Склад та призначення коксового газу для заводів

в) охолодження газу до 25-30° С в холодильниках трубчастого типу безпосередньої дії. Одержуючий при цьому конденсат відстоюється, потім у спеціальних відстійниках з отриманням освітленої надсмольної аміачної води і смоли, придатні для подальшої переробки.

1.22 Газові холодильники

Трубчасті холодильники знайшли застосування на збудованих та реконструйованих коксохімічних заводах. Для первинного охолодження газу встановлювалися шестіходові вертикальні трубчасті холодильники системи Гипрококс (рис. 65) поверхнею охолодження 2100 м ?. Продуктивність цього холодильника по газу дорівнює 10-11 тис. м ? / год газу, приведеного до нормальних умов.

Газ рухається в міжтрубному просторі, охолоджуюча вода - всередині труб. Так як коефіцієнт теплопередачі зростає зі збільшенням швидкості руху газу і води. То для збільшення цих швидкостей холодильник розділений вертикальними перегородками на шість секцій.

Холодильник по висоті розділений трьома горизонтальними перегородками, що утворюють нижню камеру для води, середню камеру - охолодження, заповнену трубами і верхню камеру для переливу води.

Газ потрапляє в міжтрубний простір камери охолодження і послідовно проходить з однієї секції в іншу. Вода надходить у нижню камеру, розділену також на секції, і піднімається по трубах шостий по ходу газу (першої по ходу води) вгору, а потім зливається вниз і т.д. Таким чином, у всіх шести секціях дотриманий повний противоток руху газу.

Для підтримування постійної швидкості руху газу і води і, отже, сталості коефіцієнта теплопередачі від газу до води секції, по яких рухається газ. Мають змінне перетин: найбільше у першої по ходу газу секції. Для води, що рухається в протиточному напрямку, найменше перетин труб в першій по ходу води секції і найбільшу в місці виходу її з холодильника. Розміри холодильника 9532 ? 5845 ? 2766 мм, вакуум в міжтрубному просторі 600 мм вод. ст.

Нижче наведені технічні дані, що характеризують роботу газових холодильників з вертикальними трубками:

Температура газу для холодильників,° С 80-85

Точка роси газу до холодильників,° С 78-82

Температура газу після холодильників,

° С не вище 35

Температура води до холодильників,

° С не вище 25

Температура води після холодильників,

° С не вище 45

Перепад тиску газу, мм вод. ст.

не більше 400

Коефіцієнт теплопередачі, Вт / м ? ?

? град 92,8-139,2

(80-120 ккал / м ? * год * град)

Норма поверхні охолодження, м ?

На 1000 м ? газу на годину 250

Кількість охолоджуючої води на

1000 м ? газу на годину, м ? 17-22

(В обох випадках мається на увазі газ.

Приведений до нормальних умов).

Дуже важливим фактором, значною мірою визначає ефективність роботи трубчастих холодильників, є швидкість газового потоку. Вона, природно буде тим вище, чим більш навантаження холодильника по газу. Тому краще охолодження газу при меншій витраті охолоджуючої води виходить при послідовному проходженні газу через ряд з'єднаних один з одним холодильників. Однак при цьому різко зростає опір газовому потоку, тобто різниця розрідження газу до і після холодильників збільшується.

Навпаки, при паралельному включенні весь газовий потік розгалужується на частини за числом холодильників. При цьому, природно. Знижується швидкість газу, зменшується опір, але погіршується охолодження.

На практиці найчастіше застосовують змішане, послідовно-паралельне, проходження газу.

На роботу трубчастих холодильників істотно впливають також такі фактори: температура надходжуваного газу, величина охолоджуючої поверхні і її чистота, кількість охолоджуючої води і її температура.

З наведених тут факторів найбільше значення мають початкова температура надходжуваного на охолодження газу і чистота внутрішньої і зовнішньої поверхні труб. При сталості кількості охолоджувальної води і її температури ефект охолодження газу буде нижче, чим вище температура надходжуваного в холодильники газу і чим більше забруднення зовнішньої і внутрішньої поверхні труб.

Охолодження смоли і нафталіну на зовнішній поверхні труб холодильника видаляють пропарюванням, яке проводять періодично (за графіком). Внутрішня поверхня труб покривається накипом, накопичується зазвичай повільніше, так як для охолодження намагаються застосувати чисту технічну воду. На час пропарювання включається резервний холодильник.

Шкідливий вплив високої температури газу перед холодильниками позначається в необхідності підвищення витрати охолоджуючої води, яким доводиться компенсувати збільшений прихід тепла.

Зараз в практику первинного охолодження коксового газу вводяться більш потужні газові трубчасті холодильники з горизонтальним розташуванням труб.

На рис. 6 представлений трубчастий холодильник Гипрококсу з горизонтальними трубами, встановлений на споруджуваних нових заводах.

Холодильник з горизонтальним розташуванням труб являє собою в плані прямокутник розмірами 2620 ? 2942 і висотою 24700 мм.

Технічна характеристика холодильника з горизонтальними трубами наводиться нижче:

Поверхня охолодження, м ? 2950

Середа:

в міжтрубному просторі коксовий газ

в трубах охолоджуюча вода або

інший хладоагент

Тиск (абсолютне), ат:

в корпусі 0,95

в трубках 3,5

Зовнішній діаметр труб, мм 57 ? 3,5

Швидкість охолоджуючої води, м / сек 0,5-0,6

Продуктивність одного холодильника

по газу, м ? / год 20000

Витрата технічної води, м ? / год

(Початкова температура води 25° С) 400

Опір холодильника:

по газу мм вод. ст. 70

по воді мм вод. ст. 4,0

Коксовий газ поступає в холодильник через штуцер у верхній частині корпусу і рухається між трубами зверху вниз. Охолоджений газ йде з холодильника через штуцер. Конденсат газу збирається в нижній частині холодильника.

Охолоджуюча вода або інший теплоносій подається в штуцери на кришці нижнього трубного пучка і рухається по трубах, переходячи з пучка в пучок, поступово піднімаючись назустріч газовому потоку, і виходить з штуцера на кришці верхнього трубного пучка.

Охолодження газу може проводитися не тільки технічною водою, але і іншими рідинами, зокрема поглинювальним розчином цеху сіркоочищення. Розподіл поверхні, охолоджуваної розчином і технічною водою, може змінюватися шляхом перестановки роздільної кришки.

Більш інтенсивне охолодження газу в холодильнику з горизонтальним розташуванням труб обумовлено перпендикулярним рухом газу і води; більш високими швидкостями руху охолоджувальної води, що виключають турбулентний характер руху рідини; значно меншим обволакивания поверхні труб плівкою конденсату, безперервно змивається при його стіканні зверху вниз.

Разом з тим конструкція має деякі недоліки:

1) більше, ніж у холодильника з вертикальними трубами, опір руху газу і рідини, обумовлене більшим числом рядів і трубних пучків;

2) більш низька температура конденсату газу після холодильників, що викликає додаткову витрату пари його нагрів;

3) необхідність обов'язкової підготовки технічної води в напрямку видалення з неї суспензій і тимчасової рідини, що обумовлено незручністю доступу до труб на великій висоті.

