Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Аналитический обзор 7
1.1. Основные закономерности процесса прокаливания кокса 7
1.2. Физико-химические свойства прокаленного кокса как сырья для производства электродной продукции 12
1.3. Современное состояние технологии прокаливания нефтяного кокса 19
1.4. Особенности тепло- и массообменных процессов в камерных печах 30
1.5. Заключение 36
Глава 2. Изучение закономерностей газообразования в процессе прокаливания нефтяного кокса 38
2.1. Условия проведения и результаты лабораторных исследований 38
2.2. Моделирование процесса прокаливания кокса с прямо- и проти-воточным движением газа 45
Глава 3. Разработка технологии прокаливания кокса в камерных печах с измененной схемой отбора парогазовых продуктов 60
3.1. Разработка конструкции верхнего отбора газа из печей 60
3.2. Исследование режимов работы экспериментальной камерной печи с дополнительным верхним газоотводом 62
3.3. Изучение влияния технологии отбора газа из печей на распределение температур и интенсивность теплопередачи в слое кокса 77
3.4. Оценка резервов интенсификации процесса 83
Глава 4. Опытно-промышленные исследования технологии газового охлаждения прокаленного кокса в нижней зоне печей 90
Глава 5. Промышленная реализация усовершенствованной технологии прокаливания кокса на батарее камерных печей 101
Выводы 112
Литература 114
Приложения 124
Приложение 1. Патент на изобретение № 2225427 "Вертикальная камерная печь для термообработки твердого топлива"... 125
Приложение 2. Акт о внедрении изобретения 127
Приложение 3. Расчет экономического эффекта от использования изобретения 128
- Физико-химические свойства прокаленного кокса как сырья для производства электродной продукции
- Особенности тепло- и массообменных процессов в камерных печах
- Моделирование процесса прокаливания кокса с прямо- и проти-воточным движением газа
- Исследование режимов работы экспериментальной камерной печи с дополнительным верхним газоотводом
Введение к работе
Прокаливание нефтяного кокса является необходимым этапом его подготовки к использованию в производстве анодной и графитированной электродной продукции для нужд алюминиевой и электросталеплавильной промышленности. Прокаленный кокс пользуется в России постоянным спросом, который за счет внутреннего производства удовлетворяется далеко не полностью. Только в алюминиевой промышленности дефицит отечественного прокаленного сырья составляет около 500 тыс.т/год. С учетом ожидаемого роста производства алюминия и электродов этот дефицит в ближайшей перспективе может значительно возрасти. Покрытие растущей потребности отечественной металлургии в прокаленном коксе за счет импорта сталкивается в последнее время с существенными трудностями, обусловленными сокращением поступления кокса на внешний рынок. В связи с этим интенсификация отечественных процессов производства прокаленного нефтяного кокса представляется весьма актуальной.
Крупнейшим в России производителем прокаленного кокса является ОАО "Завод "Сланцы", в котором в качестве прокалочных агрегатов применяются непрерывнодействующие вертикальные камерные печи. Всего на заводе эксплуатируется 5 батарей печей (по 23 камеры в каждой), производящих около 200 тыс.т/год прокаленного кокса. Получаемый продукт используется на российских алюминиевых и электродных заводах и частично экспортируется в Западную Европу.
Камерные печи, первоначальным назначением которых являлось производство бытового газа из горючих сланцев, применяются для прокаливания нефтяного кокса с 1970 г. За истекший период был разработан и реализован ряд технических решений, позволивших улучшить эксплуатационные показатели печей и потребительские свойства прокаленного кокса. Однако резер-
5 вы и возможности совершенствования данной технологии нельзя считать исчерпанными.
Конечные результаты прокаливания кокса в камерных печах во многом определяются реакциями с участием газовой фазы. Управление этими реакциями и рациональное распределение парогазовых потоков внутри камерной печи положены в данной работе в основу дальнейшей оптимизациии и интенсификации процесса. Исследования в указанном направлении имеют не только прикладное значение, но и представляют научный интерес. Цель и задачи работы
Интенсификация процесса прокаливания кокса в камерных печах путем рациональной организации парогазовых потоков в слое кокса.
