化工毕业设计 万吨年捣固炼焦焦炉设计

1、毕 业 设 计 题 目： 40万吨/年捣固炼焦焦炉设计 学 院： 化学与材料工程学院 目 录1总 论 11.1概述11.2炼焦煤种简介11.3配煤炼焦意义21.4预热炼焦工艺31.5干法熄焦工艺32设计任务依据52.1设计任务52.2设计条件53生产方案确定83.1生产方案确定83.2生产流程说明84煤场机械104.1煤场机械的选型10卸煤机械10倒运机械104.2配煤设备和配煤操作11配煤槽11配煤设备114.3配煤比的控制12操作要点和配煤比检测125工艺计算125.1原始数据125.2原始数据处理与计算145.3物料平衡计算175.4热量平衡计算205.5焦炉的热效率和炼焦耗热量286焦

2、炉设计296.1焦炉的构造29燃烧室和炭化室29蓄热室29斜道区296.2炭化室的中心距306.3强度校核30炭化室强度30燃烧室强度31设计结论32参考文献33致谢附录34设计说明煤是我国的主要能源,是焦化和干馏制气等工业的原料.要想得到合格质量的焦炭,满足大、中型高炉等工业生产的需要,煤质的优劣是关键。本次设计采用配煤煤种是气煤，肥煤和长焰煤，高温干馏条件下炼制出达到冶金焦国家二级标准。设计年处理量为40万吨，年工作365天。选用的是我国自行研制的JN43-80型焦炉，捣鼓炼焦的方法，干法熄焦工艺进行炼焦生产高质的焦炭，对此方案进行物料衡算和热量衡算，并且强调在工艺操作中注意的环节。通过合

3、理的配煤方案，提高配煤质量;充分考虑煤炭资源的平衡及供应情况，降低配煤成本；有效降低高炉焦比;保证配煤生产和配煤设备正常运行，实现效益最大化。关键词：配煤 指标 降低成本 效益最大 Design description Coal is China's main source of energy, coking and carbonization gas and other industrial raw materials in order to get the coke of acceptable quality to meet the needs of the industrial

4、production of large and medium-sized blast furnace, the pros and cons of coal is the key. The design blending coal gas coal, fat coal and coking coal, refining to reach the national secondary standard metallurgical coke under high temperature carbonization conditions. The designed annual handling ca

5、pacity of 40 tons, for 365 days. Selection is independently developed by China JN43-80 coke oven, fiddle coking method, dry coke quenching process of coke production of high quality coke, this program material balance and heat balance, and emphasis on the process operation Note the link. Reasonable

6、blending program to improve the quality of blending; take full account of the balance and the availability of coal resources, and reduce blending costs; reduce the blast furnace coke rate; to ensure the normal operation of the blending production and blending equipment to achieve maximum efficiency.

7、Keywords: blending indicators reduce the cost-effectivenes1概述1.1概述煤在炼焦炉内隔绝空气加热到1000左右，经过干馏的一系列阶段，最终得到焦炭、化学产品和焦炉煤气。这一过程称为煤的高温干馏或高温炼焦，一般简称炼焦。炼焦的主要目的是为了获取焦炭，炼焦时副产的煤气和化学产品。焦炭主要用于高炉炼铁。煤气可以用来合成氨，生产化学化肥或用作加热燃料。炼焦所得化学产品种类很多，特别是含有多种芳香族化合物，主要由硫酸铵、吡啶碱、苯、甲苯、二甲苯、酚、蒽、萘和沥青等。所以炼焦化学工业能提供农业所需的化学肥料和农药，合成纤维的原料苯，塑料和炸药的原

8、料酚以及医药原料吡啶碱等。可见，炼焦化学工业与许多部门都有关系，可生产很多重要产品，是煤综合利用行之有效的方法。煤由常温开始受热，温度逐渐上升，煤料中水分首先析出，然后煤开始发生热分解，当煤受热温度在350-480左右时，煤热解有气态、液态和固态产物，出现胶质体。由于胶质体透气性不好，气体析出不易，产生了对炉墙的膨胀压力。当超过胶质体固化温度时，则发生粘结现象，产生半焦。在由半焦形成焦炭的阶段，有大量气体生成，半焦收缩""现裂纹。当温度超过 650左右时，半焦阶段结束，开始由半焦形成焦炭，一直到 950-1050 时，焦炭成熟，结焦过程结束。1.2炼焦煤种简介焦炭是钢铁、化

