автореферат диссертации по химической технологии, 05.17.07, диссертация на тему:Исследование влияния технологических факторов на свойства кокса в условиях больших периодов коксования

М1н1стерстьо прошсловост! УкраГяи Укра1неький дергкавний науково-досл1дний вуглех1м!чний 1нститут "УХ1Н"

РГб од

1 У Ш1 1995

■ На правах руколис-у

Збиковський Олександр Гванович

УДК 662.741.3.001.5

Д0СЛ1ДЖЕННЯ ЕПЛИВУ ТЕХНОЛОГ1ЧКИХ ФАКТОР IВ НА ВЛАСТКВОСП КОКСУ В УШЕАХ ВЕЛИКИХ ПЕРЮД1В КОКСУВАНШ

05.17.07 - змм1я та технолоПя переробки горючих копалин та вуглецевих катер 1 ал 1 в

АВТОРЕФЕРАТ

дисертац!I на здобугтя каукового ступеня кандидата гехШчних наук

Харк1в - 19у5

Дксертац!ею е рукопие.

Робота ьиконана на кафедр! х1м1чно1 технологи палива Донецького державного техн!чного ун!верситету.

ПАУКОВ I КЕРIБНИКИ: доктор техн!чних наук, старший

кауковий сп1Броб!тник|Л.П. СемЮадоь кандидат техн!чних наук, доцент П.Л. Ноб1цький.

ОФ1Ц1ЙН1 ОПОНЕНТИ: доктор техн1чких наук, професор 1.Г. Зуб!л1н,

кандидат техн1чних наук, старший наукоБкй сп1в роб!тник Ю.С. Кафтан

ПР0В1ДНА 0РГАН13АЦ1Я - Державна металурПйна академ!я

УкраГни

Захисг дисертацП в1дбудетъся "J¿_" лалМЯ 1995'.р. з годин ка гас1данн1 спец1ал!зовано1 вчено! ради Д 141.05.01 при Укра1нському державному науково-досл!дному ьуглех!м1чноку 1нститут1.

Адреса: 310023, м. Харк1в, вул. Весн1на, 7, УХ1Н.

3 дисертац1ею можна огнайомитись у наук0Б0-техн!чнШ б1бл!отец1 Укра1нського державного науково-досл1дного вугле-х1м!чкого гнституту.

Автореферат роз!слано "30< траДмя 1955 р.

Вчений секр&тар спец1ал!80вано1 г

вчено 1' ради, кандидат техн!чних

-'"Л ^

наук ^ \vjij М.1. РудкеЕич

О

> (М

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ Актуалън1сть роботи. В зв'ягку з р1зккм зшженкям вироб-,тва чавуну знижуетъся 1 потреба з доменному кокс!. Досить гати, що нав1ть без облЖу кризисних яеищ по прогнозним робкам виробництво чавуку в Укра1н1 до 2005 р. повинно зитись 61льше шх з 1.5 рагу. Природна р!ч, що виробляти у велкку к1льк1сть коксу, як це було у 80-1 роки, нема не-1дност1. Разом з тим, виробнич1 поту>;ност1 коксох1м1чно1 ■мксловост1 кра1ни зкачно б1льи1 за т1, що потребуе докек-виробництво. 1скуе дв& мозкливих вар1анти вир1шенкя виник-шо1 проблеки: або прбдовхувати вирсбляти кокс у т!Я ке :ькост1, що 1 ран1не, шукакзчи збуту чи то за кордоном, чи в 1нших галузях промисловост!, або зменшувати Еиробництво :су до потребного металургП р1вня. В сучасних умовах пер: Е.ар1ант непркйнятний ¡з-за в1дс-утност1 достатньо1 Еуг1ль-

сировинно! бази для повного завантаження виробничих полостей коксох^чних завод!в. По другому вар!анту е два >:и Еир1шення. Перший'- зупикити час-тину кокс-ох1м1чних га-,!з, що потребуватике виршення соц1альких питань (куда д1-робочу силу)- Другий - перейти на подоЕжен1 пер1оди коксу-ня. як це мае м1с-це зараз.

Переход на подовжен! пер!оди коксування вис-овуе ц1лий ;плекс питань: чи можуть лрацювати коксов1 батаре! на пер1-.х коксування, в 1.5-2 1 б!льше раз1в перевииуючих корма-н1, як1 законом1рност1 коксоутворенкя в умовах низьких дкостей нагр1ву, яккй буде утворюватись кокс 1з шихт р1з-о складу, 1 чи буде в!н в!дпов1дати вимогам доменного ви-'Ництва? Одержан 1 в1дпов1д1 на ц! запитання 1 визкачають уальн1сть виконаного досл1дкенкя.

Мета роботи. Досл1дження 1 встановлення законом1рностей

формування ф1зкко-механ!чних та ф1зико-хШ1чних властиьостей коксу в удавах подовкеких в 1.5-2 рази в пор1внянн1 з нормативными пер1од!в коксування 1 розробка практичних рекоменда-ц1й по п1дтриманню теплотехн1чних режим 1 в в коксових печах з pi зною шириною камер.

