Металлургия технология угля и неметаллических полезных ископаемых3

вания 1 с загрузочными для угля люками 2 обогревается через примыкающие к камере с двух сторон и по всей ее длине отопи­ тельные простенки 3, в которые по газопроводам 4 и 5 подводит­ ся отопительный газ. С торцов камера коксования герметически закрывается самоуплотняющимися дверями в, выложенными с внутренней стороны огнеупорным кирпичом.

Поступление в отопительные простенки воздуха для сжигания газа обеспечивается тягой дымовой трубы. Отопительный газ по­ ступает в простенки по распределительным газопроводам под соб­ ственным давлением.

Для обеспечения нормального движения газа, воздуха и про­ дуктов горения, равномерного обогрева камер коксования отопи­ тельные простенки по всей длине камеры разделены на ряд верти­ кальных каналов 7

С целью использования тепла отходящих продуктов горения отопительных газов печи имеют регенераторы 5, размещенные под их подом. Продукты горения и воздух, а при обогреве печей низкокалорийным газом также и газ, через определенные проме­ жутки времени поочередно пропускаются через насадку регене­ раторов. Продукты горения нагревают насадку, а воздух и низко­ калорийный газ охлаждают ее и при этом нагреваются сами. Охлажденные в регенераторах продукты горения отопительного газа вытягиваются через боров 9 в дымовую трубу.

Образующиеся в процессе коксования угля газо- и парооб­ разные летучие вещества, представляющие собой сложную смесь различных продуктов, называют в коксохимическом производстве

тикальные трубы-стояки 10 в газосборник 11 и направляется для дальнейшей переработки.

Угольная шихта в камеры коксования поступает из располо­ женной рядом с батареей коксовых печей угольной башни. За­ грузка камер шихтой через загрузочные люки производится с по­ мощью загрузочного вагона 12, передвигающегося по верху бата­ реи печей по рельсовому пути. Перед загрузкой камера коксо­ вания с торцов герметически закрывается дверями. Конусы угля, образующиеся в камере коксования при загрузке, разравнива­ ются планиром 13, установленным на выталкивающей кокс ма­ шине — коксовыталкивателе 14. Планир вводится в камеру через расположенный в верхней части двери камеры планирный люк. После загрузки угля в камеру люк закрывается и камера соеди­ няется с газосборником.

Выдача готового кокса (пирога) из камеры производится кок­ совыталкивателем после отключения ее от газосборника. Коксо­

рельсовым путям, прокладываемым на уровне фундамента печей-. Перед выталкиванием кокса с торцов камеры снимаются двери.

Выталкивание коксового пирога из камеры коксования осуще­ ствляется штангой 15 с головкой 16, установленной на коксовы­ талкивателе. Коксовый пирог проходит через находящуюся с про­ тивоположной стороны камеры направляющую 17 и, падая в тушильный вагон 18, рассыпается на куски.

Коксовыталкиватель, кроме выталкивания кокса, выполняет также другие операции. Установленный на коксовыталкивателе механизм-двересниматель 19 снимает и отводит дверь с машинной стороны камеры, а после выталкивания кокса этим же механиз­ мом дверь устанавливается на свое место и производится уплот­ нение зазоров в двери. При выталкивании коксового пирога по мере продвижения штанги коксовыталкивателя воздухом, прохо­ дящим через устройство, приклепленное на верху головки штанги, выжигается отлагающийся на своде камеры коксования графит.

Двери камер коксования со стороны выдачи кокса снимаются, устанавливаются и уплотняются специальной машиной — двереснимателем 20.

Тушильный вагон с раскаленным коксом доставляется элект­ ровозом под тушильную башню (рис. 62), где из оросительных труб обильными струями воды кокс тушится. Существуют также сухие способы тушения кокса продуванием его инертными га­ зами.

После тушения кокс подвозится к наклонной выложенной чу­ гунными плитами железобетонной площадке — рампе 21 и вы­ гружается на нее из тушильного вагона. На рампе происходит испарение воды из кокса, после чего он поступает на ленточный конвейер 22, которым подается на сортировку.

Коксовые печи отапливаются высококалорийным коксовым или бедным (доменным, генераторным) газами. Теплота сгорания кок­ сового газа 4200—4500 ккал/м3, доменного газа 900—980 ккал/м3.

Вкачестве строительного материала для сооружения коксовых печей применяют преимущественно динасовый кирпич.

