книги из ГПНТБ / Брагина В.И. Технология угля и неметаллических полезных ископаемых

ются вторичному разложению, в результате чего выход жид­ ких продуктов уменьшается вследствие увеличения выхода газа, и ухудшается их качество.

На качество полукокса скорость нагрева угля не оказы­ вает заметного влияния.

Выход и качество продуктов значительно зависят- от круп­ ности лерерабатываемого угля и его гранулометрического состава. Так, с уменьшением крупности угля увеличивается выход первичной смолы.

Полукокс — это мелкий хрупкий продукт, обладающий высокой реакционной способностью. Выход полукокса от ис­ ходного угля составляет 55—75%. Теплотворная способ­ ность — 7700—8300 ккал/кг.

Бурые угли образуют полукокс с большим содержанием пыли, вследствие чего буроугольный кокс обычно подверга­ ется окускованию (брикетированию, грануляции).

Полукокс используется как энергетическое топливо ДЛЯ' промышленности и быта, а также в качестве .отощающей присадки в шихты для коксования.

матические и другие соединения. Она является сырьем для производства светлых моторных топлив (бензина, керосина), смазочных масел, парафина и ряда других продуктов." Фено­ лы первичной смолы полукоксования используют для произ­

водорода (10—30%). Характерной особенностью газа являет­

отопления печей, установок полукоксования, как сырье для хи­ мического синтеза, для коммунальных и промышленных це­ лей.

8—9% смолы, 200—250 м 3 высококалорийного газа- на-тонну

ратурного"коксования по составу приближается к первичной смоле, но отличается от нее более высокой1 плотностью и по­ вышенным содержанием ароматических углеводородов, так как под влиянием относительно более высоких температур происходит частичное лирогенетическое разложение компо­ нентов первичной смолы. Кроме того, смола среднетемпера­ турного коксования характеризуется высоким содержанием легкокипящих составных частей и высоким содержанием фе­ нолов. Содержание ценных продуктов в смоле больше, чем в смоле низкотемпературного коксования, количество пека в ней составляет 25—30%- Фракция смолы, кипящая до 220°, содержит в себе смесь легких алифатических углеводородов и фенолов, используемых для целей химической и фармацев­ тической промышленности.

Среднетемпературное коксование позволяет перерабаты­ вать слабоспекающиеся угли с целью получения ценной смо­ лы, моторного топлива, фенолов и неметаллургического кокса.

Коксование углей

Процесс проводится ,при температуре 900—1050°. Назна­ чение: получение металлургического топлива для доменной плавки.

За время существования этого процесса были испытаны различные виды топлива; единственно пригодным явились спекающиеся каменные угли.

Важнейшим .признаком пригодности угля для коксования является характер коксового королька. Крометого, угли не должны вспучиваться.

Основным продуктом (75—80%) является кокс, получа­ ются коксовый газ и ряд химических продуктов, важных для народного хозяйства. Стоимость химической продукции пре­ вышает 40% стоимости основного продукта — кокса.

Ценность угля как сырья для получения химических про­ дуктов коксования повышается с понижением степени упгефикации. Так, по мере перехода от тощих углей к жирным и газовым растет выход смолы и бензольных углеводородов.

Наиболее ценные химические продукты коксования —• аро­ матические углеводороды и фенолы — образуются в основном из гуминовых веществ угля. Первичные продукты разложения сапропелитовых и ли-птобиолитовьгх углей содержат большое количество нафтеновых, гидроароматических и парафиновых

спекания, во время которой переходит в пластическое состо­ яние, а затем затвердевает, образуя полукокс, еще дающий значительный выход летучих веществ. Нагревание полукокса до 900—1000° и приводит к дальнейшему выделению летучих веществ, увеличению содержания углерода в коксе до 96—97%

Так как шихта мелкая и влажная, транспортировать ее не­ выгодно, поэтому коксовые печи строят вблизи обогатитель­ ных фабрик.

Кокс часто потребляется на месте. Если расстояния не­ большие, то используют подвесную канатную дорогу. Если

печи и состава ших*ы—14—16 час.