Наукова новизна. Вкконаке комллексне досл!дження вплиьу у ззаемодП швидкост1 нагр!ву в температуря1й д1лянц! 200800 °С в 1нтервал1 1-3.5 сС/хеил, к1нцево1 температури коксу-вання в 1нтервал1 900-1030 сС, часу вплиьу теплом на твердий залшюк коксування п1сля досягкення 800 сС в 1нтервал1 2.510.5 г та марочного складу шихти при smIhI Ем1сту газового вуНлля в1д 30 до 60 Z на ф1зкко-механ1чн1 та ф1зико-хЗм!чн1 Еластивост1 коксу. 0дерхан1 математичн1 р!вняння, адекватно описуюч1 законом!рност1 формування властивостей коксу в умо-Еах ЕзаемодП технолоПчних фактор!в. В результат! анал!зу р1зкянь встановлено:

- 1з досл!джених технолоПчних фактор1з найб!льш суттевий, визначаючий вплив на м!цн1сть коксу робить швидюстъ нагр1ву в температуря1й д1лянц1 200-800 °С;

- на готовность коксу найбкльш суттевий вплив роблять час теплового вплиьу на твердий галишок коксування Шелл доеяг-нення 800 °С та к1нцева температура коксування;

- для формування коксу з однакоьими структурою та власти-вестями мозглиьа замЗна одних технолоПчних фактор1в 1ншими, а такс« компенеащя негативного впливу одних технолоПчних факгор1в погитивним впливом 1кших.

Бстановлеко, що в промислових умовах зб!льшення перЮду коксування з 1.5-2 рази в пор!ьнянн1 з кормативними незначно впливае на шеидк1сть нагр1ву вуИльно! загрузки в температурной д!лянц1 350-600 °С. П1сля досягнення приблизно 900 сС

>CTi HarplEy по ширин 1 коксового пирога Еир1внюютъсл, а 1Д температуря становиться невеликим (до 40 °С). В м1ру :ен:-:я пер1оду коксування зб!льшуеться час перебузання у Еис-окотемпературному пол!.

[оказано, що показники, як1 викорис-товуються в тепер!ш-.с для висловлення швидкост! коксування 1 вигначаються ям ширини камери коксуьакня на пер!од коксування , а також к1нцевс>1 текператури коксування :-:а перЮд ання (°C/r чи °С/хвил), неприйнятн!. Б!льш з1рно 1 об-вако виражати шеидкЮть коксування як шбидкЮть п!д^о-лератури в ¡нтервал! 550-600 °С (м1н!мальне значения ин! камери).

адако пояснения, чому при значному лодовженн1 пер1оду ання в промнслоЕИх умовах (в 1.5-2 рази) як!сть коксу чно не 5м1нилась, в току числ! 1 з шихт пониженоI сп!к-i.

отановлено, цо в, м!ру подовкення пер 3оду коксування уетьс-я однор!дн1сть властивостей коксу по дс>вкен1 левад куск!в.

эактична Щкн!сгь та реал1заЩя роботи полягають у ви-1нн1 II результат]в при ро&робц! правил техшчно! екс-д!I кокеових батарей (ПТЕ) на великих периодах коксу-а також при читанн! лекШй по учбовим дисцишпнам "XI-гехколог1я палива та вуглецевих матер!ал1Б", "Технологу ваннл" 1 "Енерготехнолог1я х!м1чних ьпробництв". i захпст викосяться:

lkohow3f'HocTi формуьанкя ф1зико-механ1чних та фзг-ико-ix властивостей коксу л!д впливом евидкост! HarpiE.y в !турюй д1лянц! £00-800 °С, к1нцево1 гемлератури коксу-часу Елливу теплом на твердил залишок коксування nie-

ля досягнекня 800 °С, к1лькост1 газового syr1для з шихт! 1

насипно! Щ1ЛЬН0СТ1 шихти;

- 0С0блиЕ0Ст1 температурних умов процесу коксування з кск-сових печах з середньою шириною камери 407 1 480 км при пер!-одах коксування 20-30 г;

- обгрунгування нового покагника для Еисловлення ивидкос-т1 коксування б промислових коксоеих печах;

- обгрунтування особливос-тей формуваиня ф1зико-механ1чних та ф!зико-у.н'Лчких властиьостей коксу в промислових коксових печах при пер 1 одах коксувакня тривал!стю до 30 г;

- рекомендацП по. Шдтриманню теплоте>:н!чких реким!в в коксоеих печах з р!гною шириною камер при перюдах кокс-уван-ня, в 1.5-2 рази перевкщуючих нормативн!.

АпробаЩя роботи. Основн! положения роботи доловiдались: на гюЕирекому г:ауково-техн1чному сем1нар! в1дд1лу процес)в 1 anaparis коксового виробництза УХШу (м. Харк!в, 1995 р.): на зас!дакнях техн!чних рад Мар1упольського (м. Мар1уполь, 1995 p.) i МакНвського (м. МакПвка, 1995 р.) коксох1м!чких заводДв; на науково-техн!чн;й рад1 УХ1Ну См. XapKiB, 1995 р.).

ПублЗкац!1. Осе общ положения, Еикладен1 в дисертацН, опубл!кованi в 3 кадрукованих роботах.

Обсяг роботи. ДисертаЩя с-кладаеться в вступу, 7 рогд!-л!ь, зак1нчення, списку використаних джерел та б додатк!в. ДисертаЩя викладена на 140 стор., Еключаючн 12 малюнюв, 26 таблиць. Б1бЛ1ограф1чний список м!стигь 59 джерел в!тчизня-ко! та sapyCiKHOl л!тератури.

Декларация конкретного ос-обистого внес-ку дксертанта у розробку наукових результата, що виносяться на захист. Автор особисто провыв модерн1зац!ю двскамерно! лабораторно! пе-ч! УХ1Ку, в с i лаборатории коксування, математичну обробку та

Ш1з результата лабораторних коксувань, керував та особис-брав участь у вс1х зам1рах температур по ширин 1 промисло-: коксоеих печей, браз участь в обробц1 результата промис-!их досл1джень, сформулював осноен1 висновки досл!дження.

Характеристика методолог! 1', методу досл!дженкя. При про-1енн1 лабораторних доел1джень був використаний метод мате-'ичного планування експерименту, в результат1 чого одерзка-адекватна математична модель процесу коксування.

