Тепло — и температуропроводность в условиях промышленного коксования

Данные об эффективных коэффициентах теплопереноса в уе-н ловиях промышленных коксовых печей представляют большой1- интерес с технологической точки зрения, так как они позволя­ют оценить распределение температур в загрузке, определив оптимальные условия ведения процесса, гарантирующие высо­кое качество кокса и равномерность его свойств.

В табл XVI 12 приведены эффективные коэффициенты теп-? ло — и температуропроводности коксующейся загрузки для пе­чей различных конструкций, полученные Н. К. Кулаковым пу^ тем определения расхода тепла и температур в осевой плоско^ сти коксового пирога и в отопительных простенках (рис 72 73) [106].

Наряду с очевидной ценностью этих данных следует отметить^ их приблизительный характер, обусловленный тем, что тепло-| емкость и плотность коксующейся загрузки приняты ПОСТОЯЇ ными по периоду коксования.

Тепло — и температуропроводность коксующейся загрузки на| протяжении всего периода коксования непрерывно и интенсив­но возрастают (см. рис. 72 и 73). Наиболее резкий рост их от мечается прй температуре в осевой плоскости выше 700° С, т. е.- в условиях, когда все пространство между стенкой камеры осевой плоскостью ее заполнено полукоксом или коксом 194

Изменение термических коэффициентов по периоду коксования (данные Н. К. Кулакова)

Коэффициент

Коэффициент

Температуро­

Теплопроводности

Проводности

Вт/м К

Ккал/(м ч С)

ДО’8 м^/с

0*

О

Темпера­тура по оси коксового пирога,

Темпера­

Тура

Отопи­

Тельных

Каналов,

°С

подпись: темпера
тура
отопи
тельных
каналов,
°с

Насыпная

Плотность

Влажной

Шихты,

Кг/м3

подпись: насыпная
плотность
влажной
шихты,
кг/м3

Печи ПВР-46 (Днепродзержинский завод, машинная сторона)

9

1284

10

1284

11

1284

12

1284

13

1284

14

1284

782

264

782

385

782

515

782

705

782

866

782

1008

0,31

0,27

0.37

0,32

0,44

0,38

0,62

0,53

0,76

0,65

1,13

0,97

24,5

8,8

28.4

10,2

34,2

12 3

47,0

16,9

58,6

21,1

87,6

31,5

Печи ППН-407 (Харьковский коксохимический завод, машинная сторона)

8

1348

745

276

0,37

0,32

28,4

10,2

9

1348

745

403

0,51

0,38

33,9

12,2

10

1348

745

587

0,59

0.51

45,3

16,3

И

1348

745

800

0,84

0,72

63,9

23,0

12—17

1348

745

943

1,05

0,90

80,1

28,8

Тепло - и температуропроводность в условиях промышленного коксования

Я, ккал/(м ч °Ъ)

Л%Вт/(м К)

Рис 72 Изменение средней теплопроводности коксующейся загрузки в зависимости от повышения температуры в осевой плоскости печей*

/ — ПК 2к-50 (Запорожье), 2 — ПВР-51 (Жданов), 3 — ПВР 46 (Днепропетровск), 4 — НПН 40Т (Харьков), 5 — ПК-2к-46 (Орск) 6 — ПК 2к 40 (Кривой Рог)

Температуропроводность угольных брикетов и ее изменение при повышении температуры обработки [109]

Темпера­

Тура

Обработки,

°С

УГ

Плотность, г/см8

Пори­

Коэффициент ‘ температуре — ** проводности

ЦОФ

%

Действи­

Тельная

Кажу­

Щаяся

Стость,

%

10"8 м»/с

Ю’4 м»/ч?

