Техніка і технологія шарового коксування

       У верхній частині досвідченого модуля розташований вузол завантаження, до складу якого входить роздавальний бункер вугільної шихти із двома похилими ринвами, пов'язаними із завантажувальними горловинами грубних камер. У роздавальний бункер вугільна шихта подається стрічковим конвеєром. Кожна із завантажувальних горловин постачена пристроєм, що проштовхує, полягають із двох гідроприводних прес-штовхачів, що роблять зворотно-поступальні переміщення із заданим тимчасовим періодом.

       Вугільна  шихта в момент підняття прес-штовхача з бункера самопливом надходить у горловину. При опусканні штовхача ця порція шихти ущільнюється й проштовхується на регульовану глибину. Одночасно на такий же крок зміщаються в грубній камері низележачі порції коксівного масиву. У нижньому положенні прес-штовхач перекриває устя ринви, припиняючи схід шихти. Верхня спресована порція вугільної шихти служить надійним затвором грубної камери, що перешкоджають виходу назовні пар і летучих продуктів коксування. Устаткування вузла завантаження зі сходами й майданчиками обслуговування змонтоване на опорній рамі.

       Основним  елементом модуля слід уважати - блок, що включає дві вертикальні грубні камери із системою обігріву із трьох обігрівальних простінків, кожний з яких складається з дев'яти спарених горизонтальних опалювальних каналів, постачених двостороннім підведенням газу. Продукти горіння опалювального газу направляються через збірні вертикальні канали в регенератори. Регулювання температури в горизонтальних опалювальних каналах - індивідуальне, що дозволить задавати необхідний режим нагрівання в кожній окремій зоні грубної камери.

       Продовженням  грубної камери є зона гасіння коксу, постачена каналами для підведення й відводу газоподібного теплоносія. Висота зони гасіння й витрата теплоносія підібрана з умов  охолодження коксу до  200 °С.

       Просуваючись  униз, завантаження проходить усі  необхідні стадії термообробки. Коксовий пиріг у нижній частині грубної камери розпадається, і в зону гасіння надходить кусковий зависип, легко проникна для газового охолоджувача.

         Для охолодження коксу застосовується  циркулюючий газ (умовно інертний). Цей газ спочатку утворюється при пуску циклу гасіння коксу з повітря, що перебуває в системі, і пари, що надходить у холодильник, після багаторазового проходження їх через шар розпеченого коксу. Парогазова суміш за допомогою нагнітача подається в нижню зону гасіння коксу через горизонтальний канал, що підводить патрубок і, у кладці печі. Піднімаючись у верхню частину зони гасіння через шар коксу, парогазова суміш нагрівається до 740 °С и надходить по газовідвідним патрубкам у холодильник, де зрошується аміачною  водою,  внаслідок чого  температура суміші знижується до 150-180 °С. Що утворювався надлишок парогазової суміші надходить через гідрозатвор у газозбірник.

       Описаний  спосіб гасіння коксу випробуваний УХИНом в інших технологічних установках. Він не є кращим і перспективним, а прийнятий лише для першого етапу робіт на заводському двокамерному модулі безперервного шарового коксування. Інститутом розробляються й інші способи гасіння коксу, один з яких знайде застосування в промисловому агрегаті.

       Кладка  грубних камер і обігрівальних  простінків виконується з динасового вогнетриву, а інша частина грубного масиву, включаючи зону гасіння - із шамоту. Армують кладку за допомогою  більших і малих анкерних колон двотаврового перетину. Більші анкерні колони сприймають також навантаження від устаткування завантажувального вузла модуля. Між кладкою грубного блоку й твердими анкерними колонами розташовуються вертикальні упорні балки. Притиснення їх до кладки здійснюється за допомогою силових пружин, установлених на анкерних колонах. Така конструкція анкеража забезпечує найбільш повне диференціальне зональне обтиснення кладки.

