焦炭裂紋(fissureofeoke)在焦爐炭化室內結焦過程中,由半焦的不均勻收縮產生的應力超過焦炭多孔體(見焦塊)強度時,焦炭出現的裂紋。垂直于炭化室內熱流方向的焦炭裂紋稱橫裂紋,平行于熱流方向的稱縱裂紋。這兩種裂紋均嚴重影響焦炭的塊度和焦炭轉鼓強度。
形成原因迄今對焦炭裂紋的形成機理還沒有完整的認識,綜合各國的研究結果,裂紋形成的主要原因有下述四個方面
:(l)煤在焦爐炭化室內是層狀結焦,各層的溫度不同,從爐墻側到炭化室中心之間,是各層溫度逐漸降低的焦炭層、半焦層和膠質層,由于焦炭和半焦層兩側的溫差使其出現彎曲的趨勢,高溫側的凸曲面上呈現拉應力,低溫側的凹曲面上呈現壓應力。這種彎曲趨勢在500一600℃時發展較快,600一700〔趨于緩慢,700℃后又加劇,超過90oC時則完全停止。因此,焦炭和半焦層內承受著不斷變化的應力,當這種應力超過多孔體強度時,便產生裂紋。
(2)在煤結焦過程的膠質體階段,由于膠質體內不斷熱解出氣體,加之膠質體的透氣性差,膠質層內會發生膨脹。當再固化形成半焦時,由于大量氣體析出而出現第一收縮峰,在700℃附近又出現第二收縮峰。層狀結焦條件下,相鄰層的膨脹、收縮差異,造成層間和層內的應力而導致裂紋的形成。煤在成焦過程的膨脹和收縮特性。因煤種而異。中等揮發分的強粘結煤膨脹性強,低揮發分的弱粘結煤膨脹性弱(見煤的澎脹度)。煙煤的第一收縮峰隨煤化度降低而增大,高煤化度煙煤的再固化溫度高,第一收縮峰低。第二收縮峰與煤化度關系不大。隨加熱速度提高,收縮加劇,裂紋增多。因此選擇適當的配煤方案和加熱速度可以控制焦炭裂紋的形成。
(3)焦塊內的宏觀裂紋有縱裂紋與橫裂紋之分。當炭化室內相鄰層間由于膨脹、收縮的差異產生的平行于層面的剪切應力,超過相鄰層半焦多孔體間的結合強度時,會產生橫裂紋。
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