Дипломная (вкр): Сухе гасіння коксу

Коксові машини

Робочі

Резервні

Коксовиштовхувачі

2

1

Завантажувальні вагони

2

1

Дверез'ємні машини з коксонапрямними

2

1

Електровози

1

1

 № коксових батарей

Рік уведення в експлуатацію

Потужність коксових батарей, тис. тонн коксу 6% вологості

I етап реконструкції КХВ

 II етап реконструкції КХВ

III етап реконструкції КХВ

Проектна

Виробнича на 01.01.2007

б № 1

22.02. 1949-29.12.1971

14.01. 1975-30.08.1991

12.10.1999 р.

566,8

566,3

б № 2

30.09. 1949-29.12.1971

26.01. 1974-30.08.1991

17.04.1996 р.

566,8

566,3

б № 3

01.06. 1951-27.10.1976

17.03. 1978-16.09.1999

Зупинено, перебуває на реконструкції

630,0

-

б № 4

12.12. 1951-27.10.1976

01.03. 1979-13.03.1996

18.01.2007

550

-

б № 5

1960-1984

16.06.1986

479,0

448,9

б № 6

1961-1984

30.09.1985

479,0

448,9

Коксоштовхачі призначені для відкриття, відводу та установки дверей, виштовхування коксу з коксових камер, очищення дверей і рам, планування шихти в камері та збирання планирного вигреба в бункер.

Завантажувальний вагон призначено для набору шихти з вугільної башти, транспортування шихти до печей, завантаження печей, очищення стояків від графіту. Завантажувальний вагон складається з: механізму пересування, механізму чищення стояків, механізму відкривання й закривання затворів вугільної вежі; механізму відкривання й закривання шиберів на бункерах завантажувального вагона.

Проектом пропонується для гасіння коксу використовувати циркуляційні гази, тому на торці батареї або проти фронту печей замість гасильної башти споруджено установку сухого гасіння коксу [12].

Створення установок сухого гасіння коксу забезпечить підвищення одиничної потужності коксової батареї за рахунок збільшення об'єму, інтенсифікація процесу коксування за рахунок застосування вогнетривких матеріалів з підвищеною міцністю і теплопровідністю зробило вплив на компоновку коксового цеху.

При сухому гасінні час на обслуговування печі коксовозним вагоном скорочується приблизно на дві хвилини. У цих умовах головним стає час, необхідний для обслуговування печі вуглезавантажувальним вагоном (за умови бездимного завантаження), яке складає 650 сек. [10].

2.2 Обґрунтування вибору сухого гасіння

Основними перевагами сухого гасіння коксу є можливість ефективного використання величезних вторинних ресурсів тепла шляхом заміни гасильної установки мокрого гасіння сучасним теплотехнічним агрегатом.

Вибір типу установки сухого гасіння коксу залежить від багатьох чинників і може бути зроблений правильно тільки з урахуванням всіх умов даного підприємства. Нижче розглядаються основні чинники, які необхідно враховувати при виборі установки.

Порівняння в основному торкатиметься багатокамерних і бункерних установок і у меншій мірі контейнерних і жаротрубних, оскільки установки останніх двох типів не знайшли широкого застосування на крупних коксових заводах унаслідок малої продуктивності. Камерні установки бункерного типа не примикають до коксових печей, тому аварійні або планові зупинки їх за наявності резервного блоку або при мокрому гасінні не відображаються на роботі коксової батареї. При багатокамерному способі, коли УСГК примикає до коксових печей, будь-яка зупинка камери гасіння спричиняє за собою припинення процесу коксування. Для усунення цього недоліку пропонується розміщувати гасильні камери на деякій відстані від батареї, передбачивши між ними передавальний пристрій. Проте це пов'язано не тільки з технічними труднощами, але і з додатковими витратами.

У установках бункерного типа процес гасіння наближається до безперервного, тому з теплотехнічної точки зору вони ефективніші ніж багатокамерні, працюючими як установки періодичної дії. 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 казана-утилізатора підводиться порівняно постійна кількість тепла при постійній температурі. Це в свою чергу зумовлює інтенсивніший теплообмін в казані і рівномірний вихід пари.