1.23 Ступінчасті холодильники з форсунковим зрошенням

Відомий ряд розробок, в яких в якості первинних холодильників використані ступінчасті апарати безпосередньої дії, в яких поверхня контакту між газом і рідиною досягається розпилюванням циркулюючої аміачної води за допомогою форсунок [3,4]. Насадки, тарілки та ін пристрої для збільшення поверхні контакту фаз в цих апаратах не застосовують через можливе їх забруднення. Оборотну воду охолоджують в сучасних холодильниках (в першу чергу спіральних і пластинчастих).

На рис. 7 представлений варіант двоступінчастого зрошувального холодильника, що є основним технологічним апаратом схеми і мають більшу пропускну здатність (до 100 тис. м ? / год). Коксовий газ 1 проходить холодильник знизу вгору. Вступаючи в контакт із розбризкуючою через форсунки циркулюючої водою. Вода, що надходить на верхню сходинку зрошувального холодильника, стікає на проміжну перегородку2 і звідти насосом під тиском розбризкується через форсунки в нижньому ступені (IV). Далі нагріта циркулююча вода падає на відстійник 3, де відбувається первинне розділення води і смоли. Оборотна вода (V) з відстійника направляється на охолодження, після чого повертається на верхній ступінь зрошення. Смола, що відокремилася від води у відстійнику 3 виводиться з нижньої частини холодильника. Питома поверхня охолодження в зрошувальних холодильниках складає 0.04-0.06 м ? * ч / м ? газу, а витрата охолоджуючої води 0.024-0.03 м ? / м ? газу [3].

Рис. - 7 Двоступінчастий зрошувальний холодильник:

1 - форсунки для подачі води; 2 - проміжна перегородка; 3 - відстійник;

I - вихідний коксовий газ; II - охолоджений коксовий газ; III - охолоджуюча вода, подавана на першу сходинку зрошення; Ц / - охолоджуюча вода, що надходить з першої ступені зрошення на другу; V - оборотна вода, що спрямовується на охолодження: VI - смола

Для охолодження циркулюючю надсмольну воду в цих холодильниках використовують закладену технічну воду. (12° С). Високий ступінь вимивання нафталіну з коксового газу досягається при добавці в холодильник безпосередньої дії смоли циклів газозбірника і холодильника і хорошого розподілу її суміші з циркулюючої водою.

У триступеневий зрошувальних холодильниках, на перші два ступені подають оборотну охолоджену надсмольну воду. А на третю - нижню - рециркулят з перших двох ступенів. Оборотну аміачну воду охолоджують в спіральних холодильниках водою з градирні. Пропускна здатність обох холодильників складає 57 тис. м ? / год при охолодженні газу від 80° С до 33° С. [3].

Зрошувальні холодильники мають значно менші капітальні витрати, ніж трубчасті, вони не чутливі до забруднень, але при їх експлуатації підвищуються енергетичні витрати.

1.24 Електрофільтри для очищення прямого коксового газу від смоли

Електрофільтр (рис 8.) Являє собою колонний апарат, в якому між двома трубними гратами 1 розміщені осаджувальні електроди 5, виконані зі сталевих труб. Ці труби підвішені до верхньої трубної решітці, нижні кінці закріплені в нижній дистанційної решітці.

Рис. 8. Електрофільтр.

1 - трубна решітка; 2 - коробки ізоляторні; 3 - ізолятори; 4, 8-рами коронуючих електродів; 5 - труби осаджувальні; 6 - корпус; 7-електроди коронирующі; 9-решітки газорозподільні; 10-лази; 11 - штуцер входу газу 12 - штуцер виходу газу; 13 - введення пара; 14 - вихід смоли; 15 - вихід конденсату.

I - коксовий газ; II - коксовий газ, III - смола.

По осі кожної з осаджувальних труб натягнуто дріт, що є коронирующим електродом 7. Ці електроди зверху і знизу пов'язані рамами коронуючих електродів. Нижня рама 8 висить на електродах, зверху 4 підвішена до гірляндам високовольтних ізоляторів 3, встановлених в ізоляторних коробках 2. Для живлення електрофільтра випрямленою струмом високої напруги мається трансформаторно - перетворювальні агрегат з номінальною напругою до 80 кВ і випрямленою струмом до 400 мА.

Введення струму електрофільтр здійснюється через прохідний ізолятор. Осаджувальні електроди приєднуються до позитивного полюса трансформаторно - перетворювального агрегату, а коронирующим - до негативного. Ізоляторні коробки забезпечені системою обігріву з автоматичним регулюванням температури, що виключає можливість конденсування вологи на поверхні ізолятора.

Технічна характеристика електрофільтрів:

Тип електрофільтру………………………………………. С-5П С-7.2П

Активна площа перерізу, м ?……………………………………… 5 7.2

Оптимальна швидкість газу, віднесена до активної площі

перетину, м / с……………………………………………………. 1.5 1.5

Розрахункова продуктивність по очищають газу

(При оптимальній швидкості), м ? / год…………………… 27000 39000

Розрахункова площа осадження осаджувальних електродів,

м ?………………………………………………………………. 315 422

Електричні витрати на очищення 1000 м ? газу / ч, кВт ………. 0.6 0.6

Масова концентрація смоли на вході в електрофільтр

г / м ?, не більше………………………………………………… 3 березня

Гідравлічний опір, кПа……………………………. 0.25-0.35 0.25-0.35

Напруга, В…………………………………. 55000-65000 55000-65000

Розрядження всередині електрофільтра, кПа, не більше……………. 6

Тиск усередині електрофільтра, кПа, не більше………………. 40 40

Тиск пари усередині парових сорочок, кПа. Не більше……. 1000 1000

Температура очищуваного газу,° С…………………… 45-60 45-60

Ступінь очищення газу від смоли, %, не більше………………. 98 98

Маса, т:

- Корпуси…………………………………………………. 1069 13.26

- Механічного обладнання…………………………………… 27.2 37.0

Температура зовнішньої поверхні теплоізоляції

електрофільтру,° С, не більше……………………………… 60 60

діаметр апарату, мм………………………………………. 4200 - 4600

висота, мм……………………………………………… 13300 - 14490

Коронуючі електроди виготовлені з дроту O 3 мм, матеріал - сплав

Х15Н60-Н, інші конструктивні елементи виготовлені з вуглецевої сталі.

1.25 Освітлювачі для надсмольної води

Для освітлення надсмольної води та відділення смоли застосовуються апарати гравітаційного типу. На коксохімічних підприємствах застосовуються апарати з механізованим видаленням фусів: освітлювачі прямокутного перерізу ємністю 210 і 380 м ?; освітлювачі круглого перетину ємністю 650 м ?. Досвід експлуатації освітлювачів круглого перетину виявив ряд значних недоліків, пов'язаних з ненадійною їх роботою. На знову споруджуваних підприємствах установка циліндричних освітлювачів в цехах уловлювання не передбачається.

