思考题―炼焦部分

1炼焦与化产回收炼焦部分思考题第1章～第6章2第1章炼焦煤1.我国炼焦煤的资源与特征。答：⑴我国炼焦煤的资源：地区分布不均衡、煤种分布不均衡。⑵炼焦煤的特征：变质程度、煤岩组分、黏结性、结焦性、化学组成、可选性等。答：煤岩、变质程度、黏结性、水分、矿物质、有害杂质（硫、磷、钾、钠）、物理-机械性质（堆密度、筛分组成、破碎性质）。2.煤质对炼焦的影响。炼焦部分思考题3第2章焦炭的性质与用途简述高炉用焦炭的作用。答：⑴热能源；⑵还原剂；⑶疏松骨架。炼焦部分思考题4炼焦部分思考题第3章室式结焦过程1.煤的热解过程。2.煤的黏结和成焦机理。3.炭化室内的煤料结焦过程的特点。答：⑴侧向供热，成层结焦；⑵结焦过程中，各层炉料的供热性能随温度的变化而变化；⑶炭化室内物料产生膨胀压力。4.工艺条件对结焦过程的影响。答：影响结焦过程的工艺条件：加热速度；煤料细度；堆密度；填加物。5炼焦部分思考题第4章焦炉及其设备1.焦炉燃烧室直立火道型式有哪几种？请画出每种火道的示意图。答：双联式火道，四联式火道，过顶式火道，两分式火道，四分式火道。6第4章焦炉及其设备2.如何解决焦炉长向和高向加热均匀性？答：⑴长向加热均匀性：应通过控制给每个火道的煤气量及空气量来保证燃烧室沿长度方向的加热均匀性。⑵高向加热均匀性：高低灯头、不同厚度的炉墙、分段加热、废气循环。3.简述焦炉结构的发展方向。答：⑴增大炭化室的几何尺寸；⑵采用下喷及下调式焦炉结构；⑶研制大容积高效焦炉；⑷研制节能焦炉。7第4章焦炉及其设备4.简述58-II型焦炉的结构特点及气体流动途径。答：⑴结构特点：双联火道带废气循环，焦炉煤气下喷，两格蓄热室的复热式焦炉。⑵气体流动途径：焦炉煤气加热；高炉煤气加热。8第4章焦炉及其设备5.简述焦炉附属设备及作用。答：⑴焦炉附属设备：指除焦炉机械外的直接为焦炉服务的其他所有设备。包括护炉设备、焦炉炉门、上升管、集气管、废气盘、焦炉加热设备等。⑵对炉体的保护作用。6.简述焦炉机械。答：焦炉机械：指炼焦生产中焦炉用的主要专用机械设备，包括：顶装焦炉用装煤车、推焦车、导焦车、熄焦车（焦炉四大车）和交换机。侧装焦炉用装煤推焦车代替装煤车和推焦车，增加了捣固机和消烟车，用以完成炼焦炉的装煤和出焦。9炼焦部分思考题第5章配煤与炼焦新技术1.简述三个主要的炼焦配煤理论。答：胶质层重叠原理、互换性原理和共炭化原理。2.简述5种炼焦新技术。答：⑴煤预热炼焦技术；⑵煤干燥与煤调湿技术；⑶配型煤炼焦技术；⑷捣固炼焦技术；⑸配加物共炭化炼焦技术。10炼焦部分思考题第6章炼焦炉内煤气的燃烧及热工评定1.焦炉煤气的组成为H2：59.5%，CH4：25.5%，CO：6.0%，CmHn：2.2%，CO2：2.4%，N2：4.0%，O2：0.4%。计算其热值、密度、饱和温度为20℃的湿煤气热值和密度。解：⑴干煤气热值：𝑸低=𝟏𝟐𝟕𝟑𝟎𝑪𝑶+𝟏𝟎𝟖𝟒𝟎𝑯𝟐+𝟑𝟓𝟖𝟒𝟎𝑪𝑯𝟒+𝟕𝟏𝟏𝟕𝟎𝑪𝒎𝑯𝒏𝟏𝟎𝟎=𝟏𝟐𝟕𝟑𝟎×𝟔.