Спосіб безперервного виробництва коксу або графіту з заданими властивостями, з фракційним видаленням складових коксового газу і пристрій для його здійснення

1. Спосіб безперервного виробництва коксу або графіту з заданими властивостями, з фракційним видаленням коксового газу, який здійснює перетворення вугілля в кокс або графіт нагріванням електронагрівачами при відсутності кисню з видаленням коксового газу з камери коксування димососами і парів води вентиляторами для подальшого їх використання, а охолоджений продукт подають на склад, який відрізняється тим, що включає наступні процеси: - здійснюють підготовку складових пристрою для коксування шляхом програмування синхронної їх роботи в герметичному режимі при заданих температурах і тисках та при видаленні фракційного коксового газу і пари холодоагенту, - заготовляють в бункерах 7 камери 1 герметизованими дозаторами 6 вугілля з заданими властивостями і сушать його електронагрівачами при температурі 105-110 °С, 2 (19) 1 3 93134 4 видаленням коксового газу, який здійснює перетворення вугілля в кокс або графіт нагріванням електронагрівачами при відсутності кисню з видаленням коксового газу з камери коксування димососами і пари води з камери охолодження вентиляторами для подальшого їх використання та охолоджений продукт коксування подають на склад, який відрізняється тим, що він містить: - додаткові камери заготівлі і сушіння вугілля, його пластифікації і брикетування, які конструктивно об'єднані в один блок з камерами коксування і охолодження, утеплений і герметичний кожух, який захищає пристрій від проникнення в нього кисню, а довкілля від забруднення коксовим газом, пилом, парою води і холодоагенту та теплової енергії, що виділяється, - пристрої для очищення від пилу фракцій коксового газу при сублімації вугілля, водяної пари при сушінні вугілля і пари холодоагенту при охолодженні готового продукту, - пульт програмованого синхронного управління складовими пристрою, заданим тиском і температурними режимами в ньому, процесами заготівлі і сушіння вугілля, виготовлення вугільної шихти, її класифікацією, брикетуванням, сублімацією вугільних брикетів і охолодженням брикетів коксу або графіту та видаванням їх на склад готової продукції. Запропонований спосіб безперервного виробництва з заданими властивостями коксу або графіту і з фракційним видаленням складових коксового газу може бути використаний як в чорній металургії для виплавки чавуну і виробництва феросплавів, так і в ряді інших галузей народного господарства при виробництві відповідних видів продукції (нікелю, свинцю, цинку, міді, кальцинованої соди тощо), задовольняючи специфічні їх вимоги щодо потрібних властивостей коксу або графіту, а також в коксохімічній промисловості при використанні складових окремих фракцій коксового газу для виробництва відповідних видів хімічної продукції. Запропонований спосіб удосконалює відомий спосіб безперервного 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 вмонтовано електронагрівачі. Виділений при коксуванні вугілля коксовий газ видаляється з камери коксування і подається для подальшого використання. Стрічка коксу із камери коксування подається у камеру охолодження, де вона охолоджується водою, а водяний пар видаляється із камери охолодження і також подається для подальшого використання. Цей спосіб має ряд недоліків, а саме: - використовують робоче вугілля із зовнішньою і гігроскопічною вологістю і температурою його зберігання, що суттєво впливає на температурний режим коксування, на якість і властивості коксу або графіту, які виробляється; - виготовлення шихти вугілля відбувається в умовах, які унеможливлюють комплексну автоматизацію цього процесу і процесу виготовлення коксу чи графіту з потрібними властивостями; - видалення коксового газу із камери коксування здійснюється комплексно, що створює труднощі при виробництві окремих його складових для виробництва відповідних виробів хімічної промисловості. Задача запропонованого винаходу є усунення вказаних недоліків. Поставлена задача вирішується способом безперервного виробництва з заданими властивостями коксу або графіту і фракційним видаленням коксового газу, який включає наступні процеси коксування: - підготовку обладнання для коксування щоб забезпечити заданий склад шихти вугілля згідно з рецептурою, яка відповідає вимогам до властивостей продукції, потрібну продуктивність, синхронність роботи всіх складових обладнання для коксування, його герметизацію, температурний режим коксування і тиску видалення фракцій коксового газу і пари холодоагента; - заготовку і сушку вугілля, його пластифікацію і виготовлення вугільної шихти, її брикетування, коксування і графітизацю, а також охолодження