       Пічний блок розміщений на залізобетонній плиті, розташованої на опорних колонах. Під плитою закріплений вузол розвантаження коксу. Кожна із двох грубних камер оснащена самостійним розвантажувальним пристроєм, розділеним на шлюзи гідроприводними клапанами, що перешкоджають проникненню зовнішнього повітря. Розвантаження зблокована із завантаженням камер і проводиться із частотою 30 хв. З розвантажувальних пристроїв охолоджений кокс за допомогою, скребкового конвеєра й скіпового підйомника перевантажується в бункер-накопичувач, з якого періодично вивозиться залізничним транспортом.

       Летучі  продукти приділяються роздільно з верхньої й нижньої частин грубної камери по похилим газовідвідним каналам. З верхньої зони виводяться менш піролізовані продукти, що містять кам'яновугільну смолу, ароматичні вуглеводні й інші коштовні компоненти, з нижньої - високопіролізований газ. Із зовнішньої сторони печі газовідвідні канали переходять у вертикальні стояки, пов'язані з газозбірником коритоподібної форми. У газозбірнику, зрошуваному аміачною водою, відділяється основна частина кам'яновугільної смоли, а несконденсовані газові компоненти з температурою 80-82 °С направляються через сепаратор у заводську мережу прямого коксового газу.

       Установка розміщена в стаціонарному тепляку, обладнаному мостовим краном.

       Рівень технологічного керування процесом розроблений у двох варіантах: а) поопераційне керування із центрального або місцевих постів; б) в автоматичному режимі - початковий імпульс на цикл послідовно виконуваних команд. При цьому праця технологічного персоналу зводиться до рівня праці оператора на центральному пульті керування й обов'язкам обхідника контрольних крапок установки.

       При  розробці  конструктивних   розв'язків по встаткуванню модуля й об'ємно-планувальних розв'язків компонування об'єкта виходили з вимог, покликаних забезпечити:

• більш високу екологічну чистоту агрегату в порівнянні із традиційними коксовими печами;
• відповідність вимогам ремонтопридатності й ремонтоспроможності як агрегату в цілому, так і його встаткування;
• істотне поліпшення умов і підвищення соціальної привабливості праці обслуговуючого персоналу.

       Створення двокамерного модуля безперервного  шарового коксування дозволить завершити дослідження процесу й видати вихідні дані для проектування головного зразка промислового агрегату.

       Технологія  шарового   коксування  вугілля в печах камерного типу з уловлюванням хімічних продуктів досягла граничного рівня технічного прогресу. Створені високопродуктивні комплекси по виробництву коксу і переробці коксового газу.

       Намітився перехід до розробки процесів нового покоління, відповідаючих вимогам високих технологій майбутнього - безперервність, повна автоматизація, висока гнучкість і продуктивність, екологічна безпека, ресурсо - і енергоекономічність. Європейським центром розвитку  технології  коксування  завершена розробка модульної однокамерної системи  коксування . Демонстраційний модуль висотою 10 м, довжиною 850 мм перевірений у Німеччині. Період  коксування  змінювали в діапазоні 24-48 годин, кокс вивантажували в стальний конвеєр і охолоджували непрямим шляхом водою протягом 20 годин. У кожному циклі  коксування  отримували 50 т коксу.

       Для КХЗ потужністю 2 млн. т/рік коксу число виробничих модулів однокамерної системи скорочується до 40 в порівнянні з 120 печами в багатокамерній системі (завод Кайгерштуль). На 50 % скорочуються виробничі площі коксовий цеху, знижуються шкідливі викиди при обігріві і з інших джерел, витрати на виробництво коксу знижуються на 10 долл./т.

       У Німеччині за новою технологією передбачається піддавати коксовий газ крекінгу в присутності кисню і отримувати відновний газ, що містить > 60 % водню і > 30 % СО. Вихід газу становитиме 650 м3/т сухої шихти. Основними продуктами КХЗ буде кокс і відновлений газ, придатний для виробництва енергії або відновника в процесі прямого отримання заліза. При двопродуктовому КХЗ витрати знижуються на 30 % і більше.