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. Необхідна поверхня нагріву при одній і тій же паропродуктивності для бункерної установки майже на 50 % менше, ніж для камерних установок.

Установки камерного типа компактніші в порівнянні з багатокамерними.

Для розміщення установок камерного типа потрібні значно більші площі, ніж для розміщення установок бункерного типа. Багатокамерні установки громіздкі, причому займана ними площа різко зростає при зниженні маси однієї порції коксу завантаженого коксу і тієї ж добової продуктивності. Бункерна установка незалежно від маси однієї порції коксу займає одну і ту ж площу. Таким чином, для бункерної установки створюються сприятливіші умови для розміщення її на діючому заводі.

Камерна установка володіє лише однією перевагою в порівнянні з бункерною установкою, а саме, меншими питомими навантаженнями на грунт і меншою висотою.

У установках контейнерного типа кокс зазнає тільки два перевантаження - при виштовхуванні коксового пирога з печі в гасильний вагон і при вивантаженні з цього вагону на розвантажувальний майданчик.

У багатокамерних установках кількість перевантажень також зведена до мінімуму - кокс перевантажується один раз після гасіння і при вивантаженні на коксосортировці. На установках бункерного типа кокс зазнає додатково одну або два перевантаження залежно від способу завантаження гарячого коксу в бункер гасіння. Крім того, часткове стирання коксу відбувається в самому бункері у міру його гасіння. Тому крупна шматків коксу знижується, і відсів дещо підвищується.

У той же час при проходженні через бункер кокс зміцнюється, руйнуються крупні неміцні шматки. Поліпшується його однорідність. Збільшується вихід фракцій середньої крупної. На установках бункерного типу системи Гипрококсу наявність в камері сухого гасіння форкамери-накопичувача гарячого коксу забезпечує вирівнювання всього коксу по готовності: не догрітий кокс головок і верху коксового пирога проходить додаткове прожарення в камері, і якість коксу вирівнюється. Всі ці якості мають першорядне значення для рівного ходу доменних печей. Тому досвід експлуатації доменних печей, що працюють на коксі сухого гасіння, одержаного в бункерних установках, показує, що витрата коксу зменшується, а продуктивність печей збільшується.

Енергетичні і екологічні переваги УСГК в порівнянні з мокрим гасінням коксу неодноразово були доведені як розрахунковим так і експериментальним шляхом. Не викликає сумніву і перевага коксу сухого гасіння як компоненту доменної шихти.

Відомо, що кокс різних умов виробництва, включаючи до складу шихти для коксування, по-різному реагує на зміну способу гасіння. Тому правомірними залишаються питання кількісної оцінки цих переваг і особливо - прогнозу властивостей коксу після УСГК для подальшого економічного обґрунтування створення і експлуатації цих установок. Враховуючи сучасну особливість забезпечення коксохімічних підприємств вугільною шихтою, актуальність цього питання не викликає сумнівів.

Визначенню ефективності УСГК з позиції зміни властивостей коксу присвячено немало робіт. Більшість з них базується на змінах класу > 80 мм і стандартних показників міцності М₂₅ і М₁₀ [10].

Відомо, що в процесі сухого гасіння кокс дещо руйнується на перевантаженнях і при русі в камері УСГК. Крім того, він піддається певному термостатуванню через те, що в насипній масі виданого з камер коксування і поміщеного в УСГК коксу його пристінні і просіві поверхні розташовуються хаотично. Це сприяє вирівнюванню температури в об'ємі кусків. Обидва чинники працюють у напрямі підвищення міцності насипної маси [7].