Основными задачами работы являлись:
- изучение закономерностей газообразования при прокаливании нефтяно
го кокса в лабораторных условиях и моделирование процесса с прямо- и
противоточным движением парогазовых продуктов;
разработка и опытно-промышленные испытания новой конструкции верхнего отбора газа из камерных печей и новой технологии прокаливания кокса в печах с измененной схемой отбора парогазовых продуктов;
опытно-промышленные исследования технологии газового и парового охлаждения прокаленного кокса;
промышленная реализация усовершенствованной технологии прокаливания кокса на батарее камерных печей.
Научная новизна
Исследованы закономерности формирования состава газовой фазы при слоевом прокаливании нефтяного кокса в интервале температур 300-1000"С и скорости его нагрева 1-2 град/мин.
Установлено, что состав и объем продукционных газов определяются глубиной протекания вторичных гетерогенных процессов с участием углерода кокса, углеводородных газов и водяного пара. Показано, что критерием
степени конверсии летучих продуктов в данном процессе является отношение водород: метан в газах прокаливания.
Впервые разработаны компьютерные модели процесса при прямо- и про-тивоточном движении газов относительно прокаливаемого кокса, позволяющие прогнозировать состав и выход газов при изменении внешних технологических факторов процесса. Практическая ценность и реализация в промышленности
Разработана и внедрена в промышленное производство оригинальная конструкция камерной печи с дополнительным распределенным по длине камеры верхним отбором парогазовых продуктов прокаливания кокса. Внедрение новой конструкции и технологии позволило интенсифицировать процесс, повысить его теплотехническую эффективность, улучшить экологические показатели производства и условия труда обслуживающего персонала печей. Фактический экономический эффект от внедрения данной разработки в ОАО "Завод "Сланцы" в масштабе батареи печей за 2003-2004 г.г. составил 1,15 млн.руб. (в ценах на 01.01.05).
Разработано конструктивное оформление газового и парового охлаждения прокаленного кокса в нижней зоне печей. Исследования на промышленных камерных печах показали высокую эффективность парового охлаждения и возможность повышения производительности печей при его использовании.
По материалам диссертации опубликованы 4 работы, в том числе 1 статья, тезисы 2 докладов и 1 патент.
Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, списка литературы и приложений. Работа изложена на 129 страницах, включает 21 таблицу и 31 рисунок. Список литературы содержит 102 наименования.
Физико-химические свойства прокаленного кокса как сырья для производства электродной продукции
Основным направлением применения прокаленного нефтяного кокса является его использование в качестве углеродного восстановителя и проводника тока в электротермических процессах. Главным потребителем кокса (до 78-90% всего объема его производства при расходе 0,4-0,5 т/т готовой продукции [32]) является алюминиевая промышленность, где прокаленный кокс используется в качестве основного компонента анодной массы и обожженных анодов алюминиевых электролизеров. Заметная часть кокса применяется для изготовления графитированных электродов, используемых в производстве специальных сталей в электродуговых печах.
Качество прокаленных коксов, применяемых для производства анодной и графитированной продукции, характеризуется целым рядом показателей. Отечественные стандарты и технические условия обычно регламентируют действительную плотность, влажность, зольность, содержание серы и некоторых микропримесей и крупность коксов [33,34].
Для отдельных потребителей НО] ( 0,08% каждой примеси) и пока ( 600 мкОм-м). змируется также затель удельного Ведущие зарубежные фирмы ("Carbon", "Pechiney", "Hydroaluminium") для оценки качества коксов используют, помимо указанных, также показатели кажущейся и насыпной плотности, реакционной способности, термического расширения, стабильности гранулометрического состава, содержания широкого ряда микропримесей [33-36]. В исследовательской практике опре-деляют показатели пористой структуры, адсорбционно-адгезионные и некоторые другие свойства кокса [1,2,26,37,38]. Ниже рассматриваются характер и степень влияния на основные свойства прокаленного кокса природы исходного сырья и условий его термообработки.
