以煤为原料制取合成氨造气工段物料、热量衡算一、已知条件1、计算基准：按照100Kg煤为计算标准。
2、已知条件（1）煤的组成（2）吹风气组成（3）半水煤气组成（4）灰渣组成（5）带出物组成（6）现有生产消耗（7）循环时间（8）各物料进出煤气炉的温度空气：温度2℃吹风气：350℃上行煤气温度：360℃下行煤气温度：160℃灰渣：200℃入炉蒸汽：压力0.05Mpa 温度220℃（9）带出物的百分比：11.6%（10）千立方耗蒸汽790Kg/KM3，千立方耗煤625Kg/KM3，吨氨耗气3700M3，16台煤气炉产气量55000M3/h,每小时蒸汽用量845×55=46475Kg，每台炉每小时蒸汽使用量46475/16=2904.7Kg。
按照上下吹蒸汽手轮开启比例计算上下吹蒸汽用量：V=uA，上吹手轮为下吹手轮的1.8倍，面积是（1.8×1.8）/1=3.24倍，忽略入炉蒸汽压力波动，上吹蒸汽流量为1921.4Kg/h，下吹蒸汽流量为640.5Kg/h.每台里每小时产气量为55000/16=3437M3,使用煤量为3437×625/1000=2148Kg/h，每100Kg煤每小时蒸汽上吹用量为1921.4/2148×100=89.45Kg/h, 每小时蒸汽下吹用量为640.5/2148×100=29.82Kg/h。
二、基本的物料衡算（一）带出物中各组分的含量Kg100×11.6%=11.6其中：C 11.6×62.51%=7.25A 11.6×24.32%=2.82（二）由灰渣平衡计算灰渣质量Kg灰渣质量=（24.32-2.82）/0.8051=26.705其中：C 26.705×24.32%=6.49A 26.705×80.51%=21.5（三）煤种各组分损失带出物及灰渣中的总量Kg其中：C 7.25+6.49=13.74A 2.82+21.5=24.32（四）煤气化后进入煤气中的C元素的量Kg100Kg原料煤，固定碳含量为60.04%，其碳含量为100×60.04%=60.460.4-13.74=46.66三、吹风阶段的计算（一）物料衡算1、每m3吹风气中所含各元素的量KgC=12×(0.094+0.119+0.014)/22.4=0.122N=28×0.735/22.4=0.922、由碳平衡计算吹风气的产量M360.4/0.122=495.083、由氮平衡计算空气用量M3（495.08×0.92）×22.4/(0.79×28)=461M3（二）热量衡算（基准温度为0℃）计算依据根据反应前后碳反应所产生的热量，以及计算出热量的使用地方，如何才能够最大限度利用这部分热量。
计算时计算出原料煤的热值，半水煤气、吹风气的热值，并且计算出所占比例。
1、原料煤的热值煤的燃烧热主要是由所含的固定碳和可燃性挥发份燃烧氧化产生。
因此根据煤中固定碳和可燃性挥发份的含量及它们的比率关系，应用经典公式计算出煤的发热量：Q f = [100 K1/—（K1/+6）×A f —3V f] ×4.18式中：Q f —发热量， kJ/kg ；C f --固定碳含量，％；V f --挥发份含量，％；A f --灰份含量，％；K --为一变数，随可燃基挥发份和焦渣特征的不同而不同。
可燃基挥发份V r = 100×V f / ( C f + V f ) ，%V r=100×10.52/(60.04+10.52) %=14.9%由煤的挥发份和焦渣特征查表知：K=84.5Q f = [100 K1/—（K1/+6）×A f —3V f] ×4.18=[100×84.5—（84.5+6）×24.32 —3×10.52] ×4.18 =25989.1 kJ/kg100kg煤热值为：25989.1×100=2598910kJ对原料煤及干空气的焓忽略不计。
2、吹风气的热值查的吹风气中各组分的高热值为单位吹风气的热值为Q吹=∑H v,iyi=12769.7×0.034+12644.1×0.084+39858.3×1.4=2054.29kJ吹风气的热值=461×2054.29=947027.7kJ干吹风气的焓H吹=WCpmΔT干吹风气的平均恒压热容为：查得各组分在0-350℃的平均恒压热容为吹风气的平均摩尔恒压热容：Cpm=∑Cpiyi=（29.22×0.034+29.98×0.084+44.59×0.0131+31.07×0.004+29.73×0.735+46.89×0.014）/22.4=1.1932KJ/(M3. ℃)干吹风气的焓H吹=WCpmΔT=461×1.1932×350=192522.8KJ3、带出物的热值带出物的热值近似计算为=11.6×25989.1=301474KJ带出物焓值计算为=11.6×1.05×350=4263KJ4、灰渣的热值6.49×33913=220095KJ33913为C得到热值KJ/(Kg.℃)灰渣的焓计算为：煤质不一样，其比热是不同的，煤水分对煤的比热影响很大。