ГЛАВА 1. СУЧАСН1 УЯВЛЁБНЯ ПРО ПРОДЕС КОКСОУТВОРЕНИЯ ТА БЕЛИВ ТЕХНОЛОГ1ЧНИХ ФАКТОРIВ НА ВЛАСТИВОСТI

у

КОКСУ

Одержання коксу з ф1зико-механ!чкими та ф1зико-х1м1чни-зластивостями, що в1дпов1дають вимогам доменного Еиробниц-, моклиео т1льки з результат 1 реал1зац11 трьох фундамен-ьних стад1й процесу кокс-оутворення:

- утворення пластично I маси;

- сШканкя вуПльких зерен в монол1т наШькоксу;

- формування макроструктура та м!кроструктури коксу.

На стадП пластичного стану закладаються основн! ос-обли-П структури та властивостей коксу. Д1ючи факторами, чьшуючими чи гменшуючики пласткчнЮть, мсжна суттево епли-1 на властивост1 готового продукту - коксу.

Численники досл1да:еннями показано, ¡цо швидк1сть нагр!ву ¡льних шихт у процес1 коксування е одним з фактор1в, в ■ш!й кпр! ьизначаючих сшклив1сть вуПльних зерен у моно-1 м1цн1сть коксу. ШдЕщення швидкост! кагр]ву не ткльки 1ьшуе емх1д р1дкорухомих продукт1з на стадП пластичного ¡у, а й зм!нюе 1х яЮсть, внасл1док чого полШшуеться •илив!сть вуг!лля, а наШвкокс, що утворюет-ься, мае <51льш

корстку структуру. ЗбЗльвення иьидкост1 кагрЗву ка стадП формування структури коксу приводить до зап1знювання проце-с1в формування молекулярно! структури у вЗдношекн! до досяг-кутого р!вня температури. В результат! виникають внутрЗкн! напруги, як1 зПршують характеристики ы!цност1 коксу.

ШдЕИЩенкя газового тиску сприяе пол1пшенню сл1клибост1 вуПльних зерен як за рахунок бЗлыи поеного Еикористакня р1д-ких продукт!в, так ! за рахунок синтезу додатково! к1лькост! рЗдких продукт1в 1з газоподЗбних. Увольнения вуНльно! загрузки робить такий же вплив на термохЗмЗчнЗ перетворення у вуПльних зернах, як 1 зб1льшення газового тиску. БЗльш тонне здр!6нення вуНлля у всЗх випадках п1двищуе в'язк1сть пластично! маси, що утзорюеться, та поНршуе сп!клив1сть вуПльних зерен.

Перех!д на велик! пер!оди коксування поставив на порядок денний так! питания: "Як! умови коксування при великих перюдах коксування? Як псзначилось подовження пер!оду коксування на якоетЗ коксу 1з кихт р!зкого складу 1 слЗклиеостз? НкЗ належитъ внести зм!ни, ягадо необх!дно, у теплотехн!чний режим коксування?"

ГЛАВА 2. ТЕОРВТИЧНЗ ОБГРУНТУВАННЯ ЛАБОРАТОРИЙ ЕКСПЕ-РКМВНТ1В ПО БИБЧЕНЕЮ ВШП1ЕУ ТЕХНОЛОГ1ЧКЙЛ САКГ0Р13 НА ПРОЦЕС КОКСОУТВОРЕНИЯ ПРИ ВЕЛИКИХ ПЕР I ОД.« КОКСУВАННЯ

3 метою винчения температурних умов ксксування в промис-ловззх коксових печах були проаналЗэоганЗ опублЗкозанЗ в лре-сЗ крив1 Идиому температури по ширин! коксуемого завантажен-ня для камер завширЕки 384 та 494 мм при пер 1 одах коксування вЗдповЗдно 13.8 (13.5) I 17 г.

Для проведения лабораторких досл1джень за фактори, ш,о

ивають на процес коксоутворення, вкбираемо ось так!:

XI - шеидк1сть нагр1ву в 1нтервал! 200-800 °С, °С/хеил;

Х2 - к1нцева температура коксування, °С;

ХЗ - час д1яння на кокс теплом п!сля досягнення 800 °С, г;

Х4 - к1льк1с-ть у вуг1льн1й шихт 1 концентрату марки ГЖО, %.

Ураховуючи, що подоЕження пер 1оду коксування 1 зб1лыген-

шрини камери приводять до зниження ивидкост! нагр!ву,

цк1сть нагр!ву в 1нтервал1 200-800 С провар1юем в мехах

.5 °С/хвил. К!нцеву температуру коксування провар!юем в!д

до 1030 °С, а час д1янйя на кокс теплом п1сля досягнення

°С - в1д 2.5 до 10.5 г. КГльк1сть газового вуг1лля в ших-

троваршем в широких межах: в1д 30 X, що в!дпов1дае Гх

ькост1 в так званГй "еталонн1й" шихт! для коксування, яка

високу сп1клив1сть, до 60 %, що в!дпов!дае к!лькост1 га-

зго вуПлля з перспективних шихтах понижено! сп!кливост1.

За еих1дн! показании в чотирифакторнсму експеримент1

Змаемо: П25 ! 110 - показники м1цност1 по результатах еи-

зувань з лабораторному барабан!, Пс - структурку м!ц-

гь по Грязнову, %; к - реакЩйну здатн1сть, см?/г*с; г -

2,

змии електроошр, ом*мм /м; ьк - еих!д коксу на суху масу,

При швидкост! нагр1ьу 1 °С/'хвил з интервал! 200-800 °С, I д1яння на кокс теплом Шсля досягнення 800 °С, який дож 2.5 г, 1 К1нцев1й температур1 коксування 900 °С про-;мо двофакторний експеримент, вар!юючи так! фактори: ■35 - к!льк!сть у вуг!льн!й шихт! концентрату марки ГКО гках в!д 30 до 60 %;

(6 - нас-ипна щ!льшстъ вуг!льно1 шихти на робочу масу в IX в 1 д 760 до 880 кг Ал3.

