Сухое тушение кокса (Обзор) УДК 662.741.355(047)

Климовицкая А. Б. и др.

Источник: Кокс и химия, 1988, № 2, с. 18 – 24.

Обзор изобретений в области совершенствования процесса сухого тушения кокса и устройств для его реализации.

Технология сухого тушения кокса приобретает все более широкое распространение на предприятиях коксохимической промышленности как в нашей стране, так и за рубежом. Внедрение сухого тушения кокса позволяет не только повысить технико-экономические показатели производства, но и улучшить условия труда, шире использовать вторичные энергоресурсы. В значительной степени решаются и проблемы зашиты атмосферы от вредных выбросов [1—3].

Представляем обзор изобретений за последние пять лет в области совершенствования процесса сухого тушении кокса и устройств для его реализации. Наиболее активными следует считать фирмы Японии и ФРГ, а также проектные и научные организации СССР.

Ведущей фирмой Японии по совершенствованию УСТК является фирма «Исикавадзима Харима Дзюкоге К^o». Некоторые ее технические решения непосредственно связаны с аппаратурой для установок сухого тушения.

Так, фирма защитила вертикальную многозонную камеру с верхним буферным приемником и вертикальную цилиндрическую башню, состоящую из форкамеры отсоса газов и собственно камеры тушения. Вдоль внутренней стенки форкамеры, выше камеры отсоса имеется выступ из огнеупорного материала с внутренним диаметром меньшим, чем внутренний диаметр форкамеры. Это увеличивает насыпную плотность кокса, создает сопротивление газовому потоку, который легче удаляется из камеры отсоса газов.

Позже была разработана цилиндрическая башня, снабженная конической камерой, образующей резерв отверстием для загрузки раскаленного кокса. Камера снабжена устройствами для ввода охлаждающего газа по периферии нижней части башни и газораспределительными устройствами для подачи газа по оси башни через наклонные жалюзи поперек башни. Имеются клапаны для регулировании потоков охлаждающего газа. Разработано и дутьевое устройство, снабженное головкой с коническими колпаками, направляющими холодный газ в камеру тушения. С нижней стороны к каждому колпаку подведены трубы для подачи таза, соединенные в обший газопровод.

Ряд технических решении той же фирмы относится к загрузочным устройствам УСТК. В одном из них стенка крышки тушильной башни оборудована несколькими приемными отверстиями, располагаемыми по окружности вокруг центра башни. Над башней установлен загрузочный раструб, соединяемый с приемными отверстиями в крышке башни посредством наклонного желоба. Внизу раструб снабжен подъемным и поворотным устройствами.

Измельченный кокс из клети поступает в раструб, из которого далее по желобу направляется внутрь охладительной башни. Вращение раструба вместе с желобом вокруг оси башни во время пересыпания кокса позволяет ссыпать кокс по периметру башни. Тем самым достигается более равномерное ее заполнение, происходит и более эффективный теплообмен По другому техническому решению движение крышки, закрывающей загрузочное отверстие, обеспечивается двумя механизмами за счет потенциальной энергии ковша, расположенного над загрузочной воронкой. Такое загрузочное устройство УСТК следует считать более экономичным.

Устройство для загрузки кокса в камеру сухого тушения с пылеулавливанием в верхней части камеры имеет герметичный бункер на верху камеры и два клапана с шарнирными соединениями в нижней части бункера. Для повышения эффективности использования объема коксоприемного бункера загрузку кокса в камеру предлагают осуществлять при одновременном движении во взаимно перпендикулярном направлении коксонаправляющей и бункера со скоростью, обеспечивающей равномерное распределение кокса по всему объему. При этом коксонаправляющая совершает возвратно-поступательное движение в направлении оси печной камеры, а бункер движется поступательно вдоль коксовой батареи.

Защищены способ и устройство для транспортирования раскаленного кокса в УСТК. Раскаленный кокс из ряда коксовых печей коксовыталкивателем разгружается малыми порциями в контейнеры для кокса на тушильном вагоне. Локомотив подводит вагон к подъемнику УСТК, и контейнеры подъемником доставляются наверх и разгружаются в аппарат сухого тушения. Такое решение позволяет уменьшить размеры и массу подъемника.

Значительная часть разработок фирмы «Исикавадзима Харима Дзюкоге» относится к способам контроля процесса тушения. Контроль давления в форкамере УСТК осуществляется следующим образом. Газы, выделяющиеся в форкамере, разделяют не менее чем на два потока, удаляемые по газопроводам с клапанами, рассчитанными на поддержание с помощью регуляторов определенного перепада давления в форкамере. Разработан также способ регулирования состава газа для предотвращении взрыва или горения в форкамере. Предложена система автоматического контроля регулирования газового потока, позволяющая «извлекать» избыточный газ лучшего качества и тем самым стабилизировать давление в форкамере.

