Технология УСТК. Технология сухого тушения кокса на ОАО. Оценка эффективности строительства установки сухого тушения, страница 8

t₁— температура загружаемого кокса, °С;

t₂ — температура охлажденного кокса, °С;

γ_к — насыпная плотность кокса — 500 кг/м³ [ 5 ];

Δt_ср — средняя логарифмическая разность температур между коксом и газом, °С;

К — коэффициент теплопередачи;

S_к — поверхность кокса;

1,1 — коэффициент объемного разрыхления засыпи кокса в подвижном слое.

, где     α' — средний коэффициент теплопередачи от горячего кокса к газу, кДж/(м²·ч·К);

r_к — радиус куска кокса, м;

λ_т^ср — средний коэффициент теплопроводности куска кокса, кДж/(м·ч·К).

В камеру тушения горячий кокс поступает сверху и движется вниз, а циркулирующий газ поступает снизу и движется вверх навстречу коксу (по схеме противотока). Сущность теплообмена между газами и коксом можно рассматривать по аналогии с теплообменом между газами и насадкой в регенераторах коксовых печей в период работы их на охлаждение, тогда:

α' = α_к + α_л , где     α_к, α_л — коэффициенты теплопередачи конвекцией и лучеиспусканием, кДж/(м²·ч·К).

По  формуле   Кистнера   определяем:

α_к = 8,3 · ω₀^0,5/ d^0,33, где     ω₀ — скорость газов в среднем свободном сечении между кусками кокса, м/с;

d — гидравлический диаметр живого сечения в слое кокса, м.

d=4·V_св/ S, где     V_св — свободный объем для прохода газа через слой кокса, м³/м³.

V_св = 0,0005 (15,5·а₁ + 11,3·а₂ + 9,l·a₃ + 7,6·a₄ + 6,7·a₅ + 6,3·a₆),

S = 0,05(6,7·a₁ + 8,6·a₂ + 12·a₃ + 18,5·a₄ + 34,3·a₅ + 12·a₆), где     a₁ — а₆ — выходы классов кокса, %;

S — поверхность кусков в слое кокса в единице объема, м²/м³.

Ниже приведен гранулометрический состав валового кокса [ 5 ]:

Класс, мм       >80       60—80     40—60     25—40      10—25       <10

Выход, %         4,7         31,0          46,1          12,6           2,0            3,0

Экспериментально установлено, что среднее живое сечение бункера, загруженного коксом, совпадает со свободным объемом и их соотношение представляет собой средний радиус свободного пространства, или гидравлический радиус: m = V_св/S. Площадь живого сечения в камере, заполненной коксом, определяется по формуле F' = V_св·F , где F — площадь сечения камеры без кокса, м². Внутренний диаметр камеры тушения D_вн = 9 м (см. расчет размеров камеры тушения). Тогда:

F = π·D²_вн /4 = 0,785 · 81 = 63,6 м²,

V_св = 0,0005 (15,5·4,7 + 11,3·31,6 + 9,1·46,1 + 7,6·12,6 +

+ 6,7·2 + 6,3·3) = 0,458 м³/м³,

S = 0,05(6,7·4,7 + 8,6·31,6+ 12·46,1 + 18,5·12,6 + 34,3·2 + 12·3) =

= 59,4 м²/м³,

m = 0,458/59,4 = 0,00753 м,

d = 2 · 0.00753 = 0,015 м (гидравлический диаметр),

F' = 0,458 · 63,6= 29,13 м².

Скорость газов по практическим данным в среднем свободном сечении ω₀ принимаем 1,5 м/с  [ 1 ]. Тогда:                                                                

α_к' = 4,18 · 8,3 · 1,5^0,5/ 0,015^0,33 = 170 кДж/(м²·ч·К),

α_л = 8,36 кДж/(м²·ч·К),

α' = α_к + α_л = 170 + 8,36 = 178,36  кДж/(м²·ч·К).

По данным Гипрококса, средняя теплопроводность кокса при 30—50°С λ_τ^ср = 1,672 кДж/(м·ч·К) [ 5 ].

К = 1 / (1/α' + r_к/ λ_т^ср) = 1 / (1/α' + d_ср/ 2λ_т^ср).

Принимаем, что куски кокса имеют шаровидную форму и r_к = d_ср/2. Определение средневзвешенного размера куска кокса производится по формуле:

a_ср = а₁y₁ + а₂y₂ + а₃y₃ + ... + а_ny_n, где     а₁, а₂,…, а_n — размер отдельной фракции ситового кокса, м;

y₁ y₂, ..., у_n — содержание каждого класса, %.

a₁ = 0,08 м,

а₂ = (0,08 + 0,06)/2 = 0,07 м,

а₃ = (0,06 + 0,04)/2 = 0,05 м,

а₄ = (0,04 + 0,025)/2 = 0,0325 м,

а₅ = (0,025 + 0,01)/2== 0,0175 м,

а₆ = (0,01 + 0)/2 = 0,005 м,

а_ср = (0,03·4,7 + 0,07·31,6 + 0,05·46,1 + 0,0325·12,6 + 0,0175·2 + 0.005·3)=

= 0,0535 м.

Принимаем, что средняя длина кусков кокса составляет:

l_ср = 1,5а_ср = 1,5 · 0,0535 = 0,0802 м.

Объем   куска   кокса:

V^к_ср = а_ср² · l_ср = 0,0535 · 0,0802 = 0,000229 м³.

В расчете принимаем,  что куски кокса имеют форму шара объемом, эквивалентным объему средневзвешенного куска кокса:

V^к_ср = π·d³/6,

d_cp = (6V^к_ср/π)^0,33 = ((6 · 0,000229)/3,14)^0,33 = 0,064 м,

К = 1/(1/α' + d_ср/ 2λ_т^ср) = 1/(1/178,36 + 0,064/(1,672·2)) = 40,4 кДж/(м²·ч·К),