За вих1дн1 показники в двофакторному експеркменП прий-маемо: показники м1цност1 коксу 1125 1 110, структурну м1ц-н!сть коксу по Грязнову 1 його вих1д на суху «асу.

Опираючись на дан! лопередн1х досл1джень про нел1н1йну залежн1сть показник1в властивостей коксу в 1д впливаючих тех-нолопчних фактор!в, для проведения лабораторних коксувань склали центральн1 композитйн1 ортогональн! плаки другого порядку.

ГЛАВА 3. РОЗРОБКА ЛАВ0РАТ0РН01 УСТАНОВКИ ДЛЯ Д0СЛ1ДЖЕНКЯ ВПЛИВУ ТЕХН0Л0Г1ЧНИХ ФАКТОРIВ НА ПРОЦЕС КОКСОУТВОРЕНИЯ

Для вир1шення задач1 досл1дження в лабораторних умовах впливу технолог!чних фзкгор!в на процес коксоутворення за базовкй вар1акт вибрали двокамерну лабораторну п!ч УХШу, мо-дерн!зували II, а також внесли зм!ни в методику пЗдготоеки 1 проведения коксувань.

Щоб п!двк!дити однор1дн!сть коксу, тоыдину вуПльно! загрузки з лабораторн!й печ1 зменшили в 2 рази (з 60 до 30 мм). Для досягнення у вуПльнШ загрузц1 б1льш високих температур, як! дор!внюють Юнцевим температурам, що поеинн! забезпечува-тися в промислових коксоеих печах (1050+50 °С), ! п!дЕИщення однор!дност1 температурного поля на поверхн! об!гр1вального прост!нка, виготовили 1 установили новий об1гр!вальний прост! нок 1з жаром1цного бетону, число канал 1 в для карборундо-вих нагр1Бник1в у нього в пор1внянн! з! старим прост1нком ви-росло з 4 до б. 3 метою в1дтворення умов коксуБання в проми-слов1й печ1 вуг1льн1 проби не висушвались до пов1тряно-сухо-го стану, а доводились до ьологост! 10 близъко! до ьоло-гост! промислових шихт. Для контролю за Шдйомом температури

Мал. 1. Модерн1зована двокамерна лабораторна п1ч УХ1Ну з автоматичною системою контролю:

1 - кокленсац2йн1 провода; 2 - грикач термопар; 3 - хромель-алюмелева термопара; 4 - дверц1 печ!; 5 - платино-платиноро-д!ева термопара; 6 - карборундовой нагр1вальний стержень; 7 -об!гр!валький прост1нок; 8 - опора печ!; 9 - кладка печ!; 10 - буферна вуг1льна засипка; 11 - винтове запорке обладнання; 12 - вуПльна проба; 13 - тепло 1золяц1йна цегла; 14 - витяж-ний зонт; 15 - к<;шенсац1йна коробка; 16 - Еим!рювалъний пе-ретворювач Ш711/11; 17 - л!н!я зв'язку; 18 - комп'ютер.

у вуг!льних загрузках i об!гр!валькому прос-г!нку з ход! лро-цес-у коксувакня розробилм автсматичну систему контролю. На мал. 1 зображена схема .модерн!зовако! двскамерно! лаборатор-koï печ! УХШу, забезлечеко! автоматичною системою контролю.

ГЛАВА 4. АНАЛ13 I УЗАГАЛЬКНШЯ РЕЗУЛЬТАТ IВ ЛАБОРАТОР-

EGC Д0СЛ1ДЖЕНЬ В результат! статистично! обробки експеркментальних да-них, яка м1стигь з co6i рограхунок коеф1ц!ект1в р!внянь рег-pecil 1 статистичкий анап1з р1внянь, одержан! р!вняння, як1 адекватно, з дов1рчою 1мов1рн!сти S5 Z спис-ують шукан! залеж-ност! властиБостей коксу в!д впливаючнх технолог!чних факто-

piB.

В результат! обробки даних чотирифакторного екслеримен-ту одержан! ось так! р!вняння:

П25-81.9+7.11*хi-9.05ах12+ 2.62*х 2 2+3. 5*хз2+4.15*х42 (1), 110-16.7-7. 67-АХ1+7.7-А-Х12-2-ах22-3.35А:<3?-3.52АХ42 (2),

Пс-57.91+10.93-ах1+3.13*Х2~2.68*Х4-8.83*xi2+3.88*xo2+

+5. 22-а-х32+3. 57*х42 (3) ,

К-0. 33-0. 05А-х!-0. 08*х2-0. 07*хз+0.03*Х4-0.04*х42+

+0.05*х2*хз (4),

г-810.9-83. 6*xi -129. 4*х2-150. 7*х3+91. 8ах4+149 . 9*x32-

-50.9*xi*х2+52.'6*х2*хз~47.4*хз*х4 (5),

Вк-74.4-0.24-ах^-О.64*х2"0.76*хз~0.89*х4~0.38*xiz+

+0.47*хз2-0. 66*х2*хз (6),

де xi-(Xl-2.25)/1.25, Х2-(Х2-965)/65, х3-(ХЗ-6.5)/4, х4-(Х4-45)/15.

