CC BY
21
Том 148
ИЗВЕСТИЯ
ТОМСКОГО ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ПОЛИТЕХНИЧЕСКОГО ИНСТИТУТА им. С. М. КИРОВА
,1967
К ВОПРОСУ О МЕХАНИЗМЕ ВЛАГОПОГЛОЩЕНИЯ ПРИ МОКРОМ ТУШЕНИИ КОКСА
В. М. ВИТЮГИН
(Представлена научным семинаром химико-технологического факультета)
Известно, что высокое и неравномерное содержание влаги в коксе вредно сказывается на доменном процессе. Увлажнение кокса в основном происходит при мокром тушении, когда раскаленный кокс соприкасается с водой. Выяснение механизма влагопоглощения кокса при мокром тушении является первым этапом в деле получения непереувлаж-ненного и равномерного по влажности доменного кокса.
Исследованиями [1] установлено, что раскаленный кокс поглотает больше влаги, чем холодный при одном и том же времени соприкосновения с водой. При мокром тушении кокс соприкасается с водой примерно одну минуту. По данным Чеботарева П. М., раскаленный кокс за это время поглощает примерно в три фаза больше влаги, чем холодный (12,1 -г- 21,55%; 4,2 4- 6,05%). Холодный кокс даже при полном погружении в воду на одну минуту поглощает сравнительно немного влаги. Отсюда следует, что повышенное содержание влаги в коксе после мокрого тушения обусловлено явлениями, происходящими в процессе самого тушения.
Многие исследователи считают, что кокс поглощает большое количество влаги при тушении в основном вследствие сокращения объема газов при охлаждении, вызывающем всасывание воды.
Если принять степень сокращения объема газов в порах кокса при тушении за основной фактор влагопоглощения, то следует сделать вывод, что, чем выше температура кокса перед тушением, тем больше влаги поглотит кокс, и наоборот. С другой стороны, принятие высказанного положения ведет к заключению, что при мокром тушении раскаленного кокса нельзя изменить его влажность в ту или другую сторону. К таким в корне неверным выводам и пришли американские исследователи Хилс и Холмс [2]. Так, например, они с помощью расчета получили для кокса с начальной температурой 500°С влажность 25%; для кокса с начальной температурой 1000°С влажность 30%, а для холодного кокса 10%.
Для выяснения основного фактора процесса влагопоглощения при мокром тушении кокса была проведена серия опытов. Куски кокса с определенной температурой погружались в воду на тот или иной промежуток времени, а затем высушивались в сушильном шкафу при тем-
Таблица 1
Начальная температура кусков кокса
Образец № 1 Образец № 2
18°С 105°С 200°С 550'С 765°С 18°С 105°С 200° С 520°С 750°С
Время погружения куска в воду, сек......... 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30
Начальная температура воды, °С ........... 70 70 70 70 70 6 6 6 6 6
Вес сухого куска кокса» г 121,48 121,42 120,90 119,97 118,55 113.70 113,35 113,00 110,55 107.45
Влажность кокса, %..... 2,62 3,67 24,91 8,47 5,69 4,21 9,01 16,78 8,94 5,83
пературе 105°С. Ввиду того, что в производственных условиях тушения кокс соприкасается с горячей водой, использовалась как холодная, так и нагретая до 70°С тушильная вода. Время погружения кокса в воду было сокращено вдвое по сравнению с временем тушения в производственных условиях, так как в производстве кокс орошается водой, а не погружается целиком в воду. После извлечения из воды кокс выдерживался на открытом воздухе в течение 30 минут и затем взвешивался. Результаты некоторых опытов представлены в табл. 1.
Таблица 2
Начальная температура кокса, °С
Образец № 3 Образец № 4
500 850 520 750
Температура тушильной воды, °С........ 20 20 20 20
Время тушения, мин . , . 5,0 5,0 0,5 0,5
Вес сухого кокса, г . . . . 67,82 67,80 110,с5 107,45
Влажность кокса, % . . . 24,10 23,88 8,94 5,83
Как видно из таблицы, зависимость влагопоглощения от начальной температуры кокса при тушении его водой имеет более сложный характер, чем это представляют себе Хилс и Холмс. С повышением температуры до красного каления влажность потушенного кокса вначале возрастает, а затем падает. Такую зависимость влагопоглощения кокса при тушении от начальной температуры его нельзя объяснить сокращением объема газов в порах.
С нашей точки зрения поглощение влаги происходит вследствие создания вакуума из-за конденсации водяных паров, проникающих в поры кокса при тушении его водой. Холодный кокс медленно и в небольшом количестве поглощает влагу. Если же кокс нагреть до температуры/при которой влага в процессе тушения хотя бы частично превратится в пар, конденсирующийся к концу охлаждения, то кокс поглотит гораздо больше воды. При достаточно высокой температуре, которая лежит между 200°С и 300°С, все открытые поры куска вначале тушения заполнятся паром, а затем, после конденсации пара, водой. Влажность кокса в этом случае будет соответствовать его открытой пористости. Следовательно, если погрузить в воду два одинаковых куска кокса с температурой первого 1000°С, а второго 500°С, и держать их до полного охлаждения, то они поглотят одинаковое количество влаги, примерно равное проценту открытой пористости.
Ввиду малой теплопроводности кокс охплаждается даже при непосредственном соприкосновении с водой более или менее продолжительное время и, если его извлечь из воды еще в горячем состоянии, то часть поглощенной воды испарится. Поэтому в производственных условиях при малом времени тушения влажность кокса получается сравнительно невысокой. Чем выше начальная температура кокса и, следовательно, чем больший у него запас физического тепла, тем позднее и в меньшем количестве пор произойдет конденсация водяного пара и; тем меньше кокс поглотит влаги. Данные табл. 2 подтверждают высказанное положение. 78-
Выводы;
1. Показано, что поглощение коксом влаги при мокром тушении зависит не от степени сокращения объема газов, а от конденсации водяных паров в порах кокса.
2. Регулируя время тушения и количество тушильной воды, можно получить в процессе охлаждения кокс требуемой влажности вне зависи-мости от его начальной температуры.
3. Для получения кокса с наименьшей влажностью при мокром тушении необходимо избежать конденсации водяных паров в порах кокса.
ЛИТЕРАТУРА
1. П. М. Чеботарев. О влагопоглощающей способности кокса, «Кокс и жиг мил», 45, Mb 9, 1934.
• 2. D. С. Hills and С. R. Holmes. Industrial and Engineering, vol. 43, 1635^ 7, 1951.
1
