煤气化过程计算.pdf

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1、煤气化过程计算 上海化 工学院葛维襄 气化过程计算的 目的在于确定用某种燃料为气化原料时所生成煤气的组成与热值 煤气的产率 气化剂的消耗量 热效率等 并为设计和选用净化及输送设备提供依据 一 发生 炉煤气与水煤气的计算 一 计算基 础 气化 过程中主要的反应是 C C O ZCO一38790 l C H 0 一一 C O H 一2 8380 2 C ZH Ze s s e CH 2 0 8 70 3 反应 1 2 是吸热反应 所需热量由下列氧化反应所提供 C O CO Z 9 7 650 4 气化过程的计算 首先是进行物料衡算 物料衡算不仅是热量衡算的基础 而且有 助于 了解气化过程中进入物质

2、与生成物质之 间以及 它们本身相互 之间的量 的关系 这对 控制生产操作是有实际意义的 显然 以燃料与气化剂形式进入系统的碳 氢 氧 氮和硫的量必 然等于气化反应 后存在于煤气及其带出物和残留物中的量 若煤气组分为 CO CO Z H Z H ZO CH H Z S和N Z B 代表产生每立方 米 煤气的燃料量 以公斤计 M代表产生每立方米煤气的气化剂 以立方米计 C C C H H H O 氏 O S S S N N 和N 分别表示燃料 气化剂与煤气中的碳 氢 氧 硫和氮的含量 当 只考虑实际气化的燃料 则 可 以列出 各元素的物料平衡 碳平衡 B C MC 一 C 一 e Ue 2 eH

3、氢平衡 BH 十 MH 二 H H 十 如 2 c H礴 十 H 25 氧平衡 BO MO O 0 5 十 c 2 十o so HZ 硫平衡 B S MS S vH25 氮平衡 BN MN 二一 N NZ 气化过程的热量衡算 即 以燃料和气化剂方式进 入气化 炉反 应层 的化学热与物理热 应等于由反应层输出的热量 输出的热量包括从 还原层带出的煤气化学热和物理热以及 对外的热损失 通常热量衡算可按下式计算 B I Q 刀 M I Q D I Q D Q 式 中 I 燃料的物理热 仟卡 公斤 Q 刀 燃料的低热值 仟卡 公斤 几 气化剂的物理热 仟卡 标米 3 Q D 气化剂的低热值 仟卡 标米

4、 3 I 1标米3煤气的物理热 仟卡 标米 3 Q D 1标米3煤气的低热值 仟卡 标米 3 Q 热损失 仟卡 热损失通常以燃料低热值的百分率来计算 即 Q B x Q x 三 1 00 当 以空气 或氧 和蒸汽为气化剂时 口哪 二 0 将以上关系代入热量衡算式中得 B 一 儡 Q 小 M Q二 热损失 劝 在 1一1 0 范围 它与气化炉 的大小以及气化强度 有 关 在常压 和 一 般负荷 15 一25 0 公斤 米 小时 时 热损失约为5一8 在加压气化或气化 强度为 50 0 一1000公斤 米 2 小时时降至1一3 I 表示燃料进入反 应层时的物理热 在逆流气化时燃料经过预热 故可取还

5、 原层 最终温度时的热含量 而在并流气化时 燃料以室温进入反应层 故其物理热可以忽略 不计 I 为气化剂的热含量 其中不计所含水蒸汽的汽化热 由于气化反应是一个很复杂的过程 而且原料的性质 气化方法都会影 响 气 化 过 程 因此完全根据理论来进行气化过程的计算是很困难的 牛顿一脱劳斯坦法属理论计 算法之一 在目前的实际应用中通常采用综合计算法和实际数据计算法 二 综合计算法 综合计算法或称H H 杜勃罗霍托夫法 它是一种经验性的计算方法 其中某些 指标采用实际数据 在综合计算法中把气化 过程分为两个阶段 气化炉上部的干馏阶段 或称燃料预处 理阶段 和气化炉下部的真正气化阶段 生成的煤气则是气

6、化气与干馏气的总和 1 燃料预处理阶段的计算 根据实际经验数据来确定燃料预处理阶段产物的产率与组成 一般根据以下 几个假 设进行计算 水蒸汽 干馏产物中除有吸湿水外 燃料中约5 0 的氧与当量的氢生 成热 解 水 变成煤气中的蒸汽 二氧化碳 干馏时 燃料中一部分氧转变成二氧化碳 其量随燃料种类而异 泥煤 全部氧之4 0 褐煤 2 0 一2 5 烟煤 无烟煤或焦炭 1 0 甲烷 燃料中一部分氢能变为甲烷 泥煤 1 5一2 0 褐煤 2 5 烟煤 35 无烟煤 2 0 乙烯 燃料中约3一5 的氢与当量的碳生成乙烯 焦油 按杜勃罗霍托夫的假定 燃料中含有多少重量的氢 即有多少重量的碳 转入焦油中 在