9、工等工业的重要原料，随着国民经济的快速发展，对焦炭的需求量与日俱增，传统的单一煤种炼焦受储量短缺和推焦困难等因素的影响已被配煤炼焦新工艺所取代。配煤炼焦是把不同煤化程度的煤按比例配合起来，利用各种煤在性质上的互补原理，生产符合质量要求的焦炭。炼焦煤的特征是具有不同程度的黏结性和结焦性，中国炼焦用煤包括：焦煤JM、肥煤FM、气煤QM和瘦煤SM以及中间过渡性牌号煤类构成的。对煤化度中等、黏结性极强的烟煤也是炼焦用煤的一种。此外，褐煤、长焰煤和贫煤没有粘结性，单独干馏得不到焦块。在一定条件下可以少量配入配煤中炼焦。肥煤的粘结性很高，在配煤中它可以起到提高粘结性的作用。配煤中如有肥煤，可以配入粘结性差

10、的煤种。同时由于肥煤挥发分高，在配煤中配入后，可以提高化学产品产率和煤气产率。另外，肥煤炼焦时，能形成与炉墙平行的横裂纹，因此肥煤多的配煤，虽然粘结性高，但生成的焦炭较碎，强度不好。气煤挥发分含量高，粘结性低，收缩大，能形成垂直于炉墙的纵裂纹。配煤中气煤含量多时，焦炭碎，强度低。适当配入气煤，可使推焦容易，降低膨胀压力，提高煤气和化学产品产率。焦煤受热能形成热稳定性好的胶质体，单独炼焦时能形成块度大，裂纹少，耐磨性好的焦炭，焦煤配入配煤中可以提高焦炭强度。瘦煤粘结性不高，它所以能提高配煤的焦炭强度，是降低了半焦收缩，使裂纹减少。瘦煤配入量过多时，会使配煤的粘结性过度低下，使焦炭耐磨性能差，易生

11、成焦粉，炼不出质量好的焦炭。1.3配煤炼焦意义以前炼焦只用单种焦煤，由于炼焦工业的发展，焦煤的储量开始感到不足。而且还存在着煤炼得的焦饼收缩小，推焦困难;焦煤膨胀压力很大，容易胀坏炉体;焦煤挥发分少，炼焦化学产品产率小等缺点。为了克服这些缺点，采用了多种煤的配煤炼焦。配煤炼焦扩大了炼焦煤资源，把不能单独炼成合格冶金焦的煤，经过几种煤配合可炼出优质焦炭，还可以降低煤料的膨胀压力，增加收缩，利于推焦，并可提高化学产品产率，配煤炼焦可以少用好焦煤，多用结焦性差的煤，使国家资源不但利用合理，而且还能获得优质产品。 配煤炼焦是以各单种煤的特性以及它们在在配合煤中的相容性为基础的，肥煤一般是配煤炼焦的骨架

12、煤和基础煤，它可以多配用弱粘结性煤和不黏煤；配入的肥煤可以提高化学产品的产率；瘦煤可以增加焦炭的块度，起一定的瘦化作用；贫煤可以少量配入，与肥煤配合炼焦，但必须细碎；当煤料较“瘦”或黏结性较差时可加入煤焦油、沥青等作为粘结剂。由于新的炼焦工艺-预热法炼焦的广泛使用,使得我国的煤炭资源更能够被充分利用，不仅提高了该地区煤的使用价值,在一定程度上降低钢铁生产成本,而且缓减了我国煤炭资源紧张的压力。可见，配煤炼焦对合理利用煤炭资源、节约优质炼焦煤、扩大炼焦煤源具有重要意义。1.4预热炼焦工艺装炉煤在装炉前用气体热载体或固体热载体快速加热到分解前开始前温度（150250），然后再装炉炼焦的工艺过程称为

13、煤的预热炼焦技术。预热煤炼焦有下述显著效果：提高焦炉生产能力，当煤料预热到200时，由于堆比重增大，装煤量增加810，由于升温速度加快，结焦时间缩短2530，使焦炉生产能力可提高3540；装炉煤堆密度增大而且均匀化。将煤加热到后，煤颗粒表面的水膜几乎全脱尽，煤自动铺平而且紧密堆积，使装炉煤堆密度增加。煤预热炼焦与湿煤炼焦的焦炭质量比较 % 表 1.1项 目 预热煤炼焦 湿煤炼焦焦炭机械强度M40 72.8 71.3米库姆转鼓M10 8.0 12.7 焦炭反应性CRI 38.6 44.7反应后强度CSR 56.1 44.04080mm粒级 66.3 55.3煤预热是炼焦前对煤料进行预处理的有效措

14、施，该工艺不仅可以脱除煤水分，降低炼焦耗热量，而且可增加装炉煤堆密度。此外，还因煤料加热速度提高及堆密度增加等使塑性层厚度增加，改善结焦性能，煤预热工艺还可以大幅度提高焦炉生产能力，比湿煤炼焦增加焦炭产量。预热后的煤粉装人由高热导率耐火砖砌筑的薄壁室式焦炉，在低于通常干馏温度下(中低温于馏)推焦，送入干熄炉内再次加热，以获得所需的焦炭质量，提高生产率，改善环境。1.5干法熄焦工艺采用惰性气体（通常为氮气）熄灭赤热焦炭的熄焦方法称为干法熄焦，简称“干熄焦”。炽热的焦炭出炉时温度约1000，由熄焦车运至干熄焦工段，由接焦车和提升机装至冷却塔内，被惰性气体冷却只200左右从底部卸出；惰性气体从冷却塔