Гипрококсом розроблена і застосовується більш досконала конструкція механізованого освітлювача прямокутної форми ємністю 380 м ?, наведена на рис 9.



Рис. 9 Механізований освітлювач для надсмольной води ємністю 380 м-1

1 - корпус; 2 - труба введення води; 3 - відбивач; 4 - решітка розподільна; 5 - кишеня * проточна; 6 - кишеня зворотня; 7-конвеєр скребковий; 8 - бункер розвантажувальний; 9 - бічну кишеню; 10-центральна переточна кишеню; 11 - перегородки; 12 - регулятор рівня; 13 - штуцери

I - надсмольная вода; II - вода; III - смола; IV - Фуси

Освітлювач складається з корпусу 1 прямокутного перерізу з комбінованим днищем (які мають горизонтальну і похилу частини). Для введення води встановлена ??труба 2 з відбивачем 3. В нижній частині труби є отвори (див. перетин А-А). Всередині апарату змонтована розподільча грати 4. Для виведення води передбачений припливне кишеню 5, а для виведення смоли - зворотня кишеня 6. Над днищем освітлювача змонтовані 2 скребкових конвеєра 7. Горизонтальна частина днища виконана подвійно. Внутрішній простір днища повідомляється з кишенею для води за допомогою двох бічних 9 і одной центральной 10 переточною кишенею. Зсередини порожнина днища розділена перегородками 11 (див. перетин Б-Б) на окремі канали. Спорожнення каналів проводиться через штуцери 13.

Освітлювач працює таким чином: надсмольна вода надходить із двох сторін в трубу введення води 2 і випливає з неї через отвори. Розташовані в нижній частині труби, рівномірно розподіляючись по ширині апарату. Потоки води спрямовуються за допомогою отражателя 3 і розподільної решітки у напрямку поздовжньої осі апарата. При русі потоків уздовж апарату більш важкі частинки осідають на дно, а більш легкі спливають вгору. У освітлювачі підтримуються постійні рівні розділу шарів: верхній - вода; нижній - смола; середній - фуси. Освітлена вода і відстояна від фусів смола виводиться через кишені 5 і 6, а осілі фуси згрібають конвеєрами в розвантажувальний бункер 8. необхідний робочий рівень смоли (? 1 500 мм) в освітлювачі підтримується автоматично регулювання рівня смоли з допомогою телескопічного регулятора рівня 12, поміщеного всередині корпусу освітлювача.

При очищенні надсмольной води, що містить 4.36 г. / л смолистих речовин і 0.67 г. / л механічних домішок, вміст смолистих речовин і суспензій складе відповідно 0.119 г. / л. Вміст води в смолі після освітлювачів було одно 3.03%, а вільного вуглецю 5.74%. при цьому щільність смоли становила 1208 кг / м ?, а води 1005 кг / м ?.

1.26 Устаткування вживане у відділенні охолодження і конденсації коксового газу

Призначення та конструкція газозбірника.

В даний час коксові батареї обладнуються двома газозбірника з машинної і коксової сторін, з'єднаними між собою перекидним газопроводом. Установка двох газозбірників сприяє більш рівномірному відсмоктуванню коксового газу з печей, підтриманню в них оптимального тиску і забезпечує кращі умови для бездимної завантаження.

Основні призначення газозбірників полягають в наступному:

а) збирання коксового газу, що виділяється з камер коксових печей протягом усього періоду коксування, і вирівнювання його складу;

б) охолодження коксового газу від температури 650-700° С до 80-85° С шляхом зрошення його в газозбірнику розпорошеною надсмольною водою.

Газозбірник являє собою горизонтальний колектор діаметром 1200-1500 мм, що укладається уздовж батареї на кронштейнах анкетних колон.

У газозбірника передбачені штуцери для під'єднання стояків, газоскидних печей і гідрозатворів. Для полегшення сходу фусів газозбірника встановлюють з ухилом, рівним 0,006. У центрі кожного газозбірника мається трійник для приєднання перекидного газопроводу.

Коксовий газ з камер коксових печей надходить в газозбірник через стояки, які за допомогою колін з'єднані з газозбірника.

В коліна стояка встановлений тарілчастий клапан, за допомогою якого камера може бути відключена від газозбірника. У верхній частині коліна стояка передбачено отвір для відводу пари, необхідно для бездимної завантаження камер коксових печей шихтою.

У газозбірнику газ зрошується мелкораспиленною водою, яка подається через форсунки, встановлені в газозбірнику. Для полегшення сходу смоли з газозбірника охолодження коксового газу в ньому здійснюється гарячою водою. Крім того, зрошення гарячою водою забезпечує випаровування води в газ, а, отже, охолодження газу меншою кількістю води. Зазвичай температура води, що надходить в газозбірник, вище точки роси поступає в нього газу і складає 70-75° С. Надсмольна вода разом зі смолою і фусами виводиться з газозбірників через відповідні гідрозатвори.

Аналіз процесу охолодження в газозбірнику

Взаємодія газу і охолоджувальної води в газозбірнику супроводжується процесами тепло й масообмінних. Процес теплообміну визначається різницею температур газу та води. Так як температура газу вище температури орошающей води, то тепло передається від газу до води, і він охолоджується.

Рушійною силою другого процесу - масообміну є різниця між пружністю парів води при її температурі і парціальним тиском водяної пари в газі. Так як пружність водяної пари над надходуючою водою більше, ніж парціальний тиск їх в газі, що надходять з камер коксових печей, то відбувається випаровування води.

Отже, тепло QГ, що віддається газом, частково в кількості Qи переходить до образу пару, смешивающимся з газовим потоком, а інше тепло охолодження газу QГ - Qи йде на нагрів води. Але по мірі охолодження газу і нагріву води різниця температур між ними буде зменшуватися, а разом з тим буде зменшуватися і кількість переданого тепла від газу до води. Очевидно, настане момент, коли величина QГ стане рівній Qи, після чого подальше нагрівання стане не можливим, а все тепло, що отримується водою від газу, піде на її випаровування при постійній температурі. Межі охолодження газу буде відповідати температура мокрого термометра.

В дійсності процес охолодження коксового газу в газозбірника ускладнюється конденсацією пари смоли і втратами тепла назовні поверхнею газозбірника.

Крім того, досягнення стану рівноваги, тобто досягнення температури мокрого термометра, залежить від тривалості контакту і поверхні випаровування крапель розпилюється води, яка визначається якість розпилення води форсунками, встановленими в газозбірника.

Аналітичне визначення температури мокрого термометра може бути зроблено на основі теплового балансу газозбірника з урахуванням нагріву води, втрат тепла назовні і конденсації парів смоли.

Проведений аналіз отриманих рівнянь показав, що температура мокрого термометра залежить від наступних факторів: вологості шихти, температури газу, що надходить в газозбірник, кількість і температури надходить і вихідної води і втрат тепла назовні.

Розрахунки показують, що найбільший вплив на температуру мокрого термометра надає вологість шихти.

Значення температур від мокрого термометра залежно від вологості шихти w і температури газу, що надходить в газозбірник, tr представлений в таблиці 1.2.1.

