【25万吨年煤制粗煤气工艺流程设计11000字（论文）】

25万吨年煤制粗煤气工艺流程设计目录TOC\o"1-3"\h\u引言 3第一章综述 41.1文献综述 41.2概述 41.2.1煤气化的方法 41.3设计任务与设计依据 5第二章生产流程或生产方案的确定 62.1各种生产方法的分析 62.2鲁奇炉的确定 62.2.1鲁奇炉的介绍 6第三章生产流程简述 83.1原料生产顺序 83.1鲁奇加压气化原理 83.2鲁奇炉操作工艺条件的选择 93.2.1压力 93.2.2汽氧比 93.3工艺流程 9第四章鲁奇炉工艺计算 104.1已知条件 104.2物料及热量衡算 124.2.1吹风阶段的计算 124.2.2制气阶段的计算 154.3吹净时间核算 17第五章设备的计算和选型 205.1鲁奇炉指标 205.2换热器的确定 215.3管道布置设计确定 225.4废热锅炉的选型 225.4.1废热锅炉的热量衡算 23第六章原材料、动力消耗额 256.1原材料消耗定额(按每t氨计算) 256.2动力（水、电、气、）消耗定额及消耗量 25第七章项目经济分析 267.1投资估算 267.2资金筹措 267.3财务评价 26第八章环境保护与安全措施 288.1执行的环境排放标准与质量标准 288.2主要污染源及主要污染物 288.3综合利用和处理措施 298.4安全对策与建议 29第九章设计总结 309.1完成的主要设计内容 309.2设计收获与体会 30参考文献 31PAGEPAGE6摘要我的毕业设计是鲁奇炉25万吨/年煤制粗煤气工艺流程设计，制气部分是得到粗煤气的关键部分。本设计先从介绍几种常用的气化方法开始，气化方法分为三类：（1）连续固定床气化法；（2）气流床气化法；（3）流化床气化法。就目前我国采用的合成氨工艺条件来说，我的毕业设计采用固定床连续加压制气法,气化炉采用鲁奇炉，接着我又继续介绍了鲁奇炉气化原理、设备结构，以及影响气化工艺的参数，如：温度、压力和气化剂的比。之后对本次工艺设计的各个阶段进行物料衡算、热量衡算，得出所需的能量。经过经验和计算将气化剂的温度保持在280～420℃是最适宜的。根据计算汽氧比应选取小于1的汽氧比，才能使鲁奇炉达到正常工作状态。本次设计中选用水蒸气和氧气的比为1:5。然后对所用工段进行解释和计算。在鲁奇炉工艺计算和所用设备选型阶段，要想确定使用哪种鲁奇炉，应该先对鲁奇炉的的工艺流程进行热量衡算和物料衡算得出各阶段粗煤气的组成以及水蒸气和氧气的，然后得出型号。根基之前计算选出适合的设备，在得出原料、动力的消耗。针对每部分的工段消耗，做出适当的投入预算。对工艺的产物及原料，制定环境排放的标准。关键词：鲁奇炉；粗煤气；工艺流程设计引言在全球的化工生产中，氨具有重要的地位。合成氨在每年的化肥产量中都占有大量比例。在中学阶段我们就已经接触到制作氨的化学反应。氨的制取是化学上重要的制取方法。合成氨的几大步骤包括造气部分，净化部分和合成部分。我的设计主要是针对生产粗煤气的流程。合成氨工业是能耗较高的行业，能耗是评价合成氨工业是否先进性的指标。碳转化技术中已经广泛应用于各行各业中。在21世纪中，我国经济不断发展，科学不断创新，对煤气化技术有了更节能、更环保的要求，对煤资源的持续利用和环境的保护有了更大的要求，到目前以煤炭、水蒸气制取甲烷的技术取得了重大的成就，并且还有大量的进步和上升的空间。为了合成氨，必须需要合格的氮气和氢气的混合气，合成氨是化肥化工生产中一个重要的工艺。合成氨生产工艺的特点：1.生产工艺典型2.能量消耗高；3.高度连续化技术要求高；4.在漫长的合成氨发展中，合成氨造气技术的工艺流程取得了重大的成就。合成氨制气部分决定了整个工艺的成败，评估整个工艺是否合理，是否实用。因此，节省能耗已成为重中之重。第一章综述1.1文献综述为了世界满足粮食需要用合成氨制取氮肥，为了弥补中国土壤大多数缺少氮元素。经过半个多世纪的发展，我国的氮肥产量和合成氨工业已居世界首位。德国人哈勃是第一个研制并实施合成氨技术的，哈勃和他的学生通过改变反应条件的压力和温度，在测出的平衡常数后又指出，因为反应双向，提高压力能提高产物氨的产量促使反应向右；但提高温度使反应向左不利于制取氨。1931年，中国开始筹划合成氨的工艺。