15、底部的环形风管及中央风帽处进入，与焦炭进行热交换吸收热焦炭的热量后，温度升至约850作为二次能源，从上部的风口流出，进入锅炉给出热量而重新冷却到约200后，经旋风除尘器，由风机加压后进入冷却塔内冷却后再去冷却红焦炭，循环使用。这一过程实际上是气相与固相的热交换过程，热交换方式主要是对流传热，辐射传热比例不大。在热交换过程中，焦炭的冷却速度既取决于惰性气体的温度和惰性气体穿过焦炭层的速度，也取决于焦块的温度和外形表面积。因而要提高冷却速度，一是降低入口气体温度，二是增大气体流速。但气体流速过大将使循环风机的电耗量大大增加，因而降低入口气体速度是切实可行的。由于从焦炉推出的赤热焦炭的温度约为105

16、0 其显热占炼焦耗热量的40以上。采用干法熄焦，即利用惰性气体氮气将炽热焦炭冷却，得到600800惰性气体。大部分加热的惰性气体把热量传给锅炉的换热面产生蒸汽，可直接用于发电，实现资源的综合利用。另一部分进行煤预热。降了温的惰性气体再循环使用。从而回收了焦炭显热，提高了炼焦生产的热效率。2设计任务依据设计任务的依据是根据设计任务和要求及毕业设计任务书而确定的。2.1设计任务煤种选用气煤，肥煤，长焰煤，以55：15：30的比例配合，再配入一定的黏结剂煤焦油，高温干馏条件下炼制出达到标准的合格焦炭。年工作365天，年处理量为40万吨。2.2设计条件进料组成：组成气煤肥煤长焰煤比例/%551530工

17、艺参数：碳化室温度：1150 ；单炉结焦时间：18h；火道温度：1300 ；焦炉年运转天数：365 d；熄焦方式：干法熄焦。焦炭热值为：30.4MJ/kg产焦为铸造焦，化学成分如下：化学成分灰分硫分 挥发分水分 固定碳 磷份含量/%100.562.0450482 0.36焦炉加热用燃料焦炉煤气组成如下：组成COH2CH4CO2N2O2CnHm含量/%58452.2434.12 2.023.450.351.98设计目标：设计出焦炉规格；计算焦炉热效率和热工效率3生产方案确定3.1生产方案确定随着冶金工业的发展，对焦炭的需求量及焦炭的质量都提出了更高的要求。尤其是焦炭需求量的增大，不仅在中国，全世

18、界范围内优质炼焦煤资源已明显感到不足。为节约优质炼焦煤资源，扩大炼焦煤源，而又不降低焦炭质量，故采用配煤炼焦。采用配煤煤种选用气煤、肥煤和长焰煤，以55：15：30的比例配合，再配入一定量的黏结剂煤焦油，高温干馏条件下炼制出达到冶金焦国家二级标准。设计年处理量为40万吨，年工作365天。结合实际情况，气煤资源丰富，因此，希望在配煤中多配入气煤。预热炼焦工艺恰好能满足这一要求，一般散装煤炼焦只能配入35%左右的气煤，预热法可配入气煤65%左右。这是由于预热煤炼焦使得煤堆密度增大，煤的一些工艺特性改变。堆密度增大煤粒子自然相互靠近，煤成焦时只需要较少的液相黏结成分即可达到较大的焦块结构强度，因此可

19、用较少的黏结性煤。这正符合我国煤炭资源的特点，正是我们所期望的结果，为此，设计采用预热煤炼焦工艺。预热后的煤粉装人由高热导率耐火砖砌筑的薄壁室式焦炉，在低于通常干馏温度下(中低温于馏)推焦，送入干熄炉内再次加热，以获得所需的焦炭质量，提高生产率，改善环境。由焦炉推出的炽热的焦炭的温度约为1000左右，其显热约占炼焦耗热量的38%左右。如果采用洒水湿法熄焦，虽然方法简便，但是损失了这部分高品位的热量，而且耗费了大量的熄焦用水，不仅浪费了水资源而且也污染了环境。采用干法熄焦，即利用惰性气体将炽热的焦炭冷却，得到的热惰性气体用来加热锅炉发生蒸汽，降了温的惰性气体再循环使用，从而回收了炽热焦炭的热量，

