1.982×2/18×X/344=0.00064X
合计：
W/9＋0.0062X
出项：
<1）半水煤气中氢量：
0.0390X
<2）半水煤气中水汽含氢量：
<0.25×2/18）X=0.0278X
合计：
0.067X
平衡：
W/9＋0.0062X=0.067X
W=0.556X--------------------------<1）
下行制气阶段氢平衡<以kg计）
进项：
<1）燃料带入氢量1.91－0.00555X
<2）蒸汽带入氢量W×2/18=W/9
<3）氮空气中水汽含氢量：
1.982×2/18－0.00064X=0.22－0.00064X
合计：
W/9＋2.13-0.0062X
出项：
a．半水煤气中氢量
<344－X）×0.0390=13.42－0.0390X
b.半水煤气中水汽含氢量
<0.42×2/18）×<344－X）=16.05－0.047X
合计：
29.47－0.086X
平衡：
W/9＋2.13－0.0062X=29.47－0.086X
W=246－0.78X---------------------------<2）
解方程<1）和<2）得：
X=184
W=102.4
由此得：
上行半水煤气产量：
184Nm3
上行半水煤气产量占总产量的百分数：
184/344×100%=53.4%
下行半水煤气产量：
344－184=160
下行半水煤气产量占总产量的百分数：
160/344×100%=46.6%
上行半水煤气中水蒸汽量0.25×184=46kg
下行半水煤气中水蒸汽汽量：
0.42×160=67.2
46＋67.2=113.2
蒸汽总耗量：
102.4×2=204.8kg
上吹蒸汽分解率：
<102.4－46）/102.4×100%=55.08%
下吹蒸汽分解率：
<102.4－67.2）/102.4×100%=34.38%
平均蒸汽分解率：
[204.8－<46＋67.2）]/204.8×100%=44.73%
5.氧平衡<以kg计）
进项：
<1）燃料中带入氧量：
5.40
<2）蒸汽带入氧量：
204.8×16/18=182.04
<3）氮空气中氧含量：
72×0.21×32/22.4=21.6
<4）氮空气中水汽含氧量：
1.982×16/18=1.76
合计：
210.80
出项：
<1）半水煤气中氧量：
344×0.34=118.96
<2）半水煤气中水汽含氧量：
<67.2＋46）×16/18=100.62
合计211.42
误差：
<211.42－210.80）/210.80×100%=0.29%
6．硫平衡<以kg计）
进项：
燃料带入硫量：
0.45
合计0.45
出项：
半水煤气中含硫量：
344×0.00136=0.47
4.3.2热量衡算1.进项<以kJ计）：
（1>燃料热值：
100×28476=2847600
（2>燃料显热：
100×25×1.05=2625
（3>蒸汽的焓：
102.4×2730＋102.4×3595=647680
<2730、3595分别为上行蒸汽和下行蒸汽的焓）摘自梅安华主编.小合成氨厂工艺技术与设计手册.<上册）
（4>干氮空气显热：
72×25×1.30=2344<1.30为空气的比热）
（5>氮空气中水汽的焓：
1.982×2564=5081<2564为水蒸汽的焓）
合计：
3505330
2.出项：
<1）半水煤气热值：
344×9795.77=3369746
1标准m3半水煤气热值为：
12810×0.43＋12684×0.321＋39984×0.0054=9795.77
<2）干半水煤气的显热：
184×1.223×600＋160×1.346×200=178091
上行半水煤气比热：
0.075×2.06＋0.002×1.42＋0.321×1.36＋0.43×1.31＋0.0054×2.26＋0.1666×1.35=1.223kJ/m3℃
下行半水煤气比热：
0.075×1.81＋0.002×1.34＋0.321×1.31＋0.43×1.30＋0.0054×1.76＋0.1666×1.31=1.346kJ/m3℃
<1）半水煤气中水汽的焓：
46×3696＋67.2×2890=364224<3696、2890分别为600℃和200℃蒸汽的焓）摘自.《煤化工工艺学》郭树才编
<2）带出物热值：
30030×2=60060
<3）带出物显热：
600×1.05×2=1260<1.05为带出物的比热）
<4）灰渣中可燃物热值：
34020×2.20＋10500×0.05=75369<34020、10500分别为碳和硫的热值）摘自.《煤化工工艺学》郭树才编
<5）灰渣显热：
15.2×0.97×200=28488<0.97为灰渣的比热）