Експериментальн! дан! опрацювали таком, виходячи 1з при-пущення, !до Ш5идк1сть нагр!ву в 1нтервал! 200-800 °С кай-б1льш Ictotho впливае на ф!зкко-мехгн!чн1 1 ф!зико-х1м!чн! властивост! коксу. В результат! одержан! ось так! р!вняння:

П25-87+4.63*X'i-3. 47-axi2 (р2=0.7452) (7),

110-12.21-5.57*х1+2.97ах\ (р^-0.8280) (8),

Пс-64.74+ 8.15*х 1 -2.57*х\2 (р2~0. 6512) (9),

К-0.35-0. G5-AXi-0.02*Xi?- (р2-0.0531) (10),

r-784.2-99.9*xi+70.8*xi2 (р2=0.0763) (11),

Ек-74.65-0.34*xi~0.15axi2 (р2-0.0356) (12),

де р2 - квадрат кореляц1иного в!дношення.

Анач!з р!внянь (7)-(12) ! розраховаких значень квадра-т1в кореляШйних в!дношень дозволяе зробити от так! еискоеки: - шеидкЮть нагр!ву в !нтервал! 200-800 °С робить Еизнача-ючкй вялив на показники м1цкост1 кускового коксу П25 i ПО !

груктурну м1цн1сть коксу, стуШнь т1скоти зв'язку складае 1дпоз1дко 75, 83 1 65 %;

- мало залежать в1д цього фактора реакц1йна здатн1сть 1 1томий електрооп1р коксу (с-туШнь вплкву в1дпов1дно 5 1 %), так як ц1 властивост1 в основному в1дображують умови }от1кання Ексокотемпературно! (>800 °С) завершально! стадII эоцесу коксування.

Анал1з р1внянь (1)-(б) показуе, що вс1 вибран1 технологи! фактори, як1 вар1юються в заданих межах, роблять значу-й вплив на досд!джуванГ зластивост! коксу. Вплив швидкост1 1гр1ву в 1нтервал1 200-800 °С на показники м1цност! П25,

10 1 с-труктурну м!цн!сть коксу носить екстремальний характ ;р. 0птимальн1 значения швидкост1 нагр1ву з точки зору до-згне.чня кращих м!цностних характеристик коксу летать з ме-5Х 2.7-3 °С/хвил.

На реакц!йну здатн1с-ть 1 питомий елекгрооп!р коксу най-1льший вплив роблять к!нцева температура коксування 1 час Iяння на кокс теплом п1сля досягнення 800 °С.

В результат! обробки експериментальних даних двофактор-эго експеримента одержан! от так1 р!вняння, адекватно опису-

11 шукаем! залежност1:

П25-80.66+2.7ахв (13),

110-18.97+1.55*х5-2. 85*>:6 (14),

Пс-51.43-3. 27*Х5+8.62*Хб+5.15-лх6г (15), Ек-76.18-1.07*Х5+0.5*х б (16),

; Х5-(Х5-45)/15, Хб-(Х6-820)/60.

Показник м!цностЗ коксу П25 1 вих!д коксу л!нЗйно грос-

дать, а показник мщност! ПО л!н!йно внижуеться 1з гб1ль-

з

¡нням насипно! щ1лъкост1 шихти в ¡нтервал! 760-880 кг/м . Ущ!льнення вуг1льно! шихти компенсуе негатиЕний ефект

И оп1снення при зб!льшенн! частково! участ! в н1й газового вуг1лля.

ГЛАВА 5. Д0СЛ1ДЖЕННЯ ТЕМПЕРАГУРНИХ УМОВ КОКСУВАКНЯ В ПРОМИСЛОВИХ ПЕЧАХ ПРИ ВЕЛИКИХ ПЕР IОДАХ КОК-СУВАННЯ

Еа батаре! N 2 коксохШцеху М 2 Докецького КХЗ, яка складаеться Зз коксових печей з середньою шириною камери 407 мм, вивчали температурн1 умови коксування 1 якЗсть коксу при перЗодах коксування 20, 25 3 30 г.

Температуру по ширин! камери коксування вимЗрюзали в 7 точках вуг1льно1 загрузки на висоП 3.2 м вЗд поду камери. При вим!рюванн1 використовували автоматичну систему контролю, що забезпечило одержання даних, дозволяючих поено 1 достов1р-ко описати ,зм!ну температуря у вуг1льн1й загрузц! на протяз! всього пер1оду коксування. Результата вимЗрювань показан! на мал. 2 (крив1 Шдйому температури з номерами 1-4 в1дпов!да-ють точкам загрузки, в1ддаленим вЗд грЗючих стЗн в1дповЗдно на 13, 60, 142 та 203.5 мм).

Розгляд отриманих кривих пЗдйому температури по ширин 3 загрузки 1 пор1вняння 1х з температурними уловами коксування в печах з середньою шириною камери 407' мм при пер!од 1 коксування 13.3 г показуе:

- в ЗнгерЕал1 350-600 °С ивидк!сть Шдйому температури в кожнЗй точЩ по ширин! загрузки була >=1.5 °С/хвил, тобто мгйже такою ж, як 3 при лерЗод! коксування 13.8 г (>=1.7 °С/хвил); таким чином, незважаючи ка зб1льи!ення пер!оду коксування в "1.5-2 рази (до 20-30 г) швидк1сть п1дйому температури на етад!ях утБорення пластично! маси 1 спЗкання практично не зменшилась 1 залишилась ка р1вн!, який забезпечуе нор-

пос

IООО

гоо 600 (оо ¿со

¥

У/

Г

и <-* и

2 / V

/ / 1 /

1 / { /

/ / !

