精馏系统全烧电炉尾气或天然气补充空气设计

1、精馏系统全烧电炉尾气或天然气补充空气设计方案0509精馏系统全烧电炉尾气/天然气补充空气设计方案精炼分厂精馏系统目前使用的燃气主要为发生炉煤气与电炉尾 气经煤气总管汇总混合后的混合煤气，根据煤气/电炉尾气/天然气各 物化性质可推算燃气组成成分，根据相关计算结果可最终确定全烧电 炉尾气时所需的空气量，并根据精馏塔目前进气能力计算空气量补 差，最终制定合理的补空气方案:1发生炉煤气及电炉尾气组成及热值发生炉煤气成分CO2O2CnHmCOCH4H2N2热值(KJ/mol)5.70.20.225.41.613.453.55372.8电炉尾气成分CO2O2CO热值(KJ/mol)5.0000.50092

2、.00011672.016电炉尾气热值11672.0l6KJ/mol,发生炉煤气热值 5372.8KJ/mol,等热换算时，1m3电炉尾气可这算为2.172卅发生炉煤气。电炉尾气 可燃组分含量为0.92m/m3,发生炉煤气可燃组分含量为 0.406m/m3。2、混合燃气中电炉尾气混入量推算煤气流量小时流量日流量19200460800发生炉煤气流量在混入电炉尾气前实测流量为21310m/h，混入电炉尾气后数显流量9600m3/h，实际流量为19200m/h 。可根据发生炉煤气及电炉尾气组分及所需空气量、理想气体状态 方程分别计算其燃烧后产生的废气量， 其中电炉尾气补入量、电炉尾气燃烧后产生的废气

3、量计算入A.B.两表:A.燃烧后废气体积计算（1m3电炉尾气计算）可燃组分不可燃组分电炉尾气可 燃成分需氧量电炉尾气可 燃成分需空 气量空气中不可 燃组分剩余体积可燃组分燃 烧后体积燃烧后废气 体积0.9200.0800.4602.1901.7300.6132.424以1m3电炉尾气完全燃烧进行计算，其燃烧后所产生的废气量为2.424n3。电炉尾气补入量根据05表可计算，计算结果如下表:B.电炉尾气产出废气（联系 05 表）项目流量电炉尾气燃烧需氧量补充电炉尾气（折算为煤气量）1225.549 mVh0.460 m3电炉尾气热值11672.016 KJ/mol电炉尾气燃烧所需空气量发生炉煤气热

4、值5372.800 KJ/mol2.190 m3热值比2.172燃烧后废气电炉尾气流量564.138 m3/h2.424 m3单位时间废气量1367.364 m7h05表中逆推，如果不加入电炉尾气而全部使用发生炉煤气，则应产出的发生炉煤气量（热态）为20425.549rn/h，发生炉实际煤气产量为19200m/h，则混合燃气中补入了相当于1225.549nVh发生炉 煤气的电炉尾气，根据电炉尾气与发生炉煤气热值比计算可得出补入的电炉尾气流量为564.138m/h。补入的电炉尾气完全燃烧所产生的废气量为1367.364m/h。3、混合燃气中发生炉煤气的量及其燃烧产生的废气量计算根据发生炉煤气组分

5、及其燃烧所需空气量可计算其最终产生的废气量。1m3煤气中，可燃气体组分占0.406m3单位体积单位体积煤气所需燃烧前后序号燃烧化学方程式含量（%）煤气需氧可燃气体量（m3）空气量体积变化（m3）12CO+O 2=2CO 20.2540.1272CH4+2O2=CO 2+2H2O0.0160.0333CnH m+（ n+m/4）O2=nCO2+m/2H2O0.0020.05342H2+O2=2H2O0.1340.134合计0.3471.650体积缩小1m3发生炉煤气可燃组分为 0.347卅，其完全燃烧所需空气量为 1.65n，完全燃烧后可燃组分体积减小。单位体积发生炉煤气完全燃烧后产出的废气量理

6、论计算如下:01.燃烧后废气体积计算（1m3煤气计算）可燃组分不可燃组分煤气可燃成 分需氧量煤气可燃成分需空气量空气中不可 燃组分剩余 体积可燃组分燃 烧后体积燃烧后废气 体积0.4060.5940.3471.6501.3040.2762.1741m3发生炉煤气完全燃烧后产生的废气量为 2.174nt根据理想气体状态方程可分别计算混合燃气完全燃烧后产出的废气总量及标态 下煤气流量，计算结果如下:根据理想气体状态方程 P1V1/T 1二P2V2/T 2可得出02表计算结果:其中：P1为标准大气压101.325K PaV1为理论废气体积T1为标准温度273.15KP2为实际废气压力101.013K

