气流量的大小和煤气成分多少（空间温度大小，回收处理情况）、结焦时间、加热制度等有关。
6.42 19.16 0.38
注：是煤气组成以氢气为例， H2=H2干/（1+标态含水量） =58/（1+0.0437）=55.57%
C2H4+3O2=2CO2+2H2O 3.00 C2H6+3.5O2=2CO2+3H2 3.50 O H2+1/2=H2O 0.50
1.44 55.57 8.43 4.19 其他以此类推：见相对湿煤气组成.
焦炉烟道废气显热回收理论计算
焦炉煤气燃烧计算表（以100m3干煤气为计算基准） 理论耗氧 组成 含量% （体积） 3.0 1.6 6.7 20.0 C2H4=0.4 C2H6=1.5 58.0 8.8 4.19 焦炉煤气燃烧所需理论氧量和燃烧产物量 78.40 33.50 107.49 13.14 33.50 5.52 120.63 19.87 8.80
实际空气量（干） 和带入的水汽、氧、 L实（干）=α L理=α O理100/21 522.67 氮 废气中各成分量，m3 废气组成，%（体积）
K
焦炉燃烧计算
焦炉燃烧计算煤在焦炉中的干馏过程是靠干馏过程产生的焦炉煤气燃烧加热得以连续进行，所以从焦炉煤气的组成可以计算需要的理论氧量，还可以计算煤气的热值，这对于焦炉调节有着重要的意义，下面就焦炉煤气的燃烧进行简单的计算。
1、空气量的计算：1立方米干煤气（标况）燃烧所需理论氧量0理按照下式计算0理=0.01【0.5（ H2+CO +2CH+3C2H4+7.5C6H k-O2】 Nrr/Nm3煤气。
式中 H2、C0、CH4、C2H4 等分别为煤气中该成分的体积百分比。
L 理=100/21 O 理，NriVNm3煤气实际干空气量 L 实（干）=过剩系数L理，N^Nm3煤气实际湿空气量为：L 实（湿）= L 实（干）{1+（ H2O 空}，NriVNm3干空气。
2、废气量和废气组成的计算完全燃烧时，废气中仅含有 CO2、H2O、 N2 和过剩空气中带入的氧，故废气中各种成分的体积为：V CO2=0.01[CO2+ CO+ CH+2 C2H4+6CH] Nm3/Nm3煤气V H2O=0.01[H 2+2（CH4+CH）+3 GH6+（H2O）煤+ L实（干）（H2O）空]Nr r/Nm"煤气V 氮=0.012+0.79 L 实（干），Nm'/Nm3煤气V O2=0.21 L 实（干）-O 理, Nm3/Nm3煤气式中（甩0）煤---每m煤气中所含水汽量，Nm/Nm3煤气故im煤气燃烧生成的废气量为：V= V C02 +V H20 +V 氮+V02 Nm3/Nm i 煤气例：计算空气需要量和废气生成量，计算以干煤气为准，并设过剩系数为a=1.25，饱和煤气的温度为20C,空气温度为20C,相对湿度0.6，计算结果如下：以100立方米干煤气为准：表一：某公司2014年度煤气组成平均值％（干）表二：废气组成及废气量:由计算，燃烧1m3上述的干焦炉煤气时，L实（干）=5.223Nrn i/Nm i煤气L 实（湿）=5.223 （1+0.6x0.0235 ） =5.297N 米3/N 米3, V=6.003Nm3/Nm3。
焦炉煤气发热量计算
焦炉煤气发热量计算方法1、GB/T11062-1998的相关规定：1.1我国目前是用的计量参比条件和燃烧参比条件相同，均为101.325kPa ，20℃。
1.2已知组成的混合气体，在燃烧温度、计量温度和压力是的体积发热量计算公式：22102210)()],(,[~T R p t H p t V t H ⨯⨯= (26) 式中： )],(,[~2210p t V t H ----- 混合物的理想气体体积发热量（高位或低位）；)(10t H ----- 混合物的理想摩尔发热量；R----- 摩尔气体常数（R=8.314510J ·mol -1·K -1）； T 2----- 绝对温度（T 2=t 1+273.15）公式（26）是基本方法，还有一个可供选择的方法：)],(,[~)],(,[~221012210p t V t H x p t V t H j N j j ⋅=∑= （27）式中： )],(,[~2210p t V t H ----- 混合物的理想气体体积发热量（高位或低位）；)],(,[~2210p t V t H j ----- 组分j 的理想气体体积发热量（高位或低位）； j x ----- 组分j 的体积百分数。
有上述两种不同方法计算出的值，相差不大于0.01MJ ·m -3。
