煤气鼓风冷凝-—鼓风冷凝工段设计.docx

毕业设计（论文）（说明书）题目:煤气净化工艺一一鼓风冷凝工段设计姓名：王编号：平顶山工业职业技术学院年月日平顶山工业职业技术学院毕业设计1论文）任务书姓名专业任务下达日期年2月18日设计（论文）开始日期2014年2月21日设计（论文）完成日期2014年4月17日设计（论文）题目：煤气净化工艺一一鼓风冷凝工段设计A编制设计B设计专题（毕业论文）指导教师系（部）主任2014年4月15日平顶山工业职业技术学院毕业设计（论文）辩论委员会记录系专业，学生于年月日进行了毕业设计（论文）辩论。设计题目：煤气鼓风冷凝工艺设计专题（论文）题目：煤气净化工艺一一鼓风冷凝工段设计指导老师：张璞辩论委员会根据学生提交的毕业设计（论文）材料，根据学生辩论情况，经辩论委员会讨论评定，给予学生毕业设计（论文）成绩为。辩论委员会人，出席人辩论委员会主任（签字）：辩论委员会副主任（签字）:辩论委员会委员：，平顶山工业职业技术学院毕业设计论文）评语第页共页学生姓名：专业班级年级2011级毕业设计（论文）题目：煤气净化工艺鼓风冷凝工段设计评阅人：指导教师：（签字）2014年6月12日成绩：系（科）主任：（签字）2014年6月12日毕业设计（论文）及辩论评语:摘要21世纪焦化企业将面临着严峻挑战。为了在市场竞争中求生存、求开展，焦化工作者应转变观念，在满足用户的净化煤气指标要求的前提下，把提高环保水平，消除或减轻环境污染；开展节能工艺；开发短流程，降低本钱，增加效益；提高自控水平、实现生产过程优化控制，提高劳动生产率作为我国煤气净化工艺的开展方向。以环保、节能、效益为中心选择煤气净化工艺流程。净化煤气的方法，包括从炼焦炉或固定床煤气炉上部出来的煤气中，采用降温冷凝、常温物理吸收和化学吸收方法除去煤气中的沥青、焦油、中油、轻油、蔡、苯、氨、硫化氢及各种烧类等化合物，得到符合要求的燃料煤气或化工原料煤气。本文主要介绍的是煤气净化工艺，鼓风冷凝工段的主要内容。概述了煤气鼓风机的开展历程，以及鼓风机的节能改造。表达了煤气的初步冷却的目的意义；介绍了鼓风冷凝工段的工艺、流程，详细的介绍了初冷工艺流程，直接冷却和间接冷却的工艺。冷凝冷却器设备的选择、横管式间接冷却器，以及鼓风机、电捕焦油器机械化氨水澄清槽等设备的结构，特点选型，还有详细的工作原理，并着重对鼓冷工段进行了物料衡算和热量衡算，通过集气管的热量衡算和物料衡算以及横管初冷器的热量和物料衡算。在主要设备计算中分别介绍了初冷器的工艺计算，鼓风机的工艺计算选型，集气管的计算，机械化氨水澄清槽的计算选型，确定了设备的选型及台数。还制定了主要非工艺条件，绘制了冷凝设备图、工艺流程简图，以及在工作当中注意的平安事宜。关键词:冷凝器，鼓风机，工艺流程，物料衡算，热量衡算，工艺计算选型目录第1章概述11.1煤气鼓风机的开展历程11.2鼓风机节能改造11. 3煤气的初步冷却的目的和意义1第2章鼓风冷凝工艺流程选择21.1 煤气初冷的工艺流程32. 2煤气的间接冷却工艺33. 3煤气的直接冷却工艺44. 4煤气的间冷一直冷混合冷却5第3章鼓风冷凝设备的选择74.1 初冷器型式的选择74.1.1 鼓风机的结构、特点及选型83. 3.1.2横管式间接初冷器83.1.3鼓风机的结构、特点及选型84. 1.4罗茨式鼓风机93.2电捕焦油器103. 2.1电捕焦油器的工作原理IO5. 2.2电捕焦油器的构造113.3机械化氨水澄清槽结构、特点12第4章相关工艺计算156. 1热量衡算和物料衡算156.1 .1集气管物料和热量衡算176.2 .2横管初冷器热量和物料衡算216.3 主要设备计算284.2.1初冷器的工艺计算284.2.2鼓风机的工艺计算选型344.2.3电捕焦油器的工艺计算选型354.2.4集气管的计算354.2.5机械化氨水澄清槽的计算选型36总结38参考文献39致谢40第1章概述1.1煤气鼓风机的开展历程东汉光武帝刘秀在位期间，注意“选用良吏”。