之后我国化学家侯德榜提出的碳化法生产碳铵工艺解决了碳铵不平衡感，为我国农业的发展做出巨大贡献。合成氨从发现到现在经历了一个多世纪，合成技术、催化剂的选择、压力温度的控制等原则性技术并无巨大变化。随之而来的是能源、环境的威胁。我国的部分企业对无烟煤依赖过高，造气的核心技术与外国还有较大差距。1.2概述从固定床气化出现截止到现在，经历了漫长的历史。固定床气化的优点是：(1)产生气的能力较强；(2)原料的多样性；(3)生产速度快、安装方便；(4)碳的转化率高；(5)对环境影响不大。如果采用其他气化方法，不仅会伤害环境还会增加能耗的投资所以，即使固定床工艺比其他气化法落后，但其气化工艺较之其它工艺更加成熟从我国基本国情出发，采用加压固定床连续气化法。固定床加压汽化炉是德国鲁奇化工公司开发，鲁奇气化的发展以鲁奇炉的改进为核心，截至目前共发展了四代鲁奇炉。合成氨作为一种非常重要的无机原料，能大幅度的提高我国的经济发展。随着合成氨工艺的竞争日益激烈，增加合成氨的产量和讲的合成氨的成本一直是科学家探索的主题1.2.1煤气化的方法气化炉为高温反应装置，外形有卧式和直立式两种，我国工业生产中大多为直立式炉，炉体内装有耐火保温材料。固体燃料制取合成氨的方法;固定层连续气化，把氧气和蒸汽混合作为气化剂，通入气化炉燃烧层进行气化加压连续气化法中最典型的是鲁奇法，用鲁奇炉为气化炉。1.气流层气化，高温条件下以水蒸气和氧气作气化剂，与煤粉并流气化。该法加工过程复杂，能耗高，生产强度大，制取的甲烷含量低，又名K-T法2.水煤浆气化法：将水和原料煤在研磨机中制成水煤浆，在加压之后与氧气一起进入气化炉制气，又名德士古制气合成氨制原料气：空气制氮气：1.高温条件下，用固体燃料和空气反应，燃烧氧气及剩下氮气；2.将氮气冷却并液化制得纯度较高的氧气和氮气。工业气体制气：1.固体燃料液化，水和高温的碳反应，碳被还原生成的主要产物含有氢一氧化碳、氢气。2.甲烷制氢气，利用水蒸气转化甲烷。3.深度冷冻分离焦炉气。1.3设计任务与设计依据本次工艺设计为鲁奇炉年产25万吨粗煤气鲁奇炉连续加压的粒径是3~60mm，从鲁奇炉顶部的煤斗加入煤锁，通过底部的灰锁不断加入鲁奇炉，混合的气化剂从底部进入与煤发生气化反应。生成的粗煤气从鲁奇炉上部侧方引出，之后送入洗涤冷却器冷却，然后去废热锅炉回收热量回收气集加压鲁奇气化是以氧气和催化剂作气化剂在鲁奇炉内连续气化。炉顶设有布煤器和搅拌器，使煤均匀，产生的蒸汽送入气化炉作补充蒸汽。鲁奇炉加压的优点：燃料适用范围较宽，因为连续加压，气化剂的流速较低大程度节省动力消耗单炉产气量大，不能使用粘结性强、热稳定性差的原料煤。第二章生产流程或生产方案的确定2.1各种生产方法的分析加氢气化法：把氢气或含有氢气的气体作气化剂，发生气化反应得到产物的过程固定床气化法：把煤块用间歇法加入最上方的炉顶，在炉的最下部加进气化剂。固定炉气化法使煤的转化达到最高，热量持续使用，是气化剂效率更高。例如，固定床常压气化，固定床加压气化。流化床气化：是使用气化剂随着煤粉一起进入气化炉发生气化反应的过程，流化床在顺流和逆流交叉之间进行。例如，温克勒法，灰团聚煤法气化床气化法：用气化剂把煤块带入气化炉气化。例如，K-T型汽化炉法，德士古气化法2.2鲁奇炉的确定2.2.1鲁奇炉的介绍(1)鲁奇气化炉本体鲁奇炉的炉壁为双层。设计的外压力为3.6Mpa，夹套内水的液位由锅炉给水保持。为克服阻力系统，夹套内的压力要比鲁奇炉内高约0.01Mpa.(2)灰锁煤锁灰锁是间歇的把鲁奇炉里的灰渣排出的容器，他由灰锁上阀、灰锁下阀、灰锁膨胀冷凝器组成。煤锁是间歇的向鲁奇炉加煤的容器，它由煤锁上阀、煤锁下阀、煤锁圆筒阀（3）布煤器、搅拌器有气化煤原料的不同，在燃烧煤的自有膨胀指数>1时，要在鲁奇炉内安装搅拌器。煤分布器有三部分组成，用燕尾槽的方式连接(3)炉篦炉篦安装在鲁奇炉的底部位置，其主要作用有：1.使鲁奇炉内的气化剂均匀的分布在整个炉内。2.稳定炉内生产状况。3.粉碎大块原料（煤块）炉篦大约高1500，进入各炉层气量按1:2:3:4:5分布。炉篦靠一个大齿轮和两个小齿轮带动。一般炉篦可以承受400-500℃，通常在顶部会预留一部分灰层。喷淋洗涤冷却器：洗涤冷却器的主要作用有：把从鲁奇炉引出的高温粗煤气进行冷却，然后除去焦油和煤灰槽类设备：缓冲槽：收集经过三种分离器分离出的酚水油槽：收集最终油离器分离出的油安全水封：保证膨胀后的排放系统在超过正常压力时能安全排入大气，确保排放系统设备正常运行泵类设备：在化工上，输送液体的机械统称为泵。本次工艺设计主要用来输送焦油和煤气水

