1、平頂山工業職業技術學院畢業設計說明書（論文）畢 業 設 計（論文）（說 明 書）題目：煤氣凈化工藝鼓風冷凝工段設計姓名：王編號：平頂山工業職業技術學院年月日平頂山工業職業技術學院畢業設計說明書（論文）平頂山工業職業技術學院畢 業 設 計 （論文） 任 務 書姓名專業任 務 下 達 日 期年2 月18日設計（論文）開始日期2014年2月21日設計（論文）完成日期2014 年4月17日設計（論文）題目：煤氣凈化工藝鼓風冷凝工段設計a編制設計b設計專題（畢業論文）指導教師系（部）主任2014 年 4 月 15 日平頂山工業職業技術學院畢業設計說明書（論文）平頂山工業職業技術學院畢業設計（論文）答辯委

2、員會記錄系專業，學生于年月日進行了畢業設計（論文）答辯。設計題目：煤氣鼓風冷凝工藝設計專題（論文）題目：煤氣凈化工藝鼓風冷凝工段設計指導老師：張璞答辯委員會根據學生提交的畢業設計（論文）材料，根據學生答辯情況，經答辯委員會討論評定，給予學生畢業設計（論文）成績為。答 辯 委 員 會人 ， 出 席人答辯委員會主任（簽字） ：答辯委員會副主任（簽字） ：答辯委員會委員：，平頂山工業職業技術學院平頂山工業職業技術學院畢業設計說明書（論文）畢業設計（論文）評語第頁共頁畢業設計（論文）及答辯評語：學生姓名：專業班級年級2011 級畢業設計（論文）題目：煤氣凈化工藝鼓風冷凝工段設計評 閱 人：指導教師：（

3、簽字）2014 年 6 月 12 日成績：系（科）主任：（簽字）2014 年 6 月 12 日平頂山工業職業技術學院畢業設計說明書（論文）1摘摘要要21世紀焦化企業將面臨著嚴峻挑戰。為了在市場競爭中求生存、求發展，焦化工作者應轉變觀念，在滿足用戶的凈化煤氣指標要求的前提下，把提高環保水平，消除或減輕環境污染；發展節能工藝；開發短流程，降低成本，增加效益；提高自控水平、實現生產過程優化控制，提高勞動生產率作為我國煤氣凈化工藝的發展方向。以環保、節能、效益為中心選擇煤氣凈化工藝流程。凈化煤氣的方法，包括從煉焦爐或固定床煤氣爐上部出來的煤氣中，采用降溫冷凝、常溫物理吸收和化學吸收方法除去煤氣中的瀝青

4、、焦油、中油、輕油、萘、苯、氨、硫化氫及各種烴類等化合物，得到符合要求的燃料煤氣或化工原料煤氣。本文主要介紹的是煤氣凈化工藝，鼓風冷凝工段的主要內容。概述了煤氣鼓風機的發展歷程，以及鼓風機的節能改造。敘述了煤氣的初步冷卻的目的意義；介紹了鼓風冷凝工段的工藝、流程，詳細的介紹了初冷工藝流程，直接冷卻和間接冷卻的工藝。冷凝冷卻器設備的選擇、橫管式間接冷卻器，以及鼓風機、電捕焦油器機械化氨水澄清槽等設備的結構，特點選型，還有詳細的工作原理，并著重對鼓冷工段進行了物料衡算和熱量衡算，通過集氣管的熱量衡算和物料衡算以及橫管初冷器的熱量和物料衡算。在主要設備計算中分別介紹了 初冷器的工藝計算，鼓風機的工藝

5、計算選型，集氣管的計算，機械化氨水澄清槽的計算選型，確定了設備的選型及臺數。還制定了主要非工藝條件，繪制了冷凝設備圖、工藝流程簡圖，以及在工作當中注意的安全事宜。關鍵詞關鍵詞 ：冷凝器，鼓風機，工藝流程，物料衡算，熱量衡算，工藝計算選型平頂山工業職業技術學院畢業設計說明書（論文）2目目錄錄第第 1 1 章章 概述概述.1 11.1 煤氣鼓風機的發展歷程.11.2 鼓風機節能改造.11.3 煤氣的初步冷卻的目的和意義.1第第 2 2 章章 鼓風冷凝工藝流程選擇鼓風冷凝工藝流程選擇.2 22.1 煤氣初冷的工藝流程.32.2 煤氣的間接冷卻工藝.32.3 煤氣的直接冷卻工藝.42.4 煤氣的間冷-

6、直冷混合冷卻.5第第 3 3 章章 鼓風冷凝設備的選擇鼓風冷凝設備的選擇.7 73.1 初冷器型式的選擇. 73.1.1 鼓風機的結構、特點及選型. 83.1.2 橫管式間接初冷器.83.1.3 鼓風機的結構、特點及選型 .83.1.4 羅茨式鼓風機.93.2 電捕焦油器.103.2.1 電捕焦油器的工作原理.103.2.2 電捕焦油器的構造.113.3 機械化氨水澄清槽結構、特點 .12第第 4 4 章章 相關工藝計算相關工藝計算. 15154.1 熱量衡算和物料衡算. 154.1.1 集氣管物料和熱量衡算.174.1.2 橫管初冷器熱量和物料衡算.214.2 主要設備計算. 284.2.1

7、 初冷器的工藝計算.284.2.2 鼓風機的工藝計算選型.344.2.3 電捕焦油器的工藝計算選型.354.2.4 集氣管的計算.354.2.5 機械化氨水澄清槽的計算選型. 36總結總結.3838參考文獻參考文獻.3939致謝致謝.4040平頂山工業職業技術學院畢業設計說明書（論文）1第第1 1 章章 概述概述1.11.1 煤氣鼓風機的發展歷程煤氣鼓風機的發展歷程東漢光武帝劉秀在位期間，注意“選用良吏” 。建武七年（31） ，杜詩在做南陽太守期間，注意節省民力。為了提高冶金技術，他發明了水排（一種水力鼓風機） 。水排應用水力機械輪軸帶動鼓風囊，使皮囊不斷伸縮，給冶金高爐加氧。這種裝置，用力少

