Спосіб гасіння коксу

Изобретение относится к коксохимической промышленности, в частности к способам тушения кокса. Известен способ и устройство для тушения раскаленного коксового пирога, отличающийся тем, что коксовый пирог погружают целиком в ванну с водой, время пребывания в которой определяется заданным конечным влагосодержанием кокса [1]. Недостатком этого способа является большая скорость охлаждения кусков, в результате чего термические напряжения возрастают и увеличивается число и глубина возникающих трещин, снижающих механическую прочность кокса. Известен способ тушения кокса водой [2], в котором охлаждающую жидкость и образующийся из нее пар в течение 45-90 сек равномерно пропускают через сыпучий материал до понижения температуры пара до 100400°С. К недостаткам способа относится малое количество воды, подаваемое равномерно на кокс с температурой 1000°С сверху и отвод пара снизу, что приводит к тому, что средний и нижний слои кокса, охлаждающиеся в начальной стадии 40-45 сек (по данным авторов) будут газифицироваться по реакции C + H 2O ® CO + H2 , ухудшая механические свойства кокса, приводя к уменьшению количества углерода в коксе, образуя на выходе не пар, а взрывоопасную смесь - водяной газ. Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является способ импульсного трения [3], который осуществляют следующим образом: после остановки тушильного вагона с раскаленным коксом под оросительным устройством башни тушения подают воду в течение Т 0-15 секунд, затем делают паузу 10-15 секунд в орошении, в течение которой кокс охлаждается образовавшимся паром, затем вновь подают воду на орошение 10-15 секунд, далее пауза, и так чередуя орошение с паузами охлаждают кокс. Благодаря такому регламенту подачи воды температура в массе кокса падает менее интенсивно, что обеспечивает повышениє прочности кускового кокса за счет меньших, по сравнению с непрерывным орошением, термических напряжений в кусках. Величина этих напряжений пропорциональна перепаду температур на поверхности и центре куска. Недостатком метода является различие во влажности кокса по высоте слоя. Особенно это проявляется при тушении кокса из печей большого объема (30-40 м 3 и более). В этом случае толщина слоя кокса в вагоне достигает 1-1,5 метров. Это существенно сказывается на равномерности охлаждения кокса по толщине слоя насыпи, что объясняется следующим. Наружный поверхностный слой насыпи кокса равномерно орошается водой. Далее вода собирается в потоки, проходящие по межкусковым промежуткам. При этом куски, лежащие ниже поверхности слоя, соприкасаются с водой меньшей частью своей поверхности и интенсивность их охлаждения меньше. Это различие в скорости охлаждения слоев кокса по высоте засыпи тем больше, чем больше ее толщина (или, что то же высота). В наибольшей мере это различие проявляется в вагоне-контейнере, принимающем кокс без перемещения. При этом толщина слоя кокса достигает 3-4 метра. Кокс тушат до тех пор, пока во всей массе отсутствуют очаги "жара" - кусков с высокой температурой. Поскольку верхние слои охлаждаются быстрей, чем нижние в определенный момент периода тушения создается ситуация, характеризующаяся полным охлаждением поверхностных слоев массы и наличием очагов "жара" в нижних слоях. Подаваемая в это время вода кусками, расположенными вверху насыпи, впитывается. Таким образом, влажность отдельных частей насыпи становится различной. Влага в коксе является важным потребительским свойством. В доменные печи кокс подают порциями, каждую из которых отмеряют по заданной массе. Если влага будет в отмеряемых порциях различна, то будет отличаться и количество углерода, подаваемого с коксом (в отмеренной массе будет больше или меньше воды). Непостоянство подаваемого углерода в доменную печь приводит к расстройству ее теплового состояния, ухудшению работы и технико-экономических показателей плавки чугуна. В основу изобретения поставлена задача усовершенствовать способ тушения кокса путем регламентирования подачи воды в тушильный вагон и интенсивности слива, что приведет к улучшению времени контактирования нижних слоев кокса с водой, приближению скорости охлаждения их к скорости охлаждения верхних слоев и обеспечит равномерную влажность кокса. Это достигается тем, что в способе тушения кокса, включающем подачу воды на орошение кокса в импульсном режиме и слив ее с вагона, воду сливают с интенсивностью, вычисленной по формуле И с=И о.