Способ получения кокса и устройство для его осуществления

(51) 10 49/00 (2011.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ колосниковых решетках для металлургической и химической промышленности. Технический результат изобретения - повышение производительности процесса коксования, выхода годного кокса,обеспечение пониженного содержания остаточных летучих веществ в коксе(менее 3,0) и условий для полного дожигания отходящего газа с целью максимального использования его теплового потенциала. В предлагаемом способе и устройстве для его осуществления указанный результат достигается путем поддержания отношения времени пребывания угля на колосниковой решетке ко времени выдержки кокса в бункере-томильнике в пределах 0,151,25, а также продольной (линейной) компоновкой механической топки прямого хода и котла-утилизатора с последовательным их расположением, использования водоохлаждаемого экрана, а также вторичного острого дутья,подаваемого по встречной и поперечной схемам, и специального узла для полного смешивания и дожигания отходящих печных газов.(72) Ким Василий Анатольевич Толымбеков Манат Жаксыбергенович Жарменов Абдрасул Алдашевич(73) Дочернее государственное предприятие на праве хозяйственного ведения Химикометаллургический институт им. Ж.Абишева Республиканского государственного предприятия на праве хозяйственного ведения Национальный центр по комплексной переработке минерального сырья Республики Казахстан Министерства индустрии и торговли Республики Казахстан(56) Виноградов СВ., Суворов А.А., Сысков К.И. Использование угля Кедровского разреза для производства специальных видов кокса // Кокс и химия. 1973, 3, с. 24-26(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОКСА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(57) Изобретение относится к химической технологии топлива, в частности, к получению кокса из слабоспекающихся и неспекающихся углей на цепных Изобретение относится к химической технологии топлива, в частности, получению кокса из слабоспекающихся и неспекающихся углей на цепных колосниковых решетках для металлургической и химической промышленности. Известен способ и устройство получения кокса путем термоокислительного коксования угольной загрузки,располагаемой на непрерывно движущейся цепной колосниковой решетке (ЦКР) прямого хода в закрытой камере, за счет тепла сгорания, образующихся при коксовании летучих веществ в присутствии подаваемого из-под решетки воздуха (Патент США 2209255, кл. 201-27, 1940). Существенным недостатком данного способа и устройства является отсутствие системы дожига отходящих газов и утилизации избыточного тепла. Наиболее близким к заявляемому решению является способ и устройство для получения кокса на цепной колосниковой решетке прямого хода.(Виноградов СВ., Суворов А.А., Сысков К.И. Использование угля Кедровского разреза для производства специальных видов кокса // Кокс и химия. 1973, 3, с. 24-26). Устройство состоит из бункера для загрузки угля, механической топки с цепной колосниковой решеткой, где происходит коксование угля, бункера- томильника для выдерживания кокс перед тушением и далее подвергается тушению на вибролотке и направляется на конвейер. Над топочной камерой надстроен котлоагрегат для утилизации образующегося в процессе коксования избыточного тепла. Формирование фронтального продвижения зоны горения летучих веществ происходит сверху вниз. Поступление угля из бункера на колосниковую решетку, перемещение его в топочной камере и выгрузка готового кокса происходит за счет непрерывного движения колосникового полотна. Образующееся в процессе коксования избыточное тепло утилизируется с помощью надстроенного над топочной камерой. Недостатком известного способа коксования и устройства для осуществления способа являются низкая производительность процесса коксования и неполное дожигание отходящих косовых газов,обусловленные малой протяженностью зоны горения летучих веществ из-за вертикальной компоновки механической топки с цепной колосниковой решеткой и котла-утилизатора. При больших скоростях движение цепной колосниковой решетки(более 6-9 м/ч) вследствие неудовлетворительного зажигания угля происходит смещение переднего фронта горения летучих компонентов угля к разгрузочному концу колосниковой решетки, и в итоге, к затуханию процесса коксования. По известному способу и устройству выход кокса крупностью менее 5 мм составляет более 30. Кроме того получение кокса известным способом из высокозольных углей и углей с низким выходом летучих веществ,характеризуемых,как правило,высокой температурой воспламенения угля не представляется возможным. 