8、，見功多，是中國冶金史上的一大改革。三國時期的釧暨曾加以改進推廣，使其效果提高了三倍。1.21.2 鼓風機節能改造鼓風機節能改造現今在中國各行各業的各類機械與電氣設備中與風機配套的電機約占全國電機裝機量的 60%，耗用電能約占全國發電總量的三分之一。特別值得一提的是，現許多單位仍然采用落后的調節檔風板或閥門開啟度的方式來調節氣體的流量、壓力、溫度等。這實際上是通過人為增加阻力的方式，并以浪費電能和金錢為代價來滿足工藝和工況對氣體流量調節的要求。近幾年來，隨著電力電子技術、計算機技術、自動控制技術的迅速發展，電氣傳動技術面臨著一場歷史革命，即交流調速取代直流調速和計算機數字控制技術取代模擬控制技

9、術已成為發展趨勢。電機交流變頻調速技術是當今節電、改善工藝流程以提高產品質量和改善環境、推動技術進步的一種主要手段。以上海正藝科技對上海嘉定區某風機進行變頻節能改造的工程案例為例，計算變頻節能的效果。上海正藝科技的變頻調速以其優異的調速和起動、制動性能，高效率、高功率因數和節電效果，其廣泛的適用范圍及其它許多優點而被國內外公認為最有發展前途的調速方式。對于風機變轉矩負載特性實施變頻調速控制在原理上屬于減少流體（空氣、液體等）動力節電方法，是一種較好的、被廣泛采用的節電方法。無數實例業已證明，它比通常所采用的風門或擋板調節方式有著顯著的節電效果。在實際情況下，使用變頻調速技術后節約能耗多少的精確

10、、精準性的前期計算具有一定的難度，它不僅與負荷的變化波動分布規律等密切相關（與時間相關的函數） ，而且，還與電機、水泵等在不同工作點的效率特性、管網特性等相關。然而，我們可以通過以上方式對改造項目進行能耗節約估算，以獲取投變頻驅動方式不僅可以調節流量以適應風量的需求變化，而且也在調節流量的同時降低了輸出揚程的能量消耗。而工頻定速運行方式雖然可以通過調節入口風門檔板方式調節風量的變化，但是，工頻調節風門檔板方式沒有達到降低出口揚程的目的，導致電能的極大浪費。三晶變頻器的出現為交流調速方式帶來了一場革命。隨著近十幾年變頻技術的不斷完善、發展。變頻調速性能日趨完美，已被廣泛應用于不同領域的交流調速。

11、為企業帶來了可觀的經濟效益，推動了工業生產的自動化進程。1.31.3煤氣的初步冷卻的目的和意義煤氣的初步冷卻的目的和意義煤氣的初步冷卻分兩步進行； 第一步是在集氣管及橋管中用大量的循環氨水噴灑， 使煤氣冷卻到 80-90；第二步再在煤氣初冷器中冷卻。可將煤氣冷卻到 25-65。煤氣的初冷，輸送及初步凈化，是煉焦化學產品回收工藝過程的基礎。其操作運行的好壞，不僅對回收工段的操作有影響，而且對焦油蒸餾工段及煉焦爐的操作也有影響。因此，對這部分工藝及設備的研究都很重視。煤氣初冷的目的一是冷卻煤氣，二是使焦油和氨水分離，并脫除焦油渣在煉焦過程中，從焦爐炭化室經上升管逸出的粗煤氣溫度為 650-750，

12、首先經過初冷器，將煤氣溫度降至 25-30，粗煤氣心中含有大部分水氣、焦油氣、萘及固體微粒被分離出來，部分硫化氫和氰化氫等腐蝕性物質溶于冷凝液中，從平頂山工業職業技術學院畢業設計說明書（論文）2而可減少回收設備及管道的堵塞和腐蝕；煤氣經冷卻后，體積變小，從而使鼓風機以較少的動力消耗將煤氣送往后續的凈化工序。煤氣經初冷后，溫度降低，是保證煉焦化學產品回收率和質量的先決條件。平頂山工業職業技術學院畢業設計說明書（論文）3第第2 2 章章鼓風冷凝工藝流程選擇鼓風冷凝工藝流程選擇煤氣冷凝和煤焦油氣，水蒸氣的冷凝，可以采用不同形式的冷卻器。被冷卻的煤氣與冷卻介質直接接觸的冷卻器，稱為直接混合式冷卻器，簡

13、稱為直接冷卻器或直接冷卻；被冷卻的煤氣與冷卻介質分別從固體壁面的兩側流過，煤氣將熱量傳給壁面，再由壁面傳給冷卻介質的冷卻器，稱為間壁式冷卻器，簡稱為間接冷卻或間接冷卻器。由于冷卻的器的形式不同，煤氣冷卻所采取的流程方式不同。煤氣冷卻的流程方式可分為間接冷卻，直接冷卻和間冷-直冷混合冷卻三種。上述三種各有缺點，可根據生產規模，工藝要求幾其他條件因地制宜地選擇采用。2.12.1 煤氣初冷的工藝流程煤氣初冷的工藝流程來自焦爐的荒煤氣與焦油和氨水沿吸煤氣管道至氣液分離器， 氣液分離后荒煤氣進入橫管初冷器分兩段冷卻。上段用循環水，下段用低溫水將煤氣冷卻至 2122。由橫管初冷器下部排出的煤氣，進入電捕焦

14、油器，除掉煤氣中夾帶的焦油霧后，再由煤氣鼓風機壓送至下一個工段。為了保證初冷器的冷卻效果，在上段和下段連續噴灑焦油氨水混合液，在其頂部用熱氨水不定期進行沖洗，以清除管壁上沉積的焦油和萘等雜質。初冷器上段排出的冷凝液經水封槽流入上段冷凝液槽，用泵將其送入初冷器上段進行噴灑，多余部分送到機械化氨水澄清槽。初冷器下段排出的冷凝液經水封槽流入下段冷凝液槽，加兌一定量焦油和氨水后，用泵將其送入初冷器下段進行噴灑，多余部分流入冷凝液槽。由氣液分離器分離下來的焦油和氨水首先進入機械化氨水澄清槽，在此進行氨水、焦油和焦油渣的分離。上部的氨水流入循環氨水槽，再由循環氨水泵送至焦爐集氣管噴灑冷卻煤氣。澄清槽下部的