第三章生产流程简述3.1原料生产顺序气化装置启动后，原料煤由煤斗上的溜槽流入煤锁，把所有的煤送入气化炉后，料位计向煤锁报警，之后再次向鲁奇炉内加煤，加入的煤经锅炉内的煤分布器后，依次被分布到鲁奇炉内的各个反应层，为了使炉内的压力升高，产生的灰渣装满灰锁后，需要打开灰锁泄压，减轻煤锁压力。气化剂从何底部进入鲁奇炉，依次在燃烧层，气化层，甲烷层，干馏层反应，得到产物和热量。通过煤锁气压缩机送至冷却阶段，剩下的煤气抽出后送至旋风分离器，先除尘，再排入空气。在灰锁膨胀冷却器中排出蒸汽，在用接有充有自来水排渣的水冷凝，然后产物再进入排灰系统。完成气化阶段后，将粗煤气送至冷凝器降温并且出掉颗粒。最后用废热锅炉收集冷却后的煤气。3.1鲁奇加压气化原理在实际工业生产中，鲁奇加压气化时，让原料煤从上部进入鲁奇炉，在炉内从上到下依次经过5个物理过程，分别是：干燥，干馏，气化，燃烧，灰层。加压气化的原理，在高温一定压力下，与氧气，水蒸气，二氧化碳作用，发生反应如下：碳与氧气的反应：1.C+O2=CO22.2C+O2=2CO3.CO2+C=2CO4.2CO+O2=2CO2生成甲烷的反应碳与水蒸气的反应干馏层：干馏层属于准备阶段，原料煤进入干馏层发生反应，干馏层是一氧化碳和水的反应，生成干馏产物。焦油，碳氢化合物和硫化物从干馏层抽出。反应方程式：CO+H2O=CO2+H2甲烷层：属于气化过程中的气化段，生成主要产物甲烷。从甲烷层出来的产物有：CH4，CO2，NH3发生反应如下：C+2H2=CH4C+H2OCH4+CO2N2+H2NH3COX+H2CH4（3）气化层:属于的气化过程的气化段，主要是碳发生反应，生成一系列混合气产物的过程，生成产物有：CH4，CO2，H2发生反应如下：C+CO2COC+H2OCO+H2C+H2OCO2+H2C+H2OCH4+H2(4)燃烧层：属于气化段，氧气和水进入灰煤层后来到燃烧层与碳反应放热，燃烧完后剩余产物灰渣。发生反应如下：C+O2CO2C+H2OCH4+CO23.2鲁奇炉操作工艺条件的选择3.2.1压力温度，压力的变化由粗煤气组分决定，粗煤气组成有:甲烷，二氧化碳，氧气，水蒸气1.压力与原料气组成的关系：炉内压力随着原料气组成的变化成正比，与CO的含量成反比2.压力变与氧和水蒸汽消耗量的关系：压力随着氧气消耗量变化而变化，两者成正比例趋势。3.2.2汽氧比汽氧比：气化剂中水蒸气和氧气之比。本次工艺设计采用汽氧比1:4,较低的汽氧比能使鲁奇炉维持正常工作状态。3.3工艺流程煤气化是煤化工工艺的龙头和关键。原料煤从鲁奇炉顶部的煤锁进入，空气来自空分锅炉提供的水来自界外，氧气来自空分。将氧气和蒸汽混合从鲁奇炉底部送入，与原料煤逆向接触，通过燃烧反应、放热，之后把燃烧的灰送入灰锁，一部分气进入煤锁气柜并且有压缩机送入冷却工段。另一部分气在经过洗涤冷却器后，有废热锅炉收集，再通向分离器将含有C的气留下，其余释放到空气中。通过灰锁把一部分带入膨胀冷凝器后排入循环水槽。第四章工艺计算4.1已知条件计算方法：根据生产实际计算根据实际测得煤气的组成来计算，为得到准确的煤气组成分析数据首先将褐煤燃烧小部分，分析出煤气组分。给定的题目条件:(1)吹风机吹出气体的组成见表1：表1吹风机气体的组成（体积%）H2SCO2O2COH2CH4N2H2O合计0.54g/Nm36.5818.671.461.270.770.5274.631200(2)原料煤气体的组成见表2：H2SCO2COH2CH4AN2合计1.15g/Nm36.430.3131.0842.310.6812.1315.39120表2燃烧半水煤气体组成（体积%）(3)进入鲁奇炉煤组成见表3：表3进入鲁奇炉煤组成（重量%）OHASMCN合计0.351.4112.380.400.4177.326.8120原料煤燃烧试热值27953kJ/㎏(4)各组分物料出入鲁奇炉时的温度相对湿度70%，空气温度：20℃，空气含水汽量0.0158kg（水汽）/kg（干汽）；吹风机吹上行煤气的温度：800℃；吹风机吹下行