2 Задачей изобретения является повышение производительности выхода годного кокса,обеспечение бездымности процесса за счет полного дожигания отходящих газов. Достигаемый результат повышение производительности процесса коксования и выхода годного кокса с содержанием остаточных летучих веществ (менее 3,0) и условий для полного дожигания отходящего газа с целью максимального использования его теплого потенциала в котлеутилизаторе,обеспечение бездымности технологического процесса В предлагаемом способе повышение производительности процесса коксования и выхода годного кокса с содержанием остаточных летучих веществ менее 3,0 достигается путем поддержания отношения времени пребывания угля на колосниковой решетке ко времени выдержки кокса в бункере-томильнике в пределах 0,151,25. В предлагаемом устройстве повышение производительности установки и обеспечение условий для полного дожигания отходящих коксовых газов и бездымности процесса коксования достигается путем продольной(линейной) компоновки механической топки прямого хода и котла-утилизатора с последовательным их расположением с помощью газоходного тракта,использования водоохлаждаемого экрана и вторичного острого дутья, подаваемого по встречной и поперечной схемам, а также специального узла для полного смешивания и дожигания отходящих печных газов. Отличительным признаком способа является то,что в процессе коксования отношение времени пребывания угля на цепной колосниковой решетке ко времени выдержки кокса в бункере-томильнике поддерживают в пределах 0,151,25. Отличительным признаком устройства является то, что механическая топка оборудована камерой коксования, снабженной фурмами вторичного острого дутья и компоновка механической топки с котлом-утилизатором выполнена продольно(линейно) с помощью газоходного тракта, в пределах которого, начиная с камеры коксования осуществляется полное дожигание отходящего коксового газа,а также использование водоохлаждаемого экрана и специального экранного узла, подача острого дутья по встречной и поперечной схемам для окончательного и полного дожигания отходящих коксовых газов с целью обеспечения бездымности процесса и максимального использования теплового потенциала газа в котле- утилизаторе. Процесс коксования угля на движущейся колосниковой решетке производится путем селективного сжигания выделяющихся из угля летучих веществ кислородом воздушного дутья. Главная составляющая успеха для увеличения выхода годного кокса с низким содержанием летучих веществ и одновременным повышением производительности процесса коксования заключается в том, что на колосниковой решетке удаляется 70-80 летучих. Окончательная доводка кокса до остаточного содержания в нем летучих веществ, например, до уровня менее 3,производится в бункере-томильнике за счет его дегазации без доступа воздуха с помощью физического тепла, остающегося в раскаленном коксе. При этом в соответствии с экспериментальными данными окончательное равновесие в бункере-томильнике достигается в течение 15-90 мин. в зависимости от заданного(желаемого) количества остаточных летучих в конечном продукте (коксе). Время пребывания угля на колосниковой решетке стандартного размера(ширина 2,7 м, длина 5,6 м) при скорости его движения 18-25 м/час(условия высокопроизводительной работы цепной колосниковой решетки с удалением 70-80 летучих из угля) составляет 13,5-18,7 мин. В данном случае отношение времени пребывания угля на решетке ко времени выдержки кокса в бункере-томильнике находится в пределах 0,151,25. Таким образом,достижение высокой производительности процесса коксования и соблюдение требуемых качественных показателей кокса обеспечиваются при строго определенном отношении времени пребывания угля на колосниковой решетке ко времени выдержки кокса в бункере-томильнике, которое должно составлять в соответствии с экспериментальными данными 0,151,25. Принципиальная технологическая схема предлагаемого устройства изображена на фигуре,где 1 - угольный бункер, 2 - механическая топка с ЦКР, 3 - форсунки острого дутья, 4 водоохлаждаемый экран, 5 - бункер томильник, 6 вибролоток, 7 - узел перемешивания газов, 8 камера коксования, 9 - газоходный тракт, 10 - котелутилизатор, 11 - циклон, 12 -дымосос, 13 - дымовая камера, 14 - конвейер. Устройство и способ работают следующим образом. Из загрузочного угольного бункера 1,уголь поступает на колосниковую решетку 2, где подвергается термоокислительному коксованию за счет подачи в слой воздушного дутья. Горячий кокс с колосниковой решетки 2 ссыпается в бункертомильник 5, где выдерживается в течение заданного времени и далее, подвергаясь тушению на вибролотке 6, направляется на конвейер 14. Можно видеть, что продольная (линейная) компоновка механической топки с цепной колосниковой решеткой 2 и котла-утилизатора 