Материал: Проект установки первичного охлаждения коксового газа

.2. Тепло, уносимое водяными парами:

,

где 595 - энтальпия водяных паров при 0°С, ккал/кг;

= 0,438 ккал/(кг∙град) = 1,84 кДж/(кг∙град) - теплоемкость водяных паров в пределах 0 - 72°С.

Тогда

 кДж/ч.

.3. Тепло, уносимое парами смолы:

,

где 88 - энтальпия паров смолы при 0°С, ккал/кг;

 - теплоемкость паров смолы, определяемая по формуле:

ккал/(кг∙град).

Тогда

 кДж/ч.

.4. Тепло, уносимое бензольными углеводородами:

,

где  - теплоемкость паров бензольных углеводородов, определяемая по формуле:

 , где M - средняя молекулярная масса бензольных углеводородов;

ккал/(кг∙град).

Тогда

 кДж/ч.

.5. Тепло, уносимое сероводородом:

,

где  ккал/(кг∙град) - теплоемкость сероводорода в пределах 0 - 72°С.

Тогда

 кДж/ч.

.6. Тепло, уносимое аммиаком:

,

где  = 0,503 ккал/(кг∙град) - теплоемкость аммиака.

 кДж/ч.

Общее количество тепла, уносимое газом из газосборников:

Q=38 853 172,04+2636,57G кДж/ч.

. Тепло, уносимое из газосборников надсмольной водой и сконденсировавшейся смолой:

,

где  - температура выходящих из газосборников надсмольной воды и смолы. Эта температура принимается на 2-3 град выше температуры воды, поступающей в газосборники. Принимаем = 78°С.

 - теплоемкость смолы, определяемая по формуле:

 ккал/(кг∙град) = 1,471 кДж/(кг∙град).

Тогда

 кДж/ч.

. Тепло, теряемое газосборниками в окружающую среду. Потери тепла в окружающую среду могут быть определены по формуле:

,

где  - коэффициенты теплоотдачи от стенки газосборника к воздуху конвекцией и излучением. Эта величина может быть определена суммарно по приближенной формуле:

,

где  - температура наружной стенки газосборника; по практическим данным принимается для летних условий равной 120°С, тогда

=8+0,05*120=14 ккал/(м∙ч∙град) = 58,66 кДж/(м∙ч∙град).

°С - температура воздуха.

Поверхность двух газосборников на двух батареях коксовых печей при диаметре газосборника 1,5 м и длине каждого из них 101 м будет равна:

 м.

Тогда

 кДж/ч.

Таким образом, общий расход тепла равен:

.

Приравнивая приход и расход тепла, получим:

=;

G = 13630,05 кг/ч или 13630,05 =16961,84 м/ч.

Тогда общий объем водяных паров, выходящих из газосборников, будет равен

543,47+16961,84 = 30 505,31 м/ч,

а общий объем всех газов

751,18+16961,84 = 71 713,02 м/ч.

Парциальное давление водяных паров на выходе из газосборников будет равно

 = 344,48,

что соответствует точке росы, равной 79°С.

Следовательно температура выходящего газа из газосборников была принята правильно.

На основании проведенных расчетов в таблице 8 приведен материальный, а в таблице 9 тепловой балансы газосборников.

Таблица 8 Материальный баланс газосборников

Таблица 9 Тепловой баланс газосборников

Интерес представляет анализ статей теплового баланса газосборника. Для этого составлен тепловой баланс в таблице 10, содержащий расчеты количества полученного и израсходованного тепла.

Таблица 10 Тепловой баланс газосборников

Таким образом, на нагрев и испарение воды расходуется 80 % от всего тепла, полученного от охлаждения газа. Потери тепла наружу составляют 18,8 %; от общего же балансового тепла, представленного в таблице 9, потери тепла составляют 3,6 %.

Диаметр газосборника определяем исходя из фактического объема газа, выходящего из газосборников и скорости газа, равной 4 м/с.

Объем выходящего газа равен

71 720,59 = 92 474,9 м/ч.

