способ коксования угольной шихты

Формула изобретения

1. Способ коксования угольной шихты в печи, работающей по технологии без улавливания химических продуктов с использованием камеры коксования, коксовыталкивателя и устройства подачи угольной шихты, отличающийся тем, что способ осуществляют с боковой загрузкой камеры коксования предварительно уплотненной угольной шихтой, шихту уплотняют в форме брикетов, имеющих длину, ширину и высоту, и заполняющих под камеры в один слой, уплотненную угольную шихту размещают на устройстве подачи между камерой коксования и коксовыталкивателем на уровне пода камеры, при этом подачу минимум одного брикета в камеру осуществляют посредством механизма выталкивания кокса коксовыталкивателя, проталкивающего угольный брикет в камеру и выгружающего из камеры готовый продукт, брикеты размещают в камере вплотную друг к другу, при этом размеры каждого брикета выбирают из условия размещения на поде камеры нескольких брикетов, а также с учетом мощности механизма выталкивания, обеспечивающего проталкивание минимум одного брикета в камеру коксования.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что ширина каждого угольного брикета соответствует ширине камеры.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что загружают идентичные угольные брикеты.

4. Способ по п.1, или 2, или 3, отличающийся тем, что количество брикетов выбирают равным 4-6 штукам.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области коксохимической промышленности, а именно к печам, работающим по технологии коксования без улавливания химических продуктов.

Известно техническое решение, касающееся загрузки камер коксовой батареи, работающей по технологии без улавливания ХПК (ЕР 1293552), согласно которому загрузка в камеры осуществляется с помощью загрузочной машины, перемещающейся в продольном направлении по верхнему перекрытию камер, загружая при этом угольную шихту в приемное отверстие, выполненное в верхнем перекрытии камер коксования.

Известный способ, в котором загрузку осуществляют неуплотненной угольной шихтой, характерен наличием выбросов угольной пыли в атмосферу, необходимостью планирования угольной шихты в камерах коксования, а также невозможностью повышения насыпной плотности шихты, следствием данных факторов является низкая производительность коксовой батареи.

Известен способ боковой загрузки коксовых печей без улавливания ХПК (информация обнаружена на сайте фирмы ThyssenKrupp EnCoke:http://www.uhde.biz.publications), в которых используют трамбованный коксовый пирог, в процессе коксования которого получают готовый кокс.

Предварительно утрамбованную угольную шихту в форме коксового пирога подают в камеру коксовой печи с помощью углезагрузочной машины, установленной напротив дверей камер коксовой батареи. Угольный пирог на поддоне углезагрузочной машины вдвигается в камеру коксования, затем поддон выдергивается, для чего к коксовому пирогу прикладывают значительные удерживающие усилия. Далее происходит процесс коксования, после чего готовый кокс выталкивают из камеры с помощью коксовыталкивателя.

Уплотнение угольной шихты в форме угольного пирога осуществляют с помощью станции уплотнения, имеющей массу 222, 8 т.

Размеры кокосового пирога соответствуют размерам камеры коксования, т.е. имеет форму прямоугольного параллелепипеда, характеризующегося длиной, шириной, высотой, причем его длина и ширина соответствуют линейным размерам камеры (см. таблицу), а высота равна 1,0-1,1 м, что определяется возможностью проводить процесс коксования.

Приведем размеры камер действующих печей без улавливания ХПК (по материалам статьи авторов: Е.Т.Ковалева, В.П.Малиной и др. «Технология коксования без улавливания химических продуктов», журнал «Кокс и химия» №6, 2001 г., стр.24-27 и статьи «Применение технологии трамбования угольной шихты при производстве кокса без улавливания химических продуктов коксования», журнал «Кокс и химия» №1, 2006 г., стр.29-30).

Таблица
Название завода или наименование технологии	длина камеры, м	ширина камеры, м	высота, м
Завод Индиана Харбор, США	13,5	4,6	2,4
Система «TSOA/PACTI», Германия-США	13,7	3,96	2,5
Технология Кембла, Индия	10,5	2,74	2,54
Технология UHDE GmbH, Германия	10,9	2,67	2,3

Способ фирмы ThyssenKrupp EnCoke, выбранный в качестве прототипа, не позволяет достичь определенного технического результата (который указан ниже) ввиду того, что подача и загрузка угольного пирога, обладающего массой 67,13 т, происходит с помощью специальной металлоемкой загрузочной машины, работа которой характеризуется значительными удерживающими усилиями, необходимыми для непосредственной загрузки угольного пирога в камеру.

