2. Основна частина

2.1 Знепилювання викидів в коксохімічному виробництві

Останніми роками у світі все більшу увагу приділяють проблемі охорони довкілля від шкідливих викидів виробництв. Різке посилення екологічних вимог до коксохімічних підприємств, основні агрегати і устаткування яких виробили свої нормативні терміни експлуатації, морально і фізично застаріли, зажадало від коксохіміків концентрації зусиль для реконструкції і технічного переоснащення підприємств з вирішенням питань охорони повітряного і водного середовища.

На сьогодні у світі розроблена безліч технологічних і технічних рішень, що забезпечують зменшення кількості викидів пилу і шкідливих речовин в атмосферу.

Вирішення проблеми забруднення атмосферного повітря в районах розміщення коксохімічних підприємств більшою мірою залежить від успіхів боротьби з пиловими викидами. На різних підприємствах доля зважених часток у валових викидах організованих джерел(димарі, аспіраційні і вентиляційні системи) коксохімічного виробництва складає від 30% при мокрому до 70% при сухому гасінні коксу. Крім того, велика частина забруднення атмосфери доводиться на неорганізовані викиди (куріння відкритих складів, завантаження шихти, видача і гасіння коксу, навантажувально-розвантажувальні роботи та ін.), що викликають найбільші нарікання через хорошу видимість їх з боку. Останнім часом боротьба з неорганізованими викидами ведеться завдяки переводу їх в організовані(спорудження закритих складів, бездимне завантаження, безпилева видача, спорудження аспіраційних систем з очищенням викидів від пилу та ін.) [10].

При вирішенні питань, пов'язаних з усуненням пилових викидів, зазвичай слідують шляхом створення високопродуктивних аспіраційних систем. Найбільше значення надають проблемі очищення від пилу; ефективність пиловловлювачів при цьому приймається як головний критерій оцінки ефективності досить великих інвестицій в атмосферо охоронні заходи.

Фактичний ефект від впровадження установок пиловловлювання залежить не лише від ефективності пиловловлювачів, але і в не меншому ступені - від заходів, пов'язаних з локалізацією викидів в місцях виділення. Тому він повинен визначатися не стільки мірою очищення, що досягається, скільки екологічним ефектом від зниження викидів [9].

Установка безпилової видачі коксу забезпечує зовнішній ефект у вигляді ліквідації пилової хмари. Окрім цього застосування установок безпилової видачі коксу вирішує і задачу поліпшення умов праці на робочих місцях.

Ще одним напрямом боротьби з пиловими викидами можуть служити методи пилеподавлення, пов'язані із зволоженням і поданням розпорошеної рідини. До теперішнього часу цей напрям розроблений недостатньо унаслідок низької надійності пристроїв, що розпилюють, в умовах нестабільної якості води і відсутності рішень по автоматичному управлінню поданням води залежно від подання матеріалу, що порошить. Крім того, для поганозмочуємого коксового пилу потрібне застосування спеціальних реагентів, що покращують змочування, а це призводить до істотного ускладнення апаратури. Проте є позитивні приклади ефективного використання зволоження пилу в місцях його утворення , тому в перспективі за умови вирішення відмічених проблем можна чекати широкого застосування цього способу

Досягнення екологічного ефекту пов'язане з надійністю роботи систем аспірації. Цей чинник означає тривалу роботу устаткування зі збереженням стабільних показників в часі.

Надійність систем аспірації визначається передусім відсутністю забивання повітропроводів пиловими відкладеннями і зносом устаткування.

Відвертання забивання досягають правильним вибором швидкостей

газового потоку і трасування повітропроводів. Важливою умовою є необхідність підтримувати постійність швидкості, та не допускати частих зупинок систем [11].

2.2 Залежність викидів шкідливих речовин від міри готовності коксу і інших технологічних параметрів.

Виміри якісних і кількісних характеристик викидів в атмосферу при видачі коксу з пічних камер має пряму залежність від міри готовності коксу в інших технологічних параметрах.

Запиленість газів видачі визначається методом внутрішньої фільтрації одночасно з відбором проб на хімічні інгредієнти. При цьому фіксуються технологічні параметри процесу коксування, які можуть впливати на готовність коксу, і характеристики викидів при видачі : температуру в контрольних опалювальних каналах, час коксування, висоту і температуру підсклепінного простору. Готовність коксу оцінюється, аналізуючи проби коксу на залишковий вміст летких речовин. Для цього кокс з контрольних пічних камер батареї гаситься мокрим способом, після чого на коксовій рампі відбирається представницька проба. Такий спосіб дозволяє робити аналіз проби коксу з конкретних контрольних пічних камер [12].

В умовах діючого виробництва при невеликих коливаннях технологічних параметрів їх вплив на характеристики викидів чітко не простежується. Це видно з таблиці 2.1. Основним чинником, що визначає викиди при видачі коксу, являється період коксування. Змінюючи час коксування в широких межах, досить повно виявляється ця залежність, що показує істотне зменшення викидів зі збільшенням часу коксування.

