В.В. Янчицкий, В.И. Грозовский, С.Н. Морохова, С.И. Михно, Э.И. Торяник, И.В. Шульга. Новые технологии химико-термической переработки углей для ОАО «Баглейкокс» - Кокс и химия. – 2001. - № 3

….

Эти длиннопламенные и газовые угли, несмотря на ряд положительных качеств (например, благоприятные горно-геологические условия залегания пластов, относительно низкую сернистость 1,2-1,4% на сухую массу, высокие технический уровень и экономические показатели добычи), имеют в шихтах для традиционного процесса слоевого коксования в печах периодического действия ограниченное применение, прежде всего в связи со своей недостаточной спекаемостью [1]. Поэтому возникла технико-экономическая необходимость создания в данном регионе промышленной установки с принципиально новой технологией, позволяющей получать кокс на основе шихты из слабоспекающихся углей.

Разработка научных основ процесса [3] позволила создать технологию (см. рисунок), основными стадиями которой были [4]:

приготовление шихты (60-70% Д+Г; 0-20% ОС, 15-40% Т) и ее измельчение до 75-77% содержания класса <3 мм;

скоростной нагрев шихты в потоке газовзвеси в четырехступенчатой параллельно-противоточной системе труб и циклонов с дополнительными подводами тепла между ступенями до 440-460 °С (в зависимости от свойств исходной шихты);

изотермическое выдерживание нагретой шихты для развития процессов перехода угля в пластическое состояние, прессование нагретого угля с получением пластического бруса, разделение пластического бруса на отдельности (формовки) заданных формы и размеров;

спекание и прокаливание формовок до 900-1000 °С с получением целевого продукта (формованного кокса) в вертикальных печах системы ПГР (парные горизонтальные отопительные каналы с рециркуляцией продуктов горения) непрерывного действия.

Образующиеся в вертикальных печах парогазовые продукты поступают на обработку в химические цехи.

Принципиальным отличием этой технологии от всех других явилась реализация впервые в мире непрерывного принципа организации процесса коксования. Это предопределило ряд важных преимуществ технологии формованного кокса [5]: использование относительно менее дефицитных и более дешевых углей; уменьшение капитальных и эксплуатационных затрат на операции, связанные с загрузкой угольной шихты и выдачей кокса; большая степень механизации и возможность автоматического регулирования технологических процессов; устойчивость технологических режимов; стабильность качества продукции; сокращение выбросов вредных веществ в окружающую среду; большая компактность размещения оборудования; более высокий тепловой кпд благодаря снижению теплопотерь и утилизации отходящего тепла; уменьшение численности производственного персонала, занятого на работах с вредными и тяжелыми условиями труда; увеличение производительности; облегчение условий и повышение безопасности труда в угольной промышленности.

Особо следует отметить экологические преимущества технологии. Отсутствие операций загрузки шихты и выдачи раскаленного кокса (являющихся основными источниками поступления вредных веществ в окружающую среду) приводит к сокращению валовых выбросов в несколько раз. Отработанный теплоноситель (продукты сгорания коксового газа) системы скоростного нагрева шихты, загрязненный пылью и парогазовыми продуктами начальных стадий термической деструкции угля, организованно отводится на трехступенчатую очистку: сухую - в циклонах, мокрую - в центробежных скрубберах; каталитическое дожигание - в специальных реакторах [6]. Непосредственно под печами прокаливания расположены камеры сухого тушения кокса, поэтому исключается контакт раскаленного кокса с атмосферным воздухом.

В результате специалистами УХИНа был сделан вывод, что с точки зрения охраны окружающей среды перспективными можно считать только непрерывные процессы [7]. Технически обоснованный уровень выбросов при производстве формованного кокса (1437,5 г/т кокса) и сейчас вчетверо ниже, чем на действующих предприятиях подотрасли.

Технология производства формованного кокса в течение длительного времени испытывалась на

опытно-промышленной установке Харьковского опытного коксохимического завода производительностью по углю 7 т/ч.

Было получено ~20 тыс. т кокса, характеризовавшегося высоким качеством: М₂₅ = 88+92%, М₁₀ = = 7+9% [9]. Этот кокс был испытан в ходе трех опытных доменных плавок: в 1973 и 1984 г.г. на Днепропетровском металлургическом заводе им. Г.И. Петровского, а также в 1986 г. на Липецком металлургическом заводе "Свободный Сокол" [10-12]. (Формованным коксом последовательно заменяли от 25 до 100% используемого слоевого кокса.) Опытные плавки подтвердили положительные свойства формованного кокса как доменного топлива: максимальное снижение расхода кокса достигало 40 кг/т чугуна, а максимальное увеличение рудных нагрузок составляло 1,06 т/т кокса. Ход доменных печей был ровным; горения фурм не было. В ходе плавок была выявлена интересная особенность формованного кокса: он достигал зоны фурм, сохраняя свою форму, благодаря чему улучшалась газопроницаемость столба шихтовых материалов в доменной печи. Это обусловлено повышенной сопротивляемостью формованного кокса дробящим усилиям, а также особенностями процесса его газификации в условиях доменной печи [13].

Результаты теоретических и экспериментальных исследований позволили на рубеже 70-х и 80-х годов приступить к промышленной реализации технологии. На специально выделенной за коксовой батареей № 8 площадке было начато сооружение головной промышленной установки производительностью 2 млн. т кокса в год. С целью ускорения сроков промышленного освоения новой технологии был выделен пусковой комплекс в составе двух технологических линий по скоростному нагреву угля, формовочного отделения и печей прокаливания производительностью 500 тыс. т кокса в год. Сметная стоимость пускового комплекса составляла ~80 млн.руб. в сметных ценах 1984 г.

Заказчиком строительства решением директивных органов был определен Баглейский завод. Его специалисты (В.А. Кузьмин, Л.С. Наумов, СИ. Михно, П.Е. Торяник, В.И. Рудниченко, Е.С. Матвеев) провели большую работу, связанную с рассмотрением и согласованием основных технических решений, заданий, проектно-сметной документации на всех стадиях проектирования, взаимодействием с подрядными организациями, курированием хода строительства. Ход работ по промышленному внедрению технологии рассматривался и на страницах журнала "Кокс и химия"[14]. В течение 1982-1987. г на строительстве установки было освоено 42,28 млн. руб. в сметных ценах 1984 г.; был выполнен большой объем строительно- монтажных работ, закуплено большое коли-

чество общетехнологического оборудования, размещены заказы на изготовление нестандартного оборудования и начато его изготовление. В частности, заводу был поставлен уникальный головной промышленный образец гусеничной прессформовочной машины [15]. Однако в связи с экономическими трудностями в бывшем СССР, особенно остро проявившимися во второй половине 80-х годов, в 1987 г. сооружение установки было прекращено при уровне строительной готовности чуть более 50%.

Несмотря на это, процесс производства формованного кокса остается по-прежнему актуальным, так как эта технология по ряду показателей (расширение сырьевой базы коксования, улучшение качества кокса, улучшение условий труда, снижение количества выбросов вредных веществ) значительно опережает и классический процесс коксования, и его усовершенствования, касающиеся в основном предварительной подготовки угля (термической, частичного брикетирования, трамбования) [16].

…

…