Процес коксування вугільної шихти
Номер патенту: 72838
Опубліковано: 15.04.2005
Автори: Ковальов Євгеній Тихонович, Ільяшов Михайло Олександрович, Васильєв Юрій Семенович, Гордієнко Олександр Ілліч, Долгарєв Георгій Васильович, Риженков Олександр Миколайович, Куропятник Григорій Микитович, Лобачева Наталля Василівна
Формула / Реферат
Процес коксування вугільної шихти, що включає її термопідготовку шляхом сушіння і підігріву газовим теплоносієм, завантаження підігрітої вугільної шихти в коксову піч, коксування, вивантаження коксу, тушіння коксу, забезпечення процесу газовим теплоносієм, газовідведення газів теплоносія, газів коксування, газів завантаження, який відрізняється тим, що термопідготовку вугільної шихти проводять в два ступені в паралельних висхідних потоках теплоносіїв різної температури, котрі подають одночасно і з однієї циклонної печі, при цьому сушіння вугільної шихти з частковим її підігрівом та розділенням на крупну, дрібну та пилову фракції проводять на першому ступені в трубчатому підігрівнику газовим теплоносієм температурою 600-1000°С з виведенням з подальшого процесу підігріву пилової та дрібної вугільних фракцій та скинення частини відпрацьованих газів теплоносія на очистку з подальшим скиданням в оточуюче середовище і поверненням частини відпрацьованого теплоносія в циклонну піч для розбавлення димових газів циклонної печі з повітрям для отримання теплоносіїв заданої температури, кінцевий підігрів вугільної шихти крупної фракції першого ступеня термопідготовки здійснюють до 200-250°С з розділенням на дві фракції на другому ступені термопідготовки теплоносієм температурою 350-500°С, який після відпрацювання подають на розбавлення димових газів в циклонну піч, а розділену на дві фракції вугільну шихту другого ступеня термопідготовки, дрібну і пилову фракції після першого ступеня термопідготовки подають в бункер-накопичувач коксової печі; завантаження коксової печі проводять з двох бункерів-дозаторів, що розміщені на вагонному візку, який подають під бункер-накопичувач, з якого вугільну шихту пересипають в бункери-дозатори з одночасним відсмоктуванням з них газів та пилу завантаження в колектор коксової печі, завантажені бункери-дозатори на вагонному візку переміщують до коксової печі і проводять її завантаження через два люки з одночасним відсмоктуванням газів та пилу завантаження з люка, розміщеного між люками, що завантажуються, в пристрій для відсмоктування та очистки газів завантаження, який розміщений на візку між бункерами-дозаторами, де їх спалюють, частково очищають, охолоджують і відсмоктують в стаціонарний колектор коксової печі для подальшої очистки та скинення в оточуюче середовище, при цьому завантаження коксової печі проводять при відключеному газозбірнику коксової печі.
Текст
Винахід стосується технології отримання коксу з вугільної ши хти, яка попередньо термопідготовлена, тобто підсушена та підігріта. Процес коксування вугільної шихти, що розроблений на основі запропонованого винаходу, дозволяє розширити сировинну базу коксування за рахунок використання вугілля з пониженими спікливими властивостями при забезпеченні потрібної якості коксу. Відомий процес коксування вугільної шихти, що використовується в США на заводі в Алікуіпа («Опыт эксплуатации в США новой батареи печей с предварительным нагреванием шихты», Кокс и химия, №5, 1984, с. 60), де є термопідготовка вугілля, яка полягає в тому, що вологе вугілля піддають сушці і нагріванню висхідним потоком теплоносія в трубі-сушилці з дробилкою-підігрівачем (конструкція Сершар), після чого підігріте вугілля проходить первинний циклон та батарею вторинних циклонів і скребковим транспортером з обмасленням шихти подається в проміжні бункери, з яких за допомогою водяної пари тиском 0,49МПа вугільна шихта подається в дві нитки трубопровода, котрі обслуговують одну коксову піч. Основними недоліками цього процессу є громоздка і складна система термопідготовки