Проект коксовой батареи производительностью по валовому коксу 970 тыс. Проектный расчет коксовой батареи. Курсовой проект по дисциплине Технология и оборудование коксохимического производства
 Скачать 1.97 Mb.
|
2.3 Расчет теплового баланса коксовой батареиПримечание. Расчет ведется для коксовой батареи со следующими характеристиками: объем камеры = 41,6 м3, отопление - коксовый газ, масса шихты фактической влажности = 1000 кг. Таблица 4 - Состав сухого коксового газа, % (об.)
Выход летучих веществ из кокса  = 1% ; коэффициент избытка воздуха 𝛼 = 1,4; оборот печей 13 ч (форсированный режим).В таблице 5 приведены параметры, характеризующие размеры печей. Таблица 5 - Размеры печей
Приходная статья теплового баланса. Теплота горения отопительного газа (в кДж/1000 кг шихты):  н х 𝑞1 =  ∗ 𝑉х , (18) н где 𝑄с - низшая теплота сгорания газа, кДж/м3; 𝑉х - удельный расход сухого отопительного газа, м3/1000 кг загрузки (определяется в результате расчета, исходя из равенства приходной и расходной статей теплового баланса). Определение теплоты сгорания по химическому составу определяется по формуле:  (19)где 𝐶𝑂, 𝐶𝐻4, 𝐻2, 𝐶m𝐻n - содержание компонентов в пересчет на сухой газ, %. н 𝑄нс = (30,16 ∗ 5,6 + 85,58 ∗ 26,7 + 25,76 ∗ 59,7 + 160 ∗ 2,3) ∗ 4,19 = 18268 кДж/м3 𝑞1 = 18268𝑉х Теплосодержание (кДж/1000 кг шихты) отопительного газа: где 𝑡 - температура коксового газа, поступающего на отопление (𝑡 = 20°С). Статическое давление газа в газопроводе составляет 1323 Па (135 мм вод.ст.), что соответствует 9,7 мм рт.ст. Содержание влаги в газе 𝑊г в пересчете на 1 м3 сухого газа рассчитывается по формуле, %:  (20)где 𝑃s - давление водяного пара, насыщающего газа при данной температуре, Па; 𝐵 - атмосферное давление, Па; 𝜑 - относительная влажность (𝜑 = 1); 𝑏 - статическое давление газа, Па. При 𝑡 = 20°С и 𝑃s = 2333 Па, содержание влаги 𝑊г:  На основе данных о средней теплоемкости составных частей газа вычисляется величина теплоемкости сухого газа  кДж/(м3*К): , где 𝐶𝑂2, 𝑂2, 𝐶m𝐻n, 𝐶𝑂, 𝐶𝐻4, 𝐻2, 𝑁2 - содержание соответствующих компонентов в коксовом газе (таблица 4, %);  ,Объемная теплоемкость воды при 20°С составляет 1,493 кДж/(м3 ∗ К). Исходя из полученных данных 𝑞2: 𝑞2 = 𝑉х ∗ (1,377 + 0,0235 + 1,493) ∗ 20 = 28,24𝑉х Теплосодержание воздуха 𝑞3:  (21)где 𝐿п - действительное количество сухого воздуха, расходуемое на сжигание 1 м3 газа; 𝐶p - средняя удельная теплоёмкость сухого воздуха, кДж/(м3 ∗ К); 𝑡 - температура влажного воздуха, °С; 𝑊в - содержание в воздухе водяных паров в пересчете на 1 м3 сухого воздуха, м3;  p 𝐶´p - объемная теплоемкость водяного пара, кДж/(м3 ∗ К). Исходя из состава газа, определяется количество газа 𝐿п, для чего сначала находится требуемое количество кислорода для горения:  (22)где 𝐶𝑂, 𝐻2, 𝐶𝐻4 , 𝐶m𝐻n, 𝑂2 - содержание компонентов в отопительном газе. Теоретическое количество сухого воздуха:  (23)При поступлении на горение не только теоретического количества воздуха происходит неполное сгорание, поэтому величину горения умножают на коэффициент, называемым коэффициентом избытка воздуха α (для коксового газа α = 1,3 - 1,4). Рассчитанное количество сухого газа (практическое количество воздуха): 𝐿п = 𝛼∗ 𝐿т (24) Вместе с 1 м3 воздуха через отопительную систему проходит определенное количество водяных паров (𝑊в):  (25)где 𝑃 - давление, принимается 𝑃 = 99975 Па; 𝜑 - относительная влажность воздуха (принимаем 𝜑 = 0,7); 𝑃s - парциальное давление водяных паров, насыщающих газ, Па Для расчета 𝑞3 определяются необходимые величины, м3 / м3 газа:   При  =1,4;Lп = 1,4*4,413 = 6,178 Температура окружающего воздуха принимается равной 16°С, а относительная влажность = 0,7. Содержание водяного пара в 1 м3 сухого воздуха м3/ м3 воздуха:  p Величины теплоемкости 𝐶p и 𝐶´ приводятся в справочнике. Температура воздуха, поступающего на отопление принимается равной 20°С. Объемная теплоемкость сухого воздуха при температуре 20°С равна 1,294 кДж/(м3 ∗ К), а объемная теплоемкость водяного пара при температуре 20°С равна 1,493 кДж/(м3 ∗ К). Тогда теплосодержание воздуха 𝑞3:  4. Теплосодержание влажной шихты. Теплота (в кДж/1000 кг шихты), вносимая шихтой, определяется по формуле:  (26) где 𝑊r - содержание влаги в шихте; 𝐶y - средняя удельная теплоемкость сухого угля кДж/(кг ∗ К); 𝐶W - удельная теплоемкость воды (принимается 4,19 кДж/кг); 𝑡 - температура загружаемой шихты. Удельная теплоемкость сухого угля, кДж/(кг ∗ К):  (27) где 𝐴d - содержание золы в сухой шихте (по данным материального баланса), % 𝐶г - средняя энтальпия горючей массы шихты; 𝐶з - средняя теплоемкость золы угля. Удельная теплоемкость 𝐶г для коксующихся углей может быть принята (при низких температурах) равной 1,08 кДж/(кг ∗ К), а энтальпия золы может быть принята приближенно равной удельной теплоемкости кварца, численное выражение которой равно 0,711 кДж/(кг ∗ К). Температура шихты принимается равной 20°С, тогда:   5. Тепловой эффект процесса коксования. Величина и знак теплового эффекта процесса коксования еще недостаточно исследованы, поэтому по предложению профессора П.Г.Рубина принимаем ее равной нулю: 𝑞5 = 0. Расходная статья теплового баланса 1. Теплота нагрева кокса Теплосодержание кокса определяется по следующей формуле:  (28)где 𝐾 - выход сухого кокса из влажной шихты кг/1000 кг; 𝐶k - средняя удельная теплоемкость кокса, кДж/(кг ∗ К); 𝑡k - средняя температура кокса при его выдаче из камеры, °С. Удельную теплоемкость 𝐶k можно определить по формуле Дебрюннера: |