Расход тепла на коксование

Фактический удельный расход тепла q_в.ш на коксова­ние 1 кг влажной шихты в условиях действующей батареи определяется по формуле

где V — объем израсходованного газа за данный период времени, м³;— средняя теплота сгорания, кДж/м³; G_В.Ш — масса влажной шихты, израсходованной за тот же период времени, кг.

Расход тепла на коксование зависит от многих факто­ров — влажности шихты, ее состава, периода коксования, температуры конца коксования, рода отопительного газа, режима давлений и др. Очень часто о расходе тепла на кок­сование судят по величине относительного удельного рас­хода тепла, для определения которого весь фактический расход тепла относят только к сухой массе шихты:

(21)

где W—влаж­ность шихты, %.

При определении удельных расходов учитывается коли­чество тепла, израсходованное как на процесс коксования, так и на испарение воды и перегрев водяных паров. Можно использовать следующее уравнение для разделения q_В.Ш, на эти две составляющие;

(22)

где q_В.Ш — удельный расход тепла на коксование 1 кг су­хой шихты, кДж/кг; q_W— удельный расход тепла на ис­парение 1 кг воды и перегрев водяных паров, кДж/кг.

Если принять энтальпию 1 кг водяных паров при 0° С 2490 кДж/кг, а теплоту перегрева ct = 2,04 • 650 = == 1320 кДж/кг, то при к. п. д. печей 75 %, q_W =5070 кДж/кг

Фактически эта величина может доходить до 5800 кДж/кг. Преобразуя формулу (22), найдем

Таким образом, расход тепла на 1 кг влаги более чем вдвое превышает расход тепла на коксование 1 кг сухой шихты. Если влажность шихты возрастает, то количество сухого угля соответственно снижается. Примем, что рас­ход тепла равен 2500 кДж/кг угля, в этом случае поправка к расходу тепла при изменении влажности шихты составит (5800—2500) : 100 = 33 кДж на процент влаги, а относи­тельное увеличение расхода тепла 33 • 100/2500 = 1,3 %. Для того чтобы сравнивать расходы тепла на заводах, коксующих шихты различной влажности, фактические рас­ходы тепла приводят к одинаковой влажности 8 %. Расход тепла при этой влажности называется приведенным:

q_ПР = q_В.Ш + 33(8-W)

где q_ПР — приведенный расход тепла, кДж/кг.

Так как расход тепла при увеличении влажности шихты возрастает, то температуру в отопительных каналах при одинаковом периоде коксования повышают на 10° С на про­цент влаги либо при неизменной температуре удлиняют пе­риод коксования на 20 мин.

Расход тепла на коксование зависит также от состава шихты, который определяет выходы отдельных продуктов коксования. В расчете на единицу массы каждый из этих продуктов уносит из камеры разное количество тепла. Ве­личину уноса можно определить по данным материального и теплового балансов коксования. Так, унос тепла из ка­меры коксования для кокса, газа, химических продуктов, водяных паров составляет соответственно 1500, 2700, 1900, 3800 кДж/кг. Следовательно, единица массы кокса уносит с собой наименьшее количество тепла. Поэтому при уве­личении выхода летучих веществ из шихт, которое приво­дит к уменьшению выхода кокса и увеличению выхода га­зов и паров, расход тепла на коксование возрастает. Это может быть достаточно ощутимо при коксовании шихт с высоким содержанием газовых и длиннопламенных углей.

Расход тепла связан также с продолжительностью про­цесса коксования. Его сокращение происходит за счет повы­шения температуры в отопительных каналах, что, в свою очередь, вызывает увеличение потерь тепла в окружающее пространство и с продуктами горения. Из опыта эксплуатации батарей известно, что сокращение периода коксования на 1 ч приводит к увеличению расхода тепла на 1—1,5 %. Период коксования на заводах России длится меньше на 2—3 ч, чем на зарубежных, что значительно повышает про­изводительность печей, но в то же время вызывает увеличе­ние расхода тепла на 58—67 кДж/кг при обогреве коксовым газом и на 105—115 кДж/кг при обогреве доменным.

Температура конца коксования также сказывается на расходе тепла. Чем выше температура кокса в конце кок­сования, тем больше унос тепла с ним, а следовательно, и расход тепла. Снижение температуры кокса на 50⁰ С снижает его энтальпию, и расход тепла уменьшается при­мерно на 60—80 кДж/кг.

Существенное влияние на расход тепла оказывает род отопительного газа. Объясняется это главным образом раз­личным уносом тепла с продуктами горения. Несмотря на то что при обогреве доменным газом температура про­дуктов горения ниже, их удельное количество больше, чем при обогреве коксовым газом. Это и приводит к увеличению расхода тепла примерно на 130—250 кДж/кг.

Выше уже указывалось, что расход тепла на коксова­ние зависит от коэффициента избытка воздуха. Существует оптимальный коэффициент, при котором расход тепла яв­ляется минимальным. Расход тепла связан также с режимом давлений в камере и отопительной системе печей. При не­совершенном режиме давлений расход тепла может быть искусственно занижен за счет частичного горения прямого хоксового газа.