Michał REJDAK, Andrzej STRUGAŁA, Ryszard WASIELEWSKI, Martyna TOMASZEWICZ, Małgorzata PIECHACZEK. Koksownictwo

Transkrypt

1 Michał REJDAK, Andrzej STRUGAŁA, Ryszard WASIELEWSKI, Martyna TOMASZEWICZ, Małgorzata PIECHACZEK Koksownictwo Karpacz

2 System zasypowy vs. System ubijany PORÓWNANIE ZAŁADUNEK KOMÓR KOKSOWNICZYCH SYSTEM ZASYPOWY SYSTEM UBIJANY PARAMETRY WSADU WĘGLOWEGO 2/18 System zasypowy System ubijany gęstość r, kg/m uziarnienie 75-85% <3.15mm 90-95% <3.15mm zaw. wilgoci, % porowatość wsadu, %

3 System zasypowy vs. System ubijany WPROWADZENIE Trudna sytuacja na światowym rynku w ostatnich latach Zwiększenie wymagań odbiorców w stosunku do jakości koksu (w szczególności CSR) Brak w strukturze zasobów krajowych najlepszych węgli koksowych Ograniczona podaż i spore wahania jakościowe krajowych węgli ortokoksowych Konieczność zapewnienia odpowiedniej jakości i ekonomiki produkcji!!! Wzrost zainteresowania technikami zwiększenia gęstości wsadu węglowego (podsuszanie, częściowe brykietowanie, ubijanie wsadu) Brak dostępnych kompleksowych informacji na temat wpływu gęstości na parametry strukturalne i jakościowe koksu (w szczególności NSC)

4 Wpływ systemu obsadzania na jakość koksu Laboratoryjne testy koksowania w instalacji Karbotest TESTY KOKSOWANIA 3 mieszanki wsadowe o zróżnicowanej zawartości węgla typu 34 i składzie zbliżonym do stosowanego w przemyśle 5 poziomów gęstości odpowiadających pełnemu zakresowi uzyskiwanemu w przemyśle dla systemu zasypowego i ubijanego: kg/m 3 Kompleksowe badania struktury, tekstury i jakości koksu Mikrostruktura Porowatość całkowita Tekstura optyczna Parametry NSC (CRI i CSR) Oznaczenie BD20 BD30 BD40 Zawartość węgla typu 34, % Zawartość wilgoci, W tr, % Zawartość cz. lotnych, V daf, % 26,64 27,98 29,01 Liczba Rogi RI Wskaźnik wolnego wydymania FSI 7 7,5 7,5 Ciśnienie rozprężania P max, kpa ,5 67,2 Kontrakcja, a Dylatacja, b Maksimum plastyczności F max, ddpm Refleksyjność witrynitu R, % 1,07 1,05 1,03 Analiza sitowa %< 3,15mm 94,6 94,6 92,9 %< 0,5mm 58,8 54,6 53,3 CEL BADAŃ Zidentyfikowanie wpływu gęstości wsadu na parametry strukturalne i technologiczne koksu Określenie możliwości zwiększenia udziału węgla typu 34 we wsadzie węglowym 4/18

5 Wyniki badań: Mikrostruktura i Porowatość całkowita 5/18

6 Wyniki badań: Mikrostruktura i Porowatość całkowita 6/18

7 Wyniki badań: Mikrostruktura i Porowatość całkowita 7/18

8 Wyniki badań: Mikrostruktura i Porowatość całkowita 8/18

9 Wyniki badań: Typy tekstur optycznych Tekstura kolista Tekstura soczewkowa Tekstura włóknista 9/18

10 Wyniki badań: Wpływ gęstości wsadu na jakość koksu Niewielkie obniżenie wskaźnika reakcyjności CRI Wzrost wytrzymałości poreakcyjnej CSR Możliwość zwiększenia zawartości węgla typu 34 bez obniżenia CSR!!! 10/18

11 Gęstość to nie wszystko!!! Optymalizacja przygotowania wsadu ubijanego Zastosowanie systemu ubijanego wymaga przygotowania ubitego wsadu węglowego o gęstości zapewniającej otrzymanie koksu o odpowiedniej jakości oraz wytrzymałości gwarantującej jego bezproblemowy załadunek do komory koksowniczej. Zawartość wilgoci Praca ubijania Gęstość Wytrzymałość mechaniczna Skład ziarnowy Kompozycja mieszanki 11/18

12 Optymalizacja przygotowania wsadu ubijanego Kompleksowa aparatura badawcza ICHPW Zespół Przygotowania Paliw Stanowisko do badań procesu ubijania Stanowisko do badania wytrzymałości wsadu węglowego siłownik pneumatyczny rama stała rama ruchoma z ubijakiem forma ze wsadem węglowym Stanowisko do bezpośredniego ścinania wsadu węglowego Badanie ubitego wsadu 12/18

13 Wybrane rezultaty badań optymalizacyjnych (1) Typowa mieszanka wsadowa dla systemu ubijanego Uzyskany model: Potencjalne zastosowanie praktyczne: Algorytm sterowania procesem ubijania wsadu (automatyczny dobór właściwego czasu ubijania) 13/18

14 14/18 Wybrane rezultaty badań optymalizacyjnych (2)

15 Wybrane rezultaty badań optymalizacyjnych (3) Typowa mieszanka wsadowa dla systemu ubijanego Uzyskany model: 15/18

16 Wybrane rezultaty badań optymalizacyjnych (4) Uzyskany model: 16/18

17 Podsumowanie Wzrost gęstości wsadu i związany z nim wzrost ciśnienia wewnątrz warstwy plastycznej wpływa pozytywnie na porządkowanie się tekstury koksu, o czym świadczy wzrost udziału typów tekstur o większych rozmiarach, Wzrost gęstości wsadu nie wpływa w istotny sposób na parametry krystalograficzne mikro i mezoporowatość matrycy koksowej,. Zwiększenie stopnia upakowania ziaren mieszanki wsadowej powoduje obniżenie się całkowitej porowatości koksu i wzrost jego gęstości pozornej. Zjawisko to pozytywnie wpływa zarówno na wskaźnik CRI jak i CSR koksu. Wzrost gęstości wsadu węglowego wpływa pozytywnie na parametry NSC koksu tj. niewielkiemu obniżeniu ulega reakcyjność koksu CRI, a wzrasta wytrzymałość poreakcyjna CSR. Pozytywny efekt zwiększenia gęstości obserwowany jest jednak do poziomu ok kg/m 3 Dalszy wzrost gęstości nie powoduje istotnych zmian parametrów jakościowych koksu. Wzrost gęstości wsadu umożliwia zwiększenie udziału węgla gazowo-koksowego typu 34 w mieszance węglowej. Kompleksowy proces optymalizacji przygotowania wsadu ubijanego minimalizuje ryzyko wystąpienia destrukcji ubitego wsadu podczas operacji obsadzania 17/18

18 18/18 Dziękuję za uwagę