年产20万吨冶金焦的炼焦基本工艺设计.doc

学 号：02

Xingtai Polytechnic College

课程设计

题目：20万吨每年冶金焦炼焦工艺设计

学生姓名： 吕玉铃
专业班级： 化工091
院 系：资源与环境工程系
指引教师： 陈宁 程永高 宫惠峰

6月20日

20万吨/年冶金焦炼焦工艺设计

摘要
本设计参照鞍山钢铁集团公司化工总厂成熟炼焦工艺，结合当前国内外炼焦技术发呈现状，以改进焦炭质量、提高焦炭产量、减少环境污染为宗旨，进行了年产量为100万吨冶金焦工艺设计。
重要内容涉及：厂址选取、炼焦用煤选取、炉型选取、工艺流程拟定以及环保办法制定，并重点针对所选炉型进行了焦炉物料衡算、热量衡算、煤气燃烧计算、炉体各点压力计算、加热系统各部位浮力与压力计算和烟囱高度拟定，同步还完毕了有关图纸绘制：设备连接图、焦炉炉体构造图、焦炉蓄热室构造图。

核心词：冶金焦，炼焦，工艺设计

目录
1 文献综述…………………………………………………………………………………………1
1.1 概述………………………………………………………………………………………1
1.2 炼焦用煤准备……………………………………………………………………………1
1.2.1 原料煤接受与贮存……………………………………………………………….1
1.2.2 配煤与粉碎………………………………………………………………………….1
1.2.3 装炉煤干燥和预热……………………………………………………………….2
1.2.4 添加改质粘结剂及瘦化剂………………………………………………………….2
1.3 炼焦生产…………………………………………………………………………………2
1.3.1 炼焦炉及其辅助设备……………………………………………………………….2
1.3.2 焦炉生产操作……………………………………………………………………….3
1.4 炼焦新技术………………………………………………………………………………4
1.5 发展前景…………………………………………………………………………………5
1.5.1 世界焦炭生产发展趋势…………………………………………………………….5
1.5.2 国内焦炭生产和炼焦技术发展展望……………………………………………5
1.6 本次设计要完毕任务……………………………………………………………….6
2 炼焦工艺设计与计算……………………………………………………………………….6
2.1 入炉煤选取………………………………………………………………………….6
2.2 焦炉炉型选…………………………………………………………………………….7
2.3 工艺流程选定……………………………………………………………………….9
2.4 加热用煤气有关计算…………………………………………………………………10
2.5 煤气燃烧计算………………………………………………………………………11
2.6 焦炉物料平衡与热量平衡计算…………………………………………………13
2.6.1 原始数据解决与计算……………………………………………………….14
2.6.2 物料平衡计算………………………………………………………………….15
2.6.3 热量平衡计算………………………………………………………………….18
2.6.4 焦炉热效率…………………………………………………………………….31
2.6.5 炼焦耗热量……………………………………………………………………32
2.7 炉体水压计算………………………………………………………………………32
2.7.1 炉内各点压力计算……………………………………………………………32
2.7.2 加热系统各部位浮力计算……………………………………………………43
2.7.3 加热系统各部位压力计算……………………………………………………45
2.8 烟囱高度计算……………………………………………………………………47
3 环保……………………………………………………………………………………54
4 结论…………………………………………………………………………………………55
道谢……………………………………………………………………………………………56
参照文献………………………………………………………………………………………57

1 文献综述
1.1 概述
煤在焦炉内隔绝空气加热到1000℃左右，通过干燥、热解、熔融、粘结、固化、收缩等阶段最后制得焦炭，这一过程称为高温干馏或高温炼焦。
由高温炼焦得到焦炭可用于高炉冶炼、锻造、气化和化工等工业部门作为燃料或原料；炼焦过程中得到干馏煤气通过回收、精制得到各种芳香烃和杂环化合物，可供合成纤维、染料、医药、涂料和国防等工业作为原料；经净化过焦炉煤气既是高热值燃料，又是合成氨、合成燃料和一系列有机合成工业原料。因而，高温炼焦是煤综合运用重要办法之一。
1.2 炼焦用煤准备
炼焦煤入炉前预解决涉及来煤接受、贮存、倒运、粉碎、配合和混匀等工序。若来煤是灰分较高原煤，还应涉及选煤、脱水工序。为扩大弱粘煤用量，可采用干燥、预热、捣固、配型煤、配添加剂等预解决工序。北方地区工厂，尚有解冻和冻块破碎等工序。
炼焦煤预解决基本流程见图1-1。
1.2.1 原料煤接受与贮存
原料煤接受普通在贮煤场进行。焦化厂设立贮煤场目：一是要保证