Загрузка в печь кокса в прототипе осуществляется в виде единого угольного пирога, имеющего значительную массу и габариты. Для загрузки угольного пирога требуется использование загрузочной машины, характеризующейся значительной мощностью, позволяющей обеспечить подачу угольного пирога в камеру коксования.

Использование загрузочной машины приводит к значительному расходу электроэнергии, потребляемой загрузочной машиной, приводит к усложнению технологической линии по производству кокса.

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в снижении энергозатрат при производстве кокса за счет исключения использования загрузочной машины как самостоятельного элемента технологической линии, а также за счет снижения потребления мощности оборудования уплотнения угольной шихты.

Поставленная задача решается тем, что способ коксования угольной шихты в печи, работающей по технологии без улавливания химических продуктов с использованием камеры коксования, коксовыталкивателя и устройства подачи угольной шихты, в способе осуществляют боковую загрузку камеры коксования предварительно уплотненной угольной шихтой, шихту уплотняют в форме брикетов, имеющих длину, ширину и высоту и заполняющих под камеры в один слой, уплотненную угольную шихту размещают на устройстве подачи между камерой коксования и коксовыталкивателем на уровне пода камеры, при этом подачу минимум одного брикета в камеру осуществляют посредством механизма выталкивания кокса коксовыталкивателя, проталкивающего угольный брикет в камеру и выгружающего из камеры готовый продукт, брикеты размещают в камере вплотную друг к другу, при этом размеры каждого брикета выбирают из условия размещения на поде камеры нескольких брикетов, а также с учетом мощности механизма выталкивания, обеспечивающего проталкивание минимум одного брикета в камеру коксования.

Целесообразно, чтобы ширина каждого угольного брикета соответствовала ширине камеры.

Целесообразно также загружать идентичные угольные брикеты.

Возможно количество брикетов выбирать равным 4-6 штук.

Предварительное уплотнение угольной шихты в форме нескольких брикетов исключает использование металлоемкой и энергоемкой станции уплотнения. Так, уплотнение части - брикета объективно предполагает меньшие затраты по сравнению с уплотнением целого - угольного пирога, занимающего весь под камеры, ввиду меньшей массы прессовочного устройства, что ведет к снижению потребляемой оборудованием мощности.

Уплотнение угольной шихты в форме брикетов дает возможность загружать под камеры брикетами, формируя один непрерывный слой уплотненной угольной шихты, размещая брикеты вплотную друг другу. Формирование непрерывного слоя является необходимым и достаточным условием осуществления процесса коксования в печах без улавливания ХПК.

Загрузка в камеру предварительно уплотненной угольной шихты в форме брикетов также исключает использование загрузочной машины.

Загрузка угольной шихты отдельными брикетами предопределяет возможность использовать для этой цели механизм удаления (выталкивания) кокса коксовыталкивателя, при этом в технологическом цикле исключается использование загрузочной машины.

Современные кокосовые батареи (работающие по технологии коксования без улавливания ХПК) объединяют по 12-24 камеры; две-три батареи образуют блок коксовых печей, обслуживаемых одним комплектом машин и механизмов.

Коксовыталкиватель предназначен для выполнения комплекса механизированных операций, связанных с выталкиванием кокса из камер коксования и операций на машинной стороне коксовых батарей (планирование шихты, съем и установка дверей, чистка и обслуживание дверей и рам камер коксования и т.д.).

Неотъемлемой частью коксовыталкивателя является механизм выталкивания готового кокса из камеры с отдельным приводом, мощность которого является расчетной характеристикой данного механизма. Мощность привода рассчитывают из условия возможности выталкивания коксового пирога из камеры. Так, для печей без улавливания ХПК усилие выталкивания коксового пирога составляет от 15000 кгс до 24000 кгс.

В заявляемом способе механизм выталкивания кокса из камеры, называемый штангой, дополнительно, помимо своей основной функции, предназначен для проталкивания брикета угольной шихты вдоль внутренней полости камеры коксования. Причем подача брикета на уровне пода печи обусловлена конструкцией штанги, выполненной с возможностью перемещения по поду камеры, что, в свою очередь, приводит к возможности загрузки.