I / > ;

1 V у

'1 -

/о 15 20

Час коксуЬання, г

1

7

/

/ / у /

гк 5 / ь

у / / /

1 / / /

! / < /

1 У

ч

го

5 Ю •

Час коксуЬання, 2

га

а

ю

/а

го

Час коксу Ьйиня, г

г —'

/

2 6 / У

/ / / /

/ ) / /

/ / / /

/ / 7 у

ц 1 1

■¿а

30

2. Зм1кювання температури з коксЛвнзй загрузи1 по шири-ймери коксування при пер!одах ксксування £0, 25 '1 30 г гаа камер»! 407 мм).

мальне прот!кання вс!х процее1в коксоутворення, як! 1дуть по-переду стадII формування с-труктури коксу;

- п1сля 600-650 °С слостер!гаеться эначне змениення швидкост! п1дйому температури, крив! Шдйому температури продов-жують ставати б1льш пологими до 800-900 °С;

- перепад температури в коксовому пироз! по ширин! камери при температурах >900 °С становиться невеликим (15-25 °С);

- в м!ру подовження пер!оду коксування зб!льшуеться час перебування коксу при температурах >900 °С (подоЕження висо-котемпературно1 д!лянки граф!ка).

Крив! п!дйому температури у вуг!льн1й загрузц1 в проце-с! коксування мають 4 д!лякки, як! 1стотно в!др!оНяються углом нахилу. Перза - горизонтальна д!лянка в межах 105-125 °С - характеризуе час, необх!дний для випарування вологи, але не характеризуе з якЗй-небудь м!р! власне процес коксування. Друга д1лянка (350 - 600-650 °С) характеризуе час, який за-трачуеться для реал!зац!1 процес1в, поз'язаних з утворенням пластично! маси ! сп!канням вуПльних частинок в монол!т ка-п1вкокеу. Саме швидк1сть нагр!зу в цьому температурному 1н-тервал! визначао еприятлив! чи несприятлив! умови прот1кання вс!х процес!в, пов'язаних з коксоутворениям. Третя (600-650 -800-900 °С) ! четьерта (>800-900 °С) д!лянки характеризують час, який затрачуетьея в процес! коксування на формування мо-лекулярно! ! надмолекулярно! структури коксу.

Поняття середньо! швидкост! коксування, прнйняте в тепе-решшй час для характеристики процесу коксування, не т!льки неточно описуе температуря! умс-ЕИ коксування, але й викорис-такня його часто приводить до ломилкоьих виснобк!в. ПркЕеде-н! вище дан! показують, ш,о як характеристика швидкост! коксування може бути прийкята швидк!сть Шдйому температури у ву-

ж ж

■ОС

—■

/ 4 и 1

1 / / / /

/ / /

/ / /

/ / /

/ -- /

/о

/5

20

Час коксуЬ'аннд, 2

л. 3. ЗмЗнювакня температури в кокс1вн1й загрузц1 по шири-камери коксування при перзод! коксування 25 г (ширина кари 480 мм).

льнЗй загрузц! в 1нтервал1 350-600 °С (мЗнЗмальне значения ширин! камери коксування)/ Еа батареГ крксохЗмцеху N 3 Донецького КХЗ, яка склада-ъся 1з кокоових печей з середньою шириною камери 480 мм, ;мпературн1 умови коксування вуПлько! загрузки вивчали при ;р1од1 коксування 25 г. Температуру по ширин 1 камери вимЗрю-<ли в 7 точках вугГльно! загрузки на висот1 3.2 м в!д поду 1мери. В результат 1 одержали крив1 Шдйому температури, по-1зан1 на мал. 3 (криз! з номерами 1-4 з1дпов1дають точкам сгрузки, взддаленим в1д гр1ючо1 ст!нки в1длов1дно на 13, 94, 57 1 240 мм). Пор1вняння одержаних кривих з кривими, харак-ерними для перЮду коксування 17 г, показуе, що, незважаючн а подоьхеккя пер1оду коксування в 1.5 раза, швидкЗсть п1дйо-/ температури на стад11 пластичного стану мало гм1нилас-ь мШмаяьна швидкють по ширин 1 загрузки зменшилась з 2.2 до °С/хвил).

Пор 1бнянкя темперагурних умов коксування з печах з се-едньою шириною камер 407 3 480 мм при пер)од1 коксування 5 г показуе, що в "широких" печах на стад)! пластичного ста-

ну швидк1сть Шдйому температуря виде, а ка етад11 формуван-ня структури коксу - нижче, н1ж у "вузьких" печах.

ГЛАВА 6. Д0СЛ1ДКЕННЯ ЯКОСТI КОКСУ, ОДЕРЖАНОГО ПРИ

ВЕЛИКИХ ПЕРIОДАХ КОКСУВАННЯ Зг!дно опрацьованому плану промислових досл1джень з печах з середньою шириною камери 407 мм коксували 2 вар!анта вуг!льних шихт. 1 х марочний склад 1 технШна характеристика наведен! в таблиц! 1. К!льк1сть з шихт! частинок крупн!етю <3 км була 73-75 %.

Таблиця 1.

Ва-pi-ант Марочний склад, шихти, % Техн1чний анал!з, % Пластометр. показ., мм

ГЖО Ж К кс+ос Ad Sd •yaaf X Y

1 45.0 28.3 13.4 13.3 9.3 8.6 1.68 29.5 33 15

2 60.0 20.6 9.7 9.7 8.0 8.4 1.5 7 31.1 35 13

Як!сть kokcíb, одержаних при р1зних пер1одах коксування, наведена в таблиц! 2.

Таблиця 2.