15、焦油靠靜壓流入焦油分離器，進一步進行焦油與焦油渣的沉降分離，焦油用焦油泵送往油庫工段焦油貯槽。機械化氨水澄清槽和焦油分離器底部沉降的焦油渣刮至焦油渣車，定期送往煤場，人工摻入煉焦煤中。2.22.2 煤氣的間接冷卻工藝煤氣的間接冷卻工藝煤氣的間接冷卻有立管式和橫管式兩種， 立管式相對于橫管式工藝較老， 而且本設計也是按橫管式間冷設計的，故立管式工藝在此不再多說，下面是橫管式間冷工藝圖。2-1 橫管式煤氣初冷器冷卻，煤氣走管間， 冷卻水走管內。 水通道分上下兩段， 上段用循環水冷卻， 下段用制冷水冷卻， 將煤氣溫度冷卻到 22以下。橫管式初冷器煤氣通道一般分上、中、下三段，上段用循環氨水噴灑，中段

16、和下段液量和熱負荷的計算可知：上段和中段冷凝液量約占總量的 95%，而下段冷凝液量僅占總量的 5%；從上段和中段流至下段的冷凝液由 45降至 30的顯熱，約占總熱負荷的 60%；下段冷凝液的冷凝潛熱及冷卻至 30的顯熱，約占總熱負荷的 20%；下段噴灑冷凝液的冷卻顯熱，約占總熱負荷的 20%。由此可見，上段和中段噴灑的氨水和冷凝液全部從下段排出， 顯著地增加了下段符合。 為此推薦如圖 1 所示的橫管式煤氣初冷工藝流程。該流程上段和中段冷凝液從隔板經水封自流至氨水分離器。下段冷冷凝液經自流至冷凝液槽。下段冷凝液主要是輕質煤焦油，作為中段和下段噴灑液有利于洗萘。噴灑液不足時，可補充煤焦油或上段和中

17、段的冷凝液。該流程最突出的特點是橫管式處冷器下段的熱負荷顯著降低，低溫冷卻水用量大為減少。平頂山工業職業技術學院畢業設計說明書（論文）42.32.3 煤氣的直接冷卻工藝煤氣的直接冷卻工藝煤氣的直接冷卻， 是在直接式煤氣初冷塔內由煤氣和冷卻水直接接觸傳熱完成的。 我國小焦化大都用此流程。工藝如下：由圖 2-2 可見，由煤氣主管來的 80-85的煤氣，經過氣液分離器進入并聯的直接式煤氣初冷塔，用氨水噴灑冷卻到 25-28，然后由鼓風機送至電捕焦油器，電捕除焦油霧后，將煤氣送往回收氨工段。由氣液分離器分離出的氨水，煤焦油和焦油渣，經過焦油盒分離出焦油渣后流入焦油氨水澄清池，從澄清池出來的氨水用泵送回

18、集氣管噴灑冷卻煤氣。澄清槽底部的煤焦油流入煤焦油池，然后用泵抽送到煤焦油槽中，再送往煤焦油車間加工處理。煤焦油盒底部的煤焦油渣人工撈出。初冷塔底部流出的氨水和冷凝液經水封槽進入初冷氨水澄清池， 與洗氨塔來的氨水混合并在澄清池與煤焦油進行分離。分離出來的煤焦油與上述煤焦油混合。澄清后的氨水則用泵送入冷卻器冷卻后，送至初冷塔循環使用。剩余氨水則送去蒸氨或脫酚。從初冷塔流出的氨水，由氨水管路上引出支管至煤焦油氨水澄清池，以補充焦爐用循環氨水的蒸發損失。圖圖 2-22-2 煤氣直接初冷工藝流程煤氣直接初冷工藝流程圖圖 2-1 煤氣初冷工藝流程煤氣初冷工藝流程平頂山工業職業技術學院畢業設計說明書（論文）

19、5煤氣直接冷卻，不但冷卻了煤氣，而且具有凈化煤氣的良好效果。據某廠實測生產數據表明，在直接式煤氣初冷塔內，可以洗去 90%以上的煤焦油，80%左右的氨，60%以上的萘，以及 50%的硫化氫和氰化氫。這對后面洗氨洗苯過程及減少設備腐蝕都有好處。同煤氣間接冷卻相比，直接冷卻還具有冷卻效率高，煤氣壓損失小，基建投資少等優點。但也具有工藝流程較復雜，動力消耗大，循環氨水冷卻器易腐蝕易堵塞，各澄清池污染也嚴重，大氣環境惡劣等缺點。因此目前大型焦化廠還很少單獨采用這種煤氣直接冷卻流程。2.42.4 煤氣的間冷煤氣的間冷- -直冷混合冷卻直冷混合冷卻自集氣管來的荒煤氣幾乎為水蒸氣所飽和，水蒸氣熱焓約占煤氣總

20、熱焓的 94%，所以煤氣在高溫階段冷卻放出的熱量決大部分為水蒸氣冷凝熱，因而傳熱系數較高；而且在溫度較高時，萘不會凝結造成堵塞。所以，煤氣高溫冷卻階段宜采用間接冷卻。而在低溫冷卻階段，由于煤氣中水汽含量已大為減少，氣體對壁面的對流傳熱系數底，同時萘的凝結也易造成堵塞。所以，此階段宜采用直接冷卻。流程如下：由集氣管來的 82左右的荒煤氣經氣液分離器分離出煤焦油氨水后，進入橫管式間接冷卻器被冷卻到 50-55，再進入直冷空噴塔冷卻到 25-35。在直冷空噴塔內，煤氣由下向上流動，與分兩段噴淋下來的氨水煤焦油混合液逆流密切接觸而得到冷卻。聚集在塔底的噴灑液及冷凝液沉淀出其中的固體雜志后， 其中用于循

21、環噴灑的部分經液封槽用泵送往螺旋板換熱器，在此冷卻到 25左右，再壓送到直冷空噴塔上、中兩段噴灑。相當于塔內生成的冷凝液量的部分混合液，由塔底導入機械化氨水澄清槽，與氣液分離器下來的氨水、煤焦油以及橫管初冷器下來的冷凝液等一起混合后進行分離澄清的氨水進入氨水槽后，泵往焦爐噴灑，剩余氨水經氨水儲槽泵送脫酚及蒸氨裝置。初步澄清的煤焦油送至煤焦油分離槽除去煤焦油渣及進一步脫除水分，然后經煤焦油中間槽泵入煤焦油儲槽。第第3 3 章章 鼓風冷凝設備的選擇鼓風冷凝設備的選擇3.13.1 初冷器型式的選擇初冷器型式的選擇初冷器是焦化廠煤氣冷卻的主要設備， 主要有立管式間接初冷器和橫管式間接初冷器兩種。 在此

