Электронная библиотека

Металлургия и обработка металлов.: Донецк – 2005

ПРЕИМУЩЕСТВА ВДУВАНИЯ КОКСОВОГО ГАЗА В ДОМЕННУЮ ПЕЧЬ

Е.А. Левицкая, В.В. Кочура

За последние годы проблемы экологии приобрели исключительную актуальность.

Сегодня черная металлургия и особенно ее подотрасль – коксохимическое производство – являются сильнейшим источником загрязнения окружающей среды. В регионах, где расположено коксохимическое производство, постоянно сохраняется экологическая напряженность, причем она подвержена сезонным колебаниям, резко ухудшаясь в летние месяцы года. Объясняется это тем, что в летние месяцы расход коксового газа на собственные нужды коксохимического производства значительно сокращается, поэтому высвободившиеся его ресурсы просто сжигаются на «свечах» или выбрасывается без дожигания в атмосферу.

Для предотвращения ухудшения экологической обстановки представляется целесообразным оборудование всех коксохимических заводов газопередачей к доменным цехам.

Коксовый газ имеет наибольшую теплоту сгорания из всех искусственных. Вдувание коксового газа в горн доменной печи будет способствовать росту косвенного восстановления железа с соответственным уменьшением потребности печи в тепле, а следовательно, и в коксе.

При использовании коксового газа в доменном производстве можно также оценить социально-экономический эффект от сокращения выбросов вредных веществ в атмосферу. Очистка коксового газа перед использованием позволяет не только резко снизить выбросы токсичных веществ в атмосферу, но и дополнительно получить химические продукты, крайне необходимые народному хозяйству.

Для вдувания в доменную печь коксовый газ необходимо подвергнуть тонкой очистки. Тонкая очистка коксового газа заключается в том, что коксовый газ необходимо доочистить от сероводорода до содержания 0,5 г/м³ и от нафталина – 0,4 – 0,45 г/м³.

Для очистки от сероводорода можно использовать двухступенчатую последовательную по газу и параллельную по раствору моноэтаноламиновую сероочистку коксового газа с вакуум-разгонной установкой рабочих растворов моноэтаноламина. Сущность способа заключается в том, что газ подлежащий очистки от H₂S и CO₂, промывается 15%-ным водным раствором моноэтаноламина; при этом происходит связывание H₂S и CO₂(рисунок 1).

Рисунок 1 - Схема моноэтаноламиновой сероочистки

При кипячении насыщенного раствора реакции идут в обратном направлении с выделением из раствора поглощенных кислых газов. Кроме основных реакций, в связи с присутствием в коксовом газе цианистого водорода и кислорода в процессе абсорбции образуются побочные трудно регенерируемые и не регенерируемые соединения моноэтаноламина, частичное разрушение которых происходит на вакуум-разгонке.

Коксовый газ проходит первую ступень очистки в абсорбере с провальными тарелками, где происходит улавливание сероводорода и углекислоты на 80 – 85%. Тонкая очистка коксового газа происходит во второй ступени в тарельчатом абсорбере до остаточного содержания сероводород («следы») 0,1%. Каждая ступень очистки работает на самостоятельном растворе, который регенерируется в отгонных колоннах. Газы регенерации, содержащие сероводород и углекислоту, используются для получения серной кислоты.

Процесс очистки коксового газа от смолы и нафталина исследовали в промышленных условиях первичного охлаждения газа до 30 – 20⁰С в холодильниках с горизонтальными трубами, а также последующей промывки газа в скрубберах Вентури. Промывку осуществляли циркулирующей надсмольной водой в одну или две ступени при обмене цикла газовым конденсатом, освобожденным от смолы (содержание смолы в циркулирующей воде 2,5 г/дм³). Скрубберы работали практически в изотермическом или незначительном испарительном режимах (газ нагревался в скрубберах Вентури на 2 – 3⁰С).

На ОАО «Кокс» (Кемеровский коксохимический завод) в межтрубное пространство холодильников с горизонтальными трубами подавали смоловодяную эмульсию обычным способом. Для его упрощения провели отборы проб смолы и надсмольной воды по высоте механизированного осветлителя объемом 650м³ с целью определения наличия и толщины эмульсионного слоя воды со смолой; из этого слоя насосом подавали эмульсию на орошение наружной поверхности труб холодильников. Эмульсионный слой в механизированных осветлителях содержит от 20 до 25% смолы плотностью 1,17 – 1,19 г/дм³ и зольностью 0,4 – 0,5%. При подаче 5 – 7 м³/ч этой эмульсии на один холодильник отложений нафталина на трубах холодильников не наблюдалось при охлаждении газа до 20⁰С.

Эффективность очистки газа от нафталина в холодильниках с горизонтальными трубами зависит прежде всего от температуры охлажденного газа, состава и содержания капель смолы и паровой фазы органических соединений в газе до и после холодильников, состава смолы, подаваемой на поверхность труб со смоловодяной эмульсией. Снижение температуры газа после холодильников с горизонтальными трубами до 20⁰С следует считать определяющим фактором высокоэффективной очистки коксового газа от смолы и нафталина в последовательно включенных каплеуловителях: холодильник – скруббер Вентури – нагнетатель. Содержание нафталина после нагнетателя составляет 0,4 – 0,45 г/м³.

С помощью программы расчета параметров доменного процесса по методу А. Н. Рамма проведен расчет влияния вдувания коксового газа на расход кокса и природного газа, а также на производительность доменной печи. На рисунке 2 представлены результаты расчетов.

Кокс – расход кокса, кг/т чугуна; КГ – расход коксового газа, м³/т чугуна; П – производительность доменной печи, %; ПГ – расход природного газа, м³/т

Рисунок 5.1 – График и таблица результатов расчета

Результаты расчетов показывают, что с увеличением расхода коксового газа до 219,9 м³/т чугуна и при расходе природного газа 73,3 м³/т чугуна расход кокса уменьшается на 11 кг/т чугуна, а при уменьшении расхода природного газа до 58 м³/т и увеличении расхода коксового газа до 273,6 м³/т расход кокса уменьшается на 5 кг/т чугуна. Производительность доменной печи уменьшается 6 – 7%. Таким образом, за счет вдувания коксового газа можно уменьшить расход природного газа и кокса.

При решении задачи использования ресурсов коксового газа на каждом предприятии следует особо учитывать экологические преимущества данной технологии. При сжигании коксового газа в различных агрегатах с выбросом продуктов в атмосферу последняя загрязняется серосодержащими компонентами. При вдувании же его в доменную печь серосодержащие и другие вредные компоненты удаляются из газа, а остатки их, фильтруясь через слой шихтовых материалов, поглощаются компонентами шихты и переходят в шлак.

Вдувание коксового газа взамен природного будет способствовать не только существенному улучшению экологической обстановки в районах расположения металлургических и коксохимических предприятий, но и экономии кокса, повышению производительности доменных печей и высвобождению ресурсов природного газа.

на начало страницы