7、PaV2为实际废气体积T2为实际废气温度760.49K02燃烧后实际废气流量（m3/h）分项比值实际流量（m3/h）X0.32942466.571 （标态）Y0.133105128.287 （热态）X/Y2.4762.476实测废气流量（热态）为105128.287rf/h，废气流量（标态）为42466.571r3/h。根据理想气体状态方程PiVi/Ti=P2V2/T2可得出03表计算结果:其中：P1为标准大气压101.325K PaVi为理论废气体积T1为标准温度273.15KP2为实际燃气压力109.325KPaV2为实际燃气体积T2为实际燃气温度308.15K03标态煤气流量（m3/h）

8、分项比值实际流量（m3/h）X0.37118362.979 （标态）Y0.35519200.000 （热态）X/Y1.0461.046理论计算混合燃气中发生炉煤气完全燃烧产生的标态废气量可根据01表进行计算，煤气流量（标态）为18362.979r3/h 。1m3发生炉煤气完全燃烧后产生的废气量为 2.174mi,则其产生的废气（标态）流量计算如04表:04理论计算废气流量（m3/h）煤气流量（m3/h）理论废气流量（m3/h）18362.97939918.542混合燃气中发生炉煤气完全燃烧产生的废气量（标态）为39918.542r3/h，根据实际废气标态流量可计算如精馏系统全部使用发生炉煤气时

9、所需发生炉煤气的流量，计算结果如下:05逆推煤气流量（m3/h）标态煤气流量（m3/h）实际废气流量（m3/h）热态煤气流量（m3/h）19535.10142466.57120425.549如全烧发生炉煤气则需保证煤气流量:（标态）19535.101r3/h （热态）20425.549rf/h（此推算结果用于电炉尾气补入量的推算。）理论废气量及实际废气量到此可作出如下对比:06理论计算废气量发生炉煤气产生的废气量电炉尾气产生的废气量天然气产生的废气合计废气量39918.5421367.364260.39441564.30007理论计算与实际情况近似度实际废气量理论废气量近似度42466.571

10、41546.39397.220天然气组分及热值如下:天然气组分及热值（标态）CH4C2H602N2热值96.3203.2600.1400.28036576.4550.9630.0330.0010.003天然气完全燃烧所需空气量计算:1m3天然气中，可燃气体组分占0.9958m序号燃烧化学方程式含量（%）单位体积 煤气需氧 量（m3）单位体积 煤气所需 空气量（m3）燃烧前后可燃气体体积变化1CH4+2O 2=CO 2+2H 2O0.9631.9269.717体积增大2C2H6+7/2O2=2CO2+3H2O0.0330.114合计0.9962.041天然气完全燃烧所需空气量为9.717ni/m

11、3，天然气瞬时流量为 30m3/h，则天然气产生废气量计算如下:08.燃烧后废气体积计算（1m3天然气计算）可燃组分不可燃组分煤气可燃成 分需氧量煤气可燃成分需空气量空气中不可燃组分剩余体积可燃组分燃 烧后体积燃烧后废气 体积0.9960.0042.0419.7177.6760.9998.680目前配烧天然气产生的废气量为 30m7h X8.68m7h=260.394m3/h。09提供同等热量供精馏时所需天然气量计算（标态）煤气热值煤气所需空气量天然气热值天然气所需空气量天然气/煤气热 值比天然气/煤气所 需空气量比5617.7031.65036576.4559.7176.5115.888统计

12、2016年一季度在线监测系统数据可作为上述实际废气量、理想气体状态方程的数字依据。污染源环境质量季报表2016年：第一季度站点：马关云铜锌业有限公司精炼分厂尾气排口月份烟气流速O2含量烟气压力标态流里烟气温度单位(m3/h)(%)(Pa)M3(C)15.4910.55-355.9879084000.32508.6525.4812.34-348.2575927374.74465.7235.4911.44-354.3174588804.55540.34最小值5.4810.55-355.9874588804.55465.72最大值5.4912.34-348.2579084000.32540.34平均

13、值5.4911.44-352.8576533393.2504.91总排量229600179.6制表人：合计废气排放量229600179.610第一季度平均流 量105128.287标态煤气流量（m3/h）42466.571煤气实际流量按19200m/h计算；并入电炉尾气量逆推计算为564.138n3/h ；实际 废气量 42466.571m3/h,理 论计算 废气量41564.393m3/h ；理论计算与实际废气量计算近似度：近似度：41564.393/h -42466.573/h X 100%=97.876%当全烧电炉尾气时， 根据上文计算所得所需煤气量可做热能转化 换算。全烧发生炉煤气时所