建武七年（31）,杜诗在做南阳太守期间，注意节省民力。为了提高冶金技术，他创造了水排（一种水力鼓风机）。水排应用水力机械轮轴带动鼓风囊，使皮囊不断伸缩，给冶金高炉加氧。这种装置，用力少，见功多，是中国冶金史上的一大改革。三国时期的钏暨曾加以改良推广，使其效果提高了三倍。1.2鼓风机节能改造现今在中国各行各业的各类机械与电气设备中与风机配套的电机约占全国电机装机量的60%,耗用电能约占全国发电总量的三分之一。特别值得一提的是，现许多单位仍然采用落后的调节档风板或阀门开启度的方式来调节气体的流量、压力、温度等。这实际上是通过人为增加阻力的方式，并以浪费电能和金钱为代价来满足工艺和工况对气体流量调节的要求。近几年来，随着电力电子技术、计算机技术、自动控制技术的迅速开展，电气传动技术面临着一场历史革命，即交流调速取代直流调速和计算机数字控制技术取代模拟控制技术已成为开展趋势。电机交流变频调速技术是当今节电、改善工艺流程以提高产品质量和改善环境、推动技术进步的一种主要手段。以上海正艺科技对上海嘉定区某风机进行变频节能改造的工程案例为例，计算变频节能的效果。上海正艺科技的变频调速以其优异的调速和起动、制动性能，高效率、高功率因数和节电效果，其广泛的适用范围及其它许多优点而被国内外公认为最有开展前途的调速方式。对于风机变转矩负载特性实施变频调速控制在原理上属于减少流体（空气、液体等）动力节电方法，是一种较好的、被广泛采用的节电方法。无数实例业已证明，它比通常所采用的风门或挡板调节方式有着显著的节电效果。在实际情况下，使用变频调速技术后节约能耗多少的精确、精准性的前期计算具有一定的难度，它不仅与负荷的变化波动分布规律等密切相关（与时间相关的函数），而且，还与电机、水泵等在不同工作点的效率特性、管网特性等相关。然而，我们可以通过以上方式对改造工程进行能耗节约估算,以获取投变频驱动方式不仅可以调节流量以适应风量的需求变化，而且也在调节流量的同时降低了输出扬程的能量消耗。而工频定速运行方式虽然可以通过调节入口风门档板方式调节风量的变化，但是，工频调节风门档板方式没有到达降低出口扬程的目的，导致电能的极大浪费。三晶变频器的出现为交流调速方式带来了一场革命。随着近十几年变频技术的不断完善、开展。变频调速性能日趋完美，已被广泛应用于不同领域的交流调速。为企业带来了可观的经济效益，推动了工业生产的自动化进程。1. 3煤气的初步冷却的目的和意义煤气的初步冷却分两步进行；第一步是在集气管及桥管中用大量的循环氨水喷洒，使煤气冷却到80-90eC；第二步再在煤气初冷器中冷却。可将煤气冷却到25-65。煤气的初冷，输送及初步净化，是炼焦化学产品回收工艺过程的根底。其操作运行的好坏，不仅对回收工段的操作有影响，而且对焦油蒸储工段及炼焦炉的操作也有影响。因此，对这局部工艺及设备的研究都很重视。煤气初冷的目的一是冷却煤气，二是使焦油和氨水别离，并脱除焦油渣在炼焦过程中，从焦炉炭化室经上升管逸出的粗煤气温度为650-750C,首先经过初冷器，将煤气温度降至25-30oC,粗煤气心中含有大局部水气、焦油气、蔡及固体微粒被别离出来，局部硫化氢和冢化氢等腐蚀性物质溶于冷凝液中，从而可减少回收设备及管道的堵塞和腐蚀；煤气经冷却后，体积变小，从而使鼓风机以较少的动力消耗将煤气送往后续的净化工序。煤气经初冷后，温度降低，是保证炼焦化学产品回收率和质量的先决条件。第2章鼓风冷凝工艺流程选择煤气冷凝和煤焦油气，水蒸气的冷凝，可以采用不同形式的冷却器。