𝟎+𝟏𝟎𝟖𝟒𝟎×𝟓𝟗.𝟓+𝟑𝟓𝟖𝟒𝟎×𝟐𝟓.𝟓+𝟕𝟏𝟏𝟕𝟎×𝟐.𝟐𝟏𝟎𝟎=𝟏𝟕𝟗𝟏𝟖.𝟓(𝐤𝐉/𝐦𝟑)116-1⑵干煤气密度：若CmHn按80%C2H4，20%C6H6计算。𝝆𝟎=𝟓𝟗.𝟓×𝟐+𝟐𝟓.𝟓×𝟏𝟔+𝟔.𝟎×𝟐𝟖+𝟐.𝟐𝟎.𝟖×𝟐𝟖+𝟎.𝟐×𝟕𝟖+𝟐.𝟒×𝟒𝟒+𝟒.𝟎×𝟐𝟖+𝟎.𝟒×𝟑𝟐𝟏𝟎𝟎×𝟐𝟐.𝟒=𝟎.𝟒𝟓𝟏(𝐤𝐠/𝐦𝟑)⑶湿煤气热值：𝑸低湿=𝟏𝟕𝟗𝟏𝟖.𝟓×𝟏𝟏+𝟎.𝟎𝟐𝟑𝟔=𝟏𝟕𝟓𝟎𝟓.𝟒(𝐤𝐉/𝐦𝟑)式中，0.0230——表6-3中饱和温度下第7列数据。𝝆=𝟎.𝟒𝟓𝟏×𝟏−𝟎.𝟎𝟐𝟑+𝟏𝟖𝟐𝟐.𝟒×𝟎.𝟎𝟐𝟑𝟎=𝟎.𝟒𝟓𝟗(𝐤𝐠/𝐦𝟑)⑷湿煤气密度：式中，0.0236——表6-3中饱和温度下第5列数据。12第6章炼焦炉内煤气的燃烧及热工评定2.焦炉煤气的组成为H2：59.5%，CH4：25.5%，CO：6.0%，CmHn：2.2%，CO2：2.4%，N2：4.0%，O2：0.4%。计算空气需要量和废气生成量及废气组成。解：以100m3干煤气为基准，计算结果见表1。13表1燃烧计算表(以100m3干煤气为计算基准)——焦炉煤气146-2设α=1.25，煤气的饱和温度为20℃，空气温度为20℃，空气的相对湿度为0.6。煤气和空气的饱和含湿量由表6-3查得。由表6-9可知，燃烧1m3上述组成的干焦炉煤气时：L实(干)=5.473m3/(m3煤气)；L实=L实(干)×(1+0.6×0.0235)=5.550m3/(m3煤气)；V废=6.248m3/(m3煤气)，其废气组成为CO2：6.41％，H2O：20.06％、N2：69.85％、O2：3.68％。15第6章炼焦炉内煤气的燃烧及热工评定3.高炉煤气的组成为H2：1.5%，CH4：0.2%，CO：26.8%，CO2：13.9%，N2：57.2%，O2：0.4%，Q低：3643kJ/m3。当煤气和空气的预热温度为1100℃时计算t理。解：⑴燃烧所需的空气量和产生的废气量及废气组成以100m3干煤气为基准，计算结果见表2。16表2燃烧计算表(以100m3干煤气为计算基准)——大型高炉煤气17设α=1.25，煤气的饱和温度为30℃，空气温度为20℃，空气的相对湿度为0.6。煤气和空气的饱和含湿量由表6-3查得。由表6-11可知，燃烧1m3上述组成的干高炉煤气时：L实(干)=0.842m3/(m3煤气)；L实=L实(干)×(1+0.6×0.0235)=0.854m3/(m3煤气)；V废=1.756m3/(m3煤气)，其废气组成为CO2：23.29％，H2O：4.24％、N2：70.45％、O2：2.02％。⑵理论燃烧温度由图6-4查得：t煤=1100℃时，c煤=0.368×4.187=1.54kJ/(m3·℃)Q煤=c煤t煤=1.54×1100=1694kJ/(m3煤气)18由图6-4查得：t空=1100℃时，c空=0.342×4.187=1.432kJ/(m3·℃)Q空=L实c空t空=0.854×1.432×1100=1345kJ/(m3煤气)设燃烧温度t理=1970℃，α=1.25时，由图6-4查得：c废=0.411×4.187=1.72kJ/(m3·℃)由图6-2查得：𝜶𝑪𝑶𝟐=𝟎.