До нових технічних розробок, які успішно пройшли промислову апробацію і упроваджуються на всіх реконструйованих і вже встановлених УСГК, слід віднести:

- дут'євий пристрій, що забезпечує інтенсифікацію процесу гасіння і рівномірний розподіл циркулюючого газу по перетину і висоті камери гасіння;

- газощільний розвантажувальний пристрій, обладнаний гідроприводами затворів;

конструкцію газобезпечного розвантажувального пристрою безперервної дії;

завантажувальний пристрій стаціонарного типа, обладнаний гідроприводами;

ефективну систему безпилевого завантаження коксу в камеру гасіння;

футерування зони косих ходів камер гасіння зносостійкими жаротривкими бетонними блоками, що дозволяють замінити дрібноштучні вогнетривкі вироби і збільшити термін служби цієї зони;

систему утилізації надлишків циркулюючого газу, що повністю виключає їх скидання в атмосферу;

систему автоматичної стабілізації складу і температури циркулюючого газу;

комплексну автоматизацію роботу установки сухого гасіння коксу.

Нові технічні рішення Гипрококсу захищені авторськими свідоцтвами і патентами.

Дослідження Гипрококсу у області визначення якості коксу при сухому і мокрому гасінні на одному з коксохімічних підприємств Росії показали, що вологість коксу, згашеного сухим способом, знижується до 0,3 %; показник М₄₀ збільшується на 6,1 %; середня крупність коксу зменшується (наприклад, вміст класу > 60 мм на 4,4 %), реакційна здатність також знижується на 0,022 мл/(г×с) [12]. В результаті витрата коксу в доменному процесі зменшується, як мінімум, на 3-5 %; продуктивність доменної печі збільшується приблизно на ту ж величину. Останнє підтверджують дослідження на металургійних підприємствах України і Росії, зокрема на Маріупольському заводі «Азовсталь» (Україна) [12].

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

У останніх проектах УСГК застосований ряд нових систем, що запобігають шкідливим викидам. Зокрема, до них відносяться: безпилеве завантаження камери коксом; утилізація надмірного циркулюючого газу; стабілізація оптимального гідравлічного режиму в завантажувальному пристрої і ін. Слід також відзначити, що конструкція дут'євого пристрою УСГК дозволяє здійснити регульовану зональну (по висоті камери) подачу циркулюючого газу, що, у свою чергу, дозволяє залежно від крупності і температури розжареного коксу вибрати оптимальний режим гасіння, при якому забезпечується високий коефіцієнт корисної дії з скороченням питомої витрати циркулюючого газу до мінімально необхідної величини. Останніми роками через відсутність будівництва нових коксових батарей, як правило, УСГК передбачають для діючих коксохімічних підприємств, на яких із-за наявних обмежених територіальних можливостей не представляється можливим застосувати звичайну компоновку. В зв'язку з цим Гипрококсу доводиться розробляти і застосовувати у кожному конкретному випадку унікальні рішення по компоновці УСГК, які можуть вписатися в існуючий генплан, пов'язавши при цьому з наявними об'єктами розсівання коксу. Приклад розробок Ги прококса - компонувальні рішення УСГК для коксових батарей Росії (ВАТ «Московський коксогазовий завод»), в Китаї (Аньшанській і Таньшанській металургійні комбінати, Шанхайський коксогазовий завод) і ін.[8].

Розглянувши вище викладені чинники, які враховуються при виборі установки сухого гасіння, можна зробити висновок, що камерні установки бункерного типа володіють безперечними перевагами.

Таким чином, курсовим проектом пропонується промислова УСГК системи Гипрококсу.

.3 Технологічна схема установки сухого гасіння коксу

Промислова установка сухого гасіння коксу складається з гасильної камери, з механізмами подачі і розвантаження коксу, і спеціального котла-утилізатора, димососа, форкамери, спеціально сконструйованого вагону і котельно-допоміжного устаткування (рисунок 2.2). УСГК оснащена наступним обладнанням: пересувними підйомниками, стягуючим пристроєм, коксо- приємним вагоном, системою транспорту пилу з пилоосаджувальним бункером і циклонів, ленточними конвеєрами, припливною і витяжною вентиляційними системами [9]. Кокс завантажують в гасильну камеру періодично. Розжарений кокс з коксової печі вивантажується в спеціально сконструйований вагон і доставляється до камери гасіння підйомним пристроєм.

