способ охлаждения кокса и устройство для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ охлаждения кокса путем косвенного теплообмена с охлаждающим агентом при прохождении кокса под действием силы тяжести через первую ступень и прямого теплообмена с охлаждающим агентом на второй ступени, отличающийся тем, что охлаждение на второй ступени ведут орошением кокса водой при непрерывном перемешивании и принудительном перемещении его через вторую ступень, воду для охлаждения подают позонно в количестве, обеспечивающем ее испарение и достижение заданной температуры кокса в каждой зоне.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что для орошения кокса используют фенольные воды коксохимического производства после биохимустановки, техническую воду продувочного цикла оборотного водоснабжения или их смесь.

3. Устройство для охлаждения кокса, содержащее верхнюю камеру шахтного типа с установленными внутри нее теплообменниками и соединенную с ней нижнюю камеру с устройством для подачи в нее охлаждающего агента, отличающееся тем, что нижняя камера выполнена в виде вращающегося барабана, установленного наклонно к оси верхней камеры, снабженного устройством для перемешивания и перемещения кокса к разгрузочному концу барабана и снабженного устройством для подачи воды в разные зоны барабана с регулятором расхода воды.

Описание изобретения к патенту

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

Известны технические решения, обеспечивающие охлаждение горячего кокса с t = 1000 - 1050^oC, выдаваемого из коксовых печей до температуры 100 - 200^oC.

Эти технические решения, в основном, идут по двум направлениям.

Тушение кокса водой (мокрое тушение), основанное на орошении массы раскаленного кокса водой с охлаждением до температуры 60 - 120^oC и выбросом образующихся паров в атмосферу. При мокром тушении часть (10 - 15%) воды, идущей на тушение, испаряется, часть остается в коксе, а большая часть воды после тушения подается на отстаивание и затем возвращается в цикл.

Мокрое тушение кокса, позволяющее использовать избыточные воды коксохимического производства, приводит к безвозвратной потере значительного количества тепла (350000 - 370000 ккал на 1 т кокса), что составляет около 50% от всего тепла, затраченного на процесс коксования, а также к значительному загрязнению воздушного бассейна, т.к. образующиеся при таком способе тушения пары вместе с химически токсичными компонентами выбрасываются в атмосферу. Кроме того, в результате резкого охлаждения и высокого температурного градиента между поверхностью и центром коксовых отдельностей возникает значительные структурные напряжения и объемные деформации, приводящие к образованию сильно развитой сети трещин и микротрещин, что в свою очередь, ведет к снижению прочностных характеристик кокса, образованию значительного количества (около 9,0%) мелких фракций (менее 25 мм).

Сухое тушение кокса основано на продувке массы раскаленного кокса в закрытой емкости охлажденным инертным газом с последующей утилизацией тепла, например, для производства пара или энергоносителя, либо для сушки влажной угольной шихты.

Сухое тушение кокоса, позволяет использовать физическое тепло кокса, выдаваемого из коксовых печей, и обеспечивает в результате "мягкого", медленного охлаждения более равномерный гранулометрический состав кокса и увеличивает по сравнению с мокрым тушением прочностные характеристики кокса. Однако в результате циркуляции газов через массу раскаленного кокса происходит взаимодействие этих газов с коксом, что приводит к значительным потерям последнего - угару (более 3%), образованию избыточных газов, сброс которых приводит к загрязнению воздушного бассейна. Кроме того, при таком способе тушения на коксохимических производствах возникает проблема сброса избыточных химически загрязненных вод, образующихся в результате коксования влажной угольной шихты.

Известны технические решения, позволяющие в той или иной степени снизить угар кокса и образование избыточных газов за счет использования непрямого теплообмена и двухступенчатой системы охлаждения, но не устраняющие другие недостатки.

Известен способ охлаждения кокса, согласно которому горячий кокс под действием силы тяжести проходит через первую ступень, где контактирует с охлаждающим агентом = водой через стенки теплообменника, и с температурой 800 - 850^oC подается на вторую ступень, где охлаждается до температуры 150 - 200^oC непосредственным контактированием с охлаждающим газом, содержащим пары воды.

Устройство для осуществления этого способа содержит шахту с пережимом в центральной части, разделяющим ее на две камеры: верхнюю с установленными внутри нее несколькими теплообменниками, в которые подают охлаждающий агент, и нижнюю, снабженную устройством для подачи в нее и вывода из нее охлаждающего агента.

Устройство для подачи в нижнюю камеру охлаждающего агента выполнено в виде кольцевого канала, размещенного в нижней части камеры со стороны разгрузочного устройства.

Устройство для вывода охлаждающего агента установлено в верхней части камеры перед пережимом. Недостатком данного устройства является неравномерность охлаждения кокса. Из-за разной порозности кокса в движущейся массе и большой скорости движения центральных участков по отношению к периферийным, пристеночным участкам, газ пойдет по пути наименьшего сопротивления и не обеспечит охват всей массы по объему, что может привести к выдаче части кокса с высокой температурой.

Кроме того, охлаждение кокса газом на второй ступени приводит к усложнению установки из-за необходимости очистки газа и возникновению проблемы использования загрязненной воды, используемой ранее для тушения кокса.