Поскольку угольный брикет характеризуется длиной, шириной и высотой, то и его ширину целесообразно выбирать равной ширине внутренней полости камеры коксования, поскольку данное условие диктуется также конструкцией штанги коксовыталкивателя.

Размер угольных брикетов выбирают исходя из условия мощности коксовыталкивателя. Как указывалось выше, мощность коксовыталкивателя определяется возможностью осуществить усилие сдвига и проталкивания готового кокса (также в виде пирога) вдоль камеры коксования. Учитывая, что насыпная плотность кокса 400-500 кг/м³ , а плотность уплотненной угольной шихты составляет 1140-1150 кг/м³ (при влажности 6-8 мас.%), то усилие сдвига брикета угольной шихты, составляющее 6000-14000 кгс, является всегда величиной меньшей, чем усилие сдвига коксового пирога, составляющее 15000-24000 кгс.

Таким образом, при загрузке камеры отдельными брикетами, которые размещаются в камере сплошным слоем, нет необходимости использовать металлоемкие машины, что приводит к компактности коксового цеха.

В одну камеру загружают идентичные порции числом от 4 до 6 штук, целесообразность выбора такого количества порций, помимо мощности штанги коксовыталкивателя, обусловлена следующими факторами:

- оптимизацией загрузки камеры коксования, т.к. ширина брикета, равная ширине камеры, предопределят заполнение камеры брикетами, занимающими всю площадь пода;

- линейными размерами печей ХПК (см. таблицу);

- стабильностью угольного пирога, определяемую его параметрами (плотность, прочность на смятие, прочность на срез, влажность и т.д.);

- неизменной формой для получения угольных брикетов выбранных размеров;

- минимальным расстоянием между камерой коксования и коксовыталкивателем.

Что касается минимального расстояния между камерой и коксовыталкивателем, то оно определяется необходимостью размещения средства подачи угольного брикета между указанными элементами и величиной удлинения штанги коксовыталкивателя.

Исходя из вышесказанного, оптимальные линейные размеры брикета уплотненной угольной шихты следующие: длина 2,3-2,6 м, ширина (соответствует ширине печи) 2, 67-4,6 м, высота 1,0-1,1 м. Высота брикета выбрана исходя из высоты непрерывного слоя уплотненной угольной шихты, необходимой для коксования.

Уплотнение угольной шихты в форме брикетов и загрузка камеры брикетами с помощью штанги коксовыталкивателя приводит к оптимизации использования машин и механизмов машинной стороны коксовой батареи, предопределяя меньшие энергозатраты за счет исключения материалоемкого оборудования.

Заявляемый способ осуществляется следующим образом.

Производят боковую загрузку камер печей, работающих по технологии коксования без улавливания химических продуктов (печи без улавливания ХПК). Линейные размеры камеры следующие: длина 14,6 м, ширина 3,84 м. Перед подачей к камерам коксования предварительно уплотняют угольную шихту в форме брикетов следующих линейных размеров: длина 2,92 м, ширина 3,84 м, высотой 1,1 м. Число идентичных брикетов уплотненной угольной шихты выбирают равным 5.

Действительные технологически размеры угольного брикета имеют округленные значения вышеприведенных значений длины, ширины и высоты.

Ввиду того что линейные размеры угольных брикетов в несколько раз меньше размеров угольного пирога (в соответствии с прототипом), то для уплотнения угольной шихты используются прессы в несколько раз меньшей металлоемкости.

Подачу брикетов осуществляют с помощью погрузочной тележки, перемещаемой с машинной стороны между камерой коксования со стороны загрузочной двери и коксовыталкивателем.

Погрузочная тележка с одним брикетом останавливается у загрузочной двери камеры коксования, при этом брикет находится на уровне пода камеры, затем коксовыталкиватель, перемещаясь по рельсам, останавливается у камеры, к которой осуществлена подача угольного брикета. Штангой коксовыталкивателя проталкивают первый угольный брикет вдоль внутренней полости камеры коксования до контакта с дверью коксовой стороны.

Таким же образом происходит подача и проталкивание остальных угольных брикетов, причем каждый последующий брикет проталкивают на оставшуюся длину внутренней полости камеры таким образом, что брикеты оказываются размещенными в камере вплотную друг к другу, образуя сплошной слой.

Далее происходит коксование слоя уплотненной угольной шихты, после проведения этого процесса штангой коксовыталкивателя выгружают готовый кокс.