установка для охлаждения кокса

Формула изобретения

УСТАНОВКА ДЛЯ ОХЛАЖДЕНИЯ КОКСА, содержащая камеру шахтного типа с установленными внутри нее в зоне постоянного сечения водо(паро)охлаждаемыми плоскими теплосъемными элементами, размещенными с зазором по отношению друг к другу, и устройство для вывода газов, отличающаяся тем, что теплосъемные элементы установлены по высоте камеры в несколько горизонтальных рядов, причем сменные горизонтальные ряды расположены с зазором относительно друг друга, а теплосъемные элементы по высоте камеры размещены в шахматном порядке.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к устройству для охлаждения кокса после его выдачи из коксовых печей и может быть использовано в коксохимической промышленности.

Известна установка для охлаждения кокса, содержащая шахтную камеру, выполненную с сужением в средней части, разделяющим ее на две части, в верхней части установлены теплосъемные элементы и устройство для загрузки горячего кокса, в нижней части шахты устройство для подвода газа и устройство для выгрузки охлажденного кокса, в средней части шахты установлено устройство для вывода газового теплоносителя [1]

В данной установке горячий кокс с температурой 1000-1050^оС подается в верхнюю часть камеры и под действием силы тяжести проходит через камеру, где охлаждается исключительно теплосъемными элементами, и далее через шлюзовый затвор, отделяющий верхнюю часть камеры от нижней, поступает в нижнюю часть камеры, где охлаждается газом, содержащим водяные пары, подаваемым противотоком к охлаждаемому коксу. Кокс, охлажденный до температуры 150-200^оС, выводится из камеры, а газ после контактирования с коксом и газ, выделяющийся из кокса при его охлаждении в верхней части камеры, выводится из средней части камеры и подается на нагрев угольной шихты. Однако в этой установке вывод газа, образующегося при охлаждении кокса, из верхней части камеры и газа-теплоносителя из нижней части камеры осуществляется через одно и то же устройство, что приводит к их смешению. Смешение высококалорийного газа, выделяющегося из кокса, с газом, циркулирующим в системе, не позволяет использовать его квалифицированно и приводит к необходимости либо сброса газа, что приводит к загрязнению окружающей среды, либо к необходимости установки аппаратов для его очистки, что приводит к дополнительным затратам. К тому же указанная установка может быть использована только при производстве кокса из предварительно нагретых угольных шахт. При производстве кокса из влажной шихты проблема утилизации тепла горячего кокса остается нерешенной.

Известна установка для охлаждения кокса, содержащая камеру шахтного типа с установленными внутри нее в зоне постоянного сечения водопароохлаждаемыми плоскими теплосъемными элементами, размещенными с зазором по отношению друг к другу, и устройство для вывода газов [2]

В указанной установке охлаждение кокса ведется как косвенным теплообменом, так и непосредственным теплообменом кокса с инертным газом. Косвенное охлаждение осуществляется за счет вертикально установленных водоохлаждаемых теплообменных элементов, расположенных по всему сечению камеры в один ряд с зазором между теплообменными элементами. Прямое охлаждение кокса осуществляется за счет подачи инертного газа противотоком движению кокса через трубопровод подачи инертного газа, прикрепленный к нижней части камеры охлаждения и снабженный устройством для регулирования количества подаваемого газа. Вывод газа после контактирования его с коксом производится через трубопровод, размещенный в верхней части камеры охлаждения.

Однако данное решение требует больших капитальных затрат на осуществление процесса, связанных с необходимостью создания двух больших агрегатов шахты для кокса и котла-утилизатора (примерно равных по стоимости), агрегатов для грубой и тонкой очистки газового теплоносителя от коксовой пыли, большие эксплуатационные затраты, обусловленные обслуживанием большого количества агрегатов и прокачкой значительных объемов промежуточного газового теплоносителя, уменьшение выхода валового кокса (до 3%) в результате "угара" процесса перехода кокса в газовую фазу при взаимодействии с окислительными компонентами газового теплоносителя кислородом, углекислым газом и водяными парами.