Пер. коксу в. г Ших та Техн!чкий а.чал!з, X Показн. м!цн., % Струк М1ЦН. Реакц. здат-н!ать, см°/г*с Питомим електро-оп!р,„ ои*мм /м

Ad cd "t ydaf M25 MIO

20 1 7,4 10.6 1.6 0.7 89.5 7.2 62.9 0.19 390

25 1 6.3 10.9 1.4 0. 9 89.7 7.1 81.1 0.13 Я°.'7

25 2 8.0 11.8 1.3 0.8 88.0 7.2 81.6 0.21 449

30 1 7.7 10.3 1.4 0. 7 89.5 7.1 83.5 0.17 372

.Як видно i3 таблиц! 2, при вс!х пер!одах коксування м!ц-н1сть коксу виявилась достатньо еисокою. Стиран!сть коксу, яка характеризуеться псказником М10, незалежно в!д величики

1У коксування 1 марочного складу шихти залишилась в ме-.1-7.2 %. Дробим1сть коксу, яка характеризуется доказ-М25, "в1дреагувала" на зб1льшення в шихт1 к1лькост! страту марки ГКО (в1д 45 до 60 %) змеквенням на 1.7 %. Здержан! дан1 п1дтверджують 1 уточнюють виснсвки, зро-на осков1 лабораторних досл!дженъ, про визкачальну пвидкосИ нагр1ву в !нтервал! 200-800 сС в формувакн1 :тних властивостей коксу. Збереження вксоко1 швидкоот1 зу на стад1ях пластичного стану 1 сп1кання вуПльно! за-1 процес-у коксоутЕоренкя (в б1льи вузькс-му температурно-гервал1 350-600 °С) начать при зб!льшекн! перЮду ксксу-до 30 г забезпечуе одержання коксу з еисоксю механ1ч-1цн1стю.

Зля досл!дження властивостей коксу по ширин 1 коксобо1 4 (середня ширина 407 мм) на рамп1 в!дбиралл повном!рн! коксу. Пот1м 1х розр!зали по довхин1 ка 3 р1ьн1 части-цосл!джували кожну з них окремо. Одержан! результата на-1 в таблиц1 3.

чк ем дно !з таблиц] 3, з! зб!льшенням пер]оду кокс-уван-д 20 до 30 г абсолютн1 величини р1зниць покагкикЛв властей коксу по довжен1 повном1рних куск1в посл1добно гмен-ся. Причому, п1дЕищення однор!дност! властивостей коксу ваеться в основному за рахунок його прносьово! частики.

ГЛАВА 7. ТЕХН1КО-ЕКОНОМ1ЧН1 ПОКАС-ШКИ КЖЕНКЯ ТЕМПЕРАТУР В 0Б1ГР1ВАЛ=ККХ ПРОСТ1ККАХ КОКСОЕИХ БАТАРЕЙ ПБ'И ПЕРI ОДАХ КОКСУВАННЯ 20, 25 I 30 Г 3 таблиц! 4 наведен! одержан! гюкагники екоком1чно1 иеност! для коксових батарей N 1 1 N 2 кокссхшцеху N 2 ького КХЗ в цЗнах вересня 1994 р.

Таблиця 3.

Пер1-од кок-суван кя, г Шихта Частика пев номарного куска Струк турна М1ц- н!сть % Реакц1й на здат н!сть. скг/г*с Питомий електро-0П1р,„ ОМА-ММ /м По методу УХ1Ну

Реак. здат. % Терм, -мех. м1цн. Середня ШЕИДК1СТЬ стирания коксу, мг/г*хвил

20 1 Голов. 84.8 0.13 327 11.9 86.1 0.29

20 1 Середн 81.7 0.15 415 13.9 84.7 0.30

20 1 Приос. 78.9 0.22 427 17.4 81.0 0.35

25 1 Голое. 85.1 0.10 350 11.0 87.8 0.28

25 1 Середн 82.0 0.14 388 12.0 86.6 0.33

25 1 Приос. 82.0 0.14 410 13.9 84.5 0.36

25 2 Голов. 85.0 0.14 409 11.6 87.1 0.30

25 2 Середн 80.8 0.14 452 12.4 86.2 0.32

25 2 Приос. 79.1 0.21 495 16.4 81.6 0.45

30 1 Голов. 83.8 0.13 369 9.0 89.8 0.26

30 1 Середн 82.1 0.13 400 10.8 87.8 0.30

30 1 Приос. 80.3 0.16 405 11.5 87.0 0.33

Таблиця 4

Пер!од коксування. " г Екоксм. ефект в розрахукку на 1 т валового коксу 6 % еологост1, тис. крб. Жд&ний р!чн. екон. ефект. тис. крб.

20 2.56 981519

25 6.38 1969345

30 0.84 204927

К1СН0ВКИ

Узагадькенл результата теоретичких 1 експериментальних досл1ду.ень прсцесу коксоутворения, а також вплкву технолог1ч-

фзктор1з на ф!гико-механ1чн1 1 ф!зкко-л]м1чн! властнЕос--:оксу.

В результат! модерн1вацII двокамерно1 лабораторно! печ! 1У створена установка, яка дозволяв з лабораторных умсвах зодити досл!дження ьпливу технолоПчних фактор1з на влас-эст! ксксу.

Одержана адекватна келШйна модель лроцес-у коксузання .ювах кизьких швидкостей нагр1ву 1 тривалого перебувакня :у у високотемпературному пол!. 3 результат! акал!гу моде-зроблен! ось так1 висновки:

- !з досл!джених технолог1чких фактор!з найб1льш суттевий, начальной вплив на м!цн!сть коксу робить неидкЮть нагр!-в температурному 1нтервал1 200-800 °С;

- на реакц1йну.здатн1сть 1 питомий електрооп1р коксу най-ьш суттевий вплиз роблять час теплозого д1яккя на кокс

ия досягнення 800 °С 1 к!нцева температура коксування;

- для формування коксу з одн!ею 1 т!ею ж структурою 1 отивсстями можливо смекшення величини фактора "к1нцева пература коксування" за рахунок зб!льшекня величини фак-а "час теплового д!яння на кокс п1сля досягнення 800 °С"

эепр.ки .