вугільної шихти з утворенням великої кількості пилу, тут же проводиться і подрібнення вугілля, складна система завантаження вугілля, яка не забезпечує достатню насипну густину в коксовій печі, що знижує якість коксу, складна система обезпилення з використанням обмаслення шихти, перегрітого пару для транспортування вугільної ши хти, попадання пилу в газозбірник коксової печі при її завантаженні. Відомий також процес, що використовується в Японському проекті "Skope 21" (3rd European Ironmaking Congress, Proceedings, Gent Beljium, September 16-18, 1996, " Chaallenge for Inrovative Cokemaking Process in Japan", Kunihiko Nishioka, с 307-311), де вугільну ши хту як спікливу, так і ні, підсушують в киплячому шарі і розділяють на мілку та крупну вугільні фракції. Далі роздільно, щоб не допустити перегріву і початку процесу розкладення, мілку та крупну вугільні фракції швидко нагрівають в трубчати х підігрівниках до температури 350-400°С. Сушку вугілля в киплячому шарі проводять відпрацьованим на швидкісному в тр убчати х підігрівниках нагріві теплоносієм, що утворюється від спалювання коксового газу та відпрацьованого газу теплоносія. Для зменшення втрат у вигляді пилу його збирають і разом з мілким вугіллям гарячими брикетують. Далі підігріта крупна вугільна фракція, як і брикети дозовано подаються на закриті транспортери, туди ж подається і інертний газ - азот, завантажуються проміжні бункери. З проміжних бункерів підготовлена шихта подається в два завантажувальних бункера і далі в коксову піч. Гази і пил завантаження відводяться в один із газозбірників коксової печі, який служить пилевловлювачем. До недоліків даного процессу коксування слід віднести: 1) ускладнений процес термопідготовки вугілля - сушка в киплячому шарі з розділенням вугільної ши хти на крупну та мілку фракції вже відпрацьованими газами підігріву вугілля, підігрів окремо крупної та мілкої фракцій вугільної шихти з виділенням мілкої та пилоподібної фракцій для гарячого брикетування; 2) послідовне використання теплоносія в процесах сушки і підігріву вугілля потребує більш чіткого контролю за кількістю газів теплоносія, за його параметрами, збільшуються енергозатрати при послідовному продуванні теплоносія з вугільною шихтою; 3) ускладнений процес завантаження вугільної шихти в коксову піч - збирання і в одних бункерах підігрітої вугільної шихти , дозування крупної фракції вугілля з брикетованим вугіллям, їх транспортування на транспортері з температурою вище 350°С потребує подачі інертного газу для запобігання займання шихти та забезпечення вибухобезпечності, завантаження проміжних бункерів, потім бункерів завантаження з піддавлюванням їх газами теплоносія; 4) відсмоктування пилу і газів завантаження з коксової печі в колектор коксової печі зовсім не захищає газозбірник коксової печі для хімічних продуктів від газів та пилу, що погіршує якість смоли, від утворення вибухови х сумішей, до того ж складно вилучити і очистити, як колектор, так і газозбірник від пилових відкладень. Відомий процес коксування вугілля, обраний як прототип, який використовується на коксовій батареї №6 в м. Муроран фірми "Nippon Steel Corp" в Японії ( Results of preheted coal charjing at Myroran 6 coke oven battely Yokomizo Masahiko , Fukunava Massaki , Nakagava Yoshio ,Iguchi Toshio (Proc. Gth. Int. Iron and Steel Congr., Nagova, jet. 21-26,1990$ Vol.2, - Toky -1990, с/274-281, Анг., дипл.инж. Й. Єхтер хофф "Обзор современного состояния технологии коксования", 11-15 июня 1979, М., рис.7; PREHEATED COAL CHARGE OPERATION BY PRECARBON SYSTEM, International iron and steel institute technical exchange session 12 th meeting of the committee on technology, June 16 and 17, 1980, Brussels, Belgium, c.21-23), де вугільна шихта проходить термопідготовку в дві стадії в трубчати х підігрівниках з послідовною подачею теплоносія з другої ступені на першу (процес термопідготовки вугілля відомий під назвою "Прекарбон" і використовується на заводах в США, Німеччині, Японії і т.