20、提高了炼焦生产的热效率。每1吨1000-1100的炽热焦炭的显热约为干熄焦热量回收率可达80%左右，可产蒸汽400以上。3.2生产流程说明配煤炼焦主要由配煤槽，输煤皮带，粉碎机，蒸汽锅炉，焦油储罐等组成。配煤作业时，不同的煤料分别放在不同的煤槽中，根据不同煤种在配煤中的比例来调节煤料量。焦油储罐中的焦油，首先通过蛇形蒸汽管预热，以降低其粘度，便于使用泵来输送焦油。焦油输送管道采用套管，即内管走焦油，外管走高温水蒸气，最外层为绝热夹套，以降低焦油在输送过程中的阻力。最后焦油在出口处由外管水蒸气吹出使焦油雾化，便于均匀的喷洒在煤料上。预热煤炼焦的主要问题是预热没输送和装炉时的大量烟尘，悬浮的热煤尘

21、在输送过程中可能引起爆炸的危险，故必须采取密封，充惰性气体以及其他自动检测控制等保护性措施。该设计采用炉顶装煤的重力装炉法，其主要优点是装炉煤的堆密度大。而重力装煤又分为装煤车装煤和埋刮板输送机装煤。此次设计采用的预热煤炼焦工艺是普雷卡邦预热煤炼焦工艺，该工艺中预热煤的输送与装炉系统由计量槽、埋刮板输送机和叉式装煤小车等组成。预热煤用埋刮板输送机送至位于炉组附近的热煤斗槽后，经旋转阀进计量槽，称量后的预热煤由此经架在炉顶上方的埋刮板机，送至预定装煤的炭化室上方，再经叉式装煤小车上的溜槽装入炭化室内，溜槽下端用导套与装煤孔密封连接，炭化室内煤线高度用探针测量。当达到预定装煤高度时，埋刮板机自动停

22、止，结束装炉。干法熄焦装置主要有冷却槽，废热锅炉，惰性气体循环系统和环境保护系统构成。焦炭从炭化室推出，落在焦罐里，焦炭温度可达1050。焦罐由提升机提到干熄室顶部，这时将冷却室上部的预存室打开，焦炭进入室中。在室中的焦炭放出的气体进入洗涤塔，然后收集，避免有害气体进入大气。进料室为锁斗式，进了后上部关闭，下部打开，焦炭下移到冷却室。在冷却室中，炽热的焦炭被气体冷却到200左右排出。冷却气体由鼓风机送入，在冷却焦炭的同时，气体温度升高，出口气体温度可达800，进入废热锅炉，发生高压蒸汽（440，4.0MPa）。气体经过两级旋风除尘后，再由鼓风机循环到冷却室中。4煤场机械4.1煤场机械的选型卸煤

23、机械卸煤机械的卸煤能力按一次进厂原料的车辆数和允许的卸车时间来确定，并保证达到考虑来煤不均衡系数在内的日卸煤量的要求。即卸煤能力不小于： t/h式（4.1）式中 G1进厂列车的总载重量。一列车的载重量用车皮数来决定，一般40万吨以下焦化厂为30辆。T2协议规定的卸一列车的时间，一般规定为34h。卸煤机械的日卸煤能力“A”应不小于：A=KaQr ， t/24h 式（4.2）式中 Ka 来煤不均衡系数，一般中小型焦化厂取1.5.Qr焦化厂日用湿煤量，t/24h该设计选用1×25孔JN4380型焦炉，每次进厂原煤车皮数为15辆，每辆载重45t，则卸车能力应大于： Q1=G1/T2=30&#

24、215;45/4=337.5t/h则选用卸煤能力为400 t/h的链斗卸车机一台即可满足要求。要求卸煤机械的日卸煤能力不小于：A=502500÷365×1.5=2064t/24h则链斗卸车机的昼夜操作时数最多为：2064/400=5.16h/台考虑到设备检修等因素，卸煤机卸的有效操作时间一般不应超过16h，故符合要求。倒运机械倒运机械的能力一般按焦炉的日用煤量的30%有来煤直接进配煤槽，70%通过贮煤场倒运进行计算。来煤不均衡系数同前。即倒运机械的能力应能在规定的设备昼夜有效操作时间内完成全部倒运任务。倒运机械的昼夜最大操作时间“Tc”可按下式计算： 式（4.3）式中 Ka

25、、Qr同前； 0.3，0.7即日用煤量的30%直接进配煤槽，70%由煤场倒运； Qd设备的堆煤能力t/h，当卸煤机械能力小于堆煤能力而受卸装置的缓冲容量又不大时，应以卸煤能力Q1代替； Qs设备的取煤能力，t/h。该设计采用5t40m装卸桥来倒运煤，设计抓斗容积3m3，则平均倒运能力可用下式计算： 式（4.4）式中 V抓斗容积，m3；r煤料的堆密度，t/m3；一次抓取所需时间；抓斗的填充系数，从煤堆上取煤时=0.80.9。即该装卸桥平均倒运能力为：故装卸桥的最大昼夜有效操作时间可由式43计算。由于煤场卸煤时有足够缓冲容量的临时煤堆，故堆煤能力和取煤能力均为195t/h。故选用一台装卸桥即可满足

