Охлаждение коксового газа в трубчатых холодильниках

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 (3000-5000об/мін) або тихохідним високовольтним електродвигуном (1450 об / хв) через зубчастий редуктор, що збільшує швидкість обертання до 3000-5000об/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 1500об/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·ρ·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%; СmНn-2,5%.

Матеріальний розрахунок:

 У газозбірнік надходить в годину така кількість газоподібних продуктів коксування:

а) по вазі: (у кг)

-СКГ   Gг=145746·0,12=17489,52

-Вод. пари   Gв=145746·0,06=8744,76

-Пари смоли  Gсм=145746·0,03=4372,38

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

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

-Аміак   Gа=145746·0,003=437,283

б) за обсягом:

  Сухий коксовий газ:

Vг=17489∕0,48=36435 нм³;

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

γг=(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∕м³;

 Водяні пари:

Vв=8744,76·22,4∕18=10882,368 нм³;

  Пари смоли: 

Vсм=4372,38·22,4∕170=576,12 нм³;

Де 170- середня молекулярна вага смоли (умовний).

 Бензольні вуглеводні:

Vб=1457,46·22,4∕83=393,33 нм³;

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

  Сірководень:

Vс=582,984·22,4∕34=384,08 нм³;

Аміак:

Vа=437,283·22,4∕17=576,18  нм³;

Разом за обсягом: 48217,61 нм³;

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

gсм=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 нм³

 Позначаємо кількість (кг) води, яка випарувалася в газозбірнику, через G. Це становить за обсягом в пароподібному стані 1,245 G нм ³ / год. Тоді з газозбірника виходить наступна кількість газоподібних продуктів (табл.1)

 

Найменування продуктів	кількість	Кількість
	кг∕год	нм³∕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=GгСгt1

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:

Сг=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∕м³·град;

А вагова теплоємність:

Gг=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=Gв·(595+Свt1)

Приймаємо середню теплоємність водяної пари:

Св=0,115 кДж∕кг·град;

Отримуємо:

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

 

в) Тепло, яке внесене парами смолы:

g3=Gсм(100+Ссмt1)

Теплоємність парів смоли визначаємо за формулою:

Ссм=0,305+0,393·10ˉ³·t1;

Або

Ссм=0,305+0,393·10ˉ³·650=0,132 кДж∕кг·град;

Тоді:

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

г) Тепло, яке внесене бензольнимі вуглеводнями:

g4=GбСбt1

Теплоємність парів бензольних вуглеводнів визначаємо за формулою:

Сб=20,7+0.026·t∕М

Де М- середня молекулярна вага бензольних вуглеводнів.

Сб=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= GсСсt1

Теплоємність паров сірководня:

Сс=0,065 кДж∕кг·град;

g5=582·0,065·650=24589 кДж∕год;

е) Тепло, яке внесене  аміаком:

g6= GаСаt1

Теплоємність аміака:

Са=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 ³ 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:

Qприх=9052048+3606900=12658948 кДж∕год;

Витрата тепла:

1. Тепло, уносимое коксовим  газом з газозбірника:

а) Тепло, уносимоє сухим газом:g1= GгСгt2

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:

Сг=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∕м³·град;

а вагова теплоємність:

Сг=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+Свt2)

 Кількість водяної пари, що виходять з газозбірника:

G'в=8744+G

Теплоємність водяної пари:

Св=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+Ссмt2)

Теплоємність паров смоли:

Ссм=0,305+0,392·10ˉ³·82=0,08 кДж∕кг·град;

Тоді:

g3=4372(100+0,08·82)=465880 кДж∕год;

г) Тепло, яке уноситься бензольнимі вуглеводнями:

g4=GбCб t2

Теплоємність паров бензольних вуглеводнів дорівнює:

Cб=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=GсCс t2

Теплоємність сірководня:

Сс=0,056 кДж∕кг·град;

g5=582·0,056·82=2672 кДж∕год;

е) Тепло, яке уноситься аміаком:

g6=GаCа t2

Теплоємність  аміака:

Са=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·Cсмt"см

Де теплоємність смоли:

Cсм=0,327+0,31·10ˉ³· 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 Cсм=0,327+0,31·10ˉ³·77=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 α, то перетин для проходу надсмольної води буде дорівнюватиме :

Sв=(3,14α-0,5sin360ºα)R²

І для проходу газу:

Sг=[3,14(1-α)+0,5 sin360ºα]R²

Приймаючи α=0,2 отримуємо:

Sв=(3,14·0,2-0,5sin72ºα)R²=0,155R²

Sг=(3,14·0,8+0,5sin72º)R²=2,985R²

а) Втрата тепла верхньою частиною газозбірника:

Q'5=0,8·k1·F(tг-tвоз) кДж/год;

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

Тоді:

F=3,14·1,3·77,5=316 м²;

 

Загальний коефіцієнт теплопередачі від газу до навколишнього повітря:

K=(1(1/α1)+∑(δ/λ)+1(α2+α3)) кДж/м²·год·град;

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