焦炉的热平衡与热工评定

1、Evaluation Warning: The document was created with Spire.Doc for .NET. HYPERLINK 焦炉的热平平衡及热热工评定定 一一、焦炉炉的物料料平衡及及热平衡衡 焦焦炉的物物料平衡衡计算是是设计焦焦化厂最最基本的的依据，也也是确定定各种设设备操作作负荷和和经济估估算的基基础。而而焦炉的的热平衡衡是在物物料平衡衡和燃烧烧计算的的基础上上进行的的。通过过热平衡衡计算，可可具体了了解焦炉炉热量的的分配情情况，从从理论上上求出炼炼焦耗热热量，并并得出焦焦炉的热热效率和和热工效效率，因因此对于于评定焦焦炉热工工操作和和焦炉炉炉体设计计的是

2、否否合理都都有一定定的实际际意义。为为了进行行物料衡衡算，必必须取得得如下的的原始数数据： (1)精精确称量量装入每每个炭化化室的原原料煤量量，取335昼昼夜的平平均值，同同时在煤煤塔取样样测定平平均配煤煤水分。干干煤和配配煤水分分为焦炉炉物料衡衡算的入入方。以下为焦炉炉物料平平衡的出出方： (2)各各级焦炭炭产量。标标定前要要放空焦焦台和所所有焦槽槽的焦炭炭，标定定期间应应准确计计量冶金金焦、块块焦和粉粉焦(要要计入粉粉焦沉淀淀池内的的粉焦量量)的产产量。并并对各级级焦炭每每班取平平均试样样以测定定焦炭的的水分，并并考虑到到水分蒸蒸发的损损失量，然然后计算算干焦产产量。 (3)无无水焦油油、

3、粗苯苯、氨的的产量，通通常按季季度或年年的平均均值确定定，不需需标定。 (4)水水汽量按按季或年年的多余余氨水量量的平均均值确定。 (5)干干煤气产产量由洗洗苯塔后后(全负负压操作作流程为为鼓风机机后)的的流量表表读数确确定，并并进行温温度压力力校正。在计算时，一一般以110000kg干干煤或湿湿煤为基基准。以以下列出出某厂焦焦炉炭化化室物料料平衡的的实际数数据。如如表89所示示。根据物料平平衡和温温度制度度，计算算出各种种物料带带入焦炉炉和带出出焦炉的的显热和和潜热，然然后作出出焦炉的的热平衡衡计算。具具体计算算方法可可参考有有关资料料。现列列出根据据表8-9的物物料平衡衡所作的的热平衡衡计

4、算，如如表8-10的的数据，并并加以分分析。由热平衡可可知，供供给焦炉炉的热量量有988%来自自煤气的的燃烧热热，故在在近似计计算中可可认为煤煤气的燃燃烧热为热热量的惟惟一来源源，这样样可简化化计算过过程。在在热量出出方中，传传入炭化化室的有有效热114项项占700%，而而其中焦焦炭带走走的热量量占377.6%，换算算到每吨吨赤热焦焦炭带走走的热量量为： kJJ/t焦焦。此值值相当可可观。采采用干法法熄焦此此热量可可大部分分回收。降降低焦饼饼中心温温度和提提高焦饼饼加热均均匀性可可降低此此热量。由水蒸汽带带走的热热量占116%，故故降低配配煤水分分可以降降低此热热量。 此此外，采采取降低低炉顶

5、空空间温度度、上升升管加水水夹套回回收余热热等方法法可以减减少或部部分回收收煤气、化化学产品品和水汽汽带走的的热量。 由由废气带带走的热量量也很大大，约占占18.6%，因因此改善善蓄热室室的操作作条件，提提高蓄热热效率，是是降低热热量消耗耗的重要要途径之之一。 一一般散失失于周围围空间的的热量，对对于大焦焦炉约为为10%，小焦焦炉由于于表面积积大，故故散热损损失大于于10%。二、焦炉的的热效率率和热工工效率 根根据焦炉炉的热平平衡，可可进行焦焦炉的热热工评定定。由表表8-110可见见，只有有传入炭炭化室的的热量(出方114项项)是有有效的，称称为有效效热。为为了评定定焦炉的的热量利利用程度度，

