xxxx毕业设计
nH2O =1.6039+0.2562=1.8601 kmol／kmol混合燃料 nCO2=0.7091+0.003=0.7121 kmol／kmol混合燃料
烟气平均热容如下表：
niHi kcal／
组分 O2 CO2 N2 Ar H2O 合计 CP
kmol 0.2263 0.7121 6.5363 0.0974 1.8601 9.4322
Yi 0.0240 0.0755 0.6930 0.0103 0.1972 1.0000
CPi(0～1043℃) kcal／
kmol·℃ 7.8858 11.8417 7.4915 4.9611 9.2502
CPi(0～252℃) kcal／kmol·℃
7．2272 9.8464 6.9716 4.9851 8.1480
烟气(0～1043℃)
= 0.024×7.8858+0.0755×11.8417+0.693×7.4915+0.0103×
4.9611+0.1972×9.2502 =8.1502 kcal／kmol·℃ =34.1166 kJ／kmol·℃
CP
烟气(0～252℃)
= 0.024×7.2272+0.0755×9.8464+0.693×6.9716+0.0103×4.9851+0.1972×8.1480 =7.4063 kcal／kmol·℃ =31.0028 kJ／kmol·℃
混合燃料气的平均热容如下表： 组 分
CH4 C2H6 C3H8 C4H10 C5H12 H2 NH3 N2
Yi 0.5976 0.0196 0.0088 0.0056 0.0047 0.2429 0.0104 0.0895
CPi(0～105℃) kcal／kmol·℃
8.8438 13.4445 18.8335 25.2805 34.0093 6.9210 9.0004 7.0750
- 25 -
YiCPi kcal／℃ 5.2850 0.2639 0.165 0.1411 0.1592 1.6808 0.0938 0.6131
xxxx毕业设计
O2 Ar CO2 合计
0.003 0.0149 0.003 1.00
4.9750 6.8540 9.3665
0.2123 0.0748 0.0281 8.7171
设混合燃料气在该段的消耗量为X kmol／h 总收入热量：Q入= Q燃烧热+Q混燃料带入热+Q空气带入热 总支出热量：Q出=Q热负荷+Q烟气带走热+Q热损失 由于 Q燃烧热=X·Q低热=618277.65X kJ／h Q混燃料带入热 =∑Yi·CPi（0～105℃) ·△t·X
=8.7171×4.186×105X =3831.4270X kJ／h
空气组成平均热容（0～30℃)如下表：
组 分
O2 N2 Ar 合计
Yi
kmol·℃
0.21 0.78 0.01 1.00
6.69 6.84 4.96
kcal／℃ 1.4049 5.3352 0.0496 6.7897
CPi(0～30℃) kcal／
YiCPi
查[3]可得 CPH2O(0～30℃)=7.798 kcal／kmol·℃
Q空气带入热=Q干气带入热+Q水蒸气带入热
=8.2584 ·CPi(0～30℃)·△t·X+ 0.2562·CPH2O(0～30℃) ·△t·X =8.2584×6.7897×30X+0.2562×7.798×30X =1742.0972 kcal／h =7292.4188 kJ／h Q热负荷=274.6703×106 kJ／h Q烟气带走热=∑ni·CPi（0～1043℃) ·△t·X
=9.4322×34.1166×1043X =335631.7621X kJ／h
- 26 -
xxxx毕业设计
Q热损失 取该段总收入热量的2%
Q热损失=2%Q入=629401.4958X·2%
=12588.2100X kJ／h
列辐射段热量收支平衡：
∑Q入 = ∑Q出
即 Q燃烧热+Q混燃料带入热+Q空气带入热 = Q热负荷+Q烟气带走热+Q热损失 代入数据 629401.4958X=348219.792X+274.6703×106 解得 X=976.8427kmol／h
则 n天然气=0.6×976.8427=586.1056 kmol／h
n弛放气=0.4×976.8427=390.7371 kmol／h
一段炉辐射段热量平衡表如下表：
入方
项目 燃烧热 混合燃料带入热 空气带入热 合计
2.2.2 二段炉的热量衡算
设计数据依据： 入口混合气温度：822℃ 入口空气温度：482℃ 出口变换气温度：1003℃ (1)入口混合气统一基准焓（822℃）
由一段炉热量衡算可得 H1= -843.4775×106 kJ／h
(2)根据二段炉物料衡算，求得空气入二段炉统一基准焓（482℃）如下表：
组 分
N2 O2 Ar H2O
出方
热量 kJ／h 603.9600×106 3.7427×106 7.1235×10 614.8262×106
6
项目 热负荷 烟气带走热 热损失 合计
热量 kJ／h 274.6703×106 327.8594×106 12.2965×10 614.8262×106
6
ni kmol/h 1370.2128 368.9035 17.5668 175.6683
- 27 -
Hi kcal／kmol
3259.72 3425.72 2269.72 -53891.24
niHi kJ／h 18.6968×106 5.2901×106 0.1669×10 -39.6288×106
6
xxxx毕业设计
合计
1932.3514 -15.4750×106
(3)二段转化炉出口统一基准焓（1003℃）如下表：
组 分
CO CO2 H2 CH4 N2 Ar H2O 合计
ni kmol/h 809.9941 492.4522 3505.0608 31.2439 1391.9528 17.7668 3764.0715 10012.5421
Hi kcal／kmol -19022.22 -92373.90 6973.50 -3655.20 7329 4858.88 -48741.20
niHi kJ／h -64.4296×106 -190.4200×106 102.3165×106 -0.4781×10 42.7068×10 0.3614×106 -767.9860×106 -877.9290×106
66
(4)由二段炉热平衡求得热损失为
Q损= ∑H入-∑H出 = (-15.4750×106 -843.4775×106 )-(-877.9290×106)
= -18.9765×10 kJ／h
热损失是入口焓的%为：
18.9765843.4775?15.47506
×100%=2.21%
2.2.3 换热器101-C、102-C的热量衡算
设计数据依据：
换热器101-C出口温度：482℃ 换热器102-C出口温度：371℃ a、换热器101-C的热量衡算
换热器101-C入口统一基准焓（1003℃）为：
H1003℃ = -877.9290×10 kJ／h
- 28 -
6
xxxx毕业设计
换热器101-C出口气体统一基准焓（482℃）如下表：
组 分
CO CO2 H2 CH4 N2 Ar 干气 H2O 合计
101-C换热器承载的热负荷为
Q1=H482℃-H1003℃ = -1046.8974×106 -（-877.9290×106）
= -168.9684×106 kJ／h
b、换热器102-C的热量衡算
换热器102-C出口气体统一基准焓（371℃）如下表：
组 分
CO CO2 H2 CH4 N2 Ar 干气 H2O
ni kmol/h 809.9941 492.4522 3505.0608 31．2439 1391.9528 17.7668 6248.4706 3764.0715 10012.5421
Hi kcal／kmol -23130.08 -89143.72 3197.28 -12628.92 3259.72 2269.72
-53891.24
niHi kJ／h -78.4257×106 -183.7613×106 46.9111×106 -1.6517×10 18.9935×106 0.1688×106 -197.7653×106 -849.1321×106 -1046.8974×106
6
ni kmol/h 809.9941 492.4522 3505.0608 31.2439 1391.9528 17.7668 6248.4706 3764.0715
Hi kcal／kmol
-23959 -90454.66 2416.42 -14165.80 2440.30 1719.16
-54893.52
- 29 -
niHi kJ／h -18.9945×10 -186.4637×106 35.4542×106 -1.8527×106 14.2189×106 0.1279×106 -219.7537×10 -864.9244×106
66