Кількісні зміни викидів характеризують тільки технологічні аспекти проблеми зменшення забруднення атмосфери.

Для боротьби за оздоровлення повітря населених місць набагато більше значення мають величини приземних концентрацій шкідливих речовин в повітрі населених місць. Для того, щоб визначити ці концентрації і їх зміни при збільшенні часу коксування, розраховується розсіювання шкідливих речовин при видачі коксу.

Розрахунок виконується для контрольної точки, що знаходиться на відстані 2500 м від джерела викиду в умовній місцевості без урахування фонових концентрацій, для більшої наочності розрахунок ведеться в двох варіантах: 1 - без відсмоктування газів видачі(звичайна видача); II - з працюючою установкою безпилової видачі.

З результатів розрахунку видно, що збільшення часу коксування на 2,5 год при звичайній видачі призводить до зменшення розрахункової приземної концентрації нафталіну в 3 рази, пилу - в 2 рази. При цьому перевищення гранично допустимих концентрацій (1,3 ГДК), що спостерігається для нафталіну, зменшується до 0,5 ГДК. При безпилевій видачі коксу приземні концентрації нафталіну зменшуються в 2 раз. Слід зазначити, що приземні концентрації бензолу, толуолу і пилу за даних умов не перевищують 0,1 гранично допустимих концентрацій.

Таблиця 2.1 - Вплив зміни технологічних параметрів на кількість викидів шкідливих речовин із камери коксування.

Технологічні параметри				Залишкові летюч в коксі, %	Концентрація шкідливих речовин, мг/м3
Час коксування, год	Температура простору підсклепіння, °C	Висота простору підсклепіння, м	Температура в контрольнихопалювальних каналах, °C
					пил	нафталін	бензол	толуол
14,47	735/716	270:300:350	1290/1330	1,7	5930	8,59	вІдс.	0,3
14,57	685/744	260:290:290	1280/1340	1,1	4110	8,59	відс.	0,2
14,57	735/728	300:290:100	1290/1330	1,2	3090	21,5	0,1	0,2
15,10	810/817	250:240:450	1300/1330	1,7	3300	14,0	0,1	0,2
15,13	813/834	220:200:320	1290/1330	1,5	3500	35,2	0,2	0,2
15,09	812/819	210:210:200	1280/1330	1,5	3200	8,59	0,2	0,2
14,52	730/710	250:260:350	1280/1330	1,5	4530	3,9	0,1	0,2
14,52	690/740	240:200:350	1290/1320	1,4	3210	7,6	0,1	0,2
14,52	735/720	260:280:350	1280/1320	1,2	4280	13,93	0,1	0,2

При нормальній готовності коксу кількість тих, що утворюються при видачі коксової дрібниці і пилу відповідає стиранню коксу. На підставі теоретичних уявлень про формування гранулометричного складу коксу, про утворення коксової дрібниці і пилу при транспортуванні і випробуваннях можна стверджувати, що їх кількість при видачі розжареного коксу відповідає кількості дрібниці і пилу, що утворюються при оцінці механічної міцності коксу і його стирання в холодному стані. Тому оптимізація складу шихти, вибір найбільш ефективного методу її підготовки з метою отримання коксу максимальної міцності і мінімального стирання, означає також мінімізацію кількості пилу, що утворюється при видачі коксу.

Установки безпилової видачі коксу при нормальній готовності коксу повинні забезпечувати ефективне відсмоктування і очищення зростаючої кількості пилу при видачі коксу підвищеного стирання.

В результаті термоокислювальної деструкції речовини вугільної шихти і вспіненного пластичного шару в газах видачі можуть з'явитися компоненти сирого коксового газу і продукти його неповного згоряння - сажа, бензопирен, аміак, бензол, нафталін, феноли та ін., на знешкодження яких УБВК не розраховують.

Таким чином, при локальній недостатній готовності коксу багаторазово зростають кількість пилу і об'єм газів видачі, а в їх складі неминуча поява ряду шкідливих компонентів. Крім того, значно погіршується якість коксу. Цей варіант слід розглядати як граничний, оскільки з неконтрольовано об'ємом викидів, що міняється, збільшеним, не може впоратися найдосконаліша УБВК. У цьому випадку виникає питання про можливість і доцільність подальшої експлуатації таких пічних камер або коксової батареї в цілому. Іншими словами, об'єм пилогазових викидів при видачі коксу, коли плату за їх перевищення над нормативними стає неприпустимо високою, представляється одним з важливих критеріїв для ухвалення рішення про можливість подальшої експлуатації коксової батареї.

Можна стверджувати, що підтримка встановлених температур по осі коксового пирога - важлива умова не лише отримання коксу потрібної для доменних печей якості, але і ефективного відсмоктування і очистки газів видачі УБВК будь-якого типу; УБВК не можуть бути розраховані і забезпечити відсмоктування неконтрольованих об'ємів газів видачі неготового коксу.

