Файл: Курсовой проект по дисциплине Технология и оборудование коксохимического производства.docx

2.3 Расчет теплового баланса коксовой батареи

Примечание.

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.)

CO2	O2	CmHn	CO	CH4	H2	N2	Итого
2,1	0,8	2,3	5,6	26,7	59,7	2,8	100

Выход летучих веществ из кокса = 1% ; коэффициент избытка воздуха ???? = 1,4; оборот печей 13 ч (форсированный режим).

В таблице 5 приведены параметры, характеризующие размеры печей.
Таблица 5 - Размеры печей

Длина, мм
общая	13920
полезная	13100
Ширина, мм
с коксовой стороны	435
с машинной стороны	385
средняя	410
Высота, мм
общая	7000
полезная	6700
Полезная вместимость камеры, м3	36
Разовая загрузка сухой шихты, кг	36 * 720 = 25920
Разовая загрузка (берётся с коэффициентом запаса	27450
1,16), рассчитанная на рабочую влагу (Wр = 7,28%)	(25920ꞏ (1-0,072) ꞏ1,16)

---

Приходная статья теплового баланса.

1. 
   Теплота горения отопительного газа (в кДж/1000 кг шихты):
   

н

х
????₁ = ∗ ????_х , (18)


н
где ????^с - низшая теплота сгорания газа, кДж/м³;

????_х - 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 ????????, ????????₄, ????₂, ????_m????_n - содержание компонентов в пересчет на сухой газ,

%.


н
????_н^с = ⁽30,16 ∗ 5,6 + 85,58 ∗ 26,7 + 25,76 ∗ 59,7 + 160 ∗ 2,3⁾ ∗ 4,19

= 18268 кДж/м³

????₁ = 18268????_х

2. 
   Теплосодержание (кДж/1000 кг шихты) отопительного газа:
   

где ???? - температура коксового газа, поступающего на отопление (???? = 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 ????_г в пересчете на 1 м³ сухого газа рассчитывается по формуле, %:

(20)

где ????_s - давление водяного пара, насыщающего газа при данной температуре, Па;

???? - атмосферное давление, Па;

???? - относительная влажность (???? = 1);

???? - статическое

---

давление газа, Па.

При ???? = 20°С и ????_s = 2333 Па, содержание влаги ????_г:



На основе данных о средней теплоемкости составных частей газа вычисляется величина теплоемкости сухого газа кДж/(м³*К):

,

где ????????₂, ????₂, ????_m????_n, ????????, ????????₄, ????₂, ????₂ - содержание соответствующих компонентов в коксовом газе (таблица 4, %);

,

Объемная теплоемкость воды при 20°С составляет 1,493 кДж/(м³ ∗ К).

Исходя из полученных данных ????₂:

????₂ = ????_х ∗ ⁽1,377 + 0,0235 + 1,493⁾ ∗ 20 = 28,24????_х

3. 
   Теплосодержание воздуха ????₃:
   

(21)

где ????_п - действительное количество сухого воздуха, расходуемое на сжигание 1 м³ газа;

????_p - средняя удельная теплоёмкость сухого воздуха, кДж/(м³ ∗ К);

???? - температура влажного воздуха, °С;

????_в - содержание в воздухе водяных паров в пересчете на 1 м³ сухого воздуха, м³;


p
????^´_p - объемная теплоемкость водяного пара, кДж/(м³ ∗ К).

Исходя из состава газа, определяется количество газа ????_п, для чего сначала находится требуемое количество кислорода для

---

горения:

(22)

где ????????, ????₂, ????????₄ , ????_m????_n, ????₂ - 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):

????_п = ????∗ ????_т (24)

Вместе с 1 м³ воздуха через отопительную систему проходит определенное количество водяных паров (????_в):

(25)

где ???? - давление, принимается ???? = 99975 Па;

???? - относительная влажность воздуха (принимаем ???? = 0,7);

????_s - парциальное давление водяных паров, насыщающих газ, Па Для расчета ????₃ определяются необходимые величины, м³ / м³ газа:





При =1,4;

L_п = 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 ????_p и ????^´ 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 ????₃:


4. Теплосодержание влажной шихты.

Теплота (в кДж/1000 кг шихты), вносимая шихтой, определяется по формуле:

(26)
где ????^r - содержание влаги в шихте;

????_y - средняя удельная теплоемкость сухого угля кДж/(кг ∗ К);

????_W - удельная теплоемкость воды (принимается 4,19 кДж/кг);

???? - температура загружаемой шихты.

Удельная теплоемкость сухого угля, кДж/(кг ∗ К):

(27)

где ????^d - содержание золы в сухой шихте (по данным материального баланса), %

????_г - средняя энтальпия горючей массы шихты;

????_з - средняя теплоемкость золы угля.

Удельная теплоемкость ????_г 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

---