文档介绍：炼焦炉内煤气的燃烧及热工评定
第八章
炼焦炉内煤气的燃烧及热工评定
第一节炼焦炉加热用煤气
第二节煤气的燃烧
第三节燃烧计算
第四节焦炉的热平衡及热工评定
炼焦炉内煤气的燃烧及热工评定
第一节炼焦炉加热用煤气
一、几种煤气的组成
焦炉加热用的气体燃料主要是焦炉煤气和高炉煤气,某些厂也采用发生炉煤气。这些煤气的大致组成如表8-1。
表8-1 几种煤气的组成
名称
组成(体积分数) / %
低发热值/
kJ/m3
H2
CH4
CO
CmHn
C02
N2
02
其它
焦炉煤气
高炉煤气
发生炉煤气
55~60
~
5~9
23~27
~
―
5~8
26~30
32~33
2~4
―
―
~
9~12
~
3~7
55~60
64~66
~
~
―
灰
灰
灰
17167~18842
3810~4396
4145~4313
炼焦炉内煤气的燃烧及热工评定
国内在焦炉设计中,为统一热工计算数据,根据我国情况,焦炉煤气和高炉煤气的组成采用表8-2的数据,便于前后对照,本书也以表8-2中的数据作为讨论内容的实例。
煤气中的H2、CH4、CO和不饱和烃(主要是C2H4)为可燃成分。由表列数据可知,焦炉煤气的可燃成分在90%以上,主要是H2和CH4,高炉煤气和发生炉煤气中含有大量的N2,可燃成分仅占30%左右,主要是CO。煤气组成是决定煤气燃烧特性的基本因素,各种煤气组成因原料的性质、设备和操作条件的不同而异。
名称
组成(体积分数)/ %
低发热值/
kJ/m3
H2
CH4
CO
CmHn
CO
N2
02
焦炉煤气
6
17920
高炉
煤气
大型高炉
中型高炉
―
―
3643
3927
表8-2 焦炉热工计算用煤气组成
炼焦炉内煤气的燃烧及热工评定
通常煤气中总含有一定量的饱和水蒸汽,故湿煤气的组成可按干煤气的组成和不同温度下煤气(空气)中饱和水蒸汽的含量用表8-3进行换算。
如焦炉煤气的饱和温度为20℃,由表8-,则湿煤气中组分的含量以氢为例可换算如下:
由此方法将表8-2干煤气组成换算成表8-4湿煤气组成。
炼焦炉内煤气的燃烧及热工评定
炼焦炉内煤气的燃烧及热工评定
表8-4 湿煤气组成
名称
组成(体积分数) / %
饱和温度/OC
H2
CH4
CO
CmHn
C02
N2
02
H20
焦炉煤气
高炉煤气 Q低=3643kJ/m3
高炉煤气 Q低=3927kJ/m3
―
―
20
30
30
二、煤气的发热值
气体燃料的发热值是指单位体积的气体完全燃烧时所放出的热量(kg/m3)。燃烧产物中水的状态不同时,发热值有高低之分。燃烧产物中水蒸汽冷凝,呈0℃液态水时的发热值称为高发热值(Q高),燃烧产物中水呈汽态时的发热值称为低发热值(Q低)。实际燃烧时,不论在何种热工设备中进行,燃烧时废气的温度都较高,水蒸汽不可能冷凝,所以有实际意义的是低发热值。各种气体燃料的发热值可用仪器直接测定,也可以根据其组成按加和法进行计算。
炼焦炉内煤气的燃烧及热工评定
煤气中各可燃成分的低发热值(kJ/m3)为:
CO—12728;H2—10844;C2H4—35840;CmHn—71179。
按表8-2中焦炉煤气的组成及上述数据,可计算焦炉煤气的低发热值:
=
=17920kJ/m3
由于焦炉煤气可燃成分多,且含有大量发热值高的CH4,其发热值约为高炉煤气的4倍。
炼焦炉内煤气的燃烧及热工评定
三、煤气的密度
煤气的密度是指每立方米煤气的质量,记为ρ(kg/m3),每m3煤气在标准状态下的密度则记为ρ0。它和其它混合气体一样,可以根据组成按加和法计算。
按表8-2所列焦炉煤气的组成计算其密度为:
ρO=
=
式中 2、16、28…——分别为H2、CH4、CO…的分子量,CmHn中按80%的C2H4和20%C6H6计算。饱和温度为20oC时的湿焦炉煤气的密度为:
=