Выбор эффективного способа тушения кокса с целью повышения его прочности | Статья в журнале «Молодой ученый»

Отправьте статью сегодня! Журнал выйдет 28 сентября, печатный экземпляр отправим 2 октября.

Опубликовать статью в журнале

Авторы: ,

Рубрика: Технические науки

Опубликовано в Молодой учёный №51 (185) декабрь 2017 г.

Дата публикации: 25.12.2017

Статья просмотрена: 295 раз

Библиографическое описание:

Альмусин Г. Т., Абдикапар А. Н. Выбор эффективного способа тушения кокса с целью повышения его прочности // Молодой ученый. — 2017. — №51. — С. 33-35. — URL https://moluch.ru/archive/185/47466/ (дата обращения: 18.09.2019).



Коксохимическая промышленность является источником разнообразных видов химического сырья, обеспечивающих производство кокса, необходимого для работы предприятий черной металлургии и ряда других отраслей промышленности.

Производство кокса относится к высокотемпературным процессам и потребляет значительное количество топлива. В то же время коксовые батареи — основной источник вторичного энергетического ресурса. В основном это тепловая энергия горячего кокса. Наибольшие потери тепловой энергии происходят при тушении кокса [1, 9].

Технологический процесс производства кокса заканчивается выдачей его из печей при температуре 950–1100 °С. Чтобы предотвратить горение раскаленного кокса после выгрузки из печи, а также сделать кокс пригодным для транспортировки и хранения, необходимо снизить его температуру до 200–250 °С, при которой исключается самовозгорание и тление, т. е. необходимо кокс потушить. В настоящее время на коксохимических промышленностях применяют два способа тушения кокса: мокрый и сухой [6, 8].

При мокром способе тушения кокса физическая тепловая энергия кокса теряется безвозвратно. На большинстве коксохимических предприятиях для тушения кокса применяют фенольные воды, в которых содержатся смолы, масла, аммиак, фенолы, сероводород, роданиды, цианиды и др. [4]. При этом удельные выбросы загрязняющих веществ в атмосферу составляют (в г на 1 т потушенного кокса): сероводорода 20; аммиака — 42; фенола — 85; цианистого водорода — 9,3; бенз(а)пирена — 0,06. При сухом тушении кокса выброс этих веществ исключается [2].

Сточные воды перед тушением кокса должны быть очищены от летучих вредных веществ и не содержать те соединения, которые при контакте с раскаленным коксом могут разлагаться с выделением вредных летучих компонентов. На предприятиях осуществляющие сухое тушение кокса, очищенные фенольные воды передаются для биологической доочистки в систему очистных сооружений хозяйственно-бытовой канализации. Переход на сухое тушение кокса изменит баланс сточных вод [11].

Таблица 1

Удельное количество сточных вод коксохимических заводов [12]

Процесс

Колическтво сточных вод, м3 / т

Промывка угля

Тушение кокса

Очистка газа от сероводорода методом:

вакуум-карбонатным

мышьяково-содовым

Ректификация:

бензола

смолы

0,4–0,6

2,5–3,5

0,2–0,5

3–4

0,006

0,002

Недостатком мокрого тушения кокса является то, что тепло раскаленного кокса, составляющее 45–50 % всего тепла, затраченного на коксование угля, безвозвратно теряется. Теряется также часть воды, подаваемой на тушение кокса, в результате ее испарения (0,5–0,6 м3/т). Интенсивное охлаждение (от 1000±100°C до 150–200°C за 1,5–2,0 мин) за счет возникающих термических напряжений приводит к образованию в кусках кокса трещин дополнительно к тем, которые образовались при коксовании. Тем самым значительно снижая прочность кокса. [8].

При сухом тушении кокса тепловая энергия горячего кокса утилизируется и используется на выработку пара для нужд предприятия.