Тогда из одной батареи выходит газа 46 237,45 м/ч и через один газосборник 23 118,73 м/ч, в одном направлении 11 559,35 м/ч.

Таким образом, сечение газосборника

м,

откуда D=1 м.

.4 Расчет газового холодильника с горизонтальным расположением труб

.4.1 Материальный расчет

Первичные газовые холодильники устанавливаются на газовый поток, идущий от двух батарей коксовых печей.

Количество газов, поступающих в холодильники, показано в таблице 11.

Таблица 11 Количество газов, поступающих в холодильники

Температура газа 79°С, давление 760 мм рт. ст.

Принимаем, что температура газа на выходе из холодильника равна 30°С и давление 745 мм рт. ст. Принимаем также, что в холодильнике конденсируется вся смола, имеющаяся в газе.

Объем водяных паров на выходе из холодильника определяем из уравнения

,

где  - объем сухого газа на выходе из холодильника, м/ч;

p - упругость водяных паров при 30°С, p = 31,8 мм рт. ст.;

P - общее давление газа на выходе из холодильника, мм рт. ст.

=71 720,59 - 206,38 - 32 512,88 = 39 001,33 м/ч,

тогда  м/ч

и по массе  кг/ч.

Следовательно, в холодильнике конденсируется водяных паров в количестве 26 120,34 - 1397,4 = 24 722,94 кг/ч.

Количество аммиачной воды, идущей на переработку, равно

490,29 -1397,4 =11 092,89 кг/ч,

где 12 490,29 - количество влаги шихты и пирогенетической воды, кг/ч;

,4 - количество водяных паров, уносимых из холодильника газом, кг/ч.

Разница между количеством конденсирующегося водяного пара 24 722,94 кг/ч и перерабатываемой воды 11 092,89 кг/ч, равная 13 630,05 кг/ч, идет на пополнение цикла воды газосборников.

Схема материальных потоков показана на рисунке 4.

Рис. 4 - Схема материальных потоков надсмольной воды при первичном охлаждении коксового газа

В аммиачной воде, идущей на переработку, растворяется некоторое количество аммиака, сероводорода и двуокиси углерода. Согласно практическим данным в конденсате этих холодильников содержится аммиака от 8 до 12 г/л, сероводорода от 2 до 4 г/л, двуокиси углерода 3 - 4 г/л.

В соответствии с этим в аммиачной воде, идущей на переработку в количестве 11 092,89 кг/ч, растворяется:

аммиака 11 092,89 *0,01=110,93 кг/ч;

сероводорода 11 092,89 *0,003=33,28 кг/ч;

двуокиси углерода 11 092,89 *0,0035=38,83 кг/ч.

Материальный баланс холодильника приведен в таблице 12.

Таблица 12 Материальный баланс холодильника

.4.2 Тепловой расчет

Приход тепла

. Тепло, вносимое в холодильник коксовым газом согласно расчету газосборников:

38 239 750,38 кДж/ч.

. Тепло, вносимое охлаждающей водой:

,

где W - количество технической воды, поступающей в холодильник, кг/ч;

 - температура поступающей воды, равная 20 - 28°С.

Принимаем =24°С, тогда

24W.

Общий приход тепла 38 239 750,38+24W.

Расход тепла

. Тепло, уносимое коксовым газом:

.1 Тепло, уносимое сухим коксовым газом:

 16 194,72*0,688*4,19*30=1 400 545,3 кДж/ч,

где 0,688 - теплоемкость сухого коксового газа, ккал/(кг∙град).

.2 Тепло, уносимое водяными парами:

 1397,4*4,19*(595+0,434*30)= 3 560 021,55 кДж/ч,

где 0,434 - теплоемкость водяных паров, ккал/(кг∙град).

.3 Тепло, уносимое бензольными углеводородами:

 1 118,77*4,19*0,246*30=34 594,83 кДж/ч,

где 0,246 - теплоемкость бензольных углеводородов, ккал/(кг∙град).