焦炉煤气燃烧计算
高炉煤气利用率计算公式
高炉煤气利用率计算公式
高炉煤气利用率是指高炉煤气中可燃成分的利用率，通常用以下公式计算：
利用率= (实际利用的煤气量/ 总煤气量) ×100%
其中，实际利用的煤气量是指用于高炉鼓风、热风炉、焦炉、发电等生产和工序的煤气量总和，单位为立方米。
总煤气量是指从高炉烟囱排出并经过除尘、脱硫等处理的煤气量，单位也是立方米。
为了提高高炉煤气的利用率，通常需要考虑以下几点：
1、优化配比：根据高炉煤气的成分和各工艺所需的热值，合理分配高炉煤气和焦炉煤气的使用比例，以达到最佳的燃烧效果。
2、提高热效率：采用高效的燃烧器和加热设备，减少热损失和不完全燃烧，从而提高热效率。
3、开发新工艺：通过研发新工艺和技术，如高温高压燃烧、富氧燃烧等，提高煤气的燃烧速度和利用率。
4、加强设备维护：定期检查和维护设备，确保设备的正常运转和高效运行。
5、减少泄露：加强煤气管道的密封和监测，减少煤气泄露造成的损失。
通过以上措施的实施，可以有效地提高高炉煤气的利用率，降低能源消耗和成本，同时也有利于环保和可持续发展。
焦炉煤气发热量计算
焦炉煤气发热量计算方法1、GB/T11062-1998的相关规定：1.1我国目前是用的计量参比条件和燃烧参比条件相同，均为101.325kPa ，20℃。
1.2已知组成的混合气体，在燃烧温度、计量温度和压力是的体积发热量计算公式：22102210)()],(,[~T R p t H p t V t H ⨯⨯= (26) 式中： )],(,[~2210p t V t H ----- 混合物的理想气体体积发热量（高位或低位）；)(10t H ----- 混合物的理想摩尔发热量；R----- 摩尔气体常数（R=8.314510J ·mol -1·K -1）； T 2----- 绝对温度（T 2=t 1+273.15）公式（26）是基本方法，还有一个可供选择的方法：)],(,[~)],(,[~221012210p t V t H x p t V t H j N j j ⋅=∑= （27）式中： )],(,[~2210p t V t H ----- 混合物的理想气体体积发热量（高位或低位）；)],(,[~2210p t V t H j ----- 组分j 的理想气体体积发热量（高位或低位）； j x ----- 组分j 的体积百分数。
有上述两种不同方法计算出的值，相差不大于0.01MJ ·m -3。
2、101.325kPa ，20℃干焦炉干煤气标况发热量的计算 2.1焦炉干煤气的组成从天安化工焦炉煤气流量测量节流装置设计计算书中获得焦炉煤气的组成如下：氮气2.4%、氧气0.7%、氢气57.9%、甲烷24.9%、乙烯2.6%、一氧化碳8.2%、二氧化碳3.3%.2.2焦炉干煤气各可燃组分的理想气体体积低位发热量（30,~-⋅m MJ H ）（我国目前是用的计量参比条件和燃烧参比条件相同，均为101.325kPa ，20℃，从相关国家标准中选用20/20℃数据）：氢气10.05MJ/Nm3、甲烷33.367 MJ/Nm3、乙烯55.01 MJ/Nm3、一氧化碳11.76 MJ/Nm3。
第四章 燃烧反应计算
实际燃烧时，由于n 1 ，因此就多了一 部分的空气未参与燃烧反应，这样就在燃烧产 物中增加了氧成分（O2’即VO2），且使得N2’ 含量增加，这时的实际燃烧产物生成量可以写 成：
Vn= Vco2+Vh2o+ VSO2+VN2+VO2
值得注意的是，这里的VN2与Vo中的VN2是不相等 的，要多（Ln-Lo）79% ！
燃料与燃烧学
燃烧反应计算
概述
燃烧反应的静力学计算，不涉及速度即动 力学 按燃烧反应式进行物质平衡及热平衡计算
目的
合理利用燃料 选择合理的风机 组织合理的燃烧 为炉子设计和管理提供必要的原始数据
假设条件
