На главную страницу

//ССЫЛКИ//

//ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА//

//РЕЗУЛЬТАТЫ ПОИСКА В Internet//

//АВТОРЕФЕРАТ//

С О Д Е Р Ж А Н И Е

Введение

Коксохимическое производство является составной частью важнейшей отрасли народного хозяйства – черной металлургии. В задачу коксохимического производства входит переработка каменных углей с получением из них кокса, коксового газа и продуктов коксования. Кокс является основным топливом в процессе получения железа из руд, в частности, в важнейшем этапе этого процесса – производстве чугуна в доменных печах.

Технологический процесс производства кокса заканчивается выдачей его из печей с температурой 950 – 1100⁰С. Чтобы предотвратить горение раскаленного кокса после выгрузки из печи, а также сделать кокса пригодным для транспортировки и хранения, необходимо снизить его температуру до 250 – 100⁰С, при которой исключается самовозгорание и тление, т. е. кокс необходимо «потушить». Существует два метода тушения кокса – мокрое и сухое тушение кокса. Мокрое тушение кокса заключается в заливке раскаленного кокса водой. Сухое тушение кокса осуществляется в установках сухого тушения кокса (УСТК).

Установки сухого тушения кокса, выполненные по проектам Гипрококса, начали широко внедряться в производство, начиная с 1965г. По проектам Гипрококса построены две УСТК на Украине, 14 в России, одна в Казахстане, по одной в Пакистане, Венгрии, Финляндии, Турции, Нигерии и Китае, 9 УСТК по лицензиям Гипрококса построены в Японии, Италии, Польше, Румынии, ФРГ, Словакии, Индии.

В коксохимической промышленности Украины сухое тушение кокса применяется только на двух предприятиях: Авдеевском коксохимическом заводе и коксохимпроизводстве комбината «Криворожсталь».

В данной работе рассмотрено сухое тушение кокса, его преимущества и недостатки.

Сухое тушение кокса

Сущность сухого тушения кокса заключается в охлаждении раскаленного кокса циркулирующими газами с последующим использованием тепла газов в котельной установке. Циркулирующий газ представляет собой смесь горючих и негорючих составляющих. Горючие компоненты обусловлены реакциями первично образовавшихся продуктов сгорания с раскаленным коксом, а также выделением летучих веществ кокса в камере УСТК. Примерный состав циркулирующего газа следующий, %[1]: СО₂ – 5, СО – 18, Н₂ – 10, О₂ – 0,4, N₂ – 66,6.

Сухое тушение кокса в УСТК осуществляется следующим образом(рисунок 1). Раскаленный кокс поднимается к разгрузочному устройству камеры в съемном кузове тушильного вагона специальным подъемником и через загрузочное устройство попадает в форкамеру установки, расположенную непосредственно над камерой тушения. Между камерой и форкамерой есть окна вывода из камеры тушения горячих газов. Форкамера предназначена для приема и постепенного спуска горячего кокса в камеру тушения. Между нижней конусообразной частью камеры и ее цилиндрической частью (цилиндрическая часть имеет высоту примерно 9 м и диаметр 6 м) вмонтированы устройства для вывода охлажденных газов. В нижней части конуса находится герметическое устройство для выпуска охлажденного кокса на конвейеры. В цилиндрической части камеры кокс охлаждается движущимися снизу газами и постепенно опускается за счет непрерывной выгрузки его на конвейер, ведущий на коксосортировку. Охлаждающие газы подаются в камеру по всему периметру конусообразной части и в центре через распределитель. Этим достигается равномерное распределение газов по всей массе кокса и его одинаковое охлаждение по горизонтальному сечению камеры тушения.

1– коксоприемный вагон со съемным кузовом; 2 – передвижной подъемник; 3 – загрузочное устройство; 4 – камера тушения; 5 – разгрузочное устройство; 6 – котел-утилизатор; 7 – дымосос

Рисунок 1 – Установка сухого тушения кокса

В верхней части камеры нагретые инертные газы отводятся по всему периметру горизонтального сечения камеры через окна в кольцевой газоход, затем в камеру обеспыливания, проходят поверхности нагрева котла-утилизатора, а затем охлажденными поступают в дымососы через специальные циклоны для дополнительного отделения пыли, чтобы снизить эрозию рабочих поверхностей дымососа. Дымосос снова подает охлажденные инертные газы в камеру тушения.

Преимущества и недостатки сухого тушения кокса

В настоящее время и в обозримом будущем доминирующем способом охлаждения (тушения) кокса остается классическое мокрое тушение. В России и странах СНГ 80% произведенного кокса охлаждают именно таким способом. При этом при производстве каждой тонны кокса образуется 0.3 – 0.4 м³ химически загрязненных сточных вод. Исключить образование такого стока невозможно, так как коксохимическое производство водоизбыточно в принципе; вода поступает в технологический процесс с сырьем (с угольной шихтой) и образуется в процессе коксования. После биохимической очистки сточные воды коксохимии не могут быть сброшены непосредственно в водоемы. Очищенные стоки направляют на контактное охлаждение (тушение) выданного из камер коксования кокса. Все его тепло расходуется на испарение воды в атмосферу. Однако при таком способе охлаждения ухудшаются прочностные характеристики кокса. Образуется мощный выброс вредных веществ в атмосферу из-за выделений этих компонентов из кокса, а также из-за остаточного содержания аммиака и других веществ в воде, поступающей на тушение.

При переходе коксохимического производства на сухое охлаждение обеспечивается сохранение прочностных характеристик кокса; его тепло утилизируют для получения энергетического пара. Расчеты показывают, что при тушении только 50% производимого кокса на УСТК можно было бы получить 40 – 45% тепла, расходуемого всей коксохимической промышленностью.

