способ бездымной загрузки коксовых печей

Формула изобретения

Способ бездымной загрузки коксовых печей, включающий отсос газов загрузки при помощи паровой инжекции через стояки машинной и коксовой сторон, отличающийся тем, что отсос газов ведут с помощью пароструйных эжекторов, установленных на седловинах стояков загружаемых печей с обеих сторон батареи, отсасываемые эжекторами газы загрузки очищают от угольной пыли в циклонах и по общему нагнетательному трубопроводу подают в подсводовое пространство смежной печи и инжектируют в газосборник машинной стороны.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к коксохимической промышленности, в частности к способам бездымной загрузки коксовых печей.

Известен автономный способ бездымной загрузки угля загрузочным вагоном с отсосом вентиляторами газов загрузки от загрузочных люков с устройствами для их мокрой или сухой очистки с дожигом или без него и сбросом в атмосферу очищенных от угольной пыли газов или продуктов их сжигания [1]. Недостатками метода являются значительное увеличение массы загрузочного вагона, безвозвратные потери сырого коксового газа и загрязнение им атмосферы или продуктами его сгорания.

Известен полуавтономный способ бездымной загрузки коксовых печей, в котором оборудование для отсоса и очистки газов загрузки вынесено с загрузочного вагона и установлено стационарно. Газы загрузки поступают в пылеуловители у загрузочных люков, в систему пылеотсоса на загрузочном вагоне, которая с помощью специального телескопического устройства подсоединяется на период загрузки к стационарному трубопроводу [2]. Поэтому способ является полуавтономным. При этом способе бездымной загрузки масса загрузочного вагона увеличивается незначительно, но присоединительное устройство имеет сложную конструкцию, не исключаются отложения смолы в трубопроводах и создание взрывоопасных смесей, загрязняется атмосфера.

Известен также способ бездымной загрузки коксовых печей с применением паровой инжекции газов загрузки в газосборники [1]. Сущность метода заключается в определенном порядке выпуска угля из бункеров загрузочного вагона и эвакуации газов загрузки через стояки в газосборники по сторонам батареи. Паровые сопла для инжекции размещаются вверху стояков по оси их колен и с помощью стационарных паропроводов и кранов присоединены к паропроводам по сторонам батареи. При включении перед началом загрузки пара на инжекцию давлением 0,7-1,0 МПа в основаниях стояков создается разрежение, обеспечивающее бездымность загрузки 95-98%.

В последние годы Гипрококс запроектировал несколько крупных коксовых батарей с одним газосборником и инжектированием в него газов загрузки с машинной стороны, а с коксовой стороны - через укороченные стояки или люки, перекидной патрубок и подсводовое пространство смежной печи [3]. Аналогично осуществляют бездымную загрузку с помощью углезагрузочного вагона новой конструкции за рубежом [4].

Основными недостатками метода бездымной загрузки с инжектированием газов в газосборники являются значительный пылеунос [5], повышение зольности смолы с 0,05-0,07% до 0,2-0,4%, увеличение ее плотности и вязкости, увеличение количества фусов и их отложений в клапанных коробках, газосборниках и хранилищах смолы. Кроме того, поскольку в этом способе единственным постоянным элементом пароструйного инжектора является сопло, а колено лишь условно можно назвать смесительной камерой (причем без конфузора, диффузора), эффективный отсос и нагнетание газов загрузки обеспечивают лишь при достаточно высоких давлении и расходе пара.

Расход пара давлением 0,7-1,0 МПа на инжекцию составляет 380-590 кг/ч, а потери через краны могут достигать 200-750 кг/ч [1].

Известны опыты по применению циклонов различных конструкций, соединенных со стояком загружаемой печи, для очистки газов загрузки от угольной пыли и смолы [6] перед подачей их в газосборники. Так как отсос газов загрузки производился вентилятором и из-за подсосов невозможно предотвратить образование взрывоопасных смесей газа с воздухом, такой способ бездымной загрузки развития не получил.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является "способ бездымной загрузки коксовых печей" по авт.св. 287901 автора Кулакова Н.К.

Способ бездымной загрузки коксовых печей с последовательным опорожнением бункеров углезагрузочного вагона и отсосом газа из печей в газосборники при помощи паровой или газовой инжекции через стояки машинной или коксовой сторон, причем отсос газов загрузки при выпуске шихты из бункера углезагрузочного вагона с коксовой стороны производят через стояк с машинной стороны, а при выпуске шихты из бункера с машинной стороны отсос газов производят через стояк с коксовой стороны, при выпуске шихты из среднего бункера отсос газов производят через стояки с машинной и коксовой сторон одновременно.