Таблиця 18. Вологість шихти.

tr,°С	Важливість шіхты%
	0	4	8	12	14
650	73,5	78,5	82,0	84,8	86,0
700	75,0	79,5	82,8	85,3	86,4
750	76,3	80,5	83,6	85,8	86,8

Ці результати отримані при наступних вихідних даних: кількість води, що надходить в газозбірник, 5,5 м³ на 1т сухої шихти; вихід сухої коксового газу 330м3 на 1т сухої шихти; нагрів води в газозбірнику 3° С; втрати тепла назовні 10% від переданого тепла в газозбірнику; кількість конденсованої смоли 60% від ресурсів.

Транспортування газу через апаратуру цеху уловлювання

Для безпечної та ефективної роботи коксових печей потрібно підтримувати в них тиск, близьке у атмосферному, щоб уникнути значних втрат летких продуктів або підсмоктування повітря через нещільність кладки і арматури. Це досягається шляхом регульованого відсмоктування газу з газосборніков при тиску 100-140Па. При русі газу по трубопроводах та апаратів цеху уловлювання виникають значні гідравлічні опору, для подолання яких необхідно витрачати енергію.

Відсмоктування коксового газу з печей та транспортування його через апаратуру здійснюється за допомогою спеціальних газодувок, званих також ексгаустерів або нагнітачами, які розташовуються в машинному відділенні після первинних газових холодильників. Місце установки газодувок диктується не тільки прагненням скоротити витрату електроенергії на транспортування газу, але і необхідністю зменшення числа газових апаратів, що працюють під розрідженням і створюють небезпеку підсосу повітря в систему.

Нагнітачі є найбільш відповідальними агрегатами заводу, від яких залежить робота коксових печей, цеху уловлювання та споживачів коксового газу. Кількість нагнітачів, встановлюваних в машинному відділенні, визначається їх продуктивністю по газу і потужністю заводу. На типовому заводі, що включає чотири батареї коксових печей, встановлюється три нагнітача, з яких два робочих, один резервний. На випадок виникнення перебоїв в подачі електроенергії один або два нагнітача повинні мати привід від парової турбіни.

Газ з коксових батарей, з'єднаних попарно, надходить через первинні газові холодильники в загальний колектор, розташований перед машинним відділенням, з якого двома нагнітачами подається в апаратуру цеху уловлювання. Типова схема газового тракту коксохімічного заводу, з холодильниками побічної дії показана на малюнку.

За своїми параметрами нагнітачі повинні забезпечувати відсмоктування максимального обсягу коксового газу з урахуванням форсування роботи печей. Необхідний напір нагнітача визначається загальним гідравлічним опором газового тракту та вимогами споживачів газу.

За досвідченим даними, гідравлічний опір окремих ділянок газового тракту складають, Па:

Газопровід від коксових печей до нагнітачів 1500-2500

Газові холодильники 1000-2000

Електрофільтри 400-500

Дросельні клапани 500-1000

Всього на лінії всмоктування 3500-6000

Газопровід від нагнітачів до споживача 3500-5000

Підігрівачі газу 500-600

Сатуратори з пастками 5000-6500

Кінцеві газові холодильники 1000-1500

Скрубери сірководневі 1500-2000

Скрубери бензольні 2000-2500

Тиск газу в кінцевій точці газопроводу 4000-6000

Всього на лінії нагнітання 17500-24100

На сучасних коксохімічних заводах застосовуються нагнітачі відцентрового типу, що приводяться в рух паровою турбіною (3000-5000 об/мін) або тихохідним високовольтним електродвигуном (1450 об / хв) через зубчастий редуктор, що збільшує швидкість обертання до 3000-5000 об/мін. нижче наведена технічна характеристика серійно випускаються нагнітачів з електричними приводами:

Тип нагнітача 750-23-8 1200-27-2 Е1800-23-2

Продуктивність 750 1270 1900

при 35 ? С і 93200Па,

м3/хв

Підвищення тиску, Па 29400 34335 34335

Частота обертання -1 79,3 65,1 50,0

ротора, с^-1

Потужність 800 1250 3150

електродвигуна, кВт

Регулювання продуктивності нагнітача з паровим приводом здійснюється зміною подачі пари в турбіну, що викликає відповідну зміну швидкості обертання ротора нагнітача. Такий спосіб регулювання є найбільш економічним.

У нагнітачів з електроприводом число оборотів залишається постійним, а регулювання їх продуктивності здійснюється двома способами:

* Прикривання (відкриванням) засувки на всмоктувальному газопроводі;

* Шляхом передачі частини газу з нагнітального газопроводу через обвідний газопровід (байпас) у всмоктуючий.

Другий спосіб є більш зручним, проте як і перший пов'язаний з марною витратою енергії. Недоліком другого способу є також те, що температура газу після нагнітача значно підвищується через повторного стиснення частини газу. Сучасні нагнітачі з електроприводом обладнані автоматичними регуляторами, які діють за допомогою поршневого виконавчого механізму на клапан - метелика, встановлений в обвідному газопроводі. При турбінному приводі задане розрядження перед нагнітачем підтримується шляхом автоматичної зміни числа обертів турбіни.

При автоматичному регулюванні продуктивності нагнітача коливання тиску в газопроводі перед ним не перевищують 100-200Па. Оскільки такі коливання неприпустимі для газозбірників коксових печей, то безпосередньо за ними на відвідних газопроводах встановлюються автоматично регульовані дроселі, що знижують коливання тиску в газозбірниках до 10-20Па.

При роботі нагнітачів під дією відцентрової сили з газу виділяється смола і водний конденсат, які стікають вниз камери кожного робочого колеса. Для безперервного видалення конденсату в нижній частині корпусу є спускні отвори, до яких приєднані дренажні труби, занурені в гідрозатвор і забезпечені паровим підігрівом.

Велика швидкість обертання робочого колеса нагнітача обумовлює необхідність безперервної примусової мастила підшипників за допомогою спеціального масляного насоса, що приводиться від головного валу. Цей насос починає працювати при швидкості обертання вала 1500 об/хв. Перед вступом до підшипники циркулюючі масло проходить через спеціальний холодильник і фільтр.



2. Технологічний розрахунок устаткування первинного охолодження і конденсації коксового газу

2.1 Розрахунок газозбірника

Розрахунки продуктивності:

П=V·с·k·N?t

П=14,5746 кг

а) Кількість сухої шихти, коксованість в батареї коксової печі 145т?год

б) Вихід основних продуктів коксування (у вагових відсотках на суху шихту):

- водяні пари (пірогенетична волога) 6%;

- смола 3,0%;

- бензольні вуглеводні (СБ) 1%;

- сірководень 0,4%;

- аміак 0,3%;

- коксовий газ (КГ) 12%;

разом: 22,7%

в) Склад сухого коксового газу після уловлювання з нього хімічних продуктів (в об'ємних%):

Н₂-56,7%; СО - 6,0%; СО₂-3,0%; О₂-0,8%; СН₄-26,0%; N₂-5,0%; С_mН_n-2,5%.

