Zjawisko ciśnienia rozprężania - podstawy i metodologia pomiaru w aspekcie bezpiecznej eksploatacji baterii pieców koksowniczych

• Autorzy: Mertas B. , Ściążko M. , Sobolewski A. , Strugała A.

Warianty tytułu

EN

Coking pressure - fundamentals and measurement methodology in the aspect of safe coke oven battery operation

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Jednym z ważniejszych zjawisk zachodzących w piecach baterii koksowniczych, wewnątrz których przebiega proces koksowania węgli, jest ciśnienie powstające wewnątrz złoża uplastycznionych ziaren węglowych, oddziaływujące na ściany w postaci ciśnienia rozprężania. Pozytywnym skutkiem tego zjawiska jest poprawa właściwości mechanicznych produkowanego koksu, jednak zjawisko to stwarza równocześnie niebezpieczeństwo deformacji, a nawet zniszczenia ściany komory. W artykule przedstawiono aktualny stan wiedzy na temat zjawiska ciśnienia rozprężania, metod jego wyznaczania i szacowania, co pozwoliło na stworzenie podstaw do opracowania nowatorskiej konstrukcji urządzenia oraz metodyki laboratoryjnego wyznaczania wielkości ciśnienia rozprężania.

EN

One of the most important phenomenon occurring in coke ovens during coking process is pressure generated inside coal bed acting into oven walls in the form of coking pressure. Improved coke quality is a positive effect of high coking pressure and from the other point of view one should take into account possibility of oven wall damage or even destruction. In the article there is shown present knowledge on this effect, its generation and transfer onto oven walls, methods for measurement and forecasting what led to development of innovative testing device construction and test method for expansion pressure measurement.

Słowa kluczowe

PL

węgiel koksowy; ciśnienie rozprężania; ciśnienie koksowania; ACRW

EN

coking coal; coking pressure; expansion pressure; ACRW

• Wydawca: Wydawnictwo Górnicze Sp. z o.o.
• Czasopismo: Karbo
• Rocznik: 2011
• Tom: Nr 3
• Strony: 146--154
• Opis fizyczny: Bibliogr. 36 poz., rys.

Twórcy

autor

Mertas B.

autor

Ściążko M.

autor

Sobolewski A.

autor

Strugała A.

• Instytut Chemicznej Przeróbki Węgla, Zabrze,

Bibliografia

• 1. Nomura S., Thomas K.M., Some aspects of the generation of coking pressure during coal carbonization. Fuel, 1996, t. 75, s. 801.
• 2. Alvarez R., Pis J.J., Diez M.A., Marzec A., Czajkowska S., Studies on Generation of Excessive Coking Pressure. 1. Semicoke Contraction versus Thermoplastic Properties of Coals. Energy&Fuels, 1997, t. 11, s. 978.
• 3. Koch A., Gruber R., Cagniant D., Pajak J.,Krzton A., Duchene J.M., A physicochemical study of carbonization phases. Part I. Tars migration and coking pressure. Fuel Proces. Technol., 1995, t. 45, s. 135.
• 4. Lee Woon-Jae, Lee Yong-Kuk, Internal Gas Pressure Characteristics Generated during Coal Carbonization in a Coke Oven. Energy&Fuels, 2001, t. 15, s. 618.
• 5. Barriocanal C., Hays D., Patrick J.W., Walker A., A laboratory study of the mechanism of coking pressure generation. Fuel, 1998, t. 77, s. 729.
• 6. Rozwadowski A., Strugała A., Badania ciśnienia generowanego w czasie pirolizy przez warstwę plastyczną węgli o różnych właściwościach koksotwórczych. Gospodarka Surowcami Mineralnymi, 2006, t. 22, s. 73.
• 7. Karcz A., Ciśnienie koksowania. Cz. I. Metody pomiaru ciśnienia rozprężania i ciśnienia gazu wewnątrz wsadu. Karbo, 2001, t. 46, nr 5, s. 163.
• 8. Niepublikowane prace IChPW: Nr 3.01/99,3.04/99,3.01/2000, 3.02/2000.
• 9. Jenkins D.R., Effect of coke shrinkage and plastic layer deformation on gas pressure in a coke oven. Fuel, 2002, t. 81, s. 461.
• 10. Lee Woon-Jae, Kim Je-Young, Coking pressure behaviour during coal carbonization in a movable-wall test coke oven. Hwarak Konghak, 1998, t. 36, s. 576.
• 11. Ściążko M., Modele klasyfikacji węgla w ujęciu termodynamicznym i kinetycznym. Rozprawy Monografie, Wydawnictwa AGH, Kraków, 2010.
• 12. Van Krevelen D.W.: Coal, Elsevier, Amsterdam, 1961.
• 13. Mianowski A., Radko T., Thermokinetic analysis of coal pyrolysis process. Journal of Thermal Analysis, 1995, t. 43, s. 247.
• 14. Merrick D., Mathematical models of the thermal decomposition of coal. Fuel, 1983, t. 62, s. 534.
• 15. Serio M. A., Peters W.A., Sawada K., Howard J. B., Global Kinetics of Primary and Secondary Reactions in Hydrocarbon Gas Evolution from Coal Pyrolysis. Preprints of papers presented at the Symposium On Devolatilization Of Carbonaceous Materials, ACS, 1984, t. 2, s. 65.
• 16. Thau A., Der Weg der Gase in der Koksofenkammer. Glückauf, 1925, t. 61, s. 494.
• 17. Hautkappe G., Untersuchungen über den Gasdruck in der plastischen Zonen dissertation zur Erlangung des Grades eines Doktor-Ingenierurs, TU Clausthal, 1986.
• 18. Rohde W., Habermehl D., Kolitz V., Coking pressure and coal moisture - effects during carbonization - implications for a new coking reactor design. Proceedings of the annual ISS Ironmaking Conference, 1988, t. 47, s. 135.
• 19. Karcz A., Koksownictwo cz. I, Wydawnictwo AGH Kraków, 1991.
• 20. Foxwell G.E., Examination of plasticized coal. Journal Institute of Fuel, 1939, t. 12, s. 281.
• 21. Marzec A., Alvarez R., Casal D.M., Schulten H.-R., Basic Phenomena Responsible for Generation of Coking Pressure: Field Ionization Mass Spectrometry Studies. Energy&Fuels, 1995, nr 9, s. 834.
• 22. Jordan P., Patrick J.W., Walker A., A laboratory study of internal gas pressure generated during the coking of coals. Cokemaking International, 1992, t. 4, special, s. 12.
• 23. Nomura S., Arima T., Coke shrinkage and coking pressure during carbonization in a coke oven. Fuel, 2000, t. 79, s. 1603.
• 24. Casal M.D, Diaz-Faes E., Alvarez R., Diez M.A, Barriocanal C, Influence of the permeability of the coal plastic layer on coking pressure. Fuel, 2006, t. 85, s. 281.
• 25. Karcz A., Bębenek Z., Wydymanie ziaren węglowych podczas uplastycznienia się węgla jako potencjalny czynnik generujący ciśnienie rozprężania. Sympozia: „Nove poznatki z oblasti uhli a koksu", Ostrava, 17-18.09.2001, s. 6.
• 26. Karcz A., Ciśnienie koksowania. Cz. IV. Mechanizm powstawania ciśnienia rozprężania. Karbo, 2001, t. 46, nr 7-8, s. 265.
• 27. Winnicka G., Karcz A., i in., Sprawozdanie z projektu badawczego Nr 3 T09C 029 19: Badanie mechanizmu powstawania ciśnienia rozprężania w procesie pirolizy węgla kamiennego. IChPW, Zabrze, 2002 (niepublikowane).
• 28. Ściążko M., Karcz A., Winnicka G., Strugała A., Mertas B., Sprawozdanie z projektu badawczego Nr 4 T09C 037 25 - Opracowanie modelu wytwarzania ciśnienia przez złoże uplastycznionych ziaren węglowych. IChPW, Zabrze, 2006 (niepublikowane).
• 29. Solomon P.R., Serio M.A., Hamblem D.G., Smoot L.D., Brewster B.C., Radulovic P.T., Measurement and Modelling of Advanced Coal Conversion Process. Final report, U.S. Department of Energy, Morgantown Energy Technology Center, contract No. DE-AC21-86MC23075, 1993.
• 30. Ściążko M., Karcz A., Mechanism of Internal Pressure Development within the Heated Coal Grain. Polish Journal of Chemical Technology, 2003, nr 5, s. 7.
• 31. PN-G-04522:1973 Węgiel kamienny - Oznaczanie ciśnienia rozprężania.
• 32. Winnicka G., Świeca G., Sobolewski A., Strugała A., Prognozowanie wartości ciśnienia rozprężania występującego podczas koksowania węgla w warunkach przemysłowych, na podstawie badań laboratoryjnych. Przem. Chem., 2003, t. 82, s. 594.
• 33. Alvarez R., Pis J., Barriocanal C., Lazaro M., Characterization of Dangerous Coals During Carbonization - Effect of Air Oxidation and Ash Content of Coals. Cokemaking International, 1991, nr 1, s. 22.
• 34. Lindert M., Schelvis R.P.A., Internal Gas Pressure Measurements with Thin Probes. Cokemaking International, 1992, t. 4, special, s. 19.
• 35. Tucker J., Everitt G., Coking Pressure - Its Causes, Measurement and Control. Proceedings of 2nd International Cokemaking Congress, 28-30 September 1992, London, UK, s. 40.
• 36. Isler D., Gasser A., Landreau M., Mertas B., Ventrella G., Kerkkonen O., Final Report RFCS Project (Grant Agreement Number: RFCR-CT-2006-00004) „Coke Oven Operating Limits".