6、以有有效热(Q效)占占供入总总热量(Q总)的的百分比比称为焦焦炉的热热工效率率(热工)即： 热工= 1000 (88-155) 因因Q效等于于供入焦焦炉总热热量减去去废气带带走的热热量Q废和散散失周围围空间的的热量QQ散， 所以以： 热工= 1000 (8-116) 由于计算QQ散比较较困难，也也可以采采用热效效率(热)的的方式来来评定焦焦炉的热热量利用用情况。 热= 1000 (88-177) 它它表示理理论上可被被利用的的热量占占供入总总热量的的百分比比。 通通常对现现代大型型焦炉热工约约为700755，热为880885。热工与热可从焦炉热平衡中求得。由表8-10可得： 热工= 1000=

7、771.44 热= 1000=881.44但由于进行行热量算算衡需要要做大量量的繁琐琐的测量量、统计计和计算算工作，通通常生产产上不进进行，而而是根据据燃烧计计算来估估算热工和和热，方方法如下下： 计算以1标标m3加加热煤气气为基准准。 在热量量入方中中，由于于煤气的的燃烧热热(低发发热值)和煤气气、空气气的显热热已占总总热量999以以上，因因此可以以近似看看作为QQ总。煤煤气低发发热值按按其组成成计算，煤煤气和空空气的显显热则根根据燃烧烧计算所所得的LL实和烟道道走廊的的温度计计算。由蓄热室室进入废废气盘的的废气所所带出的的热量QQ废和废废气中不不完全燃燃烧产物物的燃烧烧热Q不，可可通过取取

8、样分析析得出的的废气组组成和测测定的废废气温度度来求得得。焦炉炉的散热热损失一一般按供供入总热热量的110计计。则： 热= 1000 热工= 1000 例8-3 某焦炉炉以Q低=336433kJm3的的高炉煤煤气加热热，由燃燃烧计算算得，LL实=00.8443 mm3(m3煤煤气)，产产生的废废气量VV废=11.7557m33(mm3煤气气)，煤煤气温度度30ooC，烟烟道走廊廊的空气气温度为为35ooC，空空气的相相对湿度度为0.6，废废气中含含CO为为0.225，废废气的平平均温度度为2880oCC，计算算焦炉的的热和热工。解 (1) 煤气气的燃烧烧热Q低=336433kJ(m33煤气)。

9、 (2)煤煤气带入入的显热热 煤煤气温度度30ooC，查查图8-4得cc煤=11.3552kJJ(mm3)，330时煤气气带入的的饱和水水汽量为为干煤气气的4.36(查表表8-33)，330时水汽汽的比热热容 = 1.4457kkJ(m3)。 QQ煤=111.3352330+00.04436111.4457330=442.77kJm3 (3)空空气带入入的显热热 335时空气气的比热热容c空=11.2777kJJ(mm3)，335时饱和和水汽量量为干空空气的55.877，当当相对湿湿度为00.6时时，空气气中所含含水汽量量为干空空气的00.0558700.6=0.003522。 Q空=0.84

10、3311.277735+0.8843110.035521.457735=39.27kkJm3(4)废气气带走的的热量 废气气在2880时的比比热容查查图8-4得cc废=11.4553kJJ(mm3)。 Q废=1.775711.45532880=7713.9kJJm33。 (5)不完全全燃烧的的热损失失 CCO的发发热值为为127728kkJmm3。Q不=1.75770.00251127228=556.11kJm3则 热 = = =799.333 若Q效为供供入总热热量的110，则则 热工= =669.44三、炼焦耗耗热量 由由焦炉热热平衡作作热工评评定方法法比较麻麻烦，因因此生产产上广泛泛采用