反应速度无限快，充分混合、接触，氧化剂允许过 剩，燃烧产物包括反应完成后生产物、剩余物 气体体积均为标准状态下体积（0℃，1kmol： 22.4m3） 空气成分：干成分 O2、N2，其中体积比例为：O2： 21%、N2：79%，重量：O2：23.2%、N2：76.8% 水蒸汽按饱和水蒸气计算 燃烧反应计算知道燃料成分，固、液体燃料为应用 成分，气体燃料为湿成分
79 N 2 LnX 100 + 100
因此
Vn=(CO+H2+ (n
m 1 )CnHm +2H S+CO +N +H O)X 2 2 2 2 2 100
+
+(n -0.21)L0+
当n = 1时
0.00124gLn
Vo=(CO+H2+ (n +0.79L0
m 1 )CnHm +2H S+CO +N +H O)X 2 2 2 2 2 100
焦炉煤气燃烧计算
1m³的焦炉煤气燃烧后产生多少m³的烟气焦炉煤气的组成如下表所示：气体二氧化碳氧气氢气一氧化碳甲烷苯氮气量% 4.0 0.40 54.7 3.6 27 3 7.35 由反应式可以看出，①C6H6+（15/2）O2 = 6CO2+3H2O1 7.5 6 30.030.225 0.18 0.09②CO +0.5 O2= CO21 0.5 10.036 0.018 0.036③CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O1 2 1 20.270.54 0.27 0.54④H2 + 0.5 O2 = H2O1 0.5 10.547 0.2735 0.547⑤CO20.04⑥O20.004⑦N20.0735则反应后产生的CO2 量=①+②+③+④+⑤= 0.18+0.036+0.27+0.04=0.526燃烧过程需要氧气的量=①+②+③+④-⑥=0.225+0.018+0.54+0.2735-0.004=1.05251、若取空气过剩系数取1.4，则需要空气量= 1.4×1.0525÷0.21=7.01进入空气量里含有的氮气量= 7.01×0.79=6.22进入空气量里剩余的氧气量= 7.01×0.21-1.0525=0.245则，焦炉煤气燃烧后产生的烟气的成分为：CO2，O2，N2 H2O 各成分的体积为：0.526 0.245 6.22+0.0735 1.177 则1m³的焦炉煤气产生的烟气量为：6.22+0.0735+0.526+0.245+1.177=8.232m³2、若取空气过剩系数取1.2，则需要空气量= 1.2×1.0525÷0.21=6.01进入空气量里含有的氮气量= 6.014×0.79=4.751进入空气量里剩余的氧气量= 6.014×0.21-1.0525=0.2104则，焦炉煤气燃烧后产生的烟气的成分为：CO2，O2，N2各成分的体积为：0.526 0.2104 4.751+0.073则1m³的焦炉煤气产生的烟气量为：4.751+0.0735+0.526+0.2104=5.56m³。
炼焦工段工艺计算
2.4 加热用煤气相关计算所选焦炉煤气组成见表2-4 。
表 2-4 焦炉煤气组成， %C2H4(80%)0.6 7.0 25.0 2.0 59.0 4.0 C6H6(20%)(1)干煤气热值煤气中可燃成分的低热值（ kJ / m3）为：CO —12730，H 2—10840， CH 4—35840， C m H n—71170则煤气的低热值为：(2)干煤气密度=0.458kg / m3式中MW i——煤气中某成分的分子量；i——煤气中某成分的体积， %。
(3)湿煤气组成焦炉煤气温度为 31.2℃时，1 m3干煤气所含水汽量为0.0464m3 / m3，则湿煤气中氢气含量为：(H2)S0.59156.38% %0.0464其它气体计算与上相同，计算结果如下：CH 4：23.89% ，CO： 6.69% ， C m H n：1.91% ， CO2：2.29% ， N 2： 3.82% O2：0.57% ， H 2O ：4.64%(4)湿煤气热值(5)湿煤气密度2.5 煤气燃烧计算以 1 m3干煤气燃烧计算(1)理论空气需要量理论需氧量为：=0.01[0.5 (59+7.0)+2 25+3 2 0.8+=0.902m3 / m3式中CO，CH4，O2⋯⋯分别为煤气中该成分的体积，%。
