Badania gazoprzepuszczalności warstwy plastycznej węgli jako czynnika wpływającego na wielkość generowanego ciśnienia rozprężania

• Autorzy: Mertas B. , Sobolewski A. , Różycki G.

Warianty tytułu

EN

Investigations on plastic coal layer gas permeability as a factor influencing the volume of generated expansion pressure

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W trakcie ogrzewania wsadu węglowego w określonym zakresie temperatur tworzy się warstwa plastyczna, która wprowadza opór dla swobodnego transportu wydzielających się w nim składników lotnych. Wielkość tego oporu opisywana jest zwykle współczynnikiem gazoprzepuszczalności K, wyznaczanym na podstawie prawa Darcy’ego. Współczynnik ten jest wartością stałą, charakterystyczną dla danego ośrodka, przez który przepływa gaz. Zgodnie z wynikami prac różnych badaczy, gazoprzepuszczalność koksowanego wsadu węglowego nie zmienia się aż do chwili osiągnięcia temperatury mięknienia. Minimalna gazoprzepuszczalność występuje w chwili, gdy szybkość wydzielania się składników lotnych osiąga maksimum. W sytuacji, gdy warstwa plastyczna jest słabo przepuszczalna dla wydzielającego się gazu, w złożu wzrasta ciśnienie gazu, a jego struktura wewnętrzna ulega zmianie. Gazoprzepuszczalność warstwy plastycznej do chwili obecnej nie doczekała się opracowania adekwatnego modelu ilościowego, dlatego wyniki badań laboratoryjnych opisują jedynie zachowanie się węgli będących bezpośrednim obiektem badań. Badania dotyczące gazoprzepuszczalności prowadzone są przez różne ośrodki badawcze na świecie, m.in. w Niemczech, Japonii, Wielkiej Brytanii, Francji, czy Australii. Również w Instytucie Chemicznej Przeróbki Węgla, w ramach realizacji projektu badawczego finansowanego ze środków Funduszu Badawczego Węgla i Stali (RFCS) o akronimie SPRITCO rozpoczęto prace w tym obszarze tematycznym. Celem tego artykułu jest przedstawienie wstępnych wyników badań z zastosowaniem nowego stanowiska badawczego do pomiaru gazoprzepuszczalności warstwy plastycznej.

EN

Upon heating of the coal feed in a determined range of temperatures a plastic layer is formed, which introduces resistance to a free transport of volatile compounds being evolved therein. The magnitude of this resistance is usually described by permeability coefficient K, evaluated according to Darcy’s law. This coefficient is a constant value, characteristic for given medium through which the gas flow occurs. According to experimental works of various researchers, gas permeability of coking coal charge does not change until it reaches the temperature of softening. Minimum gas permeability occurs when the rate of volatiles release is maximum. In case the plastic layer is low permeable for the gas the gas pressure increases inside the charge and its internal structure changes. Coal charge gas permeability has no adequate quantitative model developed so far, so all the laboratory researches describe only the behavior of coals being a direct objective of investigations. Investigations on gas permeability are carried out by different research centers around the World, inter alia, in Germany, Japan, Great Britain, France or Australia. Also the Institute for Chemical Coal Processing began works on this subject within the realization of the research project financed by the Research Fund for Coal and Steel (RFCS) with the acronym of SPRITCO. The aim of this paper is to present the initial investigations results with an application of new test stand for plastic layer gas permeability.

Słowa kluczowe

PL

węgiel koksowy; warstwa plastyczna; gazoprzepuszczalność; ciśnienie rozprężania

EN

coking coal; plastic layer; gas permeability; expansion pressure

• Wydawca: Wydawnictwo Górnicze Sp. z o.o.
• Czasopismo: Karbo
• Rocznik: 2013
• Tom: Nr 2
• Strony: 163--171
• Opis fizyczny: Bibliogr. 19 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Mertas B.

• Instytut Chemicznej Przeróbki Węgla, Zabrze

autor

Sobolewski A.

• Instytut Chemicznej Przeróbki Węgla, Zabrze

autor

Różycki G.

• Instytut Chemicznej Przeróbki Węgla, Zabrze

Bibliografia

• 1. Karcz A., Koksownictwo, cz. I, skrypty uczelniane AGH, Wydawnictwo AGH, Kraków, 1991.
• 2. Chemia i fizyka węgla, pod redakcją Jasieńki S., Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław, 1995.
• 3. Than A., Der Weg der Gase in der Koksofenkammer. Glückauf, 1925, t. 61, s. 494.
• 4. Hautkappe G., Untersuchungen über den Gasdruck in der plastischen Zonen dissertation zur Erlangung des Grades eines Doktor-Ingenierurs. TU Clausthal, 1986.
• 5. 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.
• 6. Solomon P. R., Best P.E., Yu Z.Z, Deshpande G.V., A Macromolecular Network Model for Coal Fluidity. Symposium on Coal Characterization and Geochemistry, ACS, 1989, s. 895.
• 7. Audibert E., The transient fusion of coal. Fuel, 1926, t. 5,s. 229.
• 8. van Krevelen D.W., Shcuyer J., Węgiel. Chemia węgla i jego struktura. PWN, Warszawa, 1959.
• 9. Świętosławski W., Fizykochemia węgli kamiennych i procesu koksowania. PWT, Warszawa, 1953.
• 10. Koksownictwo, pod redakcją Zielińskiego H., Wydawnictwo Śląsk, Katowice, 1986.
• 11. Kidena K., Hiro M., Murata S., Nomura M, Consideration on Coal Plasticity by Referring to the Distribution and Structural Properties of Skeletal and Volatile Fractions from Two Different Coals in Both Open and Closed Heat-Treating Systems. Energy & Fuels, 2005, t. 19, s. 224.
• 12. Ouchi K., Itoh S., Makabe M., Itoh H., Pyridine extractable material from bituminous coal, its donor properties and its effect on plastic properties. Fuel, 1989, t. 68, s. 735.
• 13. Darcy H., Les fontaines publiques de la ville de Dijon. Dalmont, Paris, 1956.
• 14. Roga B., Wnękowska L., Analiza paliw stałych. Katowice, PWT, 1952.
• 15. Miura K., Nishioka K., Measurements of Permeability of Coal. Plastic and Coke Layers. Cokemaking International, 1992, t. 4, s. 45.
• 16. Nomura S., Mahoney M., Fukuda K., Kato K., Le Bas A., McGuire S., The mechanism of coking pressure generation I: Effect of high volatile matter coking coal, semi-anthracite and coke breeze on coking pressure and plastic coal layer permeability. Fuel, 2010, t. 89, s. 1549.
• 17. Prace niepublikowane, Rozhkova T., Mid-term Report on realisation of RFCS project SPRITCO (umowa nr RFCR-CT-2010-00006).
• 18. Tucker J., Everitt G., International Cokemaking Congress, London, 1992, vol. 2, s. 40.
• 19. Jansen M.W.J., Meertens J.L.J.G., Wilms A.H., Brennstoff-Chemie, 1964, t. 45, s. 151.