PL212044B1 - Urządzenie do oznaczania reakcyjności koksu wobec ditlenku węgla - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do oznaczania reakcyjności koksu wobec ditlenku węgla poprzez określanie zmian chwilowych wartości współczynnika reakcyjności w czasie.

Koks stosowany jest przede wszystkim w procesach hutniczych. Reakcyjność koksu określana jest za pomocą współczynnika reakcyjności, który jest miarą względnego ubytku masy badanego koksu, spowodowanego procesem oddziaływania na niego ditlenku węgla przez określony czas. Ubytek masy koksu, a więc i jego reakcyjność, określana jest po zakończeniu tego procesu.

Znany ze stanu techniki jest opis procesu oznaczania reakcyjności koksu opracowanego przez Nippon Steel Corporation (NSC), będącego symulacją procesów przebiegających w warunkach wielkopiecowych w koksie, w podwyższonej temperaturze i obecności CO2. Urządzenie składa się z retorty zawierającej badaną próbkę koksu, pieca elektrycznego, wewnątrz którego umieszczana jest retorta, umożliwiającego dogrzanie jej do temperatury 1100°C i utrzymywanie w tej temperaturze przez cały czas prowadzenia oznaczania reakcyjności próbki koksu. Retorta posiada pokrywę z termoelementem oraz króćce, za pomocą których połączona jest z układem doprowadzenia gazów oraz z instalacją wyciągową. Króciec wlotowy retorty połączony jest ze źródłem ditlenku węgla i źródłem gazu obojętnego. Króciec wylotowy retorty połączony jest z instalacją wyciągową.

Znane urządzenie umożliwia wykonanie oznaczenia reakcyjności koksu wobec ditlenku węgla po zakończeniu wzajemnego oddziaływania koksu i ditlenku węgla i schłodzeniu retorty do temperatury otoczenia. Oznaczona, poprzez pomiar wagowy ubytku masy próbki spowodowanej reakcją z ditlenkiem węgla, wartość reakcyjności jest wartością uśrednioną określoną dla sumarycznego czasu trwania tego oddziaływania.

Według wynalazku urządzenie do oznaczania reakcyjności koksu wobec ditlenku węgla posiada retortę, w której znajduje się badana próbka koksu. Retorta umieszczona jest wewnątrz pieca. Wewnątrz retorty znajduje się termoelement T1 sprzęgnięty z grzejnikiem pieca. Butla z gazem obojętnym- azotem połączona jest poprzez zawór redukcyjny i regulator gazu obojętnego z zaworem trójdrożnym, do którego również poprzez zawór redukcyjny i regulator przepływu gazu podłączone jest źródło tlenu lub gazu będącego mieszaniną tlenu i gazu obojętnego. Zawór trójdrożny połączony jest z króć cem wlotowym retorty. Natomiast króciec wylotowy retorty połączony jest z chł odnicą z termoelementem T3. Do chłodnicy dołączone jest źródło sprężonego powietrza poprzez zawór redukcyjny i regulator przepływu gazu. Wyjście chłodnicy połączone jest z układem modułów detekcyjnych poprzez układ filtrów, układ osuszaczy i pompę oraz z instalacją wyciągową poprzez zawór. Do oznaczania tlenku i ditlenku węgla stosuje się detektory NDIR lub cieplnoprzewodnościowe.

Urządzenie według wynalazku, dzięki połączeniu króćca gazów wylotowych z układem detekcyjnym umożliwia oznaczanie chwilowych wartości ubytku masy koksu na podstawie analizy chwilowych wartości stężeń tlenków węgla w gazach poreakcyjnych, umożliwia więc określenie chwilowych wartości współczynnika reakcyjności, a także jego wartości dla dowolnego przedziału czasowego w trakcie oznaczenia. Zgł aszane urzą dzenie dzięki cią g ł ej analizie skł adu gazów poreakcyjnych w trakcie trwania wzajemnego oddział ywania ditlenku wę gla z koksem umoż liwia monitorowanie dynamiki zmian reakcyjności w czasie trwania procesu i pozwala na lepsze, kompleksowe określenie właściwości użytkowych danego typu koksu.

Przedmiot wynalazku przedstawiono w przykładzie wykonania na rysunku, który stanowi schemat urządzenia.

Określoną naważkę koksu o zadanym uziarnieniu umieszcza się wewnątrz retorty 11. Retorta 11 z badaną próbką umieszczona jest wewnątrz pieca 12 umożliwiającego ogrzanie ww. retorty do temperatury 1100°C. Wewnątrz retorty umieszczony jest termoelement T₁ 9 sprzęgnięty z grzejnikiem pieca 12, który zapewnia utrzymanie stałej żądanej temperatury badanej próbki. W czasie dogrzewania retorty z badaną próbką do temperatury 1100°C przepuszczany jest przez nią gaz obojętny (azot) z natężeniem przepływu 10 dm³/min. Azot dozowany jest z butli 1 poprzez zawór redukcyjny 2 i regulator przepływu gazu obojętnego 5.

Po osiągnięciu wymaganej temperatury wewnątrz retorty następuje zmiana atmosfery w jej wnętrzu z atmosfery inertnej na atmosferę ditlenku węgla. Ditlenek węgla o określonej czystości dozowany jest z butli 3 poprzez zawór redukcyjny 4. Natężenie przepływu ditlenku węgla regulowane jest za pomocą regulatora przepływu gazu 6. Azot bądź ditlenek węgla dozowany jest do króćca wlotowego retorty 8 poprzez zawór trójdrożny 7.

PL 212 044 B1

Gazy wylotowe z retorty 11 zawierające tlenek węgla i ditlenek węgla wyprowadzane są z retorty króćcem wylotowym 10 i kierowane są do chłodnicy 16 gdzie zostają schłodzone do temperatury zbliżonej do temperatury otoczenia. Pomiar temperatury gazów poreakcyjnych w chłodnicy dokonywany jest za pomocą termoelementu T₃ 17. Chłodzenie gazów poreakcyjnych odbywa się przeponowo. Czynnikiem chłodzącym jest sprężone powietrze 13 płynące z kompresora bądź z instalacji centralnej, które do chłodnicy kierowane jest poprzez zawór 14 i regulator przepływu gazu 15. Ochłodzony strumień gazów poreakcyjnych dzielony jest na dwa strumienie, z których jeden, poprzez zawór 22, kierowany jest do instalacji wyciągowej. Drugi strumień po oczyszczeniu w układzie filtrów 18 i osuszeniu w układzie osuszaczy 19 kierowany jest do pompy 20, a następnie do układu modułów detekcyjnych 21. Układ ten składa się z detektora tlenku węgla i detektora ditlenku węgla.

W gazie poreakcyjnym płynącym przez ww. detektory oznaczane są chwilowe wartości stężeń gazu wytworzonego w wyniku reakcji tlenku węgla oraz nieprzereagowanego ditlenku węgla. Znając chwilowe wartości tych stężeń oraz znając natężenie przepływu gazu na wlocie do retorty, a także znając współczynniki stechiometryczne reakcji zachodzącej pomiędzy próbką badanego koksu a ditlenkiem węgla określa się chwilowe wartości współczynnika reakcyjności. Program komputerowy sterujący procesem oznaczania reakcyjności badanej próbki paliwa stałego archiwizuje te chwilowe wartości współczynnika reakcyjności, jego wartość dla przedziału czasowego od rozpoczęcia oznaczania do aktualnego czasu t oraz oszacowuje wartość współczynnika reakcyjności dla czasu - charakterystycznego do badania reakcyjności koksu.

Claims (3)

1. Urządzenie do określania reakcyjności koksu wobec ditlenku węgla posiadające retortę z badaną próbką, umieszczoną wewnątrz pieca, połączoną ze źródłem ditlenku węgla i źródłem gazu obojętnego, znamienne tym, że za króćcem wylotowym (10) z retorty znajduje się chłodnica (16) z termoelementem T₃ (17) i doprowadzeniem sprężonego powietrza (13) poprzez zawór (14) i regulator przepływu gazu (15), przy czym chłodnica (16) połączona jest z układem modułów detekcyjnych (21) poprzez układ filtrów (18), układ osuszaczy (19) i pompę (20) oraz z instalacją wyciągową poprzez zawór (22).

2. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że detektorami (21) są detektory NDIR tlenku i ditlenku węgla.

3. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że detektorami (21) są detektory cieplnoprzewodnościowe tlenku i ditlenku węgla.