<6）热损失<取燃料发热值的8%）2847600×0.08=227808
合计：
4305044
3.需从煤层中吸取的热量4305044－3505330=799714
4.制气效率：
3505330/<2847600＋799714＋647680）×100%=81.6%
5.热量平衡表
表11热量平衡表进项
出项
燃料热值2847600
半水煤气热值3369746
燃料显热2625
干半水煤气显热179159
蒸汽的焓647680
半水煤气中水汽的焓364224
干氮空气显热2344
带出物热值60060
氮空气中水汽的焓5081
带出物显热1260
从煤层中吸取热量799714
灰渣中可燃物热值75369
灰渣显热28488
热损失227808
合计4305044
合计4305044
4.4总过程计算
4.4.1燃料使用分配设100kg燃料用于制半水煤气为Xkg
根据热量平衡得：
799714X=<100－X）×132974
X=62.4
每100kg燃料用于制半水煤气为62.4%，用于制吹风气未37.6%
4.4.2每100kg燃料的生产指标吹风气产量：
580×0.376=218Nm3
半水煤气产量：
344×0.624=214.6Nm3
氮空气消耗量：
72×0.624=44.9
蒸汽消耗量：
204.8×0.624=127.8
吹风时空气消耗量：
530×0.376=199
总过程效率：
<214.6×9795.77）/<2847600＋647680×0.624）×100%=64.6%
4.4.3物料衡算进项：
燃料中碳含量：
74028
合计：
74.28
出项：
<1）半水煤气中碳含量：
214.6×0.215=46.14
<2）吹风气中碳含量：
218×0.128=27.90
合计：
74.04
误差：
<74.28－74.04）/74.28×100%=0.32%
2.氢平衡
进项：
<1）燃料中氢含量：
1.91
<2）空气中水汽含氢量：
199×1.293×0.0213×2/18=0.61
<3）氮空气中水汽含氢量：
44.9×1.293×0.0213×2/18=0.14
<4）蒸汽含氢量：
127.8×2/18=14.2
合计：
16.86
出项：
<1）半水煤气中氢含量：
214.6×0.0390=8.37
<2）半水煤气中水气含氢量：
214.6×113.2/344×2/18=7.85
<3）吹风气中含氢量：
218×0.00438=0.95
<4）吹风气中水汽含氢量：
218×0.0154×2/18=0.37
合计：
17.54
误差：
<17.54－16.86）16.86×100%=4%
3氧平衡
进项：
<1）燃料中氧含量5.40
<2）空气中氧含量：
199×0.21×32/22.4=59.7
<3）蒸汽中含氧量：
127.8×16/18=113.6
<4）空气中水汽含氧量：
199×0.21×32/22.4=4.87
<5）氮空气中水汽含氧量：
44.9×1.293×0.0213×16/18=1.10
<6）氮空气中氧量：
44.9×0.21×32/22.4=13.47
合计：
198.14
出项：
<1）半水煤气中氧含量：
214.6×0.340=72.96
<2）半水煤气中水汽含氧量：
214.6×113.2/344×16/18=62.77
<3）吹风气中氧含量：
218×0.288=62.78
<4）吹风气中水汽含氧量：
218×0.0154×16/18=2.98
合计：
201.49
误差：
<201.49-198.14）/198.14×100%=1.6%
4氮平衡
进项：
<1）燃料中氮含量：
0.75
<2）空气中氮含量：
199×0.79×28/22.4=196.51
<3）氮空气中氮含量：
44.9×0.79×28/22.4=44.34
合计：
241.60
出项：
<1）半水煤气中氮含量：
214.6×0.2083=44.70
<2）吹风气中氮含量：
218×0.905=197.50
合计：
242.2
误差：
<242.2－241.60）/242.2×100%=0.2%
4.5配气计算
配气量计算：
半水煤气中N2取3.1：
1
吹风气中CO＋H2=6.56＋3.34=9.90
N2=72.45
半水煤气中CO＋H2=32.1＋43
N2=16.66
设每标准水煤气中配入吹风气量为XNm3
9.90X＋75.1=3.1×<16.66＋72.5X）
X=0.1092
100千克燃料制气时半水煤气产量为214.6Nm3
需配入吹风气量为：
214.6×0.1092=23.43
100千克燃料实际可制得半水煤气量为：
214.6＋23.43=238