Зольность, содержание серы и микропримесей. Зольность и содержание в коксе вредных микропримесей (ванадия, железа, кремния, никеля, натрия, кальция, титана) зависят от качества исходного нефтяного сырья, способа коксования, коррозионной стойкости оборудования, а также от содержания солей в воде, используемой для удаления кокса из реакторов замедленного коксования. При нагревании кокса до 1100—1300С зольные компоненты концентрируются в прокаленном продукте и лишь частично удаляются из него при более высоких температурах [2,5,16]. Поэтому снижение их содержания в коксе может быть обеспечено за счет соответствующей подготовки (обессоливания) исходных нефтей, подбора оптимального соотношения компонентов в сырье коксования [39-41] и минимизации посторонних загрязнений.
Содержание в коксе -другой нежелательной примеси - серы также может быть снижено за счет оптимизации состава сырья коксования, например, путем добавления к гудрону высокоароматизованных остатков вторичного происхождения (тяжелого газойля каталитического крекинга, тяжелой смолы пиролиза и др.) [39-41]. Что касается обессеривания кокса при термообработке, то интенсивно этот процесс начинает протекать при температурах 1400-1600С (на так называемой предкристаллизационной стадии структурной перестройки кокса) [1-3,42]. Однако при соответствующей организации процесса некоторое обессеривание кокса достигается и в пределах обычных температур прокаливания (1100—1200С). Так, при прокаливании в камерных печах в условиях чрезвычайно медленного нагрева и длительного пребывания кокса в зоне максимальных температур в среде водородсодержащего газа содержание серы в коксе снижается в среднем на 30% [26]. Плотность и пористость. Плотность (действительная, кажущаяся и насыпная) и пористость являются важнейшими характеристиками прокаленного кокса, определяющими его эксплуатационные свойства.
Действительная плотность является обобщающим показателем степени упорядочения структуры кокса. Меньшие, чем требуются для того или иного вида электродных изделий, значения этого показателя отражают неудовлетворительные структурные свойства кокса, в частности, повышенный коэффициент его линейного термического расширения [12,34,43]. Показатели кажущейся и насыпной плотности характеризуют макроструктуру кокса и непосредственно связаны с его пористостью. С увеличением последней снижается механическая прочность и плотность упаковки зерен кокса в шихте электродных масс и возрастает потребность в связующем при их изготовлении [1,2,43].
На плотность и пористость прокаленного кокса заметно влияют химическая природа сырья коксования и выход летучих веществ в сыром коксе. Известно, например, что после стандартного лабораторного прокаливания (с выдержкой при 1300С в течение 5 ч) кокс из крекинг-остатков приобретает действительную плотность на 0,01-0,15 г/см3 меньшую, чем кокс из прямо-гонных остатков тех же нефтей, кокс из асфальтенов - на 0,1 г/см3 пониженную, по сравнению с коксом из масел (2,04 против 2,14 г/см3) [1], а добавление к гудрону высокоароматизованных остатков позволяет повысить действительную плотность прокаленного в стандартных условиях кокса в среднем на 0,02 г/см3 [39]. Интересно при этом отметить, что использование в составе сырья коксования высокоароматизованных добавок (в частности, экстрактов селективной очистки масел) позволяет также снизить выход летучих веществ в сыром коксе (по слоям реактора замедленного коксования с 9-11 до 5,3-7,7%) [44]. Между тем, по оценке [45], каждый процент уменьшения выхода летучих в сырье обеспечивает увеличение действительной плотности прока-ленного кокса в среднем на 0,006 г/см и, соответственно, улучшение качества получаемой из него электродной продукции, например, обожженных анодов, по показателям пористости, кажущейся плотности и удельного электросопротивления.
В условиях прокаливания плотность кокса, как уже отмечалось, возрастает с увеличением температуры и продолжительности его термообработки. Пористость кокса при прокаливании увеличивается за счет выделения летучих и снижается в связи с объемной усадкой кокса [46]. При медленном нагреве и длительном времени пребывания в зоне максимальных температур усадочные явления приводят к уменьшению как открытой, так и закрытой пористости (микропористости) зерен кокса [38]. Снижению микропористости кокса способствует и отложение на его поверхности практически беспо-рового пироуглерода [9,38].
