Спосіб безперервного виробництва коксу з заданими властивостями та пристрій для його здійснення

1. Спосіб безперервного виробництва коксу з заданими властивостями синхронно працюючою технологічною лінією перетворення вугілля в кокс нагріванням при відсутності кисню, за яким: - послідовно підготовлюють до синхронної роботи суцільну технологічну лінію безперервного виробництва коксу з заданою продуктивністю, яка включає камеру теплової підготовки вугілля, установку прокату вугільних брикетів, камеру коксування, камеру охолодження коксу і установку транспортування його на склад; - дозовано завантажують герметизованими дозаторами вугілля заданих марок і розміру у робочі бункери з тепловою сорочкою, якою вугілля нагрівають до температури пластичності з виділенням пари і газів, які видаляють димососом з заданим рівнем вакууму для подальшого використання; - дозовано подають підготовлене вугілля з робочих бункерів у шнековий змішувач з вмонтованими електронагрівачами, якими його нагрівають вище температури пластичності і примусово подають в установку прокату вугільних брикетів; - примусову подачу пластифікованого вугілля в установку прокату вугільних брикетів здійснюють дозовано, де його подають у першу пару гладких валів, за допомогою яких формують стрічку вугілля, яку примусово подають у другу пару валів з дисковими ножами, якими формують із стрічки пластифікованого вугілля смуги і подають їх у тре 2 (19) 1 3 89600 4 - камера теплової підготовки вугілля включає герметизовані дозатори для завантаження вугіллям заданих марок і розміру робочих бункерів, оснащених тепловою сорочкою для нагрівання вугілля до температури пластичності та виділення водяної пари і газів, димосос для вилучення із заданим рівнем вакууму виділених пари і газів та їх подачі для подальшого використання, робочі бункери камери теплової підготовки виконані з можливістю дозовано, згідно з рецептурою, завантажувати шнековий змішувач із вмонтованими електронагрівачами, призначеними для нагрівання вугілля вище температури пластичності, при цьому шнековий змішувач виконаний з можливістю примусової подачі шнеком вугілля в установку прокату вугільних брикетів; - установка прокату вугільних брикетів із пластифікованого вугілля включає: першу пару гладких валів, призначених для формування стрічки вугілля, засоби примусової подачі стрічки у другу пару валів з дисковими ножами, яка призначена для формування смуг пластифікованого вугілля, засоби передачі смуг у третю пару валів з поздовжніми ножами, які призначені формувати із смуг вугілля вугільні брикети, засоби примусової подачі брикетів у камеру коксування, за верхнім валом з поздовжніми ножами розташований шлюзовий патрубок, який призначений для введення в один із вугільних брикетів радіоактивної капсули для фіксації факту початку виготовлення чергової партії коксу з заданими властивостями; - камера коксування виконана з нижнім і верхнім пластинчатими конвеєрами, здатними синхронно працювати з установкою прокату вугільних брикетів і здійснювати транспортування вздовж камери коксування вугільних брикетів у формах з вмонтованими електронагрівачами, які призначені для нагрівання брикетів вугілля до температури коксування й поступового перетворення вугільних брикетів у кокс, камера коксування також включає засоби подачі коксу в камеру охолодження й димосос для видалення газу з заданим рівнем вакууму виділюваного коксового газу та подачі його для подальшого використання; - камера охолодження коксу включає: пластинчатий конвеєр, виконаний з можливістю синхронно працювати з пластинчатими конвеєрами камери коксування й транспортувати брикети коксу вздовж камери охолодження в сітчастих формах, дросельні засоби охолодження брикетів коксу по всій їх поверхні холодоагентом з перетворенням холодоагенту в пару, вентилятор, призначений для видалення пари з заданим рівнем вакууму та передачі її для подальшого використання, засоби примусової подачі охолоджених брикетів коксу через ущільнювач повз дозиметр, призначений для фіксації проходження радіоактивної капсули й закінчення випуску партії коксу й початку випуску наступної його партії з новими властивостями, засоби передачі партії коксу до установки подачі на склад готової продукції. Запропонований спосіб неприривного виробництва коксу з заданими властивостями може бути використаний в чорній