26、要求。4.2配煤设备和配煤操作配煤槽配煤槽用来贮存配煤所需的各种煤料，一般设在配煤设备之上。其数目和容量与煤种及焦化厂的生产规模有关。具体来说，数目一般比配煤煤种多23个，主要考虑煤种的更换及设备的维修，对配煤量大的煤种要同时开两个槽。煤槽的容量，在大多数情况下应能保证焦炉一昼夜的用煤量。查资料知道40万t/年焦化厂的配煤槽直径为6m，每个槽容量为200t，配煤槽放煤口直径为0.7m。据该设计所选配煤单种煤三种，故设置配煤槽为六个。配煤设备配煤设备有配煤盘和电磁震动给料机两种。由于电磁震动给料机的准确性比较高，又造价不是太高，故我选用电磁震动给料机作为配煤设备。电磁震动给料机是一种利用电磁铁与

27、弹性原件配合作为震动源，使给料槽作高频率的往复运动，槽上物料一定角度被抛掷，并使之朝一定方向给料的机械。电磁震动给料机在生产中运行是否可靠，除设计和制造的正确性外，很重要的是设备的安装、调整和维护。配煤的准确性与槽体的安装倾角及煤在槽体内料层厚度和煤的含水量有关。随着料层厚度的增加，给料过程中产生的不均匀塌落现象较严重，从而使配煤准确性下降。料层太薄，给料机能力不能充分发挥。料层厚度通常保持在80120mm范围较好。对粘结性较强或者水分含量较大（>12%）的煤，应在槽体内衬以塑料板或不锈钢板，适当加大给料槽的倾角及增大给料机的振幅，以增大煤在槽体内滑动，从而使输送速度增加。通过实验，配煤

28、用的电磁震动给料机安装倾角以1617°为宜。电磁震动给料机的配煤能力可按下式计算： , t/h 式（4.5）式中 B槽体宽度，m；H槽体卸料端的煤层厚度，m；煤在槽体卸料端的移动速度，m/s；煤料堆积密度，（按0.8计算），t/m3。根据生产实践，H=80120mm，当槽体安装倾角在17°左右时，振幅为1.51.6mm，煤料水分为10%时，可按0.2计算。由于煤在槽体内的料层不宜过厚，故炼焦配煤用的电磁震动给料机的给料槽体宽度一般比作为给料设备的槽体宽些。即B可按1.0m计算。带入数值可求出其配煤能力为：日配煤量为： =1520>1376 =故，该配煤设备可以满足工艺

29、要求。4.3配煤比的控制操作要点和配煤比检测配煤比的准确与稳定焦炭质量有密切关系。为了保证煤量稳定，配煤槽的装满高度应保持在2/3以上，并防止在一个煤槽内同时上煤和放煤。配煤比是根据对配煤的质量要求而确定的，通常用百分率来表示。生产中为便于检查，一般均采用单位长度配煤胶带上各种煤的千克数来表示的。单位长度配煤胶带上煤的总量称为配煤量（干基）。该配煤量可以根据胶带输送机的生产能力和取料的长度来确定。生产上一般每小时检测一次配煤量。其方法是用放在配煤胶带上0.5m长的铁盘来测量，多次取样称量算出实际的平均配煤比，一般要求实际配煤量与规定配煤量之差应小于配煤胶带上该种煤配入量的2%，超过此值时应及时

30、调节。在检查配煤比的同时，也要对配合煤的灰分和挥发分进行检查，以评定配煤操作的好坏，其方法是理论计算出的配合煤的灰分和挥发分指与实际配合煤的灰分挥发分相比较，要求其差值挥发分应小于±0.7%，灰分应小于±0.3%。自动配煤 用人工方法检查配煤的准确性并调整配煤操作，劳动强度大且准确性差，配煤质量指标不宜稳定，因此现已发展多种形式的自动配煤系统，目前使用最多的是电子秤自动配煤装置。按所用定量给料设备的不同，有两种工艺，即配煤盘电子秤自动配煤装置和电磁震动给料机电子秤自动配煤装置如图4.1。图4.1 电磁震动给料机电子秤自动配煤装置即在电磁震动给料机下面，增设称量小胶带和电子秤

