湖南科技大学本科生毕业设计（论文）
洗气箱和洗涤塔进入气柜，此时燃烧室不必加入二次空气，在上、下吹制气时，如配入加氮空气，则其送入时间应稍迟于水蒸汽的送入，并在蒸汽停送之前切断，以避免空气与煤气相遇而发生爆炸。燃料气化后，灰渣经旋转炉蓖由刮刀刮入灰箱，定期排出炉外。 附图2 年产10万吨合成氨厂制半水煤气的带控制点的工艺流程
4 工艺计算
4.1 煤气发生炉（含燃烧室）的物料及热量衡算 方法：实际数据计算法
实际计算法是以实测煤气组成为依据的计算法，采用此法计算时，首先将气化煤进行试烧，以得到准确的煤气组成分析数据。
已知条件的确定:
表5 入炉煤组成，重量%
C 78.13
H 1.32
O 0.43
N 0.77
S 0.51
A 13.24
W 5.6
合计 100
燃烧热值 28476kJ/㎏
1. 吹风气组成，体积%
表6 吹风气组成， 体积%
CO2 16.55
O2 0.35
CO 6.56
H2 3.34
CH4 0.76
N2 72.45
合计 100
H2S 0.85g/Nm3
2. 半水煤气真正组成，体积%
表7 半水煤气组成， 体积%
CO2 7.5
O2 0.20
CO 32.10
H2 44
CH4 0.54
N2 16.66
合计 100
H2S 1.45g/Nm3
3.各物料进出炉的温度
空气25℃;相对湿度80%，空气含水汽量0.0213kg（水汽）/kg（干汽）； 吹风气，上行煤气流600℃；下吹煤气200℃；灰渣200℃； 上行蒸汽120℃；饱和蒸汽的焓2730kJ/kg； 下吹蒸汽550℃；过热蒸汽的焓3595kJ/kg； 3. 生产循环时间%，时间（S）
表8 生产循环时间
吹风 26 46.8s
上吹 26 46.8s
下吹 36 64.8s
二次上吹
8 14.4s
吹净 4 7.2s
合计 100 180s
5.计算基准：100kg入炉燃料
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6.带出物数量及其组分 带出物数量：2kg绝对干料 带出物组分及各组分重量
表9 带出物数量及其组分
元素 组成，重量%
各组分重量，kg C 82.5. 2×0.8250=1.65 H 1.66 2×0.0166=0.03 O 0.47 2×0.0047=0.01 N 0.80 2×0.008=0.02 S 0.57 2×0.0057=0.01 灰分 14.00 2×0.14=0.28
合计
100
2
带出物热值30030kJ/㎏ 摘自 钟蕴英、关梦嫔、崔开仁、王惠中编 .煤化学.
7.灰渣组成及其各组分重量 灰渣组成。重量%
C S 灰分 合计 14.60 0.3
85.2
100
灰渣重量（按灰分平衡计算），kg 13.24-0.28）÷0.852=15.2 灰渣各组分重量，kg C 15.2×0.146=2.2
S 15.2×0.003=0.05 灰分 15.2×0.852=12.95 合计：15.2
8.燃料气化后转入煤气中的元素量，kg C 78.13－（1.65＋2.20）=74.28 H 1.32＋（5.6×2）/18－0.03=1.91 O 0.43＋（5.6×16）/18－0.01=5.40 N 0.77－0.02=0.75
S 0.51－（0.01＋0.05）=0.45 合计：82.8
计算误差==[100－（82.8＋15.2＋2）]/100×100%=0% 4.2 物料及热量衡算
吹风阶段的计算： （物料衡算）1. 每Nm3吹风气中含有的元素量，kg
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C [12×（0.1655＋0.0656＋0.0076）]/22.4=0.128 H [2×（0.0334＋0.0076×2）]/22.4＋0.00085×2/34=0.00438 O [32×（0.0035＋0.1655＋0.0656×0.5）]/22.4=0.288 N 28/22.4×0.7245=0.906 S 0.00085×32/34=0.0008 2. 由碳平衡计算吹风气量：74.28/0.128=580Nm3
3. 由氮平衡计算空气用量：[580×0.906－（0.77－0.02）]/（0.79×28/22.4）=530m3 空气带入水汽量 ： 530×1.293×0.0213=14.6（1.293为空气密度） 4. 氢平衡（以千克计） 进项：a。燃料带入氢量： 1.91
b．空气中水蒸汽带入氢量：14.6×2/18=1.62 合计： 3.53 出项：
a.吹风气中含氢量：580×0.00438=2.54 b.吹风气中水汽含量：3.53－2.54=0.99 合计：3.53
