Охлаждение и сортировка кокса

После окончания выдачи кокса в приемный вагон, последи -направляется к охлаждающему устройству, назначение которого обеспечение охлаждения кокса до температуры 100 - 200°С и равномерной и постоянной влажности. Существует два метода охлаждения - " тушения" кокса: мокрый сухой. При мокром тушении охлаждение кокса производится путем орошения его определенным количеством воды в специальном устройстве, называемом тушильной башней. Устройство оборудовано системой трубопроводов форсунок-распылителей, через которые вода насосом подается на раскаленный кокс, находящийся в вагоне. Водяной пар, образующийся при заливке раскаленного кокса, удаляется через вытяжную трубу, которая оборудована специальными отбойниками для улавливания мелких кусочков кокса увлекаемых паром. Время тушения кокса зависит от свойств угольной шихты температуры обогрева и периода коксования, и составляет 90-120 с, из которых около 60 с собственно орошение кокса водой, а 30 - 60 с — отстаивание вагона под тушильной башней для стока неиспарившейся воды. Время тушения кокса устанавливается постоянным для каждого периода коксования, контролируется и поддерживается автоматически.

Для тушения кокса применяют сточные воды химических цехов. Предварительно они должны быть очищены от смолы, масел, нафталина, так как они покрывают кокс пленкой, препятствующей проникновению воды внутрь кусков. Кроме того, испаряясь вместе с водой в атмосферу, ухудшают состояние окружающей среды. Содержание фенолов в воде не должно превышать 50 мг/л. К сточным водам добавляют техническую воду в количестве 20 - 40 %. Расход воды на тушение кокса составляет 3 - 4 м на тонну сухого валового кокса, причем безвозвратный расход на испарение, капельный унос и увлажнение кокса составляет примерно 0, 35 - 0, 5 м, т.е. 10-12 % от общего количества воды, поданного на тушение. Вода стекает в специальные отстойники, где происходит отстаивание ее от мелких частиц кокса - " шлам", которые увлекаются из вагона. Образующиеся в отстойниках коксовый шлам периодически забирается грейферным краном в вагоны и отгружается потребителям, чаще всего на агломерацию железных руд.

Для того, чтобы снизить влажность кокса и повысить ее стабильность, необходимо уменьшить время контакта воды и кокса, что возможно при увеличении подачи воды на орошение. Однако при этом повышается скорость охлаждения и увеличивается глубина возникновения трещин.

Д.А. Мучник предложил применить метод импульсного (прерывистого) тушения кокса. При соприкосновении воды с нагретой поверхностью кокса образуется сплошная пленка пара, отделяющая жидкость от поверхности

нагрева и создающая дополнительное тепловое сопротивление.

Непрерывно подаваемая на орошение вода препятствует удалению этой паровой пленки, и если временно прекращают подачу воды, то поступающая после паузы вод будет взаимодействовать непосредственно с поверхностью кусков кокс, вследствие чего эффективность процесса охлаждения возрастает. На линии подачи охлаждающей воды устанавливается специальный клапан. При этом клапане вода поступает обычным путем на орошение, при открытом подача воды в оросительное устройство прерывается и она отводится в отстойник. Подающий воду насос работает непрерывно все время тушения. включение и отключение производится автоматически по заданной программе. Применение импульсного тушения кокса способствует более ровному охлаждению кокса, повышению его прочности, уменьшению выноса коксового шама из вагона и некоторому снижению сернистости. После окончания стока воды из вагона последний разгружается на коксовую рампу, которая по длине мешает обычно кокс 4-5 печей. Длина рампы составляет 60 - 70 м в зависимости от полезного объема печей и батареи. На рампе кокс удерживается до подачи на сортировку 12-16 мин. Недостатками " мокрого" тушения кокса являются:

1. На влажность отдельных участков кокса, выданного из одной печи, влияет характер заполнения коксовозного (тушильного) вагона, который зависит от скорости его передвижения при выдаче кокса. При неравномерном заполнении тушильного вагона в переполненной его части могут оставаться недотушенные (раскаленные) куски кокса, которые могут вызвать загорание конвейера коксовой рампы.

2. Для мокрого тушения характерна значительная разница влажности крупных и мелких классов кокса, так как при одинаковом времени тушения теплосодержание мелких кусков меньше, чем крупных.

3. Вода вызывает сильный тепловой удар, который способствует растрескиванию кокса.

В случае " сухого" тушения кокса его охлаждение производится путем продувки через слой раскаленного кокса инертного газа, циркулирующего в замкнутой системе. Нагретый инертный газ проходит парообразующую установку — котел и, таким образом, используется тепло кокса Принципиальная схема установки сухого тушения кокса (УСТК) системы Гипрококса представлена на рис. 45.