22、設計里我們選擇了橫管式間接初冷器，下面我們就其優缺點對此兩種初冷器進行詳細分析。3.1.13.1.1 立管式間接初冷器立管式間接初冷器如圖 3-1 所示，立管式間接初冷器的橫斷面呈長橢圓形，直立的鋼管束裝在上下兩塊管柵板之間，被五塊縱板分成六個管組，因而煤氣通路也分成六個流道。煤氣走管間，冷卻水走管內，二者逆向流動。冷卻水從冷卻器煤氣出口端底部進入，依次通過各組管束后排出器外。由圖 3-1 可知，六個煤氣流道的橫斷面積是不一樣的，這是因為煤氣流過出冷氣時溫度逐步降低，并冷凝出液體，煤氣的體積流量逐漸減小。為使煤氣在各個流道中的流速大體保持穩定，所以沿煤氣流向各流道的橫斷面積依次遞減；而冷卻水沿

23、起流向各管束的橫斷面積則相應遞減。所用鋼管規格為76mm3mm。立管式出冷器一般均為多臺并聯操作，煤氣流速為 3-4m/s，煤氣通過阻力約為 0.5-1kpa。當接近飽和的煤氣進入出冷器后， 即有水汽和煤焦油在管壁上冷凝下來， 冷凝液在管壁上形成很薄的液膜，在重力作用下沿管壁向下流動，并因不斷有新的冷凝液加入，液膜逐漸加厚，從而降低了傳熱系數。此外，隨著煤氣的冷卻，冷凝的萘將以固態薄片晶體析出。平頂山工業職業技術學院畢業設計說明書（論文）6在初冷器前幾個流道中，因冷凝焦油量多，溫度也較高，萘多溶于煤焦油中；在其后通路中，因冷凝煤焦油量少，溫度低，萘晶體將沉積在管壁上，使傳熱系數降低，煤氣流通阻

24、力亦增大。在煤氣上升通路上。冷凝物還會因接觸熱煤氣而又部分蒸發，因而增加了煤氣中萘的含量。上述問題都是立管式初冷器的缺點。為克服這些缺點，可在初冷器后幾個煤氣流通內，用含萘較低的混合煤焦油進行噴灑，可解決萘的沉積堵塞問題，使之低于集合溫度下。的沉積堵塞問題，使之低于集合溫度下。圖圖 3-13-1 立管式間接初冷器立管式間接初冷器3.1.23.1.2 橫管式間接初冷器橫管式間接初冷器如圖 3-2 所示，橫管式初冷器具有直立長方形的外殼，冷卻水管與水平面成 3 度角橫向配置。管板外側管箱與冷卻水管連通，構成冷卻水通道，可分兩段和三段供水。兩段供水是供低溫水和循環水，三段供水則供低溫水，循環水和采暖

25、水。煤氣自上而下通過初冷器。冷卻水由每段下部進入，低溫水供入最下段，以提高傳熱溫差，降低煤氣出口溫度：在冷卻器殼程每段上部，設置噴灑裝置，連續噴灑含煤焦油的氨水，以清洗管外部的煤焦油和萘，同時還可以從煤氣中吸收一部分萘。在橫管初冷器中，煤氣和冷凝液由上往下同時流動，較為合理。由于管壁上的萘可被冷凝液沖洗和溶解下來，同時與冷凝液上部噴灑氨水，自中部噴煤焦油，能更好的沖洗掉沉積的萘，從而更有效的提高了傳熱系數。此外，還可以防止冷凝液再度蒸發。在煤氣初冷器內 90%以上的冷卻能力用于水汽的冷凝，從結構上看，橫管式初冷器更有利于蒸汽的冷凝。橫管初冷器用54mm3mm 的鋼管，管徑細而管束小，因而水的流

26、速可達 0.5-0.7m/s。又由于冷卻水管在冷卻器斷面上水平密集布設，使與之成錯流的煤氣產生強烈湍動，從而提高了傳熱系數，并能實現均平頂山工業職業技術學院畢業設計說明書（論文）7勻的冷卻，煤氣可冷卻到出口溫度只比進口水溫高 2。橫管初冷器雖然具有以上優點，但水管結垢較難清掃，要求使用水質好的或經過處理含萘低的冷卻水。橫管初冷器與豎管初冷器兩者相比，橫管初冷器有更多優點，如對煤氣的冷卻，凈化效果好，節省鋼材，造價低，冷卻水用量少，生產穩定，操作方便，結構緊湊，占地面積省。因此，近年來，新建焦化廠廣泛采用橫管初冷器，以很少采用豎管初冷器了。見于以上兩種初冷器的對比我選用橫管式間接初冷器。圖圖 3

27、 32 2 橫管式初冷器橫管式初冷器機械化氨水澄清槽環氨水在集氣管內噴灑荒煤氣時，約有 60的焦油氣冷凝下來，這種焦油是重質焦油，其中混有一定數量的焦油渣。焦油渣內含有煤塵、焦粉、炭化室頂部熱解產生的游離炭及清掃上升管和集氣管時所帶入的多孔物質，其量約占焦油渣的 30%,其余約 70%為焦油。3.1.33.1.3鼓風機的結構、特點及選型鼓風機的結構、特點及選型煤氣鼓風機有離心式和容積式兩種。離心式用于大型焦爐；容積式常用的是羅茨式風機，用于中小型焦爐。在次設計中，我選擇了離心式鼓風機。下面介紹的是此兩種鼓風機的結構及優缺點。離心式鼓風機主要由機身、轉子組件、密封裝置、軸承、聯軸器、潤滑系統及其