Особенности тепло- и массообменных процессов в камерных печах
Тепло- и массообмен в слое кокса в камерных печах происходит в условиях передачи тепла через стенку, чрезвычайно медленного нагревания материала и прямоточного движения кокса и газов с эвакуацией последних из нижней наиболее нагретой части печи. Указанные особенности определяют своеобразие распределения температур и давлений внутри камерной печи [15].
Несмотря на определенную разницу в скорости подъема температуры (на уровне 0,5-1,5 град/мин), обусловленную различиями в свойствах (влажности, выходе летучих, гранулометрическом составе, спекаемости) поступающих на прокаливание коксов, и производительности печи, вид профиля температурного поля по высоте камеры во всех случаях остается одинаковым (рис. 1.5). То же самое можно сказать и о характере распределения давления газа внутри камеры, максимум которого (60-150 мм вод.ст.) для разных коксов наблюдается на уровне 2-2,5 м от верха печи (рис. 1.6). Заметим, что высокое давление газа в верхней части камеры приводит к значительным потерям газа из-за выбросов в атмосферу и перетоков в отопительную систему печей. Эти потери, по оценке [38], зачастую превышают 40%.
При прокаливании в камерных печах имеют место тепловыделения и те-плопоглощения в объеме материала в результате химического взаимодействия выделяющихся летучих продуктов между собой и с углеродом кокса. Определенную роль в процессе могут играть также реакции с участием свободного кислорода, попадающего в пространство камеры в связи с подсосами атмосферного воздуха. Приведенный перечень реакций весьма обширен, но для расчета равновесного состава продуктов с точностью, достаточной для практических целей, можно ограничиться лишь процессами (1.3), (1.4) и (1.5) [81]. Действительно, в равновесной газовой смеси не должно быть свободного кислорода. Что касается остальных реакций, то нетрудно убедиться, что они являются линейными комбинациями уравнений (1.3), (1.4) и (1.5). Например, процесс (1.1) можно получить как сумму (1.3) и (1.5), реакция (1.7) представляет собой разность между (1.4) и (1.3) и т.д.
Реакция (1.3) является эндотермической, поэтому с увеличением температуры ее константа равновесия возрастает, и в получаемом газе увеличивается концентрация оксида углерода. В интервале 950-1000С равновесие этой реакции полностью смещено вправо, а при 400-450С влево [81,82]. Реакции (1.4) и (1.5) экзотермичны, и для них увеличение температуры приводит к смещению равновесия влево. При этом степень превращения метана в водород и пироуглерод по реакции (2.4) в условиях достижения термодинамического равновесия при 900С составляет 95,5%, а при 1200С увеличивается до 99% [83]. Тяжелые углеводороды, входящие в состав смолистой части летучих продуктов, разлагаются значительно легче, чем метан, и уже при сравнительно низких температурах имеются термодинамические условия для расщепления их с образованием пироуглерода [83].
Взаимосвязанный тепломассообмен, в условиях которого осуществляется прокаливание кокса в камерных печах, существенно усложняет аналитическое описание процесса. Его расчет при строгой физической постановке задачи чрезвычайно затруднен, хотя имеется классическая литература (например, монографии [84,85]) по специальным проблемам тепло- и массоперено-са. В то же время, для практических оценок могут быть использованы приближенные зависимости и упрощенные модели по типу применяемых для описания процессов, протекающих в шахтных [86-89] и коксовых [90,91] печах. При этом, в отличие от указанных работ, тепловые параметры процесса могут определяться не на основе расчета температурного поля печи, а по результатам непосредственного измерения температур в слое кокса. Такой подход использовался в свое время при проведении исследований на газосланцевых печах [65,68,92] и, на наш взгляд, вполне приемлем для сопоставительной оценки различных режимов прокаливания в камерных печах кокса.
Температурное поле камерной печи отличается значительной неоднородностью не только по высоте (см. рис. 1.5), но также по ширине и длине камеры. Как показали замеры, проводившиеся при работе печей на коксе и на сланце, разница температур между движущимся вдоль обогреваемых стен и осевым слоем топлива и между центром загрузки и торцевыми стенами достигает сотен градусов [15,92,93]. Такие перепады в значительной мере связаны с так называемой сегрегацией (фракционным разделением материала при ссыпании его под углом естественного откоса), приводящей к неравномерному распределению газовых потоков в камере. В свое время в опытах со сланцем на холодной модели камерной печи было установлено, что из-за сегрегации крупные куски концентрируются у торцевых стен камеры, а мелочь - в средней ее части. Основная же масса газов перемещается в зоне наибольшей проницаемости загрузки у торцевых стен камеры [94,95].