洗选 干燥
解冻
煤场 捣固
来煤 接受 干燥，预热
与卸煤 配煤槽 粉碎 某些成型 煤仓 装炉
配添加剂
煤槽 粉碎 配合 混合
图1-1 炼焦煤预解决基本流程
焦炉持续性生产；二是要稳定装炉煤质量 ，贮煤场由卸煤机械、倒运机械、转运皮带和受煤斗槽以及贮煤场地等构成。
1.2.2 配煤与粉碎
1、配煤
配煤系统有两种，一种是配煤槽，靠其下部定量给料设备进行配煤，这种系统精准度高，但设备多、投资高。另一种是采用配煤场代替配煤槽进行配煤系统。
2、粉碎
煤料细度和粒度分布对焦炭质量及焦炉操作有很大影响，为此装炉煤必要粉碎。
1.2.3 装炉煤干燥和预热
1、装炉煤干燥
煤干燥工艺普通由煤干燥器、除尘装置和输送装置等构成，煤干燥工序可以设在配合和粉碎工序之前，即对单种煤进行进行干燥后再配合、粉碎，由于煤干燥配合、粉碎时有大量粉尘逸出，故普通均设在配合和粉碎之后，即对配合煤进行干燥。
2、装炉煤预热
装炉煤在装炉前用气体热载体或固体热载体迅速加热到热分解开始前温度（150～250℃），然后再装炉炼焦称为预热煤炼焦。对煤进行预热可以增长气煤用量，提高焦炉生产能力，改进焦炭质量，减少热耗，是扩大炼焦煤源重大办法。
1.2.4 添加改质粘结剂及瘦化剂
当配合煤中由于缺少强粘结煤而流动局限性时，可以通过添加恰当粘结剂或人造粘结煤来补充低流动度配合煤粘结性，从而提高焦炭质量，此种粘结剂称为煤改质粘结剂。
在煤结焦过程收缩阶段，随温度升高，挥发分析出，固态半焦发生收缩，当收缩应力不不大于焦炭材料强度时，将在焦炭中产生裂纹。收缩系数越大，裂纹越多越宽，故为了减小收缩系数可在焦炭中添加瘦化剂，并且还可以减少层间收缩差，减少层间应力。
1.3 炼焦生产
1.3.1 炼焦炉及其辅助设备
1、焦炉分类
1) 按照装煤方式可分为顶装焦炉和侧装焦炉；
2) 按照加热用煤气种类可分为复热式焦炉和单热式焦炉；
3) 按空气和加热用煤气供入方式可分为侧入式焦炉和下喷式焦炉；
4) 按气流调节方式可分为上部调节式焦炉和下部调节式焦炉；
5) 按拉长火焰方式可分为多段加热式焦炉、高低灯头式焦炉、废气循环式焦炉。
2、炉体构造
1) 炭化室与燃烧室：炭化室是煤隔绝空气干馏地方；燃烧室是煤气燃烧地方，两者依次相间，其间隔墙面平均温度为1300℃，炭化室平均温度为1100℃，局部区域还要高些。
2) 斜道区：位于蓄热室与燃烧室之间，它是连接燃烧室和蓄热室
3) 蓄热室：位于焦炉炉体下部，其上经斜道同燃烧室相连，其下经废气盘分别同分烟道、贫煤气管道以及大气相通。
4) 炉顶区：炭化室盖顶砖以上部位称炉顶区，设有装煤孔、上升管孔、看火孔、烘炉孔及拉条沟。
5) 烟道与基本：蓄热室下部设有分烟道，来自各下降蓄热室废气流经各废气盘，分别汇集到机侧或焦侧分烟道。
3、护炉设备
护炉设备涉及炉柱、小炉柱、保护板、纵横拉条、弹簧、机焦侧操作台等。护炉设备作用是对砌体施加保护性压力，使砌体在烘炉及生产过程中保持整体性，避免在温度及机械冲击下产生破坏。
4、煤气设备
煤气设备涉及干馏煤气导出设备和加热煤气供入设备两套系统。
两套管系。
5、废气设备
废气设备涉及互换开闭器和总分烟道翻板等。
6、互换设备
互换设备是用于切换焦炉加热系统气体流向动力设备和传动机构，涉及互换机和互换传动装置。每次切换动作所需时间普通为46.6秒。
7、荒煤气导出设备
炭化室中煤料在高温下干馏产生煤气因尚未经净化解决，习惯上成为荒煤气或粗煤气。荒煤气导出系统设备涉及：上升管、桥管、水封阀、集气管、吸气管、氨水喷洒系统等。
8、焦炉机械
炼焦生产中焦炉专用机械，顶装焦炉用有装煤车、拦焦机、推焦机、熄焦车；捣固焦炉则用装煤推焦机代替装煤车和推焦机，并增长消烟车以消除装煤时产生烟尘。随炼焦技术发展，焦炉机械也趋向多功能、自动化方向。
1.3.2 焦炉生产操作
1装煤
1) 煤塔贮煤
贮煤塔，用于贮存入炉煤料，以保证焦炉稳定生产。
2) 从贮煤塔取煤
装煤车在贮煤塔下取煤时，必要按照车间规定顺序进行。为使装煤车顺利取煤，煤塔放煤时应将放煤阀门完全打开，加快放煤速度，以防煤塔发生棚料。装煤车在接煤先后应进行称量，以便对的计量装入炭化室实际煤量，保证每个炭化室装煤量精确。
3) 装煤与平煤
装煤顺序是装煤操作重要环节，往炭化室装平煤操作大体可分为三个阶段：
第一种阶段，从装煤开始到平煤杆进入炉内，该阶段延续时间约为60秒。这阶段内操作核心是选用合理装煤顺序，它将影响整个装煤过程好坏。
第二阶段，自平煤开始到煤斗内煤料卸完为止。普通不应超过120秒，该阶段是装煤最重要阶段，它决定与否符合装煤原则。
第三阶段，自煤斗卸完煤到平煤结束，该阶段不超过60秒，这阶段要平整煤料，保证荒煤气在炉顶空间能自由畅通。
(2) 推焦
推焦就是把成熟焦炭推出炭化室操作。焦炭成熟后，炭化室中焦饼产生一定收缩，才干保证顺利推焦。
(3) 熄焦
由于煤干馏成焦最后温度为950～1050℃，因此从炭化室推出是炽热焦炭，将其熄灭至300℃如下过程，称熄焦。
(4) 筛焦
焦炭分级是为了适应不同顾客对焦炭块度规定，块度不不大于60～80mm焦炭可供锻造使用，40～60mm焦炭供大型高炉使用，25～40mm焦炭供高炉和耐火材料厂竖窑使用，10～25mm焦炭用作烧结机燃料或供小高炉、发生炉使用，不大于10mm焦炭共烧结矿石用。
1.4 炼焦新技术
20世纪当代室式焦炉炼焦技术虽然发展到十提成熟和相称完善水平,但其自身固有局限性和问题却日趋突出,因而自50年代起,德国、法国、美国、日本、前苏联和国内等重要焦炭生产国都曾大力研究开发炼焦新工艺。
干法熄焦工艺流程为：从炭化室中推出950～1050℃红焦通过拦焦机导焦栅落入运载车上焦罐内，运载车由电机车牵引至干熄焦装置提高机至井架顶部，再平移到干熄炉炉顶。焦罐中焦炭通过炉顶装置装入干熄炉。在干熄炉中，焦炭与惰性气体直接进行热互换，冷却至250℃如下。冷却后焦炭经排焦装置卸到胶带输送机上，送筛焦系统。180℃冷惰性气体由循环风机通过干熄炉底供气装置股入炉内，与红焦进行热互换，出干熄炉热惰性气体夹带大量焦粉经一次除尘器进行沉降，气体含尘量降到10g/m3如下，进入干熄焦锅炉换热，在这里惰性气体温度降至200℃如下。冷惰性气体由锅炉出来，经二次除尘器，含尘量降至1g/m3后，由循环风机送入干熄炉循环使用。锅炉产生蒸汽或并入厂内蒸气管或送去发电。
干法熄焦可以改进焦炭品质，并且在防止污染物逸散、改进环境方面配备了完整设施。因而，干法熄焦取代老式湿法熄焦已成为趋势。