       У США відроджують технологію  коксування  вугілля в печах без уловлювання хімічних продуктів. Головним продуктом такого коксово-енергетичного комплексу є кокс, а побічним - електроенергія.

       У Дослідницькому центрі матеріалів і технологій фірми "Ніппон Кокан" (Японія) вивчають процес низькотемпературного  коксування  вугілля, що поєднує механічне стиснення вугільного завантаження і підвищений атмосферний тиск.

       Параметри процесу встановлені в ході лабораторних досліджень на дослідній печі вертикального типу безперервної дії при різних умовах процесу в діапазоні 650-950 0С. Нагрів завантаження можна здійснювати як паралельно, так і перпендикулярно напряму прикладеного механічного навантаження. При тривалості  коксування  6 годин під навантаженнями 0,125; 0,250 і 0,375 МПа, прикладеними на різних стадіях процесу, встановлено, що краща якість коксу може бути досягнута під навантаженням 0,25 МПа протягом 0-3 години або 1,5-4,5 години. Більш висока міцність коксу досягається при нагріві, паралельному напряму навантаження.

       Вивчення впливу тиску газу на властивості коксу показало, що між тиском і параметрами міцності коксу, його виходом і реакційною здатністю існує пряма залежність. У даному процесі зменшенням товщини шару коксу, збільшенням щільності завантаження і попереднім її підігріванням можна досягнути такої ж продуктивності, як у звичайних коксових печах. Безперервність процесу забезпечується регулюванням швидкості опускання вугільного завантаження і коксу в печі. Механічний тиск на завантаження у верхній частині печі забезпечує як ущільнення, так і просування завантаження, що дозволяє при більш низьких температурах  коксування  досягнути хорошої міцності коксу. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

       ПЕРЕЛІК ЛІТЕРАТУРИ 

1. О.П. Горохов, И.Я. Шварцман, А.Н. Силка. Опытный модуль непрерывного слоевого коксования. – Кокс и химия. – 1990. - № 6
2. Иванов Е. Б., М у ч н и к Д. А. Технология производства кокса. Издательское объединение «Вища школа», 1976, 232 с.
3. Саранчук В.И., Айруни А.Т., Ковалев К.Е. Надмолекулярная организация, структура и свойства углей.- К.: Наукова думка.
4. Саранчук В.И., Бутузова Л.Ф., Минкова В.Н. Термохимическая деструкция бурых углей.- К.: Наукова думка, 1984.
5. Нестеренко Л.Л., Бирюков Ю.В., Лебедев В.А. Основы химии и физики горючих ископаемых.- К.: Вища шк., 1987.-359с.
6. Бухаркина Т.В., Дигуров Н.Г. Химия природных энергоносителей и углеродных материалов.-Москва, РХТУ им. Д.И. Менделеева,-1999.-195с.
7. Глущенко И. М. Теоретические основы технологии твердых горючих ископаемых.-- К. : Вища шк. Головное изд-во, 1980.-- 255 с.
8. Еремин И. В., Лебедев В. В., Цикарев Д. А. Петрография и физические свойства углей. -- М. : Недра, 1980. -- 266 с.
9. Касаточкин В. И., Ларина Н. К. Строение и свойства природных углей.-- М : Недра, 1975.-- 159 с.
10. Лейбович Р. Е., Яковлева Е. И., Филатов А. Б. Технология коксохимического производства.--М.: Металлургия, 1982.--340 с.
11. Мениович Б. И., Пинтюк С. И., Дюкалов А. Г. Повышение эффективности процесса слоевого коксования.-- К.: Техника, 1985.-- 230 с
12. Эйдельман Е. Я. Основы технологии коксования углей.--К.; Донецк: Вища шк. Головное изд-во, 1985.-- 191 с.