实际半水煤气组成体积%：
CO2=（0.075＋0.1655×0.1092>/（1＋0.1092>×100%=8.38%
O2=（0.002＋0.0035×0.1092>/（1＋0.1092>×100%=0.21%
CO=（0.321＋0.0656×0.1092>/（1＋0.1092>×100%=29.58%
H2=（0.43＋0.0334×0.1092>/（1＋0.1092>×100%=39.10%
CH4=（0.0054＋0.0076×0.1092>/（1＋0.1092>×100%=0.56%
N2=（0.1666＋0.7245×0.1092>/（1＋0.1092>=22.15%
4.6消耗定额<按每t氨计算）
每吨氨耗半水煤气3300Nm3
（1）燃料：
3300/238×100=1387kg
折合含碳85%的燃料为：
1275kg
<2）蒸汽：
3300/238×127.8=1772kg
4.7吹净时间核算
配入半水煤气中的吃风气量：
23.43Nm3
配入半水煤气中的吹风气量占总吹风气量的百分数：
23.43/218×100%=10.74%
吹净时的风量为吹风时的70%，吹净气量占吹风气总量的百分数：
<4×0.7）/<26+4×0.7）×100%=10.27%
二者接近，所以每循环吹净时所回收的气量即为配入半水煤气中的吃风气量，吹净百分比合用，所以已定循环时间百分比基本适用。
采用无烟煤，Φ3000表12已知数据循环时间及百分比
程序
吹风
上吹
下吹
二次上吹
吹净
合计
%
26
26
36
8
4
100
秒
46.8
46.8
64.8
14.4
7.2
180
根据物料、热量衡算，每100kg无烟煤的生产指标：
生产量：
加氮水煤气：
214.6m3
半水煤气：
238Nm3
吹风气：
199－23.43=175.5
消耗量：
吹风空气<包括吹净）：
199Nm3
蒸汽量127.8Nm3
每个循环平均产半水煤气量：
7500×3/60=325Nm3
吹风空气流量<吹净时风量为吹风时风量的70%）：
325/238×199×3600/<46.8＋7.2×0.7）=18871.09Nm3/h
加氮空气流量：
325/238×44.9×3600/46.8=4716.39Nm3/h
蒸汽流量：
上吹蒸汽流量<包括二次上吹）：
325/238×127.8×0.5×3600/<46.8＋14.4）=5132.85Nm3/h
下吹蒸汽流量：
325/238×127.8×0.5×3600/64.8=4847.69Nm3/h
吹风气流量：
325/238×218×3600/46.8=22899.16Nm3/h
上行蒸汽流量：
325/238×214.6×0.534×3600/<46.8＋14.4）=9205.10Nm3/h
下行蒸汽流量：
325/238×214.6×0.466×3600/64.8=7586.64Nm3/h
4.8废热锅炉的热量衡算
4.8.1设已知条件1.计算目的：
通过热量衡算求处产蒸汽量
2.计算依据<已知条件）
循环各阶段产气量无法计算，只能按其制气时间比例计算
表13半水煤气组
名称
CO2
CO
H2
CH4
H2S
N2
O2
组分
8.38
29.58
39.10
0.56
0.02
22.15
0.21
吹风气量
16.55
6.56
3.34
0.76
0.056
72.45
0.35
表14自动机循环百分比
阶段
吹风
上吹
下吹
二次上吹
吹净
百分比
26
26
36
8
4
<1）计算基准为10kg无烟块煤，基准温度为0℃
<2）100kg无烟块煤可制半水煤气238Nm3
<3）上吹蒸汽分解率为：
55.07%
<4）上吹及空气吹净产生的气量占半水煤气总量的百分比：
Z=Z1/Z2
Z—上吹及空气吹净产生的气体占半水煤气总量的百分比，%
Z1—上吹，二次上吹，吹净百分比之和，%
Z2—上吹，下吹，二次上吹，吹净百分比之和，%
Z=38/74×100%=51.4%
<5）上吹未分解蒸汽占未分解蒸汽总量的百分比：
Z=Z1/Z2
Z—上吹未分解蒸汽占未分解蒸汽总量的百分比：
Z1—上吹加二次上吹百分比，%
Z2—上吹，下吹，二次上吹百分比之和，%
Z=34/70×100%=48.6%
<6）进废锅的煤气温度：
600℃，出废锅的煤气温度为200℃
<7）半水煤气千克分子数：
238/22.4=10.63kmol
<8）100kg煤气化时需要蒸汽量：
127.8m3化为质量127.8/22.4×18=103kg
<9）水的分子量：
18
<10）水蒸汽在0℃时的热焓：
2499.34kJ
<11）100kg煤气化时需消耗空气：
199Nm3或许199/22.4=8.8
升级会员 