这里有一个范围: 烟煤：1.26-1.51 KJ/(kg.k) 无烟煤：1.09-1.17 KJ/(kg.k) 褐煤1取我们灰渣的平均热容为0.95 KJ/(kg.℃)灰渣的焓为：26.705×0.95×200=5074KJ5、散热损失（按照原料煤热值的6%，包括泄漏损失）2598910×0.06=155934.6kJ散热损失合计：947028+192523+301474+4263+220095+5074+155935=1826392kJ6、积蓄在碳层中间的热量积蓄在碳层中间的热量：2598910-1826392=772518kJ 吹风效率: 772518/2598910=29.7%.四、制气阶段的计算（一）物料衡算1、每m3半水煤气中所含各元素的量KgC=12×(0.226+0.152+0.029)/22.4=0.218N=28×0.189/22.4=0.236H=5.12×2/18=0.572、由碳平衡计算半水煤气的产量M360.4/0.218=277.06实际生产我们100Kg煤生产半水煤气：625Kg/KM3，1000/625×100=160M3.3、由氮平衡计算空气用量M3（277.06×0.236）×22.4/(0.79×28)=66.21M34、氢平衡假设条件上行煤气产量为X M3下行煤气产量为（277.06-X）M3上行煤气中的水气含量为0.28Kg/M3干气上行煤气中的水气含量为0.53Kg/M3干气上下吹蒸汽用量均为WKg上行阶段进项：Kg原料煤带入氢量：0.57X/277.06=0.0021X蒸汽带入氢量：W/9合计： 0.0021X+ W/9出项：Kg煤气中含氢量X/22.4×40.2/100×2+ X/22.4×2.9/100×4=0.04107X煤气中的水气含氢量0.28×2 X /18=0.031X合计：0.031X+0.04107X=0.0721X由氢平衡得：0.0021X+ W/9=0.0721X （1）下行阶段进项：Kg原料煤中带入氢量0.57（1- X/277.06）=0.57-0.0021X蒸汽带入氢量W/9出项：Kg煤气中含氢量（277.06-X）/22.4×40.2/100×2+（277.06-X）/22.4×2.9/100×4=12.37-0.04107X煤气中的水气含氢量0.53×2/18（277.06-X）=16.32-0.059 X 整理得：0.57-0.0021X+ W/9= 12.37-0.04107X+16.32-0.059 X联立以上（1）（2）式得X=166.24M3，W=104.73Kg上行煤气的量为166.24M3 下行煤气的量为110.8M3上行煤气中水气量为：0.28Kg/M3干气下行煤气中水气量为：0.53Kg/M3干气上行煤气中水气含量0.28×166.24=46.55Kg下行煤气中水气量为0.53×110.8=58.72Kg上吹蒸汽用量104.73Kg，蒸汽总量104.73×2=209.46Kg 上吹蒸汽分解率（104.73-46.55）/104.73=55.6%下吹蒸汽分解率（104.73-58.72）/104.73=43.9%平均蒸汽分解率（209.46-46.55-58.72）/209.46=49.74%(二)热量衡算1、进项kJ原料煤的热值 25989.1×100=2598910蒸汽的焓209.46×2910=609528.6忽略空气及空气中水汽的焓合计2598910+609528.6=3208438.62、出项kJ水煤气的热值单位水煤气的热值计算：Q半=∑H v,iyi=12769.7×0.402+12644.1×0.226+39858.3×0.029=9146.88kJ水煤气的热值=277.06×9146.88=2534234.573上行煤气的焓上行煤气的平均摩尔恒压热容：Cpm=∑Cpiyi=（29.22×0.402+29.98×0.226+44.59×0.152+31.07×0.002+29.73×0.189+46.89×0.029）/22.4=1.444KJ/(M3. ℃)上行煤气的焓H上=WCpmΔT=166.24×1.444×360=86418.2KJ下行煤气的焓H上=WCpmΔT=110.8×1.444×160=25599.23KJ 上行行煤气中水气的焓KJ/Kg46.55×3177+58.72×2802=312423KJ360℃和160℃过热蒸汽焓为3177KJ/Kg，2802KJ/Kg需从碳层中吸收的热量KJ3645516-3208438.6=437077.4制气效率=2534234.573/(2598910+437077.4+609528.6)=69.5% 热量平衡表五、总过程计算（一）原料煤的分配设100Kg原料煤中用于制气的量为XKg，根据热量平衡得：437077.4X=（100-X）×772518X=63.86100Kg原料煤用于制取半水煤气的量为63.86，用于吹风蓄热的为36.13Kg。