металургії для виплавки чавуну і виготовлення феросплавів, в кольоровій металургії для виробництва нікелю, свинцю, цинку і міді, а також кальценірованої соди, цукру і для інших виробництв народного господарства, задовольняючи їх вимоги щодо потрібних властивостей коксу. Запропонований спосіб удосконалює відомий спосіб неприривного виробництва коксу, захищеного патентом України 83431, згідно з яким виробництво коксу із стрічки вугілля здійснюється нагріванням у камері коксування при відсутності кисню. Стрічка вугілля формується і ущільнюється синхронно працюючими нижнім і верхнім пластинчатими конвеєрами, в пластини яких вмонтовані електронагрівачі. Виділяємий при коксуванні вугілля коксовий газ видаляється з камери коксування і подається на подальше використання. Стрічка коксу із камери коксування подається у камеру охолодження, де вона охолоджується зрошуванням розпорошеною форсунками водою, а водяний пар видаляється із камери охолодження і подається для подальшого його використання. Охолоджена стрічка коксу подається із камери охолодження на розпушувач стрічки, отримані куски коксу подаються на транспорт для їх складування. Цей спосіб має ряд недоліків, а саме: - після розпушення стрічки коксу отримуємо куски різної форми і розміру, що потребує, перед його використанням, здійснення допоміжних операцій по сортуванню коксу за розмірами, а в ряді випадків - грануляції мілких фракцій і роздрібнення надто великих за розміром кусків коксу; - використовується робоче вугілля із зовнішньою і гігроскопічною вологістю і з різною температурою, що суттєво впливає на температурний режим коксування і на якість виробляємого коксу в зв'язку з тим, що при інтенсивному зростанні температури робочого вугілля в камері коксування гігроскопічна волога інтенсивно перетворюється в пар і утворює внутрішні зусилля у вугіллі, які перевищують міцність його на розтин, розпушують частину вугілля в ультрамілкі частинки (пил). Це суттєво погіршує фізико-механічні властивості коксу; - відсутні умови для автоматичного режиму, формування шихти вугілля згідно з рецептурою різного за властивостями коксу потрібного для окремих виробництв, що є причиною виготовлення коксу, придатного в основному для потреб чорної металургії; - ущільнення стрічки вугілля відбудовується тільки вагою пластин верхнього конвеєра, що не забезпечує потрібний рівень його щільності, що також суттєво впливає на властивості виробляємого коксу. 5 Задачею запропонованого винаходу є усунення вказаних недоліків. Поставлена задача вирішується способом безперервного виробництва коксу з заданими властивостями із вугілля при відсутності кисню, який включає наступні операції: - теплова підготовка технологічного обладнання; - заготовка потрібних марок вугілля згідно з рецептурою коксу з заданими властивостями; - теплова підготовка вугілля в робочих бункерах при відсутності кисню згідно з технологічним режимом до пластичності з виділенням водяної пари і газів; - видалення водяної пари і газів з заданим рівнем вакууму вентиляторами і подача для подальшого використання; - подача вугілля з робочих бункерів після теплової його підготовки дозаторами, згідно з рецептурою виготовляємого коксу, в шнековий змішувач, перемішування його шнековим змішувачем і нагрівання вище температури пластичності вугілля, згідно з технологічним регламентом, електронагрівачами вмонтованими в кожух шнекового змішувача і примусова подача після теплової підготовки в прокатну установку; - формування брикетів з вугілля в прокатній установці в послідовності: перша пара гладких валів формує стрічку вугілля, яка по склизу подається в другу пару валів з дисковими ножами, які формують із стрічки вугілля полоси які по склизу подаються на третю пару валів з продольними ножами - формуются з полос вугілля брикети які по склизу подаються в камеру коксування; - фіксація початку виготовлення коксу з заданими властивостями шляхом примусового введення в один із формуємих брикетів вугілля радіоактивної капсули; - виготовлення брикетів коксу із брикетів вугілля в камері коксування, яка синхронно працює з прокатною установкою, з якої брикети вугілля поступають по склизу в нижні форми з вмонтованими електронагрівачами нижнього пластинчатого конвеєра і закриваються верхніми формами брикетів з вмонтованими електронагрівачами верхнього пластинчатого