Файл: Тютюнников Ю.Б. Получение кокса из слабоспекающихся углей.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 04.04.2024
Просмотров: 78
Скачиваний: 0
Таблица 30
Результаты теплотехнических
Вид топлива |
Теплотворная |
|
испытаний различных видов топлива
способность фЦ, ккал/кг |
К. п. д. печи, % |
Потери тепла с уходящими газа ми, % |
Потери тепла от химической не полноты сгора ния, % Потери тепла от механической не полноты сгора ния, % |
Температура уходящих газов, °С |
|
|
|
|
1 |
Рядовой газовый донецкий |
5830 |
59,0 |
12,3 |
4,4 |
23,7 |
184 |
|||
уголь . . |
. . . . |
||||||||
Львовско-волынский рядо |
|
|
|
|
|
|
|||
вой |
уголь ....................... |
|
6000 |
66,7 |
18,3 |
4,2 |
10,8 |
315 |
|
Львовско-волынский обо |
6618 |
61,3 |
18,8 |
5,6 |
14,3 |
307 |
|||
гащенный уголь . . . . |
|||||||||
Кокс из донецкого газово |
6930 |
73,3 |
19,2 |
1,8 |
5,7 |
396 |
|||
го у гл я ............................... |
|
||||||||
Кокс из львовско-волын |
6566 |
70,1 |
21,4 |
3,7 |
4,8 |
415 |
|||
ского |
у г л я ....................... |
рядового |
|||||||
Брикеты |
из |
|
|
|
|
|
|
||
львовско-волынского уг |
6400 |
66,9 |
19,1 |
6,8 |
7,2 |
342 |
|||
ля |
• ................................... |
|
|
||||||
Антрацит А К .................... |
|
7330 |
64,3 |
12,7 |
1,5 |
21,5 |
238 |
„АРШ, содержа
щий 40% мелочи . . |
5480 |
31,8 |
8,2 |
1,4 |
58,6 |
138 |
Брикеты из тощего угля |
7000 |
54,7 |
19,0 | |
4,7 |
21,6 |
364 |
Как показали испытания, к. п. д. бытовой печи при сжигании рядового львовско-волынского угля колебался в зависимости от способа закладки его в топку от 59,6 до 66,7%, при сжигании обогащенного угля он составлял 61,3%, а брикетов из рядового угля — 66,9%, при сжига нии кокса, полученного из этого же угля, — 70,1%.
Рядовой и обогащенный газовые угли, а также бри кеты из них при сжигании в бытовых печах спекаются, образуя плохо проницаемую для воздуха подушку, в связи с чем для поддержания нормального горения не
5 — 829 |
65 |
обходимо часто подрывать ее и разбивать спекшиеся комья.
При сжигании кокса из углей Львовско-Волынского бассейна в бытовой отопительной печи было установлено, что целесообразно сжигать кокс крупностью 40—0 мм с преобладанием фракции 40—25 мм. Этот кокс, как и кокс из донецких газовых углей, нормально горит в рас каленном слое и обладает высокой термической стойко стью на протяжении всего процесса горения.
Коксу как бытовому топливу должно быть отдано предпочтение еще и потому, что он имеет ряд преиму ществ по сравнению с брикетами: не дает копоти и дыма и не нуждается в особых условиях хранения.
Таким образом, использование спекающихся газовых углей для получения высокотемпературного кокса позво лило бы обеспечить промышленность и население высо кокачественным бездымным топливом.
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ В ОБЛАСТИ НЕПРЕРЫВНОГО ПОЛУЧЕНИЯ ФОРМОВАННОГО МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОГО КОКСА
ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА ПРОЦЕССА
Впоследние годы проводились исследования метода не прерывного коксования слабоспекающихся углей в ИГИ АН СССР под руководством чл.-корр. АН СССР
Л. М. Сапожникова. В ИГИ АН СССР [4], 42—44, 47— 51, 84—86] проводились лабораторные исследования, а для проверки разработанных принципов нового процес са и решения вопросов технологического и аппаратур ного оформления была построена стендовая установка производительностью 200 кг!ч угля. В этой установке процесс коксования осуществляется не послойно, а раз дельно по стадиям в отдельных аппаратах, что дает воз можность применять различные методы и скорости на грева в каждой стадии и управлять процессом коксообразования. Кроме того, в этом процессе можно заранее разделить всю массу перерабатываемого угля на отдель ные изделия одинаковой величины, придавая им при этом желаемую форму и размеры.