7、实际 生产中 同一燃料的焦油产率随气化炉 的结构与操作条件的不 同而有很大的 变化 氮 燃料中所有的氮都转入煤气 燃料中2 0 的硫进入灰渣 8 0 的硫与当量的氢成为硫化氢而进入煤气 氢 除了生成热解水 甲烷 乙烯 焦油 和硫化氢外 燃料 中剩余的氢都以游 离状态转入干馏煤气中 一氧化碳 除了生成热解水 二氧化碳 焦油外 燃料中剩余的氧与当量的碳 以一氧化碳形式转入煤气中 带出物 在计算时应考虑到自气化炉中被煤气流带出的小颗粒燃料 当气化用 燃料中含粉末不多 约1 0 时 带出物约占燃料重量的1一3 灰渣含碳 灰渣含碳是灰渣 重量的 5一1 0 气化的碳 除生成干馏产物以及灰和带出物损失外

8、其余的碳都用于真正 的气 化过程 根据以上假设和燃料的元素分析可以求出预 处理阶段 的气体量和气体成分 由此 而 可算出转入真正气化过程的元素量 2 气化过程的计算 在气化过程中生成了C O CO Z H Z H Z O和N Z 的混合气体 煤气 各组分的 含量可以通过解下列方程式而求得 碳平衡 进入气化层的燃料中 1 公斤分子碳生成 1 公斤分 子 CO 或 CO Z 所以 C O CO Z e s C 公斤分子 氢平衡 1公斤分子水蒸汽分解时生成1 公斤分子氢 所以 H 十H O未一 W公斤分 子 式中万 气化剂中水蒸汽的数量 公斤分 子 H O未 未分解的水蒸汽 氧平衡 生成C O与CO

9、 Z 的氧的数量 由空气中的氧与水蒸汽分 解 而得 所 以 器 N Z 夸一c o Z 十 粤 公斤 Z c o 十 c o 一 理井 H 1 吕8 式中 器 N Z 一 空气中的氧 警 蒸汽中的氧 平衡常数关系式 二 Co o H O 丈 一 二二 二一一二二 一 七U 2 h Z 在实际 生产中 K值范围为1 7一3 0 因为在气化炉中过程 不能达到平衡 为了防止 结渣要送入过量 的水蒸汽 和水蒸汽及空气中的氧进行化学作用的碳量与空气中的氮量之间存在着下列 关 系 C O C O 一 下百一 一 刀 根据实际数据 空气鼓风时 刀 0 5一0 5 2 蒸汽 空气鼓风时 刀 0 6 0一0 6

10、 3 有时也可用气化炉 的热量衡算来代替该关系式 此时要规定煤气出口温度 解上述五个方程式 可以求得气化层生成的煤气组成 水煤气气化过 程 的计算是将吹风阶段和制气阶段分 开进行的 认为所有燃料都在该 阶段消耗掉 在确定了煤气的组成与产率后 每一阶段分别制定热量衡算 根据吹风阶段积聚在 燃料层中的热量与制气阶段所需热量之比 可以确定生产水煤气所用燃料量及吹风阶段 所用燃料量的实际 比例 然后可 制定气化炉整个过程的物料平衡与热量平衡 在计算时根据实际数据 假定煤气中C O Z 与CO的 比例 在吹风阶段 以焦为原料 CO 一 二 J L CO 确 一 户 CO 时 彩书 票 3 一 3 5 以

11、无烟煤为原料时 岑碧 1 6一2 饥在制气阶段 布二 毛 寻二 CO 一 一 伪 了 酬朋 z切 J 一 书 C O 一 一 J一 J 7 CO Z 4一8 用焦时该比例通常比用无烟煤时为高 又假定制气阶段的水蒸汽分解率为5 0 左右 三 实际数据计算法 实际数据计算法是以实测煤气组成为依据的计算法 为此采用此法计算时 首先要 将气化用煤进行试烧 以获得准确的煤气组成分析数据 因此 此法 虽是目前常用的计算 方法 但也有其局 限性 计算步骤 1 收集和取定基本数据 燃料的元素分析和热值 干煤气组成 出口煤气中水汽含量或蒸汽分解率 带出物的数量及其组成 灰渣 的组成 气化炉进出口物料温度 2 基

12、本数据计算 一般以10 0 公斤入炉燃料为基准 带出物中各元素量 由灰平衡计算灰渣数量及灰渣中各元素量 燃料气化后进入煤气中各元素的量 3 煤气产量 空气消耗量 煤气中水分含量的计算 由碳平衡计算煤气产量 由氮平衡计算空气消耗量 由氢平衡计算煤气中水分 含量 4 气化效率和热效率的计算 气化效率 煤气产率 x 煤气热值 燃料热值 x 10 0 热效率 二煤气产率 火 煤气热值 十 产生蒸汽的热含量 十 焦油及其他 产品热值 燃料热值 十 气化剂的热含量 j乙 叨毛 写 1 沼 个寸了 成架胜1 Q Z 燃料物理热 Q 3 气化剂 的热含量 出项 Q 煤气的热值 Q 煤气 的物理热 Q 煤气中水