煤气的温度：400℃；灰渣350℃；下行吹风蒸汽温度：600℃；过热蒸汽的焓4345kJ/kg；上行吹风蒸汽温度：140℃；饱和蒸汽的焓2670kJ/kg；锅炉进水温度：110℃(5)气化煤生产循环时间%，时间（S）见表4：表4鲁奇炉生产煤气循环时间%(时间S)吹净吹风上吹下吹二次上吹合计5252510351006.8s45.2s45.2s63.2s13.8s180s(6)计算标准：以100kg为进入鲁奇炉原料(7)从鲁奇炉引出的物料的组分及其数量从鲁奇炉顶部引出物料质量：假设1kg绝对干料鲁奇炉引出的组分及各组分重量见表5：表5带出物料的数量组分(各组分重量kg)元素组成，重量%各组分重量，kgH1.541×0.0154=0.0154C84.31×0.843=0.843N0.701×0.0070=0.007O0.531×0.0053=0.0053S灰分13.001×0.13=0.13S0.481×0.0048=0.0048合计1001出炉物热值29782kJ/㎏[9](8)煤燃料气化后进入煤气中的质量，kgH：1.41+(5.7×2)/18-0.0154=1.84N：0.68-0.07=0.61C：77.32-(0.843＋2.32)=73.18O：0.35+(5.7×16)/18-0.0053=4.78H：1.41+(5.7×2)/18-0.0154=1.84S：0.40-(0.0048＋0.045)=0.321合计：80.14计算误差=[100-(80.14+13.90+1)]/100×100%=0%(9)鲁奇炉出灰渣的组成及其各组分重量见表6：表6灰渣组成及重量(重量%)灰分CS合计81.717.81.5100出灰渣重量（按灰渣平衡质量计算），kg（13.214-0.13）/81.7=13.06组分灰渣的各质量，kgS：13.06×0.015=0.07C：13.06×0.178=2.32灰分：13.06×0.817=11.52合计：13.904.2物料及热量衡算4.2.1吹风阶段的计算物料衡算：(1)鲁奇炉吹风物料碳平衡计算吹风气量：73.24/0.128=554Nm3(2)每标准立方米吹风气中含有的元素质量，kgH：[2×(0.0142+0.0068×2)]/22.4+0.00041×2/34=0.00231S:0.00042×32/34=0.0007C：[12×(0.0652+0.02+0.0068)]/22.4=0.057N:28/22.4×0.51=0.631(3)吹风阶段时氢质量的平衡计算(用kg计单位)进料组分中所含各阶段氢的含量：进入鲁奇炉中空气的氢含量：15.2×2/18=1.66燃料中的氢含量：1.87氢含量总共可得：3.43出料所含：从鲁奇炉出来时气体的水汽含量：3.43-2.31=1.12从鲁奇炉出来时气体氢含量：1356.8×0.00527=7.21总共可得：3.44吹风阶段气中的水汽含量：1.12×18/2=10.08每标准立方米吹风气中水汽的含量：10.08/1356.8=0.0074(4)鲁奇炉吹风时氮平衡计算所消耗空气的量：[478×0.965-(0.51-0.04)]/(0.81×28/22.4)=425m3进入吹风阶段的空气中的水气量：502×1.183×0.0287=15.2m3（1.183为空气密度）(5)总物料中硫的平衡计算(以kg计)进入炉内物料：原料中含有硫量：0.3651炉顶引出物料：混合气中所含的硫量：502×0.0006=0.2898硫质量误差计算：(6)吹风阶段中氧质量的平衡计算(以kg计)进料所含：原料中的氧元素含量:7.52空气中氧气的含量：654×0.34×32/22.4=221.5空气中水气的含氧量:18.6×16/18=23.08总共可得：176.28出料所含：混合气中的含氧量：502×0.287=155.7吹风气中含水的氧含量：10.08×16/18=9.25总共可得：164.52氧含量误差计算：（176.28-164.52）/176..28×100％=2.6％热量衡算：进入鲁奇炉物料(以kJ计单位):(1)原料的热值计算:100×29564=2956400(2)原材料的显热计算:100×25×1.11=2637（1.11为燃料的比热）(3)空气中水汽的焓变计算:14.7×2553