У данного метода существенным недостатком является незначительное улучшение качества каменноугольной смолы, т.к. газы загрузки отсасываются через стойки в газосборник без очистки.

Задачей предложенного способа бездымной загрузки коксовых печей является обеспечение взрывобезопасности и очистки газов загрузки от угольной пыли до подачи их в газосборники и за счет этого улучшение качества каменноугольной смолы, уменьшение количества фусов, а также снижение расхода и потерь пара.

Поставленная задача решается тем, что способ бездымной загрузки коксовых печей включает отсос газов при помощи паровой инжекции через стояки машинной и коксовой сторон.

Отсос газов ведут с помощью пароструйных эжекторов, установленных на седловинах стояков загружаемых печей с обеих сторон батареи, отсасываемые эжекторами газы загрузки очищают от угольной пыли в циклонах и по общему нагнетательному трубопроводу подают в подсводовое пространство смежной печи и инжектируют в газосборник машинной стороны.

Заявляемое решение отличается от прототипа тем, что пароструйный эжектор не встраивают в конструкцию стояка, а устанавливают на верх стояка загружаемой печи с обеих сторон батареи, а на батареях с одним газосборником - на верх стояка с машинной стороны и на верх укороченного стояка или на четвертый люк с коксовой стороны.

Заявляемое решение отличается от прототипа тем, что газы загрузки не эжектируют непосредственно в газосборник, а нагнетают в смеси с паром в циклон на загрузочном вагоне для их очистки от угольной пыли.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг. 1 показан пароструйный эжектор, установленный на седловину стояка; на фиг. 2 представлена принципиальная схема установки для бездымной загрузки коксовых печей, размещенной на загрузочном вагоне (бункеры не показаны).

Устройством, обеспечивающим отсос газов загрузки и их транспортирование на очистку от угольной пыли в циклон, является известное техническое решение - пароструйный эжектор (фиг. 1). Он включает в себя сопло 1, трубу Вентури, состоящую из конфузора 2, смесительной камеры 3, диффузора 4. Низ конфузора обрамлен обечайкой 5, которая устанавливается на седловину стояка 6. Конфузор является верхом приемной камеры 7, которой является внутренняя полость стояка. На обечайке 5 укреплен паропровод 8, на котором в тройник 9 установлено сопло 1. Сопло 1 устанавливают для эффективной работы эжектора, точно по оси смесительной камеры 3. Пар в паропровод 8 подают по гибкому шлангу 10. Диффузор 4 соединен с напорным трубопроводом 11, по которому эжектируемые газы загрузки в смеси с парами нагнетаются в циклон для очистки.

Основные размеры эжектора и их соотношения определяют и оптимизируют расчетным путем [6], благодаря чему для эффективной бездымной загрузки предлагаемым способом достаточно давление пара 0,35-0,5 МПа, т.е. в 2 раза ниже, чем при инжектировании паром газов загрузки в газосборник, при котором единственным постоянным элементом струйного аппарата является сопло.

Бездымную загрузку коксовой печи производят следующим образом (фиг. 2). Загрузочный вагон 12 устанавливают по оси загружаемой печи 13. С помощью специального устройства 14 на седловины 6 стояков 15 загружаемой печи устанавливают из транспортного в рабочее положение пароструйные эжекторы 16. Соединение напорных труб 11 эжекторов и напорной трубы 17 циклона 18 телескопическое или гибким металлическим рукавом. Гибкий шланг 10 подсоединяют к ближайшему (одному из шести) раздаточному патрубку 18 паропровода 19 с помощью быстроразъемного подсоединительного устройства 20 (например типа головок соединительных шлангов железнодорожных вагонов). Включают существующий кран паровой инжекции с машинной стороны смежной печи 21, дополнительным люкосъемом снимают крышку среднего люка и с помощью устройства 22 опускают из транспортного в рабочее положение телескопическую часть 23 общей нагнетательной трубы 24. В момент снятия люков и начала загрузки печи из крайних бункеров включают краны 25 подачи пара в сопла эжекторов.

