способ введения углеводородсодержащей добавки в угольную шихту перед коксованием

Формула изобретения

Способ введения углеводородсодержащей добавки в угольную шихту перед коксованием, включающий подачу шихты сверху вниз из угольной башни в приемный бункер углезагрузочного вагона и распыление добавки на поверхность угольных частиц с двух сторон под давлением на двух уровнях - верхнем и нижнем тремя-четырьмя потоками на каждом уровне с расположением верхнего уровня ввода добавки от выпускного отверстия угольной башни на расстоянии 0,20-0,40 расстояния между выпускным отверстием угольной башни и приемным отверстием бункера углезагрузочного вагона, а нижнего на расстоянии 0,60-0,80 этого расстояния, отличающийся тем, что дополнительно добавку распыляют на третьем, среднем, уровне тремя-четырьмя потоками, причем средний уровень ввода добавки располагают от выпускного отверстия угольной башни на расстоянии 0,45-0,55 расстояния между выпускным отверстием угольной башни и приемным отверстием бункера углезагрузочного вагона, при этом на всех уровнях добавку распыляют внутрь потока шихты, причем на верхнем уровне добавку распыляют от наружной границы потока шихты на расстоянии 0,10-0,20 расстояния между наружной границей потока шихты и его центральной осью, на среднем - на расстоянии 0,30-0,60 этого расстояния, на нижнем - на расстоянии 0,70-0,80 этого расстояния, при этом на верхнем уровне подают 0,40-0,50 общего количества добавки, на среднем - 0,25-0,35 общего количества добавки, на нижнем - оставшееся количество.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области получения кокса из угольных шихт с повышенным содержанием слабоспекающихся компонентов, обработанных органической добавкой, и может быть использовано в коксохимической промышленности.

Для получения высококачественного кокса из таких шихт необходимо решить задачу равномерного распределения добавки по поверхности угольных частиц.

Известен способ получения каменноугольной смолы и кокса, в котором газосборниковую каменноугольную смолу добавляют к шихте при перемешивании в дробилке. Затем обработанную шихту транспортируют по соответствующим трактам через угольную башню с помощью углезагрузочного вагона в коксовую печь (а.с. СССР 1490135, МКИ С 10 В 57/04, 1989 г.).

Перемешивание обработанного угля в дробилке (механическом смесителе) обеспечивает достаточно равномерное распределение добавки по поверхности угольных частиц.

Однако указанный способ требует специального оборудования. Кроме того, внесение добавки в шихту может осуществляться только на большом расстоянии от загрузки шихты из угольной башни в углезагрузочный вагон. Это усложняет способ с точки зрения условий эксплуатации, требует постоянного контроля за состоянием поверхности транспортеров угольной башни и периодической очистки их от возможных осложнений связующих.

Известен также способ введения углеводородсодержащей добавки в поток угольной шихты, включающий обработку шихты в вихревой камере сжатым воздухом с последующим нанесением органической добавки на разрыхление потока шихты в смесительной камере. Затем обработанную шихту транспортируют по соответствующим трактам в коксовую печь (К.В. Карножицкий и др. Внесение углеводородных добавок в поток угольной шихты // Кокс и химия, 1988, 9, с. 9-11).

Однако известный способ не может быть использован при обработке угольной шихты, подаваемой из угольной башни в углезагрузочный вагон, так как все необходимое оборудование для его осуществления весьма сложно расположить и эксплуатировать под угольной башней между затворами угольной башни и верхом углезагрузочного вагона.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является способ введения углеводородсодержащей добавки в угольную шихту перед коксованием, включающий подачу шихты сверху вниз из угольной башни в приемный бункер углезагрузочного вагона и распыление добавки на поверхность угольных частиц с двух сторон под давлением на двух уровнях - верхнем и нижнем тремя-четырьмя потоками на каждом уровне с расположением верхнего уровня ввода добавки от выпускного отверстия угольной башни на расстоянии 0,20-0,40 расстояния между выпускным отверстием угольной башни и приемным отверстием бункера углезагрузочного вагона, а нижнего- на расстоянии 0,60-0,80 этого расстояния (патенты-аналоги РФ 1814809 и Украины 3857, МКИ С 10 В 57/04, C 10 L 9/02, опубл. 10.01.96 и 27.12.94 соответственно).