1.5 发展前景
1.5.1 世界焦炭生产发展趋势
世界焦炭产量于20世纪70年代末发展到顶峰,达到318亿t/a左右。从80年代初开始世界焦炭产量呈下降趋势,90年代初曾下降到313亿t/a左右。若不涉及中华人民共和国焦炭产量,世界焦炭产量呈明显下降趋势。这重要是由于某些焦炭生产大国,如美国、德国、英国、法国等国家由于焦炭需求减少、焦炉老化、严格环保法规限制等因素,大批关停焦炉和成倍地削减焦炭产量。近几年世界焦炭产量略有回升,这是几种发展国家(如韩国、巴西等)重要是国内焦炭产量大幅度增长成果。这样,某些发达国家焦炭减产,而另某些发展国家焦炭增产,世界焦炭产量总变化不大。20世纪末,各国焦炭生产增减幅度已经明显变小,新世纪初期世界焦炭产量将基本稳定在315亿t/a上下,与焦炭需求量是基本平衡。
1.5.2 国内焦炭生产和炼焦技术发展展望
焦炭是高炉炼铁不可步发展缺少原料。在钢铁生产过程中,焦炭生产提供焦炭和焦炉煤气约占其总能源消费量50%以上。据记录70%焦炭用于冶金行业,重要用于高炉炼铁。国内焦炭生产始终是与钢铁生产同步发展。从1993年起,国内焦炭总产量和机焦产量都居世界第一位。近几年来,焦炭生产与钢铁生产同样,增长速度明显地减少下来。预测21世纪初期国内钢铁产量不会有大增长,钢产量将在112亿t/a上下保持相称长一段时间。尽管各种非高炉炼铁技术(不用焦炭炼铁)将会得到进一步开发和应用,但无论从技术上、生产规模上还是从经济上分析,国内既有大量高炉仍是国内炼铁生产最重要装备,高炉用焦仍将是焦炭消费主渠道。21世纪高炉将继续向大型化、氧煤强化炼铁方向发展,喷煤要大幅度增长,焦比要下降。当前有条件大钢铁公司高炉喷煤已接近或达到200kg/t铁左右。因而预测21世纪初期国内高炉用焦在总量上将有减无增,虽然钢铁总产量有所增长,焦比下降所节约焦炭也将补偿新增所需焦炭量。