д.) при підігріванні вугільної шихти до 200°С, при цьому частина запиленого відпрацьованого теплоносія подається на спалювання в топку печі для отримання теплоносія, частина викидається після спалювання та очищення в навколишнє середовище; далі підігріта вугільної шихти з обмаслюваною добавкою подається герметичними скребковими Транспортерами до проміжного бункеранакопичувача, з якого вона транспортером подається в дві нитки трубопроводу, розміщених на візку, з яких і проводиться завантаження коксової печі. Основними недоліками цього процессу коксування є: 1) послідовна подача теплоносія з другої ступені термопідготовки на першу і ступінь потребує попереднього завищення об'єму газів для компенсації гідравлічних втрат по шляху переносу вугільної шихти та енергозатратного устаткування для його транспортування, до того ж робота першої ступені трубчатого підігрівниках залежить від функціонування другої ступені термопідготовки; 2) значне пилоутворення, бо розділення по фракціям крупності вугільної шихти в циклонах не відіграє ніякої ролі, так як знову всі фракції вугільної шихти, пилова в тому числі, послідовно переносяться теплоносієм з другої ступені термопідготовки до першої ступені, що погіршує умови безпечності процесів транспортування - можлива поява вибухів при завантаженні коксової печі можливе заростання труб підігрівників пиловими відкладеннями; 3) сам тракт подачі підігрітої вугільної шихти в проміжний бункер надто громіздкий із-за наявності декількох транспортерів з гарячим вугіллям, які додатково потребують захисту гарячої ши хти від контакту з повітрям для запобіганню займанню вугільної шихти та можливих вибухів; 4) для зменшення пилового забруднення проводиться обмаслений підігрітої вугільної шихти, що погіршує якість отримуваного коксу (зменшується його питома вага), збільшується газовиділення; 5) завантаження коксової печі з двох ниток трубопроводів, до яких вугільна шихта подається транспортером, не забезпечує потрібну насипну густин у вугільної шихти в коксових печах, що знижує якість коксу; 6) процес відсмоктування газів та пилу із коксової печі при її завантаженні в стаціонарний колектор коксової батареї досить вибухонебезпечний, так як при тих температурах відсмоктуються і піролізні гази, і пил з повітрям, що веде до утворення вибухонебезпечних сумішей, до того ж виноситься пил, частина якого потрапляє в газозбірник, що знижує якість смоли. В основу винаходу поставлена задача: 1) спростити процес термопідготовки вугільної шихти при забезпеченні потрібної якості термопідготовки та безпечності цього процесу шляхом її дво хступеневого нагріву в тр убчати х підігрівниках в двох паралельних висхідних потоках теплоносія різної температури від 1000 до 350°С за рахунок незалежного функціонування кожної ступені, зменшення пилової фракції в підігрітій вугільній шихті шляхом часткового її виведення з процесу термопідготовки на першій ступені, де проводиться сушка вугільної шихти та часткове її підігріванням і розділенням на крупну, мілку та пилову фракції з відділенням газу теплоносія, при цьому пилова фракція з мілкою - виводяться з процесу послідуючого підігріву, крупна фракція вугільної шихти подається на другу ступінь підігріву, теплоносій подається на першу та другу ступені підігріву різної температури з однієї циклонної пічки отримання теплоносія; 2) спростити процес транспортування підігрітої вугільної ши хти до бункера-накопичувача зверху коксової печі шляхом використання енергії висхідного потоку теплоносія другої ступені термопідготовки без додаткових транспортних засобів; 3) спростити процес завантаження коксової печі шляхом використання для завантаження вагонного візка з бункерами-дозаторами, що переміщається по коксовій батареї, бункери-дозатори при цьому завантажуються вугільною шихтою з бункера-накопичувача під дією своєї ваги при під'їзді вагонного візка під бункернакопичувач ; завантаження коксової печі, проходить шляхом під'їзду вагонного візка з двома бункерамидозаторами до коксової печі, що завантажується; 4) забезпечити більш безпечний процес завантаження коксової печі шляхом відсмоктування газів завантаження з люка коксової печі між люками, котрі завантажуються, в пристрій для очистки газів завантаження, який розміщений між бункерами-дозаторами на вагонному візку, шляхом їх спалювання, охолодження, очистки і скиду в колектор коксової печі для послідуючої доочистки; 5) зашкодити попаданню пилових та газових викидів при завантаженні коксової печі в газозбірник коксової печі шляхом відсмоктування газів та пилу завантаження в пристрій для очистки газів завантаження, де вони спалюються, охолоджуються, частково очищаються і тільки потім скидаються в стаціонарний колектор коксової печі при відключеному газозбірнику. Поставлена задача вирішується тим, що в процесі коксування вугільної шихти, який включає її термопідготовку у вигляді сушки і підігріву газовим теплоносієм, завантаження підігрітої вугільної шихти в кокосову піч, коксування, вивантаження коксу, тушіння коксу, забезпечення газовим теплоносієм, відведення газів теплоносія, газів коксування, газів завантаження згідно з винаходом термопідготовка вугільної шихти двохступенева в паралельних висхідних потоках теплоносіїв різної температури, котрі подаються водночас, і поступають з однієї циклонної пічки, при цьому сушка вугільної шихти з частковим її підігрівом та розділенням на крупну, мілку, пилову та газову фракції проводиться на першій ступені трубчатого підігрівника газовим теплоносієм температурою 600-1000°С з виведенням з подальшого процесу підігріву ши хти пилової та мілкої вугільних фракцій та скинення частини відпрацьованих газів теплоносія на очистку з послідуючим скиданням в оточуюче середовище і поверненням частини відпрацьованого теплоносія в циклонну піч для розбавлення димових газів з повітрям для отриманням теплоносіїв заданої температури, кінцевий підігрів вугільної шихти крупної фракції першої ступені термопідготовки до 200-250°С проводиться на другій ступені термопідготовки теплоносієм температурою 350-500°С, який після відпрацювання подається на розбавлення димових газів в циклонну піч, а розділена на дві фракції вугільна шихта другої ступені термопідготовки та мілка фракція з пиловою після першої ступені термопідготовки подаються для накопичення в бункер-накопичувач коксової печі; завантаження коксової печі проводиться з двох бункері в-дозаторів, що розміщені на вагонному візку, який під'їжджає під бункер-накопичувач, з якого вугільна шихта пересипається в бункери-дозатори з одночасним відсмоктуванням з них газів та пилу завантаження в колектор коксової печі, завантажені бункеридозатори на вагонному візку переїжджають до коксової печі і проводять її завантаження з одночасним відсмоктуванням газів та пилу завантаження з люку, що розміщений між люками, які завантажуються, в пристрій для відсмоктування та очистки газів завантаження, який теж розміщений на візку між бункерамидозаторами, де вони спалюються, частково очищаються, охолоджуються і відсмоктуються в стаціонарний колектор коксової печі для послідуючої очистки та скидання в оточуюче середовище, при цьому завантаження коксової печі проводиться при відключеному газозбірнику коксової печі. Двоступенева термопідготовка вугільної шихти в паралельних одночасно подаваємих висхідних потоках теплоносіїв різної температури, які поступають з однієї циклонної печі, і мають температуру теплоносія 6001000°С на першій ступені термопідготовки дозволяють якісніше провести сушку вугільної шихти та часткове швидкісне її підігріванням без перегріву (бо наявна значна кількість вологи), що покращує якість сушки вугілля, зменшує висоту тр уби-підігрівника, відповідно, і потужність дуттьового устатк ування. Розділення на першій ступені термопідготовки вугільної шихти на крупну, мілку та пилову