Задачей предлагаемого технического решения является устранение указанных недостатков.

Задача решается за счет того, что в способе охлаждения кокса путем косвенного теплообмена с охлаждающим агентом при прохождении кокса под действием силы тяжести через первую ступень и прямого теплообмена с охлаждающим агентом на второй ступени, охлаждение кокса на второй ступени ведут орошением водой при непрерывном перемешивании и принудительном перемещении его через вторую ступень, воду для охлаждения подают позонно в количестве, обеспечивающем ее испарение и достижение заданной температуры кокса на выходе из каждой зоны.

В качестве охлаждающего агента на второй ступени можно использовать фенольные воды коксохимического производства после биохимустановки, техническую воду продувочного цикла оборотного водоснабжения или их смесь.

Задача решается также за счет того, что в устройстве для осуществления способа, содержащем верхнюю камеру шахтного типа с установленными внутри нее теплообменниками и соединенную с ней нижнюю камеру с устройством для подачи в нее охлаждающего агента, нижняя камера выполнена в виде вращающегося барабана, установленного наклонно к оси верхней камеры, снабженного устройством для перемешивания и перемещения кокса к разгрузочному концу барабана и устройством для подачи воды в разные зоны барабана с регулятором расхода воды.

Перемешивание кокса в процессе его орошения водой и перемещения вдоль барабана обеспечивает охлаждение всей массы и объема кокса.

Перемещение кокса и перемешивание, а также его охлаждение достигается при использовании вращающегося барабана с установленными внутри него лопастями для перемешивания и перемещения кокса и устройствами для подачи воды на орошение кокса. Перемещению кокса внутри барабана способствует установка последнего под углом к верхней камере.

Подача воды в барабан по зонам с подачей в каждую зону воды в количестве, обеспечивающем ее испарение и заданную температуру на выходе из каждой зоны, позволяет поддерживать необходимый "мягкий" режим охлаждения, в результате чего значительно уменьшается растрескивание кокса, что позволяет получить кокс более равномерного гранулометрического состава.

Изменение количества воды, подаваемого в барабан для охлаждения кокса, обеспечивается за счет оборудования устройства для подачи воды в барабан регуляторами расхода.

Способ реализуется на установке, изображенной на чертеже.

Установка содержит камеру охлаждения 1 с размещенной над ней форкамерой 2 с загрузочным устройством 3, размещенные по всей высоте камеры 1 теплообменниками 4 и размещенное в нижней ее части разгрузочное устройство 5, вращающийся барабан 6, расположенный под углом 93 - 95^o относительно оси камеры 1, связанный питателем 7 с разгрузочным устройством 5. Барабан снабжен неподвижными кожухами 8 и 9 и лопастями 10 и оборудован двумя трубопроводами 11 и 12, оснащенными форсунками 13 и соединенными с трубопроводами 14, 15, снабженными регуляторами расхода воды 16. В трубопроводе 11 форсунки расположены в первой по ходу движения кокса зоне барабана, в трубопроводе 12 форсунки расположены во второй зоне. Барабан связан с трубопроводом 17, соединенным через циклон 18 с дымовой трубой 19 и топкой 20.

Барабан снабжен устройствами 21 для замера температуры кокса в первой и второй зоне охлаждения.

Установка работает следующим образом.

Выданный из коксовой камеры кокс с t = 1100^oC с помощью устройства 3 загружают в форкамеру 2, где его подвергают изотермическому выдерживанию при t = 1100^oC в течение 60 мин.

Из форкамеры кокс поступает в камеру охлаждения 1, проходя между теплообменниками 4, охлаждается, передавая тепло через стенки воде, подаваемой в теплообменники.

Кокс с температурой t = 650^oC через разгрузочное устройство 5 подается питателем 7 в барабан 6, подхватывается лопастями 10 и, перемешиваясь, проходит последовательно через первую и вторую зону охлаждения. В первой зоне кокс охлаждается с 650 до 350^oC водой, подаваемой по трубопроводу 14 и трубопроводу 11 через форсунки 13, во второй зоне охлаждается с 350 до 150^oC водой, подаваемой по трубопроводу 12. При отклонении температуры кокса в зонах от заданной с помощью регулятора расхода воды 16 увеличивают или уменьшают, в зависимости от температуры кокса, количество воды, подаваемой на орошение.

Образующийся при охлаждении кокса пар выводят из барабана 6 и по трубопроводу 17, соединенному с неподвижным кожухом 8, подают в циклон 18. После очистки пар смешивают с горячими продуктами горения топки 20 и через дымовую трубу 19 выбрасывают в атмосферу.

Анализ отобранных проб кокса показал, что выходящий из барабана кокс за все время работы имеет постоянную влажность 0,6% и обладает достаточно высокой прочностью по показателю М25 89,8 - 90,7%, низкой истираемостью по показателю М10 4,1 - 5,5%, высокой равномерностью гранулометрического состава - содержание фракций размером 40 - 80 мм 76,4 - 77,8%, а фракций более 80 мм 2,2 - 5,0%, и относительно небольшим содержанием коксовой мелочи: фракции менее 25 мм 4,5 - 6,1%, а фракции меньше 10 мм 0,9 - 2,6%.