Патент на изобретение №2236436

(54) СПОСОБ СУХОГО ТУШЕНИЯ КОКСА

(57) Реферат:

Изобретение относится к металлургии, а именно к производству кокса в коксовых печах и его сухого тушения. Способ включает получение кокса в коксовых печах, загрузку его в камеры сухого тушения и продувку камер сухого тушения охлаждающим газом. В качестве охлаждающего газа используют очищенный коксовый газ, образующийся в процессе коксования, расходуемый на отопление коксовых батарей и отправляемый внешним потребителям для энергетических нужд. Способ приводит к снижению реакционной способности получаемого кокса, снижению или ликвидации угара углерода кокса в процессе тушения, повышению содержания углерода в коксе, снижению расхода кокса на выплавку чугуна, созданию условий для вдувания пылеугольного топлива в доменную печь. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к производству металлургического кокса, конкретно к сухому тушению кокса.

Недостатком известного способа является то, что для процесса используют продукты взаимодействия атмосферного воздуха с углеродом охлаждаемого кокса, что приводит к значительным потерям углерода в охлаждаемом коксе.

Техническим результатом настоящего изобретения является снижение реакционной способности получаемого кокса, снижение или ликвидация угара углерода кокса в процессе тушения, повышение содержания углерода в коксе, снижение расхода кокса на выплавку чугуна и создание условий для вдувания пылеугольного топлива (ПУТ) в доменную печь за счет использования в качестве охлаждающего газа коксового газа, получаемого в процессе коксования.

Указанный технический эффект достигается тем, что способ сухого тушения кокса включает получение кокса в коксовых печах, загрузку его в камеры тушения, продувку камер сухого тушения охлаждающим газом, представляющим собой коксовый газ, получаемый в процессе коксования, причем из коксового газа, полученного в процессе коксования перед подачей его в камеры сухого тушения извлекают смолы, бензольные углеводороды, нафталин, аммиак и другие вещества.

Коксовый газ, подаваемый в камеры сухого тушения кокса, содержит в своем составе углеводороды ( в основном метан), водород, оксид и диоксид углерода, кислород и азот. При попадании такого газа в камеру тушения, заполненную горячим (температура порядка 1000-1200 С) коксом, на поверхности последнего происходит термический распад СН₄ и других углеводородов на газообразный водород и твердый сажистый углерод по реакции (для метана)

с потреблением 3530 кДж/м³ СН₄, причем из 1 м³ СН₄ образуется 2 м³ Н₂ С, температура газа на входе в котел-утилизатор составляет 850 С, а на входе в камеру тушения – 20 С, то каждый 1 м³ СН₄, претерпевший термический распад, уносит тепла

q=3530+2 1,314-(850-20)+0,5357 1,68 250 = 5936 кДж/м³СН₄,

где 1,314 – теплоемкость водорода, кДж (м³град);

1,68 – теплоемкость углерода, кДж/(кг град).

Присутствующий в коксовом газе диоксид углерода также уносит тепло по реакции

Тогда 1 м³ CO₂ унесет тепла

q_CO2=11053+(2 1,314+2 1,385) (850-20)=15533 кДж/м³СО₂,

где 1,385 – теплоемкость СО, кДж/м³ град). Имеющийся в составе коксового газа кислород при взаимодействии с углеродом кокса и сажи выделит тепла по реакции

Учитывая, что образовавшиеся 2 объема СО унесут следующее количество тепла

q_CO=2 1,385 (850-30)=2299 кДж/м³,

общий приход тепла составит

q_O2=10500-2299=8201 кДж/м³,

а каждый 1 м³ коксового газа, состоящего из следующих компонентов, %:

после его взаимодействия с горячей поверхностью кокса унесет тепла:

q_кокс.г=5,936 (0,25-0,02)+0,02 15533+(0,075 1,369+0,07 1,385+0,57 1,314+0,005 2,131) (850-20)-0,01 8201=2390,2 кДж/м³ кг,

где 1,369 – теплоемкость азота, кДж/(м³ град),

2.131 – теплоемкость Н₂S, кДж/(м₃·град).

Поскольку теплосодержание 1 кг горячего кокса составляет

q_кокса=1,68 (1050-250)=1344 кДж/кг кокса,

то на его охлаждение надо подать, следующее количество газа:

V=1344/2390.2=0.562 м³/кг кокса.