Производительность коксовых печей и качество получаемого кокса определяются размерами и особенно шириной камеры кок­ сования. Длину камеры обычно принимают 13—14 м, ширину 400—450 мм, высоту 4—4,5 м. Полезный объем камеры 20—22 м3. Разовая загрузка при этом объеме камер и насыпном весе уголь­ ной шихты 750—780 кг/м3 составляет примерно 15—17 т. Про­ должительность коксования 14—16 ч.

Вдовоенные годы наибольшее распространение получили кок­ совые печи с перекидными каналами (ПК), у которых отопитель­ ная система характеризуется тем, что горение газа происходит одновременно в смежных простенках, расположенных по обе сто­ роны четных камер коксования. Кроме того, в этих печах над сво­ дом камеры коксования имеются поперечные каналы с одинако­ вым движением газов по всей длине обогревательного простенка.

В послевоенные годы широкое применение нашли коксовые печи Гипрококса системы ПВР (рис. 64) с парными вертикалами

ирециркуляцией продуктов горения.

Вэтих печах простенок разделен на пары вертикалов, соеди­

ненных вверху перевальными окнами. Горение происходит в од­ ном из вертикалов пары, а по второму сопряженному вертикалу отводятся продукты горения. Вертикалы, работающие на восхо­ дящем и нисходящем потоках, соединены окнами для рециркуля­ ции газов (принцип кругового потока), через которые часть про­ дуктов горения из вертикала, работающего на нисходящем пото­ ке, засасывается в вертикал, работающий на восходящем потоке. Засасывание продуктов горения способствует разбавлению смеси и замедлению процесса горения газа. Благодаря этому факел го­ рения удлиняется и улучшается равномерность прогрева уголь­ ной загрузки в камере коксования по высоте.

Газ и воздух поступают в вертикалы параллельными струями без ударов и завихрений, что является важным фактором, влияю­ щим на равномерность обогрева печей.

При отоплении этих печей доменным газом газ и воздух по­ ступают с обеих сторон в подовые каналы, затем воздух посту­ пает в воздушные регенераторы /, 5, 9 и т. д., а газ — в газовые каналы 4, 8 и т. д. Из регенераторов газ и воздух по коротким 11 или длинным 12 косым ходам подводятся в вертикалы Г Горение происходит попеременно по всей длине простенка: в нечетных 1\ 3' и т. д. и в четных 2', 4' и т. д. вертикалах. Из нечетных вер­ тикалов продукты горения переходят в четные и через косые ходы

регенераторы поступает воздух, а газ подается поочередно в ка­ налы 13 и 14 и через горелки поступает в вертикалы.

Схема движения газов в печах предусматривает соединения каждого из простенков косыми ходами с четырьмя регенератора­ ми, а каждый регенератор (кроме крайних) — с двумя простен­ ками. Газовые и воздушные регенераторы чередуются попарно, начиная с воздушных регенераторов. Газовые регенераторы раз­ мещаются под нечетными, воздушные — под четными камерами. Газовые регенераторы размещаются под нечетными, воздушные — под четными камерами. Газовые регенераторы, работающие на восходящем потоке, непосредственно граничат с газовыми реге­ нераторами, работающими на нисходящем потоке.

В последние годы в печи ПВР внесены конструктивные и тех­ нологические улучшения. Так, например, рециркуляция продук­ тов горения стала осуществляться раздельно в каждой паре со­ пряженных вертикалов; горение газов в простенке происходит од­ новременно в двух вертикалах, а в двух следующих смежных вертикалах — отводятся продукты горения и др. Длина камеры

хого угля составляет: кокса 76—78%; коксового газа 14—16%; каменноугольной смолы 2,5—3,5%, бензольных углеводородов 0,8—1,2%, аммиака 0,25—0,35%.

К а м е н н о у г о л ь н ы й к о к с является основным продуктом коксования. Он представляет собой куски различных размеров от блестящего серебристого до матового темно-серого цвета. Отли­ чительной особенностью кокса является его трещиноватость, поры в коксе занимают 45—55% его объема. Плотность кокса без пор

1,5%. Зольность кокса зависит от исходной зольности угольной шихты для коксования и определяется по формуле

у — выход кокса, %.

Содержание влаги 2—4% при мокром способе тушения кокса и до 1 % при сухом.

Теплота сгорания на горючую массу товарного кокса состав­ ляет примерно 7000—8000 ккал/кг.

Важнейшими технологическими свойствами кокса являются его гранулометрический состав и механическая прочйость.

25—40, <25 мм. Этими показателями определяется средний раз­ мер кусков и равномерность крупности кокса.

Механическую прочность кокса оценивают испытанием во вра­ щающемся барабане и пробой на сбрасывание.