𝟏𝟑，𝜶𝑯𝟐𝑶=𝟎.𝟎𝟔。Q分=V废(12730𝑽𝑪𝑶𝟐𝜶𝑪𝑶𝟐+10840𝑽𝑯𝟐𝑶𝜶𝑯𝟐𝑶)=1.756(12730×0.2329×0.13+10840×0.0424×0.06)=725kJ/(m3煤气)𝒕理=𝑸低+𝑸煤+𝑸空−𝑸分𝑽废𝒄废=𝟑𝟔𝟒𝟑+𝟏𝟔𝟗𝟒+𝟏𝟑𝟒𝟓−𝟕𝟐𝟓𝟏.𝟕𝟓𝟔×𝟏.𝟕𝟐=𝟏𝟗𝟕𝟐℃试差结果正确，取t理=1970℃。19第6章炼焦炉内煤气的燃烧及热工评定4.某焦炉以Q低=3643kJ/m3的高炉煤气加热，由燃烧计算得，L实=0.854m3/(m3煤气)，产生的废气量V废=1.756m3/(m3煤气)，煤气温度30℃，烟道走廊的空气温度为35℃，空气的相对湿度为0.6，废气中含CO为0.25％，废气的平均温度为280℃，计算焦炉的η热和η热工。20解：⑴煤气的燃烧热Q低=3643kJ/(m3煤气)⑵煤气带入的显热煤气温度30℃，查图6-4得c煤=0.323×4.187=1.352kJ/(m3·℃)，30℃时煤气带入的饱和水汽量为干煤气的4.36％(查表6-3)，30℃时水汽的比热容𝒄𝐇𝟐𝐎=1.456kJ/(m3·℃)(查表6-10)。Q煤=1.352×30+0.0436×1.456×30=42.5kJ/m3Q煤=Q煤(干)+𝑄H2O21⑶空气带入的显热35℃时空气的比热容c空=1.277kJ/(m3·℃)(查表6-10)，35℃时饱和水汽量为干空气的5.87％，当相对湿度为0.6时，空气中所含水汽量为干空气的0.0587×0.6=0.0352。Q空=0.854×1.277×35+0.854×0.0352×1.456×35=39.3kJ/m3Q空=Q空(干)+𝑄H2O⑷废气带走的热量和不完全燃烧的热损失废气在280℃时的比热容查图6-4得c废=0.347×4.187=1.453kJ/(m3·℃)。(α=1.25)CO的热值为12730kJ/m3。Q废=1.756×1.453×280+1.756×0.0025×12730=713.9+55.9=769.8kJ/m3Q废=Q废气+Q不22𝜼热=𝑸总−𝑸废𝑸总=𝑸低+𝑸煤+𝑸空−𝑸废𝑸低+𝑸煤+𝑸空𝜼热=𝑸总−𝑸废−𝑸散𝑸总=𝑸低+𝑸煤+𝑸空−𝑸废−𝑸散𝑸低+𝑸煤+𝑸空若Q散为供入总热量的10％，则=𝟑𝟔𝟒𝟑+𝟒𝟐.𝟓+𝟑𝟗.𝟑−𝟕𝟔𝟗.𝟖𝟑𝟔𝟒𝟑+𝟒𝟐.𝟓+𝟑𝟗.𝟑=𝟑𝟕𝟐𝟒.𝟖−𝟕𝟔𝟗.𝟖𝟑𝟕𝟐𝟒.𝟖=𝟕𝟗.𝟑𝟑%=𝟑𝟕𝟐𝟒.𝟖−𝟕𝟔𝟗.𝟖−𝟑𝟕𝟐𝟒.𝟖×𝟎.𝟏𝟑𝟕𝟐𝟒.𝟖=𝟔𝟗.𝟑𝟑%23第6章炼焦炉内煤气的燃烧及热工评定5.简述降低炼焦耗热量、提高焦炉热工效率的途径。答：①降低焦饼中心温度；②降低炉顶空间温度；③降低配煤水分；④选择合理的空气过剩系数；⑤降低废气排出温度；⑥提高炉体的严密性和改善炉体绝热。2425续表6-3