1.6 本次设计要完毕任务
本次设计要完毕任务涉及厂址选取，制定煤焦化环保办法，设计炼焦工艺流程，选定技术操作条件，选取焦炉炉型以及完毕炼焦炉有关设计计算等，其中计算涉及加热煤气有关计算、物料衡算、热量衡算、炉体各部位水压计算以及烟囱高度拟定等，同步按规定绘制焦化工艺设备连接图、炉体剖面图、蓄热室构造图。
2 炼焦工艺设计与计算
2.1 入炉煤选取
国内炼焦用煤重要指肥煤、焦煤、气煤、瘦煤。
(1) 肥煤
肥煤具备很高粘结性，受热能产生流动性大、热稳定性好。在炼焦过程中，肥煤软化温度低，固化温度高，具备很强粘结能力，是配煤炼焦重要成分。用肥煤单独炼焦时能生成熔融性良好焦炭，横裂纹较多，气孔率较高。肥煤很少用来单独炼焦，而多与粘结性较弱气煤，瘦煤，弱粘煤配合炼焦，以获得高强度冶金焦。
(2) 焦煤
焦煤是结焦性最佳一种炼焦煤，其煤化限度高于肥煤，具备中档挥发分。焦煤在受热时能形成稳定性较好胶质体，单独炼焦时能得到块度大、裂纹少、耐磨性好焦炭，配入煤料中可以起到提高焦炭机械强度作用，因而，焦煤是配煤中重要成分。但是，焦煤在结焦过程中收缩度小、膨胀力大，单独炼焦或配量过多时，会发生推焦困难并引起焦炉损坏。国内焦煤储量有限，为合理运用国内煤炭资源，在配煤中应尽量减少焦煤配比。
(3) 气煤
气煤是煤化限度最低一种炼焦用煤，可燃基挥发分高，在隔绝空气加热时这种煤能产生大量煤气和较多焦油。在焦化时气煤普通都能单独结焦，但在结焦过程中收缩大，焦碳多细长而易碎，并常有较多纵裂纹，在炼焦时多配入这种煤，可以减少焦炉膨胀压力，增大焦饼收缩，增长化学产品产率，有助于综合运用，减少炼焦成本。但如果掺入过多，就使焦炭块度变小，强度减少。气煤是国内炼焦煤中储量最多一种，约占炼焦用煤40%以上。依照国内炼焦煤特点，在发展焦化工业时，应着重考虑多用气煤，这对合理运用国内炼焦用煤资源是十分有利。
(4) 瘦煤
瘦煤是一种煤化限度最高炼焦用煤。它挥发分低，普通为>14~20%，受热时产生胶质体数量比焦煤少，且软化温度高，虽然瘦煤也能单独结焦，特别是2号瘦煤焦炭块度大，裂纹少，但熔融性比焦炭差，有时在焦块中有颗粒物存在，因而焦炭耐磨强度低，配煤时加入瘦煤能提高焦炭块度，在炼制锻造用焦炭时，常配入较多瘦煤。
(5) 弱粘煤
弱粘煤是一种粘结性较弱煤化限度煤。单独炼焦时，焦炭多成小块，易破碎。在配煤炼焦中如有足够强粘煤时，就可掺入30~40%左右弱粘煤。这不但能减少焦炭硫分和灰分，提高化学产品收率，在炼铁时可减少焦比，并且还大大减少焦化成本。
综上所述，依照单种煤结焦性质、国内煤资源分布以及本设计产量和工艺设计规定，本设计采用配煤方案见表2-1，所选煤工业分析与元素分析见表2-2。