28、它輔助零部件等組成。離心式鼓風機的工作原理離心式鼓風機的工作原理示意見圖 3-3 當電動機帶動主軸及葉輪高速旋轉時， 氣體由進氣口吸入機殼進入葉輪，并隨葉輪一起高速旋轉，在離心力的作用下，被從葉輪中甩出，進入機殼內蝸室和擴壓管，由于擴壓管內通道截面積漸漸增大，因此，氣體的一部分動能變為靜壓能，壓力升高，最后由出氣口排出。與此同時葉輪入口處由于氣體被甩出而產生局部負壓，氣體在外界壓力作用下，從進氣口不斷地被吸入機內。煤氣經鼓風機壓縮后溫度要升高 1520。離心式鼓風機的性能。離心式鼓風機在一定轉數下的生產能力(q)與總壓頭(h)之間有一定的關系，曲線有一最高點 b，相應于 b 點壓頭(最高壓頭)

29、的輸送量稱為臨界輸送量。鼓風機不允許在 b 點的左側范圍內操作，因在此范圍內鼓風機輸送量波動，并會發生振動，產生“飛動”現象。只有在 b 點右側延伸的特性曲線范圍內操作才是穩定的。平頂山工業職業技術學院畢業設計說明書（論文）8運行鼓風機的總壓頭系指機后壓力（正壓）與機前壓力（負壓）之差，其值與化產回收系統采用的工藝流程有關鼓風機的調節(1)用鼓風機煤氣進出口開閉器調節：此法鼓風機的功率消耗和煤氣升溫增大，另外也容易產生滲漏。(2)用鼓風機進出口交通管調節：此法也稱“小循環”調節，一部分煤氣經重復壓縮，無疑鼓風機的功率消耗和煤氣溫升也要增大。(3)“大循環”調節：即將鼓風機壓出的煤氣部分地送到初

30、冷器前的煤氣管道中，經過冷卻后，再回到鼓風機。一般當煤氣量為鼓風機額定能力的 1/11/3 時，就需采用“大循環”的措施。顯然， “大循環”可解決煤氣升溫過高的問題，但要增加鼓風機的能量消耗和初冷器的負荷。(4)用透平機拖動鼓風機的轉數調節：此法調節范圍有限。(5)采用帶液力偶合器的電動煤氣鼓風機根據煤氣量實現無級調速，調速范圍在 20%97%。此法鼓風機啟動方便，調節靈活，高效節能。（6）采用變頻調速電機：此法調節方便簡單圖圖 3-33-3 離心式鼓風機離心式鼓風機3.143.14羅茨式鼓風機羅茨式鼓風機羅茨式鼓風機是利用轉子轉動時的容積變化來吸入和排出煤氣，用電動機驅動，其構造見圖。羅茨式

31、鼓風機有一鑄鐵外殼，殼內裝有兩個“8”字形的用鑄鐵或鑄鋼制成的空心轉子，并將汽缸分成兩個工作室。兩個轉子裝在兩個互相并行的軸上，在這兩個軸上又各裝有一個互相咬合，大小相同的齒輪，當電動機經由皮帶輪帶動主軸轉子時，主軸上的齒輪又帶動了從動軸上的齒輪，所以兩個轉子做相對反向轉動，此時一個工作室吸入氣體，由轉子推入另一個工作室而將氣體壓出。每個轉子與機殼內壁及與另一個轉子表面均需緊密配合，其間隙一般為 0.25-0.40mm。間隙過大即有一定數量的氣體由壓出側漏到吸入側，有時因漏泄量大而使機身發熱：羅茨式鼓風機因轉子的中心距及轉子長度的不同，其輸氣能力可以在很大范圍內變動：在中國中小型焦化廠應用的羅

32、茨式鼓風機有多種規格，其生產能 28-300m3/min，所生成平頂山工業職業技術學院畢業設計說明書（論文）9的額定壓頭為 19.61-34.32kpa。羅茨式鼓風機具有結構簡單，制造容易，體積小，且在轉速一定時，如壓頭稍有變化，其輸氣量可保持不變，即輸氣量隨著風壓變化幾乎保持不變。可以獲得較高的壓頭。這都是優點。但在使用日久后，間隙因磨損而增大，其效率降低，次種鼓風機必須用循環管調節煤氣量，在壓出管路上需安裝安全筏，以保證安全運轉。此外，羅茨式鼓風機的噪聲較大。圖圖 3-43-4 羅茨鼓風機工作原理示意圖羅茨鼓風機工作原理示意圖3.23.2 電捕焦油器電捕焦油器3.2.13.2.1電捕焦油器

33、的工作原理電捕焦油器的工作原理根據板狀電容的物理原理，如在兩金屬板間維持很強的電場，使含有塵灰或霧滴的氣體通過其間，氣體分子發生電離，生成帶有正電荷或負電荷的離子，于是正離子向陰極移動，負離子想陽極移動。當電位差很高時具有很大速度（超過臨界速度）和動能的離子的電子與中性分子碰撞而產生新的離子（即發生電離） ，使兩極間大量氣體分子均發生電離作用。離子與霧滴的質點相遇而附于其上，使質點帶有電荷，即可被電極吸引而從氣體中除去，但金屬平板形成的是均勻電場，當電壓增大到超過絕緣電阻時，兩極之間便會產生火花放電，這不僅會導致電能損失，且能破壞凈化操作。為了避免火花放電或發生電弧，應采用不均勻電場。在不均勻

34、電場中，當兩極間電位差增高時，電流強度并不發生急劇的變化。這是因在導線附近的電場強度很大，導線附近的離子能以較大的速度運動，使被碰撞的煤氣分子離子化而離導線中心較遠處，電場強度小，離子的速度和動能不能使相遇的分子離子化，順而絕緣電阻只在導線附近電場強度最大處發生擊穿，即形成局部電離放電現象，這種現象稱為電暈現象。由于在電暈區內發生急劇的碰撞電離，形成大量正負離子。負離子的速度比正離子大，所以電暈極常取為負極，圓管或環形金屬則取為正極，因而速度大的負離子即向管壁或金屬板移動，正離子則移向電暈極。在電暈區內存在兩種離子，而電暈區外只有負離子，因而在電捕焦油器的大部分空間內，煤焦油霧滴平頂山工業職業