В известном способе на верхний уровень подают 0,60-0,75 общего количества добавки, а на нижний уровень - оставшееся количество, при этом на обоих уровнях добавку распыляют на поток угольной шихты.

Существенным недостатком известного способа является относительно невысокое качество производимого кокса. Так, механическая прочность по показателю М₂₅ кокса, произведенного данным способом из угольной шихты следующего состава, мас.%: Г-45; Ж-15; К-12; ОС-28, не превышает 87,7%, а истираемость по М₁₀ - не ниже 8,6%.

Невысокое качество кокса, производимое по способу-прототипу, обусловлено тем, что при осуществлении данного способа обеспечивается обработка только части потока шихты, т.е. равномерное распределение добавки достигается в части потока шихты, прилегающей к его наружной границе.

В основу изобретения поставлена задача усовершенствования способа введения углеводородсодержащей добавки в угольную шихту перед коксованием, в котором за счет дополнительного распыления добавки на третьем - среднем уровне и проведения процесса распыления добавки на всех уровнях в новых условиях достигается возможность наиболее равномерного распределения добавки в массе шихты и на поверхности угольных частиц при погрузке шихты из угольной башни в углезагрузочный вагон, что обеспечивает повышение качества производимого кокса.

Поставленная задача решается тем, что в способе введения углеводородсодержащей добавки в угольную шихту перед коксованием, включающем подачу шихты сверху вниз из угольной башни в приемный бункер углезагрузочного вагона и распыление добавки на поверхность угольных частиц с двух сторон под давлением на двух уровнях - верхнем и нижнем тремя-четырьмя потоками на каждом уровне с расположением верхнего уровня ввода добавки от выпускного отверстия угольной башни на расстоянии 0,20-0,40 расстояния между выпускным отверстием угольной башни и приемным отверстием бункера углезагрузочного вагона, а нижнего - на расстоянии 0,60-0,80 этого расстояния, согласно изобретению дополнительно добавку распыляют на третьем - среднем уровне тремя-четырьмя потоками, причем средний уровень ввода добавки располагают от выпускного отверстия угольной башни на расстоянии 0,45-0,55 расстояния между выпускным отверстием угольной башни и приемным отверстием бункера углезагрузочного вагона, при этом на всех уровнях добавку распыляют внутрь потока шихты, причем на верхнем уровне добавку распыляют от наружной границы потока шихты на расстоянии 0,10-0,20 расстояния между наружной границей потока шихты и его центральной осью, на среднем - на расстоянии 0,30-0,60 этого расстояния, а на нижнем - на расстоянии 0,70-0,80 этого расстояния, при этом на верхнем уровне подают 0,40-0,50 общего количества добавки, на среднем - 0,25-0,35 общего количества добавки, нижнем - оставшееся количество.

Совокупность существенных признаков предлагаемого технического решения обеспечивает повышение качества производимого кокса за счет наиболее равномерного распределения добавки в массе шихты и на поверхности угольных частиц в результате того, что в отличие от прототипа, достигается обработка всей массы угольной шихты, образующей поток.

Сущность предлагаемого способа поясняется чертежами, на которых представлена схема осуществления способа: на фиг.1 - в вертикальной, а на фиг.2 - в горизонтальной плоскостях.

Способ осуществляется следующим образом.

Угольную шихту подают сверху вниз из угольной башни в приемный бункер углезагрузочного вагона (см. фиг.1). Расстояние между выпускным отверстием 1 угольной башни (на чертеже не показана) и приемным отверстием 2 бункера углезагрузочного вагона (на чертеже не показан) составляет Н. Расстояние между наружной границей потока 3 шихты и его центральной осью 4 составляет L.

Углеводородсодержащую добавку распыляют внутрь подаваемого сверху вниз потока шихты под давлением 2-4 мПа на трех уровнях - верхнем, среднем и нижнем, которые располагают от выпускного отверстия 1 угольной башни на расстоянии H₁, H₂ и Н₃ соответственно, при этом расстояние H₁ составляет 0,20-0,40 расстояния Н, расстояние H₂ - 0,45-0,55 расстояния Н, расстояние Н₃ - 0,60-0,80 расстояния Н.

Добавку внутрь потока шихты на верхний уровень подают с двух сторон, с одной стороны - через трубопровод 5, отводы 6 от него и форсунки 7, с другой стороны - через трубопровод 8, отводы 9 от него и форсунки 10. На средний уровень добавку подают с одной стороны через трубопровод 5, отводы 11 от него и форсунки 12, с другой стороны - через трубопровод 8, отводы 13 от него и форсунки 14. Добавку внутрь потока шихты на нижний уровень подают также с двух сторон, с одной стороны - через трубопровод 5, отводы 15 от него и форсунки 16, с другой стороны - через трубопровод 8, отводы 17 от него и форсунки 18. На всех уровнях подачу добавки внутрь потока угольной шихты ведут тремя-четырьмя потоками (см. фиг.2) через отводы 6, 9, 11, 13, 15, 17.

Углеводородсодержащую добавку распыляют от наружной границы потока 3 шихты на расстоянии L₁ на верхнем уровне, расстоянии L₂ - на среднем уровне, расстоянии L₃ - на нижнем уровне, при этом расстояние L₁ составляет 0,10-0,20 расстояния L, расстояние L₂ - 0,30-0,60 расстояния L, расстояние L₃ - 0,70-0,80 расстояния L.

На верхний уровень подают 0,40-0,50 общего количества добавки, на средний - 0,25-0,35 общего количества добавки, на нижний - оставшееся количество.

Перекрытие подачи добавки в трубопроводы 5 и 8 осуществляют запорными вентилями 19. После этого трубопроводы между вентилями 19 и форсунками 7, 10, 12, 14, 16, 18 очищают от остатков добавки острым паром, подаваемым после открытия вентилей 20.

Добавку в трубопроводы 5 и 8 подают из отстойника 21 насосом 22.

Угольную шихту с введенной углеводородсодержащей добавкой загружают в коксовые печи с периодом коксования 16-22 часа и средневзвешенной температурой 1033^oС.

В качестве углеводородсодержащей добавки используют продукты переработки угля, нефти или пластмасс, в том числе отходы коксохимического производства, в количестве 4-5% от массы сухой шихты.

Качество получаемого кокса определяют в соответствии с ГОСТом 5953-81. Критериями равномерности распределения добавки выбраны показатели механической прочности кокса M₁₀ и М₂₅.

Изобретение иллюстрируется следующими конкретными примерами. Примеры 1-26 (см. таблицу 1) иллюстрируют предлагаемый способ при заявляемых параметрах. В примерах 1-26 использовали угольную шихту с содержанием фракции 0-3 мм 89% следующего марочного состава, мас.%: Г-45, Ж-15, к-12, ос-28; пластометрические показатели, мм: х-12, у=17; выход летучих веществ V^daf=30,4%; зольность А^d=12%; влажность - 10,1%.

Пример 1. Угольную шихту подавали сверху вниз из угольной башни в приемный бункер углезагрузочного вагона. Расстояние между выпускным отверстием 1 угольной башни и приемным отверстие 2 бункера углезагрузочного вагона составило Н. Расстояние между наружной границей потока 3 шихты и его центральной осью 4 составило L.

Газосборниковую смолу в количестве примерно 4% от массы сухой шихты распыляли внутрь подаваемого сверху вниз потока шихты под давлением 2 мПа на трех уровнях - верхнем, среднем и нижнем, которые располагали от выпускного отверстия угольной башни на расстоянии H₁, H₂ и Н₃ соответственно, при этом расстояние Н₁ составило 0,3 расстояния Н, расстояние H₂ - 0,45 расстояния Н, расстояние Н₃ - 0,7 расстояния Н. Добавку внутрь потока шихты на верхний уровень подавали с двух сторон, с одной - через трубопровод 5, отводы 6 от него и форсунки 7, с другой стороны - через трубопровод 8, отводы 9 от него и форсунки 10. На средний уровень добавку подавали с одной стороны через трубопровод 5, отводы 11 от него и форсунки 12, с другой стороны - через трубопровод 8, отводы 13 от него и форсунки 14. Добавку внутрь потока шихты на нижний уровень подавали также с двух сторон, с одной стороны - через трубопровод 5, отводы 15 от него и форсунки 16, с другой стороны - через трубопровод 8, отводы 17 от него и форсунки 18. На всех уровнях подачу добавки внутрь потока угольной шихты вели тремя потоками через отводы 6, 9, 11, 13, 15, 17.