表2-1 设计配煤方案
焦煤
肥气煤
肥煤
气煤
弱粘煤
22.3%
14.6%
13.2%
37.8%
12.1%

表2-2 所选煤工业分析与元素分析
项目
工业分析%
元素分析%
构成
水分
灰分
挥发分
碳
氢
氧
氮

应用基
干基
干基
可燃基

符号

入炉煤
9
8.7
9.76
27.63
28.4
78.92
4.35
4.98
1.28
2.2 焦炉炉型选
本设计所选取炉型为JN43-58-2型焦炉，焦炉设计尺寸见表2-3。
该焦炉是由鞍山焦化耐火材料设计研究院在近年焦炉生产实践经验基本上，吸取国外炉型长处所设计成，为双联火道、废气循环、焦炉煤气下喷复热式焦炉。每个炭化室下面设两个宽度相似蓄热室，在蓄热室异向气流之间主墙内设有垂直砖煤气道，焦炉煤气通过它供入炉内。
表2-3 JN43—80型焦炉尺寸
炉型内容
单位
数值
炭化室全长
mm
14080
炭化室有效长
mm
13280
炭化室全高
mm
4300
炭化室有效高
mm
4000
炭化室宽度
机侧
焦侧
平均
锥度

mm
mm
mm
mm

425
475
450
50
炭化室中心距
mm
1143
立火道中心距
mm
480
加热水平高度
mm
800
炭化室有效容积
m3
23.9
炭化室墙厚度
mm
100
炉顶厚度
mm
1178
结焦时间
立火道数
h
个/孔/燃烧室
17
28
为了合理运用焦炉机械，提高劳动生产率，一种炉组多为两座或四座焦炉构成，本设计依照年产焦能力选定为每个炉组四座焦炉。
(1) 每座焦炉最多炭化室孔数

式中 ——检修时间，h；
——最紧张焦炉机械所承担操作焦炉座数；
——最紧张焦炉机械每操作一炉时间，min。
JN43-58-2型焦炉周转时间为17.2h，检修时间为2h，当两座焦炉合用一台熄焦车时，该车为最紧张机械，其操作时间为6min，则：
，孔
(2) 依照焦炉生产能力计算定额炉孔数
焦炉生产能力公式如下：

式中 G——每个炉组年生产焦炭能力，本设计中G=106 t/a；
n——每个炉组焦炉座数，取为4；
N——每座焦炉炭化室孔数；
μ——考虑炭化室检修等因素减产系数，取为0.95；
V——炭化室有效容积，m3/孔；
ρ干——装炉煤堆积密度（干基）取为0.75 t/m3；
K——干煤全焦率，取为75%；
τ——周转时间，h。
则每座焦炉炭化室孔数N为：
孔
考虑到设计能力要稍不不大于实际生产能力，则N取为8<。
(3) 一座焦炉一天装煤量

