Движение парогазовых продукте в угольной загрузке .

В первые 1,5—2 ч после загрузки печей испарившаяся из пристенной части шихты влага перемещается по направ­лению к оси камеры и там конденсируется. Эксперименты показали, что в осевой плоскости камеры влажность в это время возрастает на 1,5—2,8 %.

Образующийся у стен камеры, а также в верхней и ниж­ней частях загрузки пластический слой создает значитель­ное сопротивление движению газов. В результате в цент­ральной части камеры через 1—2 ч после загрузки давле­ние между пластическими слоями достигает 1,5—1,8 кПа.

Выделяющиеся из загрузки газы и пары движутся по пути наименьшего сопротивления. Для газов и паров хо­лодной стороны пластического слоя это путь вверх по уголь­ной загрузке, имеющей значительную порозность. Газы и пары по мере повышения давления прорывают пласти­ческий слой вверху камеры или сбоку. Для газов и паров, выделяющихся на горячей стороне пластического слоя, это путь к стене камеры по пористому телу полукокса и трещинам в коксе. Образовавшийся в первые часы коксо­вания пристенный слой дает усадку, и поэтому загрузка начинает касаться стены только в отдельных точках, а за­тем и вовсе отходит от нее, образуя зазор до 10—15 мм, что способствует уменьшению сопротивлений при движении га­зов по этому пути.

Газы и пары, выделяющиеся в пластическом слое, рас­пределяются на горячую и холодную сторону от него. Мно­гочисленные исследования показали, что примерно 75— 85 % газов и паров движется по горячей стороне в под-сводовое пространство камеры. Они подвергаются пиро­лизу и по составу отличаются от продуктов, движущихся по холодной стороне, повышенным • содержанием водорода и пониженным содержанием метана. Газы и пары, выделяю­щиеся на холодную сторону, по составу приближаются к продуктам полукоксования.

Продолжительность процесса коксования

Процессу коксования в коксовой печи заканчивается тогда, когда в осевой плоскости камеры достигается конеч­ная температура, составляющая 1000—1050 °С. Произвести точный теоретический расчет продолжительности коксова­ния не представляется возможным, так как физические и теплофизическяе характеристики загрузки (плотность, теплоемкость, теплопроводность, температуропроводность) непрерывно изменяются; в загрузке происходят фазовые превращения, сопровождающиеся тепловыми эффектами; тепло в угольную загрузку передается не только тепло­проводностью, но и конвекцией, а в конце коксования (при появлении зазора между стеной и загрузкой, образо­вании трещин в коксе) оно передается и излучением; на­сыпная плотность шихты непостоянна как по длине, так и по высоте камеры. Учитывая это, период коксования рас­считывают по полуэмпирическим формулам, в основу кото­рых положено теоретическое рассмотрение нагрева тепло­проводностью однородной плоской плиты. Для расчета ис­пользуются также экспериментально полученные зависи­мости температуропроводности от температуры в осевой плоскости камеры. В качестве примера приведем одну из формул:

—температура в осе­вой плоскости камеры перед выдачей кокса, К; t_ц — тем­пература загружаемой шихты, К; t_c — средняя температура стен камеры со стороны вертикалов. К; — критерий Фурье Fo; a — коэффициент температуропроводности, м²/ч;  — период коксования, ч; R — половина средней ширины камеры.

Расчет проводят в такой последовательности:

1. Рассчитывается относительная температура .

2. По графикам зависимости а от t_ц, полученным в результате экспериментальных исследований на печах, определяется значение а (рис. 10).

3. По полученным таким же путем графикам зависи­мости Fo от в находится значение Fo (рис. 11).

4. По величине Fo вычисляется значение τ. Такой рас­чет позволяет лишь приблизительно определить период коксования. В реальных условиях приходится учитывать влияние отдельных факторов на период коксования.

При неизменных условиях коксования (температура кокса перед выдачей, температу­ра вертикалов) она может быть выражена формулой τ=kRⁿ. Между толщиной стены и периодом коксования существует прямая зависимость. Исследования показали, что при одинаковой температуре в вертикалах τ изменяется на 5,4—6,5 мин на каждый 1 мм изменения толщины. При одной и той же продолжительности коксования необходимо по мере утолщения стены повышать температуру на 2,5—3 К/мм. Чем стена толще, тем в меньшей степени сказывается ширина камеры на продолжительности коксования.

Помимо этих факторов на продолжительность коксования влияют также состав шихт, их влажность, насыпная плотность, условия сжигания газа.

15