14、需热能为：20425.549n3/h （热态）X 5372.8KJ/mol=1.097X ItfKJ/h全烧电炉尾气时所需的电炉尾气流量为：1.097X ItfKJ/h - 11672.016KJ/mol=9402.179rf/h （热态）电炉尾气完全燃烧所需的理论空气量为：9402.179m3/h X2.19m3/m 3=20595.249m3/h电炉尾气完全燃烧所需实际空气量为：20595.249mVh - 97.876%=21042.28r?/h。全烧天然气时所需天然气流量为：1.097X ItfKJ/h -36576.455KJ/mol=3000.356ri3fh （热态）天然气完全燃

15、烧所需理论空气量为：3000.356m3/h X9.717m3/m3=29154.46m3/h天然气完全燃烧所需实际空气量为：29154.4 97.876%=29787.273r3/h。4、全烧发生了煤气所需空气量与全烧电炉尾气所需空气量对比全烧电炉尾气时所需理论空气量为21042.28m3/h ,全烧天然气时 所需空气量为 29787.273m3/h ， 全烧发生炉煤气所需空 气量为34673.728m3/h 。满足精馏生产时全烧发生炉煤气比全烧电炉尾气所需空气量大13631.448r3/h，比全烧天然气是所需空气量大 4886.455nVh，故全烧电炉尾气/天然气时空气过剩。全烧天然气需在

16、分厂原天然气槽车位置新建100m3天然气储罐（天然气站）及其配套设备，建造成本预计270万元。5、全烧电炉尾气/天然气时所需补充配风因全烧电炉尾气/天然气时所需空气量较之全烧发生炉煤气时少，故全烧电炉尾气/天然气时无需补充空气。6、满足生产需要时所需做出的设备改进7#塔于2016年1月11日进行全烧天然气试烧实验，燃烧室温度指标变化如下:全烧当日燃烧室温度情况（1月11日全烧天然气）时间左上（C）右上（C ）左中（C ）右中（C ）左下（C）右下（C）左直（C）右直（C）12:361292121712211238124712311212120214:4411471195117311311095

17、108010531045温度降（C）1452248107152151159157全烧天然气时具体温度指标/天然气流量变化情况如下:全烧天然气情况日期时间开度（%）流量(m3/h)调节后瞬时温度（C）备注上部左上部右1月11日10:50抽力开4/516812961271上部温度快速提高，超指标11:3039168燃烧室温度稳定在 1220C14:00煤气关死，开度41208燃烧室温度快速降低14:10煤气关死，开度43240燃烧室温度快速降低14:30天然气岀口压力调至 10000 Pa240燃烧室温度快速降低15:0345226燃烧室温度无法提高15:2447253燃烧室温度无法提高16:32

18、开煤气，开度328512311222燃烧室温度恢复正常，下部 及直升墙温度提高至1200 C1月12日9:24开度39150燃烧室温度指标稳定9:5740155燃烧室温度指标稳定14:1041165燃烧室温度指标稳定15:2140160燃烧室温度指标稳定1月13日9:4142185燃烧室温度指标稳定1月14日15:1239160燃烧室温度指标稳定15:1538152燃烧室温度指标稳定16:1136127燃烧室温度指标稳定16:203284燃烧室温度指标稳定总结1月11日关煤气，全烧天然气经调整，无法提高燃烧室温度，尤其是下部温度及直升 墙温度受影响最大，12:36分14:44分燃烧室温度降低1

19、07159 C,对全烧天然气调整阶段精锌产量有一定的影响。2016年1月11日10:50分开始全烧天然气，全烧后上不温度骤升至13O0C，但因单塔天然气量较小(最高 253m3/h )导致天然气混合 不均匀，出现局部过热的问题，且调整空气量后燃烧室整体温度下降, 故全烧实验失败。辽宁葫芦岛锌厂精馏塔全烧天然气成功，为此公司组织相关人员 前往葫芦岛锌厂考察学习，了解其设备改造、天然气用量、生产指标 等天然气全烧技术，最终得出以下考察结果:(1)对送风系统、燃烧室及天然气喷嘴进行改造:A. 熔锌、保温系统空气总管为300mm风管，各熔化炉送风支管为160mm风管，通过调节阀调节补风量，确保天然气完全燃烧;B. 将精馏塔原有的六6排煤气道全部改为空气道，总空气道达到 14排，以此满足精馏塔燃烧室天然气燃烧需氧量;c.临时烘烤点使用自吸空气式烧嘴，主要用于烘烤锌包或开塔时烘烤塔盘；(2) 天然气烧嘴按燃烧室上中下分三层布置，其中：上层天然气烧嘴位置A. 上层扫除口位置偏下 10cm 左右开口；B.