Цель изобретения состоит в осуществлении охлаждения кокса только косвенным теплообменом через стенки теплообменных элементов и упрощении регулирования гидравлического режима благодаря тому, что отсасывается только газ, образующийся в результате изотермической выдержки кокса.

Для достижения цели в установке для охлаждения кокса, содержащей камеру шахтного типа с установленными внутри нее в зоне постоянного сечения водопароохлаждаемыми плоскими теплосъемными элементами, размещенными с зазором по отношении друг к другу, и устройство для вывода газов, теплосъемные элементы установлены по высоте камеры в несколько горизонтальных рядов, причем смежные горизонтальные ряды расположены с зазором относительно друг друга, а теплосъемные элементы по высоте камеры размещены в шахматном порядке.

На чертеже схематично изображена описываемая установка для охлаждения кокса.

Установка содержит камеру 1 шахтного типа, преимущественно прямоугольного сечения, с размещенными внутри нее в зоне постоянного сечения водопароохлаждаемыми плоскими теплосъемными элементами 2, установленными с зазором 3 друг к другу, устройство 4 для загрузки кокса и устройство 5 для выгрузки кокса.

Элементы 2 установлены по высоте камеры 1 в несколько горизонтальных рядов 6, причем смежные горизонтальные ряды расположены с зазором 7 относительно друг друга. Теплосъемные элементы 2 по высоте камеры размещены в шахматном порядке для предотвращения зависания слоя кокса из-за небольшого зазора 7. Элементы 2 через трубопровод 8 соединены с барабаном-сепаратором 9.

В корпусе камеры 1 выполнен канал 10, соединенный трубопроводом 11 с устройством для вывода газов, содержащим холодильник 12, газодувку 13 и регулятор 14 расхода. В камере 1 установлен датчик 15 давления, связанный с системой 16 автоматического регулирования давления, соединенный с регулятором 14 расхода.

Работает установка следующим образом.

Кокс с температурой 950-1100^оС устройством 4 для загрузки подается в камеру 1, где под действием силы тяжести опускается вниз и отдает тепло водe (пару), проходящим внутри теплосъемных элементов 2, и устройством 5 выдается из камеры с температурой 180-200^оС. Вода подается в теплосъемные элементы 2, проходя которые, нагревается и выводится в виде пароводяной смеси через трубопровод 8 в барабан-сепаратор 9, где пароводяная смесь разделяется на воду, возвращаемую на теплообмен, и пар, направляемый потребителю. Газ, выделяющийся из кокса в камере 1, газодувкой 13 по трубопроводу 11 выводится из камеры по каналу 10 и подается в холодильник 12 для охлаждения. При помощи системы 16 автоматического поддержания давления, управляющей регулятором 14 расхода в зависимости от сигналов датчиков 15 давления, обеспечивается заданный гидравлический режим в камере.

Образующийся при охлаждении кокса газ в количестве 17-35 нм³ на тонну кокса состоит в основном из водорода (70%) и направляется в газопровод обратного коксового газа. Однако газ может использоваться как высококалорийное топливо, применяться для извлечения водорода или сжигаться. Изменение количества отсасываемого газа позволяет поддерживать заданный гидравлический режим в камере и обеспечить экологически чистую и безопасную работу установки. Обеспечение по всему объему камеры атмосферного давления или небольшого разрежения исключит выбросы газа в период между загрузками камеры коксом. Аналогичный гидравлический режим в верхнем сечении камеры обеспечит беспылевую загрузку камеры коксом без применения малоэффективных отсасывающих зондов.

Установка теплосъемных элементов по всей высоте камеры позволяет отказаться от промежуточного газового теплоносителя для охлаждения кокса и, как следствие, отказаться от котла-утилизатора, системы трубопроводов, газодувки для прокачки газового теплоносителя и аппаратов для его очистки, исключить сброс избыточного теплоносителя и загрязнение окружающей среды, уменьшить общую площадь, занимаемую установкой.

Выполнение камеры с постоянным сечением в зоне расположения теплосъемных элементов при применении разгрузочного устройства с выводом кокса по всему сечению камеры обеспечивает равномерный сход слоя кокса, что позволяет исключить появление локальных объемов горючего кокса на выходе из установки при обеспечении ее максимальной производительности.