ТОХФ / 1 группа (ХТУМ) / Синицын - лекции - 2002 / Лекция 17

Лекция 17.

ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ

ТЕХНОЛОГИИ КОКСОВАНИЯ

В настоящее время прямое восстановление железа из руд переходит из стадии исследования в стадию промыш­ленного применения. Однако по прогнозам специалистов основное количество металла в ближайшие десятилетия будут получать с использованием доменного процесса, для которого необходим кокс.

Коксохимическая промышленность в последние годы испытывает ряд трудностей, среди которых основной яв­ляется дефицит спекающихся углей. Возникла необходимость использовать для коксования на коксохимических заводах европейской части страны угли из разных, в ос­новном восточных, угольных бассейнов. В настоящее время на многих заводах шихты составляются из углей трех-четырех бассейнов. Взаимодействие углей в таких смесях недостаточно изучено, а так как угли одних и тех же марок в разных бассейнах отличаются по петро­графическому составу, степени восстановленности и мета­морфизма, то это неизбежно сказывается на качестве получаемого кокса. Изучение взаимодействия углей раз­ных бассейнов в шихтах с целью получения кокса высо­кого качества является в настоящее время неотложной задачей.

Дефицит хорошо спекающихся углей приводит к не­обходимости изыскивать возможности повышения коли­чества слабоспекающихся углей в шихтах. При совре­менной технике слоевого коксования это может быть осуществлено в результате совершенствования техноло­гии подготовки углей, (сушка углей, в том числе и глу­бокая до влажности 2—3 %, термическая подготовка и повышение различными способами насыпной плотно­сти шихты).

Исследования, проведенные у нас в стране и за рубе­жом, показали, что сушка шихты, особенно глубокая, приводит не только к сокращению периода коксования, повышению производительности печей и снижению рас­хода тепла, но и к улучшению качества кокса и, следова­тельно, позволяет несколько повысить содержание слабо­спекающихся углей в шихтах.

Большие возможности дает термическая подготовка шихты, т. е. ее предварительный подогрев до температу­ры 200—250° С. Исследования показали, что при коксо­вании термически подготовленной шихты период коксо­вания может быть сокращен до 11—12 ч, производитель­ность печей увеличена на 30—40 %, значительно повы­шено содержание в шихте слабоспекающихся углей без ухудшения качества кокса. Учитывая это, такая подго­товка должна получить в ближайшее время широкое рас­пространение. Однако при внедрении термической под­готовки возникают трудности, обусловленные уносом подогретой шихты в стояк и газосборник. На решение задач, связанных с термической подготовкой шихты, в настоящее время направлены усилия научно-исследова­тельских и проектных организаций.

Повышение насыпной плотности шихты также дает положительный эффект: позволяет увеличить производительность печей и количество слабоспекающихся углей в шихтах. Оно может быть достигнуто в результате ча­стичного брикетирования (с введением связующих доба­вок или без них), применения различных средств для ускорения схода шихты из углезагрузочного вагона в ка­меру печи (обмасливание поверхности бункеров, приме­нение вибраторов, метателей и т. д.), трамбование ших­ты с загрузкой в печь угольного пирога повышенной плотности. В ближайшие годы использование таких ме­тодов получит дальнейшее распространение.

Чтобы увеличить размеры доменных печей и повы­сить их производительность, необходимо соответственно повысить производительность батарей коксовых печей, это может быть осуществлено за счет увеличения полез­ного объема камеры, в основном ее длины и высоты, и интенсификации самого процесса коксования. Если раньше полезный объем камер составлял примерно 20 м³, то в настоящее время в основном строятся печи с полезным объемом 40 м³, а проектируются с объемом 50—55 м³ и более. Такое увеличение размеров приводит к существен­ному росту производителньости батарей и, что особенно важно, к повышению производительности труда. Однако увеличение длины камеры до 17—18 м и высоты до 7—8 м требует дальнейшего совершенствования работы всех машин и механизмов, обслуживающих батарей. В част­ности, необходимо разработать надежные системы ди­станционного управления машинами, обслуживающими загрузку камер, выдачу из них кокса и его тушение, ме­ханизировать уборку с площадок кусков кокса, просы-панного при выдаче его из печи, обслуживание и уборку верха батарей.

