 |
Процессы, протекающие в камере коксования.
|
|
|
|
При нагреве угля без доступа воздуха происходят сложные хим. и физ/хим. процессы превращения, в рез. которых образ. паро- и газообразные продукты и образуется тв. нелетучий остаток – кокс.
Процесс термической деструкции можно разделить на 4 стадии:
1. 300-350 – выделение низкомол-ных кислородсодержащих газов: СО, СО2, Н2О. не происходит заметной деструкции основной мол-рной структуры, а наблюдается лишь деструкция фенольных и карбоксильных групп, приводящая к увеличению мол-рной массы углей. Это процессы поликонденсации.
2. 350-400 – начинается интенсивная деструкция макромолекул углей. Уменьшается мол. масса, т. е. образ. мол-лы меньшего размера, которые образуют пластическую массу. Протекают реакции конденсации (синтеза). Однако процесс деструкции преобладают над процессами поликонденсации.
3. 450-500 (550) – значительное уменьшение массы угля за счёт выделения смолы. Продолжается выделение низкомол. газов и происходит отверждевание пластической массы с образованием полукокса. Процессы поликонденсации преобладают над процессами деструкции, т. е. происходит увеличение мол-ной массы у.
4. 550-900 – постепенное уменьшение массы за счёт выделения низкомол-ных продуктов в основном водорода. При этом наблюдается уплотнение и ориентация крупных мол-л, что приводит к образованию кокса, близкого по структуре к графиту.
Подобные превращения у. наблюдаются в промышленных условиях, но при этом есть и существенные отличия. Причиной явл. то, что тепловые потоки в камере коксования направлены с двух сторон навстречу др. к др., т.е. от стен камеры коксования к осевой плоскости. 
Динамика изменения температур уг. загрузки
1 – температура поверхности стен;
|
|
|
2- температура уг. загрузки у стены;
3 – температура уг. загрузки на расстоянии 60 мм от стены;
4 – температура по оси камеры коксования.
Сразу после загрузки уг. шихты в камеру коксования в шихту поступает большое количество тепла, т.о. за счет тепла, аккумулированного стенками камеры. В результате, температура стен камеры коксования падает с 1100 до 700 0С, а слой шихты расположенный у стен камеры коксования быстро нагревается. Скорость подъема температур составляет от 0,5 – 4 0С в минуту. Температура в средних слоя угольной загрузки начинает повышаться позже чем в пристеночных слоях и чем дольше слой угольной загрузки от стены, тем позже поднимается температура этого слоя, потому что распределение температур внутри угольной загрузки неравномерно, в связи с чем эта неравномерность сохраняется в течении всего периода коксования.
Удельное кол-во тепла, поступающего в уг. загрузку, так же изменяется во времени. В соответствии с изменением температуры уг. загрузки в камере коксования происходят последовательно отдельные стадии процесса. начинаясь одновременно от обеих стен камеры они по мере проникновения тепла в глубь загрузки продвигаются к осевой плоскости печи, где одноимённые промежуточные зоны сходятся, а затем исчезают, переходя в следующее состояние.
1. Влажный уголь (200С)
2. Сухой уголь (2000С)
3. Размягченный уголь (>4000С, на границе)
4. Затвердевание пластической массы(5000С)
5. Полукокс (6000С)
6. Кокс (9000С)
Скорость подъема температур в слоях угольной загрузки по ширине в камеры зависит от влажности и теплосодержания шихты. Чем выше влажность угля, тем ниже скорость нагрева до температуры перехода угля в пластическое состояние. Это объясняется низкой теплопроводностью паров воды, заполняющих промежутки между частицами угля при температурах выше 1500С. С повышением теплосодержания угольной загрузки скорость подъема температуры возрастает, при чем увеличение скорости нагрева происходит в области температур предпластического состояния, что способствует увеличению толщины пластических зон угольной загрузки в 1,2 – 1,5 раза. В соответствии изменению скорости подъема температуры по ширине камеры коксования изменяются свойство кусков кокса. Непосредственно у стен камеры коксования кокс больше прокален и больше графитизирован чем в районе осевой плоскости коксового пирога. В осевой плоскости кокс менее прочный, имеет губчатую структуру, крупно пористый его называют смоляным коксом. Пористая структура кокса изменяется по ширине камеры коксования в зависимости от качества шихты и в зависимости от влажности. В процессе коксования влага мигрирует под действием теплового потока в направлении осевой плоскости камеры коксования поэтому при коксовании влажность шихты, температура в осевой плоскости не превышает 1000С в течении 6 – 8 часов, т.е. до полного испарения воды. При загрузки сухой шихты температура в осевой плоскости растет быстрее и повышается равномерность подъема температур по ширине печной камеры, что приводит к повышению равномерности пористой структуры кокса. После затвердевания пластической массы и образования полукокса происходит его усадка. Усадка вызывается соответствующим уменьшением объема материала в следствии воздействия и выделения газообразных продуктов коксования происходит упорядочивание структуры и др. явления. Усадка вызывает появление напряжений в монолитном слое и как следствие приводит к образованию трещин. Процесс трещинообразования зависит от характера усадки полукокса. На величину усадки влияет количество летучих веществ выделяющихся в стадии после пластического твердого состояния, т.е. посте выхода летучих веществ из полукокса. Также на процесс трещинообразования влияет насыпная плотность шихты, период коксования, конечная температура в осевой плоскости коксового пирога.
|
|
|
|
|
|