Можно предположить, что аналогичные явления происходят в процессе прокаливания в камерной печи суммарного нефтяного кокса или, тем более, смеси его с мелочью. В таком случае при прямоточном движении газа и кокса роль конвективной составляющей в осуществлении теплопередачи в камере следует признать весьма ограниченной и допустить, что перенос тепла от греющих стен к центру загрузки в большей части объема камеры происходит в основном путем теплопроводности и излучения. В противоточном же процессе можно, по-видимому, обеспечить большую турбулизацию газового потока и интенсифицировать обогрев верхних зон печи за счет нагретой внизу парогазовой смеси.
В то же время, эвакуация части газа из зоны пониженных температур (при организации его верхнего отбора из печи) позволит уменьшить тепло-поглощения в слое в связи с менее интенсивным протеканием описанных выше эндотермических реакций. Верхний отбор газа должен также способствовать снижению давления в верхней части печей (см. рис. 1.6), уменьшению вредных выбросов и потерь продуктового газа.
Заметим, что попытки перевода камерных печей на верхний отбор парогазовой смеси предпринимались еще при работе печей на сланце. Первоначально при этом ставилась задача обеспечить в периоды снижения потребления бытового газа (например, в летнее время) эксплуатацию печей в так называемом "смоляном" режиме. Затем с учетом теплотехнических преимуществ противоточного процесса было предложено осуществлять верхний отбор газа из камерных печей постоянно [65,96,97]. В ходе соответствующих опытных работ был испытан способ отвода газа через газоотвод на уровне около 2 м ниже верха кладки печей. При этом, судя по данным [96], были достигнуты достаточно благоприятные результаты. Тем не менее, верхний отбор газа на газосланцевых камерных печах практического применения не нашел. Целесообразность организации верхнего отбора газа при прокаливании в камерных печах кокса затрагивалась в работе [38]. При этом, однако, ни конструктивной проработки, ни каких-либо исследований и испытаний в данном направлении выполнено не было.
В зоне печи высотой около 2,2 м, расположенной ниже уровня газоотво-дящих окон, происходит охлаждение кокса, которое завершается в выгрузочном устройстве. При использовании в последнем мокрого тушения в водяной ванне (которая одновременно являлась гидрозатвором камеры) охлаждение кокса было достаточно эффективным. Это достигалось не только за счет тушения кокса в воде, но и вследствие его контактирования и эндотермического взаимодействия в нижней части камеры с водяным паром [15].
Моделирование процесса прокаливания кокса с прямо- и проти-воточным движением газа
Моделирование процессов прокаливания кокса осуществлялось на персональном компьютере с использованием программы ChemCAD версии 4. Компьютерное моделирование включало несколько этапов. Вначале была создана модель лабораторного эксперимента, проверена ее адекватность путем сравнения с экспериментальными данными, затем проверенная модель была модифицирована в соответствии с условиями промышленного процесса. Далее на основе модели промышленного процесса с прямоточным движением газа была разработана модель с противоточным движением газа в нескольких модификациях, подразумевающих различное соотношение прямо- и противоточного потоков.
Каждая модель предусматривала разбиение всего массива прокаливаемого кокса на ряд температурных зон с шагом 100 С, следующих одна за другой в направлении повышения температуры. Процессы прокаливания в каждой температурной зоне с выделением и вторичными превращениями летучих продуктов моделировались отдельно от других температурных зон. В то же время, летучие продукты, выделившиеся в отдельной температурной зоне, смешивались с летучими продуктами, покинувшими предыдущую температурную зону, и далее после моделирования вторичных превращений, направлялись в следующую температурную зону.