Прочность кокса по барабанной пробе определяют путем исти­ рания его в барабане 02000 мм с боковой поверхностью, состоя­ щей из стальных прутьев 025 мм, длиной 800 мм с просветами между прутьями 25 мм.

В барабан загружают 410 кг кокса крупностью >25 мм и вра­ щают барабан в течение 15 мин со скоростью 10 об/мин. При этом кокс измельчается и проваливается через щели между прутьями барабана.

Вес остатка кокса в барабане представляет показатель его прочности по барабанной пробе.

Для кокса из углей Донецкого бассейна показатель барабан­ ной пробы составляет 330 кг, из углей Кузнецкого, Карагандин­ ского и Кизеловского бассейнов — 300—325 кг.

Истираемость кокса принято оценивать по содержанию клас­ са <10 мм в подбарабанном продукте. Содержание этого класса в коксе для крупных доменных печей не должно превышать 40 кг.

Испытанием на сбрасывание определяют дробимость кокса. Для этого куски кокса четырехкратно сбрасывают на стальную плиту с определенной высоты. Вес оставшихся крупных кусков кокса после сбрасывания, выраженный в процентах к весу ис­

пылевидного сжигания.

Главным потребителем кокса является черная металлургия, расходующая 85—90% всего производимого кокса.

Допускаются следующие зольность кокса и содержание в нем серы в %:

Содержание фосфора в коксе при выплавке бессемеровского чугуна не более 0,015%, для большинства других производств не более 0,04%.

К о к с о в ы й газ. Состав и выход коксового газа определя­ ются природой коксуемых углей, температурой и скоростью кок­ сования. Прямой коксовый газ, выходящий из камер коксова­ ния, содержит в среднем 80—120 г/м3 смолы, 20—45 г/м3 бен­ зольных углеводородов, 5—25 г/м3 сероводорода и др. После вы­ деления из газа смолы, аммиака, сырого бензола и других хи­ мических продуктов обратный коксовый газ используется в каче­ стве горючего для отопления коксовых и металлургических пе­ чей, для химического синтеза, бытового потребления и т. д.

Состав обратного коксового газа колеблется примерно в сле­

бурую вязкую жидкость, содержащую до 10% свободного углерода и ряд ценных ароматических и гетероциклических соединений.

Плотность смолы примерно 1,2—1,3 г/см3, в отдельных случаях доходит до 1,5—1,7 г/см3.

В настоящее время из смолы выделено около 60 различных продуктов, служащих сырьем для синтеза красителей, производ­ ства пластических масс, химических волокон, связующих мате­ риалов и др.

§ 4. Улавливание летучих химических продуктов из прямого коксового газа

Улавливание летучих химических продуктов из прямого коксо­ вого газа производится охлаждением газа до температуры кон­ денсации водяных паров и каменноугольной смолы. Несконденсировавшиеся при этих температурах летучие продукты улавлива­ ются жидкими или твердыми поглотителями.

Примерная схема улавливания и конденсации летучих про­ дуктов показана на рис. 65.

Прямой газ с температурой примерно 700° С, поступающий из камер коксования в общин газосборник, охлаждается орошением его сверху водой, частично поглощающей аммиак и другие веще­

ся в газе.

Конденсат стекает по газосборнику в отстойник И , а газ по­ ступает в холодильники 1 и 2, где он охлаждается холодной ам­

11, что и конденсат из газосборника. Смола осаждается на дне

ков смолы направляется в электрофильтр 3, откуда смола посту­ пает в отстойник, а газ, содержащий до 0,05 г/см3 смолы и А — 7 г/м3 аммиака, подается газодувкой 4 в промыватель 5 и далее

всатуратор 6, где он промывается серной кислотой.

Врезультате взаимодействия аммиака с серной кислотой по

реакции.

2NH3 + H2S04 = (NH4)2 S04 выпадает кристаллический сульфат аммония.

Выход

Из сатуратора газ поступает в холодильник 7, где он охлаж­ дается холодной водой, после чего направляется в промывные

удаляются растворимые вещества, а регенерированное масло после охлаждения в водяных холодильниках вновь подается в промывные башни.

После промывки газа маслом в нем остается еще до 2—3 г/м3 бензола.

Дополнительно газ очищается от сероводорода и цианистых соединений. Наиболее распространенными являются мокрые мето­ ды очистки газа от сероводорода, поглощением его различными поглотителями — растворами соды, растворами солей мышьяка и др.

Для охлаждения прямого коксового газа и конденсации паров

газосборнику. При температуре 80°С газ из сепаратора направ­