фракції з виведенням з подальшого процесу термопідготовки пилоподібної та мілкої фракцій підвищує якість термопідготовки і безпеку цього процесу, бо виводяться з подальшого процесу термопідготовки пилова і мілка фракції вугільної шихти, так як вже на першій ступені термопідготовки вона не тільки підсушена, але й підігріта. Тобто анулюється можливий її перегрів з початком піролізних процесів, що є недопустимим явищем, так як виділяються вибухо-, горюченебезпечні гази, ідуть втрати коксу. На другій ступені термопідготовки підігрівається теплоносієм в 350500°С для запобігання перегріву тільки крупна фракція вугільної шихти. Такий процес термопідготовки вугільної шихти те хнічно досконаліший, ніж в прототипі, бо труби-підігрівники стають коротшими, дуттєве устаткування потребує меншої потужності, підвищується безпечність технологічних процесів термопідготовки, підвищується якість термопідготовленої вугільної шихти, так як зменшуються втрати вугільної шихти із-за ймовірності перегріву та меншого стирання вугільних часток в висхідних потоках тр уб-підігривників. Використання висхідного потоку теплоносія як транспортного засобу для збору термопідготовленої крупної фракції вугільної шихти та звичайним пересипанням під дією своєї ваги в бункер-накопичувач мілкої та пилової фракцій над косовою батареєю значно спрощує і здешевлює процес, завантаження бо відсутні транспортери і перевантаження з одного транспортера на інший, відсутнє обмаслення або добавка смоли для зменшення пилоутворення, непотрібна подача інертного газу в герметичні кожухи транспортерів, бо термопідготовлена вугільна шихта транспортується під тиском газу теплоносія в бункер-накопичувач в герметичному устаткуванні, і контакт з повітрям неможливий, відповідно, підвищується безпечність процесу. Проведення завантаження коксової печі з двох бункерів-дозаторів, що розміщені на вагонному візку, який під'їжджає під бункер-накопичувач і з якого вугільна шихта пересипається в два бункери-дозатори, з яких одночасно відсмоктуються гази та пил завантаження в колектор коксової печі, далі завантажені бункеридозатори на вагонному візку переїжджають до коксової печі і проходить її завантаження з одночасним відсмоктуванням газів та пилу завантаження через середній люк між люками, що завантажуються, в пристрій для відсмоктування та очистки газів завантаження, розміщений на вагонному візку між бункерами-дозаторами, де вони спалюються, частково очищаються, омолоджуються і відсмоктуються в стаціонарний колектор коксової печі для послідуючої очистки та скинення в оточуюче середовище при відключеному газозбірнику коксової печі. Така реалізація процесу завантаження зашкоджує попаданню пилових та газових викидів в оточуюче середовище, що покращує екологічне становище, захищає стояки та газозбірник коксової печі від відкладень вуглесмоляних речовин, що попереджує погіршення якості смоли, спалення газів та пилу завантаження в пристрої для відсмоктування та очистки газів завантаження підвищує безпечність процесу завантаження коксової печі, зменшує вірогідність утворення вибухови х сумішей в стаціонарному колекторі коксової печі, бо відсмоктуються вже димові гази. Завантаження коксової печі з бункерів-дозаторів збільшує насипну густин у вугільної шихти в коксовій печі, так як швидкість спорожнення бункерів-дозаторів під дією своєї ваги значно більша, ніж при завантаженні коксової печі за допомогою двох ниток труб, в які вугільну ши хту подає транспортером, а це підвищує якість коксу. Заявлений процес реалізується таким чином (див, фіг.). З бункера 1 вугільна шихта подається в трубу-підігрівник 2 першої ступені термопідготовки, де вона висхідним потоком газу-теплоносія температурою 600-1000°С піднімається вгору і залежно від розмірів часток розділяється на крупну фракцію вугільної шихти, що осідає в бункері крупної фракції 3, мілку фракцію, що осідає в бункері мілкої фракції 4, пилову фракцію - в бункері пилової