- вагон зі змінним кузовом; 2 - пересувний пристрій; 3 - завантажувальний пристрій; 4 - форкамера; 5 - вивантажувальний пристрій; 6 - димосос; 7 - котое-улилізатор; 8 - камера гасіння

Рисунок 2.2 - Технологічна схема сухого гасіння коксу

Всі операції по підйому, переміщенню, розвантаженню і спуску кузова вагону автоматизовані.

Камера гасіння виконана циліндрової форми і для підвищення газощільності обшита металевими листами. Згашений кокс видається періодично порціями, частота видачі встановлюється спеціальним реле часу залежно від заданої продуктивності [9]. Коксовий пил, уловлюється в пилоосаджувальному бункері і пилоосаджувальних циклонах.

Циркуляція газів в системі УСГК здійснюється димососами. Кожен блок установок сухого гасіння забезпечено двома димососами: один робочий, інший - резервний. Димососи знаходяться в приміщенні котельної, яка розташована в окремій будівлі [9].

Добова продуктивність камери сухого гасіння коксу звичайно складає 1200-1300 т [9]. Для коксового цеху з чотирьох батарей добовою продуктивністю 5000 т коксу потрібно чотири робочі камери і дві резервні. Період охолоджування складає 2-4 години залежно від температури вивантажувального коксу, кількості дуття, що подається, і сходу коксу по перетину.

Цей період може мінятися в широких межах залежно від досягнутої рівномірності сходу коксу і розподілу дуття.

При гасінні 1т коксу можна одержати ~ 400 кг пари енергетичних параметрів [9]. Гасіння коксу здійснюється циркулюючим інертним газом, склад якого може коливатися в широких межах, і в основному залежить від режиму роботи установки і її герметичності. Утворення циркулюючого газу відбувається в первинний момент завантаження розжареного коксу в гасильну камеру. Атмосферне повітря, що знаходиться в замкнутому просторі УСГК, при циркуляції через розжарений кокс вступає в реакцію горючою частиною коксу і таким чином утворюється продукт згорання, тобто циркулюючий газ. Середній склад циркулюючого газу %: СО₂ - 3,9; СО - 18,6; О₂ - 0,2; Н₂ - 6,7; СН₄ - 0,5; N₂ - 70,1 [9]. Допустима швидкість газу приведеного до нормальних умов, з розрахунку на незаповнений перетин камери складає 0,5-0,9 м/с [9]. Об'єм циркулюючих газів визначається з теплового балансу для заданих температурних параметрів газу і коксу. Витрата інертних газів на гасіння 1 кг коксу з нагрівом газу до 800 °С складає 1,5 ~ м³ [9].

Робота УСГК характеризується наступними показникам [9]:

Продуктивність 1-й камери по коксу, т/р                 50-54

Температура гарячого коксу, °С                              1000-1050

Температура охолоджуваного коксу, °С          200-250

Продуктивність котла-утилізатора по парі, т/р                25

Тиск перегрітої парі, МПа                                         3,9

Температура перегрітої парі, °С                               450

Вітрата циркулюючого газу, м³/г                              74000-80000

Температура циркуляційного газу, °С: 

на вході в котел                                                   750-800

на вході до камери                                              180-200

Кокс доставляється в спеціальних гасильних вагонах із знімними кузовами (рисунок 2.3). При русі електровоза від коксових батарей і УСГК і у зворотному напрямі постійно транспортується два візки гасильних вагонів (платформи), на одній з яких є кузов для приймання коксу з камер коксування.

Інший же кузов знаходиться в цей час в циклі підйому і завантаження камери УСГК. При черговій доставці коксу на УСГК кузов з коксом знімається підйомником УСГК з одного візка, а на інший візок ставиться порожній кузов підйомником другої установки.

Підйомник служить для підйому кузова з розжареним коксом на верх камери, для переміщення цього кузова до завантажувального отвору камери гасіння, вивантаження коксу з кузова в камеру гасіння і опускання спорожненого кузова на платформу вагону. Він встановлений на сталевих балках над камерою гасіння і переміщується по рейках, прокладених на цих балках перпендикулярно шляху електровоза.