Таким чином проведена кількісна оцінка залежності між часом коксування і характеристиками викидів при видачі коксу з пічних камер. В результаті розрахунків, згідно розсіювання шкідливих речовин в атмосфері, установка беспилової видачі коксу оцінюється як атмосфероохорона [13].

2.3 Загальні відомості про механізм виштовхування коксу з камери коксування.

Після зняття дверей з обох боків коксової печі і установки коксонаправляющей на коксовій стороні і гасильного вагону для прийому коксу, кокс з коксової камери виштовхують пресштангою коксовиштовхувача.

Основні вузли коксовиштовхувача: металоконструкція з кабінами, майданчиками і тому подібне; механізм пересування; пристрій для виштовхування коксу; група механізмів для планування шихти в камерах; система обезграфічування зведень камер; група механізмів для знімання, установки дверей, очищення дверей і рам; механізм прибирання обслуговуючого майданчика; механізм регулювання пружин анкерних стягувань; установки кондиціонера і вентилятора з необхідною апаратурою і трубопроводу для обдування дверьового; підйомний майданчик для обслуговування печей; система централізованого змащування вузлів; електросистеми управління приводами; системи автоматики, сигналізації і блокувань. Механізми розташовані так, що відстань між подовжніми осями виштовхуючої і планирної штанг, дорівнює чотирикратній або двократній відстані між осями сусідніх печей. Таке компонування дозволяє поєднати операції виштовхування коксу і планування шихти, а також забезпечує зручність обслуговування і експлуатації механізмів.

Виштовхуюча штанга є клепаную або зварною балкою коробчатого перерізу, виготовленою із смугової, листової і кутової сталі. До нижнього поясу балки приклепані сталеві зубчасті рейки завдовжки 1,5-2 м кожна з бічними кромками, що послуговують опорними поверхнями і лініями кочення при пересуванні штанги. Для відвертання викривлення штанги при нагріві під час знаходження її в печі, до верхнього поясу приклепані сталеві литі плити такої ж форми, як зубчасті рейки, але без зубів. Ширина балки 320 - 340 мм, висота 750 -770 мм, довжина для стандартних печей коливається в межах 13300-14280 мм при загальній довжині штанги 22650-23880 мм. На передній частині балки на болтах укріплена голівка, виготовлена з литої жаротривкої сталі, заввишки 4000 мм і шириною 330 мм. Голівка складається з двох частин, з'єднаних між собою болтами : верхньою, шириною 290 мм вгорі і 330 мм внизу, і нижньою шириною 330 мм. Голівка забезпечує при виштовхуванні коксу рівномірний тиск на усю площу зіткнення з коксовим пирогом.

У нижній частині голівки встановлена змінна ползушка, яка служить для вигрібання коксу з череня коксової камери під час пересування штанги. У місці кріплення ползушки з голівкою є подовжній проріз, який дозволяє ползушці самовстанавлюватися по висоті на 50-70 мм залежно від величини нерівності череня печі. На відстані 3200 мм від голівки до штанги прикріплений опорний башмак, що складається з рами і шарнірно підвішеного на ній башмака. Під час пересування штанги в печі башмак служить другою опорою. Прокладками башмак може бути відрегульований по висоті в межах 50 мм. Для того, щоб не стався удар башмака об поріг армуючої рами при вході штанги в піч, башмак виготовлений таким чином, що його передня частина знаходиться в підведеному положенні в межах 5-7°. До нижньої частини башмака прикріплена на болтах сталева смуга з опорною площею 330 - 1050 мм. Смуга швидко зношується, тому вона є змінною частиною башмака. Місце кріплення башмака вибирають так, щоб він не виходив за межі коксової камери при самому крайньому висуненні штанги.

В межах робочого майданчика коксовиштовхувача штанга окожушена. Кожух оберігає штангу від атмосферних опадів, а обслуговуючий персонал - від тепловипромінювання нагрітої штанги після видачі коксу.

Довжина і хід виштовхуючої штанги мають бути такі, щоб забезпечити вихід коксового пирога не лише з печі, але і з коксонаправляючої. Для типових печей максимально можливий хід штанги 18950 мм.

Опорні конструкції служать для установки на них опорних роликів, на які встановлюється виштовхуюча штанга і по яких вона пересувається. Опорна конструкція виконана у вигляді зварних стойок, що окремо стоять, з листового і профільного металу. Передні опорні ролики (дві штуки) встановлені консольно - так, що між ними може пройти рама башмака. Задні ролики змонтовані по одному на кожній стойці. Щоб уникнути перекидання штанги встановлені верхні і бічні направляючі ролики. Ролики виготовлені з ребордами з литої сталі; обертаються ролики на підшипниках кочення.

Механізм пересування виштовхуючої штанги складається з електродвигуна і двоступінчатого циліндричного редуктора, встановлених на рамі, і провідної шестерні, що обертається на підшипниках кочення і знаходиться в зачепленні із зубчастою рейкою штанги. Гальмування механізму здійснюється електромагнітним гальмом.