фракції 5, тут же проходить і відділення газів теплоносія, де частина газу-теплоносія скидається на очищення і викид в оточуюче середовище, а частина подається на утворення нових газів теплоносія. Вугільна шихта з бункера З висушена і частково підігріта подається в трубу-підігрівник 6 на другу ступінь термопідготовки, де вона в висхідному потоці газутеплоносія : температурою 350-500°С підігрівається остаточно до температури 200-250°С і залежно від крупності скидається в бункери 7 та 8. Далі з бункерів підігрітої вугільної шихти 7 та 8 др угої ступені термопідготовки та висушеної і підігрітої мілкої вугільної фракції з бункера 4 та пилової фракції з бункера 5 першої ступені термопідготовки пересипаються в бункер-накопичувач 10 над коксовою піччю 14, де вугільна шихта піддавлюється газами теплоносія і під який під'їжджає вуглезавантажувальний вагон 13 з двома бункерами-дозаторами 11. Вони завантажуються термопідготовленою шихтою і на вагонному візку 13 підвозяться до відповідних люків завантаження коксової печі 14. При завантаженні коксової печі 14 через люк, що розміщений між люками, які завантажуються, відсмоктуються гази завантаження разом з пилом в пристрій і для очистки газів завантаження 12, що розміщений між бункерами-дозаторами 11 на платформі вуглезавантажувального вагону 13, де вони спалюються, охолоджуються, очищаються і відсмоктуються в стаціонарний колектор коксової печі для подальшої очистки та скиду в оточуюче середовище, в той час як газозбірник коксової печі перекритий на час завантаження і туди не потрапляють пил, мілке вугілля, гази процесу завантаження, що покращує якість смоли та хімпродуктів коксохімічного виробництва. Гази теплоносії для першої та другої ступені термопідготовки різної температури одночасно утворюються в циклонній пічці 9 і являють собою суміш димових газів від спалювання коксового газу, повітря та відпрацьованих газівтеплоносія, які під тиском вентилятора 15 подаються в труби підігрівники 2 та 6. Після коксування вугільної шихти кокс вивантажується і тушиться. В результаті проведених експериментів отримання коксу з вологою та термопідготовленою вугільною шихтою різного складу вугілля отримували кокс значно якісніший, коли вугільна шихта була термопідготовлена, а при використанні в вугільній шихті частки неспікливого вугілля вдається отримати кокс такої якості, як отримували з якісного спікливого вугілля, до того ж зменшується час коксування. Результати експериментів зведені в таблиці. Таблиця Склад шихти, % Темпера тура нагрівання шихти,0 С Період коксування, час. Вміст окремих класів, % Показники коксу, % міцності ГОСТ Γ Ж К 75 75 70 70 70 70 25 25 20 20 20 20 10 10 10 10 ОС +Т По барабану УХІНа 80-25 200 200 200 200 15 11 15 11 1050 1055 60-25 25-0 М25 М10 -10мм -1мм 82,4 90,1 85,7 88,3 89,6 87,1 73,7 80,0 72,5 83,7 81,8 80,2 15,5 8,4 11,8 10,9 8,2 9,9 80 87,2 86,4 87,4 88,6 88,4 8,0 6,0 8,2 5,4 5,6 5.6 11,3 9,5 11,0 9,0 8,5 8,0 8,5 7,5 9,0 7,0 7,3 6.3
ДивитисяДодаткова інформація
Назва патенту англійськоюA process for coking the coal charge
Автори англійськоюIliashov Mukhailo Oleksandrovych, Gordienko Oleksandr Illich, Hordiienko Oleksandr Illich, Hordienko Oleksandr Illich, Ryzhenkov Oleksandr Mykolaiovych, Vasyliev Yurii Semenovych, Dolhariev Heorhii Vasyliovych
Назва патенту російськоюПроцесс коксования угольной шихты
Автори російськоюИльяшов Михаил Александрович, Гордиенко Александр Ильич, Рыженков Александр Николаевич, Васильев Юрий Семенович, Долгарев Георгий Васильевич
МПК / Мітки
МПК: C10B 57/00
Мітки: шихти, коксування, процес, вугільної
Код посилання
<a href="https://ua.patents.su/4-72838-proces-koksuvannya-vugilno-shikhti.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Процес коксування вугільної шихти</a>
Попередній патент: Тепловий насос
Наступний патент: Спосіб гемігідрогенізації динітрилів до амінонітрилів
Випадковий патент: Технологічне мастило для волочіння труб з нержавіючої сталі