Таким образом, отсасываемые эжекторами газы загрузки очищают от угольной пыли в циклонах и по общему нагнетательному трубопроводу подают в подсводовое пространство смежной печи и инжектируют в газосборник машинной стороны. Угольную пыль накапливают в бункерах циклонов 26 и направляют по трубам 27 в одну из загружаемых печей. При этом можно прямым методом оценить пылеунос из печи. По окончании загрузки операции выполняют в следующей последовательности: включают кран инжекции с машинной стороны на загружаемой печи, выключают кран эжектора и возвращают эжектор в транспортное положение, закрывают крышку стояка, отсоединяют от раздаточного патрубка резиновой шланг эжектора быстроразъемным устройством 20. При включенном кране паровой инжекции повторяют (или проводят одновременно) все операции с коксовой стороны. После этого на смежной печи поднимают телескопическую часть 23 нагнетательной трубы, люк закрывают крышкой с помощью люкосъема, выключают краны инжекции на смежной и загружаемой печах. Загрузочный вагон уезжает под угольную башню.

Предлагаемый способ бездымной загрузки может быть реализован на коксовых батареях, где бездымная загрузка осуществляется с помощью паровой или гидравлической инжекции. В последнем случае необходимы паропроводы с машинной и коксовой стороны.

Поскольку длина резиновых шлангов рассчитана на обслуживание 10-12 коксовых печей, на паропроводах по длине батареи с обеих сторон достаточно 5-6 раздаточных патрубков с кранами. Это позволяет отказаться от использования 65-69 кранов (по числу печей в батарее) паровой инжекции с коксовой стороны при бездымной загрузке с применением паровой инжекциии, а при использовании гидравлической инжекции - и с машинной стороны. Использование предлагаемого способа бездымной загрузки с применением пароструйных эжекторов обеспечивает по сравнению с существующим способом с применением паровой инжекции следующие преимущества:

1. Улучшение качества каменноугольной смолы, снижение ее зольности, плотности, вязкости. В свою очередь это обеспечивает при переработке смолы получение продуктов, отвечающих требованиям стандартов (прежде всего пека и пекового кокса по зольности).

2. Уменьшение количества фусов, улучшение состояния газоотводящего оборудования коксовых печей.

3. Снижение давления используемого пара, сокращение его расхода и потерь.

4. Применение способа для загрузки шихты независимо от ее влажности, а также от количества газосборников (один или два).

5. Применение пара обеспечивает взрывобезопасность процесса загрузки, охлаждение трубопроводов и циклонов, исключает налипание в них смолы и пыли.

6. Простота конструкции установки, отсутствие в ней дымососов, систем дожита, мокрой очистки и др. обеспечивает незначительное увеличение массы загрузочного вагона.

Предлагаемый способ бездымной загрузки с применением пароструйных эжекторов является новым техническим решением.

Анализ известных технических решений в области способов бездымной загрузки коксовых печей позволяет сделать вывод об о отсутствии признаков, сходных с существенными отличительными признаками в заявляемом способе бездымной загрузки коксовых печей, и признать заявляемое решение соответствующим признаку "изобретательский уровень".

Опытно-промышленное применение основных элементов способа (эффект бездымности 95-98% при низком давлении пара на эжектор 0,4-0,5 МПа и эффективная работа циклона), на коксовых печах Нижнетагильского металлургического комбината позволяют сделать вывод о соответствии критерию "промышленная применимость".

Источники информации

1. Хаджиогло А. В., Зашквара В.Г., Бутко В.И. и др. Бездымная загрузка коксовых печей. - М.: Металлургия. - 1987. -184 с. - С. 66; с. 36; с. 51; с. 52.

2. Бездымная загрузка коксовых печей. (Изобретения). Экспресс-информация ЦНИИ ЧМ СССР. Серия 10. Выпуск 5. - 1976. -15 с. - С. 2.

3. Успенский C. К. , Малинина В.П., Зингерман Ю.Е. Основные концепции деятельности Гипрококса в области повышения экологической безопасности коксохимического производства. Кокс и химия. - 1995. - 2. - С. 24-30.

4. Ухмылова Г.С. Углезагрузочный вагон новой конструкции. Кокс и химия. - 1995. - 2. - С. 46 и 47.

5. Степанов Ю. В., Абрамичева А.И., Беляева Л.И. Нечаев Ю.А. и др. Определение пылеуноса при бездымной загрузке коксовых печей. Кокс и химия. - 1978. - 11. - С. 20-22.

6. Варшавский Т. П., Акулов П.С., Нечаев Ю.А. и др. Выбор способа бездымной загрузке коксовых печей. В сб. "Подготовка и коксование углей", вып. 7. Свердловск. - 1967. -С. 324.