Анализ экспериментальных данных по теплообмену в УСТК

Гребенюк А.Ф., Голубев А.В., Коваленко Д.А.

Источник: УглеХимический журнал – 2005. – № 5 – 6

Анализ предложенных разными авторами зависимостей для расчета коэффициентов теплообмена между коксом и газами.

Сухое тушение кокса занимает важное место среди энергосберегающих технологий, получивших применение в коксохимическом производстве. Оно обеспечивает рекуперацию 35 – 40% тепла, затрачиваемого на коксование угля, для производства пара давлением 3,5 – 4,0 МПа в количестве около 0,5 т на 1 т кокса. Важными эффектами сухого тушения является такие улучшения качества кокса и снижение вредных выбросов в атмосферу по сравнению с мокрым тушением.

В зависимости от теплового режима процесса разработанные и освоенные в разное время установки сухого тушения кокса можно разделить на две группы:

Преимуществом установок первого типа является отсутствие повторной перегрузки горячего кокса после выдачи из печей, связанной с дополнительным угаром кокса и значительными выделениями газов и пыли в атмосферу. Основным недостатком таких установок является непостоянство выработки и параметров пара, получаемого за счет тепла охлаждаемого кокса. Благодаря ряду преимуществ в настоящее время широкое применение получили установки сухого тушения с движущимся слоем кокса, наиболее совершенным представителем, которых является УСТК системы Гипрококса [1].

В связи с резким повышением стоимости природного газа и других энергоносителей переход от мокрого тушения кокса к сухому на коксохимических предприятиях Украины являются актуальной задачей. Для проектирования более совершенных установок сухого тушения кокса необходимы данные об интенсивности теплообмена между коксом и инертными газами тушения, конструкции разгрузочного устройства.

В настоящей работе представлен анализ предложенных разными авторами зависимостей для расчета коэффициентов теплообмена между коксом и газами и уточнены значения термического сопротивления кусков кокса оказывающего существенное влияние на скорость его охлаждения.

Продолжительность охлаждения кокса зависит от его ситового состава, удельного расхода и температуры циркуляции газов, конструкций устройств для распределения потоков газа и кокса по сечению камеры тушения. Ее значение определяется из уравнения нестационарного теплообмена между коксом и газом, которое может быть составлено для отдельного куска кокса или для единицы объема коксовой засыпки.

Для оценки полученных результатов ниже представлен расчет фактического времени пребывания кокса в промышленной камере Гипрококса диаметром 6,5 м производительностью 52 т/час. При объеме активной теплообменной зоны тушильной камеры 236,65 и насыпной плотности кокса в движущемся слое.

Таким образом, наиболее близкие к производственным данным результаты дают формулы (3) и (6), используемые в расчетах регенеративных теплообменников. Фактическое время охлаждения кокса больше рассчитанного с помощью этих формул в 1,81:1,36=1,33 раза, то есть 33%. Методика Гипрококса дает менее точные результаты. С учетом формулы (14), в которой термическое сопротивление кусков кокса больше примерно в 3 раза по сравнению с формулой (13), расчетное время охлаждения кокса составляет1,06 часа, что в 1,7 раза меньше фактического времени тушения кокса в промышленной камере.

Противоречивые результаты расчетов времени охлаждения кокса инертными газами их существующим методикам свидетельствует о необходимости проведения более глубоких исследований процесса теплообмена в промышленных камерах сухого тушения кокса.