Рисунок 2.3 - Гасильний вагон

Камера гасіння є циліндровою шахтою, викладеною всередині високоміцним шамотом, зовні покриту листовою сталлю, верхня і нижня частина камери викладені конусоподібне. Верхня частина камери, називається форкамерою, яка служить накопичувачем розжареного коксу у разі циклічних зупинок або затримок подачі коксу на УСГК [9]. У форкамері підтримується практично постійна температура. Місткість форкамери звичайно розрахована на завантаження коксу з 3-5 печей, час перебування в ній коксу 40-60 хвилин. Її призначення вирівняти температуру у всьому масиві коксу, щоб в зону власне охолоджування поступав кокс весь час з однаковою температурою. Це дозволяє відводити в казан-утилізатор газ-теплоносій з постійною температурою і одержувати пар постійних параметрів, що є головним достоїнством УСГК системи Гіпрококсу [4]. Нижня частина камери виконана з вогнетривкого бетону, футерованого чавунними і базальтовими плитами. У нижній частині знаходиться дут'євий пристрій. Циркуляційні гази на гасіння подаються в нижню частину камери через нижній кільцевий газохід, розсікач і дут'єву головку в центр камери, і через верхню частину газоходу і щілину під дут'євою воронкою - по всьому периметру камери.

Таким чином досягається рівномірне охолодження коксу газами з верхньої частини камери через 36 косих ходів і верхній кільцевий канал в пилоосаджувальний бункер, потім гази поступають в казан-утилізатор.

У верхній частині гасильної камери є завантажувальний пристрій, який служить для відкриття і закривання дверей камери і для установки над відкритим завантажувальним отвором воронки, через яку проходить розжарений кокс з кузова в камеру гасіння (рисунок 2.4). Завантажувальний пристрій складається з металоконструкцій, візка, воронки, механізму для відкриття і закривання дверей і гідрозасува. На рамі встановлені дві тумби для опори на них кузову з розжареним коксом, рейкові шляхи для візка і копірний пристрій для механізму відкриття і закривання дверей. Воронка своїм каркасом жорстко з'єднана з візком і завжди пересувається разом з нею. Для виключення розсипу коксу при вивантаженні його з кузова в камеру гасіння розміри верхнього отвору воронки повинні бути більше розмірів нижнього отвору кузова. Двері камери гасіння мають круглу форму. Корпус дверей - зварний, футерування дверей зроблене з шамоту. Двері підвішені до секторів механізму відкриття дверей в двох місцях ланцюгами. До корпусу дверей по всьому його периметру прикріплений на болтах замок, який при закритих дверях своїм нижнім кінцем занурюється у ванну гідрозасува для створення герметичності замикання камери гасіння зверху. Механізм для відкриття і закривання дверей власного приводу не має, робота його ланок здійснюється в результаті руху підйомника і під дією ваги дверей. Розвантажувальний пристрій розташований під камерою гасіння і складається з дозатора і проміжного бункера. Дозатор вгорі відділяється від камери гасіння двома плоскими відсікачами і внизу від проміжного бункера двома відкидними проміжними затворами. Проміжний бункер внизу закривається трьома відкидними затворами. Механізми розвантажувального пристрою працюють в наступному порядку: привід відсікачів спочатку відкриває один з відсікачів, унаслідок чого згашений кокс з камери гасіння йде вниз через отвір, що закривається цим відсікачем, і заповнює дозатор. Проміжні затвори в цей час закриті; у відкритому положенні відсікачу дається витримка, достатня для заповнення дозатора коксом, після чого привід перемикається на реверс і закриває відсікач. Відсікач відкривається з більшою швидкістю, ніж закривається. Одночасно з відкриттям відсікача привід затворів відкриває нижні затвори, унаслідок чого порція коксу, що знаходиться до цього в проміжному бункері, висипається на приймальну рампу. Після витримки необхідної для повного висипання коксу, привід перемикається на реверс і закриває нижні затвори. Як тільки закриються нижні затвори і відсікач, привід затворів переключившись, відкриває проміжні затвори, і кокс з дозатора висипається в проміжний бункер. Після закривання проміжних затворів в роботі приводів наступає пауза, передбачена програмою. При роботі приводів в описаній послідовності виключається можливість повідомлення гасильної камери з атмосферою, тому що, коли відкриті нижні затвори, проміжні закриті, і навпаки, коли відкриті проміжні затвори - нижні закриті. При включенні в роботу приводів після паузи для видачі подальшої порції відкривається інший відсікач, і кокс з камери гасіння поступає в дозатор також через інший отвір. Надалі відсікачі відкриваються, чергуючись, що забезпечує рівномірність сходу коксу по всьому перетину гасильної камери. Розвантажувальний пристрій блокується із стрічковим транспортером таким чином, що приводи розвантажувального пристрою можуть включатися в роботу лише тоді, коли працює транспортер. Видана порція коксу вивантажується через похилу футеровану камерним литвом рампу на стрічковий транспортер. Регулювання сходу коксу з рампи на транспортер виконують механізовані затвори. Уподовж встановлено чотири затвори, кожний з яких за допомогою важелів сполучений з кулачковим пристроєм механізму затворів. Погашений кокс подається стрічковим транспортером установки сухого гасіння на підрамповий транспортер коксосортування, потім транспортується на грохоти коксосортування і далі в доменний цех [12].

