加载中…焦化设计-炭化室内的结焦过程
(2010-05-21 17:17:00)
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- 焦化设计-炭化室内的结焦过程
- 这里主要阐述炭化室内结焦过程特点，以利于进一步讨论配煤质量指标和配煤原则。
- 炭化室内煤料的结焦过程基本特点有二：一是单向加热、成层结焦；二是结焦过程中传热特性随炉料的状态和温度而变化。焦化设计\焦炉除尘\焦化除尘\地面除尘站:13951737628(13547627503)
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1. 成层结焦过程与炼焦最终温度
- 炭化室在装煤之前的墙面温度一般约为1100℃，装煤后常温的煤立即大量吸收墙体的热量，使炉墙表面的温度急剧下降，而紧靠炉墙的煤料快速升温，炭化室中心面的煤料仍处于常温。随着结焦时间的推移，靠近炉墙的煤料在装煤后的6～7个小时已经成焦。炭化室中心面的煤料的温度仅为100～200℃，也就是说此时从炭化室墙面到中心面之间的物料，处于结焦过程各个阶段的情况都有（如图2-1右），紧靠炉墙处为焦炭层，接着依次分别为半焦层、塑性层、干煤层、湿煤层。在一个炭化室内结焦过程是从两侧炭化室墙面开始，一层层地逐渐向炭化室中心面推移，称为“成层结焦”。到了结焦末期，焦炭层逐渐移止中心面，整个炭化室全部成焦，因此结焦末期炭化室中心面的温度（焦饼中心温度）可以作为焦饼成熟程度的标志，成为炼焦最终温度。
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- 图2-1
不同结焦时间炭化室内各层煤料的温度与状态焦化设计\焦炉除尘\焦化除尘\地面除尘站:13951737628(13547627503) - 图2-1左表明，结焦过程中煤料状态随时间而变化。不同状态的各种中间产物的比热容、导热系数、相变热、反应热等都不相同。由此可知：
- （1）同是半焦层、塑性层，它们距炭化室墙面的距离不同，同层两侧的温度差不同，升温速度也不同，靠炭化室墙处的升温速度快，中心面的升温速度慢。快者约5℃/分，慢者约2℃/分。致使炭化室内不同位置的焦炭质量不同，接近炉墙的焦炭真密度、导电率、显微强度高，块焦反应性低且反应后强度高。
- （2）由于成层结焦，炭化室两侧有大体平行于墙面的两个塑性层，炭化室底和顶部也各有一个塑性层，四面相连形成一个塑性层膜袋，焦化设计\焦炉除尘\焦化除尘\地面除尘站:13951737628(13547627503)
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2. 各层升温速度与焦炭质量
- 用肉眼观察焦饼可以看到炭化室墙面附近的焦炭熔融良好、结构致密，距离炭化室墙面较远的焦炭熔融性稍差。这是由于各层煤料在塑性温度区间的升温速度不同，对于同一种煤料，提高升温速度则最高流动度增加、塑性温度区间变宽，使塑性体内热解产物之间相互作用改善，从而改善焦炭质量。焦化设计\焦炉除尘\焦化除尘\地面除尘站:13951737628(13547627503)
- 炭化室墙面附近焦块两端的温度差大，因此焦块的裂纹多而深，该处的焦炭粒度小，而焦饼中心处焦块两端的温度差小，裂纹少而浅，焦块大。另外在焦饼中心处两侧的塑性区汇合时，塑性区厚度最大，塑性区产生热解气体排出的阻力最大，塑性体对两侧炉墙的侧压力也为最大，也即此时的膨胀压力最大。焦化设计\焦炉除尘\焦化除尘\地面除尘站:13951737628(13547627503)
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3. 热解气体析出途径
- 煤在结焦过程中产生的气态产物大部分是在塑性温度区间产生的，热解生成的气态产物中的一部分从塑性层的内侧干煤层通过顶部流经炉顶空间，这部分气态产物称为“里行气”（图2-2），约占气态产物的10～20%。气态产物的大部分及半焦层内产生的气态产物穿过高温焦炭层缝隙，沿焦饼与墙面之间的缝隙流经炉顶空间，这部分气态产物称为“外行气”，约占气态产物的75～90%。气态产物中的碳氢化合物在焦炭缝中发生裂解，生成的石墨沉积在焦炭表面，使焦炭呈银灰色，使化学产品中的酚类及甲苯含量降低。如果墙面温度和炉顶空间温度过高，炭化室墙面和炉顶空间将生成大量石墨。焦化设计\焦炉除尘\焦化除尘\地面除尘站:13951737628(13547627503)
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