Технология производства кокса - Иванов Е.Б
Скачать (прямая ссылка):
Решение этих задач должно обеспечить ритмичную и устойчивую работу мощных коксовых батарей и создание необходимых санитарно-гигиенических условий на коксохимических предприятиях и в их окрестностях.
Глава II. ТЕПЛОВАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПРОЦЕССА КОКСОВАНИЯ § 1. УДЕЛЬНЫЙ РАСХОД ТЕПЛА НА КОКСОВАНИЕ
Как и каждый технологический процесс, процесс коксования, помимо количеств затраченного сырья и выхода конечных продуктов процесса, характеризуется количеством энергии, затраченной при переработке сырья в конечные продукты. Рассмотрим лишь затраты тепловой энергии в процессе коксования, не касаясь других видов энергетических затрат. Теплота, затраченная на переход угля в кокс, состоит в основном из теплоты сгорания отопительного газа в обогревательной системе коксовых печей. Количество затраченной теплоты, полученной от сгорания отопительного газа, отнесенное к единице массы коксуемой шихты, представляет собой удельный расход тепла на коксование. Этот показатель характеризует степень совершенства процесса коксования в целом: равномерность обогрева печей, потери тепла в окружающую среду через наружные поверхности печей и с дымовыми газами, ритмичность процесса, техническое состояние коксовых печей.
Удельный расход тепла на коксование подсчитывается на 1 кг коксуемой шихты фактической влажности. В этом случае пользуются формулой
где qaa — удельный расход тепла на коксование влажной шихты,
кдж/кг; V0 — расход газа на обогрев, нм3/ч; Qn — низшая теплота сгорания газа, кдж/нм3; ?вл — количество скоксованной шихты фактической влажности, кг/ч.
Г ля шихты влажностью 8% с?вл при обогреве печей коксовым газом равно примерно 2250 кдж/кг (около 540 ккал/кг), а при обогреве печей доменным газом значение qbn выше на 130—170 кдж/кг (30— 40 ккал/кг), чем при обогреве коксовым газом.
Современные коксовые установки из четырех батарей расходуют в сутки более миллиона кубических метров коксового газа или более пяти миллионов кубических метров доменного газа. В этих условиях даже относительно небольшое снижение расхода тепла на коксование является важной хозяйственной задачей.
Расход тепла на коксование особенно зависит от влажности коксуемой шихты и коэффициента избытка воздуха при сжигании отопительного газа.
Расход теплоты на испарение влаги и перегрев водяных паров можно рассчитать по формуле
W
4w = Too" [(10° _ 30) + 2257 + 1 '9 {t ~ 100)1, (68)
где qw — теплота, уносимая водяными парами на 1 кг влажной шихты, кдж/кг; 2257 — скрытая теплота испарения воды при температуре 100° С, кдж/кг (539 ккал/кг); t — температура газов в подсводовом пространстве коксовой печи в первой половине коксования, °С; 1,9 — теплоемкость водяных паров, кдж/(кг • град) [0,46 ккал/ {кг ¦ град)]; W — содержание влаги в коксуемой шихте, %; 30 — температура загружаемой шихты, °С.
Применять эту формулу для расчета увеличения расхода теплоты при повышении влажности нельзя, так как водяные пары уходят из шихты при более низкой температуре и перегреваются в подсводовом пространстве за счет охлаждения газов, т. е. без дополнительной затраты теплоты. Парами воды уносится 11—17% общей теплоты, затраченной на процесс коксования. Снижение содержания влаги в шихте на 1 % уменьшает расход теплоты примерно на 29,4 кдж/кг [7 ккал/кг). Эта величина значительно меньше при очень низком содержании Елаги в шихте и увеличивается с повышением влажности шихты, так как изменение влажности шихты изменяет величину удельной насыпной массы шихты. В предельном случае, если удельная насыпная масса загрузки по влажной шихте постоянна, расход теплоты меняется на 33,6 кдж/кг (8 ккал/кг) при изменении влажности шихты на 1 %.
Высокая влажность шихты вредно отражается и на состоянии кладки коксовых печей из-за резкого охлаждения стен камеры после загрузки влажной шихты, и поэтому срок службы кладки печей при работе на шихтах с небольшой (и постоянной) влажностью больше. Если влажность коксуемой шихты увеличить на 1 %, то для сохранения температуры в осевой плоскости коксового пирога при том же периоде коксования необходимо увеличить температуру в вертикалах на 3—5 град.
При одинаковых температурах в вертикалах коксовых печей колебания влажности шихты изменяют качество кокса за счет колебаний конечной температуры коксования.
Колебания влажности шихты и обусловленные ими изменения величины насыпной массы шихты влияют на производительность коксовых печей.
Расход теплоты на коксование зависит от коэффициента избытка воздуха при сжигании отопительного газа. Подбором оптимального коэффициента избытка воздуха можно заметно снизить расход газа на обогрев коксовых печей. При этом особенно нежелательна работа печей с коэффициентом избытка воздуха ниже 1,20—1,25. При работе с низким коэффициентом избытка воздуха, вследствие неэквивалентного распределения газа и воздуха по отдельным вертикалам, газ может сгорать неполностью, что приводит к большим потерям теплоты. Если в продуктах горения, например в доменном газе, содержится 1 % оксида углерода, потеря теплоты за счет химической неполноты горения составляет 128 кдж (20,5 ккал) на 1 нм3 продуктов горения, т. е. около 252 кдж (60ккал) на 1 нм3 газа, или 6%. Повышение коэффициента избытка воздуха также увеличивает потери теплоты с продуктами горения, но меньше. Для доменного газа увеличение содержания кислорода в продуктах горения на 1% соответствует возрастанию потерь теплоты с продуктами горения примерно на 12,6 кдж 1нм3 (3 ккал/нм3), или 0,6%. Изменение коэффициента избытка изменяет характер факела горения в обогревательных каналах, а, следовательно, распределение температур по высоте камеры коксования.