В этом случае электровоз передвигает две коксовозные площадки, на которых можно разместить два приемных кузова для кокса. Электровоз транспортирует кокс в подъемник, который, поднимая емкость с раскаленным коксом на установку сухого тушения, одновременно опускает и устанавливает на свободной площадке пустой кузов. Поднятый кокс через специальное загрузочное устройство поступает в собственно установку сухого тушения, состоящую из камеры тушения, циклона — отделителя пыли, котла — утилизатора и дутьевого устройства.

В верхней части камеры тушения, называемой форкамерой, поддерживается практически постоянная температура. Емкость форкамеры обычно 3" 5 печей, время пребывания в ней кокса 40 - 60 мин.

Рис. 45. Схема установки сухого тушения кокса

1- кузов вагона с коксом; 2- подъемник; 3- дистрибутор; 4- камера тушения; 5- газоходы; 6- форкамера; 7- загрузочное устройство; 8- пылеотделитель; 9- котел- утилизатор; 10- нагнетатель; 11- транспортер; 12- разгрузочное устройство

Ее назначение выровнять температуру во всем массиве кокса, чтобы в зону собственно охлаждения поступал кокс все время с одинаковой температурой. Это позволяет отводить в котел газотеплоноситель с постоянной температурой и получать пар постоянных параметров. Пройдя зону газоотвода, кокс соприкасается с подаваемым инертным газом и охлаждается до температуры 250-280 °С.

Разгрузка кокса производится через специальное разгрузочное устройство порциями до 1, 7 т. Инертный газ, нагретый до температуры 760-800 °С, поступает в пылеосадитель, далее в котел - утилизатор, затем в циклоны и охлажденный до температуры 180 - 200 С вентилятором-дымососом подается в распределительное устройство-дистрибутор.

Установки сухого тушения кокса системы Гипрококса имеют производительность 50 - 70 т/ч кокса и дают пара до 40 т/ч с температурой 45U °С и давлением до 2, 5 - 3, 0 МПа.

Основными достоинствами метода сухого тушения кокса являются значительная экономия тепла, отсутствие теплового удара во время охлаждения кокса и он по всей массе имеет одинаковое содержание влаги, которая поглотаете охлажденным коксом из воздуха и составляет не более 0, 1 - 0, 2 %. В результате механической обработки кокса в процессе прохождения его в шахте камер тушения, прочность кокса повышается. Происходит реализация трещин уменьшается выход мелочи при истирании.

Сухое тушение кокса при всех его достоинствах имеет и существенный едостаток - при использовании этого метода охлаждения выход кокса снижается. спо явление получило название " угара" кокса и может составлять от 0, 5 % (в Аответствии с ПТЭ-85) до 1, 6 % и более на плохо работающих установках, где часты апушения ПТЭ. Причины его следующие. Во-первых, в камере тушения может происходить реакция С + С0₂= 2СО. Затем, " угар" кокса происходит не только вследствие реакции диоксида углерода с углеродом, но и при выгорании части кокса в результате соприкосновения его с кислородом воздуха, который может увлекаться в камеру тушения при загрузках, поступать в систему путем подсоса через неплотности; при реакции кокса с водяными парами, которые могут попадать _в систему с воздухом и при неплотностях труб котла-утилизатора (Н₂0 + С = СО + Н->). Кроме того, уменьшение количества кокса при прохождении через УСТК может происходить просто за счет дополнительного выделения летучих веществ кокса, а их в коксе до 1, 2 %.

По технологическому процессу тушения можно выделить два типа установок сухого тушения кокса. На УСТК в составе коксовых цехов, входящих в металлургические комбинаты, охлаждение кокса осуществляется циркулирующим газом, с подпиткой азотом, поступающим с кислородных установок, которые поставляют кислород конверторам, производящим сталь. На коксохимических заводах, расположенных на отдельных площадках, сухое тушение кокса осуществляется инертными газами, образовавшимися при пуске УСТК в процессе сгорания некоторой части кокса.

Угар кокса зависит от состава циркуляционного газа, 72 - 75 % которого составляет азот. С увеличением в нем количества СО, Н₂, а, следовательно, и в процессе сбрасывания излишка циркулята увеличивается " угар" кокса. Одновременно увеличивается выработка пара на котле-утилизаторе. При полной герметичности газового тракта УСТК и подпитке ее воздухом или техническим азотом содержание СО в циркуляционном газе определяется условиями химического равновесия системы С — СО — С0₂. В составе газа обычно содержание 0₂ в пределах 1 %, но при длительных простоях может возрасти до 5 %. Это, естественно, увеличивает " угар" кокса.