.71=35972共计：30243851kJ产生出物料(以kJ计单位)：(1)计算干燥吹风气的显热值：502×1.395×700=521344(2)计算吹风气的热量值为：502×1175.23=68574每立方米的吹风气热量值为：11790×0.0321+11986×0.0587+40075×0.0093=1156.02(3)计算带出物质中吹风气的显热：30120×2=6024027453.1/（1-0.055）=29841.22(4)吹风气含有的过热蒸汽的焓变计算：10.02×3696=34230（34230为700℃时过热蒸汽的焓）(5)计算的煤渣残留物质的热值：34120×2.2+10210×0.0455=74230（34120,10210分别为硫和碳的发热值）(6)混合气中物质的显热计算：2×1.08×700=1460(1.08为燃料的比热[11])(7)吹风阶段过程中的热量损失(取燃料发热量的6%):2956400×0.06=177384(8)剩下灰渣的热值计算：14.7×0.85×200=2499(0.85为灰渣的比热容[11])(1)～(8)计算的热值共计：(9)各层累计的热量计算：热值平衡表见表7表7热值平衡表（kJ）进入项引出项原料煤显热2637混合气中水气的焓34230干空气的显热17421吹风气的热值685740，原料热值2956400干吹风的气显热521344空气中水汽的焓值37674积蓄在煤层中的热量1303863引出物料热值60240，出炉物料显热1460，余渣中可燃物热值74230灰渣显热2499热量损失1773844.2.2制气阶段的计算物料衡算（以100Kg进入鲁奇炉燃料为基准）(1)根据产物氮的平衡计算出氮气消耗量：(340×0.1985-0.73)/(0.74×28/22.4)=68Nm3计算含氮的空气中含水量：70×1.311×0.0231=1.948Nm3(2)每标准状况立方米所制半水煤气各元素的含量计算，单位kgO:32/22.4×(0.0026+0.0764+0.3105×0.5)=0.350S:32/34×0.00118=0.00112C：12/22.4×（0.0764+0.3105+0.0054）=0.221N:28/22.4×0.1468=0.1985(3)根据碳的平衡计算产物含量：75.26/0.224=351Nm3(4)根据氧平衡计算产量(以计)进入物料计算：空气中夹带水气中的含氧量计算：1.935×16/18=1.713燃料中的含氧量为：5.642水蒸气中的含氧量计算：223.1×16/18=198.34空气中的氧含量计算：65×0.23×32/22.4=20则总共得：220.43引出物料计算：引出产物中水气含氧量计算：（65.84+54.13）×16/18=105.33引出产物中含氧量计算：335×0.35=113.2则总共得:218.53氧平衡产量误差计算：（220.43-218.53)/220.43×100%=0.75%(6)平衡硫质量的计算(以kg计)进料计算：原料中原本的含硫量：0.43kg引出物料见图表8合计：4335492鲁奇炉气化反应得到粗煤气的效率计算：4335492-3586135=762817制气效率：3586135/（2956400+762817+716622）×100％=83.4％热量平衡表见表8：表8热量平衡表（kJ）入项出项从煤层中吸收的热能763409带出物料显热1512原料的热值2956400半水煤气焓值3378965原料的显热2637干半水煤气显热201375蒸气的焓716622半水煤气水汽的焓392361干空气含氮显热2275带出物料热值60240氮空气中水汽的焓4943灰渣中可燃烧物料热值75320灰渣的显热2839热量的损失231564合计4335492合计43354924.3吹净时间核算加入气量：25.31吹风气量所占总共百分数计算：25.31/220×100％=9.80％吹净气量占总气量的百分数计算：根据以上计算可得，循环时间百分比见表9。