Modelowanie zmian ciśnienia gazów w koksowanym suchym wsadzie węglowym

• Autorzy: Kardaś, D. , Polesek-Karczewska, S. , Ciżmiński, P. , Mertas, B.

Warianty tytułu

EN

Modelling internal gas pressure change in a dry coal charge under coking conditions

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Analiza zagadnienia transportu gazów w piecu koksowniczym ma istotne znaczenie z punktu widzenia praktyki, gdyż żywotność baterii zależy w dużym stopniu od oddziaływań wewnątrz komory. W pracy zaproponowano uproszczony jednowymiarowy model transportu ciepła i gazów w komorze koksowniczej oparty na równaniach bilansowych węgla i gazu. Szczególną uwagę poświęcono analizie zagadnienia dynamiki zmian ciśnienia. Warstwę węgla potraktowano jako ośrodek dwuskładnikowy, wprowadzając jego uśrednione (efektywne) właściwości termofizyczne w funkcji porowatości. Postawione zagadnienie początkowo-brzegowe dla temperatury i ciśnienia zostało rozwiązane numerycznie przy pomocy schematów niejawnych. Uzyskane rezultaty wskazały na silny związek rozkładu ciśnienia z gazoprzepuszczalnością i intensywnością odgazowania węgla.

EN

Analysis of gas transport issues in coke oven is of vital importance from the point of view of the practice, because the battery life depends to a large extent on different interactions inside the coke oven chamber. Simplified one-dimensional transport model of heat and gas in coke oven chamber is proposed in the paper based on the balance equations for coal and gas. Particular attention was paid to the analysis of issues of pressure changes dynamics. Coal layer was treated as two-component medium by introducing of its averaged (effective) thermo-physical properties as a function of porosity. The initial-boundary issue that has been put forward for temperature and pressure has been solved numerically using implicit schemes. Obtained results indicated a strong relationship between pressure distribution with gas permeability and intensity of coal carbonization.

Słowa kluczowe

PL

proces koksowania; dynamika ciśnienia gazu; przepuszczalność

EN

coking process; dynamics of gases pressure; permeability

• Czasopismo: Karbo
• Rocznik: 2015
• Tom: Nr 3
• Strony: 83--89
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., rys.

Twórcy

autor

Kardaś, D.

• Instytut Maszyn Przepływowych PAN, Gdańsk

autor

Polesek-Karczewska, S.

• Instytut Maszyn Przepływowych PAN, Gdańsk,

autor

Ciżmiński, P.

• Instytut Maszyn Przepływowych PAN, Gdańsk
• Politechnika Gdańska, Gdańsk

autor

Mertas, B.

• Instytut Chemicznej Przeróbki Węgla, Zabr,

Bibliografia

• 1. Strugała A., Wpływ zjawiska ekspansji złoża ziaren węgla w okresie jego termicznego uplastycznienia na porowatość powstającego karbonizatu. Gospodarka Surowcami Mineralnymi, 2002, t. 18, z. 1, s. 41.
• 2. Mertas B., Sobolewski A., Różycki G., Badania gazoprzepuszczalności warstwy plastycznej węgli jako czynnika wpływającego na wielkość generowanego ciśnienia rozprężania. Karbo, 2013, nr 2, s. 163.
• 3. Miura K., Nishioka K., Measurements of Permeability of Coal. Plastic and Coke Layers. Cokemaking International, 1992, t. 4, s. 45.
• 4. 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. 86, nr 3, s. 281.
• 5. 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 layer permeability. Fuel, 2010, t. 89, s. 1549.
• 6. Mahoney M., Nomura S., Fukuda K., Kato K., Le Bas A., Jenkins D.R., McGuire S., The mechanism of coking pressure generation II: Effect of high volatile matter coking coal, semi-anthracite and coke breeze on coking pressure and contraction. Fuel, 2010, t. 89, s. 1557.
• 7. Barriocanal C., Hays D., Patrick J.W., Walker A., A laboratory study of the mechanism of coking pressure generation. Fuel, 1998, t. 77, nr 7, s. 729.
• 8. Barriocanal C., Patrick J.W., Walker A., The laboratory identification of dengerously coking coals. Fuel, 1998, t. 77, nr 8, s. 881.
• 9. Szpilewicz A., Kinetyka procesu koksowania ubitego ładunku w komorze przemysłowej, Stowarzysz. Inżynierów i Techników Przemysłu Hutniczego, Katowice 1965.
• 10. Barr P.V., Osinski E.J., Brimacombe J.K., Khan M.A., Readyhough, Mathematical model for tall coke oven battery. Part 3 Integrated model and its application, Iron and Steelmaking, 1994, t. 21, nr 1, s. 44.
• 11. Sultanguzin I.A., Combustion of Heating Gases in Coke Battery, Coke Chemistry, 2007. t. 50, s. 55.
• 12. Polesek-Karczewska S., Kardaś D., Wardach-Święcicka I., Grucelski A., Stelmach S., Transient one-dimensional model of coal carbonization in stagnant packed bed. Archives of Thermodynamics, t. 34, nr 2, s. 39.
• 13. Hirsch C., Numerical Computation of Internal and External Flows, t. 2. John Wiley&Sons Ltd, 1994.
• 14. Polesek-Karczewska S., Kardaś D., Mertas B., Modelowanie rozkładu temperatury w piecu koksowniczym. Karbo, 2009, nr 3, s. 151.
• 15. Stelmach S., Kardaś D., Polesek-Karczewska S., Eksperymentalna weryfikacja niefourierowskiego modelu transportu ciepła w koksowanym wsadzie węglowym. Karbo, 2011, nr 3, s. 156.
• 16. Nomura S., Arima T., Coke shrinkage and coking pressure during carbonization in a coke oven. Fuel, 2000, t. 79, nr 13, s. 1603.