Моделирование процесса горения кокса каменного угля в приборе термогравиметрического анализа

Abstract

Кокс является важным металлургическим сырьём, поэтому изучение его кинетических характеристик позволит серьёзно повысить эффективность работы оборудования. Перспективным методом определения кинетических свойств твёрдого топлива является термогравиметрический анализ (ТГА). Прибор ТГА (в частности печь) конструктивно сложен и не позволяет экспериментально определять некоторые важные параметры процесса, такие как аэродинамические особенности и распределение газов в объёме печи. Данные параметры, как правило, определяют методом вычислительной гидродинамики (CFD). В данном докладе моделировалось внутреннее пространство печи, включающее тигли, подставку, держатель и трубку подачи защитного газа (аргона). В первом случае расчёт проводился для двух пустых тиглей, а во втором - для одного пустого и одного с навеской кокса Кузнецкого каменного угля марки Д. Моделируемая система считалась изотермичной с температурой 700оС и, соответственно, диффузионным режимом выгорания кокса. Сравнение результатов, полученных для двух вышеописанных случаев, позволило установить характер влияния процесса горения кокса в одном из тиглей на аэродинамику и концентрационные поля внутри печи прибора ТГА.

Coke is an important metallurgical raw material, so the study of its kinetic characteristics allows to seriously improving the efficiency of the equipment. A promising method for determining the kinetic properties of solid fuels is a thermal gravimetric analysis (TGA). TGA instrument (particularly bake) structurally complicated and does not allow to experimentally determining some important process parameters such as aerodynamic characteristics, and distribution of gases in the kiln volume. These parameters are generally determined by computational fluid dynamics (CFD). The report modeled the interior of the furnace, including crucibles, stand, holder and tube shielding gas (argon). In the first case, the calculation was carried out for two empty crucibles, and in the second - one empty and one with the sample coke Kuznetsk coal brand D. Simulated system is considered to be isothermal with a temperature of 700 ° C and, accordingly, the diffusion regime burning coke. Comparing the results obtained for the above two cases, allowed establishing the nature of the influence of coke combustion process in one of the crucibles on aerodynamics and concentration fields inside the furnace TGA instrument.