31、，并通过调节装置控制电振器的振幅来调节下煤量使配煤量保持定值。称量小胶带机为长度约为4m的框架式或悬臂式胶带机。自动配煤的工作原理可用图4.2表示： 图4.2 电子秤自动调节系统原理方框图 传感器送出正比于重量的毫伏信号，经毫伏变送器将信号放大并转换成010mA的电流信号，再经重量显示仪表及比例积分单元，分别指示出瞬间量和累计量，当实际下料量与给定值（通过电流量）发生偏差时，调节器给出偏差信号（电流），经转换为电压信号，自动改变电振机的工作电压，进而改变电振机的振幅，使下料量回到给定值，实现闭环自动调节，达到自动配煤的目的。5工艺计算焦炉采用焦炉煤气加热5.1原始数据用焦炉煤气加热焦炉的有关原

32、始数据分别列于表5.15.4表5.1加热煤气、净煤气有关参数 加热煤气洗苯塔后净煤气工作状态孔板设计参数工作状态孔板设计参数流量m3/h压力Pa温度压力Pa温度重度kg/m3流量m3/h压力Pa温度压力Pa温度重度kg/m35792510731.25000250.471309867853110000250.48表5.2 加热煤气的组成组成COCnHm含量/5.8452.2434.122.023.450.351.98表5.3大气参数及有关的温度大气参数 入炉温度焦饼中心温度小 烟道 出口 废气 温度,蓄 热室 走廊 温度,荒煤气温度,压力Pa温度相对湿度%前 半个 结交 周期后 半个 结交 周期

33、加权平均10132524 4022107932135.5747807767表5.4小烟道及总烟道废气组成 部 位小烟道出口处总烟道处组 成CO2O2CO2O2正常加热时的含量,%正常加热时的含量,%6.786.835.800.709.6018.4焦炉的生产能力根据冶金焦的需要量而定。为了合理利用焦炉机械，提高劳动生产率，本设计一个炉组由2座焦炉构成。由于年产量不大（40万吨），故选用由鞍山焦化耐火材料设计研究院设计的JN4380型焦炉，规格尺寸如表5.5：表5.5 JN4380型焦炉主要尺寸 项 目JN4380项 目JN4380炭化室全长，mm14080锥度，mm50炭化室有效长，mm1328

34、0炭化室中心距，mm1143炭化室全高，mm4300立火道中心距，mm480炭化室有效高，mm4000加热水平，mm700炭化室平均宽，mm450炭化室有效容积，m323.9焦炉的生产能力由公式（5.1）计算： /年 式（5.1）式中 Q一个炉组生产全焦的能力 /年 N每座焦炉炭化室孔数 M一个炉组的焦炉座数，这里是2 B每孔炭化室一次装干煤量 /孔 K干煤产全焦率 %8760一年按正常生产365天计算小时数 0.97考虑到检修炭化室的减产系数 周转周期 ，这里为18设每孔装干煤量为21.3t，取全焦率为80%，得N=24.9个 圆整后N取25个，即炭化室孔数为25.焦炉生产能力核算：根据以上

35、求取炭化室数目及炭化室主要尺寸来核算该焦炉的生产能力。把数据代入式61中可求得焦化厂规模为： = =40.2万t年消耗干煤量：=402000/80%=50.25万t故，焦炉的工艺指标如表：表5.2焦炉的工艺指标 炉组焦炉数焦炉孔数 结焦率,% 周转时间,h年消耗干煤量,万t2 2580 1850.25JN43-80型焦炉 体现了现代焦炉的特点，其特点是双连火道带废气循环，焦炉煤气下喷，两个蓄热式的复热式焦炉。它的炉体结构严密，砖型少，砖炉体砖型总数为266种。向高向长向加热均匀，根据我国弱粘结性煤比重日益加大特点，加热水平由600mm800mm,能够降低炉顶空间温度，减少化学产品的热解损失。与

36、此同时能改善劳动环境。总之，JN43-80型焦炉对比之下设计最优良的炉型之一，具有结构严密，炉头不易开裂，高向加热均匀，热工效率高，砖型少投资低等优点。5.2原始数据处理与计算 净煤气标准流量与计算孔板设计参数：P=10000Pa；t=25；=0.48kg/m3实际设计参数：=6785Pa；=31；=13098m3/h煤气重度按其组成计算：净煤气标准流量：查资料焦炉的物料平衡与热平衡附表3，知：=25时，=0.026kg/m3；=31时，=0.0373kg/m3。 式（5.2）式中 ,加热煤气的标准流量和表流量，m3/h；,标准状态下和非标准状态下加热煤气的重度，kg/m3；,标准状态和非标准

37、状态下加热煤气中水分含量，kg/m3；,标准状态和非标准状态下加热煤气的绝对温度，。所以，净煤气的标准流量为： 加热煤气标准流量的换算孔板设计参数：=5000Pa，=25，=0.47kgm³实际工作参数：=5107Pa，=31.2，=0.435kgm³查资料焦炉的物料平衡与热平衡附表3，知：=25时，=0.026kg/m3；=31.2时，=0.0378kg/m3，=5792m3/h。 燃烧计算以100m3干焦炉煤气为单位，进行的燃烧计算的结果列于表。表5.3 干焦炉煤气的燃烧计算成分组成%反应式理论氧量m3废 气 组 成 m3VCO2VH2OVN2VCO2COO2H2N2C