Количество и состав летучих продуктов, выделившихся в каждой температурной зоне модели, принимались в точном соответствии с данными экс 46 перимента (см. табл. 2.1). Конденсирующиеся продукты (смолы), заложенные в модель, были представлены двумя углеводородными компонентами с молекулярной массой 156 и 230 в мольном отношении 1:1. Массовое содержание водорода в модельной смеси смол составляло 6,7 %. Для соблюдения массового баланса выделение летучих продуктов компенсировалось в модели соответствующим уменьшением массы исходного кокса.
Модель технологической схемы процесса, а точнее схемы материальных потоков, представляет собой набор так называемых модульных операций, связанных между собой потоками. Каждому объекту технологической схемы (аппарату, операции) ставится в соответствие определенный вычислительный модуль - модульная операция. Программа ChemCAD обладает набором разнообразных модульных операций, моделирующих химические, гидравлические, тепловые и массообменные процессы.
Модульные операции программы представлены на модельной схеме графическими изображениями без нумерации за исключением операций, моделирующих реакционные процессы и обозначенных числами, совпадающими по величине с рабочими температурами соответствующих температурных зон. Условные номера материальных потоков указаны числами в прямоугольных рамках.
Моделирование процесса выделения летучих продуктов прокаливания кокса осуществлялось путем ввода в схему соответствующих потоков извне (потоки 3, 4, 5, 19, 22, 29, 36 и 90) с одновременным выводом эквивалентного по массе количества кокса за пределы схемы (потоки 13, 20, 27, 34, 39, 48 и 57). Для точного соблюдения материального баланса в состав модельной схемы были введены операции регулирования потоков - «Контроллер», на схеме обозначенные знаками Ф. С целью учета различной степени вовлечения продуктов прокаливания в реакции вторичных превращений в разных температурных зонах предусматривался частичный обход газовыми потоками операций «Реактор Гиббса» с помощью операций сепарации компонентов, деления потоков в заданном соотношении и смешения потоков. Полное отсутствие остатков смол в продуктовом газе обеспечивалось включением в состав модельной схемы двух операций, моделирующих реакции распада компонентов смолы на водород и углерод. В каждой температурной зоне моделировался изотермический тепловой режим с точным сведением теплового баланса.
Доля таких продуктов может быть весьма значительной, особенно в зонах с относительно невысокой температурой. Введя понятие степени вовлечения летучих продуктов в реакции вторичных превращений, можно оценить эту величину путем сопоставления степени конверсии одного из активных компонентов системы в реальных условиях и в условиях достижения полного равновесия, рассчитанных по модели.
Исследование режимов работы экспериментальной камерной печи с дополнительным верхним газоотводом
Для проведения экспериментальных исследований одна из промышленных камерных печей была оборудована двусторонним верхним газоотводом описанной выше конструкции. Два газосборных канала поперечными сечениями 170x100 и 170x200 мм были выложены на уровне -1,25 м от верха кладки печи и связаны с камерой соответственно 3-мя и 4-мя газоотводя-щими окнами. В соответствии с принятой схемой (рис.3.3), парогазовая смесь из орошаемых водой газоотводов по стоякам подавалась в отдельный барильет, расположенный на надбарильетной площадке батареи печей, в состав которой входила экспериментальная камера. Конденсат из барильета стекал в декантер, а газ, пройдя расходную диафрагму и регулирующую заслонку, эвакуировался в общий газопровод полублока печей.
В ходе опытно-промышленных испытаний был опробован ряд режимов работы экспериментальной печи, отличавшихся между собой условиями эвакуации парогазовой смеси, качеством исходного сырья, производительностью и другими показателями. При этом изучались особенности работы камеры с отбором газа как через оба, так и через один верхний газосборні;й канал без подключения или с одновременным подключением нижнего газоотвода (табл.3.2). Прокаливанию в период испытаний в основном подвергался суммарный кокс Волгоградского НПЗ как в чистом виде, так и с относительно небольшой (—25%) добавкой мелкого кокса Туркменбашинского НПЗ, а в двух из шести испытанных режимов - мелкий кокс Пермского НПЗ (табл.3.3).