.4 Експлуатація та удосконалення роботи установки сухого гасіння коксу

З огляду на ту обставину, що установки сухого гасіння коксу вводилися в експлуатацію в різний час і мають термін служби від 12 до 34 років у цей час питання реконструкції й модернізації їх придбали актуальне значення. Для рішення цих завдань Гипрококс разом з науково-дослідними інститутами й конструкторськими організаціями й на базі передового досвіду розробив ряд нових технічних рішень, що дозволяють підвищити техніко-економічний рівень діючих установок. Нові технічні розробки пройшли успішну промислову апробацію й рекомендуються у впровадженню на всіх установках сухого гасіння коксу. До основного з них ставляться: ефективна система безпилового завантаження розпеченого коксу в камери сухого гасіння;

система обезпиловання гашеного коксу перед подачею на об'єкти розсіву коксу;

система утилізації надлишків циркулюючого газу, що дозволяє повністю виключити їх викід в атмосферу;

система автоматичної стабілізації складу циркулюючого газу;

димососи, укомплектовані двигунами зі змінним числом оборотів, що дозволяють залежно від режиму роботи знизити витрату електроенергії (рисунок 2.5)

- димосос; 2 - електродвигун; 3 - рама; 4 - огорожа муфти; 5 - болт М24; 6 - гайка М24; 7 - шайба 24; 8 - болт М10; 9 - гайк М10; 10 - кільце; 11 - рамка

Рисунок 2.5 - Схема димососа Д-12

Розроблено нову технологію контактного способу гасіння коксу, що відрізняється тим, що відвід тепла від коксу (його охолодження) відбувається в камері з збудованими в неї поверхнями нагрівання, розміщеними за спеціальною схемою [11]. В установці не використовуються циркуляційні гази для гасіння коксу, тому виключена необхідність спорудження окремого котла-утилізатора, дут'євого вентилятора для циркуляції інертного газу, пилоосаджувального бункеру та циклонів [11]. При цьому значно скорочуються витрата електроенергії й капітальні витрати. Для забезпечення стабільної температури перегріву пара передбачена установка виносних централізованих параперегрівачей.

Кокс, погашений сухим способом, має кращі якісні характеристики. Міцність коксу по показниках становить: М₂₅-88,5 %; М₁₀- 6,5 % [11]. При цьому міцність коксу, гашеного контактним способом сухого гасіння, у порівнянні з міцністю коксу, гашеного мокрим способом, збільшилася на 2%, а стиранність зменшилася на 1 % [11]. Товарним продуктом є й пара, виготовлена в охолоджувальних трубчастих балках. При застосуванні нового способу гасіння коксу зменшуються викиди шкідливих речовин в атмосферу.