Газосборниковую смолу распыляли от наружной границы потока 3 шихты на расстоянии L₁ на верхнем уровне, на расстоянии L₂ - на среднем уровне, расстоянии L₃ - на нижнем уровне, при этом расстояние L₁ составило 0,15 расстояния L, расстояние L₂ - 0,45 расстояния L, расстояние L₃ - 0,75 расстояния L.

На верхний уровень подавали 0,45 общего количества добавки, на средний - 0,30 общего количества добавки, на нижний - 0,25 общего количества добавки.

Перекрытие подачи добавки в трубопроводы 5 и 8 осуществляли запорными вентилями 19. После этого трубопроводы между вентилями 19 и форсунками 7, 10, 12, 14, 16, 18 очищали от остатков добавки острым паром, подаваемым после открытия вентилей 20.

Добавку в трубопроводы 5 и 8 подавали из отстойника 21 насосом 22.

Угольную шихту с введенной газосборниковой смолой загружали в коксовые печи с периодом коксования 18 ч и средневзвешенной температурой выдаваемого кокса 1033^oС. Полученный кокс имел следующие показатели механической прочности: М₂₅ - 90,9%, М₁₀ - 4,7%.

Пример 2. Последовательность операций введения углеводородсодержащей добавки в угольную шихту перед коксованием и параметры их проведения аналогичны указанным в примере 1, за исключением того, что расстояние Н₂ от выпускного отверстия угольной башни до среднего уровня ввода добавки составило 0,55 расстояния H. Полученный кокс имел следующие показатели механической прочности: М₂₅ - 90,7%, М₁₀ - 4,5%.

Пример 3. Последовательность операций введения углеводородсодержащей добавки в угольную шихту перед коксованием и параметры их проведения аналогичны указанным в примере 2, за исключением того, что расстояние Н₂ от выпускного отверстия угольной башни до среднего уровня ввода добавки составило 0,50 расстояния Н. Полученный кокс имел следующие показатели механической прочности: М₂₅ - 90,8%, М₁₀ - 4,6%.

Пример 4. Последовательность операций введения углеводородсодержащей добавки в угольную шихту перед коксованием и параметры их проведения аналогичны указанным в примере 3, за исключением того, что расстояние L₁ от наружной границы потока шихты до места ввода добавки на верхнем уровне составило 0,10 расстояния L. Полученный кокс имел следующие показатели механической прочности: М₂₅ - 90,8%, М₁₀ - 4,6%.

Пример 5. Последовательность операций введения углеводородсодержащей добавки в угольную шихту перед коксованием и параметры их проведения аналогичны указанным в примере 4, за исключением того, что расстояние L₁ от наружной границы потока шихты до места ввода добавки на верхнем уровне составило 0,20 расстояния L. Полученный кокс имел следующие показатели механической прочности: М₂₅ - 91,0%, М₁₀ - 4,4%.

Пример 6. Последовательность операций введения углеводородсодержащей добавки в угольную шихту перед коксованием и параметры их проведения аналогичны указанным в примере 3, за исключением того, что расстояние L₂ от наружной границы потока шихты до места ввода добавки на среднем уровне составило 0,30 расстояния L. Полученный кокс имел следующие показатели механической прочности: М₂₅ - 90,7%, М₁₀ - 4,5%.

Пример 7. Последовательность операций введения углеводородсодержащей добавки в угольную шихту перед коксованием и параметры их проведения аналогичны указанным в примере 6, за исключением того, что расстояние L₂ от наружной границы потока шихты до места ввода добавки на среднем уровне составило 0,60 расстояния L. Полученный кокс имел следующие показатели механической прочности: М₂₅ - 91,2%, М₁₀ - 4,3%.