Суть этого способа заключается в том, через слой кокса, помещенного в закрытую камеру, происходит циркуляция по замкнутому циклу газообразного инертного теплоносителя, осуществляемая при помощи циркуляционного вентилятора. Газ отбирает тепло от раскаленного кокса и передает его испарительной поверхности котла-утилизатора. Раскаленный кокс загружается скиповым подъемником в бункер и продувается инертными газами, которые нагреваются в нем до 800 С, после чего проходят через котел-утилизатор, отдавая тепло на выработку пара, и возвращаются с температурой 180–200 С [10].

Эксплуатация установок сухого тушения кокса показала, что они обеспечивают значительный экономический эффект по сравнению с мокрым способом тушения, причем здесь в первую очередь достигается технологический эффект за счет улучшения свойств кокса сухого тушения [7].

Процесс сухого тушения кокса проводится в атмосфере азота или инертных газов без доступа кислорода. Этот способ предусматривает вдувание в камеру установки сухого тушения кокса в качестве охлаждающего газа азота или инертных газов. Предполагается, что на этой стадии структура кокса стабилизируется, переходя к более устойчивому состоянию, что положительно влияет на его прочностные характеристики. Недостатком всех используемых в настоящее время методов сухого тушения кокса является то, что применяемые наборы газов просто отводят тепло с поверхности кокса, а химическое взаимодействия их с поверхностью кокса, ведущее к повышению прочности кокса, при этом не происходит [6].

Исходя из того, что:

‒ металлургический кокс примерно на 90 % состоит из углерода и на 5 % из водорода и других элементов (без учета золы и влаги);

‒ спектр ядерно-магнитный резонанс кокса, состоит из двух пиков: интенсивный, соответствующий СAR и слабый соответствующий САL, было предположено, что структура кокса состоит в основном из графитоподобных, углеродных кластеров, образованных из атомов углерода в гибридном состоянии (Саr) и атомов водорода, связанных с периферийными атомами.

Предлагается в форкамеру УСТК (в зону высоких температур) подавать природный газ. Учитывая, что природный газ в основном состоит из метана, то под воздействием высоких температур в этой зоне происходит следующее:

‒ отвод тепла в результате эндотермической реакции разложения метана;

‒ дополнительное упрочнение кокса за счет изменения его структуры: получаемый в результате реакции термического разложения метана углерод, выделяющийся при этой реакции, встраивается в структуру кокса и «сшивает» графитоподобные кластеры кокса прочной химической связью соответственно в би-, три- и тетра-производные с выделением водорода, приводя к упрочнению химических связей.

В результате этого происходят структурные изменения в коксе за счет увеличения соотношения САL/ СAR, что и приводит к упрочнению кокса.

Газообразные продукты, полученные в результате распада природного газа, отводятся через отверстие в форкамере [5].

Дальнейшее тушение кокса осуществляется в шахте УСТК циркулирующими инертными газами. Зона подачи природного газа выше зоны отвода инертных газов.

Отведенные из УСТК газообразные продукты предлагается далее подавать в газоход между УСТУ и КУ и на входе их дожигать с воздухом (кислородом). Полученные продукты сгорания смешиваются с циркулирующими инертными газами, что приводит к повышению энтальпии потока газов, подаваемых в КУ и, как следствие, к увеличению количества и параметров вырабатываемого в этой установке пара

Преимущества метода сухого тушения кокса заключаются в том, что:

‒ улучшается качество металлургического кокса, который не разрушается от резкого охлаждения;

‒ утилизируется тепло раскаленного кокса с получением пара;

‒ уменьшается расход технической воды и сокращается уровень загрязнений воздушного и водяного бассейнов;

‒ уменьшается коррозия оборудования;

‒ улучшаются санитарно-гигиенические условия труда.

‒ улучшаются технико-экономические показатели коксования за счет утилизации тепла кокса к получению водяного пара высоких параметров [3].

Внедрение установки сухого тушения кокса одновременно со строительством теплоутилизационной электростанции ведет к увеличению выработки электрической энергии.