Матеріальний розрахунок:

У газозбірнік надходить в годину така кількість газоподібних продуктів коксування:

а) по вазі: (у кг)

- СКГ G_г=145746·0,12=17489,52

- Вод. пари G_в=145746·0,06=8744,76

- Пари смоли G_см=145746·0,03=4372,38

- Бензольн. вуглев. G_б=145746·0,01=1457,46

- Сірководень G_с=145746·0,004=582,984

- Аміак G_а=145746·0,003=437,283

б) за обсягом:

Сухий коксовий газ:

V_г=17489?0,48=36435 нм?;

Де 0,48 - питома вага сухого коксового газу, що визначається за складом газу:

г_г=(0,567·2+0,26·16+0,06·28+0,05·28+0,03·44+0,025·28+0,008·32) 1?22,4=0,48 кг?м?;

Водяні пари:

V_в=8744,76·22,4?18=10882,368 нм?;

Пари смоли:

V_см=4372,38·22,4?170=576,12 нм?;

Де 170 - середня молекулярна вага смоли (умовний).

Бензольні вуглеводні:

V_б=1457,46·22,4?83=393,33 нм?;

Де 83 - середня молекулярна вага бензольних вуглеводнів (відгону до 180?).

Сірководень:

V_с=582,984·22,4?34=384,08 нм?;

Аміак:

V_а=437,283·22,4?17=576,18 нм?;

Разом за обсягом: 48217,61 нм?;

Приймаємо, що в газозбірнику конденсується 60% смоли, що міститься в газі, який надходить. Тоді кількість смоли, яка конденсується, буде одно:

g_см=0,6·4372,38=2623,42 кг;

і залишається смоли в газі, що виходить з газозбірника:

G'_cм=0,4·4372,38=1748,95 кг;

и за обсягом:

0,4·576,12=230,44 нм?

Позначаємо кількість (кг) води, яка випарувалася в газозбірнику, через G. Це становить за обсягом в пароподібному стані 1,245 G нм ? / год. Тоді з газозбірника виходить наступна кількість газоподібних продуктів (табл. 1)

Найменування продуктів	кількість	Кількість
	кг?год	нм??год
Сухий КГ	17489,52	36435
Водяні пари	8744,76+G	10882,368+1,245G
Пари смоли	1748,95	576,12
Бензольні вуглеводні	1457,46	393,33
Сірководень	582,984	384,08
Аміак	437,283	576,18

Разом: 30461+G 49247+1,245G

Величина G визначається надалі по тепловому балансу газозбірника;

Тепловий розрахунок.

Прихід тепла:

1 Тепло, яке внесене в газозбірик коксовим газом.:

а) Тепло, яке внесене сухим газом:

g₁=G_гС_гt₁

Приймаємо температуру вхідного коксового газу рівній 650 ? С.

Середня теплоємність сухого коксового газу в межах температур 0-650 ? С. може бути визначена за складом газу і середня теплоємність компонентів і буде дорівнює:

С_г=0,567·0,3135+0,26·0,555+0,06·0,3265+0,05·0,3235+0,03·0,4905+0,025·0,7165+0,008·0,339=0,094 кДж?м?·град;

А вагова теплоємність:

G_г=0,094?0,48=0,195 кДж?кг·град;

Тоді:

g₁=650·17489·0,195=2216730 кДж?час;

б) Тепло, яке внесене водяними парами:

g₂=G_в·(595+С_вt₁)

Приймаємо середню теплоємність водяної пари:

С_в=0,115 кДж?кг·град;

Отримуємо:

g₁=8744 (595+0,115·650)=5856294 кДж?год;

в) Тепло, яке внесене парами смолы:

g₃=G_см(100+С_смt₁)

Теплоємність парів смоли визначаємо за формулою:

С_см=0,305+0,393·10??·t₁;

Або

С_см=0,305+0,393·10??·650=0,132 кДж?кг·град;

Тоді:

g₃=4372,38·(100+0,132·650)=812388 кДж?год;

г) Тепло, яке внесене бензольнимі вуглеводнями:

g₄=G_бС_бt₁

Теплоємність парів бензольних вуглеводнів визначаємо за формулою:

С_б=20,7+0.026·t?М

Де М - середня молекулярна вага бензольних вуглеводнів.

С_б=20,7+0.026·650?83=0,105 кДж?кг·град;

g₄=1457·0,105·650=99440 кДж?час;

д) Тепло, яке внесене сірководнем:

g₅= G_сС_сt₁

Теплоємність паров сірководня:

С_с=0,065 кДж?кг·град;

g₅=582·0,065·650=24589 кДж?год;

е) Тепло, яке внесене аміаком:

g₆= G_аС_аt₁

Теплоємність аміака:

С_а=0,15 кДж?кг·град;

g₆=437·0,15·650=42607 кДж?год;

Загальна кількість тепла, що вноситься газозбірник:

Q₁=9052048 кДж?год.

2. Тепло внесене в газозбірник надсмольною водою, що надходить для охолодження газу:

Q₂=W₁t'_в

Де W₁ - кількість води. кг?год;

t'_в - температура води, що надходить;

кількість води, що подається в газозбірник, приймаємо рівним 5,5 м ? на 1т коксованої шихти, що становить:

W₁=8744·5,5=48092 кг?год;

Мінімальна температура води, що подається в газозбірник, визначається по точці роси газу, що надходить в газозбірник.

Парціальний тиск водяної пари в газі, який поступає в газозбірник. При загальному тиску 760 мм. рт. ст. складе:

P=760·(10882?49247)=167 мм. рт. ст.,

Що відповідає температурі 67,54 ? C;

Приймаємо температуру води, що поступає на 5-10 ? вище точки роси, тобто дорівною 75 ?, тоді:

Q₂=48092·75=3606900 кДж?год;

Загальна кількість тепла, що вноситься в газозбірник:

Q_прих=9052048+3606900=12658948 кДж?год;

Витрата тепла:

1. Тепло, уносимое коксовим газом з газозбірника:

а) Тепло, уносимоє сухим газом: g₁= G_гС_гt₂

Приймаємо температуру газу t2 на виході з газозбірника рівній 82 ? (ця температура в подальшому перевіряється).