Способ сухого тушения кокса реализуется следующим образом. Кокс производят в коксовых печах обычным образом, также обычным порядком загружают его в камеры установки сухого тушения, а для охлаждения кокса в УСТК используют коксовый газ, полученный в процессе коксования, из которого перед подачей в камеры сухого тушения извлекают смолы, бензольные углеводороды, нафталин, аммиак и другие вещества. Затем коксовый газ после осаждения пыли в циклоне охлаждают в теплообменнике котла-утилизатора, а после очистки от пыли в фильтре тонкой очистки используют для обогрева своих коксовых батарей или передают сторонним потребителем на энергетические нужды.

Реализация предлагаемого способа сухого тушения кокса поясняется схемой, где: 1 – камера сухого тушения кокса; 2 – циклон; 3 – теплообменник котла-утилизатора; 4 – фильтр тонкой очистки; 5 – нагреватель; 6 – газопровод товарного коксового газа.

Охлажденный таким образом кокс сохраняет весь свой углерод и, кроме того, насыщается отложениями сажистого углерода в количестве

С_саж=0,5357 (0,25-0,02) 0,562=0,069 кг/кг кокса,

где 0,02 – доля СН₄, расходуемая на взаимодействие с СO₂ коксового газа.

За счет осаждения сажи содержание углерода в коксе, первоначально содержащем, например, 87% С, увеличивается до _к=(0,87+0,069)/(1+0,069) 100=88,31%, т.е. почти на 1,3%, а с учетом ликвидации угара в 0,5-1,5% общий прирост углерода в товарном металлургическом коксе составит минимум 1,8%, при этом и содержание золы в коксе снизится на 0,6%, следовательно, за счет этого мероприятия расход кокса в доменной плавке снизится на

К=1,8/0,87+1,3 0,6=2,85%,

где 0,87 – доля углерода в коксе, ед.;

1,3 – коэффициент влияния на расход кокса снижения содержания в нем золы на 1%,%. [Доменные печи. Нормативы расхода кокса. Руководящий документ, МЧМ СССР, ИЧМ, 1987, Днепропетровск, 14 с.]

Пример реализации способа

Камера установки сухого тушения кокса (УСТК) охлаждает 56 т кокса в час. Температура потушенного кокса составляет 250 С, для его тушения необходимо пропустить через камеру следующее количество коксового газа:

V_г=56000 0,562=31489 м³/час.

После протекания всех реакций в камере тушения объем газа увеличивается и составит

V_охл.г=1+СН₄+СO₂+O₂=1+0,25+0,02+0,01=1,28 м³/м³ коксового газа,

причем его состав и теплотворная способность будут следующими:

Сопоставив теплотворную способность 1 м³ коксового газа, равную 16642 кДж и конвертированного газа из 1 м³ коксового 1,28 10270=13146 кДж, видим, что последняя величина на 3496 кДж или на 21% ниже, чем у коксового газа. Эта величина эквивалентна: 3496/33403=0,105 кг кокса/м³ оксового газа, где 33403 – теплотворная способность кокса, кДж/кг.

При расходе кокса в 400 кг/т чугуна на его охлаждение в УСТК расходуется: 0,562 400=224,8 м³ коксового газа/т чугуна, т.к. при разложении метана из 1 м³ коксового газа выделяется 0,5357 кг С, то с учетом компенсации потери теплотворной способности в процессе конверсии газа, сажи выделится

С_саж=224,8 (0,5357 (0,25-0,02)-0,105)=4,09 кг/т чугуна, что эквивалентно по углероду следующему количеству кокса: 4,09/0,87=4,7 кг.

Снижение реакционной способности кокса повысит степень использования восстановительной способности газов как минимум на 1%, что эквивалентно 4 кг/кокса на 1 т чугуна.

Таким образом, общее снижение расхода кокса составит

K =4,7+4,0+400 (0,6 1,3)/100=11,8 кг/т чугуна.

Формула изобретения

Способ сухого тушения кокса, включающий получение кокса в коксовых печах, загрузку его в камеры сухого тушения и продувку камер сухого тушения охлаждающим газом, отличающийся тем, что в качестве охлаждающего газа используют очищенный коксовый газ, образующийся в процессе коксования.

РИСУНКИ