Еще одно техническое решение этой же фирмы относится к способу изменения гранулометрического состава кокса в форкамере, связанного с различной высотой падения. Для этой Цели форкамера снабжена высокоточным датчиком уровня кокса, соединенным через компьютерное устройство с механизмом, регулирующим подачу коксе в форкамеру. С уровнем кокса в форкамере связано регулирование подачи охлаждавшего газа в камеру тушения.

Разработан метод, обеспечивающий однородность температуры выгружаемого из тушильной башни кокса. Когда нарушается равномерность распределения кокса по крупности по периферии башни и расчетная средняя температура в каком-либо из разгрузочных отверстий становится выше общей средней температуры на заданном уровне, то с помощью специального регулирующего устройства уменьшается количество разгружаемого через это отверстие кокса. Противоток охлаждающего газа по периферии увеличивается, и достигается равномерное охлаждение кокса. Если при нарушении равномерности распределения кокса по крупности в радиальном направлении максимальная температура разгружаемого кокса превышает заданный уровень средней температуры, то с помощью регулятора увеличивается количество охлаждающего газа, подаваемого через центральную дутьевую головку; возрастает количество газа, контактирующего с коксом, и температура выдаваемого кокса снижается до заданного среднего уровня. Таким образом, повышается и эффективность использования тепла при сухом тушении.

Предложено устанавливать на УСТК клапан дли регулирования потока газа с компьютерным управлением и анализатор циркулирующего газа, фиксирующий содержание Н₂, СО и других горючих компонентов. С помощью компьютера на основе расчета удельной теплоты газов определяют суммарное теплосодержание газового потока, заданный тепловой режим поддерживается автоматически. Есть решения фирмы, относящиеся к автоматическому контролю количества газа, циркулирующего между УСТК и котлом-утилизатором, а также к распределению охлаждающего газа по центральной и периферийной части тушильной башни в зависимости от температуры кокса в этих зонах, рассчитываемой на ЭВМ.

В системе автоматического управления аппаратурой для сухого тушения кокса использованы установленные характерные зависимости между температурой разгружаемого кокса и расходом охлаждающего газа на единицу массы кокса, а также между скоростью потока рециркулирующего газа и перепадом давления в циркуляционной газодувке. По одному из подобных решений кокс выгружают через несколько разгрузочных отверстий, в которых размещены клапаны, снабженные датчиками времени. Оптимальные интервалы работы каждого разгрузочного клапана рассчитывает ЭВМ в зависимости от температуры кокса перед разгрузочным отверстием.

Сотрудник этой же фирмы Ямамото Киетака предложил ряд изобретений. Непрерывно действующее разгрузочное устройство для УСТК состоит из вращающегося лопастного затвора, винтового и вибрационного питателя. Кокс сползает из тушильной башни через разгрузочное окно в донной части и проходит в камеру для регулирования давления, соединенную с системой подачи газа на тушение. Система снабжена датчиками и клапанами, обеспечивающими необходимый гидравлический режим и безопасность. Один из конвейеров, на который разгружается кокс из камеры регулировании давления, служит весами для охлажденного кокса. При накоплении кокса во вспомогательном газоходе, соединяющем кольцевой газоход башни тушения с ее внутренней полостью, и, следовательно, изменении перепада давления полностью открывается клапан линии продувки и происходит очистка вспомогательного газохода от кокса.

В вертикальной установке сухого тушении, включающей камеру тушения, осадительную камеру, котел-утилизатор, циклон и рециркуляционную газодувку, предусмотрены линии сброса избыточного газа из верхней части установки и с участка между рециркуляционной газодувкой и местом ввода газа в установку. Отсюда непрерывно отбирают пробы, направляемые в газоанализатор, сигнал от которого в зависимости от состава газа подается в устройство, контролирующее количество воздуха, вдуваемого в газ перед осадительной камерой для непрерывного сжигания горючих компонентов. В результате повышается кпд процесса тушения.

Тот же изобретатель запатентовал техническое решенне, относящееся к эксплуатации УСТК. Сушку и разогрев вновь выстроенной установки осуществляют в две стадии, объединяя с тушением раскаленного кокса. На первой стадии полностью отключают тягу и через специальное отверстие в боковой стенке тушильной башни подают топочные газы или горячий воздух для сушки и разогрева кладки башни. Часть газов из башни сбрасывают в атмосферу, а часть пропускают через сепаратор пыли, котел-утилизатор, после чего сбрасывают через дымовую трубу. На второй стадии закрывают боковое отверстие, открывают регулятор тяги, включают рециркуляционную газодувку и загружают раскаленный кокс. Последующая сушка идет за счет тепла кокса вместо топочных газов или горячего воздуха. При этом снижается расход топлива на сушку и разогрев установки.

Выводы

Фирмы Японии являются ведущими в области совершенствования установок сухого тушения кокса. Большая часть разработок принадлежит фирме «Исикавадзима Харима Дзюкоге К^o». Свои технические решения эта фирма за рубежом не патентует. Имеются многочисленные технические решения и других японских фирм. Обращает на себя внимание тот факт, что предложены принципиально новые технические решения.