Полная версия

Главная arrow Агропромышленность arrow Возможность улучшения качества кокса вне печной камеры

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>

РАЗРАБОТКА НОВОГО МЕТОДА ТУШЕНИЯ КОКСА

СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА

Примерно с середины XX века до 80-х гг. в мире доминировала конструкция УСТК Гипрококса. Было продано значительное количество лицензий на строительство установок. Параллельно за рубежом интенсивно разрабатывались и внедрялись УСТК с применением новых решений и принципов организации процесса тушения.

В § 5.1 упоминалось частичное использование водоохлаждаемых поверхностей, размещаемых на разных участках УСТК (фирмы «Отто Штиль», работающие на заводе Каосюн, патенты фирм «Тиссен Индустрии АГ» и «Бергверксфербанд ГмбХ» и др.).

Известно решение, в соответствии с которым процесс тушения делят на две стадии: первую стадию производят, применяя водоохлаждаемые панели, а вторую стадию осуществляют охлаждающим газом, содержащим пары воды [1]. За счет присутствия паров воды скорость охлаждения несколько увеличится, но работа с таким хладагентом будет еще более сложной, по сравнению с обычно применяемым газом. Кроме того, методу присущи и другие недостатки.

Исследования показывают, что при изотермической выдержке объем Н2 значительно превышает объемы N2 и СО. При этом содержание индивидуальных компонентов в опытах [2] в газе изменялось, % (объемные доли): Н2 - 73,5 + 89,3; N2 - 5,4 -М 5,4; СО — 4,1 11,1. За один час термостатирования с 1

тонны кокса выделится более 30 м3 газа, в котором более 75% по объему - водород.

Глава 6. Разработка нового метода тушения кокса

Скорости выделения газов при изотермической выдержке кокса при 1000°С

Рис. 6.1. Скорости выделения газов при изотермической выдержке кокса при 1000°С:

1 — Н2; 2 — N2; 3 - СО

Выделение газа продолжается и при охлаждении вплоть до -70СГС , хотя и с понижающейся скоростью. За счет этого установлена доля «угара» кокса в УСТК до 0,75% при выдержке 1 час и до 1,25 % при выдержке 2 часа (рис. 6.1).

При наличии указанных выше компонентов газа потребуется соблюдение особых мер безопасности. Кроме того, на выходе кокс будет сухой, что возвращает вопрос о защите окружающей среды от пыления при подготовке кокса для реализации (§ 5.6).

Имеется разработка [3], по которой заключительную часть процесса охлаждения проводят в нижней конусной части камеры тушения, вдувая воду перед разгрузочным устройством (рис. 6.2).

Заметим, что из кокса, загруженного в форкамеру и перемещающегося в камеру тушения, в течение всего периода выделяется достаточно большое количество газов, состоящих из СО, Н2 и других компонентов. Смесь газов и образующегося пара рождает те же сложности по обеспечению безопасности,

Теплообменник-парогенератор для ступенчатого охлаждения кокса

Рис. 6.2. Теплообменник-парогенератор для ступенчатого охлаждения кокса:

  • 1 - загрузочная воронка; 2 - прямоугольный корпус; 3 - теплосъемные панели;
  • 4 - разгрузочная воронка; 5 - секторный питатель

которые описаны выше (исключая выдачу сухого кокса). Априори можно утверждать, что добиться равномерной влажности практически будет невозможно вследствие крайне возрастающего влияния грансостава на этот показатель.

В 1982 г. [4] (а затем и в 1984 г.) [5] появились публикации о разработке и использовании фирмой «Карл Штиль» УСТК со встроенной контактной парогенерирующей поверхностью. За счет этого 40% тепла кокса отводилось через паро- водоохлаждающие поверхности и 60% тепла снималось инертным газом [4, 5]. Практическое использование этого новшества на заводе «Ган- за» (Германия) дало основание для положительного решения о целесообразности применения такого направления.

Идея замены газового хладагента получила развитие в 80-х гг. в публикациях [6-12 и др.], авторских свидетельствах и патентах СССР, затем России и Украины [11, 12]. Их новизной явился полный отказ от использования газообразного хладагента. В первом варианте полный отвод тепла производится в камере контактного охлаждения со встроенными в нее стальными трубами, образующими две зоны охлаждения. Первая (по ходу кокса) охлаждается пароводяной смесью высокого давления; вторая - пароводяной смесью низкого давления.

Пар высокого давления затем перегревается в пароперегревателе, обогреваемом газом, и используется (предположительно) для выработки электроэнергии.

В то же время, необходимость в двух контурах циркуляции пара и связанная с этим потребность в двух системах циркуляционных насосов усложняет установку и повышает величину капитальных затрат на ее создание.

Совершенствование схемы теплосъема, состоящее в изменении организации подготовки воды (повышении ее нагрева перед подачей в контур испарения и перегрева), обеспечило упрощение циркуляционных систем и повышение общей экономичности. Предложенная схема установки показана на рис. 6.3.