В циркулирующем газе постепенно накапливаются горючие компоненты, что может привести к хлопкам (взрывам) в газовом тракте. При нормальной работе " СТК (по ПТЭ) содержание горючих компонентов должно быть в пределах следу_Ющ_ИХ величин, %: СО -8-12; Н₂ -3-5; СН₄ - 0, 5-1. Предельно допустимое количество Н₂ — 8 %. При превышении этого уровня агрегат должен быть остановлен для выяснения причин. Для уменьшения количества горючих компонентов в тушильном газе, УСТК оборудованы устройствами для подачи воздуха в тракт после камеры тушения, в результате чего горючие компоненты ^выгорают, или в цикл циркуляции добавляется азот. Излишек циркулирующего тушильного газа сбрасывается в атмосферу.

Повышение скорости циркуляции тушильного газа при данном содержании кислорода уменьшает угар кокса. При использовании азота для подпитки ^еРтного газа, как тушильного агента, скорость тушения и " угар" кокса не зависят

от степени его готовности, в то же время влияние готовности кокса в УСТК охлаждающий газ образуется в результате взаимодействия кокса с кислород₀ воздуха, весьма значительно. Незавершенность структурообразования кокса способствует активизации его взаимодействия с циркулирующим охлаждающим газом, даже при условии проведения в форкамере изотермической выдержки в течение до 40 - 50 мин. Поскольку в УСТК, где кокс охлаждают продуктами сгорания, необходимо дожигание оксида углерода до конечного содержания его r циркулирующем охлаждающем газе 2-3 %, в результате повышения температуру поступающих в котел газов, угар кокса, а также выработка пара там выше, чем в установках, где кокс охлаждают техническим азотом.

Работа УСТК, ее технико-экономические показатели зависят во многом от состава циркулирующего тушильного газа, качества подаваемого на тушение кокса, работы механизмов, обслуживающих камеру тушения и котел-утилизатор. Анализ работы нескольких УСТК показал, что практически 70 % простоев происходило по причине неполадок в работе механического электротехнического, котельного оборудования, разгерметизации газоходного тракта.

В ВУХИНе (Б.И.Бабаниным и В.И Бабаниным) разработан двухступенчатый метод охлаждения кокса в камерах, похожих на УСТК, но работающих принципиально иначе. На первой ступени кокс после форкамеры проходит зону охлаждения рекуперативным теплообменником. Здесь кокс охлаждается до температуры 650°С с выработкой пара, отходящего из зоны теплоснимающих панелей, через которые проходит вода. Охлаждение кокса происходит достаточно медленно, что позволяет избежать теплового удара. Затем кокс поступает в барабанный теплообменник, в котором охлаждается любыми другими теплосъемными агентами и, в частности, влажной угольной шихтой. Это позволяет совместить в одном процессе охлаждение кокса и термическую подготовку шихты. После любого способа охлаждения кокс поступает в отделение коксосортировки. Назначение ее - разделение валового кокса по классам крупности на металлургический кокс и мелочь. Обычная схема коксосортировки предусматривает рассев кокса на классы крупностью > 40, 40 - 24 и 25 - 0 мм. Отсев кокса крупнее 40 мм производится на валковых грохотах, рассев на классы 40 - 25 и 25 - 0 мм осуществляется на виброгрохотах. При рассеве потока валового кокса на валковом грохоте, который выделяет в крупный продукт кокс крупностью > 40 мм, с провалом уходит значительное количество кусков кокса, " прямоугольной формы, которые по одному из размеров " плоскостей" имеют > 40 мм, а по другому меньше и, в результате этого проваливаются в зазоры между валками. Количество кусков такой формы может быть значительным и зависит о свойств угольной шихты, температурного режима коксования и ДРУ¹" ¹¹ факторов. Поэтому класс кокса < 40 мм направляется для дополнительно рассева на ситчатый виброгрохот, надрешетный продукт которого, поступает в общий поток кокса крупностью > 40 мм.

Некоторые схемы коксосортировки предусматривают разделение металлургического кокса на классы > 60 и 60 - 40 мм. На отдельных коксохимических заводах применяют механическую обработку кокса во вращающихся барабанах. При этом реализуются трещины в крупных кусках, куски окатываются, и значительно повышается прочность насыпной массы кокса. Недостатком этого метода является повышение выхода коксовой мелочи.

После коксосортировки металлургический кокс по транспортерам передают в доменный цех или грузят в вагоны для отправки потребителям. Мелкие классы кокса собираются в бункеры-накопители для последующей отгрузки в железнодорожные вагоны. В составе коксосортировки должно быть коксопробное отделение, где производится разделка и испытание отобранных автоматическими пробоотборниками среднесменных проб кокса.