13、分的热含量 口 焦油带出的化学热 Q 焦油带出的物理热 Q 带出物的化学热 Q 带出物的物理热 Q孟 灰渣的化学热 Q导 灰渣的物理热 口 热损失 所以热量衡算式为 Q Q Z Q Q Q二 Q Q Q Q Q Q孟 Q二 Q 在水煤气计算中需将吹风阶段与制气阶段 分开来算 在吹风阶段用热量衡算计算蓄 积在燃料层中的热量 Q 和吹风效率 Q Q Q Q 3 一 Q Q Q二 Q二 Q Q Q Q二 Q 二 Q 其中O Q Q 分别表示 吹风阶段各项热量 对于有夹套锅炉 的气化炉 在 常压和一般负荷条件下热损失 约为燃料热值的7一8 在制气阶段用热量衡算计算从燃料层中得到的热量 Q 礴 Q Q

14、Q Q 二 Q Q Q Q Q二 Q 二 Q 一 Q Q Z Q 3 其中Q Q 二 一 Q 分别表 示制气阶段各项热量 由吹风和制气阶段 的热量 衡算 计算燃料用于吹风和制气的百分率 设二为用于制 水煤气的燃料百分率 戈 Q4 100 一戈 Q Q Q Q 火100 而吹风燃料百分率为 Q 4 Q Q 二 义10 0 然后 计算总过程效率 并作总过程的物料衡算与热量衡算 在半水煤气计算时 尚需进行配气计算 根据需要的氢氮比计算配入水煤气中的吹风气量 计算半水煤气的实际组成 配气量的计算可以这样进行 取半水煤气中 CO H Z N 二 3 2 1 然后根据 吹风气和水煤气 制气阶段加氮后也可称

15、半水煤气 中 C O 十H Z 与N Z 的比例进 行 计算 设吹风气中C O H Z 二 N Z b 水煤气中CO 十H Z二 c N 二 d 1标米 水 煤气中需配 入的吹风气量为丫标米 则 ax 十c 3 2 d十b丫 3 Zb一 a e一 3 Z d 由于水煤气中加入了 吹风气 所以10 0公斤燃料实际可制得的半水煤气量增加 同 时实际 的煤气组成发生相应 的改变 需进行校 正 根据配入水煤气中的吹风气量进行空气吹净阶段的时间核算 比较配入水煤气中的 吹风气量占总吹风气量的百分数与吹净气量占吹风气总量的百分数 若两者接近 即表 示每循环中吹净时所回收的气量即为配入的吹风气量 所取吹净时

16、间百分 比是合适的 通常吹净时的风量为吹风时的6 0 吹净气量占吹风气总量的百分数可按时间分配进行 计算 四 发生炉煤气计算举例 综合计算法 已知数据 进行气化的无烟煤组 成 C 二7 8 59 H 二 1 6 9 O 二 1 9 5 N Z 0 8 5 S 二1 40 操作基 操作基的热值 Q 6891仟卡 公斤 灰分含量 A 1 1 5 2 操作燃料中的水分牙 二4 0 0 带出物占加入燃料的 2 计算 整个计算以10 0公斤操作燃料为基准 除带出物外参加气化过程的燃料的元素组成 公斤分子 如下 1 燃料预处理阶段的计算 应 用杜勃罗霍托夫经验系数确定水蒸汽量与干馏产物量 水蒸汽 假设燃料

17、中5 0 氧转变为热解水 加入气化炉量带 出 物参加反 应 78 5 9 1 6 9 1 95 1 57 0 0 3 0 0 4 0 8 5 1 4 0 4 0 0 11 5 2 0 02 0 0 3 0 0 8 0 2 3 77 02 12二6 4 2公斤分子 1 66 2 0 8 3公斤分子 1 91 32二0 0 6公斤分子 0 83 28二0 03公斤分子 1 37 3 2 0 04公斤分子 3 92 1 8 0 22 公斤分子 1 1 29 H C0N5 W A 100 00 支出 O 二0 0 6 欠0 5 0 0 3公斤分子 H Z 0 3 欠2 0 0 6公斤分子 得到 H Z

18、 O 二 0 0 6公斤分子 燃料水分0 2 2 公斤分子 共计进入0 2 8 公斤分子 二氧化碳 假设燃料中1 0 氧转变为二氧化碳 支出 O 二 0 0 6 K0 1 0 00 6 公斤分子 C 0 006公斤分子 得到 CO 二 0 00 6 公斤分子 甲烷 假设燃料中2 0 氢转变为甲烷 支出 H O 8 3 X0 2 0 16 6 公斤分子 月 1 C 6 寸 0 8 公斤分子 得到 CH 4 0 08 3 公斤分子 乙烯 假设燃料 中 3 氢转变为乙烯 支出 H 0 8 3 xo 0 3 二0 0 2公斤分子 C 0 02公斤分子 得到 C ZH 0 0 1 公斤分 子 焦油 转入

