Файл: Применение радиоизотопной техники в коксохимическом производстве..pdf

Для снижения погрешности определения плотности уголь­ ной загрузки принята следующая методика измерений.

Для уменьшения погрешности, обусловленной стати­ стическими флуктуациями измеряемого потока излучения, при всех определениях трехкратно измеряли число им­ пульсов в течение 100 с и определяли их среднеарифме­ тическое значение.

В связи с применением схемы прямого измерения «де­ тектор — усилитель — пересчетный прибор» для умень­ шения аппаратурной погрешности, связанной с времен­ ной и температурной нестабильностью измерительного тракта, перед каждым определением производили трех­ кратные измерения числа импульсов по контрольному источнику и по среднеарифметической величине их резуль­ татов корректировали определяемую экспериментально величину плотности.

Для исключения погрешности измерений, связанных с изменением расстояния между источником и детектором при различной установке двери камеры, перед каждой загрузкой угольной шихты производили замеры на пустой камере и вносили соответствующую корректировку в ре­ зультаты определений плотности на протяжении после­ дующего коксования.

На рис. 59 приведены кривые изменения плотности

из этапов исследования.

На рис 60 приведена кривая изменения плотности угольной загрузки в зависимости от ее температуры, по­ строенная по средним данным из результатов измерений на первом этапе исследования. Температуру угольной загрузки измеряли термопарой, установленной на рас­ стоянии 50 мм от греющей стенки и 450 мм от пода камеры печи.

Принципиально характер кривых на рис. 59 анало­ гичный. Отчетливо видно, что плотность угольной шихты

№

Рис. 59. Кривые изменения плотности уголь­ ной загрузки в процессе коксования на пер­ вом (/), втором (2) и третьем (5) этапах ис­ следования.

в центральных слоях (кривая 2) больше, чем в пристеноч­ ных (кривая /), что является следствием сегрегации уголь­ ных частиц различной крупности в процессе их загруз­

значительное снижение плотности угольной загрузки. При совместном рассмотрении рис. 59 (кривая /) и рис. 60 видно, что это снижение плотности имеет место в интер­ вале температур 150—180° С. В указанном интервале тем­

140

ператур интенсивное выделение летучих продуктов терми­ ческой деструкции угля не происходит. Можно предпо­

из него Лров воды и других газов, а также перераспределе­ ния массы материала в объеме угольной загрузки вслед­ ствие послойного протекания процессов при коксовании

вкамере печи. Так, в слоях угольной загрузки, распо­ ложенных ближе к греющим стенкам камеры, температура

врассматриваемый период времени выше, чем в соседних внутренних слоях. Там происходят процессы выделения

летучих продуктов, перехода в пластическое состояние и формирования структуры полукокса, сопровождающиеся сокращением объема до 25% от первоначального. Этот объем не может заполняться с горячей стороны, но может, по-видимому, заполняться подвижной массой из внутрен­ них слоев загрузки. Такому перемещению материала спо­ собствует также образование и движение паро- и газооб­ разных продуктов.

На первом этапе исследований резкое снижение плот­ ности угольной загрузки завершалось на четвертом часу процесса коксования.

Вследствие постепенного распространения высоких температур по толщине угольной загрузки от стенки к оси камеры резкое уменьшение плотности в объеме, контро­ лируемом во втором этапе исследований, наблюдалось позже и заканчивалось примерно на седьмом часу процес­ са коксования.

Согласно результатам первого этапа исследований, в слоях угольной загрузки, находящихся на небольшом расстоянии от греющей стенки камеры, на четвертом — шестом часу процесса коксования происходит быстрое на­ гревание до температуры 500° С. В этот период протекают стадии интенсивного выделения летучих продуктов кок­ сования (170—340° С) и пластического состояния. При этом плотность указанных слоев угольной загрузки в

141

контролируемом объеме может, с одной стороны, увеличива­ ться за счет перехода в пластическое состояние и сжимаю­ щего воздействия прилегающих более холодных слоев, из которых происходит выделение паро- и газообразных про­ дуктов, с другой стороны, резко уменьшаться зЛ ч ет ин­ тенсивного выделения летучих продуктов коксования. На рис. 59 (кривая /) видно, что в рассматриваемый период процесса коксования плотность угольной загрузки в кон­ тролируемом объеме снижалась в среднем на 2—3%.

На последующих этапах процесса коксования проис­ ходит формирование структуры полукокса и кокса. При этом за счет выделения летучих продуктов и образо­ вания трещин происходит уменьшение плотности, а за счет усадки и уплотнения самого материала — увеличение плотности. Результирующая величина плотности зависит от свойств угольной шихты и температурного режима про­ цесса коксования.

Несмотря на то, что в начальный период процесса кок­ сования плотность угольной загрузки в приосевом объе­ ме больше, чем в пристеночном, конечное значение плот­ ности приосевой части коксового массива ниже (см. кри­ вые / и 2 на рис. 59). Это согласуется с известными положениями о влиянии глубины термических превращений

ти объема угольной загрузки, контролируемого на треть­ ем этапе исследований, является ее резкое снижение в период с шестого по пятнадцатый час процесса коксова­ ния. По-видимому, в этот период весьма существенное влияние на измеряемую величину оказывает образование трещин в контролируемом объеме. Такое предположение подтверждается наличием четкой взаимосвязи радиоизотоп­ ного параметра ук (плотности коксового массива в камере печи в конце процесса коксования) с параметром проч­

142

ности М40, величина которого весьма чувствительна к трещиноватости кокса (рис. 61).

На первом этапе исследований было установлено, что величина плотности контролируемого объема угольной

корреляции может быть след­ ствием различий в формировании насыпной массы уголь­

ной шихты в испытательном аппарате и в камере печи, а также ограниченности объема угольной загрузки, в кото­ ром осуществляется бесконтактный контроль плотности.

Плотность коксового массива в камере в конце коксова­ ния ук тесно и прямолинейно взаимосвязана с величиной плотности у0 (рис. 63). Коэффициент корреляции г —

~0,76, уровень вероятности связи превышает 0,99. Аналогичные исследования процесса коксования с по­

мощью радиоизотопных измерений выполнены в условиях Запорожского коксохимического завода на лабораторной коксовой печи с автоматическим обогревом (рис. 64), где на пробе массой 35—40 кг воспроизведен процесс коксова­ ния в промышленных коксовых печах [38]. Камера коксо­ вания 4, закрываемая сверху крышкой 3 и спереди двер­ цей 8, обогревается с помощью двух боковых и одного по­ дового нагревательных элементов 2. Расположение радио­ изотопного оборудования аналогично расположению

143