При припиненні подання електроенергії штанга з печі виводиться аварійним пневматичним або ручним приводами. Пневматичний привід розрахований на відведення штанги з печі за 3 хв.

Хід штанги обмежується дією кінцевих пальців на вимикачі. Для оберігання від виходу штанги із зачеплення з провідною шестернею на зубчастій рейці в її кінцях встановлені на шарнірах контрольні зуби.

Механізм виштовхуючої штанги характеризується наступними даними:

Максимальна кількість обслуговуваних печей в 1 год ...............12

Хід штанги, мм .................................................................................18680 - 18950

Тривалість, сек:

Виштовхування зворотного ходу ….............................................. 40 - 50

Швидкість пересування, м/мін .........................................................27

Потужність електродвигуна при змінному струмі, кВт ……....... 72

Швидкість обертання, об/хв .................……….. …………………. 572

Передаючє число редуктора ............................................................. 37

Маса, кг …………………................................................................... 29900

2.4 Конструкція і робота установки безпилової видачі коксу

Одним з основних джерел забруднення довкілля на коксохімічних підприємствах слід рахувати коксовий цех, у тому числі видачу коксу з печей.

Для відсмоктування і очищення пилогазоповітряної суміші при видачі коксу розроблена система без пилової видачі коксу, що дозволяє з достатньою ефективністю локалізувати пилові викиди і направити їх на очищення. На багатьох коксохімічних заводах є значний досвід в області проектування установок без пилової видачі коксу (УБВК) - як при будівництві нових коксових батарей, так і при реконструкції тих, що діють.

Система безпилової видачі коксу складається з: пиловловлюючої парасольки, встановленої на дверіз’ємній машині; стикувальних пристроїв для передачі пилогазоповітрянної суміші в стаціонарний колектор, прокладений уздовж батареї з коксового боку; стаціонарної пилеочисної установки.

Пиловловлююча парасолька є металевою об'ємною конструкцією з подвійними стінками; його встановлюють на коксонаправляючій дверіз’ємної машини. Парасолька з'єднується з колектором повітропроводу і так званим газоперепускним візком, який пересувається по рейках уздовж колектора. Між парасолькою дверіз’ємнойї машини і газоперепускним візком встановлений відсічний клапан, який відкривається під час видачі коксу.

Естакада УБВК складається з окремих колон, розташованих уздовж шляху коксотушильного вагону з кроком 12-21 м. На колонах встановлюють колектор, що самонесучий, на якому передбачені рейки для пересування газоперепускного візка. Колектор перекривається конвеєрною стрічкою, що виключає підсоси повітря. У кінці колектора розміщений спеціальний натягувач.

Система працює наступним чином.

Дверіз’ємну машину встановлюють проти видаваної печі. Знімають двері коксової печі, і коксо-направляюча стикується з рамою коксової печі. В результаті розрідження, що створюється в колекторі тягодуттєвими машинами, відбувається відсмоктування забрудненого пилом повітря, що утворюється при видачі коксу. Пил разом з повітрям, що видаляється, потрапляє в колектор, звідки спрямовується на установку сухого очищення. Для забезпечення ефективного очищення запиленого повітря передбачений двоступінчатий сухий спосіб очищення. В якості першого ступеня очищення встановлені циклони типу ЦП- 2; другий ступінь - тканинні рукавні фільтри, як найбільш ефективні пилоочисні апарати для нинішніх умов. Основні технічні характеристики рукавного фільтру ФРИР 1000 х2 наведені в таблиці 2.2 [6].

Таблиця 2.2 Основні технічні характеристики рукавного фільтру ФРИР 1000 х 2.

№ п/п	Найменування параметрів	Одиниця виміру	Величина
1	2	3	4
1	Питоме газове навантаження	м3/м2 хв.	до 1,5
2	Площа поверхні фільтрування	м2	2×1000
3	Гідравлічний опір фільтру: оптимальний допустимий	Па Па	2000 2500
4	Тиск стиснутого повітря	МПа	0,6
5	Витрати стиснутого повітря в нормальних умовах	нм3/год.	200
6	Кількість фільтрувальних рукавів	шт	2×480
7	Розміри фільтрувального рукава діаметр зовнішній довжина	мм мм	133 5140
8	Масова концентрація пилу на вході у фільтр	г/м3	3
9	Розрідженя всередині фільтру робоче максимальне	Па Па	до 7500 10000
10	Кількість рукавів в секції	шт	80
11	Кількість секцій	шт	12
12	Кількість продувочніх клапанів на одну секцію	шт	5
13	Загальна кількість продувочніх клапанів	шт	60
14	Кількість рукавів в ряду	шт	16

Розрахункові технологічні параметри роботи установки без пилової видачі коксу приведені в таблиці 2.3 [7].

Таблиця 2.3 - Розрахункові технологічні параметри роботи установки безпилової видачі коксу

№ п/п	Найменування параметрів	Одиниця виміру	Величина
1	Кількість пилу уловленого в циклонах 1 ступеню очистки	% кг/год	70 112
2	Кількість пилу уловленого в рукавному фільтрі 2 ступеню очистки	% кг/год.	30 48
3	Об’єм пилових бункерів циклонів 1 ступеню очистки	м3	21,2
4	Ємність цементовозу	Т	14,7
5	Вага пилу в бункерах циклонів при повному заповненні	Т	12
6	Час повного заповнення уловленим пилом бункерів циклонів	доба	4,5
7	Питоме газове навантаження на фільтрувальну тканину рукавного фільтра	м3/м2 хв.	1,25-1,55
8	Вага пилу в бункерах рукавного фільтра при повному заповненню	Т	48
9	Час повного заповнення вловленого пилу бункерів рукавного фільтра	Доба	40
10	Розрахункова періодичність вивантаження пилу з газоочистки в цементовоз	Доба	Через 4
11	Розрахункова кількість пилу, уловленого в двох ступенях очистки за 3 доби (максимально)	Т	12
12	Загальний опір в системі	Па	9410

Устаткування пилоочисної установки, електроприміщення, операторський пункт і службові приміщення розташовуються на вільному майданчику з коксового боку батареї. Циклони і рукавні фільтри встановлені на відкритому повітрі. Можлива відкрита установка димососів [8].

Впровадження без пилової видачі коксу на коксових батареях нині представляється оптимальним рішенням актуальної проблеми охорони довкілля. Система БВК дозволяє значно поліпшити екологічну обстановку на коксовій батареї, максимально понизити викиди пилу в атмосферу і створити сприятливі умови праці для експлуатаційного персоналу

Таким чином, комплексний підхід до розробки способів боротьби з пиловими викидами на коксохімічних підприємствах полягає в ретельному опрацюванні проектних рішень в перевантажувальних вузлах з точки зору зменшення пиловиділення, застосування ефективної локалізації місць пилового куріння і оптимізації об'ємів аспірації, забезпечення надійної роботи устаткування систем аспірації і вирішенні питань вивантаження, транспортування і утилізації уловленого пилу. Продумані технічні рішення по кожному елементу сформульованого комплексного підходу здатні забезпечити екологічну ефективність заходів, що знижують якість викидів пилу при цілком виправданих витратах [9]

2.5 Визначення ефективності системи без пилової видачі коксу

Методика визначення необхідної кількості газів, які слід відсисати від місця прийому розжареного коксу в гасильний вагон досить проста. У розрахунковій моделі використовуються відомі методики і залежності, вживані при розрахунку аспіраційних систем.

Актуальність задачі визначення кількості що викидається в атмосферу пилогазової суміші при видачі коксу з печі пов'язана з недоліком подібного роду даних по експлуатації установок, а також необхідністю рішення екологічних проблем коксохімічного виробництва. Після розробки методики і вибору або виготовлення необхідних приладів і пристроїв виконується три серії експериментів з наступними режимами: 1 - установка працює за звичайною схемою; 2 – пило забірна парасолька дверіз’ємної машини працює тільки як пилоотбійник(парасолька не підключається до колектора, димосос вимкнений); 3 - видача коксу робиться за допомогою дверіз’ємної машини без пило забірного парасоля. На кожному режимі визначали об'єм газоподібних викидів і їхній вміст пилу.

Парасолька газовідводу, розташовується над місцем пилогазовиділень, яке з одного боку обмежене стінкою гасильного вагону, а з іншої - елементами печі, дверіз’ємної машини і коксонаправляючої. При прийнятій конструкції гасильних вагонів повністю відкриті, як правило, тільки дві сторони газовиділяючого об'єму : у напрямі подовжньої осі вагону. Тому найбільш відповідною з описаних розрахункових схем газовідсмоктування видається схема з "витяжною шафою", що має два отвори, через які і поступає в парасольку основна маса підсмоктуваного повітря.

Ефективність роботи установки оцінюється по формулі:

(2.1)

а ефективність роботи пило забірного парасоля, як отбійника пилу по формулі:

(2.2)

Тут Q₁ – Q₃ — об’єми газоподібних викидів в атмосферу в режимах 1—3, м³;

Z₁ - Z₃ — вміст пилу газоподібних викидів при тих же режимах, г/м³.

Об'єм газоподібних викидів розраховували по формулі:

, м³ (2.3)

де S - площа горизонтальної площини гасильного вагону, що є поверхнею газо- і пиловиділення в процесі видачі коксу з печі;

v – швидкість підйому газоподібних викидів над поверхнею коксу;

r – час газовиділення при видачі коксу.

Оскільки ця площа повністю формується тільки після падіння в гасильний вагон останньої порції видаваного коксу, а в початковий момент видачі S = 0, за розрахункову площу газовиділення прийнята площа S /2. Виходячи з геометричних розмірів гасильного вагону, що знаходиться в експлуатації, розрахункова площа складе:

м

Швидкість підйому газоподібних викидів над поверхнею видаваного коксу визначали відкаліброваними на аеродинамічній трубі або анемометром, здатним працювати в умовах агресивного середовища і на видаленні приблизно 1,5 м від поверхні розжареного коксу, з температурою приблизно 1000°C, або пневмометричною трубкою. Температуру газоподібних викидів, використовувану надалі для приведення об'єму викидів до нормальних умов, вимірюється хромель-алюмелевою термопарою.

Вміст пилу визначається на експериментальній установці, до складу якої входять наступні прилади і пристрої. Пилезабірна трубка зовнішньої фільтрації; вимога ізокинетичності умов відбору проб газу, тобто дотримання рівності швидкості газу в потоці в місці знаходження вхідного отвору пилезабірної трубки і швидкості газу у вхідному отворі забірної трубки забезпечується установкою наконечника, що калібрується, з вхідним отвором, що відповідає діапазону швидкостей газового потоку. Фільтр, скляний алонж, заповнений азбестовим волокном; манометр, термометр і ротаметр, призначені для вимірів відповідно тиску, температури і витрати відбираної проби газу.

Повітродувка і регулятор витрати газу забезпечують транспортування через зібрану схему установки секундного об'єму газу, заданого відповідно до вимоги изокинетичності відбору проби, а також що виключає осадженя пилу на внутрішній поверхні пилезабірної трубки в процесі відбору проби.

Відбір проби газу для визначення його компонентного складу, необхідного при подальших розрахунках щільності газів викиду і їх швидкості, здійснюється за допомогою газоогороджуючої трубки і ручного насосу. Цю пробу подають в накопичувач і на газоаналізаторі ГХЛ- 1 і газовизначальнику хімічному ГХ- 4 визначають її компонентний склад.

Пилезабірна, газозабірна, пневмометрична трубки і термопара закріплені на спеціально виготовлених кронштейнах дверіз'ємної машини так, щоб вхідні кінці трубок і гарячий спай термопари знаходилися у безпосередній близькості один від одного і розташовувалися на відстані приблизно 1,5 м над поверхнею прийнятого в гасильний вагон коксу, а також щоб вони могли за час видачі коксу прийняти дію газоподібного викиду послідовно з усієї довжини гасильного вагону, що проїжджає під ними. Місце розташування вхідних кінців вказаних трубок і гарячого спаю термопари називається точкою відбору проб.

Вимірювальні прилади і пристрої, що підключаються до вихідних кінців трубок, збираються на переносному стенді, який встановлюється на обслуговуючому майданчику коксової сторони печей за коксонаправляючої дверіз'ємної машини. Стенд захищений від дії високої температури виданого в гасильний вагон коксу екраном з азбестового полотна.

На кожному з трьох режимів роботи установки виконується по 10-12 паралельних дослідів, в кожному з яких в точці відбору проб, під час видачі коксу проводиться одночасний відбір проб на пилевмістимість і компонентний склад газу, а також вимірюється температура і швидкість газового викиду. За тривалість відбору проб газу під час видачі коксу прийнятий час перебування місця точки відбору в потоці газового викиду. На режимах 2 і 3 газовий викид формується практично одночасно з падінням в гасильний вагон перших порцій видаваного коксу і триває до закінчення видачі коксу з печі. Тривалість відбору проб газу на цих режимах близька до часу видачі коксу( 30 сек) і складає в середньому 28,1-29 сек.

Об'єми викидів також близькі між собою і на режимах 2 і 3 відповідно рівні 1826 і 1977 м3. Проте запилена газу в режимі 2 майже в два рази нижче, ніж на режимі 3. Це можна пояснити тим, що пилезабірний парасоль є досить ефективним відбійником пилових часток, сприяє їх осадженню з газового потоку і значно знижує пылесодержание останнього. У режимі 1 газовий викид в точці відбору з'являвся, як правило, тільки після початку виїзду гасильного вагону з-під пилозабірного парасоля, т.то. через 8 - 10 сек після початку видачі коксу. Проте в окремих випадках (наприклад, при недостатній готовності коксу в головочной частині коксового пирога з коксового боку) поява газового викиду в точці відбору спостерігається через 4 - 6 сек після початку видачі і за 3 - 5 сек до виїзду гасильного вагону з-під парасолі.

Результати розрахунків показують, що за рахунок включення установки в роботу об'єм газового викиду при видачі коксу знижується в середньому приблизно на 500 м3, його запилена - майже в три рази, а середній викид пилу зменшується від 30,2 кг(режим 3) до 7,7 кг, т. е. майже в чотири рази.

Ефективність роботи установки, розрахована по формулі(2.1), складає

А ефективність роботи пило забірної парасольки, як одбійника пилу по формулі (2.2):

Результати проведених вимірів роботи установки без пилової видачі коксу приведені в таблицях 2.4, 2.5, 2.6 [14].

Таблиця 2.4 - Шкідливі викиди з коксової камери при видачі коксу при різних режимах роботи

Ре-жим ро-боти	Навішення фільт-ру, г	Параметри газу на ротаметрі					Розхід газу при нормальних умовах, л/мин		Тривалість відбору проб, с
		Стати-чний напір, Па	Температура, °C	Щільність, кг/м3	Вологовміст, г/м3	Роз-хід л/мин
1	0,304	4660	10,9	1,289	6,2	17,04		15,28		22,0
2	0,0648	5400	10,9	1,275	7,3	17,25		15,33		28,0
3	0,1095	5150	10,5	1,264	10,7	16,86		14,97		29,0

Таблиця 2.5 - Кількість пилу, що утворюється над тушильним вагоном при видачі коксу

Ре-жим ро-боти	Параметри газового викиду над тушильним вагоном							Серед-ній викид пилу з однієї печі
	Тем-пература газу, °C	Щільність газу, кг/м3	Швидкість газу, м/с	Розрахункова площа, м2	Об’єм викиду, м3	Об’єм викиду при нормальних умовах	Запи-лен-ність газу, г/м3
1	148,0	0,825	3,81	26,4	2273	1453	5,3		7,7
2	127,5	0,857	3,67	26,4	2722	1826	9,0		16,4
3	129,2	0,845	3,88	26,4	2970	1977	15,3		30,2

Таблиця 2.6 - Кількість шкідливих викидів із коксової камери при видачі коксу при різних режимах роботи

Ре-жим ро-боти	Компонентний склад газовикидів, %
	СО2	СО	О2	N2	Н2	СН4	SO2	NO2	H2S
1	2.10	0.07	19.650	76.076	-	2.1	0.00183	0.00125	0.00083
2	1.36	0.192	19.310	77.237	1.5	0.4	0.00110	0.00135	0.00033
3	1.25	0.032	19.630	74.585	1.0	3.5	0.00134	0.00133	0.00030

2.6 Проектування і розрахунок коксового цеху з технологією без пилової видачі коксу

2.6.1 Вибір конструкції і розрахунок необхідної кількості печей і батарей

Коксові печі класифікуються за наступними ознаками:

1 По конструкції камери коксування.

2. За технологією отримання коксу.

3. Печі з уловлюванням і без уловлювання хімічних продуктів коксування

4 За способом використання тепла димових газів, що відходять.

5. По облаштуванню опалювальної системи.

6. За способом підведення опалювального газу.

7. За схемою обігріву.

У Україні і в інших країнах світу знаходяться в експлуатації і будуються горизонтальні коксові печі конструкція Гіпрококсу : з парними вертикалами і рециркуляцією(системи ПВР з бічним і нижнім підведенням тепла), які використовуються для коксування як кам'яновугільного пеку, так і вугілля. Для виробництва формованого коксу і коксування сланців розроблені конструкції вертикальних печей.

Останнім часом в Україні споруджуються коксівні батарея з печами системи ПВР-Гіпрококсу з бічним і нижнім підведенням опалювальних газів. Залежно від балансу газів в промисловому регіоні і на підприємстві батареї можуть бути запроектовані з комбінованим обігрівом або з обігрівом тільки коксовим газом. Рівномірність обігріву печей по висоті забезпечується за рахунок рециркуляції продуктів горіння в огрівальних каналах, сполучених попарно рециркуляційними і перевальними вікнами.

Регулювання рівномірності обігріву печей по довжині камер коксування робляться за допомогою розподілу газів і повітря за рахунок їх дозованого подання. Розташування і конструкція виходу газового і повітряного каналів на черені вертикалів у поєднанні з регулюючими засобами забезпечують плавне по висоті зміщення газового потоку при рівновисоких пальниках. а регулювальні засоби, що встановлюються перед вікнами рециркуляції, забезпечують необхідну міру рециркуляції продуктів горіння і витягування факела горіння на певну висоту вертикала.

Збільшення габаритів камери, а саме висоти, вимагає більше кваліфікованого дотримання температурного режиму, гідравлічного режиму, графіку видачі. Тривалість і надійність служби коксових батарей багато в чому залежить від якості вогнетривких матеріалів. У Україні для кладки стін камери коксування застосовуються динасові вироби з щільністю 2,37 г/см3 і пористістю 19-23%.

Нині на КХП ПАТ «Міттал Стіл Кривий Ріг» в коксовому цеху працюють печі системи ПВР з бічним підведенням опалювального газу і повітря.

Гідністю печей системи ПВР в порівнянні з печами інших систем є: малий опір опалювальної системи, висока рівномірність обігріву коксової камери по висоті, більш висока будівельна міцність опалювального простінка по порівняння з печами, що мають збірний горизонтальний канал.

Тому для проектування реконструкції коксового цеху КХП ПАТ "Міттал Стіл Кривий Ріг вибираються печі системи ПВР з нижнім підведенням тепла конструкції Гіпрококсу з об'ємом камери 41,6 м3. Продуктивність батарей складає 2500 000 тон робочої шихти в рік.

Виходячи із заданої продуктивності батарей по робочій шихті визначаємо продуктивність цеху по металургійному коксу:

Р_м.к = Р_р.ш·а_в.к·К (2.4)

де Р_р.ш – продуктивність батарей по робочій шихті;

а_в.к – вихід із сухого валового коксу металургійного коксу (приймаємо 0,95);

К – вихід валового коксу із сухої шихти.

Р_м.к = 2500 000 · 0,95 · 0,775 = 1840625 т/рік

Розрахунок необхідної кількості печей в коксовому цеху проводиться по формулі:

, (2.5)

где n – кількість печей в коксовому блоці;

Р_рш – задана продуктивність по робочій шихті, т/рік;

t - оборот печей (приймаємо 15год);

V_k – корисний об’єм камери, м³;

γ^с_ш – насипна маса сухої шихти, т/м³ (приймаємо 0,79).

печей

Приймаємо для проектування 2 батареї по 65 печей в кожній.

2.6.2 Розрахунок місткості вугільної вежі

Вугільна вежа розміщується по осі коксових батарей і є бункерною спорудою, з якої коксові печі завантажуються вугільною шихтою за допомогою завантажувального вагону. Кожна вугільна вежа розташовується між двома батареями.

Корисна місткість визначається добовою потребою коксового цеху у вугільній шихті:

(2.6)

де Q - добова потреба в шихті, т/добу; N - число батарей, шт;

n – число печей в батареї, шт;

V_к – корисний об’єм камери коксування, м³;

γ – насипна маса шихти, т/м³;

t – час обороту печі, ч.

Приймаємо для проектування одну вугільну башту ємністю 7000 т

2.6.3 Розрахунок кількості комплектів обслуговуючих машин

Кількість комплектів обслуговуючих машин розраховується по формулі:

(2.7)

де n – кількість печей в блоці;

t_обсл – час, прийнятий на обслуговування однієї печі, хв;

τ – період коксування, год.;

t_ц – час на текучий ремонт в межах циклу.

комплекту

Приймаємо число комплектів 2.

Загальна кількість комплектів обслуговуючих машин приведена в таблиці 2.7 [15].

Таблиця 2.7 - Число робочих комплектів обслуговуючих машин.

Назва	Число комплектів
	Робочих	Резервних	Всього
Коксовиштовхувачі Дверіз’ємні машини з коксонаправляючими Загрузочні вагони Тушильні вагони Электровози Установки беспилової видачі коксу	2 2 2 1 1 2	1 1 1 1 1 ---	3 3 3 2 2 2

2.7 Рекомендована конструкція пристрою для безпилової видачі коксу

На фіг.1 зображений пристрій для безпилової видачі коксу; на фіг.2 - те ж, вигляд збоку;

Пристрій для безпилової видачі коксу з коксової батареї містить пиловідсмоктуючу парасольку 1 і закритий зверху кожух 4, встановлений усередині парасольки з утворенням між їх стінками по периферії парасольки щілинного зазору 5. Через кожух 4 здійснюється вивантаження коксу. Парасолька 1 за допомогою патрубка 6 приєднанна до вентиляційної лінії відсмоктування. З парасолькою 1 жорстко зв'язаний профільний козирок 3 для укриття завантаженого у вагон коксу. Порожнина під козирком сполучена зіщілинним зазором 5. На фіг. 3 зображений переріз А-А , фіг. 1. Для збільшення міцності парасольки і козирка і для кращого охолодження їх повітрям на зовнішніх поверхнях парасольки і козирка виконані вертикальні ребра 7 з теплопровідного матеріалу, заввишки 10 - 15 см. Ребра 7 розташовані одно відносно іншого на відстані 8 - 12 см.

Пристрій працює наступним чином.

При вивантаженні коксу парасолька розташовується над коксовозним вагоном 2, при цьому парасолька 1 з кожухом 4 розташовується в зоні вивантаження коксу, а козирок 3 - над тією частиною вагону 2, де кокс, після вивантаження розташований рівним шаром.

Кокс з печі вивантажується у вагон 2 через кожух 4. Гази відсмоктуються через щільовий зазор 5. Оскільки повітря через кожух 4 не проходить, то кокс не вигорає при вивантаженні з печі. Потік повітря, що входить в проміжок 5, блокує викиди пилогазової суміші назовні. Кількість пило газової суміші, що утворюється у внутрішній парасольці невелика, оскільки повітря " транзитом" через внутрішню парасольку не проходить.

Якщо припустити, що увесь кисень повітря, що знаходиться у внутрішній парасольці, пішов на окислення коксу, то чад коксу не перевищує 4 кг(замість 40 кг при традиційній конструкції парасольки).

При просуванні коксовозного вагону під парасолькою вивантажуваний кокс зсипається у вагон через нерухому атмосферу внутрішньої парасольки. Вивантажений кокс розташовується у вагоні, укритому козирком, заповнюючи його до бортів. Активного вигорання коксу над пологою частиною парасольки не відбувається, оскільки площа зіткнення коксу з повітрям обмежується площею вагону в плані.