Дипломная (вкр): Сухе гасіння коксу

.2.1 Технологія мокрого гасіння коксу

Штанга видачі коксовиштовхувача виштовхує кокс з камери в гасильний вагон. При цьому кокс повинен бути рівномірно розподілений по довжині, що сприяє рівномірній вологості коксу[1]. Гасильний вагон при прийомі коксу пересувається з швидкістю, відповідної швидкості просування штанги видачі в печі. Потім кокс з можливо більшою швидкістю транспортують до гасильної башти з тим, щоб запобігти його горінню в дорозі.

кокс сухе гасіння

- металеві ворота з тамбуром; 2 - напрямні щити; 3 - дросельні клапани; 4, 5 - ланки зрошувального пристрою; 6 - важіль механізму керування спускним клапаном; 7 - спускний клапан; 8 - відбивні екрани

Рисунок 1.1 - Гасильна вежа та зрошувальний пристрій

- металеві ворота з тамбуром; 2 - напрямні щити; 3 - дросельні клапани;

, 5 - ланки зрошувального пристрою; 6 - важіль механізму керування спускним клапаном; 7 - спускний клапан для промивання зрошувального пристрою; 8 - відбивні екрани

Рисунок 1.2 - Гасильна вежа та зрошувальний пристрій

Гасильна вежа являє собою залізобетонний каркас із витяжною трубою і пристроєм для гасіння коксу - зрошувальною системою (рис. 1.1-1.2). Розміри гасильної вежі визначаються габаритами гасильного вагона. Висота веж

від 25 до 40 м, але не менш 15 м від верху коксової батареї. Над зрошувальним пристроєм є підсклепінний простір для водяних парів. При малому підсклепінному просторі пар від гасіння коксу частково виходить назовні з боку в'їзду гасильного вагона, зволожуючи електроапаратуру електровоза та погіршуючи видимість при підході електровоза до вежі.

Щоб запобігти зменшенню тяги у витяжній трубі від надходження у вежу зовнішнього повітря, у торці вежі, протилежному в'їзду вагона, установлюють тамбур довжиною 3-3,5 метри з металевими воротами. Тамбур також охороняє від поломки воріт, якщо електровоз буде загальмований із запізненням. Нижнє залізобетонне перекриття гасильної вежі має ухил для стоку води. Рейковий шлях закріплюється на дерев'яних шпалах, вільно покладених на нижнє залізобетонне перекриття. Кріпильні деталі виготовляють із нержавіючої сталі. Для зменшення віднесення краплі води над зрошувальним пристроєм установлюють дерев'яну насадку (краплевідбійник). Насадка промивається від відкладень шламу водою, подачею її з насосної по трубопроводу до колектора з форсунками.Нова гасильна вежа, що працює в комплексі з вагоном з донним зрошенням розпеченого коксу, має верхню частину конфузорно-дифузорного типу, що зменшує викид шкідливих речовин в атмосферу. Втрата швидкості пароповітряної суміші, що вилітає, у дифузорній частині приводить до випадання великих крапель води у внутрішній простір вежі.

Пароповітряна суміш, що піднімається над вагоном, проходить через систему краплевідбійників, розташованих у основі витяжної труби та у верхній її частині. Конструкція краплевідбійників передбачає можливість зміни прохідного перетину для пароповітряної суміші. Над нижніми краплевідбійниками встановлена система пилопароподавлення. Відбувається додаткове зрошення з форсунок системи пилопароподавлення, що сприяє скороченню виносу твердих часток і інших пароподібних викидів з гасильної вежі [3].

У гасильній башті є зрошувальний пристрій, куди вода подається або самопливом з напірного бака, або безпосередньо насосом. При першому методі капітальні витрати вище, складніше комунікації, вище витрата електроенергії, періодично потрібно очищати напірний бак. У зв'язку з цим зараз на більшості заводів освітлена вода із збірки подається в зрошувальну систему гасильної башти насосом, який автоматично включається при підході вагону з коксом до гасильної башти і виключається після закінчення заданого часу гасіння [1]. Витрата води на гасіння коксу складає 3-4 м³ на тонну сухого валового коксу, причому безповоротна витрата на випаровування, краплинне віднесення і зволоження коксу складає приблизно 0,35-0,5 м³, тобто 10-12 % від загальної кількості води, поданої на гасіння [2]. Решта води стікає в спеціальні залізобетонні відстійники, де відстоюється від дрібних частинок коксу, що захоплюються з вагону. З басейну вода знову подається насосами на гасіння коксу. Коксовий шлам, що збирається у відстійниках, періодично забирається грейферним краном у вагони і відвантажується споживачам, найчастіше на агломерацію залізняку [2]. Час гасіння залежить від властивостей вугільної шихти, температури обігріву і періоду коксування, гранулометричного складу коксу, якості води і складає 100-150 с. З яких 80-90 с - власне зрошування коксу водою, а 30-50 с - відстоювання вагону під гасильною баштою для стоку зайвої води. Час гасіння встановлюється постійним для кожного періоду коксування, контролюється і підтримується автоматично [2].