Середня теплоємність сухого коксового газу, в межах температур 0-82 ?, буде рівною:

С_г=0,567·0,31+0,26·0,382+0,06·0,306+0,05·0,305+0,03·0,415+0,025·0,518+0,008·0,314=0,08 кДж?м?·град;

а вагова теплоємність:

С_г=0,08043?0,48=0,16 кДж?кг·град;

Тоді:

g₁=17489·0,16·82=240299 кДж?час;

б) Тепло, яке уноситься водяними парами:

g₂=G'_в(595+С_вt₂)

Кількість водяної пари, що виходять з газозбірника:

G'_в=8744+G

Теплоємність водяної пари:

С_в=0,104 кДж?кг·град;

Тоді:



g₂=(8744+G) (595+0,104·82)= 5277248+603G кДж?час;

в) Тепло, яке уноситься парами смоли:

g₃=G'_см(100+С_смt₂)

Теплоємність паров смоли:

С_см=0,305+0,392·10??·82=0,08 кДж?кг·град;

Тоді:

g₃=4372 (100+0,08·82)=465880 кДж?год;

г) Тепло, яке уноситься бензольнимі вуглеводнями:

g₄=G_бC_б t₂

Теплоємність паров бензольних вуглеводнів дорівнює:

C_б=20,7+0,026·82?83=0,065 кДж?кг·град;

g₄=1457·0,065·82=7841 кДж?год;

д) Тепло, яке уноситься сірководнем:

g₅=G_сC_с t₂

Теплоємність сірководня:

С_с=0,056 кДж?кг·град;

g₅=582·0,056·82=2672 кДж?год;

е) Тепло, яке уноситься аміаком:

g₆=G_аC_а t₂

Теплоємність аміака:

С_а=0,12 кДж?кг·град;

g₆=437·0,12·82=4300 кДж?год;

Загальна кількість тепла, яке уноситься газом з газозбірника:

Q₃=5998170+603G

2. Тепло, яке уноситься з газозбірника надсмольною водою:

Q'₄=(48092-G)·t"_в

І смоли, що після конденсації:

Q»₄=2623,48·C_смt"_см

Де теплоємність смоли:

C_см=0,327+0,31·10??· t"_в

Приймаємо температуру води, що виходить з газозбірника t"_в=77?C;

Тоді:

Q'₄=(48092-G)·77=3703084-77G кДж?год;

І

Q'₄=2623·0,084·77=16956 кДж?час;

Де C_см=0,327+0,31·10??·77=0.084 кДж?кг·град;

Загальна кількість тепла, яке уноситься надсмольною водою:

Q₄=3720040-77G кДж?год;

3. Тепло, яке уноситься газозбірником у навколишнє середовище.

Все тепло, що втрачається газозбірником, складається із втрат тепла верхньою його частиною, що омивається з середини газом, і втрат тепла нижньою частиною, омитою надсмольною водою. Вважаємо, що газ омиває 80% всієї поверхні газозбірника, а надсмольна вода - інші 20%. Якщо позначити частку поверхні, яка омивається водою, через б, то перетин для проходу надсмольної води буде дорівнюватиме:

S_в=(3,14б-0,5sin360?б) R?

І для проходу газу:

S_г=[3,14 (1-б)+0,5 sin360?б] R?

Приймаючи б=0,2 отримуємо:

S_в=(3,14·0,2-0,5sin72?б) R?=0,155R?

S_г=(3,14·0,8+0,5sin72?) R?=2,985R?

а) Втрата тепла верхньою частиною газозбірника:

Q'₅=0,8·k₁·F(t_г-t_воз) кДж/год;

Поверхня газозбірника F = рDL. Приймаємо діаметр газозбірника D = 1,3 м і довжину L = 77,5 м;

Тоді:

F=3,14·1,3·77,5=316 м?;

Загальний коефіцієнт теплопередачі від газу до навколишнього повітря:

K=(1 (1/б₁)+?(д/л)+1 (б₂+б₃)) кДж/м?·год·град;

Коефіцієнт тепловіддачі конвекцією від газу до стінки газозбірника визначаємо по рівнянню:

Nu=0,023Re^0,8Pr

Склад сухого коксового газу: H₂=56,7%; CH₄=26%; O₂=0,8%; CO₂=3%; CO=6%; N₂=5%; C_m H_n=25H%.

В'язкості компонентів сухого газу (у сантіпуазах), при середній температурі газу:

t=(650+82)/2=360?

Обчислені за спеціальними формулами (див. Коробчанський), дорівнюють:

Z_H2О=0,015; Z_СН4=0,022; Z₀₂=0,037; Z_СО2=0,03; Z_СО=0,03; Z_N2=0,032; Z_СmHn=0,02;

Тоді в'язкість сухого газу визначається за формулою:

(100·М_с.г.)/Z_с.г.=?(Мі·хі)/Zі;

Де М_с.г. - молекулярна вага сухого газу;

Z_с.г. - в'язкість сухого газу;

Мі - молекулярна вага компонентів;

Zі - в'язкість компонентов;

Хі - склад компонентів (в об'ємних%);

Тоді: (100·М_с.г.)/Z_с.г. =(56,7·2)/0,015+(26·32)/0,022+(0,8·32)/0,037+(3·44)/0,033+(6·28)/0,03+(5·28)/ 0,032+(2,5·28)/0,02=44733

Молекулярна вага сухого газу:

М_с.г.=22,4г=22,4·0,48=10,75

Отже, в'язкість сухого газу дорівнює:

Z_с.г. =(100· М_с.г.) /44733=(100·10,75)/44733=0,024 сантипуаза;

Визначаємо в'язкість вологого газу. Зміст водяної пари в газі на вході дорівнює:

P'_в/P=210/760=0,277 або 27,7% об'ємних;

І на виході:

P"_в/P=384,9/760=0,505 або 50,5%

Де P-загальний тиск в газозбірнику;

P'в - парціальний тиск водяної пари в газі, на вході;

P «в - пружність водяної пари при 82 ?;

Середній вміст водяної пари в газі дорівнює 39,1% і сухого газу 60,9%;

В'язкість водяної пари при 366 ? ZН2О = 0,022 сантіпуаза;

Тоді в'язкість вологого газу визначаємо за формулою:

(100· М_вл.г.)/Z_вл.г.= М_с.г.·х_с.г/ Z_с.г.+М_Н2О·х_Н2О/Z_Н2О або

(100· М_вл.г.)/Z_вл.г.=(10,75·60,9)/0,024+(18·39,1)/0,022=59300;

Молекулярна вага вологого газу:

М_вл.г. =(60,9·10,75+39,1·18)/100=13,59;

Тоді:

Z_вл.г.= (100· М_вл.г.)/59300=100·13,59/59300=0,023 сантипуаза;

Питома вага вологого газу:

г_вл.г=(13,59/22,4)·(273 (273+366))=0,26 кг/м?;

Число Рейнольдса:

Re=(1000·х·D·г_вл.г)/Z_вл.г

Приймаючи середню швидкість газу в газозбірнику х = 4,25 м / с, отримаємо:

Re=(1000·4,25·1.3·0,26)/0,023=62500

Число Прандтля:

Pr=(3,6·C·Z_вл.г)/ г_вл.г



Де C - середня теплоємність вологого газу; кДж / кг * град;

Теплоємність сухого газу на вході:

C'_с.г.=0,19 кДж/кг·град;

Теплоємність водяної пари на вході:

C'_Н2О=0,11 кДж/кг·град;

Вміст водяної пари на вході складає 27,2% об'ємних або вагових:

(27,7·18)/27,7·18+72,3·10,75=39,1%;

І сухого газу - 60,9%;

Тоді теплоємність вологого газу на вході:

C'_вл.г=0,19·0,609+0,11·0,391=0,158 кДж/кг·град;

Теплоємність сухого газу на виході:

C'_с.г.=0,167 кДж/кг·град;

Теплоємність водяної пари на виході:

C"_Н2О=0,104 кДж/кг·град;

Вміст водяної пари на виході складає 50,5% об'ємних; вагових:

(50,5·18)/50,5·18+49.5·10,75=63% і сухого газу 37%;

Тоді теплоємність вологого газу на виході:

C"_вл.г=0,7·0,037+0,438·0,63=0,13 кДж/кг·град;

І середня теплоємність вологого газу:

C=(0,158+0,13)/2=0.144 кДж/кг·град;

Визначили теплопровідність вологого газу теплопровідності компонентів сухого газу при 366? дорівнюють (в Дж/м·год·град):

л_Н2О=0,251; л_СН4=0,065; л₀₂=0,0392; л_С0=0,0374; л_С02=0,0319; л_Н2=0,036; л_СmHn=0,0225;

Теплопровідність сухого коксового газу:

л_с.г.=0,251·0,567+0,065·0,26+0,0392·0,008+0,0319·0,03+0,0374·0,06+0,036·0,05+0.0225·0,025=0,039 кДж/м·год·град;

Теплопровідність вологого газу:

л_вл.г=0,165·0,609+0,0432·0,391=0,028 кДж/м·год·град;

Теплопровідність водяної пари при 366?:

л_в=0,0103 кДж/м·год·град;

Таким чином:

Pr=3,6·(0,144·0,023)/0,028=0,425

Тоді:

Nu=0,023·62500^0.8 ·0,425^0,4 =112

б₁=Nu·(л_вл.г/D)=112·(0.0028/1,3)=2,4 кДж/м·год·град;

Коефіцієнт тепловіддачі конвекцією від стінки газозбірника навколишньому повітрю визначаємо по рівнянню:

Nu=CReⁿ;

Де С и n беруться в залежності від числа Re;

Приймаємо температуру навколишнього повітря 25 ? і швидкість руху 3,5 м ? / сек;

В'язкість повітря при 25 ? дорівнює 16,5 *16,5·10П⁶ м ? / сек;

тоді:

Re=(х·D)/х=(3,5·1,3·10⁶)/16,5=282000

Для Re=282000; С=0,023 і n=0.8

Nu=0,023·282000^0,8=527

Так як теплопровідність повітря при 25 ? дорівнює 0,005 кДж / м * год * град, то

б₂=Nu·(л/D)=527·(0,005/1,3)=2,027 кДж/м?·год·град;

Коефіцієнт тепловіддачі випромінюванням від стінки газозбірника в навколишнє середовище визначаємо за формулою:

б₃=C·((Т_ст/100)⁴ - (Т_в/100)⁴/(t_cт-t_в))= кДж/м?·год·град;

Величина С=1,09 кДж/м?·год·?К (для шорстких металевих поверхонь). Задаємося температурою зовнішній поверхні газозбірника t_cт, рівною 142?

Тоді при температурі повітря=25?

б₃=1,09·(((273+142)/100)⁴ - ((273+25)/100)⁴/(142-25))=2,02 кДж/м?·год·град;

Загальний коефіцієнт теплопередачі:

К₁=1·(1/24)+0,006/0,12)+1/(2,027+2,02)=1,42 кДж/м?·год·град;

Де товщина відкладень на стінках прийнята рівною 6 мм і їх коефіцієнт теплопровідності л=0,12 кДж/м·год·град, (термічними опором металевої стінки нехтуємо). Перевіряємо температуру зовнішньої поверхні газозбірника за формулою:

t_ст=t_в +((К₁(t_г-t_в))/(б₂+б₃);

тоді:

t_ст=25+(1,42 (366-25)/(2,027+2,02)=142?

що збігається з прийнятою раніше.

Втрата тепла газовою частиною газозбірника буде дорівнювати:

Q'₅=0,5·1,42·630 (366-25)=244046 кДж/год;

б) Втрата тепла нижньою частиною газозбірника:

Q»₅=0,2·F·К₂(t_вод-t_возд) кДж/год;

Коефіцієнт тепловіддачі від води до внутрішньої поверхні газозбірника:

б₁=(1190+21,5·t_вод-0,045·t?_вод) w^0,8 кДж/м?·год·град;



де tвод-середня температура води; дорівнює 76 ? С;

w-швидкість руху надсмольною води в газозбірнику;

так як перетин для проходу надсмольною води дорівнює:

S=0,155R?(1,3/2)?=0,064 м?;

То швидкість руху води буде дорівнює:

w=W·(4·3600·S)=м/с;

де коефіцієнт 4 введений з огляду на те, що є 1 батарея.

Таким чином:

w=448·(4·3600·0,064)=0,48 м /с;

тоді:

б₁=(1190+21,5·76-0,045·76?)·0,048^0,8=340 кДж/м?·год·град;

Коефіцієнт тепловіддачі конвекцією від стінки газозбірника до навколишнього повітря (визначений вище):

б₂=2,027 кДж/м?·год·град;

Коефіцієнт тепловіддачі випромінюванням від нижньої частини газозбірника:

б₃=С·((T_ст/100)⁴ - (T_воз/100)⁴/(t_ст-t_воз)= кДж/м?·год·град;

Задаємося температурою стінки газозбірника в його нижній частині t_ст= 68?

б₃=1,09·(((273+68)/100)⁴ - (273+25)/100/(68-25))=1,44 кДж/м?·год·град;

Загальний коефіцієнт теплопередачі від води до повітря буде дорівнювати:

К₂=1·(1/340)+0,006/0,12)+1/(2,027+1,44)=3,003 кДж/м?·год·град;

Перевіряємо температуру нижньої частини газозбірника по формулі:

t_ст=t_возд +((К₂(t_воз-t_воз))/(б₂+б₃);

t_ст=25+(3,003 (76-25)/(2,027+1,44)=68?

що збігається з прийнятою раніше.

Втрата тепла нижньою частиною газозбірника буде дорівнювати:

Q»₅=0,2·630·3,003 (76-25)=19297 кДж/год;

Загальна кількість тепла, що втрачається газозбірником:

Q₅=244046+19297=263343 кДж/год;

Таким чином, загальна витрата тепла дорівнює:

Q_расх=9981553+526G кДж/год;

Прирівнюючи прихід і витрати тепла, отримаємо:

12658948=9981553+526G;

Звідси кількість води, що випарувалася в газозбірнику, виходить рівним:

G=5090 кг/рік;

Що становить за обсягом в пароподібному стані:

5090·(22,4/17)=6706 нм?/год;

Загальний обсяг водяної пари на виході:

10882+6706=17588 нм?/год;

На підставі отриманого значення G складаємо зведену таблицю матеріального балансу:

Таблиця 2

	Надходить у газозбірник:	Надходить у газозбірник:	Виходить з газозбірника:	Виходить з газозбірника:
	кг/год:	нм?/год:	кг/год:	нм?/год:
Газ:
С.к.г.	17489	36435	17489	36435
Вод.пари	8161	10882	32509	40468
Пари смоли	4372	576,12	1748	576
Бенз.вуглевод.	1457	393	1457	393
Сірководень	582	384	582	384
Аміак	437	576	437	576
Разом	33081	49246	54222	78832
Рідина:
Надсмольна вода	73138	Ї	24327	Ї
Смола	Ї	Ї	2623	Ї
	73138	Ї	27387	Ї
Разом:	106219	Ї	106219	Ї

Парціальний тиск водяної пари на виході з газозбірника буде дорівнювати:

P=760·(40468/78832)=390

Що відповідає точці роси 83 ?.

