Способ получения кокса без улавливания химических продуктов коксования (БУХПК) является известной технологией, которая предшествовала традиционной технологии коксования с улавливанием химических продуктов коксования. Технология коксования БУХПК основывается на способе производства кокса в ульевых печах, который еще применяется в некоторых странах и требует минимальной технической квалификации. В начале XX века были созданы более эффективные и производительные конструкции печей БУХПК. Основные изменения заключались в улучшении огнеупорных материалов, более тщательном регулировании горения и движения продуктов горения в отопительных каналах для обеспечения косвенного нагрева угля в печах. Несколько компаний в разных странах мира построили и эксплуатируют такие печи БУХПК, в их числе фирма "Illawarra Coke", Австралия (в постоянной эксплуатации с 1912 г.), и фирма "Jewell Coke", США.

    В 1960-1970 гг. из-за ухудшения экономики улавливания химических продуктов коксования в традиционных коксовых печах отдельные компании продолжили разработку технологии коксования в печах БУХПК как более экономичной альтернативы традиционному способу производства кокса. Одной из них была компания "Pennsylvania Coke Technology Inc." – РАСTI (г. Гринсбург, шт. Пенсильвания, США), которая разработала, соорудила и ввела в действие в г. Нуэва Росита, Мексика, полномасштабный демонстрационный модуль из двух коксовых печей. Главное различие между коксовой батареей БУХПК и батареей с улавливанием химических продуктов коксования состоит в том, что в печи с улавливанием химических продуктов тепло поступает в камеру коксования из обогревательных простенков по обе стороны печи, где сжигается газообразное топливо, а коксование идет без доступа атмосферного воздуха. В коксовых печах БУХПК для коксования угольной шихты используется тепло, генерируемое при сгорании образующихся газообразных продуктов коксования и частичном сжигании угля. Газообразные продукты частичного сжигания через нисходящие газоходы в стенах печи поступают в подовые каналы и подвергаются дожиганию в смеси с вторичным воздухом под подом печи, так что теплота дожигания используется для подвода тепла к угольной загрузке снизу. В печи с улавливанием химических продуктов процесс коксования развивается в горизонтальном направлении, а в печи БУХПК – в вертикальном направлении, от верхней и нижней поверхностей слоя шихты.

    Еще одно важное отличие состоит в том, что коксовая печь с улавливанием химических продуктов работает под повышенным давлением, тогда как в печи БУХПК давление ниже атмосферного. Это исключает выброс газа из таких печей в процессе коксования, поэтому средства уплотнения проще, дешевле, а их обслуживание менее трудоемко. Все это способствует экологической совместимости с окружающей средой печей БУХПК и обеспечивает выполнение строгих природоохранных требований.

    Коксовые печи обычно расположены в ряд, образуя единую коксовую батарею. Печи в батарее разделены на группы, обычно по 12 печей в группе. В целях лучшей эксплуатации каждые две соседние группы, объединяющие 24 печи, образуют независимый технологический модуль.
    Приготовленную угольную шихту для коксования транспортируют в приемный бункер трамбовочной машины. Используя в качестве вяжущего влагу угля, на трамбовочной машине получают компактный цельный шихтовый блок приблизительно такой же длины и ширины, что и камера коксовой печи. Блок имеет одинаковую по всей площади высоту, отрегулированную соответственно заданной производительности по коксу. Шихтовый блок транспортируют и загружают в печь углезагрузочным вагоном через дверной проем, который по размерам соответствует шихтовому блоку. Планирование угольной загрузки не требуется, а равномерность толщины слоя способствует более равномерному нагреву и оптимизации производительности печи. При загрузке трамбованной шихты нет необходимости вводить загрузочное оборудование в пространство печи, как это имеет место в других системах коксования БУХПК. Следовательно, отпадает необходимость в водяном охлаждении загрузочного оборудования и в орошении водой шихты, чтобы уменьшить выбросы при загрузке печей.

    Выдача кокса из печи производится коксовыталкивателем в коксоприемный вагон. Коксоприемный вагон имеет горизонтальное днище, оборудован подвижной крышкой и принимает кокс с одной установки, что исключает разрушение коксового пирога и значительно уменьшает загрязнение среды при выдаче кокса. Дверь печи на коксовой стороне сконструирована так, что открывает проем, минимально необходимый для выхода коксового пирога. Такое ограничение открытых проемов на печи при загрузке шихтового блока и выдаче готового коксового пирога позволяет минимизировать загрязняющие выбросы при производстве кокса БУХПК, поскольку при малой площади проемов разрежение в печи более эффективно удерживает газы загрузки в пространстве печи и системе газоотвода.

