ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Процессы, наблюдаемые в камере коксовых печей из "Общая химическая технология топлива" Приступая к описанию явлений, имеющих место в камере коксовой печи, следует прежде всего остановиться на последовательности изменений,, происходящих с угольной шихтой по мере ее нагревания. [c.232] До температуры 100° С из шихты испаряется гигроскопическая влага, затем до температуры примерно 300° С выделяются окклюдированные газы, пары воды, углекислота, сероводород, а также некоторое количе- ство газообразных углеводородов. С повышением температуры количество газов разложения угля увеличивается. В промежутке 300—350° С из. [c.232] Выделяющиеся в период пластического состояния смоляные пары и газы разложения придают пластической массе, в зависимости от ее вязкости и газопроницаемости, ббльшую или меньшую пористость, вызывая соответствующее увеличение объема. Образовавшийся при затвердевании пластической массы полукокс продолжает выделять газы, состоящие, главным образом, из метана и водорода (при температуре порядка 600° С). [c.233] Вследствие происходящей при этом усадки в полукоксе образуются трещины, дальнейшее развитие которых определяет форму кусков кокса. [c.233] При температуре 800° С газовыделение почти прекращается, а температура 900° С полностью обеспечивает надлежащий выжиг кокса. Дальнейшее повышение температуры сопровождается в общем простым перегревом улсе готового кокса. [c.233] Коксование Шихты, загрул енной в камеру печи, П(Р Оисходит под действием тепла отопительных простенков, начинаясь от стен камеры и постепенно распространяясь, с убывающей скоростью, к середине загрузки. [c.233] Для того чтобы яснее представить картину развивающихся при этом процессов теплопередачи, можно мысленно разделить всю загруженную шихту на тонкие вертикальные слои, параллельные стенам камеры. Совершенно очевидно, что при равной толщине таких слоев количество тепла, которое необходимо сообщить каждому слою, чтобы закончить коксование заключенной в нем шихты, можно принять одинаковым. [c.233] Первый слой получает тепло непосредственно от стен камеры, все остальные — через посредство слоев, расположенных между ними и стенкой. Через каждый слой, за исключением последнего, расположенного в середине загрузки, должно пройти все количество тепла, необходимое для коксования последующих слоев. Таким образом всегда существует равенство тепло, притекающее к слою, равно теплу, расходуемому на нагревание и коксование слоя, плюс тепло, передаваемое следующим слоям. Скорость передачи тепла зависит от температурного перепада между слоями и от их теплопроводности. В свою очередь, температурный перепад зависит от количества тепла, поглощаемого слоем. [c.233] Тепло расходуется в слое на повышение его температуры в соответствии с истинной теплоемкостью вещества слоя при данной температуре (шихта — кокс), на испарение влаги и смолы и на химические реакции. Последние могут быть как эндотермическими, так и экзотермическими, в пределах от —20 до +50 ккиж на 1 кг шихты. Обычно чем выше содержание кислорода в органической массе угля, тем более тепла выделяет уголь при термическом разложении. [c.233] Теплопроводность шихты зависит как от состава, так и от насыпного веса шихты и изменяется в пределах от 0,20 до 0,35 ккал/м час °С при температурах до пластического состояния, составляя, таким образом, примерно шестую-восьмую часть теплопроводности кладки стен камеры. Теплопроводность пластической массы и полукокса также невелика. Кокс обладает лучшей теплопроводностью, значительно возрастающей с температурой, и при 1000—1100° С почти равной теплопроводности кладки. [c.233] Заметное количество тепла, особенно в верхней части загрузки, передается конвекцией вследствие движения через загрузку выделяющихся паров и газа. С другой стороны, температура стен камеры около верха загрузки несколько ниже, чем у пода. Последнее обстоятельство, компенсируя влияние конвекции, действует выравнивающим образом. [c.233] На рис. 140 даны кривые I, II и ///, приближенно показывающие подъем температуры загрузки в камере шириной 400 мт при средней температуре вертикалов около 1300° С. Кривая I дает температуру слоя, непосредственно прилегающего к стенке камеры, кривая II-— слоя, расположенного на расстоянии 100 мм от стены, и кривая III — слоя на оси камеры. [c.234] Все кривые рис. 140 и 141 составлены для точек, находящихся в средней зоне печи по высоте загрузки. [c.234] Из рассмотрения кривых видно, что в данном случае коксование заканчивается через 14 час., так как температура среднего слоя, наиболее отдаленного от стен (кривая III на 100 рис. 140 и изохрона для 14 час. на рис. 141), к этому времени достигает 900 С. Температура всех слоев, за исключением ближайших к стене, задерживается на уровне около 100° С, за счет испарения влаги шихты, и затем быстро ,00 растет. Рост температуры среднего слоя (от 100° С) начинается при-200 мерно на половине периода коксования и идет медленнее, но более равномерно, чем в остальных слоях (кривая III, рис. 140), как это и должно быть в соответствии с условиями теплопередачи, изложенными выше. [c.234] Прилегающий к стене камеры слой шихты чрезвычайно быстро прогревается до температуры порядка 500° С. Затем начинается замедление и температура, постепенно повышаясь, доходит к концу коксования до 1000° С и выше. Действительно, после загрузки в печь шихты, имеющей летом температуру около 25° С, а зимой 10° С и ниже, поверхность стен камеры быстро охлаждается примерно до 600° С. В это время в шихту поступает тепло, аккумулированное в кладке. Уместно заметить, что вследствие возникающего при этом большого температурного перепада в стенках камеры тепло горения газа в вертикалах устремляется в сторону свежезагруженной печи, вызывая уменьшение подачи тепла в камеры соседних печей. По мере нагрева соприкасающейся со стенами загрузки температура поверхности стен в камере повышается сперва быстро, а затем замедленно, выравниваясь во второй половине периода коксования на уровне приблизительно на 200° С ниже средней температуры вертикалов. Перед концом коксования температура стеН начинает снова быстро повышаться. [c.234] Таким образом процесс коксования слоев загрузки, непосредственно соприкасающихся с обеими стенами камеры, бурно развиваясь, проходит в течение нескольких минут стадии подсушки и пластического состояния. Образовавшиеся у стен камеры так называемые пластические слои передвигаются внутрь загрузки со скоростью, вначале быстро замедляющейся, а затем снова увеличивающейся при приближении к оси камеры. [c.234] На рис. 142 показана кривая, характеризующая скорость перемещения пластического слоя на разном расстоянии от стен камеры, составленная в соответствии с кривыми роста и распределения температур, рассмотренными выше. [c.234] Скорость движения пластического слоя и изменение его ширины можно проследить, рассматривая температурные кривые. Действительно, горизонтальные проекции отрезков изохрон, ограниченных температурными линиями интервала пластичности (на рис. 141 заштрихованная полоса), дают на оси абсцисс как ширину пластического слоя, так и расстояние его от стен камеры. [c.235] Направление движения потоков газа в загрузке в основном определяется присутствием пластического слоя Долгое время этот вопрос оставался спорным не выяснен он с достаточной полнотой и в настоящее время. [c.235] Пионером опытного изучения сопротивлений, создаваемых газу пластическим слоем, следует считать Фоксвелла по его мнению направление газов определяется сопротивлением пластического слоя и кокса. [c.235] Вернуться к основной статье