Увеличение высоты камер вызвало рост числа обва­лов кокса, привело к увеличению массы вываливающе­гося из печи кокса, ослабило устойчивость коксового пи­рога. Для предотвращения этих нежелательных явлений нужно разработать и внедрить конструктивные способы и наметить технологические меры.

Увеличение длины и высоты камер усложнило задачу их обогрева. Особенно большое значение приобрела не­обходимость точного распределения отопительного газа и воздуха по вертикалам простенка, с тем чтобы обеспе­чить нужную температуру как по длине камеры коксова­ния, так и по ее высоте. Контроль обогрева в настоящее время производится ручным замером температур в раз­личных точках отопительной системы коксовых печей.

Решение проблемы автоматизации этой операции являет­ся одной из первоочередных задач.

При коксовании изменяются во времени показатели, характеризующие как шихту (состав, влажность, насып­ная плотность), так и отопительный газ и воздух (коли­чество, состав, температура и др.). В связи с этим ручное управление обогревом недостаточно эффективно, и воз­никла настоятельная необходимость в его автоматизации. Для этого необходимо составить математическую модель процесса косования, определить параметры регулирова­ния и разработать автоматическую систему регулирова­ния.

Нуждается в совершенствовании разработанная в СССР система сухого тушения кокса. Необходимо усо­вершенствовать конструктивные узлы и режим работы установок, с тем чтобы свести к минимуму угар кокса, который существенно снижает технико-экономические показатели сухого тушения. Работа УСТК должна быть в большей степени автоматизирована.

Возможность нормальной и длительной эксплуатации коксовых печей в значительной степени зависит от каче­ства динасовых огнеупоров. Для кладки печей следует ис­пользовать динас большей прочности с пониженной дей­ствительной и повышенной кажущейся плотностью. Не­обходимость улучшения качества динасовых огнеупоров особенно возрастает в связи с тенденцией к интенсифика­ции процесса коксования. Эта тенденция наметилась в последние годы, так как для современного доменного производства требуется кокс повышенной прочности, осо­бенно хорошо сопротивляющийся истирающим воздей­ствиям. Такой кокс может быть получен при интенсифи­кации процесса коксования, достигаемой в результате повышения температур в коксовых печах, рабочие же температуры в динасовых печах не должны превышать 1410° С. Таким образом, перед огнеупорной промышлен­ностью стоит задача улучшить качество динасовых огне­упоров. Кроме того, в настоящее время исследуется воз­можность применения для кладки коксовых печей других видов огнеупоров. Такие исследования проводятся как за рубежом, так и в нашей стране. Исследованию, в част­ности, подвергались корундовые, магнезитовые и некото­рые другие виды огнеупоров.

В нашей стране много внимания уделяется предотвра­щению загрязнения атмосферы. На коксохимических за­водах при производстве кокса в атмосферу выделяется загрязняющих веществ значительно больше, чем в других цехах. К ним относятся угольная и коксовая пыль, коксовый газ, сероводород, аммиак, цианиды, роданиды и др. Особенно много угольной пыли и газов выделяется при загрузке коксовых печей. Применяемые методы паро- и гидроинжекции существенно снижают количество за­грязняющих атмосферу веществ, однако при этом ухуд­шается качество смолы, в которую попадает значитель­ное количество озоленной угольной пыли. Поэтому без­дымная загрузка нуждается в совершенствовании. Пред­ставляет интерес отсасывание газов загрузки через си­стему очистки, устанавливаемую на углезагрузочном вагоне.

Значительное количество коксовой пыли и газов вы­деляется при выдаче кокса. Нуждаются в исследовании и детальной разработке эффективные методы беспылевой выдачи кокса (установка на двересъемной машине аппа­ратуры для очистки выделяющихся газов, централизо­ванный отсос и очистка газов).

Существенное загрязнение атмосферы вызывает все еще весьма распространенное на заводах мокрое туше­ние кокса, при котором в воздух попадает значительное количество вредных газов и коксовой пыли. Требуется разработать более надежные системы для уменьшения количества капель воды, выделяемых при мокром туше­нии, что, безусловно, снизит количество вредных выбро­сов.

Атмосфера загрязняется также при выделении газа из стояков, через двери и загрузочные люки. Совершен­ствование их конструкций и технологического режима должно привести к уменьшению выбросов