Водяна пара, що утворюється при заливці розжареного коксу, віддаляється через витяжну трубу.

З метою зменшення віднесення крапель і пилу в гасильній башті встановлюються краплевідбійники. Бажано, щоб при проведенні мокрого гасіння коксу його вологість була невеликою і стабільною, а швидкість охолодження не перевищувала таких значень, при яких посилюється утворення тріщин.

Для того, щоб понизити вологість коксу і підвищити його стабільність, необхідно зменшити час контакту води і коксу, що можливо при збільшенні подачі води на зрошування. Проте при цьому підвищується швидкість охолодження і збільшується глибина виникаючих тріщин [2]. Після закінчення стоку води з вагону останній відвозить і розвантажує охолоджений кокс на похилий майданчик - коксову рампу, яка по довжині звичайно вміщає 4-5 печей. Довжина коксової рампи складає 60-70 м залежно від корисного об'єму печі. На рампі кокс витримується до подачі на сортування 12-16 хв. [2].

Перевагами мокрого гасіння коксу є низька вартість установки, простота обслуговування, мала енергоємність устаткування.

До недоліків широко вживаного в даний час методу мокрого гасіння коксу відноситися наступне:

великі втрати тепла з гарячим коксом. Ці втрати складають приблизно 40-45 % від загальних витрат тепла на проведення процесу коксування або 4-4,5 % від теплоти згорання скоксованного вугілля. На сучасному заводі продуктивністю 1,5-2 млн. т коксу на рік ці втрати складають 60-90 тис. т умовного палива [2];

- значні витрати електроенергії на зрошування коксу водою;

- пари води, що виділяються при гасінні коксу, містять в собі різні агресивні компоненти, якi викликають посилену корозію металевих конструкцій поблизу гасильної башти і забруднюють атмосферу [2];

стікаюча з коксу вода викликає корозію гасильного вагону і він виходить з ладу після декількох місяців експлуатації. Тому гасильні вагони будують з неіржавіючої сталі;

в результаті швидкого випаровування вологи при зрошуванні коксу водою відбувається додаткове утворення тріщин в коксі, що позначається на його гранулометричному складі [2];

дрібні фракції коксу містять значну кількість вологи (до 12-15 %), що ускладнює їх грохочення і можливість ефективного використання [3].

.2.2 Технологічна схема, принцип роботи та коефіцієнт корисної дії процесу сухого гасіння коксу

Способи сухого гасіння коксу і установки для їх реалізації базуються на охолодженні коксу в камері гасіння коксу охолоджувальним агентом, який циркулює в системі циркуляції охолоджувального агента [3]

Камера гасіння коксу являє собою вертикально розташовану шахту, футеровану вогнетривкою кладкою, в яку за допомогою засобу дозованого завантаження подають кокс.

Гасіння коксу в камері гасіння здійснюється пропусканням через шар коксу охолоджувального агента, інертного по відношенню до коксу. Під час проходження охолоджувального агента через шар коксу відбувається теплообмін, в результаті якого кокс віддає своє тепло охолоджувальному агенту, який потім відводиться з камери гасіння коксу в систему циркуляції охолоджувального агента.

Система циркуляції охолоджувального агента містить, як правило, фільтр грубого очищення, звичайно виконаний у вигляді пилеосадного бункера, котел-утилізатор, що являє собою відносно герметичну камеру, в якій розміщені теплообмінні поверхні, яким охолоджувальний агент віддає тепло, і засіб для відведення надлишкового об'єму охолоджувального агента з системи циркуляції. Після котла-утилізатора встановлено фільтр тонкого очищення охолоджувального агента, виконаний у вигляді циклона, далі розташований тягодуттьовий пристрій, наприклад, димосос.