    По окончании загрузки в печь начинают подавать воздух через четыре отверстия в печных дверях и два отверстия в своде печи с целью частичного сжигания сырого коксового газа и генерирования тепла для коксования по высоте слоя шихты. Особенно важным в конструкции печей является обеспечение равномерного распределения тепла во всей массе шихты в печи, так чтобы во всех частях угольной загрузки коксование заканчивалось одновременно. Это достигается за счет конструкции отопительных каналов в стенах печи, индивидуального регулирования расхода горючего газа через каждый канал, надлежащего распределения и регулирования подачи воздуха в отопительные каналы. В конструкции печей UHDE эта задача решается достаточным количеством и равномерным распределением отопительных каналов (нисходящих газоходов) в стенах печи, через которые равномерно отсасываются газообразные продукты сгорания из печной камеры по всей ее длине. На каждую печь предусмотрены десять нисходящих газоходов. Каждый из них оборудован задвижкой для регулирования и компенсирования отклонений в объеме газа, поступающего через каждый газоход. Через отверстия для вторичного воздуха поступает дополнительный воздух в подовые каналы и происходит дожигание горючих компонентов в газе. Многоступенчатый подвод вторичного воздуха в отопительные каналы обеспечивает многоступенчатое сжигание и способствует равномерному распределению тепла во всем объеме слоя загрузки в печи. Эта схема вполне сопоставима с системой многоступенчатого сжигания.

    Коксовые печи с утилизацией тепла работают под пониженным давлением. Разрежение создается дымососами, находящимися в газовом тракте, обычно за системой десульфурации дымовых газов. Мощность дымососов рассчитана на создание расчетного разрежения в коксовых печах, включая перепад давления в котлах-утилизаторах отходящего тепла и в системе десульфурации дымовых газов. Каждые две группы коксовых печей – обычно 24 печи – связаны с одним котлом-утилизатором. Если в цехе действуют 144 печи, то сооружают 6 котлов-утилизаторов. Разрежение в технологическом модуле из 24 печей регулирует управляющий клапан в линии охлажденного газа на выходе из котла-утилизатора. Регулирование разрежения отходящего газа - один из наиболее важных аспектов процесса коксования с утилизацией тепла, Количество воздуха на горение в каждой печи должно быть определенным и достаточным для полного сгорания летучих веществ угля с минимальным избытком воздуха для избежания перегрева и возникновения горячих очагов, которые могут быть результатом избытка воздуха. Процесс регулирования разрежения в системе, ступенчатого поступления воздуха, графика выдачи оптимизирован для поддержания равномерного потока отходящего газа через каждый котел-утилизатор. Это означает, что система сама исключает сильные колебания разрежения в отдельных печных камерах, которые могут повлиять на открытие отверстий подвода воздуха для горения продуктов коксования.

    Также предполагается ограничение длины газосборников и позволяет придать им такие размеры, что перепад давления между концами коллектора оказывается несущественным. Таким образом, разрежение в каждой из печей технологического модуля (24 печи) можно надежно и эффективно регулировать с применением общей системы управления разрежением и при выдерживании определенного графика выдач. Важным преимуществом такой системы является возможность общего регулирования разрежения в каждой паре групп печей посредством одного дроссельного клапана, помещенного в линии охлажденного газа на выходной стороне котла-утилизатора отходящего тепла. Такое расположение выбрано потому, что позволяет использовать обычный управляющий клапан. Кроме того эта схема позволяет избежать установки каких-либо органов автоматического управления в трубопроводах горячего отходящего газа, что обеспечивает существенное преимущество – простоту эксплуатации и высокую эксплуатационную надежность и продолжительность. Система регулирования объема и распределения воздуха в системе обогрева коксовых печей БУХПК с утилизацией тепла гарантирует равномерный нагрев, исключает образование зон перегрева, обеспечивает полное дожигание химических продуктов коксования, минимальный избыток воздуха в отходящем газе и, следовательно, максимальную степень утилизации отходящего тепла.

---