被冷却的煤气与冷却介质直接接触的冷却器，称为直接混合式冷却器，简称为直接冷却器或直接冷却；被冷却的煤气与冷却介质分别从固体壁面的两侧流过，煤气将热量传给壁面，再由壁面传给冷却介质的冷却器，称为间壁式冷却器，简称为间接冷却或间接冷却器。由于冷却的器的形式不同，煤气冷却所采取的流程方式不同。煤气冷却的流程方式可分为间接冷却，直接冷却和间冷一直冷混合冷却三种。上述三种各有缺点，可根据生产规模，工艺要求几其他条件因地制宜地选择采用。1.1 煤气初冷的工艺流程来自焦炉的荒煤气与焦油和氨水沿吸煤气管道至气液别离器,气液别离后荒煤气进入横管初冷器分两段冷却。上段用循环水，下段用低温水将煤气冷却至2122。由横管初冷器下部排出的煤气，进入电捕焦油器，除掉煤气中夹带的焦油雾后，再由煤气鼓风机压送至下一个工段。为了保证初冷器的冷却效果，在上段和下段连续喷洒焦油氨水混合液，在其顶部用热氨水不定期进行冲洗，以去除管壁上沉积的焦油和蔡等杂质。初冷器上段排出的冷凝液经水封槽流入上段冷凝液槽，用泵将其送入初冷器上段进行喷洒，多余局部送到机械化氨水澄清槽。初冷器下段排出的冷凝液经水封槽流入下段冷凝液槽，加兑一定量焦油和氨水后，用泵将其送入初冷器下段进行喷洒，多余局部流入冷凝液槽。由气液别离器别离下来的焦油和氨水首先进入机械化氨水澄清槽，在此进行氨水、焦油和焦油渣的别离。上部的氨水流入循环氨水槽，再由循环氨水泵送至焦炉集气管喷洒冷却煤气。澄清槽下部的焦油靠静压流入焦油别离器，进一步进行焦油与焦油渣的沉降别离，焦油用焦油泵送往油库工段焦油贮槽。机械化氨水澄清槽和焦油别离器底部沉降的焦油渣刮至焦油渣车，定期送往煤场，人工掺入炼焦煤中。1.2 煤气的间接冷却工艺煤气的间接冷却有立管式利横管式两种，立管式相对于横管式工艺较老，而且本设计也是按横管式间冷设计的，故立管式工艺在此不再多说，下面是横管式间冷工艺图。2-1横管式煤气初冷器冷却，煤气走管间，冷却水走管内。水通道分上下两段，上段用循环水冷却，下段用制冷水冷却，将煤气温度冷却到22以下。横管式初冷器煤气通道一般分上、中、下三段，上段用循环氨水喷洒，中段和下段液量和热负荷的计算可知：上段和中段冷凝液量约占总量的95%,而下段冷凝液量仅占总量的5%；从上段和中段流至下段的冷凝液由45降至30的显热，约占总热负荷的60%；下段冷凝液的冷凝潜热及冷却至30的显热，约占总热负荷的20%；下段喷洒冷凝液的冷却显热，约占总热负荷的20%。由此可见，上段和中段喷洒的氨水和冷凝液全部从下段排出，显著地增加了下段符合。为此推荐如图1所示的横管式煤气初冷工艺流程。该流程上段和中段冷凝液从隔板经水封自流至氨水别离器。下段冷冷凝液经自流至冷凝液槽。下段冷凝液主要是轻质煤焦油，作为中段和下段喷洒液有利于洗蔡。喷洒液缺乏时，可补充煤焦油或上段和中段的冷凝液。该流程最突出的特点是横管式处冷器下段的热负荷显著降低，低温冷却水用量大为减少。l-r<ift分离器，2.横骨式初冷7K封：4.上班冷艇滋柏，5-g环藜，6.下段玲醒演IWg7.较愈油绩坏Y，8.较短油犍坏衰图2-1煤气初冷工艺流程2. 3煤气的直接冷却工艺煤气的直接冷却，是在直接式煤气初冷塔内由煤气和冷却水直接接触传热完成的。我国小焦化大都用此流程。工艺如下：由图2-2可见，由煤气主管来的80-85的煤气，经过气液别离器进入并联的直接式煤气初冷塔，用氨水喷洒冷却到25-28,然后由鼓风机送至电捕焦油器，电捕除焦油雾后，将煤气送往回收氨工段。由气液别离器别离出的氨水，煤焦油和焦油渣，经过焦油盒别离出焦油渣后流入焦油氨水澄清池，从澄清池出来的氨水用泵送回集气管喷洒冷却煤气。澄清槽底部的煤焦油流入煤焦油池，然后用泵抽送到煤焦油槽中，再送往煤焦油车间加工处理。煤焦油盒底部的煤焦油渣人工捞出。初冷塔底部流出的氨水和冷凝液经水封槽进入