吹风气中水汽含量：0.99×18/2=8.91
每标准m3吹风气中水汽含量：8.91/580=0.0154 5．氧平衡（以kg计） 进项：
a.燃料带入氧量； 空气中氧量： 5.40 b.空气中含氧量： 530×0.21×32/22.4=159 c.空气中水汽含氧量： 14.6×16/18=12.98 d.合计： 177.38 出项：
a.吹风气中氧量：580×0.288=167.04 b.吹风气中水汽含氧量：8.91×16/18=7.92 c.合计：174.96
误差：（177.38－174.96）/177.38×100%=1.36% 6．硫平衡（以kg计） 进项：燃料带入硫量：0.45
出项：吹风气中含硫量：580×0.0008=0.46 误差：（0.45－0.46）/0.45×100%=2.2% 热量衡算： 1. 进项（以kJ计） （1）燃料热值：100×28476=2847600
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（2）燃料显热：100×25×1.05=2625（1.05为燃料的比热）摘自郭树才编.煤化工工艺学. （3）干空气显热：530×25×1.30=17225（1.30为空气的比热） （4）空气中水汽的焓：14.6×2562.84=37418 合计：2904868 2. 出项（以kJ计）
（1）吹风气热值：580×1180.78=684852
1 m3吹风气热值为：12810×0.0334＋12684×0.0656＋39984×0.0076=1180.78 （2） 干吹风气显热：580×1.408×600=489984
0.1655×2.066＋0.0035×1.420＋0.0656×1.360＋0.0334×1.302＋0.0076×2.255＋0.7245×1.352 =1.408kJ/ m3℃
（3）吹风气中水汽的焓：8.91×3696=32931（32931为600℃时过热蒸汽的焓） （4）带出物热值：30030×2=60060 28164.6/（1－0.056）=29835.38
（5）带出物显热：2×1.05×600=1260（1.05为燃料的比热）摘自《煤化学》 钟蕴英、关梦嫔、崔开仁、王惠中编
（6）灰渣中可燃物热值：34020×220＋10500×0.05=75369 （34020，10500分别为碳和硫的发热值）
（7）灰渣显热：15.2×0.94×200=2858 （0.94为灰渣的比热） （8）热损失（取燃料发热量的8%） 2847600×0.08=227808 （1）～（8）合计：1575121
（9）积蓄在煤层中的热量：2904868－1575121=1329747 3．吹风效率：1329747/2847600×100%=46.6% 4. 热量平衡表：
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表10热量平衡表（kJ）
进项
出项
燃料热值 2847600 吹风气热值 684852 燃料显热 2625 干吹风气显热 489984 干空气显热 17225 吹风气中水汽的焓32931 空气中水汽的焓 37418
带出物热值 60060 带出物显热 12600 灰渣中可燃物热值 75369
灰渣显热 2858 热损失 227808
积蓄在煤层中的热量 132974
合计 2904868
合计 2904868
4.3制气阶段的计算（以100kg入炉燃料为基准） 4.3.1 物料衡算 1.每Nm3半水煤气中含有的元素量，kg C=12/22.4×（0.075＋0.321＋0.0054）=0.215 H=2/22.4×（0.43＋2×0.005）＋2/34×0.00145=0.0390 O=32/22.4×（0.002＋0.075＋0.321×0.5）=0.340 N=28/22.4×0.1666=0.2083 S=32/34×0.00145=0.00136 2.由碳平衡计算半水煤气产量： 74.28/0.215=344N m3 3.由氮平衡计算氮空气用量：
（344×0.2083－0.75）/（0.79×28/22.4）=72N m3 氮空气中含水汽量： 72×1.293×0.0213=1.982 4.氢平衡 已知和假设数据
上行半水煤气产量为XNm3
上行半水煤气中含水蒸汽量为0.25kg/N m3 上、下吹蒸汽用量相等各为Wkg 下行半水煤气产量为（344－X）Nm3 下行半水煤气中含水蒸汽量为0.42kg/ Nm3
为方便计算，假设上、下吹气体成分相同，上、下吹氮空气作为均匀加入计。 上行制气阶段氢平衡（以kg计）
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