35、技術學院畢業設計說明書（論文）10只能成為帶有包電荷的質點而向管壁或板壁移動。由于圓管或金屬板是接地的，荷電煤焦油質點到達管壁或板壁時，既放電而沉淀于板壁上，故正極也稱為沉淀極。由于存在正離子的電暈區很小， 且電暈區內正離子和負離子有中和作用， 所以電暈極上沉淀的焦油量很少絕大部分焦油霧均在沉淀極沉淀下來。煤氣離子經在兩極放電后，重新轉變成煤氣分子，從電捕焦油器中逸出。3.2.23.2.2 電捕焦油器的構造電捕焦油器的構造在大型焦化廠中均采用管式電捕焦油器， 其構造如圖 3-6 所示其外殼為圓柱型， 底部為凹型或錐型并帶有蒸汽夾套，沉淀管徑為 250mm，長 350mm，在每根沉淀管的中心懸掛

36、著電暈極導線，由上部框架及下不框架拉緊；并保持偏心度不大于 3mm。電暈極可采用強度高的 3.5-4mm 的碳素鋼或2mm 的鎳鉻鋼絲制作。煤氣自底部進入，通過兩塊氣體分布篩板均勻分布到各沉淀管中去。凈化后的煤氣從頂部煤氣出口逸出。從沉淀管捕集下來的煤焦油聚集于器底排出，因煤焦油黏度大，幫底部設有蒸汽夾 ，以利于排放。圖 3-5 電捕焦油器圖 3-6 電捕焦油器的構造平頂山工業職業技術學院畢業設計說明書（論文）113.33.3機械化氨水澄清槽結構、特點機械化氨水澄清槽結構、特點機械化焦油氨水澄清槽是一端為斜底， 斷面為長方形的鋼板焊制容器， 由槽內縱向隔板分成平行的兩格，每格底部設有由傳動鏈帶

37、動的刮板輸送機，兩臺刮板輸送機用一套由電動機和減速機組成的傳動裝置帶動。煤焦油，氨水，和煤焦油渣由入口管經承受隔室進入澄清槽，使之均勻分布在煤焦油的上部。澄清后的氨水經溢流槽流出，沉聚于下部的煤焦油經液面調節器引出。沉積于槽底的煤焦油渣由移動速度為0.03m3/min 的刮板刮至前伸的頭部漏斗內漏出。如圖 3-7 所示。為阻擋浮在水面的煤焦油渣，在氨水溢流槽附近設有高度為 0.5m 的木擋板。為了防止懸浮在煤焦油中的煤焦油渣團進入煤焦油引出管內，在氨水澄清槽內設有煤焦油渣擋板及活動篩板。煤焦油，氨水的澄清時間一般為半小時圖圖3-73-7機械化焦油氨水澄清槽機械化焦油氨水澄清槽平頂山工業職業技術

38、學院畢業設計說明書（論文）123.43.4鼓風冷凝的流程圖鼓風冷凝的流程圖圖圖 3-83-8 風冷凝的流程圖風冷凝的流程圖3.53.5安全規程安全規程1、煤氣區域：必須動火時，應申報安全部門制定動火方案和安全措施，經獲準后主可動火。2、經常檢查風機油位、電壓、電流、溫度等是否正常，聽、摸、看風機是否有異響，一旦發現異常，立即采取措施。3、集中思想，加強檢查，發現風機跳閘，應立即關閉出口閥，防止葉輪倒轉造成吸壓力下降。4、用蒸氣清掃管道或設備時，若該部位有非高溫高壓儀表連接，則必須把儀表導管切斷。5、生產區域嚴禁煙火，禁止用鐵器敲打風機和煤氣及管道。6、風機房內嚴禁堆放易燃易爆物品。7、機械運轉

39、中，禁止修理，擦拭和觸及轉動部位。8、風機前后壓力突然變化時，應進行檢查并調節，直至消除。9、發現風機有撞擊聲等異常現象時，應及時報告車間廠部領導。10、風機運轉時，負壓系統放散管禁止打開。11、煤氣正壓系統著火時不停風機，負壓系統不準隨便引入火種。12、所有較長時間停用的設備和管道都應放空，并用蒸汽吹掃干凈。13、初冷器煤氣未通之前，嚴禁上冷卻水，以防吸癟設備。14、冷卻塔先開水后開風機。15、冷凝液，混合液，焦油泵開停前后要清掃管道。16、清掃初冷器后，將其與大氣連通或與煤氣連通。平頂山工業職業技術學院畢業設計說明書（論文）1317、各泵嚴禁空轉。18、事故氨水槽和循環氨水中間槽正常情況下

40、嚴禁連通。19、焦爐正常操作時不準降低循環氨水量、更不準停止供應，循環氨水中不準帶焦油加新水。平頂山工業職業技術學院畢業設計說明書（論文）14第第4 4 章章相關工藝計算相關工藝計算4.14.1 熱量衡算和物料衡算熱量衡算和物料衡算表一主要操作指標煤氣溫度初冷器前冷卻水溫度初冷器后冷卻水溫度煤氣壓力 kpa初冷器前80-86循環25-30循 環水45初 冷氣后4.13-5.394初冷器后25-35低 溫水18-20低 溫水25-30鼓 風機后118.9-125.8鼓風機后40-45表二回收部分計算的原始數據（110 萬噸/年）表三化學產品產率（對裝入干煤）煤氣發生量335 米 3/噸焦油3.9

41、%粗苯1.1%氨0.3%硫化氫0.25%裝入煤化合水分2.2%焦炭76.5%表四煉焦煤氣組成 （體積）%h256.9ch426.7每小時裝入干煤量164 噸/時裝入煤水分10%平頂山工業職業技術學院畢業設計說明書（論文）15co6.5n24.7co2.4cmhm2.3o20.54.1.14.1.1 集氣管物料和熱量衡算集氣管物料和熱量衡算一集氣管的物料衡算每小時裝入煤量：16410100100=182.2 t/h裝入煤帶水量：182.2-164=18.2 t/h（1） 進入集氣管的物料（kg/h）干煤氣 1643350.466=25602.4氨 1640000.003=492水蒸氣 16400

42、00.022+18300=21808硫化氫 1640000.0025=410焦油氣 1640000.039 =6396粗苯氣 1640000.011 =1804合計：56512.04干煤氣密度：=（0.5692+0.2616+0.06528+0.04728+0.02444+0.02328+0.00532）4 .221=0.466/m3按體積計的物料為（m3/h）干煤氣 164335=54940水蒸氣 21808184 .22=27138.8焦油氣 63961704 .22=842.8粗苯氣 1804834 .22=486.9硫化氫 4101 .270344 .22氨4923 .648174 .