% В настоящее время -применяются коксовые печи с гори­ зонтально расположенными камерами коксования. Печи с вертикальным расположением камер не получили распрост­

решетку в газовый 3 и воздушный 4 регенераторы. Из регене­ раторов газ и воздух по длинным 5 и коротким 6 косым хо­ дам проходят в вертикалы 7. Горение происходит поперемен­ но по всей длине простенка: в нечетных 7 или четных 8 вер­ тикалах. Из нечетных вертикалов 7 продукты горения через-, верхний перевал проходят в четные вертикалы 8 и далее че­

Для достижения равномерного обогрева по высоте каме-

ры применен принцип примешивания к восходящим потокам' части продуктов горения из нисходянТих потоков.

Через 20 минут после кантовки направление газовых по­ токов в отопительной системе меняется на обратное.

При обогреве коксовым газом в воздушные и газовые ге­ нераторы поступает воздух; газ подается поочередно в корнюры 13 и 14, из которых через горелки переходит в верти­

газы по отдельным вертикалам обогревательной системы при минимальных сопротивлениях.

Слои угля, прилегающие к раскаленным стенкам Крамеры, быстро проходят все стадии коксования и превращаются в кокс. По мере удаления от стенки из-за плохой проводимости тепла коксом и углем передача тепла следующим слоям за­ медляется. Пока в ближайшей зоне не закончится испарение влаги, температура массы держится 100°. Лишь после уда­ ления всей влаги температура повышается и начинается раз­ мягчение угля, при дальнейшем повышении температуры до 300—400° образуется пластический слой. Интенсивно выде­ ляются летучие вещества. Не все они удаляются из пласти­ ческого слоя; часть их задерживается в виде пузырьков, и в слое возникает повышенное давление—.давление распира­ ний, оно передается стенкам печи.

При дальнейшем повышении температуры до 500—550° происходит затвердевание слоя шихты. При этом некоторая часть газов улетучивается. Затем начинается процесс полу­ коксования. Выделяется некоторое количество летучих ве­ ществ. Образуется полукокс.

На всем протяжения этого процесса происходит выделе­ ние летучих веществ в виде газа и паров, их необходимо не­

Возникают продольные деформации, которые разделяют кокс на две половины.

Помимо кокса, из печи выдаются летучие вещества: смо­ ла, аммиак, бензольные углеводороды, нафталин, цианистые, сернистые соединения и др. Все это находится в парогазовой фазе. В печи остается только кокс.

Парогазовая смесь является источником получения ряда веществ, которые служат сырьем для фармацевтической промышленности, лакокрасочной .промышленности и взрыв­ чатых веществ.

Количество и состав летучих зависят от температурного режима коксования и от состава шихты. .

МАШИНЫ И МЕХАНИЗМЫ КОКСОВЫХ ПЕЧЕИ

Батарею коксовых .печей обслуживает ряд механизмов: загрузочный вагон, коксовыталкиватель, двереэкстр.актор с направляющим устройством, тушильный вагон для" приема из печей кокса.

Подготовленная к коксованию угольная шихта подается наклонным ленточным конвейером на верх железобетонной угольной башни, расположенной между двумя батареями кок­ совых печей. Емкость угольной башни составляет около 3000 т угля, что примерно соответствует суточному запасу.

Для загрузки очередной камеры к башне подается загру­ зочный вагон, имеющий, как правило, 3 бункера — по числу загрузочных отверстий в своде камеры. Каждый бункер за­ канчивается воронкой с выходным патрубком. После взвеши­

люкосъемных механизмов. После окончания загрузки шихты в данную камеру вагон возвращается -к угольной башне.

Коксовыталкиватель передвигается по рельсовым путям вдоль машинной стороны батареи, и выполняет следующие операции: снятие и установку дверей камеры с машинной стороны; выталкивание кокса из камер, разравнивание ших­ ты в камерах и выжигание сжатым воздухом графита, отло-^ жившегося на сводах камер коксования. Для выдачи коксо-* вого пирога служит штанга, снабженная головкой. На кок­ совыталкивателе установлено также устройство для разрав­ нивания (планирования) угля после загрузки. Уголь распо­ лагается под каждым люком в виде конуса. Чтобы полнее использовать объем камеры и создать свободный выход для летучих продуктов, уголь нужно.разровнять.

