книги из ГПНТБ / Тютюнников Ю.Б. Получение кокса из слабоспекающихся углей

С увеличением давления формования при последую­ щем тепловом спекании формовок, несмотря на равен­ ство конечных температур нагрева, наблюдается повы­ шение остаточного выхода летучих. Это, очевидно, объяс­ няется тем, что с увеличением давления формования уве­ личивается плотность формовок и, вследствие этого, об­ разующиеся продукты термической деструкции угля удаляются из формовок с меньшей скоростью.

Последующие опыты подтвердили это предположе­ ние. Если формовка, полученная при давлении формова­ ния 8 кГ1см2, была выдержана при температуре 500° С 10 мин, то выход летучих из нее становился равным выходу летучих из формовок, полученных при давлении формования 1 кГ/см2 (14,5%) и нагретых до 500° С.

Увеличение скорости подъема температуры с 33 до

112

66 град/мин при диэлектрическом спекании также при­ водит к увеличению остаточного выхода летучих из фор­ мовок, что объясняется недостаточным временем для удаления образующихся газообразных продуктов при та­ кой скорости нагрева.

Механическая прочность формовок, полученных при давлении формования 1 кГ/см2, нагретых тепловым спо­ собом со скоростью подъема температуры 1,5 град/мин, характеризуется при испытании в барабане Рога выхо­

1 кГ/см2 формовки получаются недостаточно прочны­ ми, скоростной диэлектрический нагрев со скоростью 33—66 град/мин приводит к тому, что образующееся га­ зовое давление ослабляет силы сцепления между отдель­ ными частицами угля. При этом механическая проч­ ность формовок уменьшается по сравнению с прочностью

водит к тому, что формовки получаются более прочными и развивающееся газовое давление при диэлектрическом нагреве со скоростью 50—33 град/мин не может осла­ бить их механической прочности. Выход класса > 10 мм после испытания в барабане Рога повышался до 74,7 — 75,0% против 74,2%, а прочность по ВУХИН увеличи­ лась до 81,0%. С повышением скорости диэлектрического нагрева формовок, полученных при давлении 2 кГ/см2, до 66 град/мин их механическая прочность несколько снижалась. Выход класса >10 мм уменьшался до 73,1%, хотя прочность вещества формовок, определенная мето­ дом ВУХИН, оставалась такой же.

Аналогичные результаты наблюдались при диэлект­ рическом спекании формовок, которые получены при давлении формования 3 кГ/см2.

При диэлектрическом спекании формовок, получен­ ных при давлении формования 5 и 8 кГ/см2, механи-

ческая прочность их выше прочности формовок, полу­ ченных тепловым спеканием, только при скорости подъе­ ма температуры 33 град/мин. Повышение скорости на­ грева до 50—66 град/мин приводит в этом случае к уменьшению механической прочности формовок, хотя прочность вещества формовок, определенная методом ВУХИН, выше, чем при тепловом спекании. Механиче­ ская прочность формовок, полученных при давлениях формования 8,8—11,5 кГ/см2, при спекании диэлектриче­ ским нагревом со скоростью от 33 до 66 град/мин во

114

всех случаях уменьшается тем больше, чем выше дав­ ление формования и скорость нагрева. Это происходит, очевидно, потому, что из-за высокой плотности формовок внутри них создается большое газовое давление, в ре­ зультате чего образуются трещины.

Прочность вещества формовок, полученных при дав­ лении формования 8,8 кГ/см2 и прошедших стадию спекания диэлектрическим нагревом со скоростью 33 град/мин, составляет 83,2%, т. е. выше, чем прочность вещества формовок, полученных тепловым спеканием

(81,0%).

грева.

Кроме описанных опытов, проведенных в лаборатор­ ных условиях, которые позволили установить общие за­ кономерности диэлектрического спекания формовок, бы­ ли проведены опыты по диэлектрическому спеканию фор­ мовок в полупромышленных условиях. Для этого высо­ кочастотная установка была смонтирована рядом с пресс-шнеком, и полученные формовки по окончании формования подавали в кварцевую трубку диаметром 55 мм, которая была помещена между пластинами кон­ денсатора длиной 1 м.

