Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
ПРОЕКТ КОКСОВОГО ЦЕХА 1 (СУДАКОВ).doc
Скачиваний:
8
Добавлен:
05.05.2019
Размер:
3.77 Mб
Скачать

ВВЕ ДЕНИЕ

Значение коксохимической промышленности в народном хозяйстве Украины

Коксохимическое производство является составной частью важнейшей отрасли народного хозяйства черной металлургии. В задачу коксохимического производства входит переработка каменных углей с получением из них кокса, коксового газа и химических продуктов коксования. Кокс является основным топливом в процессе получения железа из руд, в частности, в важнейшем этапе этого процесса производства чугуна в доменных печах.

Таким образом, коксохимическое производство является основным источником технологического топлива в черной металлургии, для этой цели используется более 90% переработанного в коксохимическом производстве угля.

Важнейшее значение имеет использование летучих веществ, выделяющихся при нагреве угля без доступа воздуха.

Эти вещества, входящие в состав летучих, каменноугольная смола, бензол и его гомологи, аммиак, сероводород, метан, водород и ряд других веществ. Все эти продукты носят обобщенное название - химические продукты коксования. Основная часть их коксовый газ - смесь водорода, метана, азота и других газообразных соединений используются в качестве технологического топлива. Остальная часть, составляющая до 5% от массы переработанного угля, должна быть извлечена из коксового газа как для достижения этим газом соответствующей степени чистоты, так и для получения ценных химических продуктов, единственным источником которых в ряде случаев являются химические продукты коксования.

Ассортимент химических продуктов на основе летучих продуктов коксования каменных углей, составляет более 200 наименований. Коксохимические продукты в производстве пластмасс, химических волокон,

полимеров все больше получают применение. Возросло значение химических продуктов для цветной металлургии и сажевой промышленности.

Коксохимическая промышленность поставляет сельскому хозяйству азотные удобрения (сульфат аммони я, аммиачную воду, безводный аммиак), химические средства защиты растений (коллоидная сера, смачивающийся порошок серы, чешуированная сера); антисептик креолин, используемый в животноводстве для уничтожения насекомых паразитов; сырье для получения ядохимикатов.

Особо важное значение для химической промышленности имеют бензол, нафталин, фенольные продукты, инден-кумароновые смолы, каменноугольный пек, каменноугольные масла и др.

1 Общая часть

1.1 Характеристика сырья и готовой продукции коксового цеха

К доменному коксу предъявляются весьма жесткие требования, поэтому выбор сырья для коксования приобретает в производстве кокса решающее значение. Этот вопрос тем более важен, что в общих затратах на производство кокса на долю стоимости угля приходится более 90%.

Углей, которые при самостоятельном коксовании давали бы кокс нужного качества, в недрах земли очень мало. Поэтому обычно коксованию подвергают не отдельные угли, а их смеси – шихты. При составлении шихт приходится руководствоваться не только влиянием их компонентов на качество кокса, но и некоторыми экономическими соображениями.

Коксохимическая промышленность является крупнейшим потребителем угля. Например, в Донбассе большая часть довыбаемых каменных углей служит сырьем для коксования. Наиболее ценные спекающиеся угли марок К, ОС, Ж практически полностью расходуются для производства кокса.

При современной технике коксования решающее влияние на выход и качество кокса оказывают свойства компонентов шихты. Особое значение имеют спекаемость и коксуемость, зольность, сернистость, выход газа и химических продуктов коксования, давление распирания.

Под спекаемостью понимают способность углей образовывать спекшийся кусковой пористый остаток при нагревании без доступа воздуха разрозненных соприкасающихс я зерен. Следовательно, спекаемость проявляется при температурах 500–550С, т.е. при отверждении пластической массы углей и образовании полукокса.

Под коксуемостью понимают способность разрозненных соприкасающихся зерен угля в смеси с другими углями образовывать при нагревании без доступа воздуха до температуры выше 900С кусковой кокс, удовлетворяющий требованиям промышленности по прочности и крупности.

Предназначенные для коксования угли подразделяются на марки и технологические группы.

Марка угля представляет собой технологическое понятие. В каждую марку входят угли, обладающие комплексом определенных технологических свойств. В настоящее время для определения марки угля нехостаточно знать выход летучих веществ Vdaf, их дополнительной характеристикой является максимальная толщина пластического слоя Y.