理论空气需要量为：L o100O L1000.902 4.2952 m 3/ m 32121(2)实际干空气需要量L g L O 1.2 4.2952 5.1542 m3/ m3式中——空气过剩系数，暂取为 1.2。
(3)实际湿空气需要量L g L g [1 ( M 5 )空 ] 5.1542 （1 0.0464） 5.3934 m3/ m3式中M 5空——由表 6-2[1]第五项查取的空气中含饱和水汽量，m3/ m 3。
(4)废气量和废气组成完全燃烧时，废气中只有CO2， H 2O ， N 2和过剩空气中带入的O2，故废气中各成分的量为：=0.01(2.4+0.7+25+2 2 0.8+6 20.2)=0.4 m3 / m3=1.4196 m3 / m3VN20.01N20.79L g0.01 580.79 5.1542 4.1118 m3 / m3VO2021L g O L 0.21 5.15420.9020.1804m3/ m 3式中CO，CH4，O2⋯⋯分别为煤气中该成分的体积，%。
焦炉燃烧计算
焦炉燃烧计算煤在焦炉中的干馏过程是靠干馏过程产生的焦炉煤气燃烧加热得以连续进行,所以从焦炉煤气的组成可以计算需要的理论氧量,还可以计算煤气的热值,这对于焦炉调节有着重要的意义,下面就焦炉煤气的燃烧进行简单的计算;1、 空气量的计算：1立方米干煤气标况燃烧所需理论氧量O 理按照下式计算O 理=H 2+CO+2CH 4+3C 2H 4+Nm 3/Nm 3煤气;式中H 2、CO 、CH 4、C 2H 4等分别为煤气中该成分的体积百分比;L 理=100/21 O 理,Nm 3/Nm 3煤气实际干空气量L 实干=过剩系数L 理,Nm 3/Nm 3煤气 实际湿空气量为：L 实湿= L 实干{1+H 2O 空},Nm 3/Nm 3干空气;2、废气量和废气组成的计算 完全燃烧时,废气中仅含有CO 2、H 2O 、N 2 和过剩空气中带入的氧,故废气中各种成分的体积为： V CO2=CO 2+ CO+ CH 4+2 C 2H 4+6C 6H 6 Nm 3/Nm 3煤气 V H2O =H 2+2CH 4+C 2H 4+3 C 6H 6+H 2O 煤+ L 实干H 2O 空 Nm 3/Nm 3煤气 V 氮=+ L 实干, Nm 3/Nm 3煤气 V O2= L 实干- O 理, Nm 3/Nm 3煤气式中H 2O 煤---每m 3煤气中所含水汽量,Nm 3/Nm 3煤气 故1m 3煤气燃烧生成的废气量为： V= V CO2 +V H2O +V 氮+V O2, Nm 3/Nm 3煤气例：计算空气需要量和废气生成量,计算以干煤气为准,并设过剩系数为α=,饱和煤气的温度为20℃,空气温度为20℃,相对湿度,计算结果如下：以100立方米干煤气为准：表一：某公司2014年度煤气组成平均值%干表二：废气组成及废气量：由计算,燃烧1m3上述的干焦炉煤气时,L实干=Nm3煤气L实湿N米3/N米3,V=Nm3。
各种煤气的参数计算实例
各种煤气参数计算实例高炉煤气1、高炉煤气高炉煤气1．1高炉煤气的低发热值Q d（kJ/Nm3）★ 高炉煤气的成份：CO CO2 C m Hn O2 CH4 H2 N2 H2O 合计干成分% 26 17.4 0.2 0.4 0.4 2.6 53 -- 100湿成分% 25.04 16.76 0.19 0.39 0.39 2.5 51.03 3.7 100 ★ 高炉煤气低发热值Q dQ d=126.5×25.04+108.1×2.5+359.6×0.39+650×0.19=3701（kJ/Nm3）甲方提供的参数为800～850（kcal/Nm3）,与提供的燃气成分有差别,考虑到生产余量,本次实际计算取值为3550（kJ/Nm3）。