19、焦油中的碳量等于燃料中的氢量 即1 6 9 公斤碳 为了确定所得焦油量 必须 知道焦油的元素组成 若焦油组成 C 78 7 H 7 8 O 12 1 N 二1 4 Q 8350仟卡 公 斤 则焦油产率为票 V 转入焦油的有 2 1 5公斤 l 一 了 OU一 口妇 叶一O八 八 b一 八峨 J 一厅 才 C 1 69公斤或0 1 4公斤分 子 H 2 15 Xo 078 0 17公斤或0 0 8 5公斤分 子 O 2 15 x0 lzl 二0 2 6公斤或0 008 1公斤分子 N 2 15 x 0 014 0 05公斤或0 0 0 11公斤分 子 氮 除了转入焦油中的氮外 全部以游离状态析出

20、 N 0 03 一 0 0 0 11 0 0 259公斤分子 硫化氢 假设燃料中8 0 硫转变为硫化氢 支出 得到 游离氢 S 0 0 4义0 8 0 032 公斤分 子 H Z 0 032公斤分 子 H Z S 0 0 3 2 公斤分 子 参加气化反应的 总氢量 除用以生成热解水 甲烷 乙烯 焦 油和硫化氢外 都以 游离状态析出 所以 H Z 0 83一 0 06 0 166 0 02 0 0 8 5 0 632 0 4乒7公斤分 子 一氧化碳 参加气化反应的总氧量 除用以生成热解水 二氧化碳和焦油外 都转变为 一氧化 碳 转变为一氧化碳的氧量 0 0 6 一 0 03 0 0 06 0 0

21、08 1 二0 0 159公斤分 子 支 出 O 0 0 159公斤分子 C o o l59 x Z 0 0 315公斤分子 得到 CO 0 0318公斤分 子 进入气化层的碳量 6 42一 0 006 0 0 83 0 02 0 14 0 0 318 6 139公斤分子 气化过程的计算 进入气化层的碳有一部分残留在灰渣 中 假设灰渣中的碳含量为灰渣重 的1 0 灰 渣中除了碳外 还有灰分及燃料中2 0 的硫 灰渣 的总量为 A 十0 1 一0 2511 29 0 2xl 37 n 二1 乙 公I 蕊 1 0 甘 其中有碳 12 8 5一 1 1 29 o Zxz 37 二 1 28 5公斤

22、0 10 7公斤分子 在气化层转入煤气的碳量为 6 159 一0 207 6 032公斤分子 碳与空气中氧 水蒸汽反应 得到含CO CO H Z 和未分解的H Z O 各组分 的 含量可通过解下列方程组求得 碳平衡 C O C O 6 032公斤分子 氢平衡 以无烟煤为原料 假设气化剂中每10 0公斤煤用蒸汽4 0公斤 即2 2 2公斤分子 H Z 十H O Z 未 2 22公斤分 子 假定值 然后核算所得结果 假设K 2 5 O 一 C O C O 2 5 H一H 取 0 6 2 C OCO 望表 冬 里匕 一 氧平衡 ZC O CO N 2 1 88 62N Z H Z 由 式得 式代入

23、式得 C O CO 0 o 62N 6 032公斤分子 032 62 9 7 3公斤分子 由 式得 由 式得 CO 二6 Q32一CO Z H 2 0未 2 22一H Z 由 式得 式代入 式得 ZCO C O 9 7 3 1 8 8 十H 5 1 8十H 式代入 式得 ZCO 6 032一CO 5 18 H Z C 0 2 H 一0 85 CO H Z 一0 85二6 032 CO 6 88一H Z 代入 式得 22 2 一H Z 6 8 8一N Z 一耳I五耳二万面万一一 2 5 1 SH 毖 6 9 7H 一15 27 0 所以 H 1 6 2公斤分子 以H Z 值代入 式得 H ZO

24、未 2 2 2 一1 6 2 0 6 0公斤分 子 以H Z 值代入 式得 CO Z 1 6 2 一 0 8 5 0 7 7公斤分子 以H Z 值代 入 式得 C O 二6 8 8 一1 6 2 二5 2 6 公斤分子 0 一l 将各组分的值代入 式得 所以与假设的K值相符合 60XS 6 2XO 卫旦 2 弱 77 未分解水蒸汽 H O未 x100 27 0 0 6 0 一 2 2 2 所以 以10 0公斤燃料为基准 所得发生炉煤气的组成和数量如下 煤煤气 组 成 成 煤煤煤气数量 公斤分子 煤气组成 体积 干干干馏煤气 气气化层煤气 气 最最最最最终煤气 湿 基 一 干基基 C C CO