Таким чином, застосування контактного способу гасіння дозволяє утилізувати тепло розпеченого коксу; зменшити викиди в атмосферу, поліпшити якість коксу, знизити питомі капітальні й експлуатаційні витрати, поліпшити умови праці обслуговуючого персоналу.

.5 Порівняльна характеристика якості коксу сухого та мокрого гасіння

В існуючих сировинних умовах якість металургійного коксу може бути значно збільшена за рахунок раціоналізації після пічної обробки його. В першу чергу це стосується методу гасіння коксу, що використовується на КХВ. Аналіз результатів промислових і лабораторних випробувань металургійного коксу сухого та мокрого гасіння показує, спосіб гасіння має значний вплив на якість коксу. Проведеними дослідженнями [5] визначено, що якість коксу сухого гасіння відрізняється від коксу мокрого гасіння (таблиця 2.3).

Таблиця 2.3 - Якість коксу сухого і мокрого гасіння

Як видно з таблиці кокс сухого гасіння відрізняється поліпшеними показниками фізико-механічних властивостей. За результатами проведених випробувань коксу сухого та мокрого гасіння можна зробити наступні висновки [5]:

при сухому гасінні коксу його фізично-механічні властивості покращуються: показник міцності збільшився М₂₅ -2,3 %, а показник М₁₀- зменшився на 1,1 %;

кокс сухого гасіння характеризується більш високою рівномірністю гранулометричного складу;

кокс сухого гасіння має значно більший опір стиранню, ніж кокс мокрого гасіння.

Це підтверджують дані авторів [6], отримані при вивченні властивостей коксів, погашених сухим і мокрим способами (таблиця 2.4).

Таблиця 2.4 - Вплив способу гасіння на гранулометричний склад та міцність коксу

Бачимо, що кокс сухого гасіння містить менше класів >80 мм і ˂25 мм. Це пояснюється подрібненням та стиранням крупних класів при русі коксу у форкамерах і на валкових грохотах. Із цієї причини відбувається незначне збільшення параметра М₁₀ при сухому гасінні. При мокрому гасінні пилоподібні класи заповнюють пори, сліпаються з крупними кусками. Міцність коксу сухого гасіння за параметром М₄₀ для коксу класів >60 мм м 40-60 мм у порівнянні з коксом мокрого гасіння покращена відповідно на 4,4 і 2,1 %. Отже, всі класи крупності коксу сухого гасіння мають більш високу механічну міцність та дробимість у порівнянні з міцністю таких же класів крупності коксу мокрого гасіння.

Показник реакційної здатності для коксу сухого гасіння нижче, ніж для коксу мокрого гасіння.

Сухе гасіння впливає позитивно на показники якості коксу по міцності, гранулометричному складу та реакційній здатності, витримка коксу у форкамері при 1050 °С супроводжується змінами фізико-хімічних і фізико-механічних властивостей, в результаті чого зменшується кількість крупних класів, зростає рівномірність по крупності, збільшується щільність коксу.

Здатність коксу реагувати в певних температурних умови з газоподібними продуктами відновлення й розкладання називається його реакційною здатністю. Практична значимість реакційної здатності коксу в газогенераторних, доменних та ливарному виробництвах оцінюється різним образом. У газогенераторах, енергетичних установках віддають перевагу більшій реакційній здатності. У ливарному виробництві - найменшій. У доменному виробництві довгий час значення реакційної здатності не було уточнено. При сучасних умовах плавки кількість газифіцируємого коксу в результаті впливу СО₂ і Н₂О зростає у порівнянні з кількістю коксу при звичайних умовах плавки. Таким чином, змінюються вимоги відносно реакційної здатності. У шахті доменної печі, коли при певних температурах починає розвиватися пряме відновлення окислів заліза, чим менше реакційна здатність коксу, тим нижче його витрата на пряме відновлення й тим більша його кількість спалюється у фурм [7]. Кокс повинен мати таку оптимальну реакційну здатність при високих температурах, при якій двоокис вуглецю й пари води в горні повністю регенеруються [7]. Реакційна здатність коксу оцінювали за ДСТ 10089-62 [7]. Цей показник для коксу сухого гасіння нижче, ніж для коксу мокрого гасіння. Причини розходження реакційної здатності коксу сухого й мокрого гасіння можуть бути пояснені впливом наступних факторів:

внаслідок витримки коксу в камері гасіння (у форкамері) вирівнюються температури, підвищується загальна готовність коксу (у результаті зменшення недопалу) [7];

внаслідок руйнування шматків при проходженні коксу через камеру гасіння в дріб'язок переходить недопал, а також переходять шматки з ослабленою структурою, які характеризуються підвищеною реакційною здатністю [7];

крім того, при мокрому гасінні коксу на поверхні шматків коксу й у порах можливі відкладення солей лужних металів, що приводить до підвищення реакційної здатності коксу.

Спільний вплив зазначених факторів і приводить до істотного розходження реакційної здатності коксу сухого й мокрого гасіння.

Таким чином, аналіз результатів промислових і лабораторних випробувань металургійного коксу сухого та мокрого гасіння показує, що сухе гасіння впливає благотворно на показники якості коксу по міцності, гранулометричному складу й реакційній здатності [7]. Основне значення має витримка коксу у форкамері при 1050°С. Це явище супроводжується змінами фізико-хімічних і фізико-механічних властивостей. Зменшується кількість великих класів, зростає рівномірність по крупності. У форкамері може відбуватися вирівнювання температур по довжині шматків коксу, дококсовування можливого недопала, шматки якого характеризуються низькою механічною міцністю й підвищеною реакційною здатністю. Збільшується щільність коксу.

Має значення також апаратурне оформлення процесу сухого гасіння - при проходженні коксу через камеру в процесі гасіння створюються умови для додаткової реалізації тріщин і руйнування найбільш слабких шматків коксу. У той же час при сухому гасінні створюється набагато менша внутрішня напруга в шматках коксу. Все це збільшує показники міцності коксу.

Таким чином, кокс сухого гасіння відрізняється поліпшеними показниками фізико-механічних властивостей (підвищена механічна міцність, зменшена стиранність, рівномірна крупність, можливість більш чіткого відділення коксу від пилу), що є важливим не тільки для коксохімічного виробництва, а перш за все, для доменного виробництва. Унаслідок високої міцності кокс менше подрібнюється в доменних печах, а отже, і менше утворюється дріб'язку і пилу, знижується опір дуттю, поліпшуються умови плавки, збільшується продуктивність доменних печей і зменшується витрата коксу [6].

ВИСНОВКИ

Виконано проект реконструкції коксового цеху з використанням установки сухого гасіння коксу системи Гіпрококсу на коксовій батареї.

В аналітичній частині розглянуто технологічну схему, принцип роботи та коефіцієнт корисної дії процесу сухого гасіння коксу. Визначено вплив технології сухого гасіння коксу на навколишнє середовище. Проведено розрахунок матеріального балансу коксування.

В основній частині проведені розрахунки, за якими:

обрано для проектування печі з нижнім підведенням тепла конструкції Гіпрококсу з об'ємом камери 41,6 м³;

принято для проектування 2 батареї зі 82 печами;

принято для проектування 5 камер УСГК.

Визначено, що сухе гасіння коксу дозволяє поліпшити міцність коксу за показником М₂₅ (М₄₀) на 4 - 6 %, за М₁₀ на 0,3 %, вміст класу більше 80 мм в коксі знижується на 3 - 4 %, засміченість класом менше 25 мм зменшується на 0,1 - 0,2 %, показник реакційної здатності CRI зменшується на 3 - 5 %, а післяреакційна міцність CSR зростає на 5 - 8 %.

Поліпшення якості коксу при використанні сухого гасіння досягається внаслідок додаткового витримування коксу в форкамері, що збільшує тривалість процесів термічного синтезу в органічній масі коксу, сприяє зростанню ступеня структурної впорядкованості коксового матеріалу.