1.2高炉煤气燃烧和空气需求量L（kJ/Nm3）所按提供的成份计算,再用热值验算。
L0=0.0476×[0.5×25.04＋0.5×2.5＋2×0.39＋3.5×0.19－0.39]=0.71 Nm3 /Nm3(理论值) 验算值：L0’=0.19×3701/1000=0.703 Nm3/ Nm3较符合；L0取值0.71 Nm3 /Nm3а取值：1.03～1.05(过剩系数),考虑到蓄热式燃烧的核心为贫氧燃烧,则а取下限较好!1.3高炉煤气燃烧生成的烟气量V(Nm3 /Nm3)所按提供的成份计算,再用低热值验算其合理性。
V=Vco 2＋V`N 2＋V`H 2O ＋V O 2＋V SO 2 (16.76＋25.04＋0.39＋2×0.19)÷100＋ 0.79×1.03×0.71＋0.51＋ (2.5＋2×0.39＋3×0.19＋3.7)÷100=1.59 Nm 3/ Nm 3验算值：V 0=1.03×0.733＋0.97－0.03×10003701=1.60 Nm 3/ Nm 3很符合则V 取1.60 Nm 3/Nm31.4高炉煤气燃烧的理论燃烧温度t 0(℃)设为冷空气设为冷空气、、冷煤气时的t 0 t 0= y k k r r d C V L t C t C Q ..2++=57.103.159.13704××=1430℃2、焦炉煤气2.1焦炉煤气的低发热值Q d （kJ/Nm 3）★ 焦炉煤气的成份：CO CO 2 C m Hn O 2 CH 4 H 2 N 2 H 2O 合计 干成分%83.62.2120.559.15.6--100 湿成分% 7.71 3.45 2.12 0.96 19.74 56.91 5.39 3.71100★ 焦炉煤气低发热值Q dQ d =126.5×7.71+650×2.12+359.6×19.74+108.1×56.91=15603（kJ/Nm 3） 甲方提供的参数为4000～4200（kcal/Nm 3）,与提供的燃气成分有差别,考虑到生产余量,本次实际计算取值为15610（kJ/Nm 3）。
焦炉设计计算要点
焦炉设计计算要点1 依据在方案论证中必须指出设计依据。
设计依据分二种情况：钢铁联合企业焦炉多为复热式焦炉，设计计算以高炉煤气加热为主。
独立焦化厂焦炉以单热式焦炉为主，设计计算以焦炉煤气加热为主。
并注意设计计算均以焦侧为主。
2 主要公式2。
1 炉孔数和炉组的最后确定(1）焦炉的生产能力与炉孔数计算总炉孔数N=100G 365240.95kVτρ⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯式中 N-—总炉孔数目,个;G——干全焦的年产量，万吨/年;V——炭化室有效容积，m3/孔；ρ——堆煤密度，t/m3；K——全焦率,%；ϕ—-考虑到炭化室检修时的减产系数,0.95;τ——焦炉周转时间，h。
注意焦炉周转时间是受多个因素影响的复杂因素，必须作充分论证讨论。
单孔装煤量G=ρ·V t/孔.设计好总炉孔数后，必须再复算焦炉的实际生产能力M，万吨全焦/年. （2）机械装备水平2。
2蓄热室计算2。
2.1流量分配比的确定在焦炉设计中这部分内容是最重要的，该部分计算有错误的话，下面内容将要全部反攻重算。
高炉煤气与焦炉煤气加热计算有所不同.(1）机、焦侧气流流量分配比(即耗热比)LBV V Q Q ==机焦机焦 造成机、焦侧流量不同一般有三个主要原因： ①锥度方向引起的装煤量不同。
②装煤量不同，但机焦侧焦饼要同时成熟，故焦侧焦饼温度比机侧温度要高15～20℃③废气热损失，焦侧比机侧大，故焦侧耗热量比机侧要大。
按经验值，后两个原因造成的差比为1.05～1。