конвеєра; - транспортування брикетів вугілля в формах нижнього і верхнього пластинчатих конвеєрів вздовж камери коксування, де під дією тепла електронагрівачів, вмонтованих у форми для брикетів, вугілля, без доступу кисню, поступово перетворюється у кокс з виділення коксового газу; - примусове видалення з камери коксування коксового газу з заданим рівнем вакуумування і подача його для подальшого використання; - подача брикетів коксу через ущільнення з камери коксування у камеру охолодження на пластинчатий конвеєр з сітчатими нижніми формами для брикетів, який синхронно працює з пластинчатими конвеєрами камери коксування; - переміщення брикетів коксу вздовж камери охолодження і зрошування їх дросельованим холодоагентом установки охолодження; - перетворення в процесі охолодження коксу холодоагента в пар і примусове видалення його з 89600 6 камери охолодження з заданим рівнем вакууму для подальшого використання; - подача охолоджених брикетів коксу через ущільнювач на установку транспортування їх на склад готової продукції; - фіксація дозиметром, розташованим в кінці камери охолодження, при проходженні радіоактивної капсули, закінчення виробництва коксу з заданими властивостями і початку випуску нової партії коксу з іншими властивостями. Поставлена задача вирішується також пристроєм для коксування при відсутності кисню, який включає: - камеру теплової підготовки вугілля до стану пластичності тепловою рубашкою навколо робочих бункерів для вугілля з шлюзом над робочими бункерами з димососом і герметизованими дозаторами для дозованого завантаження робочих бункерів марками вугілля згідно з рецептурою виготовляємого коксу, а також дозаторами робочих бункерів для видачі висушеного і нагрітого до температури пластичності вугілля в шнековий змішувач з вмонтованими в його корпусі єлектронагрівачами, які нагрівають вугілля до температури вище температури пластичності вугілля згідно з технологічним регламентом, де вугілля змішується і подається в прокатну установку для виготовлення вугільних брикетів; - прокатну установку, синхронно працюючу з обладнанням камери теплової підготовки вугілля, яка першою парою гладких валів формує стрічку вугілля, яка по склизу подається у другу пару валів з дисковими ножами, де формуються полоси вугілля, які по склизу подаються у третю пару валів з продольними ножами і з полос формуются брикети коксу, які по склизу подаються у камеру коксування, - камеру коксування, у якій брикети вугілля нагріваються у формах для брикетів з вмонтованими в них електрнагрівачами до температури коксування згідно з технологічним регламентом у формах для брикетів з вмонтованими в них електронагрівачами і переміщується нижнім і верхнім пластинчатими конвеєрами, синхронно працюючи з прокатною установкою, і переміщують брикети вугілля вздовж камери коксування поступово перетворюючи їх у кокс при відсутності кисню з виділенням коксового газу і видаленням його з шлюзу камери коксування з заданим рівнем вакууму димососом з подачею коксового газу для подальшого використання, а також подачею брикетів коксу через ущільнювач по склизу у камеру охолодження; - камеру охолодження брикетів коксу, яка синхронно працює з камерою коксування і дросельованим холодоагентом охолоджує по всій поверхні коксові брикети, які переміщуються вздовж камери охолодження пластинчатим конвеєром в сітчатих формах, який в процесі охолодження брикетів коксу перетворюється в пар і видаляється із шлюзів камери охолодження вентиляторами з заданим рівнем вакууму і подається для подальшого використання, а охолоджені брикети коксу, через ущільнювач, подаються по склизу в установку транспортування їх на склад готової продукції; 7 - пристрій для коксування захищений утепленим і герметичним кожухом захищаючий теплову камеру і камеру коксування від проникнення до них атмосферного кисню, а довкілля від коксового газу теплової камери і камери коксування і від пару холодоагента камери охолодження. Винахід способу безперирвного одержання коксу з заданими властивостями і пристрою для коксування усуває недоліки, притаманні неприривному способу одержання коксу і пристрою для його здійснення згідно з патентом України 83431 і забезпечує суттєвий технічний ефект, а саме: - камера теплової підготовки вугілля усуває ряд недоліків аналога: забезпечує прокатну установку і камеру коксування висушеним і нагрітим