ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕМПЕРАТУРНЫХ УСЛОВИЙ КОКСОВАНИЯ С ЦЕЛЬЮ РАЗРАБОТКИ НАУЧНО-ОБОСНОВАННЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РЕЖИМОВ ДЛЯ УДЛИНЕННЫХ ПЕРИОДОВ КОКСОВАНИЯ

Бондалетова В.А., Корниенко Ю.А., Збыковский А.И.
Донецкий национальный технический университет

Источник: Охорона навколишнього середовища та раціональне використання природних ресурсів/ Збірка доповідей VII Міжнародної наукової конференції аспірантів і студентів. Т. 2 - Донецьк: ДонНТУ, ДонНУ, 2008. - 262 с. (с. 182-183)

За годы независимости Украины коксохимикам пришлось столкнуться со многими трудными технологическими задачами. Так в результате дефицита коксующихся углей пришлось осваивать периоды коксования, в несколько раз превосходящие проектные. Из-за жестких условий, в которых оказались предприятия, переход на удлиненные периоды коксования осуществлялся без предварительных исследований и отработки технологических режимов. Только опыт и высокая квалификация коксохимиков позволили сохранить печной фонд и избежать серьезных аварий.

В связи с вышеизложенным были проведены исследования температурных условий коксования на коксовых печах ОАО "Донецккокс", имеющих среднюю ширину 407 мм, при периодах коксования 20, 25 и 30 ч. Для измерения температуры в загрузке коксовой печи использовали автоматизированную систему контроля, позволяющую получать информацию о температуре в 7 точках по ширине камеры коксования каждую минуту с одновременной ее записью в память компьютера. Точки замера температуры находились на расстояниях 13, 80, 142 и 203,5 мм от стенки камеры и на высоте 3,2 м от ее пода. Результаты измерений представлены на рисунках 1-3 (температурные кривые с номерами 1, 2, 3, 4 соответствуют точкам замера, удаленным от стенки камеры на 13, 80, 142 и 203,5 мм).

Рисунок 1 – Изменение температуры в коксуемой загрузке при периоде коксования 20 ч

Рисунок 2 – Изменение температуры в коксуемой загрузке при периоде коксования 25 ч

Рисунок 3 – Изменение температуры в коксуемой загрузке при периоде коксования 30 ч

Полученные температурные кривые анализировались с учетом стадий процесса коксообразования, протекающих в определенных температурных интервалах.

В интервале 350-600°С, соответствующем стадиям пластического состояния, спекания и формирования структуры полукокса, скорость подъема температуры во всех точках по ширине загрузки была > 1,5°С/мин, т.е. почти такой же, как и при форсированном периоде коксования 13,8 ч. Следовательно, несмотря на увеличение периода коксования в 1,5-2 раза, скорость подъема температуры на этих важнейших стадиях процесса коксообразования осталась на высоком уровне, обеспечивающем нормальное их протекание и формирование кокса с высокой механической прочностью.

После достижения 600-650°С наблюдается значительное уменьшение скорости подъема температуры (до 0,2-0,9°С/мин за исключением приосевых слоев). Выполаживание температурных кривых продолжается до 800-900°С. Таким образом, в температурном интервале 600-650 — 800-900°С, соответствующем стадии формирования структуры кокса, низкая скорость подъема температуры обеспечивает небольшой температурный градиент, а следовательно, и небольшой градиент скорости усадки, что приводит к меньшей трещиноватости кокса.

После достижения 800-900°С все температурные кривые почти сливаются, и в дальнейшем до выдачи кокса (при температуре 1050±50°С) температуры во всех точках по ширине камеры изменяются практически одинаково. Перепад температуры по ширине загрузки составляет всего 15-25°С. В этом температурном интервале идет достройка и совершенствование блочной углеродной структуры кокса. Чем дольше будет протекать эта стадия, тем больше будет ее положительное влияние на прочностные характеристики кокса. При периоде коксования 20 ч продолжительность стадии совершенствования структуры кокса составляет ~5 ч, при периоде коксования 25 ч — ~9 ч, при периоде коксования 30 ч — ~12 ч. Следовательно, можно рекомендовать снижать температуры в отопительных простенках коксовых печей при увеличении периода коксования от 20 до 30 ч.

Анализ температурных условий процесса коксования в промышленных печах при удлиненных периодах показал, что общепринятое для характеристики процесса коксования понятие средней скорости неточно описывает эти условия. В качестве характеристик предлагается использовать два показателя — скорость подъема температуры в загрузке в интервале 350-600°С и продолжительность стадии совершенствования структуры кокса (с момента достижения 900°С и до выдачи кокса).