2.3 工艺流程选定
本次设计所选用工艺流程见设备连接图。如图所示，原料煤自贮煤场运至配煤场，以设计比例配合后送去粉碎，粉碎后湿煤由斗槽经旋转阀以一定给料速度送入干燥管下部，被来自预热管热气体流化、干燥并运送，在干燥管上部，用初次旋风分离器将干燥煤和气体分离，再由初次旋风分离器、旋转阀将干燥煤粒送入预热管下部，在此被来自燃烧炉高温气体夹带着在预热管内并流上升同步被加热到预定温度。在预热管上部设有旋分器，将预热煤和热气体分离，分离热气体后预热煤经螺旋运送机、旋转阀、布料运送机送入热煤斗槽。由此经旋转阀送入定量计量槽，再经密封接口放入装煤车装炉。热煤输送、储存和计量系统均用惰性气体保护。由干燥管初次旋分器排出气体则通过一组多管高效二次旋分器，将其中细煤粒分出后直接送往预热煤斗槽。排出气体经循环风机，使大某些气体循环到燃烧炉，别的经洗涤，除尘后排放。燃烧炉提供热废气进入预热管前先通过一种喷洒室，在此可以喷入水，其作用是：当其含氧量高时，它是一种灵便惰性气体迅速发生器，在煤流堵塞或倒落时，用它来进行充气。
经焦炉炼焦后，炽热焦炭从炭化室中推入焦罐，装有红焦焦罐车运到提高塔，由提高机提高到干熄槽顶。红焦装入干熄槽，在冷却室中与冷惰性气体进行逆流热互换，冷却到250℃如下。冷却焦炭由干熄槽底部排焦设备排到胶带输送机送往顾客。冷惰性气体由循环风机送入干熄槽，与红焦换热后，温度升到800℃左右。热惰性气体通过一次除尘器，除去气体中夹带粗粒焦粉后进入余热锅炉，锅炉出口处气体温度降到200℃如下，再经二次除尘器，除去气体中细粒焦粉，然后用循环风机送回干熄槽循环使用。
2.4 加热用煤气有关计算
所选焦炉煤气构成见表2-4。
表2-4 焦炉煤气构成，%

2.4
0.6
7.0
25.0
2.0
(80%)
59.0
4.0
(20%)
(1) 干煤气热值
煤气中可燃成分低热值（）为：
—12730 ， —10840 ， —35840 ， —71170
则煤气低热值为：

(2) 干煤气密度

=0.458
式中 ——煤气中某成分分子量；
——煤气中某成分体积，%。
(3) 湿煤气构成
焦炉煤气温度为31.2℃时，1干煤气所含水汽量为0.0464/，则湿煤气中氢气含量为：
%
其他气体计算与上相似，计算成果如下：
：23.89% ，：6.69% ，：1.91% ，：2.29% ，：3.82%
：0.57% ，：4.64%
(4) 湿煤气热值

(5) 湿煤气密度

2.5 煤气燃烧计算
以1干煤气燃烧计算
(1) 理论空气需要量
理论需氧量为：

=0.01[0.5(59+7.0)+225+320.8+7.520.2-0.6]
=0.902/
式中 ，，……分别为煤气中该成分体积，%。
理论空气需要量为：
/
(2) 实际干空气需要量
/
式中 ——空气过剩系数，暂取为1.2。
(3) 实际湿空气需要量
/
式中 ——由表6-2[1]第五项查取空气中含饱和水汽量，/。
(4) 废气量和废气构成
完全燃烧时，废气中只有，，和过剩空气中带入，故废气中各成分量为：

=0.01(2.4+0.7+25+220.8+620.2)
=0.4/

=1.4196 /
/
/
式中 ，，……分别为煤气中该成分体积，%。
总废气量为：

=0.4+1.4196+4.1118+0.1804=6.1118 /
依照以上数据就可计算空气过剩系数：

式中分别为废气分析中各成分体积，%。
将=1.2代入以上煤气燃烧计算式中，可得到如下成果：
=5.1542 /， =5.3934/，
=0.4 /， =1.4196 /，
=4.1118 /， =0.1804 /，
=0.4+1.4196+4.1118+0.1804=6.1118/
故在废气中比例为：=6.5%
在废气中比例为：=23.23%
在废气中比例为： =67.28%
在废气中比例为： =2.95%
2.6 焦炉物料平衡与热量平衡计算
结焦时间与加热煤气参数见表2-5。
大气参数与其他温度见表2-6。
小烟道及总烟道废气构成见表2-7。
入炉煤与焦炭工业分析和元素分析见表2-8。