до температури пластичності вугіллям згідно з рецептурою і цим самим забезпечує постійний температурний режим роботи коксової камери і прокатної установки, а також усуває перетворення вугілля в ультрамілкі частини (пил) в зв'язку з тим, що нагрівання вугілля в робочих бункерах здійснюється по їх висоті поступово, згідно з технологічним регламентом, і поступово здійснюється процес перетворення води в капілярах вугілля в пар поступово випаровується і тому створює тиск в капілярах, який не перевищує міцність вугілля на розтин; - прокатна установка для виготовлення брикетів із нагрітого до пластичності вугілля в камері теплової підготовки виготовляє вугільні брикети заданої форми і розмірів значно більшої щільності чим здійснюється ущільнення вугілля згідно з патентом 83431 пластинами верхнього конвеєра, що суттєво впливає на покращення властивостей брикетованого коксу; - заготовка в автоматизованому режимі в робочих бункерах марок вугілля згідно з рецептурою забезпечує умови оперативно заміняти процес виготовлення коксу з одними властивостями на кокс з іншими властивостями; - використання електронагрівачів, вмонтованих у форми для брикетів в камері коксування надає можливість в автоматизованому режимі управляти процесом коксування згідно з технологічним регламентом і суттєво зменшити витрати електричної енергії, порівнюючи з аналогічним нагріванням пластинами конвеєрів; - охолодження готового коксу дроселюваним холодоагентом, що знижує його температуру і суттєво розширює температурний інтервал між температурою коксу і холодоагента, і тим самим прискорюється процес охолодження брикетів коксу, зменшується тривалість процесу охолодження в порівнянні з охолодженням його розпорошеного водою, як це передбачається патентом 83431. В якості холодоагента можуть бути використані рідини з домішками, які надають коксу специфічні властивості. - синхронна і автоматизована робота всіх складових пристрою виробництва коксу з заданими властивостями забезпечує умови для оптимізації технологічних процесів, теплових режимів при тепловій підготовці вугілля, його брикетування, коксування і охолодження готового коксу і тим самим забезпечує суттєвий техніко-економічний ефект. 89600 8 В кресленнях проілюстровано один із можливих варіантів конструктивного виконання винаходу: Фіг.1 - продольний розтин пристрою безпереривного виробництва коксу з заданими властивостями, включаючи камеру теплової підготовки вугілля, прокатну установку вугільних брикетів, камеру коксування, камеру охолодження коксових брикетів і установку транспортування коксових брикетів на склад готової продукції; Фіг.2 - перетин площиною А-А на Фіг.1; Фіг.3 - перетин площиною Б-Б на Фіг.1; Фіг.4 - перетин площиною В-В на Фіг.1. На Фіг.1 позицією 1 означена камера теплової підготовки вугілля, за якою безпосередньо розташована установка прокату вугільних брикетів, означена позицією 2, за нею розташована камера коксування вугільних брикетів, означена позицією 3, за нею розташована камера охолодження коксових брикетів, означена позицією 4, а за нею розташована установка транспортування на склад готової продукції охолоджених брикетів коксу, яка означена позицією 5. Камера теплової підготовки вугілля 1 включає складові: - робочі бункера 6, внизу яких вмонтовані автономно працюючі в автоматичному режимі дозатори 7, розташовані над кожухом шнекового змішувача 8, в якому вмонтовані електронагрівачів для нагрівання змішуємого вугілля вище температури пластичності і подають його шнековим змішувачем 8 в установку прокату вугільних брикетів 2; - робочі бункера 6 заповнюються дозовано вугіллям марок, згідно з рецептурою, герметизованими дозаторами 10, яке нагрівається до температури пластичності тепловою рубашкою 13 з виділенням водяної пари і газів, які видаляються з шлюзу 11 димососом 12 з заданим рівнем вакууму і подаються для подальшого використання. Прокатна установка 2 вугільних брикетів 22 синхронно працює в автоматичному режимі з камерою теплової підготовки вугілля 1 і включає основні складові: - першу пару гладких валів, які формують із пластифікованого вугілля 9 стрічку 16, яка по склизу 17 подається на другу пару валів 18 з дисковими ножами, якими стрічка вугілля 16 розділяється на полоси 19 і які по склизу 20 подаються на третю пару валів 21 з продольними ножами, якими формуються брикети вугілля 