брикетів коксу або графіту; - заготовку марок вугілля згідно з рецептурою здійснюють в робочих бункерах герметизованими дозаторами, а сушку його нагріванням до температури 105-110 С; - видалення водяної пари, після очистки її від вугільного пилу під час завантаження, здійснюють під заданим тиском вентилятором і подають для подальшого використання; - примусова і дозована подача з робочих бункерів дозаторами висушеного вугілля в камеру пластифікації, де його переміщують і пластифікують при температурі 400-450 С і примусово подають у камеру брикетування; - видалення з камери пластифікації результатів сублімації вугілля - первинної низькотемпературної фракції коксового газу з газовим бензином, після очистки їх від вугільного пилу, димососом, під заданим тиском, передають для подальшого використання; - брикетування пластифікованого вугілля при температурі 500-550 С з видаленням димососом з заданим тиском середньотемпературної фракції коксового газу з бензин-бензолом і після їх очистки від вугільного пилу, подача для подальшого використання; - подача по сковзалу брикетів вугілля у першу частину камери коксування, де при температурі 900-1000 С при відсутності кисню утворюється, кокс і високотемпературна фракція коксового газу з сирим бензолом, які після очистки від коксового 5 пилу при заданому тиску, видаляють димососом і подають для подальшого використання; - графітизація коксу в другій частині камери коксування при температурі 1000-1500 С з виділенням високотемпературної фракції коксового газу з сирим бензолом, які, після очистки від графітного пилу, при заданому тиску видаляють димососом і подають для подальшого використання; - подача брикетів графіту по сковзалу через ущільнювач в камеру охолодження їх до температури 100-150 С холодоагентом, який при цьому перетворюється в пар і, після очистки його від графітового пилу, вентилятором видаляють з заданим тиском і подають для подальшого використання. Поставлена задача також вирішується пристроєм для коксування при відсутності кисню і здійснює перетворення вугілля нагріванням електронагівачами з виділенням коксового газу і видаленням його димососом і подачею охолодженої продукції на склад, який містить: - пульт програмного управління роботою пристрою і технологічними процесами виготовлення коксу або графіту, а саме: при заготовці і сушці вугілля, при приготуванні шихти вугілля згідно з заданими властивостями коксу або графіту, що виробляється, при коксуванні шихти вугілля, при синхронізації роботи всіх складових установки коксування, стабілізації тиску і температурних режимів на всіх етапах коксування і при видаленні фракцій коксового газу, а також водяної пари при сушці вугілля і холодоанента при охолодженні брикетів коксу; - складові пристрою об'єднані в один блок утепленним і герметичним кожухом і захищені від проникнення в нього атмосферного кисню, а довкілля ним захищено від забруднення коксовим газом, тепловою енергією, водяним паром і паром холодоагента; - камера заготовки і висушування вугілля заданих марок з потрібними властивостями дозовано завантажується герметизованими дозаторами в робочі бункери, висушене вугілля з робочих бункерів дозаторами подається у змішувач шихти камери пластифікації вугілля; в цій камері над робочими бункерами розташований шлюз, в якому концентруються виділяємі при завантаженні вугілля пил і водяна пара в процесі сушки вугілля, які очищають від пилу і подають при заданому тиску вентилятором для подальшого використання; - камера пластифікації вугілля, яка синхронно працює з камерою заготовки і висушування вугілля, де вугілля нагрівається до температури пластичності електронагрівачами, вмонтованими в змішувач шихти і в якому шихта в процесі змішування примусово подається в камеру брикетування. В процесі сублімації вугілля в камері пластифікації виділяються легко летючі складові первинної низькотемпературної фракції коксового газу і вугільний пил, які концентруються у шлюзі камери пластифікації і з якого, після очистки від вугільного пилу, фракція низькотемпературного коксового газу видаляється при заданому тиску димососом і подається для подальшого використання; 93134 6 - камера брикетування, яка синхронно працює з камерою пластифікації вугілля і в якій пластифікована вугільна шихта примусово подається в гладкі прокатні вали, якими формується стрічка вугілля, яка примусово по сковзалу подається в прокатні валки з радіальними ножами, якими стрічка розділяється на полоси, які примусово по сковзалу подаються в прокатні валки з повздовжними ножами, якими з полос шихти виготовляються вугільні брикети і які по сковзалу подаються у камеру коксування. При брикетуванні шихта вугілля нагрівається електронагрівачами до