表9已知循环时间及百分比程序吹净吹风上吹下吹二次上吹合计%52824346100秒8.145.345.315.45.9180产物含氮气为：215.3所得产物气为：241得到吹风气的量是：196-25.31=170.59吹净工段的耗气量：吹风空气的消耗量：196蒸汽的消耗用量:126.4平均每个循环周期制得产物得计算：7200×3/60=318吹净阶段中吹风气流量的计算：335/241×195×3600/（47+6.8×0.5）=18964.28吹净阶段中加氮空气流量的计算：335/241×48×3600/47=4758.31根据计算得上吹空气吹净气体的显热见表12：表10上吹气体并且吹净产生的气体显热组分千克分子量组分含量（%）温度（℃）比热容（kJ）物理显热（kJ）CH411.030.085580053.59629804.3CO211.030.394480029.82476053.8H211.030.290880032.92462272.3CO11.030.005580073.9302644.6N211.030.000480047.145122.6O211.030.221080032.33646479.2H2S11.030.002480034.805543.3共计：根据计算得吹风气的显热结果见表11：表11吹风气的显热组分名称分子量各组分含量（%）温度（℃）比热容（kJ）物理显热（kJ）CO6.270.065680032.92311377.6H26.270.033480029.8245247.6CO26.270.163580053.59646136.2H2S6.270.0005680047.145140.7N26.270.725580032.336123586.1O26.270.004580034.805623.4CH46.270.007680073.9302959总计：（1）由模拟软件aspenplus计算得废热锅炉出来吹净气体后的显热见表14：表12废热锅炉处理吹净气体后的显热组分名称物理显热（kJ分子量各组分含量（%）温度（℃））比热容（kJ）CO11.0211.210.076880054.362H211.0211.210.401180030.142CO211.0211.210.287680033.152H2S11.0211.210.004580074.023N211.0211.210.0003800118.3O211.0211.210.213180045985.2CH411.0211.210.0031800542.8（2）由模拟软件aspenplus计算得吹风气经锅炉后显热见表13：表13吹风气经锅炉后的显热组分名称物理显热（kJ）分子量各组分含量（%）温度（℃）比热容（kJ）CH49.219.310.006880074.021CO9.219.310.066180033.214H29.219.310.034180029.615CO29.219.310.172380054.172H2S9.219.310.0006180047.342N29.219.310.731480032.125O29.219.310.005480035.011共计：5746.3第五章设备的计算和选型5.1鲁奇炉指标本工艺流程采用粗煤气产量为6000Nm3/h的鲁奇炉，其见表14：表14Φ1.5m鲁奇炉的工艺指标炉篦形式夹套锅炉塔式生产能力5500-6500燃料消耗量2.8-5.2t/h炉体内径1500mm受热面积30m2煤气出口内径1100mm灰渣盘转速0-1360r/min炉原料盘传动电动机J03-52-4.8kw余渣传动减速机PM300-V-4g夹套锅炉蒸汽压力40-60kPa（表压）炉外形尺寸（长×宽×高7240×4480×10700mm炉高度4980mm炉有效容积30m3 表15循环周期及各阶段时间分配程序吹净吹风上吹下吹二次上吹合计秒7.02525358100%6454515.459.61805.2换热器的确定（1）基本物性的查取定性温度=126.4℃查的在定性温度下的物理数据：Cph=1.841kj/(kg.℃)根据设计经验，选择冷却水的温度上升8度，则水的出口温度t2=120+8=128℃（2）热负荷计算：QT=qc（T1-T2）=［20000/3600×1.841×1000000（80-55）］=2.56×103（3）找出流体的流径：确定哪个物料走壳程，什么物料走管程（4）计算平均温差计算R和PR=T1-T2/t2-t1=80-55/43-35=3.125P=t2-t1/T1-T2=43-35/80-35=0.178查图得，Φt>0.8,选用单壳程（5）选K值，估算传热面积参照目录，取K=450/（m2.