43、22平頂山工業職業技術學院畢業設計說明書（論文）16合計：84326.9其中：170焦油平均分子量34硫化氫分子量85粗苯平均分子量（2） 離開集氣管煤氣的組成在集氣管中有 60%焦油氣冷凝，即為：62960.6=3837.6 kg/h或8420.4=336.8 m3/h設在集氣管中有 m kg/h 的水蒸發，即 1.244m m3/h。而集氣管中的蒸發水量 m 是在熱平衡中確定的。表五集氣管的物料組成物料名稱輸入輸出kg/hm3/hkg/hm3/h干煤氣25602.045494025602.0454940水蒸氣2180827138.821808+m27138.8+1.24m焦油氣639684

44、2.82558.4336.8粗苯氣1804486.91804486.9硫化氫410270.1410270.1氨492648.349268.3合計56512.0484326.952674.4+m83820.9+1.24m二. 集氣管的熱量衡算通過集氣管的熱平衡計算已確定蒸發水量 m 及煤氣出口的露點溫度。輸入熱量：1. 煤氣帶入的熱量 q1（1）干煤氣帶入的熱量：設煤氣的入口溫度為 660，干煤氣比熱為：cg= （ 0.569 0.313+0.267 0.5566+0.065 0.3265+0.047 0.3235+0.024 0.4943+0.023 0.717+0.0050.3409）4.1

45、8=1.643kj/m3 即3.52kj/kg0.4661.643q1=25602.043.52660=59478659.33kj/h平頂山工業職業技術學院畢業設計說明書（論文）17（2）水蒸氣帶入熱量q2=21808(2487+2.02660)=83310921.6式中：24870時水蒸氣的焓，kj/kg2.02水蒸氣在 0-660時的平均比熱，kj/kg（3）焦油氣帶入的熱量焦油氣比熱：cc = （0.305+0.39210-3t）4.18=(0.305+0.39210-3660)4.18= 2.36 kj/q3 = 6396(88+2.36660) = 10525257.6 kj/h式中

46、：88 0時焦油氣的焓，kj/（4）粗苯帶入的熱量粗苯氣比熱：cb =wt18. 4)026. 07 .20(=8318. 4)660026. 07 .20(= 1.91kj/式中：w粗苯的平均分子量，取 w = 83q4 = 18041.91660 = 2274122.4 kj/h（5）硫化氫帶入的熱量q5 = 4101.15660 = 311190 kj/h式中：1.15 0-660 范圍內硫化氫的平均比熱，kj/（6） 氨帶入的熱量q6 = 4922.61660 = 847519.2 kj/h式中：2.61氨的比熱，kj/煤氣輸入的熱量：q1 = q1 + q2 + q3 + q4 +

47、q5 + q6= 5947865.3+83310721.6+10525257.6+2274122.4+311190+847519.2= 156747670.1 kj/h2. 循環氨水帶入的熱量 q2q2 = w1t1式中：w1 循環氨水，/ht1 循環氨水溫度，每噸干煤所用循環氨水量 5-6 米 3/時，則：w1 = 1646 = 984m3/h循環氨水溫度應比進入集氣管的煤氣露點溫度高 5-10，以保證水的蒸發動力。設集氣管中煤氣的總壓力為 760 毫米汞柱，則水蒸氣分壓為：平頂山工業職業技術學院畢業設計說明書（論文）18pv = 7609 .843268 .27138= 244.6 毫米汞

48、柱相應的露點溫度為 71.09取循環氨水的實際溫度 t1 = 77q2=11641000774.18= 316710240 kj/h則總輸入量：q 入=q1 + q2= 156747670.1 + 346710240= 473457910.1 kj/h輸出熱量：1. 煉焦煤氣帶走的熱量 q3（1）干煤氣帶走的熱量設集氣管出口煤氣溫度為 83.9，干煤氣在 0-83.9的平均比熱為：cg=(0.569 0.306+0.267 0.384+0.065 0.31+0.0047 0.309+0.024 0.392+0.023 0.518+0.0050.314)4.18 = 1.397 kj/m3或：4

49、66. 0397. 1= 2.998 kj/q1 = 25602.042.99883.9 = 6439737.45 kj/h（2） 水蒸氣帶出的熱量q2 = (21808+m)(2487+1.8383.9) = 57584831 + 2640.5m式中：1.83 水蒸氣的比熱，kj/（3）焦油氣帶走的熱量焦油氣的比熱：cc = (0.305+0.39210-383.9)4.18 = 1.41kj/q3 = 2558.4(367.8+1.4183.9) = 1243635.7 kj/h（4）粗苯氣帶走的熱量粗苯氣的比熱：cb =8318. 4*)9 .83*026. 07 .20(= 1.152

50、kj/q4 = 18041.15283.9 = 174361.65 kj/h式中：83 粗苯氣的平均分子量（5）氨帶走的熱量q5 = 4922.1183.9 = 87098.3 kj/式中：2.11 氨的比熱，kj/（6）硫化氫帶走的熱量q6 = 4100.99583.9 = 34227式中：0.995 硫化氫的比熱，kj/則煉焦煤氣帶走的熱量為：平頂山工業職業技術學院畢業設計說明書（論文）19q3 = q1 + q2 + q3 + q4 + q5 + q6= 6439737.5+57584831+2640.5m+1243635.7+174361.7+87098+34227= 65563891

51、.1 + 2640.5m2. 循環氨水和冷凝焦油帶走的熱量 q4設循環氨水及冷凝焦油在集氣管中的溫度為 80焦油的比熱：cc = (0.327 + 0.3110-380)4.18=1.471kj/則q4= （984000 - m）4.18 + 3837.61.47180=（329501208.8 - 334.4g）kj/h3. 集氣管周圍散熱損失 q5q5 =（1 + 2） f （t1 t2）式中：1 + 2 集氣管壁對空氣的對流和輻射給熱系數，kj/h可按下式求出：1 + 2 = 33.44+0.209t1 ；t1 集氣管壁溫度，取 100則1 + 2 = （33.44+0.209100）=