температури 500550 С і, в результаті сублімації з неї виділяється середньотемпературна фракція складових коксового газу, яка разом з вугільним пилом концентрується у шлюзі, з якого, після очистки від пилу вугілля в установці, складові середньотемпературної фракції коксового газу видаляються із заданим тиском з шлюзу димососом і подаються для подальшого використання; - камера коксування, яка синхронно працює з камерою брикетування і в якій, в першій її частині брикети вугілля нагріваються електронагрівачами до температури 500-600 С при виробництві напівкоксу, до 800-900 С – при виробництві середньо температурного і високотемпературного коксу, до 900-1100 С – при виробництві графіта; в другі частині камери коксування при виробництві напівкоксу брикети нагріваються при температурі 550-600 C, при виробництві середньотемпературного коксу при 800-900 C, при виробництві високотемпературного коксу – при 1000-1100 С, при виробництві графіту – при температурі 1100-1500 С і виділяється при цьому низькотемпературна фракція коксового газу при виробництві напівкоксу, середньотемпературна фракція коксового газу при виробництві середньотемпературного коксу і високотемпературна фракція коксового газу при виробництві високотемпературного коксу чи графіту і після очистки від коксового або графітового пилу фракції коксового газу при заданому тиску видаляється з шлюзів димососами та подаються для подальшого використання. Готові брикети коксу чи графіту з камери коксування примусово через ущільнювач, подаються у камеру охолодження, в якій вони охолоджуються холодоагентом до температури 150-100 С холодильною установкою і подаються на склад готової продукції. Пар холодоагента процесу охолодження і коксовий чи графітовий пил концентруються у шлюзі, з яких, після очистки водяного пару від названого пилу, він, при заданому тиску, подається вентилятором для подальшого використання. Винахід способу безперервного виробництва з заданими властивостями коксу або графіту з фракційним видаленням коксового газу і пристрій для його здійснення усуває недоліки, притаманні безперервному способу виробництва коксу і пристрою для його здійснення згідно з патентом України 83431 і забезпечує суттєвий технічний ефект, а саме: - пульт програмованого управління роботою складових пристрою і технологічними процесами забезпечує повну автоматизацію, як основних так і 7 93134 допоміжних процесів коксування, з заданими властивостями; - фракційне видалення складових коксового газу спрощує процеси виділення потрібних його складових, необхідних для виробництва продукції хімічноїпромисловості; - роздільна утилізація пару холодоагента, складових коксового газу, вугільного, коксового і графітового пилу забезпечує зниження матеріальних витрат, повну утилізацію вторинної сировини і теплової енергії, а також захист довкілля від за Види коксу Напівкокс Середньотемпературний кокс Високотемпературний кокс Графіт 8 бруднення матеріальними і енергетичними відходами виробництва коксу чи графіту і цим самим забезпечує суттєвий техніко-економічний ефект; - конструкція пристрою для коксування в комплексноавтоматизованому режимі управління забезпечує не тільки фракційний відбір коксового газу, брикетуванні вугільної шихти з заданими властивостями згідно з рецептурою, а також і температурний режим, згідно з яким одержуються різні види коксу або графіту, а саме: Температурний режим коксування, °С Камера заго- Камера плас- Камера брикетуКамера коксування товки і сушки тифікації ву- вання пластифі1 частина 2 частина вугілля гілля кованого вугілля 105-110 400-450 500-550 550-600 550-600 Камера охолодження 100-150 теж теж теж 800-900 800-900 теж теж теж теж 800-900 1000-1100 теж теж теж теж 900-1000 1450-1500 теж Традиційні конструктивні рішення пристрою для коксування таких можливостей не мають. В кресленнях проілюстровано один із можливих варіантів конструктивного виконання винаходу: Фіг.1 - повздовжний розтин пристрою безперервного виробництва коксу або графіту з заданими властивостями із фракційним видаленням складових коксового газу. Фіг.2 - перетин площиною А-А на Фіг.1; Фіг.3 - перетин площиною Б-Б на Фіг.1. Фіг.4 - вид В на Фіг.1 На Фіг.1 позицією 1 означена камера заготовки і висушування вугілля потрібних марок з заданими властивостями, за якою безпосередньо розташована камера пластифікації вугілля і виготовлення шихти вугілля згідно з рецептурою, означена позицією 2, безпосередньо за нею розташована камера брикетування пластифікованого вугілля, означена позицією 3, за нею безпосередньо розташована камера коксування вугільних брикетів, означена позицією 4, а за нею розташована камера охолодження брикетів коксу, яка означена позицією 5. Камера заготовки і