Задачи и пути совершенствования техники сухого тушения кокса

Гребенюк А.Ф., Голубев А.В., Коваленко Д.А.

Источник: Тезисы VI Международной конференции студентов и аспирантов «Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов» – Донецк 2006.

Анализ предложенных разными авторами зависимостей для расчета коэффициентов теплообмена между коксом и газами.

Сухое тушение кокса занимает важное место среди энергосберегающих и природоохранных технологий, получивших применение в индустриально развитых странах. Оно обеспечивает рекупирацию около 35 – 40% тепла, затрачиваемого на коксование угля, для производства пара давления 3,5 – 4,0 МПа в количестве 0,5 т на 1 т кокса.

Важным эффектом сухого тушения кокса является также возможность снижения выбросов в атмосферу вредных газов и паров по сравнению с мокрым тушением.

Вместе с тем опыт эксплуатации современных установок сухого тушения кокса на некоторых заводах показал, что из-за сложности герметизации узлов загрузки и выгрузки кокса угар его достигает 1 – 1,5% и более, следствием чего является снижением эффективности процесса и увеличение выбросов газов и пыли в атмосферу. Поэтому в ряде стран ведутся активные поиски путей совершенствования технологии сухого тушения кокса с целью снижения капитальных эксплуатационных затрат, улучшение экологической обстановки в промышленных центрах.

В зависимости от теплового режима процессы, разработанные в разное время установки сухого тушения кокса можно разделить на две группы:

Важным преимуществом установок первого типа является отсутствие повторной перегрузки горячего кокса после выдачи из печей, т.к. охлаждение его осуществляется в камерах (контейнерах), в которые он поступает непосредственно из коксовых камер. Однако из-за сложности подключения контейнеров к тракту газового теплоносителя и нестабильности параметров получаемого пара установки этого типа уступили место на современных предприятиях установкам с движущимся слоем кокса. Недостатком последних является необходимость транспортирования раскаленного кокса в специальных ковшах (кузовах) на большие расстояния и повторной перегрузке в камеру тушения, что связано с дополнительным угаром кокса, значительными выделениями газа в атмосферу , ухудшением условий труда.

Одним из путей сокращения вредных выбросов в атмосферу при выдаче и тушении кокса является разработанный американской фирмой «Kress Corp» способ, по которому выдачи кокса из печей производятся в стальной контейнер, имеющий форму и размеры камеры коксования и плотно прижимаемый к ее головке. Герметично закрытый контейнер транспортируется затем к тушильной станции где орошается водой в течение 2 – 3 часов, после чего перемещается к рампе для выдачи кокса. Основными преимуществами такой системы выдачи и охлаждения кокса являются отсутствие вредных выбросов в атмосферу, улучшение структуры и прочности кокса благодаря мягкому режиму охлаждения и сокращению числа перегрузок. Недостатком такой системы является полная потеря физического тепла кокса.

Оригинальное решение проблем сухого тушения кокса предложено М.Л.Волнянским применительно к печам непрерывного действия. Согласно этому изобретению каждая коксовая печь снабжена с одной стороны загрузочной форкамеры, а с другой охлаждающей камеры для кокса образованной из чугунных плит с каналами для циркуляции воды. Угольная шихта подается скребковым конвеером в каждую форкамеру , из которых она проталкивается периодически с помощью пневматических толкателей в камеры коксования на длину хода поршней. При этом происходят перемещения всей коксуемой массы и выгрузка соответствующего количества охлажденного кокса в приемный бункер. Несмотря на ряд достоинств, эта система не получила практического применения из-за нерешенных проблем непрерывной загрузки и проталкивания угольной шихты в камеры коксования.

В настоящее время широкое применение в коксовом производстве получили установки сухого тушения с движущимся слоем кокса, наиболее совершенным представителем которых является УСТК системы Гипрококса. Циркулирующий газ с температурой 180 – 200℃ подается дымососом в распределительные канавы конусной части камеры тушения. Пройдя слой кокса высотой 5 – 6 м, газ нагревается до 700 – 800℃ и поступает в котел-утилизатор. Выгрузка охлажденного кокса производится порциями 1,3 – 1,6 т. с помощью загрузочного устройства, работающего автоматически с частотой 1 – 1,5 мин^-1.

Достоинством УСТК Гипрококса является высокая стабильность параметров получаемого в котле пара. Вместе с тем в процессе эксплуатации обнаружились и существенные недостатки этих установок, а именно:

Возможный путь совершенствования УСТК бункерного типа наметила фирма «Карл Стил», которая разработала тушильную камеру квадратного сечения, разделенную на отдельные прямоугольные шахты плоскими перегородками, по которым проходит охлаждающая вода, и снабженную в верхней части дополнительными радиационными поверхностями. Такая конструкция позволяет сократить количество рециркулирующих газов и частично устранить указанные недостатки.

Известны также разработки некоторых фирм, по которым охлаждение кокса производится в две ступени. В верхней части камеры охлаждение кокса до 600 – 650℃ производится инертными газами, циркулирующими через котел-утилизатор, а в нижней – газами, используемыми для тушения и термической подготовки шихты.

Однако проблемы герметизации камеры равномерного распределения потоков газа и кокса по сечению камеры не получили до настоящего времени эффективного решения и поэтому дальнейшие поисков в этих направлениях являются актуальной задачей.