К» 3 ,Ново — Гродовская“

Исходная

550

600

650

700

750

29,58

18,90

6,93

4,74

1,95

1,505

1,675

1,771

1.758

1,887

1,867

0.868

0,700

0,711

0,732

0,780

0,825

42,31

58.20

59.80

58.20 58,60

55.80

14,5

19,2

22,1

25,1

29.4

39.5

5,22 ‘ 6,90 1 7,96 1 9,04 1 10,56 ц 14,22 ’ ч

ЦОФ. Доб­ропольская“

Исходная

500

600

650

700

750

22,15

14,40

13,30

8,40

6.90

4,20

1,432

1,466

1,550

1,558

1,561

1,661

0,990

0,939

0,910

0,915

1,018

1,123

30.80

35.80 41,20 41,30 34,70 32,40

13,6

16.4 20,1 21,8

28.5 42,3

4.90 —

5.90 t 7,22 7,84 -■

10,25 -• 15,22 1

Польский

Уголь

Исходная

500

600

700

22,00

20.50

11.50 5,42

1,482

1,471

1,516

1,624

0,846

0,872

0,783

0,941

42,90

44,70

48,30

42,00

14.6 16,8

20.6 28,5

5.25 ’ 6,06 i 7,41 1 10,25 Ь

Сырые брикеты, изготовленные из разных углей, име: близкие значения. коэффициента температуропроводности (см,; табл. XVI. 13). Особенно незначительно различие этих коэфф» циентов для брикетов с близкими значениями плотности и по ристости. ‘

Термическая обработка приводит к увеличению температу-| ропроводности брикетов, особенно значительному при темпера-^ туре обработки выше 600° С, т. е. после затвердевания пласти-4 ческой массы и образования структуры полукокса. — ч

Данные, приведенные в табл. XVI. 13, не могут характери-.^ зовать действительную температуропроводность формовок ву процессе прокаливания, поскольку они не учитывают изменения’! теплофизических свойств с повышением температуры.

Б. И. Бабанин и другие [110], воспользовавшись методом^ квазистационарного режима, определили эффективную темпераЗ! туропроводность пластических угольных формовок цилиндрик! ческой формы диаметром и высотой 60—62 мм. Формовки бы-Й ли получены из шихты, включающей 70% газового угля ш. З «Полысаевская-2» и 30% слабоспекающегося угля Бачатского | карьера. Согласно результатам [110], эффективная температу — 1 ропроводность угольных формовок, измеренная в ходе их терми-‘ч 198 я,

Ческой обработки, несколько ниже соответствующих значений, определенных при комнатной температуре (рис. 74). Наряду с влиянием термических эффектов пиролиза авторы [110] объяс­няют это тем, что парогазовые продукты реакций пиролиза уда­ляются из формовок через их тепловоспринимающую по­верхность и движутся навстречу тепловому потоку, направлен­ному от периферии к центру формовок.

Определялись все три основные теплофизические характери­стики пластических формовок [111]: температуропроводность — методом квазистационарного режима; теплоемкость—методом сравнения с эталоном и теплопроводность—расчетом по фор­муле (II.3). Исследованию в данном случае были подвергнуты формовки из шихты: 75% газового угля ш. «Полысаевская-2» и 25% угля 2СС карьера им. 50-летия образования СССР. По­лученные данные показывают, что в интервале температур 450—850° С коэффициент температуропроводности возрастает от 5,1-10-4 до 25-10-4 м2/ч. Изменение коэффициента теплопро­водности формовок в ходе их прокаливания приведено в табл. XVI. 14.

Близкие к приведенным в табл. XVI. 14 данные получил А. А. Агроскин, определяя по методике [52] тепло- и темпера-" туропроводность формовок из газового угля ш. им. 7-го ноября (1А = 39,72%), а также из шихты (Уг = 32,29%) с участием 60% того же газового угля и 40% угля 2СС карьера им.. 50-летия об­разования СССР (рис. 75). Коэффициент теплопроводности быстро возрастает при температуре выше 400° С. Температуро­проводность формовок, как обычно для углей, изменяется по кривой с минимумом, отвечающим 450° С. Во всем исследован­ном интервале температур (20—800° С) температуропро­водность формовок из газового угля несколько выше, чем тем­пер атуропроводность формовок, полученных из шихты.