К, где И о - интенсивность орошения, К - коэффициент равный 0,5-0,75. Коэффициент К возрастает с уменьшением И о. Способ тушения кокса характеризуется временем подачи воды и временем пауз, количеством подаваемой роды, высотой затопленной части кокса или воды на днище вагона и др. Это совершенно справедливо для случаев одинакового объема камер коксования и, следовательно, одинакового количества кокса в тушильном вагоне. Научно-технический прогресс в коксохимическом производстве в последние десятилетия привел к существенному увеличению объема камер (с 20,6 м до 30-40 м и проектируются печи с объемом камер 50 м 3, за рубежом имеются печи с объемом камер 70 м 3). Соответственно, в тушильном вагоне может находиться 17 т кокса в одном случае, 33 т в др угом, а в перспективе - 40 т и более. Тушильные вагоны тоже разные по габаритам. При этом в случае увеличения количества кокса в вагоне изменяется не только длина вагона, но и толщина слоя кокса в печи. Обычно воду для тушения подают из расчета 2,5-4 м на тонну кокса, а время подачи воды колеблется в небольших пределах (100-130 секунд), так как общее время пребывания тушильного вагона под башней тушения ограничено графиком выдачи кокса (коксовые печи выдают через каждые 5-6 минут и тушение обеспечивается одним тушильным вагоном). Для достижения примерно одинакового времени подачи воды на тушение при разном количестве кокса в вагоне устанавливают водяные насосы разной производительности. Это предусматривается еще на стадии проектирования. Из вышеизложенного ясно, что если в заявляемый регламент тушения включить количество воды за один цикл или время подачи воды, то достижение эффекта будет обеспечено только для случая конкретного объема камер коксования и количества кокса в тушильном вагоне. Для охвата случаев разного количества кокса необходимо взять в основу величину, определяющую и обеспечивающую необходимое протекание процесса охлаждения. Такой величиной является количество воды на тонну кокса. А так как это количество должно увязываться со временем подачи, то необходимым и определяющим параметром процесса становится интенсивность подачи воды. В заявляемом способе тушения интенсивность не изменяется по сравнению с обычной. Заявляется определенный, регламентированный слив воды с вагона, обеспечивающий накопление некоторого количества ее в период подачи и опорожнение вагона от воды в период паузы между подачами. Поскольку, в общем случае тушения задается интенсивность подачи воды на тонну кокса, регламент слива выражен также через величину интенсивности. Подача ее за период тушения 0,1-0,5 м 3 воды на тонну кокса с интенсивностью 0,02-0,04 м 3/т в секунду распределяемой по всей поверхности тушильного вагона обеспечивает сразу же подавление горения кокса и его газификации. Подача воды порциями с интервалами-паузами между ними приводит к снижению скорости падения температуры в массе кокса, что обеспечивает снижение температурных напряжений в кусках, приводящих к разрушению кокса. Подача за один период менее 0,1 м 3 воды на тонну туша щегося кокса приводит, во-первых, к слишком медленной скорости охлаждения, такой, что в начальный период тушения происходит нежелательная газификация кокса; во вторых, в этом случае проявляется различие во влажности слоев кокса даже при относительно тонкой массе насыпи в тушильном вагоне и увеличению различия влаги в классах различной крупности кокса. Подача за один период тушения кокса более 0,5 м 3 на тонну охлаждаемого кокса повышает скорость охлаждения до уровня, при котором его прочностные характеристики ухудшаются. Охлаждение кокса водой с интенсивностью менее 0,02 м 3 в секунду снижает скорость охлаждения настолько, что происходит процесс взаимодействия раскаленного кокса с парами воды с образованием оксида углерода, который, выходя из башни тушения, приводит к загрязнению воздушного бассейна. Охлаждение кокса водой с интенсивностью более 0,04 м 3 приводит к увеличению расхода воды на тушение и увеличивает вынос шлама. Слив с вагона с интенсивностью, равной 0,5-0,75 интенсивности подачи воды, обеспечивает накопление воды на днище вагона, затопление части кокса и интенсификацию охлаждения массы кокса, расположенной на нижних слоях. При этом падение температуры в верхних и нижних слоях выравнивается, что обеспечивает одинаковую влажность кокса по толщине массы. Если слив с вагона будет равен менее 0,5 интенсивности подачи, накопление воды будет настолько большим, что интенсивность охлаждения нижних слоев превысит интенсивность охлаждения верхних и они будут переувлажняться. Если слив будет больше, чем 0,75 интенсивности подачи, накопление воды будет недостаточным для интенсификации охлаждения нижних слоев кокса и влажность верхних слоев при полном охлаждении всей массы будет превышать влажность кокса, расположенного в нижних слоях. С уменьшением интенсивности орошения в пределах 0,02-0,04 м 3/сек/т коэффициент интенсивности