Глава 8 оборудование коксохимических цехов § 56. Краткие сведения о коксохимическом производстве
Производство кокса непосредственно связано с развитием угледобывающей промышленности, являющейся поставщиком угля для коксования и с развитием металлургии как основного потребителя кокса.
По объему производства кокса СССР занимает первое место в мире. Наряду со значительным снижением удельного расхода кокса на 1 т чугуна, в результате совершенствования доменного производства, общая потребность в коксе продолжает увеличиваться в связи с ростом выплавки чугуна. Еще более выросло значение производства кокса по мере развития химической промышленности (пластических масс, искусственного волокна, красителей), медицинской и других отраслей, потребляющих химические продукты коксования.
Уголь для коксования должен обладать различными свойствами, причем роль и значение каждого из этих свойств зависит от требований, предъявляемых к качеству кокса и от общих задач, стоящих перед данным заводом.
Основными свойствами углей, характеризующими пригодность их для коксования, являются: влажность, зольность, сернистость, выход основных химических продуктов коксования и летучих веществ, спекаемость и коксуемость. Последнее свойство особенно важно для получения механически прочного и крупнокускового доменного кокса.
Современный коксохимический завод представляет собой большой комплекс отдельных цехов, отделений и объектов, насыщенных огромным количеством специфического оборудования, технологических металлоконструкций и трубопроводов.
В состав завода входят следующие основные цехи: углеподготовительный, коксовый и химический. В первом из них принимают, складируют и хранят прибывающие каменные угли, дробят и смешивают их, составляют угольную шихту для коксования, транспортируют внутри цеха и загружают бункера угольной башни шихтой.
В зависимости от качества поступающих на завод углей их иногда обогащают. В этом случае на заводах сооружают углеобогатительные фабрики.
Вторым основным цехом завода по ходу технологического процесса является коксовый, состоящий из коксовых печей для коксования угольной шихты, устройств для тушения кокса, а также для сортировки, хранения и транспортирования кокса внутри цеха.
Следующим самостоятельным цехом завода является химический, состоящий из нескольких отделений технологически взаимосвязанных между собой.
Коксохимические предприятия, как правило, строятся вблизи или входят в состав металлургических заводов или комбинатов.
Большое разнообразие продуктов и процессов коксохимического производства, включающих прием, подготовку и обогащение угля для коксования, собственно коксование, тушение, сортировку и транспортирование кокса, а также улавливание и переработку большого количества химических (продуктов из коксового газа, а также - использование этого газа, предопределяют в свою очередь многообразие применяемых видов технологического оборудования. К нему, например, относится; подъемно-транспортное оборудование, включающее различные виды конвейеров, вагоноопрокидыватели, краны-перегружатели; дробильно-размольное, классификационное, обогатительное, коксовое оборудование; арматура и машины; насосно-компрессорное и химическое оборудование; аппаратура, резервуары, хранилища и т. п.
Поступающие на коксохимические заводы угли в зависимости от содержания в них вредных примесей (золы и серы) проходят специальную подготовку для коксования по одной из двух схем:
для обогащенных и рядовых углей, не требующих дополнителного обогащения;
для необогащенных углей.
На рис. 162 приведена схема углеподготовительного цеха.
Поступающие в открытых железнодорожных вагонах 1 угли разгружают с помощью вагоноопрокидывателя роторного типов углеприемные ямы 2 и ленточными конвейерами 3 подают в отделение предварительного дробления и на валковые, дробилки 4 или галереи открытого склада угля, где его штабелируют. Уголь после предварительного дробления полают конвейерами 5 в бункера дозировочного отделения 6 (закрытый склад угля). Составленную угольную шихту направляют конвейерами 8 и 9 в отделение окончательного дробления на молотковые дробилки 10, откуда после измельчения и смешивания подают конвейерами 11 и 12 в бункера угольной башни 13. По мере необходимости шихту из бункера через дозировочные столы 7 и конвейеры подают в коксовую батарею 15 вагонами 14.
Угли, требующие обогащения, из дозировочного отделения направляют на углеобогатительную фабрику. Выход концентрата после обогащения составляет 66-73%, поэтому часто угли обогащают на их месторождении.
После удаления из угля породы и других примесей его дробят на мелкие фракции. Затем составляют смесь по маркам и сортам (шихту), которую загружают в коксовую камеру с помощью специального загрузочного вагона, передвигающегося по верху коксовых батарей.
Углеобогатительная фабрика состоит из ряда отделений, насыщенных большим количеством оборудования. В ее состав входят:
главный корпус, в котором выполняют сухую классификацию угля, обеспыливание, обогащение угля и крупнозернистого шлама, обезвоживание и улавливание крупнозернистого шлама;
флотационное отделение, где обогащается тонкозернистый шлам и пыль, а также фильтруется флотоконцентрат;
сушильное отделение, в котором сушат концентрат и шихту;
радиальные сгустители, в которых улавливают и сгущают тонкозернистый шлам и осветляют оборотную воду;
бункера для породы, концентрата, промпродукта;
шламовый отстойник;
баки для реагентов флотации;
транспортные галереи и мосты, перегрузочные станции.
Обогащению подвергаются обычно угли, имеющие большой процент зольности (более 9-10% породы).
Процесс коксования в коксохимических печах состоят в следующем. При нагревании в печной камере без доступа воздуха влажная каменноугольная шихта сначала подсушивается, а затем происходит интенсивное разложение угля с выделением газов и его переход в пластичное состояние (размягчение угля) с образованием при температуре 500- 600°С полукокса. При дальнейшем нагреве до 600-1100°С малопрочный полукокс теряет подавляющую часть летучих веществ и переходит в твердый кокс. Выделяемый при этом коксовый газ способствует образованию пористого его строения. К концу процесса затвердевшие наружные слои коксового «пирога» в печи препятствуют удалению газа и давление его повышается. Газ прорывается вверх через образующиеся в затвердевшей наружной корке трещины и устремляется к своду печи я по газопроводам поступает в химический цех завода.
Газ, проходя через полукокс, под давлением и в результате воздействия, высокой темпёратуры разлетается, выделяя частицы твердого углерода, который осаждается в порах полукокса, увеличивая его твердость. Затвердевание кокса сопровождается уменьшением его объема (усадкой), приводящим к растрескиванию спекаемого коксового «пирога». Между коксовым «пирогом» и стенками печи образуется зазор, облегчающий выталкивание готового кокса из печи.
Коксовый газ, освобожденный от различных веществ (бензола, азотистых и кислородных соединений, аммиака, серы и др.), используют как топливо в коксовых и сталеплавильных печах, для других целей металлургических заводов, а также для бытовых нужд.
На коксохимических предприятиях ленточные конвейеры являются основным средством для транспортирования шихты и кокса. Их применяют как для межцехового, так и для внутрицехового, операционного перемещения сыпучих материалов.
Большую часть ленточных конвейеров углеподготовительннх цехов коксохимических заводов устанавливают внутри металлических мостов (галерей), расположенных на различных высотных отметках
Рис. 162 Схема углеподготовительного цеха