11、炼炼焦耗热热量对焦焦炉进行行热工评评定。炼炼焦耗热热量是表表示焦炉炉结构的的完善程程度、焦焦炉热工工操作及及管理水水平和炼炼焦消耗耗定额的的重要指指标，也也是确定定焦炉加加热用煤煤气量的的依据。 炼焦耗耗热量是是将1kkg煤在在炼焦炉炉内炼成成焦炭所所需供给给焦炉的的热量。由由于采用用的计算算基准不不同，故故有下列列表示方方法。 11.湿煤煤耗热量量 11kg湿湿煤炼成成焦炭应应供给焦焦炉的热热量，用用q湿来表表示，显显然湿煤煤耗热量量随煤中中水分变变化而变变化，水水分越多多，q湿越大大。q湿= ，kkJ(kg湿湿煤) (88-188)式中 VV0标准准状态下下加热煤煤气的耗耗量，mm3hh；

12、 Q湿焦炉炉的湿煤煤装入量量，kgg； Q低加热热用煤气气的低发发热值，kkJmm3。 22.干煤煤耗热量量 llkg干干煤炼成成焦炭所所消耗的的热量。干干煤耗热热量不包包括煤中中水分的的加热和和蒸发所所需要的的热量，以以q干来表表示。 每每kg水水汽从焦焦炉炭化化室带走走的热量量为： ll00=5110000kJ(kgg水)式中 24991lkgg水在OOoC时时的蒸发发潜热，kkJkkg；2.01为水水汽在006000oCC时的平平均比热热容，kkJ(kgoC）； 6000从炭化化室导出出的荒煤煤气的平平均温度度，； 72.5焦炉炉的平均均热工效效率，。 如如配煤水水分为MMt(湿基)，则

13、 q湿=q干 +51000 =q干 +511Mt qq干= ll00, kJJ(kkg干煤煤) (8-19) 3.相当耗耗热量 为为统一基基准，便便于比较较，提出出了相当当耗热量量这一概概念。它它是在湿湿煤炼焦焦时，以以lkgg干煤为为基准时时，需供供给焦炉炉的热量量(包括括水分加加热和蒸蒸发所需需热量)，以qq相来表表示。 ,kJ/（kgg干煤）(8-220)式中 GG干焦炉炉干煤装装入量，kkghh我国焦炉相相当耗热热量指标标见表88-111。表8-111数据按按每kgg捣固煤煤料，配配煤水分分7计计。计算算加热系系统时，考考虑使生生产留有有余地，故故规定值值较高。 由由表可见见，焦炉炉用

14、高炉炉煤气加加热时，相当耗热量高于用焦炉煤气加热。这是因为高炉煤气与焦炉煤气相比，热辐射强度低，废气量大，废气密度高，故废气带走的热量多，通过炉墙和设备的漏损量也大。由于煤料水分常有波动，各厂煤料水分也不相同,故耗热量也不相同。为便于比较，必须将炼焦耗热量换算为同一基准。水分每变化化1时时，相当当于湿煤煤中1的干煤煤为1的水分分所取代代，故qq湿的变变化值为为 。因因q干一般约约为20094kkJ/kkg，qq水为551000 kJJ/kgg，则qq湿的变变化值为为2933 kJ/kg。 该该值的换换算方法法如下： 当当用焦炉炉煤气加加热时，配配煤水分分7%的的q相取大大中型焦焦炉的平平均值：

15、 (23445+225966)=224700kJ/kg按式8-220得： qq湿=q相 = =23003kJJ/kgg配煤水分增增加1%时，该该湿煤的的耗热量量增加229kJJ，则折折算到qq相的增增加为： =67kkJ对于高炉煤煤气，配配煤水分分取7时： q相相= (226388+29931)=27785kkJkkg则 q湿湿=27785 =225966kJkg故配煤水分分增加11时，qq相的增增加值为为： =667kJJ我国焦化厂厂的配煤煤水分一一般为99100，由由测得的的耗热量量换算为为9配配煤水分分的耗热热量q换时，可可按下列列公式计计算： 焦焦炉煤气气： qq相换=q相-559(M