Марка угля включает угли, дающие при коксовании кокс разного качества. В связи с этим возникла необходимость более дробного дробления углей по их технологическим свойствам.

Исходным сырьем для кокс ования является каменноугольная шихта, состоящая из обогащенных углей марок ДГ, Г, , Ж, К, ОС, Т.

Кокс применяют также для восстановления свинцовых, оловянных и медных руд, в производстве цинка, для обжига известняка и цемента. Кокс класса 10 - 25 мм широко используют в производстве ферросплавов (феррохрома, ферромарганца и т.п.). Кокс класса 40 - 25 мм применяют для производства карбида кальция. Коксовая мелочь широко применяется для агломерации железных руд.

В зависимости от области применения качество продукции проектируемого цеха нормируется техническими условиями по следующим показателям: массовая доля общей влаги, зольность, массовая доля общей серы, показатели прочности М25, М10 и массовая доля кусков размером не более: 80 мм, более 60 мм, менее 25 мм.

Химический состав кокса определяется техническим анализом (влажность, зольность, сернистость, фосфористость, выход летучих веществ), а также химическим анализо м (содержание углерода, водорода, кислорода, азота и

др.).

Влага в коксе понижает теплоту его сгорания, так как при этом

уменьшается содержание горючих компонентов, а также увеличивается расход теплоты на ее испарение: обычно влажность товарного крупного кокса размером более 25 мм составляет 2-3 % с колебаниями в отдельных партиях не более 11%. Влажность кокса повышается с уменьшением размера кусков, что связано с более развитой удельной поверхностью мелких классов.

Зола кокса характеризуется суммой минеральных веществ, входящих в состав углей и не претерпевших сколько-нибудь существенных изменений в процессе коксования углей. Зола в коксе является балластом, так как, во-первых, она уменьшает содержание углерода и, во-вторых, в доменном процессе должна выводиться в шлак, на что затрачивается определенное количество флюсов и тепла.

Зольность крупного металлургического кокса в зависимости от условий его производства и сырьевой базы составляет 9-12 %.

Сера в доменном коксе является вредной примесью, так как частичный переход ее в металл значительно ухудшает его свойства (красноломкость), а удаление серы в доменном процессе требует значительного увеличения расхода флюсов и тепла.

Выход летучих веществ кокса определяет степень завершенности процесса коксования или степень готовности кокса. В крупном коксе выход летучих веществ составляет от 0,6 до 1,0 %.

Фосфористые соединения углей при коксовании полностью переходят в кокс в виде фосфатов. Фосфористость кокса определяется фосфористостью исходных углей и может быть изменена только при изменении сырьевой базы коксования.

К физическим свойствам кокса относятся также свойства, которые не зависят от величины, формы и текстуры его кусков.

Молекулярное строение органической массы кокса во многом определяется конечной температурой процесса.

С повышением температуры конца коксования упорядоченность структуры возрастает, а расстояния между плоскими сетками уменьшается. При вторичном нагреве до 1700о С расстояние между ними доходит до 0,345 мм.

Общая пористость доменного кокса, полученного при обычных

условиях коксования , колеблется в пределах 45-55 %.

Удельное электросопротивление или обратную величину - удельную электропроводность часто используют в практической работе при оценке качества кокса размером 3-6 мм, полученных при дроблении.

Структурная прочность кокса зависит от природы коксуемых углей и режима коксования (они выше при больших конечных температур процесса). Структурная прочность доменных коксов изменяется в пределах 65-85 %.

Теплота сгорания кокса всегда ниже теплоты сгорания исходных углей из-за большей зольности кокса.

К физико-химическим свойствам кокса относят его горючесть, реакционную способность, смачиваемость.

Горючестью называется химическая активность кокса, определяемая пропусканием воздуха или кислорода через раскаленный кокс. Она характеризуется скоростью сгорания кокса.

Реакционная способность кокса - это способность кокса реагировать в определенных температурных условиях с газообразными продуктами восстановления и разложения ( с СО2 и Н2О).

Под физико-механическими свойствами кокса подразумевают крупность кусков, равномерность гранулометрического состава и прочность по отношению к дробящим и истирающим усилиям, т.е. свойства, связанные с величиной и формой кокса.