℃），则S=QT/KΔt=2.56×10000/450×26.1=22m（6）通过之前计算的温差、流体流速以及传热系数，由固定管板式换热器的系列，初选型号G400Ⅰ-1.5-23流体的种类一般液体易结垢液体气体流速管程0.5~3.0>1.05.0~30.0壳程0.2~1.5>0.53.0~15.05.3管道布置设计确定物料坡度物料坡度物料坡度蒸汽5/1000真空3/1000压缩空气4/1000清水3/1000蒸汽冷凝水3/1000一般气体5/1000生产废水1/1000冷冻水3/1000管道的布置主要根据图纸来铺设，为满足安全的要求，铺设的管道要耐用性强，能适应不同的环境，不要过于复杂，也是为了浪费。管道铺设主要有两种方式：管道架空铺设；地下铺设。5.4废热锅炉的选型表18雷峰塔式废热锅炉工艺指标受热面积540m2额定蒸发量（在间歇操作条件下）5~8t/h总高10700mm实验压力1.113Mpa汽包长度3900mm工作压力1.50Mpa加热介质废气、煤气、水蒸气、氧气火管长度7250mm上火箱内径2450mm×15mm下火箱内径2450mm×15mm供水温度110℃内径2500×20mm上下吹风循环管数20根上下吹风循环管内径120mm×6mm上火箱高1770mm下火箱高1450mm汽包内径1500mm×15mm拉撑管数120根加热管数250根拉撑管直径80mm×10mm加热管直径80mm×10mm炉体倾度12°总重量（金属）20600.8Kg5.4.1废热锅炉的热量衡算由题目给定条件计算得：1.产生蒸汽的量2.根据表10中的半水煤气的组成为基础。因为吹风、制气阶段无法知道生产气的量，则按循环时间百分比(见表9)计算名称O2CO2COH2CH4H2SN2吹炉气0.238.6628.7140.210.450.0321.88水煤气0.6417.240.08473.21表19气体组分表表20自动机循环百分比阶段吹净吹风上吹下吹二次上吹百分比52525355废热锅炉热量平衡表见表21表22废热锅炉热量平衡表项目进热（kJ）%出热（kJ）%上吹及空气经锅炉显热115129.326.03上吹及空气吹净气体显热99156.323.21上吹未分解蒸汽潜热及显热190521.241.26吹风气显热44136.610.1锅炉进水热量67114.315.21吹风气经锅炉后显热77512.618.32上吹未分解蒸汽经锅炉后的显热及潜热56310.812.61排污水热焓23041652.36蒸汽带出热量3224.70.67热损失14238.182.98总计447089.08100447086.05100

第六章原材料、动力消耗额6.1原材料消耗定额(按每t氨计算)每吨氨消耗粗煤气40000标准状况立方米消耗的原料煤为：3500/241×100=14.52换算为含碳85%的反应原料为：1196kg反应消耗的蒸汽为：3500/241×128.3=1764kg序号位号规格单位消耗定额小时年备注1氨立方米400003600012褐煤吨50000072000013蒸汽Kg20000048000016.2动力（水、电、气、）消耗定额及消耗量序号位号规格消耗定额消耗量年备注1水100005000012电1000060000013气100004000001

第七章项目经济分析7.1投资估算一些化工设备的规模指数：设备指数设备指数固体混合器0.55加热器0.78鼓风机0.63换热器0.80压缩机0.80泵0.72离心机0.55冷冻装置0.72传送机0.65容器0.50过滤器0.57比例法估算，或称中数量级估算概算级估算，或称研究性估算系数级估算固定资金额=评价经营成本×每年资本固定率投资费用的估算是技术经济分析的重要资料，对可行性建设有指导作用。对于建设工厂有清晰的账目和成本。7.2资金筹措资金筹措分为：资金来源；来源的评价和选择设备价格（￥）设备价格鲁奇炉5亿房屋1亿换热器2000万水电气500万泵700万劳动力2000万资金的国内来源：向银行借钱完成项目，政府扶贫补助，国内集资，企业自筹资金的国外来源：向国际金融机构贷款，，外国政府拨款补助，供货方商业信贷，银行商业性质借钱7.3财务评价财务评价的任务有两个方面:（1）检查和研究项目最后偿还贷款的能力（2）研究获得项目的能力财务报告的流程顺序：对经营性项目来说，应该有对项目清晰的认识，得出是否该继续该项目，了解该项目的市场生存能力；依据项目评价不同的要求，需要汇集，整理账目基础数据，分析企业资产；制作详细的财务报告；得出关于企业融资和投资能力的指标。财务评价反映了一个企业的实力，根据企业的财务报告能直接看出企业的经营情况，也可以看出企业面临的问题和处理问题的方案。主要由现金的流向、股权的分布以及企业盈利的各项所得组成。

