焦炉的热平衡及热工评定.doc

焦炉的热平衡及热工评定
一、焦炉的物料平衡及热平衡
焦炉的物料平衡计算是设计焦化厂最基本的依据,也是确定各种设备操作负荷和经济估算的基础。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,因此对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。
根据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。现列出根据表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,这样可简化计算过程。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。采用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%,故降低配煤水分可以降低此热量。
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可以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很大,%,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,对于大焦炉约为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
根据焦炉的热平衡,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, 所以:

η热工= ×100% (8-16)
由于计算Q散比较困难,也可以采用热效率(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8-1