变压吸附工艺计算.doc

变压吸附制氧项目
----造气富氧气化工艺计算
一、空气气化基本数据：
1#造气装置合成氨日产量1050吨，小时产量43.75吨；吨氨半水煤气按3250Nm3计，半水煤气流量=142187.5 Nm3/h，造气系统总空气流量=1.05×142187.5=149297 Nm3/h=2488.3 Nm3/min（相当于D600风机4.9台，按85%打气量计算）。
二、富氧气化基本数据：
总氧（折100%纯氧）流量=149297×21%=31352 Nm3/h。变压吸附富氧空气流量8813Nm3/h,氧气浓度80%，折纯氧流量7050Nm3/h,改造后造气鼓风机提供的纯氧流量为31352-7050=24302Nm3/h，鼓风机流量,24302/21%=115726(115723)Nm3/h=1928Nm3/min（相当于D600风机3.78台，按85%打气量计算）。
三、变压吸附投运后富氧浓度：
改造前空气中氧气浓度为21%，改造后混合氧气浓度为（7050+24302）÷（7050+115726）=25.53%。
回收补氮：--------吹风空气流量-------吹风空气中氧浓度
制气补氮：-------制气空气流量-------制气空气中氧浓度
计划上加氮中富氧气体氧浓度控制在35%，有3500 m3富氧气体（80%）通入上加氮，3500 m3富氧气体（80%）送入吹风。则：
上加氮所需21%空气量=（8813×80%）-8813/2×35%/（35%-21%）=14160Nm3/h
吹风中所需21%空气量=115726-14160=101565 Nm3/h
吹风中富氧气体氧浓度=（101565×21%+3525）/（101565+8813/2）=23.65%。
四、煤炭节约预估
（1）、吹风气流量（改造前后）减少量、热值、折合煤炭量
（2）、炉渣残碳变化量：------折合煤炭量
（3）、吹风带出物变化量：-----折合煤炭量
富氧制气后减少的吹风气量：
=（（149297 Nm3/h－115726Nm3/h）×78%8813×20%）/73.8%=35830 Nm3/h
吹风气：焓值：吹风气中O2：0.8%，H2:2.9%，CO:5.45%，CO2:16.0%，CH4:0.8%,N2:74.05%。热值1382 Kj/M3。吹风气的平均比热容为1.42 Kj/（M3·℃）。
一、吹风气节煤
1、吹风气显热节煤
减少吹风气35830Nm3/h，吹风气温度按280℃计算，其带出热量=14246008Kj/h=3408136Kcal/h,相当于原煤486Kg(发热量7000Kal),折算成11.68吨/天。原煤转化率为95%计，折算成12.3吨/天。
2、吹风气潜热节煤
潜热量=1382 Kj/M3×35830=49517060Kj/h相当于原煤1692 Kg×24 =40.6吨(发热量7000Kal), 原煤转化率为95%计，折算成42.75吨/天。
吹风气减少带出的显热和潜热节煤=12.3+42.75=55吨/天。
3、吹风气产生蒸汽减少量节煤
空气煤气：空气煤气热值：吹风气中氢气含量2.9%，CO含量5.45%，甲烷0.8%。热值1382 Kj/M3。1吨20℃水变为1.3MPa、192℃蒸汽需要的热值：（807.4-83.74）×1000+2259360（吨水汽化焓）=2983260 KJ/吨
每天减少的吹风气产生的1.3MPa、192℃蒸汽为：1382×35380/2983260×60%效率×24=236吨×80元/吨=1.888万元。
入炉煤价格1752元/吨（外购煤1650，入炉率88%），折合原煤10.77吨。
吹风气减少节煤=12.3+42.75-10.77=44.28吨/天。
二、炉渣残炭量下降节煤
东造气4月3、4日数据：灰渣残炭量12.78%、15.49%，平均：14.13%。较平常21%下降6.87%。
每天灰渣生成量=1050吨氨醇×1.160（煤耗）×15.5%（生成百分比）=188.79吨/天。灰渣温度计250℃，残炭量21%。每天灰渣中可燃物的发热量=188.79×1000×（33913×21%+10467×0.2%（硫分1348463536 Kj=46.085吨原煤（发热量7000Kal）。下降6.87%节煤量=46.085×6.87%/21%=15.08吨原煤（发热量7000Kal）。
灰渣的显热：188.79×1000×250×0.9630（灰渣的比热容）=45451192 Kj=1.55吨原煤（发热量7000Kal）。
合计灰渣节煤=15.08+1.55=16.63吨原煤（发热量7000Kal）/天。
三、吹出物减少节煤
东造气富氧制气投运前运行9台造气炉，每炉每天上行集尘器排灰平均在2.5车*0.9=2.25吨。投运后4月3、4日运行7台造气炉即可满足后段用气。上行集尘器排灰平均在1. 5车*0.9=1.35吨。每炉减少0.9吨。西造气按照运行18台造气炉计算：每天减少上行集尘器排灰18×0.9=16.2吨。
1、飞灰显热：
16200×250℃×1.0467（燃料的比热容）=42391350 Kj =1.448吨原煤（发热量7000Kal）/天。
2、飞灰潜热
16200×29698.262=481111844.4 Kj=16.44吨原煤（发热量7000Kal）/天。
合计：1.448+16.44=17.89吨原煤（发热量7000Kal）/天。
总合计：44.28吨/天+16.63吨/天+17.89吨/天=78.8吨/天。
以上计算未考虑提高入炉蒸汽分解率及减少入炉蒸汽总量所节约的原煤。
经济效益核算：入炉煤价格1522元/吨（外购煤1400元/吨，煤沫650元/吨，入炉率86%）。 78.8×1522-7000×0.2764元/ Nm3O2×24=73500元/天。
投资回收期： 29000000÷73500=13.15个月。