第八章环境保护与安全措施8.1执行的环境排放标准与质量标准国家环境标准由国务院部门制定，环境质量标准是制定二类标准的依据。依据质量标准把环境污染因素分为：空气，水质，土壤，噪声，放射性等排入环境的污染物和有害因素的数量和浓度标准。空气质量指数是目前我国空气污染检测的评价方法分级干净轻微污染中等污染重污染极重污染I1<0.707~1.51.5~2.02.0~3.2>3.2轻量水平清洁空气微低警惕水平紧急水平致死水平多参数综合评价方法是将各评价参数综合成一个概括的指数值来评定水质，称指数评价法悬浮固体物BOD5氨氮DO浓度分级浓度分级浓度分级饱和度浓度0~10200~2300~0.230>105->910>10~2018>2~427>0.2~0.524>90~10510>8~98>20~4014>4~624>0.5~1.018>80~908>6~86>40~8010>6~1018>1.0~2.012>60~806>4~64>80~1506>10~1512>2.0~5.06>40~604>1~42>150~3002>15~256>5.0~10.03>10~4020~10计算公式：WQI=分级值/权重值8.2主要污染源及主要污染物工业废水是水体污染最主要的污染，有以下特点:产生数量巨大，排放范围广；水中含有丰富的污染物；污染物有辐射性，伤害性。主要污染物：固体污染物，好痒有机污染物8.3综合利用和处理措施环境控制方法:浓度和效率控制方式：通过控制污染物浓度来保持排放的物质达到排放标准；效率控制是对净化效率进行控制。总量控制：给定区域内的允许排放量来确定区域环境总量动态控制:根据条件建立动态模型，模拟出污染源和排放量水资源利用：实现水资源可持续利用，节约用水和废水资源化是两线关键技术，首先应建立。固体废物处理：提前处理：铺垫技术，粉碎性技术，废物分类技术，烘干和降噪资源循环处理：加热处理：高温，净化；生物处理：依据生物性能转化，脱氧核糖处理低效率：海洋处置：深海填埋，利用海洋微生物将其分解；陆地处置：给农作物施肥，将有害物质留在沙漠，填埋处置。8.4安全对策与建议根据防治法，对固体废物不仅要处理，更要加强管理。先使固体废物减量，然后在资源化，最后无害化处理。从对策来说，应该加强对有害废物的处理，使其对环境的危害降到最低，为了应对各种污染，政府部门对各类污染采取有效的措施。最终实现绿色生态的零排放。从建议来说，人们应该增加环境保护意识，尽量不使用对环境有害的物质。改进处理废物的方法，制定严格的环境规定。加大宣传的普遍性，认清对各种污染认识的方法。煤灰的资源化利用：作建材原料，与石灰混合筑路回填通过安装空气净化器来净化空气污染物，之后再排放进空气，净化空气方法：1.光催化技术，2.等离子、净电荷净化技术，3.转换技术，4.吸附净化技术安全对策：1.制定环境标准和体系2.对环境质量评估、检测3.编写环境质量报告书

第九章设计总结9.1完成的主要设计内容本次工艺设计主要完成用鲁奇炉气化煤的方法。结合我国目前气化煤工艺的现状，本设计采用固定床加压法。本次工艺设计采用原料褐煤，用鲁奇炉气化。为确定鲁奇炉的型号，根据计算得出的工艺流程各阶段（吹风、制气）的热量衡算和物料衡算进行选型。在各部分物料衡算时误差计算控制范围0.02%~0.05％，，对整个流程物料衡算、热量衡算从而得出各个阶段的制气量和效率，以及每个工段的热量。在设备计算和选型中，本工艺设计选用Φ2000mm鲁奇炉，每台鲁奇炉煤气产量6000Nm3/h，由于设计产量为25万吨/年煤制粗煤气，所以需要18台鲁奇炉。对于废热锅炉的选型选用索尔维式废热锅炉。根据换热器的计算，为达到所需热量采