25、Z Z Z 0 0 06 6 6 0 77 7 7 0 7 76 6 6 4 10 0 0 4 30 0 0 C C CO I I I 0318 8 85 26 6 65 292 2 227 97 7 7 2 9 33 3 3 0 0 83 3 31 62 2 2 0 0 83 3 3 O 44 4 4 0 凌6 6 6 C C CH 0 01 1 19 73 3 30 0 1 1 10 5 5 5 5 0 0 5 5 5 C C C H 0 467 7 7 0 6 0 0 0 2 0 87 7 7 11 0 3 3 31 1 57 7 7 H H H 0 032 2 2 2 2Q 0 32

26、2 2 0 17 7 7 0 18 8 8 H H H S S S 0 028 9 9 9 9 99 75 9 9 9 51 5 9 9 954 11 1 1 N N N 0 28 8 8 8 80 88 8 84 65 5 5 5 5 H H H 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 共共计计 0 9 39 9 9 100 0 0 0 0 7 98 一 18 91 9 9 9100 00 0 0 其他气化指标的计算 干煤气的热值 高热值 30 2火29 33 95 2X0 46 15 1 7X0 0 5 30 5 x11 57 6 1 4xo zs二130 1仟卡 标米 低热值

27、 30 2X29 33 8 5 5xo 4 6 142 0又0 0 5 又25 7x21 57 56 6火0 15二1240仟卡 标米 3 每100公斤煤的湿煤气产率 zs 9z 9x4 22二424标米 每10 0 公斤煤的干煤气产率 18 919 一0 88 x22 4二404标米 3 煤气中水蒸气的含量 上竖黔丝 一 二39 2克 标米 3干煤气 鼓风空气用量 空气中1公斤分子氧进行气化反应 将带入3 7 6 公斤分子氮 现煤气 二 一 二 1 巴 r t 把 走 甲 们 炎魁U 了j 亿牙月 7 T 刁一 尽 里 人二 i三一七查 玉夕寸 沙 fJt工十一 二 屯下又一 夕 1 j夕2

28、犷了 夕了 J一 卜尸乙J O币刁i刁亏 一 J J 勺 100公斤煤 2 7 6标米 公斤 气化过程的物料平衡 收 入 支 出 煤1 0 0公斤 2 水蒸汽 4 0公斤 3 空气 355 25 公斤 9 73 x28 x 32 1 发生炉煤气 千基 46 2 44公斤 2 水蒸汽o s8Kz s15 5 4公斤 3 焦油 2 巧公斤 4 带出物 2 公斤 5 灰渣 1 2 8 5 公斤 7 3 一7 6 O 0口 共 4 95 25公斤 共 495 2 5公斤 其中发生炉煤气重量计算 C O Z 0 77 6x4 4 3 4 14 4公斤 C O 5 2 9 2x28 1 48 176公斤

29、CH 0 08 5 火1 6 1 3 2 8公斤 C ZH4 0 01 x 28 0 2 8 公斤 H 2 087 x 2 4 1 74公斤 N 9 759x2 8 273 252公斤 H 5 0 032x3 4 1 085公斤 共 462 44公斤 元素物料平衡 100公斤燃料 万 一 孤 一碳 卜 叮亥 一 氧 一 门氮厂缸 灰分 水芬 共计 名称 羚 晋 刃 碧 锣 夕丫J J袱 贾 琶 们 1 C I H 0 N l j A 牙 j 公斤 煤 一 7 8 5 6 5 8 5 1 5 2 2 水砰 汽 一 1 4 4 5 5 6 一 一 1 一 一 一 障 笋 斗二一卜 二 一 牛 i竺

30、 二竺 斗竺竺 生 丰 三月二 一 一二 斗兰 i巨 兰 i 止 二二 兴万蒸 一兴 酬 一翌冥兰 擎 二二撰 丫毕华件兰男 些斗 典 丫 士 堡 早1 7 5 c l 0 9 5 2 3 5 1 3 1 一 l 一 l 6 杏 赘 执 1 一 1 一 1 哪吸酬 一 一 一 一 一 一 3 9 2 尸 9 2 热弊 豁 一 1 2 9 6 一 一 一 一 1 1 0 8 禾 分 解水带 一 2 0 9 6 一 1 一 一 一 8 3 年 油 6 9 7 2 6 0 3 1 一 一 1 一 巧 出 带 出物 1 57 3 1 0 2 3 2 3 1 2 吧竺卫士 i生匕二上二 二 些 竺卫些口

31、一二上些少 下针臂洲杀 导 万 井黑川琴头毕 盖一 罗 万 一黑 导 课 11 气化过程的热量衡算 以100公斤燃料为基准 按高热值计算 热量收入 燃料的热值 Q 6 8 91x10 0二68910 0仟卡 燃料的物理热 2 0 时无烟煤的比热为0 2 6仟卡 公斤 Q Z 100Xo 26 x Zo 520仟卡 蒸汽带入 的热量 气化剂中水蒸汽分压 为 2 22 2 2 2 12 32 二 0 1 5 大气压 在0 1 5大气压时饱和蒸汽的热 含量为6 2 0 5仟卡公斤 Q 40 X 6 20 5 24520仟卡 空气的物理热 2 0 时空气的热容为 3 1 2千卡 标米 Q 276又0

32、312x20 17 22仟卡 总热量收入为 Q Q Q 3 Q 二 7 26162仟卡 热量支出 干发生 炉煤气的热值 Q 404 火1301 525604仟卡 干煤气的物理热 若煤气出口温度为5 0 0 煤气的平均比热可按煤气组成计算 C 二 4 30 x0 47 3 29 33X0 322 0 46 X 0 514 0 05X0 664 11 5 7X0 312 o 18X0 265 54 llX0 319 八00 0 327仟卡 标米 3 o c Q 二 40 4x50 0 x0 327 66054仟卡 煤气中水分的热含量 煤气中水蒸汽的分压为不争 昙 梦 只 4 7大气压 在 47大气

33、压时饱和蒸汽的温度为 寸一 J 一 18 9 1 9 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 31 43 饱和蒸汽 的热含量为611 仟卡 公斤 5 0 0 时蒸汽比热为0 47 2 仟卡公斤 Q 15 84 611 0 0 472 50 0一31 43 二13181仟卡 焦油带出的化学热 Q 2 15欠8 350 17867仟卡 焦油带出的物理热 取 焦油 的蒸发潜热为8 5仟卡 公斤 焦油的比热0 5仟卡 公斤 Q 2 15 8 5 250 x0 5 二452仟卡 带出物的化学热 带出物 中的碳量为1 5 7 公斤 碳的热值按8 137仟卡 公斤计算 Q 1 57K8137 1277

34、5仟卡 带出物的物理热 5 0 0 时比热为0 2仟卡 公斤 Q 2x5 00火0 2 二200仟 卡 灰渣带出的化学热 Q二 1 2 8 5义8 137 10 456仟卡 灰渣带出的物理热 若灰渣 温度为30 0 则灰渣 的比热为0 2千卡 公斤 Q 二 二 12 85x300 x0 2 771仟卡 传递于蒸汽夹套的热量与损失于周 围大气 中之热量按差额计算 Q 688 0 2仟卡 总热量支出为 口 Q 么 Q 十 O O 十 Q Q 十Q 孟 Q Q 二 7 16 162仟卡 按高热值计算的气化效率 1301X4 68 9 1 丝 又20 0 7 6 2了 1 煤 2 水蒸气 3 空气 6

35、 89620 248 20 1722 7 16162 一 1 干发生炉煤气 2 水燕汽 3 焦油 4 带出物 5 灰渣 6 传给夹套与损失之热量 5 916 58 82 6 2 131 81 18319 l 8 4 2 56 1工丹了 8 1 从 口 12975 11227 688029 6 0 716162 100 00 五 水煤 气计算举例 实际数据计算法 以100公斤操作燃料为基准 已知条件 燃料组成及热值 组组成成 C C C H H H O N N NA w w w共 计计 重重量 湿 84 1 1 11 6 6 6 1 1 1 10 6 6 6 1 9 9 9 S 7 7 75 0

36、 0 0 100 0 0 重重量 干 88 5 5 5 1 7 7 71 2 2 2 0 6 6 6 2 0 0 0 6 0 0 0 0 01 00 0 0 燃料热值 高热值7 3 2 仟卡 公斤 低热值720 3仟卡 公斤 吹风气组成 C O 蕴 成 下 之 1 一 卜 N 一 巨红 兰二 一 14 一 2一 一 1 72一 一 一 掣 高热值4扭仟卡 标米 3 水煤气组成 组成 CO CO H C H H S 共计 体积 39 30 6 00 53 90 一 一 1 一 o z 一川 高热值290 7仟卡 标米 灰渣组成 重量 14 68 0 3285 0 01 00 0 0 气化炉 进出

37、物料的温度 空气1 5 吹风气70 0 上吹煤气65 0 下吹煤气35 0 灰渣2 5 0 带出物的数量与组成 绝对干燥的带出物重 量为 4 公斤 则每10 0公斤气化燃料 转入带出物的元素 C 0 885 x4 3 54公斤 H o 017x4 0 0 7公斤 0 o 012x4 0 0 5公斤 N o oo6x4二0 0 2公斤 5 o o20 x4 二 0 08公斤 灰分 O O6 x4二0 24公斤 共计 4 0 0公斤 14 灰渣生成量 灰渣重量 5 7 一0 24 0 8 5 6 4 2 公斤 每10 0公斤气化燃料 转入灰渣的元素 CS 灰分 共计 0 1468X6 4 2 0

38、9 5公斤 O 0032X6 42 0 02公斤 o 85x6 42 5 45公斤 6 4 2 公斤 每1 0 0公斤气化燃料损失于带出物及灰渣中之总重量 C 3 54 0 95 二4 49公斤 H 0 0 7公斤 0 0 0 5公斤 N0 02公斤 5 0 0 8 0 0 2 二0 10公斤 灰分 0 24 5 45 二 5 6 9公斤 共计 10 42公斤 10 0 公斤燃料气化后进入煤气中各元素量 C 8 4 1一4 49二7 9 61公斤 一0 0 7 2 0 9 公斤 一0 0 5二5 4 9公斤 2 一 1 8 1 6 一 1 8 H 1 6 5 0 x 0 1 1 5 o x 0

39、 6 一0 0 2 0 58公斤 1 9一0 10二1 80公斤 N S 共计 8 9 57公斤 计算过程 将吹风阶段和制气阶段分开进行计算 二个阶段的计算中燃料的损失是采用相 同的 数值 然后在二个阶段热量衡算的 基础上 再计算整个 过程 的指标 1 空气吹风阶段的物料衡算 每标准米 吹风气 中所含元素量 12 八八 n 八 n 七 玩l了 U 土4乙十 土U乙十U U 乙 一 土 乙公I T 2 22 4 0 023 2x 0 0025 0 0 025公斤 八32 1 二 八八 八 八 口 豆获4 一 U 土 乙十 丁 入 u 川乙 十 u U U 乙 6 U 公f r 28 2 2 义0

40、 726 0 908公斤 x o O0 15 0 0021公斤 一月任 目 一 八O一O乙 一 曰 S 由碳平衡计算吹风气产量 79 61 0 1 32 由氮平衡计算空气消耗量 6 0 3xo 908一0 6 05标米 3 0 7 g x 带 丝 一 二 5 5 4标米 3 由空气带入之水汽量 取空气温度1 5 相对湿度5 0 此时每标米 3 干空气中含水 分 13 8 克 标 米 3 10 饱和时 在相对湿度5 时 每标米 空气 含 水 量 为1 3 8xo 5 6 9 克 标 米 3 随空气进入的总水量 为 554x0 0 0 69 3 8公斤 由氢平衡计算吹风气中水汽含量 收入 燃料带入

41、氢 2 0 9 公斤 支出 空气中水汽带入之 3 8 青 2公斤 共计 2 5 1公斤 吹风气中含氢 0 0 2 5 x 6 03 1 5 1 公斤 吹风气中水汽含氢 差额 工 0 0公斤 共计 2 5 1公斤 吹风气中水汽含量1 又 粤 o公斤 7 厂月 一 一 一2 一 每标米 吹 风气中水汽含量 9 00 60 3 0 0149公斤 二 24 9克 氧平衡 收入 燃料带入氧 空气带入氧554 x 0 21 X 32 22 4 5 4 9公斤 166 2公斤 支出 16 空气中水汽带入氧 3 器 3 3 8公斤 共汁 175 07公斤 吹风气中氧603 X 0 280 168 8 4公斤

42、吹风气 中水汽含氧9 K 华 1 匕 共计 8 0 0 公斤 176 8 4公斤 误差 176 84 一1 75 0 7 1 7 5 0 7 x 100 1 硫平衡 收入 燃料带入硫 1 8 0公斤 支出 吹风气中的硫60 3 x0 0 02 1 1 2 7公斤 2 空气吹风阶段的热量衡算 收入 燃料的热值Q 100 x 7 320 7 320 0 0仟卡 燃料的物理热Q Z 100又15x 0 26 390仟卡 干空气的物理热Q 554 x 15x0 312 二259 3仟 卡 空气中水汽的物理热Q 3 8x60 3 8 229 4仟卡 共计 7 37 277仟卡 支出 吹风气热值 Q 6

43、0 3x 414 249 642仟卡 吹风气的物理热Q 二 若吹风气出口温度7 0 0 热容0 3 3仟卡 标米 3 Q二 603x7 0 0 x 0 33 139 293仟卡 吹风气中水汽的物理热Q 在70 0 时过热蒸汽的热含量为 5 9 4 0 4 7 x 70 0 93 1 仟卡 公斤 Q 9 00 x 931 8 37 9仟卡 带出物的化学热O 干燃料的热值为 7 32Ox 1 1一0丽 7 705仟卡 公斤 Q 4x770 5 30 8 20仟卡 带出物的物理热Q 在70 0 时 燃料的比热为0 3仟卡 公斤 Q 4x700 x0 3 840仟卡 灰渣带出的化学热Q二 灰渣中可燃物

44、的热值为 8 13 7C 十25005 Q o 95x8137x0 0 2x250 0 77 80仟卡 灰渣带出的物理热Q 若灰渣温度为25 0 比热为0 2仟卡 公斤 Q 6 42x25 0又0 2 321仟卡 热损失取为燃料热值的 8 Q 石 7 320 0 0 x0 0 8 5 8 560仟卡 共计 49 56 3 5仟卡 收入与支出热量之差即为蓄积在燃料层中的热量 7 37277一49 5635 24 1 6 4 2仟卡 空气吹风阶段的热盈平衡 称 1 煤的热值 2 煤的物理热 3 干 空气的物理热 4 空气中水汽的物理热 7 3200 09 9 2 9 39 00 0 5 25 9

45、30 3 5 22 94 0 3 1 73 72 7710 0 00 1 吹风气热值 2 吹风气的物理热 3 吹风气中水汽的物理热 4 带出物的化学热 5 带出物的物理热 6 灰渣带出的化学热 7 灰渣带出 的物理热 8 热损失 9 蓄积在燃料层 中的热量 24 96 42 13 929 3 8379 3082 0 840 778 0 321 58560 2 41 6 4 2 33 86 1 8 8 9 1 14 4 18 0 11 1 0 6 0 0 4 7 94 32 78 7 3727710 0 00 3 制气阶段的物料衡算 每标准米 水煤气 中所含元素量 12 八八 八八八 八 J 已

46、 灿 死J了 U 十 十 U 乙任 省 厅 2 n 厄乏万 e s 石 十 UU 勺x 乙 U 石 U 4 公f r 32 八 八 1 八八 八 U 厄盯了火 U J入 丁 十u o o 酋f r 32 八八 八 八 已 一 乏不万 一 入 助 以j 公f r 每10 0公斤燃料转入煤气的元素量按吹风阶段取 之 由碳平衡计算水煤气产量 79 6 1 0 245 二325标米 由氢平衡计算蒸汽消耗量 根据实际数据 上吹煤气中含水蒸汽量为0 2 5 公斤 标米 下吹煤气中含水蒸汽量 为 4 5公斤 标米 假设上吹煤气产量为 x 标米 下吹煤气产量为 32 5 一 劝标米 并设上下 吹蒸汽 用 量相

47、等 各为砰公斤 为计算方便 假设上吹与下吹阶段的煤气组成相 同 上吹阶段的氢平衡 收入 燃料带入氟 0 9 x e s 谙 歹 二 0 6 4 3 公斤 蒸汽带入氢砰 x 弃 16 不 下万一公f r 廿 共计 0 0064 3 支出 上吹煤气中含氢 万 戈 十一又 公厅 吕 0 049公斤 煤气 中水汽含氢量 5义 弃 丫 27 8 二公斤 一 枯 一一 一 一 18 一 共计 0 0 7 68x 公斤 一 砰 氢 平衡 0 643 十 方 一 768 砰 0 6 33公斤 下吹阶段的氢平衡 收入 支出 氢平衡 燃料带入氢 2 09 又 一 撬 2 9一0 0 6 3 公斤 蒸汽带入氢才 火

48、 共 1 O W 下兀一众穿f r U 共计 2 09一0 00 643 班 X十 一下丁 户2 矛厂r 吕 下吹煤气中含氢o o4 gx 325一二 15 925一D一0 49公斤 2 j 尸 尸 匕 煤气中水汽含氢 量 45 命 一 一 劣 公斤 共计 32 27 5一0 0 9 9劣公斤 研 八n 艺 U艺一U U U 匕 4 j劣 一只 0乙 1 1 一 U u 潇 廿 等 3 85一 9 2 6 研 2 7 0 7 6 5一0 8334 由上吹阶段与下 吹阶段的氢平衡可以解得 1 85标米 3 班 1 17公斤 所以 上 吹煤气产量为18 5 标米 3 上吹煤气产量占总量 的百分数撰

49、 二5 6 9 下吹煤气产量3 25 一1 8 5二14 0 标米 下吹煤气产量占总量的百分数撰 3 上吹煤气中水蒸汽量 25x1 85二4 6 2 5公斤 下吹煤气中水蒸汽量0 4 5又2 4 0 63 0 0公斤 煤气中总水蒸汽量4 6 25十6 3 0 0 二 1 0气25公斤 上吹蒸汽消耗量 11 7 公斤 下吹蒸汽消耗量 11 7 公斤 总蒸汽消耗量n 了 1 17 2 3 4公斤 L 一 一 11 7一4 6 2 5 nz 日 n 上吹蒸汽分解率匕 而背 全兰 47 下 吹蒸汽分解率 117一63 1 17 q 0 又20 0 4 6 15 平均蒸汽分解率 2 3 4一10 9 2

50、 3 4 25 八 入IUU夕乙 OJ jl夕 U 氧平衡 收入 支出 误差 燃料带入氧 5 4 9 公斤 蒸汽带入氧234 又 尊 8公斤 八 饱 一 18 一 共计 213 49公斤 煤气中氧325 x 0 36 6 118 95公斤 一 16 八 煤气中水 汽含氧 嚣 7 公斤 共计 216 06公斤 216 06一213 49 213 49 丫10 0 1 2 硫平衡 收入 20 燃料带入 硫 1 8 0公斤 支出 煤气中硫3 2 5 x 0 00 4 3 1 40公斤 4 制气阶段的热量衡算 收入 燃料的热值Q 100 x 7320 二 7320 00仟卡 燃料的物理热Q Z 10