5.2 工艺计算
物料平衡是根据物质不灭定律进行计算的。炭化室的物料衡算指进入炭化室的的原料——煤为入方，炼焦的各种产品——焦炭及其他化工产品为出方进行衡算。进行物料衡算是炼焦车间设计最基本的依据，也是确定各种设备操作负荷和经济估算的基础[16]。 (1) 物料平衡的入方
物料平衡的入方包括入炉煤量，入炉煤带入的水分，以及漏入炭化室的空气量 1)入炉煤量
入炉煤量指每孔炭化室的装煤量或整座焦炉每小时的装煤量。物料平衡的计算基准是吨入煤量。
物料平衡入方的干煤量（）按下式计算：
，kg/t （5.1）
式中：
1000——物料平衡计算的基准数；
W——入炉煤的水含量，%。
由于本次设计采用的是捣固焦炉，捣固炼焦工艺为了使配合煤能够顺利捣成煤饼，一般取水含量为9%~11%，本次设计取入炉煤中水分含量为10%。
入炉煤带入的水量（）按下式计算：
=，kg/t；
根据以上公式可得：
= kg/t
=100 kg/t
1)炭化吸入炭化室的空气量
当集气管压力保持正常数值时，在整个结焦过程中，炭化室内均为正压，所以空气及燃烧系统产生的废气不容易漏入炭化室中。在物料平衡计算中可以不予考虑。
(2) 物料平衡的出方
1)全焦量(GJ)
全焦量指包括粉焦在内的不同粒度焦炭的总和，其计算式如下：
=，kg/t （5.2）
式中：
——入炉煤收到基全焦率，%
——入炉煤干燥基全焦率，%
用数理统计的方法得出的计算式如下：
=103.19―0.75―0.0067，% （5.3）
——入炉煤的干基挥发分，%；与配合煤的干基挥发分相同。
=27.21,
——推焦前15min测定的焦饼中心温度，℃
设=1000℃，则：
=103.19-0.75×27.21-0.0067×1000=76.08%
=684.72 kg/t
2)无水焦油量（GJY）
焦油量可按下式计算：
，kg/t （5.4）
——入炉煤收到基焦油产率，%
——入炉煤干燥无灰基焦油产率，%
——入炉煤收到基灰分，%
本设计中的入炉煤Vdaf=30.32%,而当入炉煤的挥发分=28%~30.5%时, 目前多采用下式进行计算：
=―1.4+0.8Vdaf （5.5）
=
= kg/t
3)粗苯量
粗苯量可按下式计算：
，kg/t （5.6）
——粗苯量，kg/t
——入炉煤收到基粗苯产率，%
——入炉煤干燥无灰基粗苯产率，%
目前多用下式进行计算：
=
= kg/t
4)氨量
对于氨的回收，国内主要有生产硫氨和和氨水两种工艺流程,故在物料衡算中均应换算成纯
氨量。
氨是由煤含氮化合物转化而成的。氨量一般可按下式计算：
，kg/t （5.7）
——入炉煤收到基氨的产率，%
——入炉煤干燥无灰基氨的产率，%
经多方研究证实，煤在炼焦过程中氮量12%~16%转化成氨，故氨的产率可用下式计算：
，%； （5.8）
——煤中总氮量转入氨中的转化系数，可取0.12~0.16；本设计取0.14
——入炉煤干躁基氮含量，%；
已知，配合煤的=1.66，=1.37
则配合煤的=1.39
配合煤的干躁基氮含量与入炉煤干躁基氮含量相等；
17——氨的分子量；
14——氮的分子量。
=0.14×1.39×=0.236
=kg/t
5)净煤气量
用入炉煤挥发分含量求煤气产率。
，% （5.9）
式中K为比例系数，其数值的大小与入炉煤的性质等因素有关；对于气煤K=3.0;焦煤K=3.3；
对于一般的配合煤K=3.1。
即
=145.53 kg/t
6)水量
水量包括入炉煤带入的水量和炼焦过程中煤中的氢和氧化合而得的化合水两部分。
入炉煤带入的水量与物料平衡计算中入方的数值相同。
化合水量可按下式计算：
，kg/t （5.10）
式中：
Kdsx——干基化合水产率，%，可按下面的经验式求得：
（5.11）
——煤中总氧量转化成化合水的转化系数，一般可取0.3~0.5，本设计取0.4；
——入炉煤干基含氧量，%；
18——水分子的摩尔质量；
16——氧原子量。
已知配合煤=100―Cdaf―Hdaf―Sdaf―Ndaf
=100―88.65―5.37―0.62―1.56=3.8
=
= kg/t
入炉煤带入的水量= kg/t
7)差值
支出物料总和
=684.72+33.66+10.74+2.12+145.53+13.86+100=991.63 Kg
=1000-()
=1000-991.63=0.94%
表5.9 物料平衡表
收 入 | 支 出 |
符号 | 项目 | 数值 kg/t | 占湿煤/% | 占干煤/% | 符号 | 项目 | 数值 kg/t | 占湿煤/% | 占干煤 /% |
| 干煤 | 900 | 90 | 100 | | 全焦 | 684.72 | 68.47 | 76.08 |
| 入炉煤带入的水分 | 100 | 10 | 11.1 | | 焦油 | 33.66 | 3.37 | 3.74 |
| | | | | | 粗苯 | 10.74 | 1.07 | 1.19 |
| | | | | | 氨 | 2.12 | 0.21 | 0.23 |
| | | | | | 净煤气 | 145.53 | 14.56 | 16.18 |
| | | | | | 入炉煤带入的水分 | 100 | 10 | 11.11 |
| | | | | | 化合水 | 13.86 | 1.39 | 1.54 |
| | | | | | 差值 | 9.37 | 0.94 | 1.04 |
| 合计 | 1000 | 100.00 | | | 合计 | 1000 | 100.00 | |
| | | | | | | | | |
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