А;/0~*м% а;10~ймг/с

подпись: а;/0~*м% а;10~ймг/с
 
Для расчетов печей прокаливания наряду с данными о ко­эффициентах теплопереноса отдельных формовок необходимы

Рнс. 74. Зависимость температуропровод­ности угольной формовки от температуры обработки:

/ — определенная непосредственно в процессе прокаливания; 2 — определенная при комнатной температуре

Изменение коэффициента теплопроводности пластических угольных формовок и формованного кокса с повышением температуры [111]

Температура,

°С

Материал

500

600

700

800

900

Угольные формовки

0,34

0,29

0,36

0,31

0,43

0,38

0,85

0,73

1,42

1,22

Формованный кокс

0,58

0,50

0,64

0,55

0,72

0,62

0,97

0,83

1,34

1,15

Примечание. Числитель — Вт/(м*К), знаменатель — ккал/(м • ч • °С).

Данные о тепло — или температуропроводности слоя, образован­ного такими формовками. Эти данные обычно получают на ос­новании результатов измерения температурных полей в загруз­ках на больших лабораторных или полупромышленных уста новках.

Необходимо отметить, что подобные исследования требуют особой методологической тщательности и аргументированности, поскольку в них число возмущающих факторов и неоднозначно трактуемых параметров гораздо больше, чем в обычных лабо­раторных исследованиях. В то же время физический смысл рас­сматриваемых показателей при термообработке угольных фор­
мовок, одинаковой и постоянной во времени, более ясен, чем при слоевом коксовании. В данном случае эквивалентные ко­эффициенты теплопереноса (их можно назвать внешними), по сути, характеризуют изменение граничных условий на поверх­ности формовок во времени или по ширине камеры, образуемых под совместным влиянием многочисленных факторов, модели — руемость которых в каждом конкретном случае требует особого доказательства.

Анализируя состояние знаний в эюй области, следует признать, что рассматриваемое направление еще не получило должного развития, несмотря на ряд исследований, представ­ляющих определенный интерес.

Были исследованы эквивалентные коэффициенты темпера­туропроводности [ПО] неподвижных и движущихся слоев уголь­ных формовок в прокалочных камерах различной формы и ши­рины в зависимости от ширины и порозности слоя (рис. 76).

Кривая 1 (рис. 76, а) характеризует изменение температу­ропроводности слоя цилиндрической формы диаметром 200 мм п порозностью 50%. Кривая 2 построена для слоя прямоуголь­ной формы, ширина и порозность которого составляли 200 мм и 49%. Кривая 3 характеризует температуропроводность слоя формовок шириной 400 мм. Порозность этого слоя составляла 47,9%. Полученные данные позволяют оценить зависимость температуропроводности неподвижного слоя формовок от его порозности для различных температур (средних по слою) —■ рис. 76, б.

А, х/0’8м2/ч

Тепло - и температуропроводность в условиях промышленного коксования

400 500 600 700 t,°C 0,48 0,49 0,50 400 500 600 700Т,°С

Порозность слоя

Рис. 76. Зависимость температуропроводности слоя формовок от температуры (а) и порозности слоя (б) и изменение тем­пературопроводности подвижного слоя равной порозности (е)

Путем измерения температурных полей в движущемся слой формовок (камера диаметром 450 мм с внешним обогревом) авторы [110] рассчитали эквивалентный коэффициент темпе» ратуропроводности подвижного слоя, кривая 4 (рис. 76, е).Крий вая 5 построена для неподвижного слоя порозностью 50%. 4

Величины того же порядка для коэффициентов теплоперено-1 са движущегося слоя формовок получены в исследования^ [112], выполненных на опытно-промышленной установке непре! рывного коксования Харьковского коксохимического завода; По результатам измерения температурных полей в камере шш риной 430 мм с рядом допущений получены эмпирические за­висимости, характеризующие эквивалентную температуро- и теплопроводность движущегося слоя формовок в интервале тем­ператур 450—900° С:

Аэкв=0,03734-125 •10-67’+136-Ю-ЭГ2, м2/ч; (ХУ1.5|

Яэкв = 5,3619-15,82- 10-3Г+

+ 15,48-10-67’2, ккал/(м-ч-°С). (ХУ1.6),

Анализ приведенных выше данных позволяет заключить, что продолжительность термической обработки пластических формой вок в печах прокаливания определяется эффективными коэффиз циентами теплопереноса каждой отдельной формовки, поскол^ ку они гораздо ниже соответствующих эквивалентных КОЭффН; циентов для слоя

Ваш отзыв

Рубрика: ТЕПЛОФИЗИКА ТВЕРДОГО ТОПЛИВА

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *