Высокотемпературное коксование углей

Санкт-Петербургский Государственный Технологический Институт

Кафедра: Технологии нефтехимических и углехимических производств

Факультет: Технологии органического синтеза и полимерных материалов

Реферат

Тема:Высокотемпературное коксование углей

Выполнил: Шеков А.П.

Проверил: Розенталь Д.А,

С.-Петербург

2007

Введение

Высокотемпературное коксование углей в мире, имеет главенствующее значение в области переработки твёрдых горючих ископаемых. И это естественно связано с тем, что кокс, как неотъемлемая часть, используется в производстве стали и чугуна, из которых соответственно делают все металлические детали. А это является основой всего, что человек создаёт, для того чтобы жить. Отсюда вытекает назначение этого процесса: получить высококачественный кокс, а также наряду с ним, другие углеводороды (фенолы, бензол, смолу, коксовый газ) из твёрдых горючих ископаемых, с помощью высоких температур (до 1100⁰ С) и без доступа воздуха в коксовых печах или коксовых батареях.

Для проведения такого сложного процесса, нужно четко знать и соблюдать его параметры. Поддерживать высокую температуру в камере коксования, за счёт сжигания отопительных (коксовых или дымовых) газов. А так же учитывать определенную последовательность выгрузки готового кокса, в том плане, чтобы одновременно не разгружались две соседние камеры коксования, для поддержания более или менее стабильной температуры отопительных простенков и предотвращения их разрушения. Из параметров, можно ещё указать на своевременную выгрузку готового кокса и загрузку сырья (шихты), которая тоже должна отвечать определённым требованиям. Шихта – это оптимальная смесь из коксующихся углей, которая содержит в себе определённое соотношение витренита и фюзенита (компоненты, отвечающие за спекаемость). И для приготовления шихты необходимо создать (усреднить) смесь из углей разной спекаемости. Этот процесс проводят на местах хранения углей. С помощью грейфера набирают определённую марку угля и далее краном, тонко и равномерно рассыпают по полю из другой марки угля. Операцию повторяют многократно, тем самым получая многослойный «пирог» или штабель – это сумма тонких слоёв из разных марок углей. При взятии угля из штабеля грейфер погружается на большую глубину и таким образом осуществляется хорошее усреднение.

Практически, сейчас приходится решать проблему создания кокса, заданного качества, из имеющегося на складе сырья. И это решение затрудняется вследствие ограниченного количества хорошо спекающихся углей.

Технологическое оснащение процесса

Данный высокотемпературный процесс осуществляют на современных коксохимических заводах, в коксовых печах, которые состоят из камер коксования обогревательных простенков. Если они стоят на одном фундаменте, и работают в одном режиме, то всё вместе это называют коксовой батареей.

Пример такой батареи приведён на рисунке 1:

Рис. 1

Из рисунка видно, что батарея состоит из камер коксования и отопительной системы. У камеры имеется по три загрузочных люка, для загрузки шихты, и по два газоотводящих, для отвода летучих продуктов (в печах иностранного производства возможны вариации). Сторону батареи, вдоль которой движется коксовыталкивающая машина, называют машинной стороной, а противоположную, на которую выдаётся кокс – коксовая сторона. Ширина всей камеры не одинакова: она увеличивается от машинной стороны к коксовой соответственно. Эта особенность сделана для того, чтобы облегчить выгрузку (выталкивание) коксового пирога из камеры. В зависимости от конструкций печей, размеры камер могут колебаться по длине и ширине. В длину от 12 до 17(м), и ширину от 407 до 480(мм) соответственно.

Отметим, что заполнение коксовой камеры проводят не доверху, а оставляют около 300мм под сводом. Это пространство нужно для выхода парогазовых продуктов. Кроме того, при коксовании происходит усадка шихты, около 5 – 15%. Тогда возможно, если обогрев простенка будет выше высоты угольной загрузки, то подсводовое пространство будет перегреваться, что ухудшит прочность кладки и свойства кокса. Высоту и длину коксовой камеры имеет смысл увеличивать, из расчета на увеличение угольной загрузки и соответственно производительности. Однако высота ограничена равномерностью прогрева шихты и физической прочности кладки печи. А длина печи из-за возможности смятия коксового пирога и усложнения конструкции выталкивателя.

Обогрев печи. Отопительная система состоит из отопительных простенков, газораспределительной зоны и регенераторов. Функция отопительной системы самая главная – это, подвести отопительный газ в зону горения, передать тепло загрузке и отвести продукты горения. Схема приведена на рисунке 2:

Рис. 2

В этой системе (ПВР), вертикалы работают попарно и переменно. Простенок делится на пары вертикалов, из которых один работает на нисходящем потоке газов, а другой – на восходящем. Примерно через каждые 20 минут потоки меняются на противоположные. Это сделано для того, чтобы равномерно прогревать простенок, который сделан из огнеупорного материала (кирпича). Сторона простенка, соприкасающаяся с угольной загрузкой, называется рабочей, а противоположная сторона – огневой. В отопительном простенке, за счёт горения, образуется факел, который может быть короче или длиннее, в зависимости от интенсивности подачи газа и использования рециркуляционного окна. С пом