Ситовый, или гранулометрический, состав определяется рассевом пробы кокса на нескольких ситах с определенными размерами отверстий.

Ситовый состав кокса зависит как от технологических факторов его производства, так и от свойств исход ного сырья.

Под прочностью кокса обычно подразумевают его способность противостоять дробящим усилиям (дробимость). Зависит в основном от текстуры кусков: макро- и микротрещиноватости, наличия в кусках ослабленных мест, формы куска (его столбчатости, характера острых граней и углов). Дробимость кокса - свойство его кусков. Сопротивление истиранию (истираемость) зависит от свойств вещества кокса (его структуры), т.е. его твердости, пористости, характера и размера пор.

Для испытания кокса в мировой практике применяют различные конструкции барабанов. Различие их заключается в преобладании дробящих либо истирающих усилий и глубине разрушения на конечной стадии испытания.

Дробимость и истираемость проявляются в изменении ситового состава кокса после наложения разрушающих усилий: дробимость - в снижении крупности кусков, истираемость - в образовании мелочи. Оценку истираемости кокса производят по количеству класса - 10 мм, образующегося при его испытании.

По стандарту испытывают пробу массой 50 кг, составленную пропорционально содержанию в товарной массе всех классов - более 25 мм. Кокс испытывают в стальном барабане длиной 1000 мм и диаметром 1000 мм, на внутренней поверхности которого по всей длине приварены через каждые 90 четыре угловых профиля размером 1000 х 50 х 10 мм. Барабан вращают 4 минуты со скоростью 25 об/мин. Показателями прочности приняты количество кокса (%) более 25 мм и менее 10 мм после 100 оборотов барабана ( М25 и М10). Стандартом предусмотрен полный рассев кокса после испытания на грохоте с квадратными отверстиями сит.

Проектируемый коксовый цех выпускает следующие марки кокса: кокс доменный КД, КД 1, КД 2, КД 3, качество которых должно соответствовать ТУУ 322-00190443-114-96, данные приведены в таблице 1. 1.

Таблица 1.1 - Показатели качества доменного кокса

Название показателей

Единицы измерения

Значение показателей каачества

Наименование продуктов

КД

КД 1

КД 2

КД 3

Массовая доля общей влаги Wr

%

не более

Не более 5,0

5,0

5,0

5,0

Зольность Аd

%

не более

не более 12,0

11,0

12,0

13,0

Массовая доля общей серы Sdt

%

не более

не более 2,0

2,0

1,6

1,3

Показатели прочности

М25

%

не более

86,0

8,6

84,0

8,2

М10

не более

7,8

7,5

8,0

9,0

Массовая доля кусков размером:

более 80 мм

%

не более

11,0

15

20

более 60 мм

20,0

более 25 мм

4,0

3,5

4,0

4,5

Качество коксового орешка применяемого на ферросплавных и электродных предприятиях нормируются техническими условиями ТУУ 322-001 190443-120-97. Показатели качества сортов коксового орешка приведены в таблице 1.2.

Таблица 1.2 - Показатели качества коксо вого орешка

Название показателей

Единицы измерения

Наименование продуктов и значение показателей качества

КО 1

КО 2

КО 3

КО 4

Зольность Аd

%

11,0

13,0

15,0

16,0

Массовая доля общей влаги Wr

%

20,0

20,0

20,0

22,0

Массовая доля

кусков размером:

более 25 мм

%

10,0

10,0

10,0

10,0

менее 10 мм

2,0

12,0

15,0

менее 8 мм

0

13,0

Коксовая мелочь применяется на металлургических и электродных предприятиях и должно по показателям качества соответствовать ТУУ 322-00190443-011-96, которые приведены в таблице 1.3.

Таблица 1.3 - Показатели качества коксовой мелочи

Название показателей

Единицы измерения

Наименование продуктов и значение показателей качества

МК- 1

МК - 2

МК - 3

Массовая доля

общей влаги Wr

%

22,0

22,0

24,0

Зольность Аd

%

13,0

16,0

18,0

Массовая доля

кусков размером:

более 10 мм

%

8,0

8,0

6,0

Размер кусков

мм

0-10

0-10

0-8

0-8

0-8

Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.

Оставленные комментарии видны всем.