Проведен! лромислоз1 досл!дження по вивченню особливос-теу.г.ературних умов коксування, а таксж ?.кост1 коксу при ОЕжених в 1.5-2 рази в пор1внянн! з нсрмативними пер 1 одах сування в коксоеих печах з середньов шириною камер 407 1 мм. Встановлено, ш,о зб!льшення перюду коксування робить вачний вплиз на швидк1сть нагр1ву ЕуПльно! загрузки з пературн)й дкиякц1 850-600 °С, тобто иеидк1сть нагр!ву за-аеться на р!вн!, який забезпечуе нормальне прот1кання х процес!в коксоутворения, як! в!дбуваються поперед ста-

д11 формуванкя структур;! коксу. При досягненн! приблигно 300 °С в!дбуваеться вир1вкювакня температур по ширин 1 коксового пирога (перепад не перевищуе 40 °С), п!сля чого гд1йсню-етьсл високстемпературне Еитримування коксу в камер1 коксування, тривал!стъ якого зростае в м!ру подоьхекня перЮду кокс-ування.

Показана неприйнятн1сть в умоьах великих пер1од!в коксу-вання традкц!йких вксловлекь швидкост1 коксуьання з прокисло-вих коксових печах. Запропоковано Еисловдювати ивидк1сть кокс-ування як шеидк1сть п!дйому текператури у ьуг!льн1й загруз-ц! в !нтервал! 350-600 °С (мШмальне значения по ширин! ка-мери кокс-уванкя).

Естановлено, цо зб1льшення пер!оду коксування в1д 20 до 30 г приводить лише до незкачно1 змЛки властивостей коксу з сторону покрзденкя кого якост1 як доменного палива. Вивченкя властивостей коксу по доекин1 поеном1рних куск!в показало, цо таке покращення його якост1 в1дбуваеться в основному за рахунок £м1ни властивостей приосьових шар!в коксового пирога ! , як сл1дстео, п!деии,еННЯ однор!дк0ст1 коксу.

Результат;-! роботи ьикористан! на Докецьксму КаЗ для ко-ректування теплотехьпчних режим!в кокс-ових печей при великих пер!одах коксування, а також при читакн1 лекц!й в Донецькому державному техн!чноку ун!версктет!.

Основний зшсг дис-ертацП ьикладений з таких роботах:

1. Збкковський 0.1. Модерн!зац!я двокамерно1 лабораторно! печ! УХ1Ку для доел!дження процесу коксоутворенкя // Кокс ! XIМ1я. 1933. И 11-12. С.52,53.

2. Збиковський 0.1. Бим!рюванкя температур вуг1льно1 загрузки по ширин! печно! камери при робот! коксово! батаре!

а подовжених пер1одах коксування // Кокс 1 х1м1я. 1994. N 8. . 10-12.

3. Сем1 сапов Л.П., Баданов В.Г., Збиковський О.1., Нехаен-о В.Я. Про швидкост1 коксування 1 як!еть коксу при великих ерЮдах коксування // Кокс 1 х1м!я. 1994. N 11. С. 9-13.

4. Збиковський 0.1. Досл1дження температурних умов проце-у коксування з шрококамерних печах при великих пер1одах ■ оксування // Вуглех1м1чний журнал. 1995. N 3. (прийнята до публ1кування).

Збыковский А.И. Исследование влияния технологических акторов на свойства кокса в условиях больших периодов коксо-ания.

Диссертация'на соискание ученой степени кандидата техни-еских наук по специальности 05.17.07. - химия и технология ереработки горючих ископаемых и углеродных материалов, Укра-нский государственный научно-исследовательский углехимичес-' ий институт, Харьков, 1995.

Защищается 3 научные работы, которые содержат результа-=1 лабораторных и промышленных исследований влияния техколо-;1ческих факторов на свойства кокса в условиях больших пери-цов коксования.

Установлено, что сксрость нагрева з температуркой оОлас-л 200-800 °С оказывает определяющее влияние на прочностные арактеристикн кокса. Увеличение периода коксования в 1.5-2 ага по сравнению с нормативными не приводит к значительному леньшению скорости нагрева на стадиях пластического состоят и спекания процесса коксообразования в промышленных кок-эвых печах со средней шириной камер 407 и 480 мм. Результа-?! работы использованы для корректировки теплотехнического

режима коксовых лечей Донецкого коксохимического завода.

Zbukovsky АЛ. Investigation of influence of technological factors on coke propeties in conditions of large carbonization periods.

Dissertation for award of scientific degree of technical science candidate on speciality 05.17.07 - chemistry arid technology of processing of fuel minerals and carbonaceous materials, Ukrainian State Research Institute for Coal Chemistry, Kharkov, 1995.

Three scientific works are defended, which contain the results of laboratory and industrial investigations of technological factors influence on coke propeties in conditions of large carbonization periods.

There has been established, that heat speed in temperature interval 200-800 °C determinancy influences on strength characteristics of coke. The increase of carbonization period in 1.5-2 tines as compared with normal does not lead to considerable decrease of heat speed on stages of plastic state and sintering of coke formation process in industrial coke ovens with average width of chamber 407 and 480 mm. The work results have been used for change of thermal regime of coke ovens at Donetsk coke-chemical plant.

Ключов i слова:

перюд коксування, звидк1сть HarpiBy, властивосп коксу