Під час роботи УСГК частина системи циркуляції постійно перебуває під значним розрідженням, що приводить до присисань повітря в систему циркуляції охолоджувального агента. У систему циркуляції охолоджувального агента входить свічка, як засіб для відведення надлишкового об'єму охолоджувального агента, яка призначена для скидання в атмосферу надлишкового об'єму охолоджувального агента, що утворюється в системі циркуляції охолоджувального агента в результаті присисань повітря. У результаті, УСГК працює в певному аеродинамічному режимі, а саме, у верхній частині камери гасіння коксу підтримують значення тиску, близьке до атмосферного (так званий -аеродинамічний нуль), що попереджає викид охолоджувального агента під час подачі (завантаження) коксу в камеру гасіння коксу, а також запобігає потраплянню в охолоджувальний агент повітря, присутність якого в охолоджувальному агенті приводить до вигару коксу. Підтримання у верхній частині камери гасіння коксу аеродинамічного нуля здійснюється за рахунок скидання надлишкового об'єму охолоджувального агента в атмосферу через свічку системи циркуляції охолоджувального агента. Свічка системи циркуляції охолоджувального агента встановлена після тяго дуттьового пристрою. У процесі роботи УСГК в нижній частині камери гасіння коксу значення тиску перевищує атмосферне на 200-300 кгс/м², внаслідок великого опору коксу під час проходження охолоджувального агента через кокс, що приводить до викидів охолоджувального агента з камери гасіння коксу в момент вивантаження коксу на транспортний засіб, наприклад, конвеєр. Для того, щоб запобігти викиду охолоджувального агента з нижньої частини камери гасіння коксу, встановлюють засіб для безперервного вивантаження коксу, який зазвичай складається з дозатора і проміжного бункера. Визначення величини присисання повітря в систему циркуляції охолоджувального агента здійснюється в процесі роботи УСГК. Так, під час роботи УСГК, датчик тиску, розташований у верхній частині УСГК, постійно контролює значення тиску верхній частині камери гасіння коксу. При збільшенні тиску у верхній частині камери гасіння коксу відбувається скидання надлишкового об'єму охолоджувального агента з системи циркуляції охолоджувального агента через свічку в атмосферу.

Під час скидання надлишкового об'єму охолоджувального агента через свічку в атмосферу здійснюють виміри кількості охолоджувального агента за допомогою відомих засобів, наприклад, витратомірів. Після чого визначають, який надлишковий об'єм охолоджувального агента був скинутий в атмосферу в одиницю часу (год). Потім ділять отримане значення на значення кількості охолоджувального агента, яке прийшлось на гасіння коксу в камері гасіння коксу за той же проміжок часу (год), після чого отримують коефіцієнт присисання повітря. На основі коефіцієнта присисання повітря судять про ефективність роботи УСГК. Коефіцієнт присисання повітря в УСГК може становити до 15 %. При коефіцієнті присисання повітря, рівному 15 %, УСГК зупиняють на капітальний ремонт. При сухому гасінні коксу тепло розжареного передається газоподібному теплоносію, який потім поступає до теплообмінної поверхні. Як теплообмінний апарат, де використовується вторинне тепло, можна застосовувати паровий котел, повітря- або газопідігрівач або поєднання різних теплообмінних апаратів і силових установок[4].

В період гасіння коксу в системі безперервно циркулює охолоджуючий газ, що прокачується вентилятором (димососом). Розжарений кокс, що при цьому знаходиться в гасильній камері, охолоджується, а циркулюючий газ нагрівається. Тепло газу в теплообміннику передається вторинному теплоносію. Процес охолодження відбувається поволі і рівномірно і не супроводжується утворенням додаткових тріщин в коксі. Циркулюючий газ, послідовно проходячи через шари коксу, нагрівається до 600-800 °С, а температура коксу знижується з 950-1050 °С в зоні завантаження до 150-250 °С в зоні вивантаження[4].

Установка сухого гасіння коксу містить:) камеру гасіння коксу,

б) систему циркуляції охолоджувального агента, яка включає котел-утилізатор і примикає до камери гасіння коксу,

в) засіб для вивантаження коксу з камери гасіння коксу.