Основным отличием нового процесса от существую щего метода коксования является сближение угольных частиц и слияние их в монолит под определенным давлением, приложенным в определенный выбранный
5* |
67 |
момент |
термического |
превращения |
угольного |
ве |
||||||||
щества. |
|
|
схема |
получения |
формованного |
|||||||
Принципиальная |
||||||||||||
кокса по методу ИГИ |
АН СССР приведена на рис. 13. |
|||||||||||
ОтпоОотнниО |
|
|
Согласно |
схеме |
уголь, |
измель |
||||||
|
|
ченный в |
молотковой |
дробилке |
||||||||
|
iTISfMOhQCUmeJib |
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
до размера частиц не более 3 мм, |
|||||||
|
|
|
|
|
подается |
в |
аппарат |
предвари |
||||
|
|
|
|
|
тельного нагрева угля 1 первой |
|||||||
|
|
|
|
|
ступени, в котором нагревается |
|||||||
|
|
|
|
|
до температуры |
150—170° С |
от |
|||||
|
|
|
|
|
работанными газами, отходящи |
|||||||
|
|
|
|
|
ми из аппарата |
второй |
ступени. |
|||||
|
|
|
|
|
В |
пылеулавливателе |
первой |
|||||
|
|
|
|
|
ступени — циклоне |
2 — газовый |
||||||
|
|
|
|
|
теплоноситель отделяется от угля, |
|||||||
|
|
|
|
|
после чего подается в вихревой |
|||||||
|
|
|
|
|
нагреватель |
второй |
ступени |
3, |
||||
Рис. |
13. |
Принципиальная |
|
где нагревается до заданной по |
||||||||
|
режиму |
температуры |
в тече |
|||||||||
схема |
получения |
формо |
|
ние |
0,5—1 |
сек. |
Эта |
темпера |
||||
ванного |
кокса |
методом |
|
|||||||||
|
ИГИ АН |
СССР. |
|
тура |
различна для |
разных |
уг |
лей и находится в пределах 400— 470° С, т. е. в пределах температур угля в пластическом состоянии и затвердевания пластической массы. Из вих ревого нагревателя второй ступени уголь уносится газо вым потоком в циклон 4 второй ступени, из которого вы ходит в виде сыпучего материала.
В вихревом нагревателе уголь нагревается до тем пературы перехода в пластическое состояние, но из-за высокой скорости нагрева он не успевает изменить своего агрегатного состояния, для чего требуется не которое время. В связи с этим уголь из циклона 4 по дается в аппарат выдерживания 5, в котором находится
68
при определенной температуре некоторое время, необ ходимое для подготовки его к формованию. Из аппара та выдерживания уголь поступает в аппарат для фор мования — шнековый пресс 6, на котором получают формовки цилиндрической формы. Их диаметр изменя ют применением различных мундштуков пресса.
Полученные формовки подвергают спеканию и про |
||
каливанию. |
Для |
этого их подают в печь спекания 7, |
в которой |
они |
нагреваются до температуры, обеспечи |
вающей получение |
жесткой структуры полукокса. Из |
|||
печи спекания |
они |
поступают в печь прокаливания 8, |
||
где |
нагреваются |
до конечной температуры 750—800° |
||
и, |
охлаждаясь, |
|
становятся готовым продуктом — ме |
|
таллургическим |
коксом. |
СТАДИЯ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО НАГРЕВА УГЛЯ
Нагревать уголь до температуры пластического со стояния целесообразно в токе газообразного теплоноси теля, так как в этом случае в результате хорошего смешения угля и газа коэффициент теплопередачи бу дет наибольшим. По предложению В. П. Козырева и И. 3. Шубеко, уголь на установке непрерывного коксо вания предварительно нагревали в вихревом потоке теплоносителя в аппарате, получившем название ви хревого нагревателя [86, 87]. В этом аппарате уголь очень быстро нагревается до температуры 420—450°. В вихревом нагревателе коэффициент теплопередачи значительно больше, чем в обычных теплообменных ап паратах и нагревательных печах. Благодаря разности скоростей между частицами угля и газа происходит турбулизация пограничного слоя газа. Разность скоро стей движения угольных частиц и газа возникает из-за того, что частицы угля в газовом потоке движутся кри волинейно. В результате наблюдений за движением
69
угольных частиц различных размеров в газовом потоке установлено наличие заметного вращения частиц, кото рое резко изменяет характер обтекания их газом и обус ловлено следующими факторами:
1)неправильными геометрическими размерами;
2)вращающим моментом, создаваемым газовым по
током; 3) периодическим ударением частиц о стенки аппа
рата или соударением их.
Турбулизация пограничного слоя вызывает интен сивный теплообмен в газовой взвеси, что позволяет за
доли |
секунды нагреть мелкоизмельченный |
уголь до |
|||
высоких температур |
[70—74]. |
|
|
интенсив |
|
В |
общем случае |
относительной мерой |
|||
ности теплообмена является критерий Bi, равный |
|||||
|
|
б — б |
а R |
|
|
|
|
д б |
б |
|
|
где t\ — t i — перепад температур |
по частице, град; |
||||
|
At1 — температурный |
напор, град; |
|
||
|
а — коэффициент теплообмена, |
|
|||
|
ккал/м2 • ч • град: |
|
|
||
|
R — радиус частиц, м; |
|
|
||
|
А,— теплопроводность материала частиц, |
||||
|
ккал/м ■ч ■град. |
|
оценивает |
интенсив |
|
Таким образом, |
критерий Bi |
ность теплообмена среды и поверхности частицы по сравнению с ее теплопроводностью. Возможны два слу чая: Bi 1 и B i^ l . В первом случае относительная интенсивность теплообмена мала, она характерна для современных печей при малых значениях коэффициен
та теплообмена и больших значениях -^f. В этих усло
виях можно пренебречь температурным перепадом по частице по сравнению с температурным напором. Во
70