Установка состоит из камеры тушения кокса 1 со встроенными в нее охлаждающими поверхностями 2. Камера тушения 1 имеет верхнюю А и нижнюю Б части, причем охлаждающие поверхности верхней и нижней части расположены в несколько ярусов по высоте и смещены по горизонтали в каждом ряду относительно верхнего яруса. Охлаждающие поверхности верхней и нижней частей камеры тушения имеют различные контуры циркуляции хладагента.

Верхняя часть камеры тушения охлаждается пароводяной смесью. Система подвода и отвода пароводяной смеси к охлаждающим поверхностям 2 состоит из барабана-сепаратора 3, отводящей трубы 4, подводящей пароводяную смесь к охлаждающим поверхностям 2, и трубы 5, отводящей пароводяную смесь от охлаждающих поверхностей 2 к барабану-сепаратору 3. Для отвода пара из бара-

Схема энерготехнологического блока сухого тушения кокса бана-сепаратора 3 к потребителю выполнен паропровод 6. Для обеспечения циркуляции в контуре установлен насос 7

Рис. 6.3. Схема энерготехнологического блока сухого тушения кокса бана-сепаратора 3 к потребителю выполнен паропровод 6. Для обеспечения циркуляции в контуре установлен насос 7.

Нижняя часть камеры тушения Б охлаждается холодной химически очищенной деаэрированной водой. Система подвода химочищенной воды состоит из трубопровода 8, подводящего воду к деаэратору 10 - источнику деаэрированной воды. Трубопровод 8 проходит через водяной теплообменник 9. Трубопровод 11 соединяет деаэратор 10 через питательный насос 12 с теплообменником 9, от которого осуществлен подвод 13 холодной химически очищенной воды к охлаждающим поверхностям 2 нижней части камеры тушения 1. Отвод воды осуществляется трубопроводом 14 к барабану-сепаратору 3. Камера тушения 1 имеет устройство для выгрузки кокса 15.

При движении кокса вниз происходит теплообмен между кусками кокса и охлаждающими поверхностями 2, образующими щелевые каналы и обеспечивающими условия многократного перемешивания кусков кокса и увеличение его контакта с охлаждающими поверхностями. Температура кокса понижается до порядка 350-45СГС в зависимости от размеров охлаждающих поверхностей. Затем кокс достигает нижней части камеры тушения, где доохлаждается за счет подачи в охлаждающие поверхности воды с температурой 30-4СГС. Эту воду после выхода из камеры направляют в барабан-сепаратор 3 на подпитку. Именно при этих параметрах воды происходит более глубокое охлаждение кокса до температуры порядка 170°С. Охлажденный кокс выгружают через устройство 15.

Дискуссионная форма камеры УСТК: квадратная камера требует большей толщины стен, чем круглая, возможны застойные зоны по углам, более сложен переход от квадратного сечения к круглому сечению верха и нижней части. Авторы статьи [11,12] считают предпочтительным круглое сечение и предлагают систему расстановки радиальных змеевиков, обеспечивающих хороший теплосъем и равномерный сход кокса.

Анализ положительных и отрицательных факторов выявил, что при такой организации процесса утилизации тепла уменьшается расход электроэнергии, поскольку не используется тягодутьевой вентилятор, имеющий мощность 800 кВ и обеспечивающий циркуляцию газового хладагента; практически устраняется угар кокса; исключается из схемы котел-утилизатор, что снижает капитальные затраты и уменьшает габариты УСТК.

По данным [11, 12], установка этого типа на 35% дешевле традиционной УСТК, а эксплуатационные затраты меньше на

50-60%. Рабочая документация установки сухого контактного тушения кокса разработана МКП «Домна» (Украина) для ОАО «Кокс» (г. Кемерово).

В результате на выходе кокс сухой. Он создает те же сложности его дальнейшей подготовки к реализации (пыление и необходимость его предотвращения или улавливания пыли (см. гл. 5, § 5.6).

В 1999 г. опубликована информации о том, что Гипрококс совместно с работниками «Энергостали» и УХИН разработали техническую документацию коксоэнергетического блока с контактным способом тушения кокса [13]. А затем, в 2004 г., появилась публикация [14] о разработке для ОАО «Авдеевский коксо- химзавод» рабочего проекта опытно-промышленной установки этого блока. Состав блока и эффективность его использования аналогичны описанным выше.

Уже упоминалась разработка НПО «Энергосталь» (Украина) установки, в которой предусматривается охлаждение кокса с 1000 до 650°С кондуктивным теплообменом, а в диапазоне от 650 до 200°С - контактным теплообменом при орошении кокса на металлическом транспортере, на который подают фенольные сточные воды.

Ограничимся мнением о второй части процесса. Тушение фенольной водой потребует мероприятий по улавливанию и обезвреживанию паров. Подача воды на конвейер с коксом при температуре 650°С вызовет тепловой удар и весьма высокие термонапряжения, дополнительные трещины и снижение прочности кокса. Это ставит под сомнение оптимальность такого решения по охлаждению на второй стадии.

 
<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>