16、Mt-99) (88-211) q湿湿换=qq湿-229(MMt-99) (88-222) 高高炉煤气气： qq相换=q相-667(MMt-99) (88-233) q湿换=q湿-333(MMt-99) (88-244) 炼炼焦耗热热量可由由焦炉的的热平衡衡得到(按表88-9和和8-110)： q湿= = 26663kJJ(kkg湿煤煤) qq干= 1000=24458kkJ(kg干干煤) q相=226633 =28997kJJkkg干煤煤(水)用焦炉煤气气加热时时，换算算为水分分9时时耗热量量为： q湿换换=26663-29(8-99)=226922kJ(kgg湿煤) q相换=28997-5

17、59(88-9)=29956kkJkg干干煤(水水) 由由物料平平衡和热热平衡作作炼焦耗耗热量计计算，生生产上不不可能随随时进行行，因此此可用下下式直接接作近似似计算： qq相= KTTKPK换 （88-255） 式中 炭炭化室周周转时间间，h； V0煤气气流量表表数值，mm3hh； Q低加热热煤气的的低发热热值，kkJmm3； G炭化室室平均装装干煤量量，kgg/孔； nn一座座焦炉的的炭化室室孔数； KT、KKP、K换分别别为温度度、压力力和换向向校正系系数。需要进行上上述校正正的原因因是，煤煤气流量量表的刻刻度是按按煤气在在某一固固定操作作条件下下(温度度、压力力、含水水量等)由实际际煤

18、气流流量换算算来的，但但实际操操作时，煤煤气的温温度、压压力和含含水量不不同于流流量表刻刻度时规规定的数数值，因因此需校校正。 孔孔板流量量计的计计算公式式如下： V00=0.6733ad2 (8-26) 式中 aa标准准孔板的的消耗系系数； dd孔板板流通孔孔直径，cm； 0标准准状态下下煤气密密度，kkgmm3； ff煤气气中水汽汽含量 (按入入炉前煤煤气温度度定) ，kgg/m33； PP煤气气的绝对对压力，PPa； TT煤气气的绝对对温度，KK； hh流量量孔板前前后的压压差，PPa； VV0煤气流流量，mm3hh。对固定的流流量孔板板a、dd的值是是一定的的，对一一定组成成的煤气气，

19、0也不不变。如如果实际际操作条条件和流流量表刻刻度规定定的条件件一致为为P、T和f时，表表上的读读数是正正确的。当当实际操操作条件件为p、T和f时，则则对同一一压差hh，其标标准流量量将不是是V0而是是V0，即： VV0= 00.6773ad2 m33h 因因此，应应按流量量表读数数Vo校正正到实际际操作条条件下的的标准流流量Voo，其关关系为： 因f、ff分别由由T、TT决定，故故令： 所以 Vo=VoKTKP 故只要把KKT、KP制成成图表，按按煤气的的实际温温度、压压力查取取即可。K换是考虑到由于换向时，有一段时间不向焦炉送煤气，则每小时实际进入焦炉的煤气量将小于流量表的读数，因此乘以K

20、换。 K换换= 式中 mm一小小时内的的换向次次数； 每次次换向焦焦炉不进进煤气的的时间，mmin； 600每小时660分钟钟。则 V00=V0KTK PPK换例8-44 442孔558-型焦炉炉(4550mmm)，周周转时间间18hh，用QQ低=1179220kJJm33的焦炉炉煤气加加热，煤煤气温度度30ooC，主主管压力力19000Paa，流量量表读数数为58800mm3hh，如流流量表的的设计压压力为334300Pa，设设计温度度为200OoCC，0=00.466kgm3，换换向时间间30mmin，每每次换向向停止向向焦炉供供煤气的的时间为为23.3s，计计算炼焦焦耗热量量。 解解：查

