Скорость выделения летучих характеризуется сложной зависимостью от температуры — наблюдается ряд максимумов скоростей. Первый максимум — при 100-200 °С обусловлен испарением влаги, которая попадает в кокс, второй — испарением и дококсованием адсорбированных продуктов при 470-500 °С.
При дальнейшем нагревании кокса (от 520-550 до 1000 °С) основными компонентами газов являются метан и водород (обнаружены также H2S, CO2, СО); максимумы скоростей их выделения наблюдаются соответственно при температурах около 610 и 720 °С. В дальнейшем выделение летучих постепенно снижается и при 1000 °С в основном завершается.
Зона уплотнения структуры или собственно прокалки — это область максимальных температур. Выделение из кокса летучих веществ завершается, а в самом материале заканчиваются все основные физико-химические превращения и объемная усадка. Следует отметить, что наибольшая объемная усадка соответствует максимуму выделения летучих.
Величина объемной усадки различных коксов составляет до 20 %. Для нефтяных коксов замедленного коксования полная объемная усадка достигается соответственно при 1200-1300 °С. При этом 13-14% объемной усадки достигается до 700 °С, т. е. в период их максимальной химической активности.
Во вращающейся печи наблюдается два типа движения материала: пересыпание и проскальзывание. В случае, если сила трения между материалом и футеровкой больше сил трения в самом материале, то наблюдается продвижение кокса в режиме пересыпания. В противном случае материал плавно проскальзывает по футеровке.
Как правило, продвижение носит комбинированный характер: пересыпание и проскальзывание. Крупные куски кокса, оказавшиеся на донной части сегмента, захватываются футеровкой и далее пересыпаются по поверхности кокса. Скорость их продвижения соответственно выше, так как на них накладываются оба вида движения. В режиме пересыпания условия для прогрева материала улучшаются, так как материал перемешивается.
Как показали исследования по определению скорости и характера движения материала в печи с помощью радиоактивных индикаторов, крупные куски сырья в неоднородном слое движутся по его периферии. Внутреннее ядро состоит из более мелких частиц с повышенным содержанием летучих. Такая сегрегация частиц в поперечном сечении сегмента приводит к тому, что крупные куски образуют подобие вращающейся оболочки, внутри которой находится сравнительно малоподвижное ядро. При движении материала по печи крупные куски сырья, составляющие эту оболочку, нагреваются излучением от газа-теплоносителя и вследствие непосредственного контакта с футеровкой. Мелкие же частицы сырья, составляющие плотное ядро слоя, нагреваются медленно, так как теплообмен внутри слоя происходит значительно дольше. Так, при температуре открытой поверхности материала 600 °С температура в ядре достигает не более 500 °С.
При резком нарастании скорости выделения летучих, которое наблюдается по мере достижения в сырье температуры 600 °С, начинаются псевдосжижение оболочки слоя и его расширение. Приходят в движение и мелкие, более холодные частицы кокса, находящиеся в ядре сегмента. В результате выбросов этих частиц на зеркало сегмента скорость их нагрева резко возрастает и температура выравнивается с кусками кокса на поверхности зеркала.
Методом моделирования был построен температурный контур вращающейся печи (максимальная температура материала в зоне прокалки принята 1250 °С), из которого можно сделать вывод, что в зоне прокалки основная теплопередача осуществляется за счет излучения и радиации тепла.
Соотношение лучистого и конвентивного потоков тепла равно 10:1. Для мазутных горелок степень черноты факела достаточно высока, что обеспечивает высокий уровень лучистого обмена тепла. При сжигании газообразного топлива, если количество воздуха и степень его смешения с газом достаточно высокие, факел получается «прозрачным», с низким коэффициентам светимости. Частицы сажи и дисперсного углерода при неполном сгорании газа, напротив, повышают степень черноты и светимость факела. Однако температура факела при этом снижается. Для компенсации низкой степени черноты факела приходится повышать температуру горения газообразного топлива, укорачивать и концентрировать факел. Положение и направление горелки также напрямую влияют на теплообмен.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.