Пример 8. Последовательность операций введения углеводородсодержащей добавки в угольную шихту перед коксованием и параметры их проведения аналогичны указанным в примере 3, за исключением того, что расстояние L₃ от наружной границы потока шихты до места ввода добавки на нижнем уровне составило 0,70 расстояния L. Полученный кокс имел следующие показатели механической прочности: М₂₅ - 91,0%, М₁₀ - 4,4%.

Пример 9. Последовательность операций введения углеводородсодержащей добавки в угольную шихту перед коксованием и параметры их проведения аналогичны указанным в примере 8, за исключением того, что расстояние L₃ от наружной границы потока шихты до места ввода добавки на нижнем уровне составило 0,80 расстояния L. Полученный кокс имел следующие показатели механической прочности: М₂₅ - 91,2%, М₁₀ - 4,3%.

Пример 10. Последовательность операций введения углеводородсодержащей добавки в угольную шихту перед коксованием и параметры их проведения аналогичны указанным в примере 3, за исключением того, что количество добавки, подаваемое на верхний уровень составило 0,40 общего количества добавки. Полученный кокс имел следующие показатели механической прочности: М₂₅ - 90,5%, М₁₀ - 4,9%.

Пример 11. Последовательность операций введения углеводородсодержащей добавки в угольную шихту перед коксованием и параметры их проведения аналогичны указанным в примере 10, за исключением того, что количество добавки, подаваемое на верхний уровень составило 0,50 общего количества добавки. Полученный кокс имел следующие показатели механической прочности: М₂₅ - 90,3%, М₁₀ - 4,8%.

Пример 12. Последовательность операций введения углеводородсодержащей добавки в угольную шихту перед коксованием и параметры их проведения аналогичны указанным в примере 3, за исключением того, что количество добавки, подаваемое на средний уровень составило 0,25 общего количества добавки. Полученный кокс имел следующие показатели механической прочности: М₂₅ - 90,9%, М₁₀ - 4,7%.

Пример 13. Последовательность операций введения углеводородсодержащей добавки в угольную шихту перед коксованием и параметры их проведения аналогичны указанным в примере 12, за исключением того, что количество добавки, подаваемое на средний уровень, составило 0,35 общего количества добавки. Полученный кокс имел следующие показатели механической прочности: М₂₅ - 90,7%, М₁₀ - 4,8%.

Пример 14. Последовательность операций введения углеводородсодержащей добавки в угольную шихту перед коксованием и параметры их проведения аналогичны указанным в примере 1, за исключением того, что давление добавки на выходе из форсунки составило 3 мПа, а в качестве углеводородсодержащей добавки использовали смесь газосборниковой смолы и отходов химического цикла коксохимического производства в соотношении 1:1 в количестве 4,5% от массы сухой шихты. Полученный кокс имел следующие показатели механической прочности: М₂₅ - 95,1%, М₁₀ - 2,1%.

Пример 15. Последовательность операций введения углеводородсодержащей добавки в угольную шихту перед коксованием и параметры их проведения аналогичны указанным в примере 14, за исключением того, что расстояние H₂ от выпускного отверстия угольной башни до среднего уровня ввода добавки составило 0,55 расстояния Н. Полученный кокс имел следующие показатели механической прочности: М₂₅ - 95,2%, M₁₀ - 2,0%.

Пример 16. Последовательность операций введения углеводородсодержащей добавки в угольную шихту перед коксованием и параметры их проведения аналогичны указанным в примере 15, за исключением того, что расстояние Н₂ от выпускного отверстия угольной башни до среднего уровня ввода добавки составило 0,50 расстояния Н. Полученный кокс имел следующие показатели механической прочности: М₂₅ - 95,3%, М₁₀ - 1,9%.

Пример 17. Последовательность операций введения углеводородсодержащей добавки в угольную шихту перед коксованием и параметры их проведения аналогичны указанным в примере 16, за исключением того, что расстояние L₁ от наружной границы потока шихты до места ввода добавки на верхнем уровне составило 0,10 расстояния L. Полученный кокс имел следующие показатели механической прочности: М₂₅ - 94,8%, М₁₀ - 2,3%.