слива должен возрастать в пределах 0,5-0,75. Это объясняется следующим. Чем больше коэффициент интенсивности слива, тем меньше объем затапливаемых нижних слоев кокса. Интенсивность охлаждения нижних слоев зависит от величины доли затапливаемого объема. При большей интенсивности орошения поверхностного слоя его скорость охлаждения повышается. При этом должна возрастать скорость охлаждения и нижних слоев, что обеспечивается увеличением доли затапливаемого кокса ввиду снижения коэффициента интенсивности слива. Интенсивность слива по заявляемому способу должна быть 0,5-0,75 интенсивности орошения. Поскольку период паузы будет равен и больше предшествовавшего цикла подачи воды, то за период паузы, даже при минимальной интенсивности слива равной 0,5 интенсивности подачи, произойдет опорожнение вагона от воды. Контроль может быть осуществлен визуально. Количество накапливаемой в вагоне воды проконтролировать очень сложно, но его можно вычислить по известным в гидравлике зависимостям (задача типа "в бассейн подают воду в количестве X, из него вытекает в то же время Y. Сколько воды в бассейне?"). Длительность паузы должна быть не менее предыдущего времени подачи воды на орошение. Это обеспечивает опорожнение вагона от воды за время паузы и предотвращение ситуации, при которой нижние слои кокса были бы постоянно затоплены водой. Последнее привело бы к переувлажнению этого кокса. Продолжительность всего цикла тушения должна быть в пределах 3-15 минут. Длительность тушения менее 3-х минут приводит к ухудшению прочностных свойств кокса вследствие развивающихся термических напряжений. Продолжительность цикла тушения более 15 минут приводит к переувлажнению кокса и снижению его качества. Способ реализуют следующим образом. После установки тушильного вагона с раскаленным коксом, имеющим температуру 1000°С, под оросительным устройством, начинают цикл тушения кокса, чередуя подачи воды с паузами, максимальная длительность которых обусловлена временем цикла тушения. Общее число подач воды на тушение устанавливают исходя из суммарного расхода воды на тушение за весь цикл тушения 1,3-1,8 м 3 на тонну тушимого кокса и количества воды, подаваемого за одну подачу воды на тушение. Импульсы трения рассчитанной длительности распределяют по всему циклу тушения. Сток воды с вагона обеспечивают равным 0,5-0,75 интенсивности орошения. Накопление воды в вагоне приводит к затоплению части кокса расположенной внизу, у дни ща вагона. Это интенсифицирует охлаждение, выравнивает среднюю скорость падения температуры верхних и нижних слоев насыпи кокса, а отсюда и их влажность. Наличие пауз между подачами воды сокращает время контакта воды с коксом и снижает средний темп охлаждения, что уменьшает число и глубину возникающих трещин и увеличивает прочностные характеристики кокса. Во время пауз, т. е. перерывов в подаче воды снижение температуры' кокса по сечению происходит достаточно интенсивно, а так как в это время поверхность кокса свободна от воды, впитывания не происходит. При этом потенциальная всасывающая сила снижается. Последующее взаимодействие с водой в следующую подачу воды вызывает более интенсивное охлаждение, а наступающий за этим перерыв в подаче воды предотвращает быстрое насыщение кокса водой. Пример осуществления способа. Масса кокса в сушильном вагоне 17 т. Температура кокса, поступающего на тушение 1000°С. За один импульс тушения подают 0,35м 3х17=5,95 м 3 воды. Интенсивность подачи воды равна 0,032 м 3 сек/т и обеспечивается насосом 16 НДн, с диаметром рабочего колеса 640мм, производительностью 1980 м 3/час. Длительность одного импульса составляет 5,95:(1980/3600) 11 сек. Количество импульсов тушения за весь цикл определяют исходя из общего расхода воды за весь цикл тушения и количества воды, расходуемой за один импульс тушения. При суммарном расходе воды за цикл тушения 1,6 м 3х17т=27,2м 3 и расхода воды за один импульс тушения равном 5,95 м 3 число импульсов должно быть 27,2/5,95=4,6~5 импульсов. При длительности тушения 2,5 минуты и 0,5 минут последнего отстоя длительность пауз между импульсами орошения составляет (2,5.60-5.11)4=~24 секунды. К=0,5. Интенсивнобть слива составляет 0,27 м 3/сек. В конце каждого импульса будет затапливаться ~6 м 3 кокса, расположенных в нижних слоях насыпной массы. Через 11 секунд затопление прекратится (вся вода сойдет) и охлаждение кокса происходит парами воды. Результаты по влажности и прочностным характеристикам кокса в различных режимах тушения приведены в таблице. Преимущество заявляемого способа заключается в равномерной влажности и охлаждаемой массе кокса, что обеспечит и равномерность влаги кокса во времени (т. е. между сменами).