Усредненные показатели режимов работы опытной камеры представлены в табл.3.4. Из приведенных данных, в частности, видно, что при температуре обогрева опытной камеры 1190 - 1230С температура в осевом слое кокса на уровне верхнего отсоса газа составляла 70 - 95С, а в верхних газоотводах — 230-330С. Столь значительная разница температур кокса и парогазовой смеси не приводила, однако, к заметной конденсации паров смолы на коксе. Во всяком случае, зависаний кокса под загрузочной коробкой камеры не происходило. Замеры температуры газа на выходе из отдельного барильета, проводившиеся в период работы камеры на режимах 5 и 6, показали, что эта температура изменялась от 50 до 90С и в среднем составляла около 73С. Таким образом, выбранный из конструктивных соображений уровень верхнего отбора парогазовой смеси (1,25 м ниже основания загрузочной коробки) оказался и технологически вполне приемлемым как в отношении исключения опасности зависаний кокса, так и в части обеспечения нормальных условий эксплуатации барильета.
Переходя далее к анализу показателей гидравлического режима, отметим прежде всего, что при разрежении в верхних газоотводах, достигавшем 8 мм вод.ст., температура газа в них не превышала 330С, то есть были обеспечены нормальные условия эвакуации газа из камеры без подсосов и возгораний.
Давление в камере изменялось в зависимости от крупности перерабатываемого кокса, производительности печи и условий отсоса парогазовой смеси. Относительное влияние указанных факторов в некоторой степени прослеживается при рассмотрении изменения величины давления в основной контрольной точке камеры - лючке над нижним газоотводом (см.табл.3.4). Так, при работе в режиме 3, когда отбор газа осуществлялся через оба верхних газоотвода при отключенном нижнем, а камера после суммарного стала грузиться мелким коксом, давление в контрольной точке, несмотря даже на снижение производительности с 35 до 28 выгр./см., выросло с 7 до 23 мм вод.ст. Подключение нижнего газоотвода позволило на том же сырье (режим 4) снизить давление в среднем до 11 мм вод.ст., хотя производительность была повышена до 34 выгр./см. Практически то же давление (12 мм вод.ст.)сохранилось в камере, когда ее стали вновь грузить суммарным коксом, но увеличили производительность до 40 выгр./см. и отключили один из верхних газоотводов (режим 5).
Одной из задач организации в камерной печи верхнего отбора газа является, как уже отмечалось, снижение давления вверху камеры. В обычном режиме работы печей с нижним газоотводом этот показатель колеблется в весьма широких пределах. Уровень и характер этих колебаний зависят от большого числа факторов, например, состояния кладки верхней зоны печей, состояния затворов загрузочных устройств, выхода летучих в прокаливаемом коксе, равномерности схода материала и др. Значительные изменения давления под загрузочной коробкой были характерны и для опытной камеры. Однако сравнение с аналогичным показателем, усредненным по всем камерам той же батареи (рис.3.4), позволяет сделать вывод о в целом более низком уровне давления в опытной камере (тем более, что при наличии постоянного разрежения в верхнем газоотводе влияние на давление под коробкой таких факторов, как газоплотность кладки и надежность затвора, было несущественным).
Характер изменения давления под загрузочной коробкой опытной камеры при достаточно продолжительной работе в режимах 2-5 показан на рис.3.5, из которого видно, что: - в режимах 2,3,4 в течение довольно длительного времени (5-8 суток) давление не превышало 5 мм вод.ст., после чего начинало расти, а в режимах 5 и 5 оно с самого начала росло с одинаковой скоростью; - средняя скорость роста давления в интервале 5-30 мм вод.ст. в режиме 3 была наибольшей и составляла 5,9 мм/сут, а в режимах 5 и 51 - наименьшей и равной 3,1 мм/сут. При прочих равных условиях уровень давления под коробкой определялся, очевидно, степенью забивания верхних газоотводящих окон коксовой пылью и мелочью (сами газосборные каналы при этом оставались чистыми). Эти отложения были достаточно рыхлыми, и после чистки окон с опусканием уровня кокса в камере давление под коробкой снижалось до 0 + 3 мм вод.ст. Подключение камеры к нижнему газоотводу позволяло существенно снизить скорость роста давления в верхней ее части, что было особенно заметно при работе на мелком коксе.