表2-5 结焦时间与加热煤气参数
结焦
时间
h
加热煤气
孔板设计参数
实际裝
湿煤量t
流量
压力
温度
压力
温度
重度
m3/h
Pa
℃
Pa
℃

17
5391.5
5107
31.2
4903
25
0.47

表2-6 大气参数与其他温度
大气参数
入炉煤温度℃
焦饼中心温度℃
小烟道出口废气温度℃
蓄热室走廊温度℃
荒煤气温度℃
压
力
Pa
温
度
℃
相对湿度
%
前半个结焦周期
后半个结交周期
加权平均
101325
24
47
22
1050
321
35
747
807
767

表2-7 小烟道及总烟道废气构成
部位
小烟道出口处
总烟道
构成

正常加热含量%
6.04
2.92
5.2
4.1
停止加热含量%

0.62
7.87

表2-8 入炉煤与焦炭工业分析和元素分析
项目
工业分析%
元素分析%
构成
水分
灰分
挥发分
碳
氢
氧
氮
应用基
干基
干基
可燃基
符号

入炉煤
9
8.7
9.76
27.63
28.4
78.92
4.35
4.98
1.28
焦炭
—
—
12.83
1.20
1.278
86.06
—
—
0.61
2.6.1 原始数据解决与计算
(1) 加热煤气表流量换算成原则流量
流量孔板设计参数：
压力(P)为4903 Pa，温度(t)为25℃，水汽含量(f)为0.026，重度()为0.47，大气压力(P0)为101325 Pa
加热用焦炉煤气工作状态参数：
表流量()为5391.5，压力()为5107 Pa，温度()为31.2℃，水汽含量()为0.0378
则

=5342.5
(2) 空气过剩系数计算
小烟道处：
总烟道处：
(3) 漏入燃烧系统荒煤气量

式中 ——总烟道废气空气系数；
——停止加热后干废气中含量，%；
——1荒煤气燃烧后生成体积，/。
2.6.2 物料平衡计算
A.物料入方计算
以1000kg入炉煤为计算基准，入炉煤含水比例W=9%
(1) 入炉干煤量Gm
kg/t
(2) 入炉煤带入水分Gs

B.物料出方计算
(1) 全焦量GJ
干基全焦率按煤挥发分和焦饼温度tJ有关式计算

全焦量

(2) 无水焦油量GJY
无水焦油产率

无水焦油产量

(3) 粗苯量
粗苯产率

粗苯产量

(4) 氨量
氨产率
式中b为氮转变成氨转化系数，取为0.14。
氨产量

(5) 净煤气量
100kg干煤及其所生成焦炭、焦油、粗苯中含碳量：
干煤含碳量：
焦炭含碳量：
焦油含碳量：
粗苯含碳量：
净煤气产率为：

净煤气产量为：

=1000
(6) 化合水量
化合水产率按煤中氧转化为化合水经验公式：

式中 ——装炉煤中干基含氧量；
a ——转化系数，取为0.39。
则化合水量为：

依照以上计算数据，列出物料平衡表见表2-9。
表2-9 物料平衡表
收入
支出
项目
数值
kg/t
占湿煤
%
项目
数值
kg/t
占湿煤
%
干煤 Gm
910
91
全焦 GJ
686.436
68.64
入炉煤带入水Gs
90
9
焦油 GJY
33.91
3.39

粗苯
9.79
0.98

氨
2.002
0.20

净煤气
157.885
15.55

化合水
19.838
1.98

入炉煤带入水Gs
90
9.00

差值
0.139
0.25
共计
1000
100
共计
1000
100
2.6.3 热量平衡计算
A.热量收入计算
(1) 加热煤气燃烧热
加热煤气低发热量为=17918.5KJ/
全炉每小时平均入炉煤量表达为，由于全炉炭化室孔数N为8孔，结焦时间为17h，每孔装煤量为17.9t，则每小时装煤量为：

