焦炉的热平衡与热工评定.doc

焦炉的热平衡及热工评定一、焦炉的物料平衡及热平衡焦炉的物料平衡计确实是设计焦化厂最差不多的依据,也是确定各种设备操作负荷和经济估算的基础。而焦炉的热平衡是在物料平衡和燃烧计算的基础上进行的。通过热平衡计算,可具体了解焦炉热量的分配情况,从理论上求出炼焦耗热量,并得出焦炉的热效率和热工效率,因此关于评定焦炉热工操作和焦炉炉体设计的是否合理都有一定的实际意义。为了进行物料衡算,必须取得如下的原始数据:(1)精确称量装入每个炭化室的原料煤量,取3~5昼夜的平均值,同时在煤塔取样测定平均配煤水分。干煤和配煤水分为焦炉物料衡算的入方。以下为焦炉物料平衡的出方:(2)各级焦炭产量。标定前要放空焦台和所有焦槽的焦炭,标定期间应准确计量冶金焦、块焦和粉焦(要计入粉焦沉淀池内的粉焦量)的产量。并对各级焦炭每班取平均试样以测定焦炭的水分,并考虑到水分蒸发的损失量,然后计算干焦产量。(3)无水焦油、粗苯、氨的产量,通常按季度或年的平均值确定,不需标定。(4)水汽量按季或年的多余氨水量的平均值确定。(5)干煤气产量由洗苯塔后(全负压操作流程为鼓风机后)的流量表读数确定,并进行温度压力校正。在计算时,一般以1000kg干煤或湿煤为基准。以下列出某厂焦炉炭化室物料平衡的实际数据。如表8—9所示。依照物料平衡和温度制度,计算出各种物料带入焦炉和带出焦炉的显热和潜热,然后作出焦炉的热平衡计算。具体计算方法可参考有关资料。现列出依照表8-9的物料平衡所作的热平衡计算,如表8-10的数据,并加以分析。由热平衡可知,供给焦炉的热量有98%来自煤气的燃烧热,故在近似计算中可认为煤气的燃烧热为热量的惟一来源,如此可简化计算过程。在热量出方中,传入炭化室的有效热1~4项占70%,%,换算到每吨赤热焦炭带走的热量为:kJ/t焦。此值相当可观。采纳干法熄焦此热量可大部分回收。降低焦饼中心温度和提高焦饼加热均匀性可降低此热量。由水蒸汽带走的热量占16%,故降低配煤水分能够降低此热量。此外,采取降低炉顶空间温度、上升管加水夹套回收余热等方法能够减少或部分回收煤气、化学产品和水汽带走的热量。由废气带走的热量也专门大,%,因此改善蓄热室的操作条件,提高蓄热效率,是降低热量消耗的重要途径之一。一般散失于周围空间的热量,关于大焦炉约为10%,小焦炉由于表面积大,故散热损失大于10%。二、焦炉的热效率和热工效率依照焦炉的热平衡,可进行焦炉的热工评定。由表8-10可见,只有传入炭化室的热量(出方1~4项)是有效的,称为有效热。为了评定焦炉的热量利用程度,以有效热(Q效)占供入总热量(Q总)的百分比称为焦炉的热工效率(η热工)即:η热工=×100%(8-15)因Q效等于供入焦炉总热量减去废气带走的热量Q废和散失周围空间的热量Q散,因此:η热工=×100%(8-16)由于计算Q散比较困难,也能够采纳热效率(η热)的方式来评定焦炉的热量利用情况。η热=×100%(8-17)它表示理论上可被利用的热量占供入总热量的百分比。通常对现代大型焦炉η热工约为70~75%,η热为80~85%。η热工与η热可从焦炉热平衡中求得。由表8-10可得:η热工=×100%=%η热=×100%=%但由于进行热量算衡需要做大量的繁琐的测量、统计和计算工作,通常生产上不进行,而是依照燃烧计算来估算η热工和η热,方法如下:①计算以1标m3加热煤气为基准。②在热量入方中,由于煤气的燃烧热(低发热值)和煤气、空气的显热已占总热量99%以上,因此能够近似看作为Q总。煤气低发热值按其组成计算,煤气和空气的显热则依照燃烧计算所得的L实和烟道走廊的温度计算。③由蓄热室进入废气盘的废气所带出的热量Q废和废气中不完全燃烧产物的燃烧热Q不,可通过取样分析得出的废气组成和测定的废气温度来求得。焦炉的散热损失一般按供入总热量的10%计。则:η热=×100%η热工=×100%[例8-3]某焦炉以Q低=3643kJ/m3的高炉煤气加热,由燃烧计算得,L实=/(m3煤气),产生的废气量V废=/(m3煤气),煤气温度30oC,烟道走廊的空气温度为35oC,,%,废气的平均温度为280oC,计算焦炉的η热和η热工。解(1)煤气的燃烧热Q低=3643kJ/(m3煤气)。(2)煤气带入的显热煤气温度30oC,查图8-4得c煤=/(m3·℃),30℃%(查表8-3),30℃时水汽的比热容=/(m3·℃)。Q煤=+=(3)空气带入的显热35℃时空气的比热容c空=/(m3·℃),35℃时饱和水汽量