В этих опытах температура угольной массы находи­ лась в пределах 405—410° С, т. е. масса была более пла­ стична. Кроме того, спекались не только неподвижные, но и поступательно движущиеся через кварцевую труб­ ку формовки, т. е. моделировался процесс непрерывного спекания.

Для суждения о качестве полученных в этом случае

117

формовок часть из них была нагрета тепловым спосо­ бом со скоростью подъема температуры 1,5 град/мин.

В табл. 39 приведены результаты опытов, которые подтвердили закономерности в спекании диэлектриче­ ским нагревом, установленные в лабораторных усло­ виях.

Д и э л е к т р и ч е с к и й на г р е в д в и ж у щ и х с я ф о р м о в о к

При спекании формовок диэлектрическим нагрев-ом со скоростью 33 град/мин механическая прочность и прочность вещества их превышают эти же показатели формовок, полученных тепловым спеканием. С повыше­ нием скорости диэлектрического нагрева до 40— 50 град/мин прочность формовок по сравнению с проч­ ностью формовок теплового спекания несколько умень­ шается, хотя остается довольно высокой. Прочность ве­

118

щества формовок, полученных при диэлектрическом спе­ кании, при всех скоростях нагрева была выше прочности вещества формовок теплового спекания.

При диэлектрическом нагреве движущихся формовок со скоростью подъема температуры 33 град/мин полу­ чаются более прочные формовки, чем при обычном теп­ ловом нагреве неподвижных формовок. Повышение ско­

ской прочности формовок. Пористость таких формовок несколько больше, чем пористость формовок, нагретых в неподвижном состоянии.

Расход электроэнергии определялся при нагреве га­ зового угля в кварцевой реторте. Общий расход ее из­ мерялся электрическим трехфазным счетчиком, вклю­ ченным в первичную цепь генератора. Расход электро­ энергии на нагрев определялся по разности расходов ее при загруженном конденсаторе и холостом ходе генера­ тора. Это давало возможность не принимать во внима­ ние к. п. д. генератора, зависящий от его электротехни­ ческих особенностей.

Средний удельный расход электроэнергии на нагрев угля от комнатной температуры до конечной температу­ ры составлял 0,183 квт-ч/кг.

Расход электроэнергии на нагрев угля от темпера­ туры начала размягчения до конечной температуры спе­ кания, т. е. на стадию образования полукокса, составлял

0,057 кет • ч/кг.

Связь между тепловой и электрической энергиями выражается уравнением

Q = 861 N ,

где Q — количество тепла, ккал-, N — мощность, кет;

т — время, ч.

119

По этому уравнению находим, что количество тепла на нагрев угля составляет 157,5, а на стадию спекания — 49,1 /скал/кг.

Вторым путем увеличения скорости нагрева формо­ вок является рациональный выбор их размера и геомет­ рической формы. Работы в этом направлении были про­ ведены в ИГИ АН СССР [23].

С этой целью на лабораторной установке были полу­ чены из угля ЦОФ № 1/2 «Доброполье» формовки в ви­ де двояковыпуклых линз с размерами осей 70 и 47, 60 и 42, 50 и 32, 40 и 28 мм, шаров диаметром 70, 60, 50, 40 мм, цилиндров с диаметром 70, 60, 50, 40 и 30 мм и соответственно высотой 70, 60, 50, 40 и 30 мм и кубов с величиной ребер 60, 50 и 40 мм. Для них были опреде­ лены максимально допустимые скорости нагрева, при которых трещины не образуются.

Полученные результаты показаны на рис. 34, из ко­ торого видно, что уменьшение размеров формовок всех видов позволяет увеличивать допустимую скорость нагрева.

Зависимость допустимых скоростей нагрева от раз­ меров формовок объясняется, главным образом, наличи­ ем температурного градиента по формовкам. С увеличе­ нием размеров увеличивается температурный градиент, что, в свою очередь, сопровождается возникновением внутренних напряжений в коксовом веществе, вызываю­ щих образование трещин.

Исследования зависимости допустимой скорости на­ грева от формы изделий при одинаковой массе показа­ ли, что допустимые скорости нагрева формовок одина­ ковой массы равны и не зависят от их формы (рис. 35). Размеры формовок в этих опытах были различны. Так, например, формовка в виде шара массой 220 г имела диаметр 70 мм. Высота и диаметр основания цилиндри-

120