Спосіб сухого гасіння коксу включає:) дозоване завантаження коксу в камеру гасіння коксу,

б) охолодження коксу в камері гасіння коксу охолоджувальним агентом, який циркулює в системі циркуляції охолоджувального агента,

в) подачу коксу з камери гасіння коксу в засіб для вивантаження коксу,

г) вивантаження коксу з засобу для вивантаження коксу на транспортний засіб.

За конструктивним оформленням установки сухого гасіння коксу можна розбити на чотири основні групи:

багатокамерні з малими камерами гасіння, кожна з яких обслуговує 2-4 печі [4];

контейнерні, в яких кокс поступає в спеціальні контейнери і в них - в камери гасіння [4];

камерні бункерного типа з накопичувачами гарячого коксу у форкамері, система Гипрококсу [4].;

камерні бункерного типа підземного і надземного розташування [5].

Проектом пропонується до застосування найбільш ефективну технологію сухого гасіння у установках бункерного типу [5].У установках бункерного типу процес гасіння наближається до безперервного, тому з теплотехнічної точки зору вони ефективніші ніж багатокамерні, працюючими як установки періодичної дії [5]. При цьому забезпечується достатньо постійний і рівномірний температурний режим, що сприяє надійній роботі вогнетривкої кладки елементів установки. Крім того, в установках бункерного типа системи Гипрококсу, забезпечених форкамерою, до котла-утилізатора підводиться порівняно постійна кількість тепла при постійній температурі. Це в свою чергу зумовлює інтенсивніший теплообмін в казані і рівномірний вихід пари [5].

Питома продуктивність установок бункерного типа, в яких середня температура гріючого газу знаходиться в межах 700-800 °С, на 4,6-7,5 кг/(м²×ч), або 25,7-41 % вище питомої паропродуктивності багатокамерних установок, в яких середня температура гріючого газу не перевищує 500 °С [5]. Необхідна поверхня нагріву при одній і тій же паропродуктивності для бункерної установки майже на 50 % менше, ніж для камерних установок.

Перевагами сухого гасіння є:

використання вторинного тепла;

зменшення екологічного збитку у зв'язку з виключенням викидів шкідливих речовин, що мають місце при мокрому гасінні коксу і при виробництві еквівалентної кількості пари при спалюванні палива в парокотельнях;

вища продуктивність по парі, що пояснюється підвищеною температурою циркулюючих газів перед казаном, що становить 750-830 °С. На сучасних установках сухого гасіння коксу (УСГК) виробітку пари досягає 450-490 кг/т коксу;

практично безперервний процес охолоджування коксу, що забезпечує рівномірну продуктивність казанів;

нижча собівартість одержуваної пари (вона на 50-60 % нижче за собівартість пари, що виробляється в котельних теплоелектроцентралі заводів)[5];

підвищена якість коксу, що пояснюється попередньою витримкою його у форкамері, повільним, в порівнянні з мокрим гасінням, охолодженням циркуляційними газами і тривалим переміщенням в камері. В результаті стабілізується готовність коксу і його гранулометричний склад, а також поліпшуються фізико-механічні властивості. Випробування показали, що при використанні коксу сухого гасіння збільшується продуктивність доменної печі і знижується його витрата на проведення доменної плавки витрата коксу у доменному процесі знижується на 3-5%; продуктивність доменої пічі збільшується на таку ж величину [5].

При сухому гасінні в порівнянні з мокрим гасінням практично виключені викиди в атмосферу коксового пилу, оксиду вуглецю, аміаку, фенолів, сірководню та інші. В результаті різко скорочується збиток, який при мокрому гасінні наноситься навколишньому середовищу[5].

.3 Вплив технології сухого гасіння коксу на навколишнє середовище

Технологічний процес коксування супроводжується викидами шкідливих речовин. У таблиці 1.3 приведено гранічно допустимі концентрації (ГДК) небезпечних і шкідливих речовин, які виділяються при виробництві коксу[6].

Сухе гасіння коксу розроблено й здійснюється як альтернатива мокрому гасінню з метою утилізації тепла гарячого коксу й ліквідації шкідливих викидів в атмосферу.

Основні речовини, що забруднюють атмосферу при сухому гасінні коксу - це пил і окису вуглецю [6].

Таблиця1.3 - Гранично допустимі концентрації (ГДК) шкідливих речовин в повітрі робочої зони