Капиталовложения в УСТК из трех камер по 70 т/ч потушенного кокса каждая составляют ~18 млн. долл. США. Себестоимость 1 Гкал пара, производимого на УСТК, рассчитанная по тарифам западных стран, составляет 5 долл. Цена пара, производимого с использованием топлива, при этом равна 10 долл./Гкал. При тушении 1.5 млн. т/год кокса будет произведено пара 525 тыс. Гкал. Эффект использования пара УСТК составляет 2.6 млн. долл. в год[2].

Металлургический кокс сухого тушения снизит его расход в доменном процессе на 4% по сравнению с коксом мокрого тушения. Тогда снижение расхода кокса в доменном процессе составит 54 тыс. т/год. При этом экономия будет 5.4 млн. долл., общий эффект от применения УСТК 8 млн. долл. Окупаемость капиталовложений в УСТК составит 2 – 3 года. Кроме того, при сухом тушении кокса снижаются в два раза вредные выбросы веществ.

На базе дешевого пара УСТК эффективно производить электроэнергию. Расчеты показывают, что на паре УСТК энергетических параметров ~4 Мпа и 44 ⁰С можно производить до 100 кВт*ч электроэнергии на 1 т потушенного кокса при работе турбогенератора в конденсационном режиме и 55 кВт*ч при работе в режиме с отборами пара 0.16 Гкал/т потушенного кокса.

Очевидна высокая эффективность применения процесса сухого тушения кокса, но значительные капитальные затраты на эти установки не позволяют предприятиям в настоящее время реализовать этот способ тушения кокса.

Однако при сухом тушении кокса возникает проблема использования или отвода сточных вод. Кроме того, существующие установки сухого тушения (УСТК) выбрасывают в атмосферу значительные количества запыленного и химически загрязненного избыточного теплоносителя.

Очистка технологических газов установки сухого тушения кокса

В составе УСТК имеются два источника организованных выбросов в атмосферу: свеча избыточного инертного газа после дымососа и свеча, через которую выбрасываются газы, выделяющиеся из газа в форкамере.

Конструкцией УСТК очистка от пыли газов свечей дымососа и форкамеры не предусмотрена. Однако значительное загрязнение атмосферы этими выбросами (удельные выбросы составляют соответственно 5,7 – 11,5 и 17,6 – 28,8 г/г потушенного кокса) приводит к необходимости разработки мероприятий по их сокращению[3].

Кроме пыли, выбросы свечей УСТК содержат значительное количество оксида углерода (до 5 и 18% соответственно из свечи дымососа и форкамеры). В связи с этим необходимо разрабатывать мероприятия не только для борьбы с пылевыми выбросами, но и с выбросами оксида углерода.

По предложению Кузнецкого филиала ВУХИНа сбросные газы форкамеры направляют на всас дымососа УСТК. Тем самым полностью ликвидируются выбросы свечи форкамеры. Испытания на Западно-Сибирском металлургическом комбинате подтвердили работоспособность такого усовершенствования. Однако при этом увеличивается объем газов из свечи дымососа, что снижает экологическую эффективность данного предложения.

Продолжающиеся разработки способов ликвидации технологических выбросов УСТК позволяет определить в качестве перспективных следующие мероприятия:

1. объединение выбросов из свечей дымососа и форкамеры, обеспыливание их в двухступенчатой системе из высокоэффективных конических циклонов и подача обеспыленных газов в трубопровод прямого коксового газа;
2. каталитическое дожигание оксида углерода в объединенных выбросах свечей УСТК и направление очищенных запыленных газов в дымовую трубу;
3. термическое дожигание оксида углерода в цикле УСТК путем подачи воздуха в циркулирующий газ перед пылеосадительной камерой и в верхнем кольцевом канале.

Анализ этих вариантов показывает, что наибольший эффект может дать первый вариант. При этом необходимо обеспечить надежную работу пылеуловителей, поскольку попадание пыли в прямой коксовый газ ухудшает качество смолы и пека. По второму варианту мероприятий необходимо сооружение дорогостоящего каталитического реактора. Кроме того, остается нерешенным вопрос об обеспыливании выбрасываемых в дымовую трубу нагретых газов. По третьему варианту подача воздуха в цикл УСТК приведет к существенному увеличению объема циркулирующих газов и соответственно расхода сбросных газов через свечу дымососа.

В результате анализа предложенных мероприятий первый вариант признан наиболее перспективным и включен в рекомендации по совершенствованию аппаратурного оформлению высокопроизводительных УСТК.

Выводы

Таким образом, в данной работе приведены неоспоримые преимущества сухого тушения кокса. Экономическая эффективность УСТК определяется следующими основными факторами:

• получением пара высоких энергетических параметров за счет утилизации тепла раскаленного кокса;
• улучшением физико-химических показателей качества кокса;
• снижением расхода кокса в доменном производстве;
• увеличением производительности доменных печей;
• исключением затрат на строительство парокотельных;
• уменьшением экологического ущерба от исключения выброса вредных веществ при мокром тушении кокса и сжигании топлива в парокотельных при производстве эквивалентного количества газа, производимого на УСТК, и др.

Список ссылок

1. Лейбович Р. Е., Яковлева Е. И., Филатов А. Б. Технология коксохимического производства. – М.: «Металлургия»,1982. – 360 с.
2. М. В. Бородин, В. Ю. Попов, Э. В. Старченко Энергоресурсы коксохимической промышленности Украины. Направления их использования// Кокс и химия – 2000, № 7 – с. 45 – 47.
3. В. Т. Стефаненко Очистка от пыли газов и воздуха на коксохимических предприятиях. – М.: «Металлургия», 1991. – 73 с.

на начало страницы