2、101.325kPa ，20℃干焦炉干煤气标况发热量的计算 2.1焦炉干煤气的组成从天安化工焦炉煤气流量测量节流装置设计计算书中获得焦炉煤气的组成如下：氮气2.4%、氧气0.7%、氢气57.9%、甲烷24.9%、乙烯2.6%、一氧化碳8.2%、二氧化碳3.3%.2.2焦炉干煤气各可燃组分的理想气体体积低位发热量（30,~-⋅m MJ H ）（我国目前是用的计量参比条件和燃烧参比条件相同，均为101.325kPa ，20℃，从相关国家标准中选用20/20℃数据）：氢气10.05MJ/Nm3、甲烷33.367 MJ/Nm3、乙烯55.01 MJ/Nm3、一氧化碳11.76 MJ/Nm3。
焦炉工艺计算参考(下)
5.2.3 焦炉蓄热室计算蓄热室计算的目的是求出格子砖的高度，从而进一步确定蓄热室的高度。
应该按热交换量最大的蓄热室进行计算，所以一般选焦侧煤气蓄热室来计算格子砖高度。
运算时先列出有关的原始数据，然后通过蓄热室热平衡计算，确定预热空气或高炉煤气的温度，以及蓄热室的热交换量，再按下列方法算出热交换系数p K 。
(1) 对传热系数K α的计算K α=T 0.25（0.9617+0.60.2125V d） （5.26）式中：K α——对流传热系数，kcal/m 2·h·℃；V 0——换算成标准状态下湿气体的流速，m/s ； d ——格子砖的水力直径，m (2) 辐射给热系数F α的计算 先求出辐射层厚度CC=Pd （5.27）式中：P ——三原子气体CO 2或H 2O 的体积百分数； d ——格子砖水力直径，m 。
按求得的2CO C 和2H O C 值，查《焦化设计参考资料》附录十六，分别查表得辐射给热系数2CO F α和2H OF α，kcal/m 2·h·℃。
再将此两项相加，得F α。
将K α与F α之和乘以气流通过蓄热室的不均匀系数（一般为0.7～0.8）即得总传热系数，再根据加热期和冷却期的总传热系数（查《焦化设计参考资料》附录十七），确定总热交换系数p K 。
然后算出格子砖上、下部气体温差的对数平均温度，最后按下式求出换热面积F ：F=JP QTK t∆ （5.28） 式中：F ——换热面积，m 2；Q ——预热高炉煤气或空气净得的热量，kcal/min ；J P K ——格子砖的平均总热交换系数，kcal/m 2·周期·℃；T ——一个换向周期的持续时间，一般为20min ； ∆t —格子砖顶部与底部的气体对数平均温度，℃ 根据一层格子砖的蓄热面积，可以确定格子砖的高度。
(3) 原始数据表5.12 原始数据名称单位数量 备注炭化室有效容积m 3 42.3炭化室一次装入干煤量：38.5×0.8 t 40.19 干煤堆积重度：0.95t/ m 3 1Kg 干煤相当耗热量 Kcal/ Kg 728干高炉煤气的发热量 Kcal/ m 3938查《焦化设计参考资料》附录十二 湿高炉煤气组成，%：CO 2O 2COH 2CH 4N 2 H 2O10.52 0.29 26.78 2.58 0.19 55.24.36每一煤气燃烧室所需的干高炉煤气量： 40.19100065724938⨯⨯⨯m 3/h1300通过一个煤气蓄热室的高炉煤气量：m 3/h高炉煤气30℃时含饱和水汽量4.36% 干煤气1300×2 2600 湿煤气1300×2÷0.9564 2719 通过一个焦侧煤气蓄热室的高炉煤气量： m 3/min焦、机侧煤气分配比为： 1.09干煤气⨯⨯2600 1.0960(1+1.09)22.60 湿煤气22.60÷0.9564 22.63当α=1.25时，1m 3干高炉煤气所产生的湿废气量m 3 1.824 查《焦化设计参考资料》附录十二当α=1.25时，1m 3干高炉煤气燃烧所需的湿空气量m 3 0.933 查《焦化设计参考资料》附录十二 当α=1.25时，焦侧一对煤气、空气蓄热室通过的湿废气量 22.60×1.824 m 3/min41.22废气通过煤气与空气蓄热室的分配比：22.630.3621080-22.630.3239022.600.933(0.3411080-0.31290)⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯1.19查《焦化设计参考资料》附录十四煤气1080℃热容量为0.362空气1080℃热容量为0.341煤气90℃热容量为0.323空气90℃热容量为0.312当α=1.25时，通过焦侧一个煤气蓄热室的湿废气量41.22×1.19÷2.192m3/min 21.96当α=1.25时，湿废气组成，%：CO2 H2O2 N221.49 4.8 2.12 71.59360℃时，湿废气热容量（α=1.25）Kcal/ m3·℃0.349 查《焦化设计参考资料》附录十四1300℃时，湿废气热容量（α=1.25）Kcal/ m3·℃0.3915 查《焦化设计参考资料》附录十四本设计采用12孔格子砖，其参数如下[17]：①一块格子砖的蓄热面积F=0.4930 m2②焦侧一层格子砖的蓄热面积F=31.544 m2（其中包括60块格子砖的蓄热面积及相应高度的蓄热室墙面积）③焦侧蓄热室一层格子砖的总空隙面积F K=1.614 m2④焦侧蓄热室一层格子砖的总周边长度L=272.314 m⑤格子砖的水力直径d=0.0237 m(4)煤气蓄热室的热平衡1）带入热量①废气带入的显热（Q1）Q1=1300×0.3915×21.96=11177 kcal/min②高炉煤气带入的显热（Q2）Q2=90×0.323×22.63=658 kcal/min③进入总热量（Q a）Q a= Q1+ Q2=11177+658=11835 kcal/min2）带出热量①废气带出热量（Q3）Q3=360×0.349×21.96=2760 kcal/min②蓄热室墙面对周围环境的散热（Q4）取散热系数K=0.005Q 4= KQ a =0.005×11835=60 kcal/min ③ 总带出热量（Q b ）Q b = Q 3+ Q 4=2760+60=2820 kcal/min 3） 煤气预热所得热量（Q 5）Q 5=Q a ―Q b =11835―2820=9015 kcal/min 4） 高炉煤气预热后温度 t=⨯预热煤气所得所得热量湿煤气量预热后温度下的煤气热容量901522.630.362=⨯≈1080 ℃(5) 热交换系数K P 的计算 用下式计算对流传热系数αK =T 0.25（0.9617+00.60.2125V d） （5.29） 1) 蓄热室加热期的对流传热系数① 蓄热室上部：格子砖温度 t G =1235℃；废气温度 t F =1300℃； 平均温度：t J =（t G + t F ）/2=1267.5℃；t J =1540.5 KV 0=21.9660 1.614⨯=0.227m 3/s1S K α=T 0.25（0.9617+00.60.2125V d ）=1540.50.25×（0.9617+0.60.21250.2270.0237⨯）=8.88kcal/m 2·h·℃ ② 蓄热室中部G t ，=975℃；F t ，=1035℃； J t ，=1005℃；J T ，=1278K1Z K α= T 0.25（0.9617+00.60.2125V d ）=12780.25×（0.9617+0.60.21250.2270.0237⨯） =8.47kcal/m 2·h·℃ ③ 蓄热室下部G t ”=310℃；F t ”=360℃； J t ”=335℃；J T ”=608K1X K α= T0.25（0.9617+00.60.2125V d ）=6080.25×（0.9617+0.60.21250.2270.0237⨯） =7.04 kcal/m 2·h·℃2) 蓄热室加热期的辐射给热系数① 蓄热室上部C CO2=Pd=21.49×0.0237/100=0.00509 m C H2O =Pd=4.8×0.0237/100=0.00114 m辐射介质温度：G t =1235℃ F t =1300℃，查《焦化设计参考资料》附录十六得，21CO F α=8.4 kcal/m 2·h·℃ O H F21α=1.2 kcal/m 2·h·℃ 1S F α=21CO F α+O H F21α=8.4+1.2=9.6 kcal/m 2·h·℃ ② 蓄热室中部辐射介质温度：G t ，=975℃ F t ，=1035℃，查《焦化设计参考资料》附录十六得，21CO F α=6.3 kcal/m 2·h·℃ O H F 21α=0.75 kcal/m 2·h·℃ 1Z F α=21CO Fα+O H F 21α=6.3+0.75=7.05 kcal/m 2·h·℃ ③ 蓄热室下部辐射介质温度：G t ”=310℃ F t ”=360℃，查《焦化设计参考资料》附录十六得，21CO F α=1.495 kcal/m 2·h·℃ O H F 21α=0.25 kcal/m 2·h·℃ 1X F α=21CO F α+O H F21α=1. 495+0.25=1.745 kcal/m 2·h·℃ 3) 加热期的总传热系数上部：1S α=0.75（1S K α+1S F α）=0.75×（8.88+9.6）=13.86 kcal/m 2·h·℃ 中部：1Z α=0.75（1Z K α+1Z F α）=0.75×（8.47+7.05）=11.64 kcal/m 2·h·℃下部：1X α=0.75（1X K α+1X F α）=0.75×（7.04+1.745）=6.59 kcal/m 2·h·℃ 上三式中0.75为校正系数；反映了气体通过蓄热室时分布的不均匀程度。
焦炉工艺计算参考(上)
焦炉工艺计算参考5.2 工艺计算5.2.1 炭化室的物料衡算物料平衡是根据物质不灭定律进行计算的。
炭化室的物料衡算指进入炭化室的的原料——煤为入方，炼焦的各种产品——焦炭及其他化工产品为出方进行衡算。
进行物料衡算是炼焦车间设计最基本的依据，也是确定各种设备操作负荷和经济估算的基础[16]。
(1) 物料平衡的入方1) 量。
（5.1） 1000W 量为 G s = G mG s =1) 吸入炭化室的空气量当集气管压力保持正常数值时，在整个结焦过程中，炭化室内均为正压，所以空气及燃烧系统产生的废气不容易漏入炭化室中。
在物料平衡计算中可以不予考虑。
(2) 物料平衡的出方1) 全焦量(G J )全焦量指包括粉焦在内的不同粒度焦炭的总和，其计算式如下：J G =10010001000100100100ar dJ ar J K W A K --=⨯，kg/t （5.2）式中：ar J K ——入炉煤收到基全焦率，% d J K ——入炉煤干燥基全焦率，%d J K 用数理统计的方法得出的计算式如下：d J K =103.19―0.75V d ―0.0067Jt ，% （5.3）d V ——入炉煤的干基挥发分，%；与配合煤的干基挥发分相同。
d V J t 设Jt d J K 2) （5.4）arJY K daf JY K ar A dafJY K =―1.4+0.8V daf （5.5）= 1.40.18430.28 4.17-+⨯=JY G = 100109.27 4.17100033.66100100--⨯= kg/t3) 粗苯量粗苯量可按下式计算：10010001000100100100ar dafar BB B W A K K G --==⨯，kg/t （5.6）B G ——粗苯量，kg/tar B K ——入炉煤收到基粗苯产率，% daf B K ——入炉煤干燥无灰基粗苯产率，% daf B K 目前多用下式进行计算：daf B K =0.640.065daf V -+0.640.06530.28 1.33-+⨯=B G =100109.27 1.33100010.74--⨯= kg/t4) 量。
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焦炉燃烧计算
Company Document number：WUUT-WUUY-WBBGB-BWYTT-1982GT
焦炉燃烧计算煤在焦炉中的干馏过程是靠干馏过程产生的焦炉煤气燃烧加热得以连续进行，所以从焦炉煤气的组成可以计算需要的理论氧量，还可以计算煤气的热值，这对于焦炉调节有着重要的意义，下面就焦炉煤气的燃烧进行简单的计算。
1、空气量的计算：
1立方米干煤气（标况）燃烧所需理论氧量O理按照下式计算O理=【（H2+CO）+2CH4+3C2H4+】Nm3/Nm3煤气。
式中H2、CO、CH4、C2H4等分别为煤气中该成分的体积百分比。
L理=100/21 O理，Nm3/Nm3煤气
实际干空气量L实（干）=过剩系数L理，Nm3/Nm3煤气
实际湿空气量为：
L实（湿）= L实（干）{1+（H2O）空}，Nm3/Nm3干空气。
2、废气量和废气组成的计算完全燃烧时，废气中仅含有CO2、
H2O、N2 和过剩空气中带入的氧，故废气中各种成分的体积为：
V CO2=[CO2+ CO+ CH4+2 C2H4+6C6H6] Nm3/Nm3煤气
V H2O=[H2+2(CH4+C2H4)+3 C6H6+(H2O)煤+ L实（干）（H2O）空] Nm3/Nm3煤气
V氮=+ L实（干）, Nm3/Nm3煤气
V O2= L实（干）- O理, Nm3/Nm3煤气
式中(H2O)煤---每m3煤气中所含水汽量，Nm3/Nm3煤气
故1m3煤气燃烧生成的废气量为：
V= V CO2 +V H2O +V氮+V O2, Nm3/Nm3煤气
例：计算空气需要量和废气生成量，计算以干煤气为准，并设过剩系数为α=，饱和煤气的温度为20℃，空气温度为20℃，相对湿度，计算结果如下：
以100立方米干煤气为准：
表一：某公司2014年度煤气组成平均值%（干）
表二：废气组成及废气量：
由计算，燃烧1m3上述的干焦炉煤气时，L实（干）=Nm3煤气L实（湿）N米3/N米3，V=Nm3。