38、H42.025.840.3552.243.4534.121.9802.92-0.3526.12068.2402.025.8400034.12000052.24068.241.9800003.4500总计10096.9341.98122.463.45167.89当=1时所需理论干空气量及其组成41.986.27313.5355.27当=1.21时所需的理论干空气量及其组成17.720.03235.50.064121.290.218381.70.686556.211 空气系数计算 式（5.3）式中 空气系数常数；燃烧1煤气所产生的理论量；燃烧1的理论需氧量。代入数值的：与理论空气系数一致，故空气系

39、数为。 漏入燃烧系统的荒煤气的量 式（5.4）式中 每小时荒煤气的漏失量，m3/h；燃烧每立方米混合煤气（加热煤气与漏入加热系统的荒煤气）所需理论干空气量，m3/m3；总烟道处废气空气系数，这里为1.21停止加热后干废气中的二氧化碳量，%；每立方米荒煤气（或焦炉煤气）燃烧后生成的二氧化碳的体积，m3/m3，这里为0.355分别代入数值，得漏入燃烧系统的荒煤气的量： 空气中水分含量空气中相对湿度=40%；大气温度t=24；饱和水分压为2986Pa。 式（5.5）5.3物料平衡计算以1000kg入炉煤为计算单位，对有关参数进行计算。 物料收入由于采用预热煤炼焦，故入炉干煤量为：Gm=1000kg

40、物料支出全焦量（GJ）:干基全焦率按煤的挥发分（）和焦饼中心温度（）相关联式计算。设煤的挥发分=25.36，焦饼中心温度为=1079 -0.0067tJ 式（5.6） =103.19-0.75×25.36-0.0067×1079 =76.94%全焦量： GJ=1000×76.94%=769.4kg/t无水焦油量（GJY）产率据下经验公式计算： ，% 式（5.7）；为经验系数，一般取0.800.86，这里取为0.84 =2.53无水焦油量： GJY=1000×2.53=25.3kg/t粗苯量（GB）粗苯产率用下经验公式： ，% 式（5.8） =0.84%粗

41、苯量： GB=1000×0.84%=8.4kg/t氨量（GA）氨的产率由公式（5.8）下经验公式求算： ，% 式（5.9）式中 b煤中总氮量转为氨的转化系数，一般取0.120.16,此处取为0.16；Ng入炉煤干基氮含量，%，此处取为1.46% 0.16×1.46%×17/14=0.28%氨量： GA=1000×0.28%=2.8kg/t净煤气量(Gmq)用入炉煤气挥发分含量求煤气产率： ，% 式（5.10）K为比例系数，其数值的大小与入炉煤气的性质等因素有关；对于气煤K=3.0；焦煤K=3.3；对于一般配合煤K=3.1。净煤气产量： Gmq=1000&

42、#215;15.61%=156.1kg/t化合水量（GSX）化合水产率用下经验公式计算： ，% 式（5.11）式中 入炉煤干基含氧量，% 这里取为5%； a煤中总氧量转化成化合水的转化系数，一般取0.30.5，这里取为0.5化合水量： =1000×2.81%=28.1kg/t差值物料平衡差值为入方物料总和与出方物料的总和的差（G），即 ，kg/t 式（5.12）差值是物料平衡中的最后一项，也是最重要的一项。它将判断在物料平衡的计量和计量中的误差或在生产过程中产品的损失（包括产率少的产品）。基于生产条件，较难规定物料平衡差值的允许范围。但一般不应大于1%。否则，应对物料平衡的收入和支出

43、各项做进一步的检验，一边查明产生误差的原因。对此物料平衡核算，得: 差值 G=8.1kg/t占干煤比重为8.1/1000=0.81% 由 0.81%<1%, 故符合要求所以，该差值在物料平衡差值的允许范围，可以视为平衡。根据以上计算，列出的物料平衡表示如下表5.4 物料平衡表 收 入支 出项 目数 值Kg/t项 目数 值Kg/t占干煤%干煤 GM合计 G10001000全焦 GJ焦油 GJY粗苯 GB氨 GA净煤气 Gmq化合水 GSX差值 G合计 G769.425.38.42.8156.128.18.1100076.942.530.840.2815.612.810.811005.4热量