06倍，当炭化室锥度为50mm 时,气流比：1.1141.0624755002525500=⨯++==机侧气体流量焦侧气体流量n （注意各人设计炭化室宽度是不同，因而必须自己计算。
）(2)蓄热室废气流量分配比：为了使空气蓄热室和高炉煤气蓄热室的废气排出温度接近。
则进入空气蓄热室和煤气蓄热室的气体流量应有一定的分配比，这样才可充分利用蓄热室的面积.0.414(1.1571080 1.35290) 1.2580.350(1.4281080 1.34490)()==-⨯-⨯===⨯-⨯-m V c t c t V c t c t 蓄煤焦煤出煤出煤进煤进蓄空焦空出空出空进空进进煤气蓄热室的废气量煤气经蓄热室预热所需的热量进空气蓄热室的废气量空气经蓄热室预热所需的热量（）式中 V 煤焦蓄——焦侧煤气蓄热室煤气流量，m 3/s; V 空焦蓄——焦侧空气蓄热室空气流量，m 3/s ；c 煤进、c 煤出——为进、出口煤气蓄热室的煤气比热容，KJ/(Kg ·℃）； t 煤进、t 煤出——相应的温度，℃；c 空进、c 空出--为进、出口空气蓄热室的空气比热容，KJ/(Kg ·℃）； t 空进、t 空出——相应的温度，℃；现假设t 煤出=t 空出=1080℃, t 煤进=t 空进=90℃.注意：工学士必须掌握试插法.这从假设t 煤出=t 空出=1080℃， t 煤进=t 空进=90℃开始查得：c 煤进、c 煤出、c 空进、c 空出,再通过蓄热室热平衡计算出t 空进、t 空出温度，看假设是否合理，若不合理必须从头开始再假设计算.公式中V 煤焦蓄 、V 空焦蓄流量也同样由下面公式计算才能知道.2。
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1m³的焦炉煤气燃烧后产生多少m³的烟气
焦炉煤气的组成如下表所示：
气体二氧化碳氧气氢气一氧化碳甲烷苯氮气量% 4.0 0.40 54.7 3.6 27 3 7.35 由反应式可以看出，
①C6H6+（15/2）O2 = 6CO2+3H2O
1 7.5 6 3
0.030.225 0.18 0.09
②CO +0.5 O2= CO2
1 0.5 1
0.036 0.018 0.036
③CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O
1 2 1 2
0.270.54 0.27 0.54
④H2 + 0.5 O2 = H2O
1 0.5 1
0.547 0.2735 0.547
⑤CO2
0.04
⑥O2
0.004
⑦N2
0.0735
则反应后产生的CO2 量=①+②+③+④+⑤= 0.18+0.036+0.27+0.04=0.526
燃烧过程需要氧气的量=①+②+③+④-⑥
=0.225+0.018+0.54+0.2735-0.004=1.0525
1、若取空气过剩系数取1.4，则需要空气量= 1.4×1.0525÷0.21=7.01
进入空气量里含有的氮气量= 7.01×0.79=6.22
进入空气量里剩余的氧气量= 7.01×0.21-1.0525=0.245
则，焦炉煤气燃烧后产生的烟气的成分为：CO2，O2，N2 H2O 各成分的体积为：0.526 0.245 6.22+0.0735 1.177 则1m³的焦炉煤气产生的烟气量为：
6.22+0.0735+0.526+0.245+1.177=8.232m³
2、若取空气过剩系数取1.2，则需要空气量= 1.2×1.0525÷0.21=6.01
进入空气量里含有的氮气量= 6.014×0.79=4.751
进入空气量里剩余的氧气量= 6.014×0.21-1.0525=0.2104
则，焦炉煤气燃烧后产生的烟气的成分为：CO2，O2，N2
各成分的体积为：0.526 0.2104 4.751+0.073
则1m³的焦炉煤气产生的烟气量为：4.751+0.0735+0.526+0.2104=5.56m³。