Отже, температура вихідного газу прийнята правильно.

Перевіряємо швидкість руху газу в газозбірнику.

Середній обсяг газів в газозбірнику (на вході і виході) при середній температурі 366 ? дорівнює:

V=((49246+78832)/1·(366+273)/273)=128675·2,4=299702 м?/год;

Перетин для проходу газу:

S_г=2,985R?=2,985·(13)?=5,04 м?;

Швидкість руху газу в газозбірнику при наявності чотирьох відводів газопроводів від кожної батареї (см. схему газопроводів):

х=299702/(5,04·3600·8)=2,06 м/с;

що збігається з прийнятої раніше.

Зведений тепловий баланс газозбірника наведено в таблиці 3:

	Прихід тепла, кДж/год	Витрата тепла, кДж/год
З с.к.г.	2216730	240299
З парами води	5856294	17292407
З парами смоли	812388	465880
З бенз. вуглевод.	99440	7841
З сірководнем	24589	2672
З аміаком	42607	4300
Разом з газом:	9052048	18013399
З надсмольною водою	3606900	3328110
втрати тепла назовні	Ї	263343
Разом:	21710996	21710996

2.2 Розрахунок первинного газового холодильника

Матеріальний розрахунок

Первинні газові холодильники встановлюються на газовий потік, що йде від 1 батареї коксової печі.

Кількість газів, що надходять в холодильники, становить:

	кг/г	м?/г
с.к.г	17489,52	36435
Водяні пари	32509	40468
Пари смоли	1748	576
Бенз. вуглевод.	1457,46	393,33
Сірководень	582,984	384,08
Аміак	437,283	586,18
Разом:	54223,7	78872

Температура газу 82 ? С, тиск 760 мм рт. ст.

Приймаємо, що температура газу на виході з холодильника дорівнює 30 ? С і тиск 745 мм рт ст. приймаємо також, що в холодильнику конденсується вся смола, наявна в газі.

Обсяг водяної пари на виході з холодильників визначаємо з рівняння:

V_В=V_с.г(p/P­p)

Де Vс.г - обсяг сухого газу на виході з холодильника, м ? / год

p - пружність водяної пари при 30 ? С, p = 31,8 мм рт ст;

P - загальний тиск газу на виході з холодильника, мм рт ст;

V_с.г=78872-672-40468=37732 м?/г;

Тоді:

V_В=37732 (31,8/745-31,8)=1682,3 м?/г;

І по масі:

(1682,3/22,4)·18=1352 кг/г;

Отже, в холодильнику конденсується водяної пари в кількості 32509-1352 = 31157 кг / год. Кількість аміачної води, що йде на переробку, так само:

8744-1352 = 7392 кг / год. Де 8744-кількість вологи шихти і пірогенетичної води, кг / год; 1352 - кількість водяної пари, що уноситься з холодильника газом, кг / год; Різниця між кількістю водяної пари, що конденсується 31157 кг / год і переробляється води 7392 кг / год, дорівнює 23765 кг / год, йде на поповнення циклу води газозбірників.

Схема матеріальних потоків води показана на рис.

В аміачної воді, що йде на переробку, розчиняється деяка кількість аміаку та сірководню. Приймаємо наступний склад аміачної води, г / л: аміаку 5, сірководню 2, двоокису вуглецю 2. Тоді кількість цих газів, що розчинилися у воді, буде дорівнювати кг / год: аміаку 7392 * 0,005 = 36,96

Сірководню 7392 * 0,002 = 14,78, двоокису вуглецю 7392 * 0,002 = 14,78.

Рис. Схема матеріальних потоків надсмольної води при первинному охолоджуванні коксового газу



Матеріальний баланс холодильника наведено в таблиці 4:

	Прихід	Прихід	Витрата	Витрата
	кг/год:	м?/год:	кг/год:	м?/год:
Газ:
С.к.г.	17489	36435	16489,52	36420
Вод.пари	32509	40468	2764	1490
Пари смоли	1748	576	-	-
Бенз.вуглевод.	1457	393	1457,46	393,33
Сірководень	582	384	560	370
Аміак	437	576	420	470
	54223	78872	21690,98	39143,33
Вода	-	-	61279	-
розчинені гази	-	-	195	Ї
Смола	Ї	Ї	3190,3
	54222		86355	-
Разом:	54222	Ї		Ї

Тепловий розрахунок

Прихід тепла. 1. Тепло, внесене в холодильник коксовим газом згідно з розрахунком газозбірників (таблиця 4):

Q₁=17594107 кдЖ/год,

2. Тепло, внесене в холодильник охолоджуючої водою:

Q₂=W t'_в

W - кількість технічної води, що надходить в холодильник, кг/г;

t'_в - температура технічної води, ща надходить, дорівнює 20-28°C, тоді

Q₂=24W

Загальний прихід тепла:

Q_прих=17594107+24W

Витрата тепла. 1. Тепло, що уноситься коксовим газом з холодильника при 30°C:

а) Тепло, що уноситься сухим газом:

q₁=16489·0,16=81225 кДж/г,

де 0,16 - теплоємність сухого газа, кДж/(кг·град);

б) Тепло, що уноситься водяною парою:

q₂=2764 (1490+0,103·30)=4126900 кДж/г,

де 0,103 - теплоємність водяної пари, кДж/(кг·град);

в) Тепло, що уноситься бензольними вуглеводнями:

q₃=1457,5·0,058·30=2567,2 кДж/г,

де 0,058 - теплоємність бензольних вуглеводнів, кДж/(кг·град);

г) Тепло, що уноситься сірководнем:

q₄=560·0,056·30=942,3 кДж/г,

де 0,056 - теплоємність сірководня, кДж/(кг·град);

д) Тепло, що уноситься аміаком:

q₅=420·0,12·30=1482 кДж/г,

де 0,12 - теплоємність аміака, кДж/(кг·град);

Загальна кількість тепла, що уноситься газом:

Q₃=4213116,5 кДж/г.

2. Тепло, що уноситься конденсатом води та смоли:

Q₄=(61279+195+3191,3·0,082)·52=3210251,4 кДж/г,

Де 0,082 - теплоємність рідкої смолы при 52°C,

С_см=0,0327+0,31·10П?·52=0,082 кДж/(кг·град);

І середня температура конденсації водяної пари

t= (80-30)/(2,3lg (82/36))=52°C.

3. Тепло, що уноситься охолоджуючої водою:

Q₅=45W

Де 45 - температура води, що виходить,°C.

Загальна кількість тепла, що уноситься з холодильника: