以煤为原料制取合成氨造气工段物料

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

（2）吹风气组成

（3）半水煤气组成

（4）灰渣组成

（5）带出物组成

（6）现有生产消耗

（7）循环时间

（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 =25989.1 kJ/kg

100kg煤热值为：25989.1×100=2598910kJ

对原料煤及干空气的焓忽略不计。

2、吹风气的热值

查的吹风气中各组分的高热值为

单位吹风气的热值为

Q吹=∑H v,iyi=12769.7×0.034+12644.1×0.084+39858.3×1.4=2054.29kJ

吹风气的热值=461×2054.29=947027.7kJ

干吹风气的焓H吹=WCpmΔT

干吹风气的平均恒压热容为：

查得各组分在0-350℃的平均恒压热容为

吹风气的平均摩尔恒压热容：Cpm=∑Cpiyi=（29.22×0.034+29.98×0.084+44.59×0.0131+31.07×0.004+29.73×0.735+46.89×0.014）/22.4=1.1932KJ/(M3. ℃)

干吹风气的焓H吹=WCpmΔT=461×1.1932×350=192522.8KJ

3、带出物的热值

带出物的热值近似计算为=11.6×25989.1=301474KJ

带出物焓值计算为=11.6×1.05×350=4263KJ

4、灰渣的热值

6.49×33913=220095KJ

33913为C得到热值KJ/(Kg.℃)

灰渣的焓计算为：

煤质不一样，其比热是不同的，煤水分对煤的比热影响很大。