10, выполненная с помощью газоходного тракта 9 позволяет существенно увеличить линейную протяженность реакционного пространства. Это обстоятельство создает благоприятные условия для эффективного дожигания летучих веществ, выделяемых из угля и утилизации тепла с помощью котла- утилизатора 10 с последующей эвакуацией охлажденных газов дымососом 12, через циклон 11 в дымовую трубу 13. При этом подача вторичного острого дутья 3 по встречной (с торцевой стороны) и поперечной (с боковых сторон) схемам относительно движения потока отходящих газов, а также наличие специального узла для перемешивания газов 7 обеспечивают полное дожигание отходящих из камеры коксования 8 газов. Продольное расположение в камере коксования водоохлаждаемого экрана 4 с одной стороны,газоплотно пристыкованного к бункеру-томильнику 5, позволяет направить отходящий газовый поток к начальному участку загрузки угля на колосниковую решетку и, тем самым, обеспечивает надежное зажигание, поступающего из бункера 1, угля. Экспериментально установлено, что при скорости движения колосниковой решетки с угольной загрузкой 18-25 м/час предлагаемое техническое решение способствует равномерному розжигу слоя с расположением переднего фронта горения угля на расстоянии 0,5-0,8 м от угольного бункера 1. Пример. Коксованию подвергался неспекающийся каменный уголь, содержащий 44,8 летучих веществ, зольностью 8,7. Режим работы устройства по производству кокса обеспечивал отношение времени пребывания угля на колосниковой решетке к времени выдержки кокса в бункере-томильнике в пределах 0,13-1,27(таблица). Как видно из таблицы при изменении данного отношения в пределах 0,15-1,25 наблюдается достижение наиболее высоких показателей по производительности устройства(3,10-3,35 т/час), выходу годного продукта (94,796,7) и обеспечивается содержание остаточных летучих веществ в коксе на уровне менее 3,0 (1,252,6). Нижний предел отношения 0,15 обусловлен тем,что дальнейшее его снижение сопровождается уменьшением производительности устройства и не отражается на выходе годного кокса. При этом ухудшение показателей коксования выражается также в увеличении содержания остаточных летучих веществ в коксе (более 3,0). Верхний предел отношения 1,25 обусловлен тем,что при дальнейшем его росте производительность устройства и выход годного кокса не изменяются, а содержание остаточных летучих веществ в коксе повышается и превышает 3,0. Таблица Показатели коксования угля при различных режимах работы предлагаемого устройства Отношение времени пребывания Производительугля на ЦКР ко времени ность по коксу,выдержки кокса в бункерет/час томильнике 0,13 2,86 0,15 3,15 0,70 3,20 Остаточное Выход годного кокса содержание по классу 5 мм,летучих в коксе,3,2 2,8 1,2 Отношение времени пребывания Производительугля на ЦКР ко времени ность по коксу,выдержки кокса в бункерет/час томильнике 4 1,25 3,35 5 1,27 3,35- высота слоя угля на ЦКР 200 мм- размеры ЦКР длина 5,6 м, ширина 2,7 м Предлагаемое устройство для коксования угля с продольной компоновкой механической топки с ЦКР и котлом-утилизатором, дополнительно оснащенное водоохлаждаемым экраном, узлом для перемешивания отходящих газов с подачей вторичного острого дутья по встречной и поперечной схемам обеспечивает высокопроизводительную его работу с получением кокса заданных свойств и бездымное протекание технологического процесса коксования, вследствие полного сжигания отходящих дымовых газов. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ получения кокса, включающий загрузку угля на цепную колосниковую решетку механической топки, нагрев его до температуры коксования,подачу раскаленного кокса с колосниковой решетки в бункер-томильник,тушение кокса и выгрузку его на конвейер,отличающийся тем, что отношение времени пребывания угля на колосниковой решетке ко времени выдержки кокса в бункере-томильнике поддерживают в пределах 0,15-1,25. 2. Устройство для получения кокса, включающее угольный бункер, механическую топку с цепной колосниковой решеткой, котел-утилизатор, бункертомильник, отличающееся тем, что механическая топка оборудована камерой коксования, снабженной водоохлаждаемым экраном и фурмами для вторичного острого дутья,а компоновка механической топки с котлом-утилизатором выполнена продольно, с помощью газоходного тракта, в пределах которого, начиная с камеры коксования, осуществляется полное дожигание отходящего коксового газа. 3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что перед газоотходным трактом установлен дополнительный экранный узел для интенсивного перемешивания,окончательного и полного дожигания отходящих газов. Остаточное Выход годного кокса содержание по классу 5 мм,летучих в коксе,