22, які по склизу 23 подаються в камеру коксування 3; - шлюзовий патрубок 42, через який вводиться примусово в один із вугільних брикетів радіоактивна капсула для фіксації початку виготовлення партії коксу з заданими властивостями. Камера коксування 3 синхронно працює з прокатною установкою 2 і включає основні складові: - нижній пластинчатий конвеєр 24 з нижніми формами для брикетів 26 з вмонтованими в них електронагрівачами; - верхній пластинчатий конвеєр 25 з верхніми формами для брикетів 27 з вмонтованими в них електронагрівачами . Нижній 24 і верхній 25 конвеєра працюють синхронно і, переміщаючи вугільні брикети 22 вздовж камери коксування 3, нагрівають при цьому 9 вугільні брикети електронагрівачами вмонтованими в нижні 26 і верхні 27 форми до температури коксування у відповідності до технологічного регламенту при відсутності кисню, а виділяємий при цьому коксовий газ видаляється через шлюз 28 димососом 29 з заданим рівнем вакууму і подається для подальшого використання. Отримані в процесі коксування брикети коксу 30 примусово, через ущільнення 31, подаються по склизу 32 у камеру охолодження коксу 4. Камера охолодження коксу 4 синхронно в автоматичному режимі працює з камерою коксування 3 і включає основні складові: - пластинчатий конвеєр 33 з сітчатими формами 34 для брикетів коксу 30, які транспортуються вздовж камери охолодження 4; - установка охолодження коксу 35, яка охолоджує брикети коксу 30 дросельованим холодоагентом з утворенням пари, яка видаляється зі шлюзів 36 вентиляторами 37 з заданим рівнем вакууму і подається на подальше використання. Охолоджені брикети коксу 30 подаються по склизу 39 через ущільнювач 40 в установку транспортування 5 їх на склад готової продукції. Брикет коксу з радіоактивною капсулою переміщається повз дозиметр 38, який фіксує виконання заданого обсягу коксу з заданими властивостями і початок виготовлення коксу з іншими заданими властивостями. Камера теплової підготовки вугілля 1, установка прокату вугільних брикетів 2, камери коксування 3 і охолодження брикетів коксу 4 захищені від впливу довкілля герметичним утепленим кожухом 44, який захищає довкілля від забруднення коксовим газом, парою і тепловою енергією, а також від проникнення в пристрій кисню з довкілля. Пристрій для ншреривного виробництва коксу з заданими властивостями працює непреривно в автоматичному режимі і забезпечує дозовано, згідно з рецептурою, потрібними марками вугілля із робочих бункерів 6, камеру теплової підготовки 89600 10 вугілля 2 до стадії пластичності, яке шнековим змішувачем 8 змішується і нагрівається до температури вище температури пластичності електронагрівачами, вмонтованими в корпус шнекового змішувача 8 і подається ним в установку прокату вугільних брикетів 22, які по склизу 23 подаються в камеру коксування 3 в форми 26 і 27 з вмонтованими в них електронагрівачами на нижньому 24 і верхньому 25 пластинчатих конвеєрів, які синхронно працюють в автоматичному режимі з прокатною установкою 2 і транспортують брикети вугілля 22 вздовж камери коксування 3, на протязі чого нагрівачі форм брикетів нагрівають брикети вугілля 22 до температури коксування згідно з технологічним регламентом, поступово перетворюючи вугілля в кокс при відсутності кисню. Готові коксові брикети 30 через ущільнювач 31 по склизу 32 поступають в камеру охолодження 4 в сітчаті форми брикетів 34 пластинчатого конвеєра 33 автоматично і синхронно працюючого з конвеєрами 24 і 25 камери коксування 3 і переміщає коксові брикети 30 вздовж камери охолодження 4, в якій брикети охолоджуються дросельованим холодоагентом, який перетворюється при цьому в пар і видаляється при заданому рівню вакууму, згідно з технологічним регламентом, з камери охолодження 4 через шлюзи 36 вентиляторами 37 і направляється для подальшого використання, а охолоджені коксові брикети 30 подаються на транспортну установку 5 через ущільнювач 40 по склизу 39 для складування на склад готового коксу. Опис наведеного способу непреривного одержання коксу з заданими властивостями і пристрою для його здійснення тільки ілюструє, а але не обмежує запропонований обсяг винаходу, і може мати інше конструктивне виконання, дотримуючись технологічної послідовності і режиму коксування вугілля. 11 Комп’ютерна верстка М. Ломалова 89600 Підписне 12 Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601