21、表表8-33得，220oCC时干煤煤气含水水量f=0.01889kggm33，300oC时时f=0.003511kgm3。则 KTT= 如如大气压压力为11013325PPa时得得： PP=10013225+449000=10062225Paa PP=10013225+334300=10047555PaaKP= KK换= =0.9877则 q相= kJ/kgg干煤(水) 用用炼焦耗耗热量评评定焦炉炉热工操操作的主主要缺点点是：当当炭化室室墙漏气气时，由由于荒煤煤气在燃燃烧室内内燃烧，使使加热用用煤气量量减少，计计算的耗耗热量降降低，实实际耗热热量未能能真实地地反应出出来。四、降低炼炼焦耗热热量

22、、提提高焦炉炉热工效效率的途途径 综综上所述述，可采采取下列列措施以以降低炼炼焦耗热热量，并并提高焦焦炉的热热工效率率。 11.降低低焦饼中中心温度度 从从表8-10可可知：焦焦炭带走走的热量量占供入入总热量量的377.6，是热热量出方方中最大大的部分分。焦饼饼中心温温度由110500oC降降到10000ooC，炼炼焦耗热热量可以以降低约约46kkJkkg。但但降低焦焦饼中心心温度必必须以保保证焦炭炭质量为为前提。调调节好炉炉温，使使焦饼同同时均匀匀成熟，正正点推焦焦是降低低炼焦耗耗热量的的重要途途径。 22.降低低炉顶空空间温度度 这这就要求求装满煤煤，减少少煤气在在炉顶空空间的停停留时间间

23、，并在在保证焦焦饼高向向加热均均匀的前前提下，尽尽可能降降低焦饼饼上部温温度。3.降低配配合煤水水分 由由前述可可知，配配煤水分分每变化化l时时，q相将相相应增减减5967kkJkkg。例例如：一一座422孔的558-型焦炉炉，每孔孔装干煤煤量为118t，周周转时间间18hh，则每每小时处处理煤量量为 =4220000kgh，当当水分增增加1时，耗耗热量增增加约为为420000(599677)=224788000028814000OkkJhh，相当当于Q低=336433kJm3的的高炉煤煤气7770m33/h，或或Q低=1779200kJ/h的焦焦炉煤气气1400m3h，可可见耗热热量数值值之

24、大。 配配煤水分分的变化化，不仅仅对耗热热量影响响很大，而而且还影影响焦炉炉加热制制度的稳稳定和焦焦炉炉体体的使用用寿命。水水分的波波动也会会引起煤煤料堆密密度的变变化，从从而影响响焦炉的的生产能能力，同同时水分分波动频频繁时，调调火工作作就跟不不上，易易造成焦焦炭过火火或不熟熟，并且且还可能能发生焦焦饼难推推。故规规定和稳稳定配煤煤水分是是焦炉正正常操作作条件之之一。4.选择合合理的空空气过剩剩系数 当当焦炉用用高炉煤煤气加热热、而空空气过剩剩系数较较低时，煤煤气由于于燃烧不不完全，废废气中含含有COO。如废废气中含含有1%的COO，则煤煤气由于于不完全全燃烧而而引起的的热损失失为: 当当焦炉用用高炉煤煤气加热热、而空空气过剩剩系数较较低时，煤煤气由于于燃烧不不完全，废废气中含含有COO。如废废气中含含有1%的COO，则煤煤气由于于不完全全燃烧而而引起的的热损失失为: 1127228 1%=1277kJ/(m33废气)或 1127 1.7577=2223kJJ/(mm3煤气气)。式中 127728COO的燃烧烧热，kkJ/(m3CCO)； 11.7557Q低为热热值为