Охлаждение коксового газа в трубчатых холодильниках

 

 

 

Газ заводів,які  використовують шихти з підвищеним вмістом вугілля Кузнецького басейну, має підвищену густину і меншу теплоту згорання, містить велику кількість азоту і менше водню. Газ, одержуваний із шихт з високим вмістом вугілля Кизеловського родовища, містить велику кількість метану і неграничних вуглеводнів [1].

 

 

1.4 Вихід газу  і хімічних продуктів коксування.

 

 

   Вихід газу на 1т  сухої шихти може бути виражений  у вагових одиницях (G Кг), об'ємних  одиницях (V, м3), при нормальних умовах  або приведених до 16760 кДж/м3 (Vпрів).

 

  Ці величини пов'язані  між собою наступними співвідношеннями:

 

G/ρ=V                               (1.1)

 

V·Q/16760=Vприв                           (1.2)

Де ρ-густина газу, кг/м3; Q - нижча теплота згорання газу, кДж/м3.

 

   Для характеристики  коксових печей як генераторів  коксового газу користуються  виходом наведеного газу. (табл.4)

 

Група заводів	Вихід на 1 т сухої шихти
	Газу, V, м³	Газу   Vприв, м ³	Газу, кг	Смоли, кг	Аміаку, кг	Сирого бензолу, кг
Заводи, які переробляють шихту з вугілля Донецького басейна	310	337	136	32.5	2.85	10.56
Заводи, які переробляють шихти з вугілля Кузнецького і Карагандинського басейнів	332	355	152	29.2	3.8	9.8
Заводи, які переробляють з вугілля родовищ: -Печорського -Кизеловского	322 320	345 372	144 157	36.8 46.6	4.35 2.16	9.8 13.8

 

 

Виходячий з газозбірников прямий газ містить водяні пари, одержувані за рахунок випаровування вологи шихти, пірогенетичной води, частини води газозбірикового циклу, і за рахунок інжекції при бездимної завантаженні печі. Для вугілля Донбасу залежність виходу пірогенетичной води від виходу летких речовин вугілля можна представити по рівнянню [2]:

 

     Н2Опир.=4.64-0.354·Vс+0.0118(Vс)²,          (1.3)

 

Де Vс-вихід летких речовин на суху шихту.

 

   Зміст окремих складових  в газі для широкого діапазону  шихт приведено в табл.5, г / м  ³ очищеного газу [3].

 

Таблиця 5. Зміст окремих складових в газі.

Пари смоли	80-150
Ароматичні вуглеводні	22-45
Аміак	6-13
Сірководень	5-40
Нафталін	<10
Піридинові підстави	0.4-0.6
Ціаністий водень	0.5-2.5
Органічна сірка	0.2-0.7

 

 

Також в коксовому газі міститься оксиди азоту, сполуки германію та ін . Зміст водяної пари в газі після газозбірника визначається точкою роси, яка на 1-2 ° С нижче температури надсмольної води, що виходить з газозбірника.

 

1.5. Властивості  газу і його компонентів.

Стисливість. Газова постійна. Густина.

 

 

   Об'єм ідеального газу (до яких можна віднести двоатомні  гази), температура і тиск зв'язані  рівнянням:

 

рυ = RT (1.4)

 

де р-тиск газу, кг/м3;

 

       υ - питомний  об'єм  газу, м ³ / кг;

 

       R-газова постійна, Н м / кг ° К;

 

       Т - абсолютна температура, ° К.

 

   Газова постійна, може  бути виражена в: ккал / (кмоль  ° К), в ккал / (кг ° К). Питомний  об'єм газу пов'язаний з його  густиною співвідношенням:

υ=1/ρ,                        (1.5)

де ρ - щільність газу, кг / м ³;

 

 об'єм реальних газів обчислюють за спрощеною формулою:

 

рυ=КRТ,                             (1.6)

 

К-коефіцієнт стисливості газу, що характеризує відхилення даного газу від ідеального, для газових сумішей визначаються за правилом адитивності.

 

   Наближені значення  К для коксового газу представлені  в табл. 6, величини ρ і R компонентів  коксового газу наведено в  табл. 7.

 

 

Таблиця 7. наближені величини коефіцієнтів стисливості компонентів коксового газу.

Компоненти	Тиск, атм
	50	100	150	200
Двоокись вуглецю	0.99	0.98	0.99	1.02
Неграничні вуглеводні	0.98	0.95	0.93	0.90
Окис вуглецю	0.99	0.98	0.99	1.02
Метан	0.91	0.85	0.82	0.80
Водень	1.03	1.06	1.11	1.15
Азот	0.99	0.99	1.02	1.04

 

 

При розрахунках процесу згорання необхідно також враховувати тепловий еквівалент газу (число Вобба). Для коксового газу середнього складу цей показник дорівнює:

 

W=Q/ρ=4350/√0.44=6600.                 (1.7)

 

                                           

 

1.6 Теплоємність.