висушування вугілля 1 включає складові: - герметизовані дозатори 6, які в автоматичному режимі дозовано завантажують вугілля заданих марок, згідно з рецептурою у робочі бункери 7, в яких вугілля висушується при температурі 105110 С і дозовано в автоматичному режимі подається в камеру пластифікації 2; - шлюз 8, розташований над робочими бункерами 7, в якому концентрується вугільний пил при завантажені вугілля і водяна пара при його висушуванні, яка очищається від вугільного пилу в установці 10 і видаляється при заданому тиску вентилятором 9 для подальшого використання. Камера пластифікації вугілля 2, яка синхронно працює з камерою заготовки і висушування вугілля 1, включає: - змішувач 12, розташований під дозаторами робочих бункерів, в якому висушене вугілля перемішується, нагрівається до температури пластифікації 400-450 С і примусово подається шнеком у камеру брикетування 3; - шлюз 13, розташований над змішувачем 12, в якому концентрується вугільний пил і первинна фракція коксового газу з газовим бензином, які в установці 14 очищаються від вугільного пилу і димососом 15 видаляється при заданому тиску для подальшого використання. Камера брикетування пластифікованого вугілля 3, в якій пластифіковане вугілля нагрівається до температури 500-550 С, працює синхронно в автоматичному режимі з камерою пластифікації вугілля 2, включає: - пару прокатних гладких валків 29, якими формується стрічка пластифікованого вугілля 30, яка примусово по сковзалу 31 подається в прокатні валки з радіальними ножами 32, де із стрічки вугілля 30 формуються полюси 33, які примусово по сковзалу 34 подаються в прокатні валки з повздовжними ножами 35, які з полос вугілля 30 виготовляють брикети 19, які примусово по сковзалу 36 подаються у першу частину камери коксування 4 у форми 27 з електронагрівачами 43, які з’єднані шарнірами 44; - шлюз 17, розташований над камерою брикетування 3, в якому концентруються вугільний пил і середньотемпературна фракція коксового газу з бензол-бензином, які в установці 16 очищують від вугільного пилу і димососом 18, і при заданому тиску видаляють для подальшого використання. Камера коксування брикетів вугілля 4, яка синхронно працює з камерою брикетування 3 і в якій брикети вугілля при відсутності кисню в першій і другій частині камери при нагріванні їх електронагрівачами, згідно з температурним режимом (див. таблицю) перетворюються у напівкокс, середнь 9 температурний і високотемпературний кокс або графіт з виділенням фракцій низькотемпературного, середньо температурного і високотемпературного коксового газу, яка включає: - нижній і верхній синхронно працюючі конвеєри з формами 27 для брикетів вугілля, коксу або графіту з вмонтованими електронагрівачами 43, які забезпечують температурний режим коксування вугільних брикетів згідно з температурним регламентом і в яких примусово переміщуються брикети вздовж камери коксування, а в кінці камери примусово видаляють їх у камеру охолодження коксу 5 через ущільнювач 40 по сковзалу 41; - шлюз 21 розташований над конвеєрами в кінці першої частини камери коксування 4, в якому концентрується коксовий пил і високотемпературна фракція коксового газу, яка в установці 20 очищається від коксового пилу і димососом 22 видаляється при заданому тиску для подальшого використання; - шлюз 37 розташований над конвеєрами в кінці другої частини камери коксування 4, в якому концентрується коксовий або графітовий пил і високотемпературна фракція коксового газу, яка в установці 38 очищається від коксового або графі 93134 10 тового пилу і димососом 39 видаляється при заданому тиску для подальшого використання. Камера охолодження коксу або графіту 5, яка синхронно працює з камерою коксування 4 і в якій брикети коксу або графіту охолоджуються холодоагентом до температури 150-100 С, включає: - конвеєр з формами 27 для брикетів, який транспортує їх вздовж камери охолодження і де брикети охолоджуються холодоагентом з установки 42; - шлюз 23 розташований над установкою охолодження 42 і пластинчастим конвеєром 25 в якому концентруються пари холодоагента і пил коксу або графіту і, після очистки від пилу в установці 24, пари холодоагента видаляються при заданому тиску вентиляторам 26 для подальшого використання. Опис наведеного способу безперервного виробництва коксу з заданими властивостями коксу або графіту, з фракційним видаленням складових коксового газу і пристрій для його здійснення тільки ілюструє, але не обмежує запропонований обсяг винаходу, і може мати інше конструктивне виконання, дотримуючись технологічної послідовності і режиму коксування вугілля. 11 Комп’ютерна верстка А. Крижанівський 93134 Підписне 12 Тираж 26 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