52、 54.34 kj/ht2 空氣溫度，取 25f 集氣管總的外表面積， 按下式求出：f = 2dl = 23.141.350 = 408.2 式中：d 集氣管的直徑，ml 集氣管長度，m2 焦爐座數則散熱量為：q5 = 54.34408.2（100-25）= 1663619 kj/h所以，總的輸出量為：q 出 = q3 + q4 + q5= 65563891.1 + 2640.5m +（329501208.8 334.4m）+ 1663619=394996878.9 + 2306.1m令 q 入 = q 出則有：473311786.1 = 394996878.9 + 2306.1mm= 332

53、08.9 /h或33208.9184 .22= 41326.6 標米 3/時集氣管出口煤氣總體積：83820.9 + 41326.6 = 125147.5 標米 3/時集氣管煤氣出口水蒸氣體積：27138.8 + 41326.6 = 68465.4 標米 3/時集氣管出口煤氣中水蒸氣分壓：p = 7605 .12514768465.4=415 毫米汞柱相應煤氣出口溫度 84.1383.9（露點） ，與假設相符。平頂山工業職業技術學院畢業設計說明書（論文）204.1.24.1.2 橫管初冷器熱量和物料衡算橫管初冷器熱量和物料衡算根據計算，吸煤氣主管的熱損失為 5100486 kj/h，由于損失而

54、冷凝的水蒸氣量為 2244 kg/h，或2792m3/h，則入初冷器的水蒸氣量為：55016.9-2244=5772.9 kg/h或 68465.5-2792=65673.5 m3/h。入初冷器的煤氣帶入的熱量為：153248991.9-5100486=148148505.9 kj/h本塔采用三段冷卻流程，第一段煤氣從 82.9冷卻到 65；第二段從 65冷卻到 45；第三段從45冷卻到 33。第一段采用 58-68的采暖循環水，第二段采用 30-42的循環水，第三段采用 18的低溫冷卻水，升溫至 25。一橫管初冷器的物料衡算表六進入初冷器的物料組成如下物料名稱千克/時標米/時干煤氣25602

55、.0454940水蒸氣52772.965673.5焦油氣2558.4336.8粗苯氣1804486.9硫化氫410270.1氨492648.3小計83639.34122355.6（1）一段初冷器出口煤氣中水蒸氣量的計算知煤氣出口溫度為 65壓力-350 毫米汞柱，在初冷器中大部分焦油氣冷凝。即焦油氣在第一段冷凝了 60%溶解于剩余氨水中的氨、硫化氫和二氧化碳的總量為 189 標米 3，而在第一段中溶解了 60%。第一段初冷器煤氣出口所含水蒸氣量按下式計算：vv = vcgppp式中：vcg初冷器出口干的煤氣體積，標米 3/時p 水蒸氣在 65時的分壓，p = 2547 毫米水柱p一段初冷器出口

56、煤氣壓力，p = 9983 毫米水柱而 vcg = 122355.6-65673.5-（336.8+189）0.6 = 56366.6 標米 3/時vv = 56366.69 .19306254799832547標米 3/時或4 .229 .1930618 = 15514.4 kg/h平頂山工業職業技術學院畢業設計說明書（論文）21（2）二段初冷器出口煤氣中水蒸氣量的計算在二段中設有 30%焦油蒸氣冷凝下來，30%的氨、硫化氫和二氧化碳溶于剩余氨水中。水蒸氣量按下式計算：vv = vcgppp式中：vcg初冷器出口干的煤氣體積，標米 3/時p 水蒸氣在 45時的分壓，p = 974 毫米水柱p

57、二段初冷器出口煤氣壓力，p = 9933 毫米水柱而 vcg = 122355.6-65673.5-（336.8+189）0.9 = 56180.7 標米 3/時vv = 56180.78 .61079749933974標米 3/時或4.228.610718 = 4908.1 kg/h（3）三段初冷器出口煤氣中水蒸氣量的計算在此段中假設焦油蒸氣已經全部冷凝， 189 標米 3 的氨、 硫化氫和二氧化碳也全部溶解于剩余氨水中。水蒸氣量按下式計算：vv = vcgppp式中：vcg初冷器出口干的煤氣體積，標米 3/時p 水蒸氣在 33時的分壓，p = 511 毫米水柱p三段初冷器出口煤氣壓力，p

58、= 9833 毫米水柱而 vcg = 122355.6-65673.5-（336.8+189） = 56125.1 標米 3/時vv = 56125.16 .30765119833511標米 3/時或4 .226 .307618 = 2492.3 kg/h通過計算得，在一、二、三段初冷器中冷凝的水蒸氣量為：52772.9 2472.3 = 50300.6 kg/h送到溶劑脫酚去的氨水量為：21808 2472.3 = 19335.7 kg/h需要補充到循環氨水中的冷凝水量為：51300.6 -19335.7 = 31964.9 kg/h設剩余氨水含氨 5.37 克/升，含硫化氫 2.3 克/升

59、，含二氧化碳 2.3 克/升，則溶解于剩余氨水中的二氧化碳和硫化氫各為：19335.9 0.0023 = 44.5 kg/h或:：h2s29.3 標米 3/時 ,co222.7 標米 3/時溶解于剩余氨水中的氨為：19335.7 0.00537 = 103.97 kg/h或137 標米 3/時平頂山工業職業技術學院畢業設計說明書（論文）22因此三段冷卻流程的橫管式初冷器的物料平衡見下表：表七三段冷卻流程橫管式初冷器的物料平衡表物料名稱輸入輸出kg/h標米 3/時kg/h標米 3/時干煤氣25602.045494025557.5454917.3水蒸氣52772.965673.52472.3307

60、6.6焦油氣2558.4336.8粗苯氣1804486.91804486.9硫化氫410270.1365.5240.8氨492648.3388511.3小計83639.34122355.630587.3459232.9水50300.6溶解氣體193189焦油2558.4336.8總計83639.3483639.34二橫管初冷器的熱量衡算通過上面的計算， 我們確定了物料在初冷器中的基本運行情況， 下面我們要通過熱量衡算來確定橫管初冷器各段所需的冷卻水量。第一段初冷器的熱量衡算（采暖循環水段）輸入熱量：1. 煤氣的帶入熱量：q1 = 148148505.9 kj/h2.冷卻水帶入的熱量：q2 =