 

   У табл. 7 наведені значення середньої об'ємної теплоємності компонентів коксового газу при постійному тиску Ср в інтервалі температур 0-2500 ° С, мольну теплоємність виражають в ккал / (кмоль ° С) і ккал / (м ³ ° С).

 

   Мольна теплоємність  ккал / (кмоль ° С) компонентів  коксового газу приблизно може  бути обчислена за форму

                                   Ср= а+вТ+сТ²,                      (1.8)

Де Т - абсолютна температура, К;

А.В, з - коефіцієнти. В табл.7 наведено коефіцієнти для деяких газів.

Таблиця 7. значення коефіцієнтів для визначення мольной теплоємності компонентів коксового газу.

Компоненти	а	b·10³	c·106.
CO2	6.85	8.533	-2.475
O2	6.26	2.746	-0.770
CO	6.25	2.091	-0.459
H2	6.88	0.066	+0.279
CH4	3.38	1.819	-4.188
N2	6.30	5.558	-0.345
H2S	6.48	3.283	-1.204
Н2О (пары)	6.89	2.426	-0.343

 

 

 

Теплоємність коксового газу може бути обчислена за правилом адитивності:

 

                       Ссм=(а1с+а2с2+…аnсn)/100, ккал/(м³ °С)              (1.9)

Де а1 ... аn - вміст компонентів,% (об'емн);

 

         с1 ... сn - середні теплоємності  компонентів, ккал / (кмоль ° С).

Таблиця 8. середня теплоємність компонентів коксового газу та повітря, ккал / (м ³ ° С).

Температура, °С	О2	N2	Повітря	Н2	СО	СО2	Н2S	Водяна пара	СН4	С2Н4	С3Н6
0	0.3119	0.3092	0.3098	0.3049	0.3103	0.3821	0.360	0.3569	0.3702	0.4363	0.6393
100	0.3147	0.3095	0.3106	0.3083	0.3109	0.4061	0.366	0.3595	0.3922	0.4925	0.7281
200	0.3189	0.3104	0.3122	0.3098	0.3122	0.4269	0.373	0.3637	0.4201	0.5452	0.8071
300	0.3239	0.3121	0.3146	0.3103	0.3145	0.4449	0.381	0.3684	0.4505	0.5960	0.8851
400	0.3290	0.3144	0.3175	0.340	0.3174	0.4609	0.390	0.3739	0.4814	0.6415	0.9565
500	0.3339	0.3171	0.3207	0.3117	0.3207	0.4750	0.399	0.3797	0.5112	0.6839	1.0230
600	0.3384	0.3201	0.3240	0.3124	0.3242	0.4875	0.408	0.3857	0.5400	0.7227	1.0841
700	0.3426	0.3233	0.3274	0.3134	0.3277	0.4988	0.417	0.3920	0.5677	0.7571	1.1408
800	0.3463	0.3265	0.3306	0.3145	0.3311	0.5090	0.426	0.3984	0.5957	0.7901	1.1921

 

 

900	0.3498	0.3295	0.3338	0.3159	0.3343	0.5182	0.434	0.4050	0.6216	0.8196	1.2398
1000	0.3529	0.3324	0.3367	0.3174	0.3374	0.5263	0.442	0.4115	0.6447	0.8472	1.2831
1100	0.3557	0.3352	0.3395	0.3191	0.3403	0.5338	0.450	0.4180	0.6655	0.8731	0.3232
1200	0.3584	0.3378	0.3422	0.3208	0.3430	0.5407	0.456	0.4244	0.6838	0.8963	1.3607
1300	0.3608	0.3404	0.3447	0.3227	0.3455	0.54469	-	0.4306	-	-	-
1400	0.3631	0.3427	0.3470	0.3246	0.3479	0.5526	-	0.4366	-	-	-
1500	0.3653	0.3449	0.3492	0.3266	0.3501	0.5578	-	0.4425	-	-	-
1600	0.3673	0.3470	0.3513	0.3285	0.3522	0.5626	-	0.4481	-	-	-
1700	0.3693	0.3490	0.3532	0.3304	0.3541	0.5671	-	0.4537	-	-	-
1800	0.3712	0.3508	0.3551	0.3324	0.3559	0.5712	-	0.4589	-	-	-
1900	0.3730	0.3525	0.3568	0.3343	0.3576	0.5750	-	0.4639	-	-	-
2000	0.3748	0.3541	0.3585	0.3362	0.3592	0.5785		0.4688	-	-	-
2100	0.3764	0.3557	0.3600	0.3380	0.3607	0.5818	-	0.4735	-	-	-
2200	0.3781	0.3571	0.3615	0.3398	0.3621	0.5848	-	0.4779	-	-	-
2300	0.3787	0.3585	0.3629	0.3416	0.3634	0.5876	-	0.4822	-	-	-
2400	0.3813	0.3598	0.3643	0.3433	0.3647	0.5902	-	0.4864	-	-	-
2500	0.3828	0.3610	0.3655	0.3451	0.3659	0.5926	-	0.4903	-	-	-