9.1.2.Расчет материального баланса коксования угольной шихты, учитывающий зависимости выходов и качества продуктов от условий коксования

Например, увеличение температуры в отопительных каналах Т_в от 1150 - 1350 ⁰ С приводит к следующим закономерностям.

Выход прямого коксового газа увеличивается, на 15,29 м³/т с.ш., при этом теплотворная способность его уменьшается, на 874,4 кДж/ м³, а плотность его уменьшается на 0,022 кг/м³.

Изменяется также и его состав: с увеличением температуры содержание в газе СО₂, СО, Н₂, N₂ и О₂ увеличивается, а СН₄ и С₂Н₄ уменьшается.

Выход смолы колеблется в пределах от 32,46 % до 31,25 %, закономерность в сторону увеличения или уменьшения не обнаружена, но при этом сильно меняется её состав, так выход пека увеличивается на 1,96%, фенолов уменьшается на 0,61%, нафталина увеличивается на 1,37%, выход легкой фракции уменьшается на 0,56%.

Выход сырого бензола увеличивается на 0,45 кг/т, состав его тоже изменяется, следующим образом: содержание бензола увеличивается на 5,45%, а сольвента соответственно на 0,13%. Содержание толуола, ксилола и головной фракции уменьшается соответственно на 3 %, 0,98 %, 1,52%.

Выход аммиака уменьшается на 0,06% ; выход сероводорода остаётся неизменным.

Выход циановодорода увеличивается на 0,06%.

Выход пиридиновых оснований уменьшается на 40 г, происходят и изменения в их составе: уменьшилось содержание пиридина на 12,93%, альфапиколина на 1,52%, бета и гамма-пиколинов на 2,55%, содержание лутидинов увеличивается на 2,03%.

Выход избыточной аммиачной воды уменьшается на 1,8 кг/т, при этом летучий аммиак и фенолы уменьшаются, соответственно на 0,97% и на 0,76%, а связанный аммиак и цианиды увеличиваются на 0,97% и на 1,45% .

Из таблицы 14 видно, что изменение выхода летучих веществ с 20,5 – 30,5 % также существенно влияет на выход и качество химических продуктов коксования и приводит к следующим изменениям.

Выход прямого коксового газа увеличивается на 40 м3/т, его теплотворная способность увеличивается на 1697,9 кДж/ м3, плотность с возрастанием выхода летучих веществ увеличивается на 0,012 кг/ м3. Состав коксового газа изменяется следующим образом: увеличивается содержание СО2, СО, СН4, СmHn, на 0,4%, , 1,69%, 2,86% и 0,98 % соответственно, а такие компоненты, как Н2 и N2 уменьшаются на 1,15% и 5,12%, выход кислорода колеблется в пределах 0,67 – 1,02 %; выход смолы увеличивается на 11,49 кг/т с.ш., плотность при 20 0С колеблется от 1187,64 до 1189,99 кг/м3, зависимость её от выхода летучих веществ не наблюдается, содержание в смоле фенолов увеличивается на 1 %, а нафталина уменьшается на 2,61 %, пек колеблется в пределах от 54,02 до 59,79 %.

Выход сырого бензола значительно увеличивается на 4,78 кг/т с.ш., в его составе происходят такие изменения: содержание бензола увеличивается на 6,9%, толуола и ксилолов уменьшается на 2,87% и на 2.16 %, содержание сольвента увеличивается на 0,5 %, а головной фракции уменьшается на 2,45 %.

Выход аммиака увеличивается на 0,13 %.

Выход сероводорода увеличивается на 0,03 %.

Выход циановодорода увеличивается на 0,08 %.

Выход пиридиновых оснований увеличивается на 160 г, при этом содержание пиридина, альфа-пиколина, бета и гамма пиколинов увеличивается на 21 %, 2,7 % и 5,89 %, соответственно, а лутидины уменьшаются на 7,5 %.

Выход избыточной аммиачной воды увеличивается на 23,74%, содержание летучего аммиака увеличивается на 1,19 г/л, связанного аммиака уменьшается на 1,19 г/л, содержание сероводорода колеблется в пределах от 0,84 до 0,85 %, циановодорода увеличивается на 0,18 г/л, фенолов увеличиваются на 1,24 г/л.

10.4. КОЭФФИЦИЕНТ ИЗБЫТКА ВОЗДУХА ПРИ ОБОГРЕВЕ КОКСОВЫХ ПЕЧЕЙ

От количества воздуха, подаваемого для сгорания газа, зависит: полнота сгорания отопительного газа, равномерность обогрева по высоте коксовой камеры, температура на поду вертикала.

В отопительных вертикалах не может быть идеального соотношения газ - воздух из-за неудобств регулирования горелками и регистрами в зоне высоких температур. Поэтому для обеспечения полного сгорания газа необходимо затратить воздуха несколько больше, чем следует по теоретическому расчету:

α = V_o^д/ V_о^т = (V_o^т + V_о^изб)/ V_o^т = 1 + V_о^изб/ V_o^т (45)

Такое же равенство справедливо и для чистого О₂: α = О_2изб/О_2т (46)

Избыточное количество кислорода в продуктах горения О_2изб (м³), как и содержание в них углекислого газа СО_2т (м³) может быть найдено по данным газового анализа: О_2изб = V_сух * О₂ и СО_2т = V_сух * СО₂ , (47)

где О₂ и СО₂ – доля кислорода и углекислого газа в продуктах горения по данным газового анализа;

V_сух – объем сухих продуктов горения, м³.

V_сух = О_2изб/О₂; V_сух = СО_2т/СО₂. Тогда О_2изб/О₂ = СО_2т/СО₂;

О_2изб = СО_2т *О₂/ СО₂. Тогда α = 1 + СО_2т*О₂/О_2т*СО₂,

где СО_2т/О_2т – соотношение, независящее от α и определяемое только составом отопительного газа.

Обозначим СО_2т/О_2т = k. α = 1 + k*О₂/СО₂. (48)

Для коксового газа k от 0,42 до 0,43; для доменного газа k примерно 2,54. Если состав отопительного газа меняется, то по реакциям горения следует определить новую величину k.

При недостаточном α газ сгорает не полностью и увеличивается расход тепла на коксование. При чрезмерно большом α повышается унос тепла с продуктами сгорания, т.к. их становится больше, тепло расходуется на нагрев избыточного воздуха, что опять-таки увеличивает расход тепла, но меньше, чем при недостатке воздуха.

Если в отопительной системе печей из-за недостатка воздуха недогорает газ и в продуктах горения появляется СО, то последний нужно мысленно дожечь. Тогда в соответствии с уравнением горения СО в формуле (48) в числителе процент О₂ уменьшается до величины (О₂ – 0,5*СО), а в знаменателе возрастает на процент СО в смеси и составит (СО₂ + СО). В результате формула приобретает окончательный вид: α = 1 + k*(О₂ – 0,5*СО)/(СО₂ + СО). (49)