44、平衡计算 热量收入计算加热煤气燃烧热（Q1）全炉平均小时装入的煤量： 式（5.13）式中全炉平均小时装入的煤量，t/h；每孔炭化室装入的煤量，t；每座焦炉炭化室孔数；周转时间，h。=29.6t/h每吨入炉煤所需加热煤气量：VOJ=V1/G 式（5.14）式中 VOJ每吨入炉煤气所需的加热煤气量，m3/t； V1标准状态下的加热煤气流量，m3/h。 VOJ=6108/29.6=206.4 m3/t加热煤气低发热量： ，kJ/m3 式（5.15）=126.42×5.84+108.8×52.24+358.8×34.12=19410.63kJ/m3加热煤气的燃烧热： Q1

45、=·VOJ=19410.63×206.4=4006354kJ/t加热煤气显热（Q2）查资料焦炉的物料平衡与热平衡附表1,当t=31.2时，煤气中各组分的比热为：cCO2=1.6337； cCO=1.300； cCmHn=2.0661； cO2=1.3096； cH2=1.2812； cN2=1.295； cCH4=1.5780 cH2O=1.4976；H2Og=0.047.则，加热煤气的平均比热cmq=0.01(cCO2×CO2+ cCO×CO+ cO2×O2+2.61.4975+cH2×H2+cN2×N2+ cCH4

46、15;CH4) =0.01(2.02×1.6337+5.84×1.3000+0.35×1.3096+52.24×1.2812+3.45×1.2950+34.12×1.5780+1.981.4976)=1.3955kJ/(m3·)加热煤气的显热 式（5.16） =206.4（1.3955×31.2+1.4976×0.047×31.2） =9439.8 kJ/t漏入的荒煤气燃烧热（Q3）Q3=·/G 式（5.17）=19410.63×648/29.5=426376 kJ/t 空气

47、带入显热（Q4）燃烧每立方米混合煤气（Lg）所需空气量可以通过对混合煤气进行燃烧计算求得，计算式如下： , 式（5.18） , 式（5.19）式中 燃烧每立方米混合煤气所需理论干空气量，m3/m3； 小烟道出口处废气的空气系数； COs；混合煤气中各组成的体积含量，%。 =4.02m3/m3即，Lg=1.21×4.02=4.864 m3/m3和计算加热煤气平均比热相同求当t=35.5时,空气的平均比热,ckq=1.2983,查表知：cH2O=1.4980。 式（5.20） =（207.1+837.6/29.5）×4.864×35.5× (1.2983+0

48、.0119×1.4980)=53516 kJ/t入炉煤带入的热量（Q5）入炉干煤的比热 当入炉煤温度在20250，挥发分含量不高（9%12%）时，煤的平均比热应用下式计算：cm=，kJ/(kg·)当t=200，挥发分为9.07则， cm=0.883(1+0.008×9.07)×1+0.15×200100-0.0008×（200100）=1.23 kJ/(kg·) Q5=GMcmtm，kJ/t 式（5.21） =1000×1.23×200=246000 kJ/t热量支出计算焦炭带走热量（）焦炭比热cJ:查资

49、料有焦炭的平均比热，如表 表5.5 1001100 的焦炭平均比热 t 萨勒与德勒提出的值徳布儒奈提出的值100900100011001.5620.00536 AJ1.5990.00565 AJ1.6340.00595 AJ0.8080.00013 AJ1.4740.00414 AJ1.5110.00442 AJ1.5470.00471 AJ，当焦炭的灰分AJ=9.4%，温度t=1400时，根据表 5.7焦炭平均比热分别为1.578和1.503，其平均值为1.5405，所以焦炭比热cJ=1.5405 kJ/(kg·)=GJcJt=769.4×1.5405×1400

50、=1659365 kJ/t 式（5.22）焦油带走的热量（）焦油气的平均比热一般可按下式计算： =1.277+1.641×10-3t1h,kJ/(kg·) 式（5.23）式中 前半个结焦时间荒煤气离开炭化室的平均温度，；0t1h温度内焦油气的平均比热，kJ/(kg·)。则，焦油气在t1h=747温度下的平均比热为： cJY=1.277+1.641×10-3×747=2.5029 kJ/(kg·)标准状态下焦油气的蒸发潜热可取418.68kJ/kg。一般认为焦油气在结焦前半期排出，温度取。故焦油带走的热量可按下式计算： =GTY(418

51、.68+cTYt1H), kJ/t 式（5.24）焦油带走的热量： =25.3×（418.68+2.5029×747=57895 kJ/t粗苯带走的热量（）粗苯平均比热可按下式计算： =1.026+1.285×10-3t1h , kJ/(kg·) 式（5.25） =1.026+1.285×10-3×747 =1.9858 kJ/(kg·)标准状态下粗苯的蒸发潜热可取431 kJ/kg。可以认为粗苯气是在结焦前半期内排出，温度取t1h。故粗苯带走的热量可按下式计算： =GB(431+cBt1h) , kJ/t 式（5.26）粗苯带走的热量为： =8.4×（431+1