Пример 18. Последовательность операций введения углеводородсодержащей добавки в угольную шихту перед коксованием и параметры их проведения аналогичны указанным в примере 17, за исключением того, что расстояние L₁ от наружной границы потока шихты до места ввода добавки на верхнем уровне составило 0,20 расстояния L. Полученный кокс имел следующие показатели механической прочности: М₂₅ - 94,9%, М₁₀ - 2,2%.

Пример 19. Последовательность операций введения углеводородсодержащей добавки в угольную шихту перед коксованием и параметры их проведения аналогичны указанным в примере 16, за исключением того, что расстояние L₂ от наружной границы потока шихты до места ввода добавки на среднем уровне составило 0,30 расстояния L. Полученный кокс имел следующие показатели механической прочности: М₂₅ - 94,7%, M₁₀ - 2,4%.

Пример 20. Последовательность операций введения углеводородсодержащей добавки в угольную шихту перед коксованием и параметры их проведения аналогичны указанным в примере 19, за исключением того, что расстояние L₂ от наружной границы потока шихты до места ввода добавки на среднем уровне составило 0,60 расстояния L. Полученный кокс имел следующие показатели механической прочности: М₂₅ - 94,7%, M₁₀ - 2,4%.

Пример 21. Последовательность операций введения углеводородсодержащей добавки в угольную шихту перед коксованием и параметры их проведения аналогичны указанным в примере 16, за исключением того, что расстояние L₃ от наружной границы потока шихты до места ввода добавки на нижнем уровне составило 0,70 расстояния L. Полученный кокс имел следующие показатели механической прочности: М₂₅ - 94,6%, М₁₀ - 2,5%.

Пример 22. Последовательность операций введения углеводородсодержащей добавки в угольную шихту перед коксованием и параметры их проведения аналогичны указанным в примере 21, за исключением того, что расстояние L₃ от наружной границы потока шихты до места ввода добавки на нижнем уровне составило 0,80 расстояния L. Полученный кокс имел следующие показатели механической прочности: М₂₅ - 94,5%, M₁₀ - 2,6%.

Пример 23. Последовательность операций введения углеводородсодержащей добавки в угольную шихту перед коксованием и параметры их проведения аналогичны указанным в примере 16, за исключением того, что количество добавки, подаваемое на верхний уровень, составило 0,40 общего количества добавки. Полученный кокс имел следующие показатели механической прочности: М₂₅ - 94,6%, М₁₀ - 2,5%.

Пример 24. Последовательность операций введения углеводородсодержащей добавки в угольную шихту перед коксованием и параметры их проведения аналогичны указанным в примере 23, за исключением того, что количество добавки, подаваемое на верхний уровень, составило 0,50 общего количества добавки. Полученный кокс имел следующие показатели механической прочности: М₂₅ - 94,8%, М₁₀ - 2,3%.

Пример 25. Последовательность операций введения углеводородсодержащей добавки в угольную шихту перед коксованием и параметры их проведения аналогичны указанным в примере 16, за исключением того, что количество добавки, подаваемое на средний уровень, составило 0,25 общего количества добавки. Полученный кокс имел следующие показатели механической прочности: М₂₅ - 94,9%, М₁₀ - 2,2%.

Пример 26. Последовательность операций введения углеводородсодержащей добавки в угольную шихту перед коксованием и параметры их проведения аналогичны указанным в примере 25, за исключением того, что количество добавки, подаваемое на средний уровень, составило 0,35 общего количества добавки. Полученный кокс имел следующие показатели механической прочности: М₂₅ - 95,0%, М₁₀ - 2,1%.

В целях получения сравнительных данных были проведены испытания способа по прототипу с использованием исходной угольной шихты с такими же характеристиками, как и в предлагаемом способе. Результаты сравнительных испытаний предлагаемого способа и способа по прототипу приведены в таблице.

Как показывают данные таблицы, качество кокса, производимого предлагаемым способом, по показателям M₂₅ и M₁₀ выше, чем качество кокса, производимого известным способом. Так, механическая прочность кокса по показателю M₂₅ повышается по сравнению с прототипом на 2,7 - 3,6%, а истираемость по M₁₀ снижается на 3,8 - 4,4%.