每吨入炉煤所需加热煤气量为：

则加热煤气燃烧热为：

(2) 加热用焦炉煤气带入显热Q2
加热煤气温度℃
加热煤气平均比热为：

=1.3806/（℃）
式中 ，，……分别为煤气中该成分体积，%。
焦炉煤气在31.2℃时饱合水含量为0.0464/，则加热煤气显热为：

=
(3) 漏入燃烧系统荒煤气燃烧热

(4) 空气带入显热
干空气水分含量为′=47%，温度为35℃(蓄热室走廊温度)时饱和水分压 5630.16 Pa，大气压P =101325 Pa

则空气带入显热为：

=142096.46/t
(5) 入炉干煤代入热量
干煤比热为：

入炉煤带入热量为：

入炉煤水分代入热量为：

B.热量支出计算
(1) 焦炭带走热量
=1050℃时，=1.0718/(℃)，=1.5282 /(℃)， =1.8447/(℃)
则焦炭平均比热为：

/(℃)
则焦炭带走热量为：

(2) 焦油带走热量
焦油平均比热为：

/(℃)
式中 --结焦周期前半周期荒煤气平均温度。
则焦油带走热量为：

(3) 粗苯带走热量
粗苯平均比热为：

/(℃)
粗苯带走热量为：

(4) 氨带走热量
氨平均温度为：
℃
式中 --结焦周期后半周期荒煤气平均温度。
氨带走热量为：

(5) 净煤气带走热量
净煤气平均比热为：
当=747℃时：

+/(℃)
式中 ，，……分别为煤气中该成分体积，%。
当=807℃时：

/(℃)
净煤气带走热量为：

(6) 水分所消耗热量
各温度段水汽平均比热：
在0～747℃时，=2.0582 /(℃)
在0～450℃时，=1.9628 /(℃)
则水分平均比热为：
/(℃)
入炉煤带入水分所消耗热量：

=-68051.55

则水汽所消耗热量为：

=363462.79-68051.55+181067.943=476479.18
(7) 废气带走热量
废气构成为：%=6.5%，%=23.23%，%=67.28%，%=2.95%
小烟道出口废气温度 t=321℃,此时各种气体比热为：
=1.8969，=1.5474，=1.3088，=1.3607
则废气平均比热为:

=1.4035 /(℃)
则废气带走热量为：

=1995196.07
(8) 表面散热
a.炉顶
1)装煤口盖
对流传热系数：℃)
式中 为风速，当时即采用此公式。
辐射传热系数:

℃)
式中为物体表面温度，为物体表面空气温度，℃。
则装煤口盖部位散热量为：

式中 F -- 炉体各部位此处为装煤口盖表面积；
-- 结焦时间；
-- 每孔炭化室裝湿煤量。
2)装煤口座
对流传热系数：℃)
辐射传热系数:
℃)
则装煤口座处散热量为:

3)看火孔盖
对流传热系数：℃)
辐射传热系数:
℃)
则看火孔处散热量为:

4)看火孔座
对流传热系数：℃)
辐射传热系数:
℃)
则看火孔座处散热量为:

5)炭化室顶砖
对流传热系数：℃)
辐射传热系数:
℃)
则此处散热量为:

6)燃烧室顶砖
对流传热系数：℃)
辐射传热系数:
℃)
则此处散热量为:

b.机侧
7)小炉头
对流传热系数：℃)
辐射传热系数：℃)
则此处散热量为:

8)钢柱
对流传热系数：℃)
辐射传热系数：℃)
则此处散热量为:

9)炉门
对流传热系数：℃)
辐射传热系数：℃)
则此处散热量为:

10)炉门框
对流传热系数：℃)
辐射传热系数：℃)
则此处散热量为:

c.焦侧
11)小炉头
对流传热系数：℃)
辐射传热系数:
℃)
则此处散热量为:

12)钢柱
对流传热系数：℃)
辐射传热系数:
℃)
则此处散热量为:

13)炉门
对流传热系数：℃)
辐射传热系数：℃)
则此处散热量为:

14)炉门框
对流传热系数：℃)
辐射传热系数:
℃)
则此处散热量为:

d.蓄热室
15)机侧钢柱
对流传热系数：℃)
式中 A当散热面垂直于地平面时取9.21。
辐射传热系数:
℃)
则此处散热量为:

16)机侧隔热罩
对流传热系数：℃)
辐射传热系数:
℃)
则此处散热量为:

17)焦侧钢柱
对流传热系数：℃)
辐射传热系数: