Твердотопливный котёл на коксе

Твёрдое топливо, используемое в качестве источника энергии, подразделяется на топливо естественного и искусственного происхождения. К природному топливу относятся: каменный и бурый уголь, антрацит, торф, горючие сланцы.

Каменноугольный, торфяной и нефтяной кокс, получаемый с помощью пирогенетической переработки различных природных видов топлива, относится к искусственному топливу. В бытовом отоплении, чаще всего, используют длиннопламенные каменные, бурые угли, антрацит, кокс.

Основные характеристики кокса

Коксованием называют сухую перегонку каменного угля, проводимую в интервале температур 900-1200 0 С. Цель этого процесса – получение кокса, который технологически необходим в чёрной и цветной металлургии, литейном производстве и химической отрасли. Запасы коксующихся углей ограничены, поэтому в качестве сырья коксохимического производства используют смесь углей разных марок, взятых в определённом соотношении. Подобранная шихта должна обеспечивать решение нескольких задач:

• образование кокса с определёнными техническими характеристиками;
• полноту спекания в процессе коксования;
• надлежащий выход газа и прочих продуктов коксования.

Нефтяной кокс является конечным продуктом полной перегонки тяжёлой нефти. Внешне он похож на уголь, имеет малый выброс летучих веществ. Этот углеродистый твёрдый остаток используется в отоплении в смеси с каменным углём, что предотвращает колосники от разрушения. Условиями хранения, транспортировки и организации сжигания нефтяной кокс схож с углями.

Основные свойства нефтяного кокса:

• зольность – менее 0,5%;
• влага – до 10%;
• сера – до 4%;
• летучие вещества составляют менее 11%;
• теплотворная способность равна 7500 ккал/кг;
• температура воспламенения – 500 0 С.

Высокие экологические свойства нефтяного кокса обеспечиваются минимальным количеством минеральных включений и, следовательно, низким выделением золошлаковых частиц при сгорании топлива.

Особенности отопления коксом

Эффективность использования кокса в качестве топлива во многом обеспечивается его хранением в сухом месте и правильным подбором фракции. Измельчать слишком крупные куски топлива можно только с помощью точечных ударов.

В результате правильного сжигания кокса должна образовываться порошкообразная смола. Кокс нельзя загружать слишком тонким слоем, поскольку в этом случае он может вообще не загореться. Вторым вариантом может стать слишком быстрый проход воздуха через тонкий слой кокса, в результате чего горячие газы будут выбрасываться в дымовую трубу. При загрузке слишком толстого слоя кокса может наблюдаться его тление с выделением угарного газа.

Эффективность сгорания кокса зависит не только от вышеперечисленных факторов, но и от тяги в отопительном агрегате. Одной из тонкостей использования этого топлива является необходимость регулировки поступающего в топочное пространство воздуха. При холодной погоде поступление воздуха в топку увеличивают, но при слишком большой интенсивности горения кокса на колосниковые решётки может налипать зола.

Модели работающие на коксе

Антрацит и кокс горят далеко не во всех типах твердотопливных котлов и, чаще всего, применяются в качестве добавок, а не в роли основного топлива.

Твердотопливные котлы Bosch в качестве основного топлива используют бурый уголь, а в качестве вспомогательного – каменный уголь, дрова влажностью до 25%, угольные брикеты, кокс.

• Модель Solid 2000 B2 мощностью 16 кВт стоит примерно 1100 долларов. Расход основного топлива составляет 1,5-4 кг/час, КПД – 78%, температура теплоносителя в отопительном контуре 65-90 0 С. Время работы агрегата на одной загрузке при номинальной мощности составляет примерно 3,2 часа.
• Solid 2000 B2 мощностью 32 2 может обеспечить обогрев площади до 280 м 2 >. КПД этой установки – 82%. На одной загрузке котёл может работать 4,1 часа. Стоимость этой модели составляет примерно полторы тысячи долларов.

Твердотопливный котёл на коксе

Классификация по материалу

Кроме различных способов горения могут котлы отличатся и по материалу изготовления: они могут быть из чугуна или стали. Оба варианта имеют как положительные, так и отрицательные стороны. Если кратко:

• сталь (используется специальная котловая) быстрее прогорает и менее стойка к коррозии, но легко ремонтируется;
• чугун стоек к коррозии и имеет длительный срок эксплуатации, но может лопнуть от перепада температур или удара, причем трещины не завариваются, а требуется полная замена треснувшей детали.

Существует еще один момент: для установки чугунного котла, скорее всего, потребуется отдельный фундамент (если его масса с водой в контуре, топливом, дымоходом превысит 700 кг). Подробнее плюсы и минусы котлов из этих материалов рассмотрены в статье «Печи для бани. Чугун или нержавейка?» или в статье «Чугунные котлы длительного горения: достоинства, недостатки, как выбрать» . Неплохой вариант, сочетающий в себе достоинства обоих материалов – топка из чугуна, а корпус из стали.

Чугунный котел на угле имеет солидные размеры и не менее солидный вес

Гашение — кокс

Гашение кокса производится либо подои ( мокрое гашение) либо инертными газами ( сухое гашение) с использованием тепла кокса для обогрева паровых котлов. Мокрое гашение кокса производится на ровной пли наклонной площадке или в специальных гасильных вагонах. Один вагон может обслужить в сутки 180 — 210 печей.

При водяном гашении кокса , наиболее распространенном в настоящее время, полностью теряется физическое тепло выдаваемого кокса, составляющее почти 50 % в тепловом балансе отопления коксовых печей. При сухом гашении кокса используется не менее 60 % этого тепла в котлах-утилизаторах.

Из других вторичных энергоресурсов наибольшее значение имеет использование физического тепла сухого гашения кокса , уже применяемое в ряде металлургических предприятий.

Наиболее серьезной операцией с позиций загрязнения атмосферы газообразными и твердыми веществами является гашение кокса . Кокс с температурой около 1000 С выдавливается из батарей на вагонетку-гаситель и быстро охлаждается водой в башне-гасителе, так что образуется большое количество водяного пара, несущего с собой гидросульфид, аммиак, диоксид серы, гидроцианид и фенолы, и др. Суммарное количество выхлопа и его состав зависят от температуры кокса, скорости гашения, конструкции башни-гасителя и состава угля.

I Удельные расходы сточных вод коксохимических заводов.

Основными этапами коксохимического производства являются: подготовка ( промывка) угля, выжиг и гашение кокса , переработка коксового газа с извлечением из него смолы, аммиака, бензола и других продуктов разгонки.

Так, на сталелитейном заводе в Сканторпе ( графство Ланкашир) очищенные сточные воды подаются в специально оборудованные резервуары, где они хлорируются, а затем без дополнительной очистки подаются в системы охлаждения, на гашение кокса , для удаления пыли и закалки. На сталелитейном заводе г. Тинс-ли — Парк ( графство Шеффилд) очищенные городские сточные воды до подачи в системы охлаждения хлорируются, после чего в них вводят гексаметафосфат и тан-нины для предупреждения коррозии, биообрастаний и образования карбонатных отложений. В Крайдоне и Сток на Тренте очищенные сточные воды используются для подпитки охлаждающих систем электростанций. В Советском Союзе в связи с достаточным количеством водоисточников вопрос о доочистке сточных вод с целью их последующего использования так остро не стоял.

Гашение кокса производится либо подои ( мокрое гашение) либо инертными газами ( сухое гашение) с использованием тепла кокса для обогрева паровых котлов. Мокрое гашение кокса производится на ровной пли наклонной площадке или в специальных гасильных вагонах. Один вагон может обслужить в сутки 180 — 210 печей.

При водяном гашении кокса, наиболее распространенном в настоящее время, полностью теряется физическое тепло выдаваемого кокса, составляющее почти 50 % в тепловом балансе отопления коксовых печей. При сухом гашении кокса используется не менее 60 % этого тепла в котлах-утилизаторах.

У одного из концов батареи располагается устройство для тушения кокса, которое представляет собой камеру, снабженную оросительным устройством и вытяжной трубой. Тушильный вагон с раскаленным коксом быстро подается в эту камеру, где производится гашение кокса путем заливки его водой.

У одного из концов батареи, на коксовой ее стороне, располагается устройство для тушения кокса, которое представляет собой камеру, снабженную оросительным устройством и вытяжной трубой. Тушильный вагон с раскаленным коксом быстро подается в эту камеру, где производится гашение кокса путем заливки его водой.

У одного из концов батареи располагается устройство для тушения кокса, которое представляет собой камеру, снабженную оросительным устройством и вытяжной трубой. Тушильный вагон с раскаленным коксом быстро подается в эту камеру, где производится гашение кокса путем заливки его водой.

В другом соглашении ( 1929 г.) была поставлена задача использовать фенольные сточные воды для гашения кокса .

За исключением случая обработки П, для которой необходим наибольший расход электроэнергии и пара, гашение кокса сточными водами является более предпочтительным по сравнению с гашением чистой водой, что, безусловно, не согласуется с мнением контролирующих органов округа Алле-гейни, в котором расположен самый крупный в мире коксохимический завод.

Добавки, имевшие целью превращение большого количества серы в растворимые в кислотах соединения, также оказались неэффективными. Вода или пар тоже не оказывают обессеривающего действия при гашении кокса .

Использование — кокс

Печи для подогрева чугунных отливок.

Использование кокса часто приводит к резкому местному перегреву и загрязнению газового потока сернистыми соединениями.

Использование коксов для различных целей зависит в основном от их физико-химических свойств.

Использование кокса в качестве топлива для газогенераторов, паровых котлов и для отопления до недавнего времени было средством главным образом экономической утилизации коксовой мелочи.

Технический состав кокса, % ( 1962 г.

Эффект использования кокса характеризуется его расходом на единицу веса получаемого чугуна.

При использовании кокса из тяжелых нефтяных остатков в смеси с пиролизным целесообразно применять первый в виде более крупных фракций. На рис. 64 приводятся значения коэффициента прочности частиц для кокса из крекинг-остатка туймазинской нефти при различных давлениях.

При использовании кокса в вагранках реакция газификации является вредной, потому что она расходует кокс и охлаждает вагранку, причем образующаяся окись углерода ( СО) не может быть использована. Корреляция между качеством кокса и его реакционной способностью, измеренной в обычных условиях, не была найдена.

При использовании кокса в промышленности его предварительно прокаливают при 1200 — 1300: на алюминиевых заводах — во вращающихся печах в течение 30 — 45 мин. При этом резко возросло количество кусков размером 4 — 25 мм. У пекового кокса разрушались только куски размером свыше 50 мм и за счет этого возрастало количество кусков размером 25 — 50 мм.

При использовании кокса в производстве алюминия все перечисленные минераданые примеси переходят в состав алюминия и ухудшают его электропроводность.

При использовании кокса в других отраслях промышленности ( производство электродов, анодов) он должен пройти стадию прокалки при температурах 1200 — 1300 С. После высокотемпературной обработки кокса уменьшается образование трещин, которые получались бы при обжиге электродов, изготовленных из непро-каленного кокса в результате выделения летучих веществ.

При использовании кокса в промышленности его предварительно прокаливают при 1200 — 1300: на алюминиевых заводах — во вращающихся печах в течение 30 — 45 мин. При этом резко возросло количество кусков размером 4 — 25 мм. У пекового кокса разрушались только куски размером свыше 50 мм и за счет этого возрастало количество кусков размером 25 — 50 мм.

Коэффициент прочности.

При использовании кокса из тяжелых нефтяных остатков в смеси с пиролизным целесообразно применять первый в виде более крупных фракций.

Физико-химические характеристики кокса.

Среднетемпературное коксование

Среднетемпературное коксование проводится при температурах порядка 750 и не имеет большого промышленного значения. Получаемые при этом процессе продукты по своей характеристике и свойствам являются промежуточными между продуктами полукоксования и коксования.

Среднетемпературное коксование проводится при температурах порядка 750 и не имеет большого промышленного значения. Получаемые смола, твердый остаток и прочие продукты являются п & своей характеристике промежуточными между продуктами полукоксования и коксования.

Среднетемпературное коксование проводится при температурах порядка 750 и не имеет большого промышленного значения. Получаемые при этом процессе продукты по своей характеристике и свойствам являются промежуточными между продуктами полукоксования и коксования.

Среднетемпературное коксование допускает переработку углей, которые использовались мало или почти не использовались в качестве сырья для переработки.

Среднетемпературное коксование , вначале практиковавшееся как промежуточный процесс в коксовых печах, постепенно перешло в самостоятельную отрасль с характерными типами печей и оборудованием.

Процесс среднетемпературного коксования пока не получил широкого распространения ( в Советском Союзе он вовсе не применяется) по ряду причин, из которых следует упомянуть следующие: процесс не имеет четкого целевого направления в отношении использования получающихся продуктов, он несколько усложнен по сравнению с обычным коксованием необходимостью окисления части угля, производительность коксовых печей более низкая, чем в обычном процессе, так как температуру стенок печи нельзя повышать выше 850 С, а вследствие этого условия теплопередачи значительно ухудшаются.

Продукты среднетемпературного коксования — кокс, деготь ( смола), подсмольная вода и газ обладают промежуточными свойствами между свойствами первичных продуктов ( получающихся при низкотемпературной сухой перегонке) и продуктов коксования.

Кокс среднетемпературного коксования применяется не только как домашнее топливо, но используется в качестве заменителя обычного кокса Б ряде неметаллургических производств.

Попытки переноса среднетемпературного коксования в коксовые печи быстро были оставлены, так как выяснилась затруднительность, а нередко и невозможность выдачи полукокса из камер печей.

Изохроны температур по ширине камеры коксования.

Полукоксованию и среднетемпературному коксованию подвергается небольшая часть добываемого топлива.

Теплота сгорания газа среднетемпературного коксования снижается до 5500 — 6000 ккал / кг.

Так как основной задачей среднетемпературного коксования является получение кокса для отопления, то, приспосабливаясь к требованиям потребителей, стали вырабатывать особые сорта кокса, отличающиеся от металлургического. Таким продуктом, получаемым при среднетемпературном коксовании, является, например, кусковатое твердое топливо, получившее название кар б о люкс и обладающее указанными физическими свойствами.

Состав газов высокотемпературного коксования тяжелых нефтяных остатков.| Принципиальная технологическая схема коксования тяжелого.

На рис. 129 приводится принципиальная технологическая схема среднетемпературного коксования тяжелого нефтяного сырья .

Теплопроводность — кокс

Средняя удельная теплота графита ( от 20 до Г, С.

Теплопроводность кокса небольшая по сравнению с теплопроводностью углерода, так как она в значительной мере зависит от пузырчатой структуры и наличия трещин. Теплопроводность плотных углеродов увеличивается с температурой коксования и с температурой, при которой производятся измерения. Например, теплопроводность плотных углеродов увеличивается почти на 50 % при повышении температуры измерения от 700 до 1200 С. По-видимому, теплопроводность коксов возрастает еще б ыстрее с повышением температуры, при которой проводятся измерения.

На теплопроводность кокса влияют влажность, пористость, размер частиц, зольность. В связи с разными теплопроводностями углеродистого вещества кокса ( 0 1 — 0 15 ккал / ( м-ч — С), воды ( 0 506 ккал / ( м-ч — С), воздуха ( 0 02 ккал / ( м-ч — С) и золы общую-теплопроводность кокса находят в зависимости от соотношения в нем этих компонентов. При добавлении к сухому коксу до 30 %, воды теплопроводность его увеличивается в 2 — 2 5 раза.

На теплопроводность кокса влияют влажность, пористость, размер частиц, зольность. В связи с разными теплопроводностями углеродистого вещества кокса ( 0 1 — 0 15 ккал / ( м-ч — С), воды ( 0 506 ккал / ( м-ч — С), воздуха ( 0 02 ккал / ( м-ч — С) и золы общую-теплопроводность кокса находят в зависимости от соотношения в нем этих компонентов. При добавлении к сухому коксу до 30 % воды теплопроводность его увеличивается в 2 — 2 5 раза.

На теплопроводность кокса влияют влажность, пористость, размер частиц, зольность.

Температурная зависимость теплопроводности углеро.

В то время как теплопроводность кокса , обработанного при 1200 С, медленно возрастает с повышением температуры, коэффициенты теплопроводности материалов, обработанных при более высоких температурах, после достижения максимума монотонно снижаются.

В отличие от теплоемкости теплопроводность кокса в большой мере зависит от макроструктурных факторов — зернистости, пористости и трещиноватости.

Практический интерес представляет зависимость теплопроводности кокса от его гранулометрического состава. Очевидно, при-данной объемной массе теплопроводность крупных кусков будет выше, чем мелких, из-за возникновения дополнительных тепловых сопротивлений в мелких кусках. Наиболее сильно возрастает теплопроводность нефтяных коксов при нагреве до температур выше 700 С, что.

Практический интерес представляет зависимость теплопроводности кокса от его гранулометрического состава. Очевидно, приданной объемной массе теплопроводность крупных кусков будет выше, чем мелких, из-за возникновения дополнительных тепловых сопротивлений в мелких кусках. Наиболее сильно возрастает теплопроводность нефтяных коксов при нагреве до температур выше 700 С, что объясняется повышением роли теплопередачи излучением и появлением в межкусковом пространстве углеводородных газов, содержащих значительное количество водорода.

Q — суммарный тепловой поток; Q — тепловой поток через трещину; Лэкв-коэффициент теплопроводности кокса ( с трещиной); — коэффициент теплопроводности пористого тела кокса, лишенного трещин.

При добавлении воды ( до 30 % к сухому коксу), как и следовало ожидать, теплопроводность кокса увеличивается в 2 — 2 5 раза.

Как было показано ( см. раздел III), из теоретических соображений следует, что при низких температурах теплопроводность кокса должна изменяться пропорционально теплоемкости.

Стефана — Больцма-на, равная 5 7 — Ю 8 Вт / м2 — Кг4; d — средний эффективный диаметр пор ( для кокса йэф 15 — 10 — 7 м), показывает, что при 71500 К величина КР не превышает 3 — 10 — 4 Вт ( м — К), тогда как теплопроводность кокса имеет порядок единиц; Т — средняя температура на поверхности поры, С.

Отношение максимального точечного коэффициента теплопередачи к среднему по окружности коэффициенту при различном шаге между центрами труб.| Зависимость теплопроводности Кт от температуры различных сталей, применяемых для производства печных труб.

Газовый кокс

Газовый кокс , а также буроугольные и каменноугольные брикеты идут исключительно на удовлетворение бытовых нужд и на покрытие расходов мелких частных предприятий.

Продукты разложения при перегонке каменного угля и древесины.

Различают газовый кокс и металлургический кокс. Первый получают при производстве светильного газа на газовых заводах при нагревании особо пригодных для этого сортов угля ( газовых углей); такой кокс более рыхлый, с большой зольностью; как правило, его применяют только для отопления. Металлургический кокс приготовляют из специального коксового угля, который дает меньше газа и сильно спекается, так что получается сравнительно плотный и твердый кокс, который используют для доменных печей. Таким образом получается кокс в виде темно-серых кусков, пронизанных трещинами, подобно базальту. Этот кокс горит совершенно без копоти коротким, синеватым пламенем, выделяя 7000 — 8000 ккал на 1 кг.

Продукты разложения при перегонке каменного угля и древесины.

Различают газовый кокс и металлургический кокс. Первый получают при производстве светильного газа на газовых заводах при нагревании особо пригодных для этого сортов угля ( газовых углей); такой кокс более рыхлый, с большой зольностью; как правило, его применяют только для отопления. Металлургический кокс приготовляют из специального коксового угля, который дает меньше газа и сильно спекается, так что получается сравнительно плотный и твердый кокс, который используют для доменных печей. Таким образом получается кокс в виде темно-серых кусков, пронизанных трещинами подобно базальту. Этот кокс горит совершенно без копоти коротким синеватым пламенем, выделяя 7000 — 8000 ккал па 1 кг.

Продукты разложения при перегонке каменного угля и древесины.

Различают газовый кокс и металлургический кокс. Первый получают при производстве светильного газа на газовых заводах при нагревании особо пригодных для этого сортов угля ( газовых углей); такой кокс более рыхлый, с большой зольностью; как правило, его применяют только для отопления. Металлургический кокс приготовляют из специального коксового угля, который дает меньше газа и сильно спекается, так что получается сравнительно плотный и твердый кокс, который используют для доменных печей. Таким образом получается кокс в виде темно-серых кусков, пронизанных трещинами, подобно базальту. Этот кокс горит совершенно без копоти коротким, синеватым пламенем, выделяя 7000 — 8000 ккал на 1 кг.

Выход газового кокса должен быть порядка 660 — 700 кг из т загруженного в печь угля.

Разрез горизонтальной ретортной печи ( девятки.

Выход газового кокса из 1 т загруженного в печь угля не должен быть ниже 660 — 700 кг.

Производство газового кокса в 1951 г. по сравнению с довоенным временем изменилось незначительно.

Результаты испытания газового кокса показывают возможность улучшения технико-экономических показателей производства фосфора.

Для производства газового кокса используются газовые угли. Газовый кокс имеет мягкую структуру и для плавки не пригоден.

С, а газовый кокс с теплотворностью Q % 6917 ккал1кг дает более высокую температуру tK 2090 С.

Для определения пригодности газового кокса в производстве фосфора было впервые проведено его испытание.