Коксовыталкиватель открывает и закрывает планирную дверцу, принимает выгребаемую при планировании шихту и

монтным станциям.

На этой же машине имеется двересъемное устройство, служащее для съема дверей и установки их обратно. Двересъемная машина служит для снятия дверей камеры с кок­ совой стороны и снабжена направляющим щитом, по которо­ му «оксавый пирог при выдаче из камеры проходит, не рас­ сыпаясь, в тушильный вагон. Кроме того, двересъемная ма­ шина при помощи специального устройства проводит чистку армирующих рам и дверей.

Тушильный вагон имеет длину около -15 м, дно вагона на­ клонено под углом 28°. Вагон облицован внутри чугунными жароупорными плитами. Во время выдачи кокса он передви­ гается электровозом вдоль коксовой стороны батареи с такой же скоростью, с какой кокс выталкивается из камеры, кок­ совый пирог рассыпается по дну вагона.

После окончания выгрузки электровоз доставляет вагон к тушильной башне под оросительное устройство. Автоматиче­ ски включается водяное орошение, кокс тушится водой в те­ чение 1—2 минут, после чего орошение автоматически же выключается, часть воды при этом испаряется, и пар удаля­ ется через вытяжную трубу в атмосферу. Часть воды погло­ щается коксом. Основная масса воды стекает в отстойники и после отделения коксовой мелочи снова подается насосом в оросительное устройство. После того, как вода стечет, вагон подают обратно "к батарее, и кокс разгружают на коксовую

рампу для окончательного охлаждения. Кокс высыпается из вагона при подъеме затворов, задерживающих его на наклон­ ном дне.

Механическая коксовая раміпа представляет собой на­ клонную платформу, выложенную жаропрочными плитами с затворами, задерживающими кокс на рампе. Здесь кокс вы­

са продувают инертные газы (продукты горения кокса), ко­ торые при этом нагреваются примерно до 800° С, нагретые газы направляют в паровые котлы-утилизаторы, где они ох­ лаждаются до 200°С и затем возвращаются обратно в бун­ кер с раскаленным коксом.

В настоящее время много сделано на пути к комплексной механизации и автоматизации работы*коксовых цехов. Со­ зданы и успешно работают механизмы чистки армирующих рам, дверей, открывания затворов угольных башен, механизм для снятия и установки крышек загрузочных люков и др. На многих заводах осуществлены полная механизация и ав­

на автоматизация работы насосных башен тушения и процес­ са тушения кокса. Внедрена схема блокировки и сигнализации между коксовыми машинами, обеспечивающая безаварийную выдачу кокса; схема сигнализации в кабину машиниста элек­ тровоза о наличии кокса на рампе и положении тушильного вагона и др.

НОВАЯ ТЕХНОЛОГИЯ КОКСОВАНИЯ

Основной недостаток принятой технологии коксования обусловлен применением камерных печей периодического действия: в современных коксовых печах все стадии процесса коксования протекают одновременно и не . поддаются раз­ дельному управлению.

За последние годы развернут широкий фронт научно-ис­ следовательских работ по созданию новой технологии коксо­ вания. Переход к системам непрерывно действующих коксо­ вых печей должен открыть возможность широкого регулиро­ вания температурного режима, механизации всех процессов,

табе из буроугольиых брикетов. Производство буроуго'льного кокса основано на коксовании брикетов из тонкоизмельченных углей. Достаточно прочный кокс образуется лишь при

хуже доменного кокса и используются в низкошахтных до­ менных печах в смеси с каменноугольным коксом.

подготовка кускового угля в подвижном слое обычно осуще­ ствляется в высоком реакторе шахтного типа. Уголь подает­ ся сверху непрерывно или отдельными порциями, а готовый

различных реакторов в крупных опытных масштабах осуще­

в Забже успешно производит литейный кокс из энергетиче­ ских углей. Процесс осуществляется в 3 ступени: получение среднетемпературного* полукокса (750—800° С) и. дробление