Литература:

  1. Грязнов Н. С. Основы теории коксования/ Н. С. Грязнов // 1976. М.: Металлургия, 311 с.;
  2. Лисиенко В. Г., Щелоков Я. М., Ладыгичев М. Г. Топливо. Рациональное сжигание, управление и технологическое использование. // 2003. Москва: Теплотехник, 833 с.;
  3. Печуро Н. С., Капкин В. Д., Песин О. Ю. Химия и технология синтетического жидкого топлива и газа // 1986. М.: Химия, 352 с.;
  4. Пожидаев Ю. А., Кадошников В. И., Савочкина Л. В. Проектирование демпфирующих систем для рекуперации энергии // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г. И. Носова, 2011. No3. С. 80–83.;
  5. Старовойт А. Г. Кинетика движения и характер охлаждения кокса в камере УСТК / А. Г. Старовойт, В. А. Анисимов, В. Ф. Гончаров // 1990. Кокс и химия. — С.9–10.;
  6. Сухоруков В. И. Научные основы совершенствования техники и технологии производства кокса / В. И. Сухоруков // 1999. Екатеринбург, 393 с.;
  7. Сушон С. П. Вторичные энергетические ресурсы промышленности СССР / С. П. Сушон // 1978. Москва: Энергия, 320с.;
  8. Сысков К. И. Коксохимическое производство / К. И. Сысков, Ю. Г. Королев // 1969. М.: “Высшая школа”, 152 с.;
  9. Харлампович Г. Д. Технология коксохимического производства / Г. Д. Харлампович, А. А. Кауфман // 1995. М.: Металлургия, 384 с.;
  10. Щукин А. А. Промышленные печи и газовое хозяйство заводов/ А. А. Щукин // 1973. М: Энергия, 224 с.;
  11. http://diplomba.ru/work/130890;
  12. http://www.vodalos.ru/spravochniki-stroitelya/spravochnik-proektirovshika/11/5/1.
Основные термины (генерируются автоматически): сухое тушение кокса, раскаленный кокс, тушение кокса, природный газ, структура кокса, тепловая энергия, поверхность кокса, металлургический кокс, горячий кокс, выработок пара.


Похожие статьи

Модификация нефтяного кокса Атырауского НПЗ (Республика...)

В России нефтяной кокс получают преимущественно на установках замедленного коксования. Главные потребители кокса — анодная и электродная отрасли, предъявляют жесткие требования к структуре кокса и содержанию серы...

Повышение эффективности процесса грохочения при...

При неизменной подаче кокса на сито (производительность по исходному коксу постоянная) уменьшается высота материала на сите и сокращается время пребывания частиц кокса на просеивающей поверхности.

Изучение режима работы производства кокса из нефтяных отходов

Главным потребителем кокса является алюминиевая промышленность, где кокс служит восстановителем (анодная масса) при выплавке алюминия из алюминиевых руд.

Сюда же под нижнюю тарелку поступают горячие газы и пары продуктов коксования, образующиеся в двух...

Предложение по модернизации технологии прокаленного кокса

Как наполнитель, кокс с высоким содержанием серы не может использоваться в электродной промышленности, так как электроды будут растрескиваться.

Влага увеличивает угар при взаимодействии раскаленного кокса с водяными парами.

Основные термины (генерируются автоматически): нефтяной кокс...

Ключевые слова: нефтяной кокс, транспортировка нефтяного кокса, обезвоживание суммарного кокса.

Цель — сохранить желаемую физическую структуру, фракционный состав и требуемую чистоту кокса.

Ключевые слова: замедленное коксование, гудрон, нефтяной кокс...

Получение кокса высокого качества. В настоящий момент главными процессами переработки тяжелых остатков, на примере гудрона, являются процессы висбрекинга, гидрокрекинга

Выходы продуктов следующие: дистиллят — 69,9 %, газ — 20,5 %, кокс — 7,6 %, потери — 2 %.

Показатели гидроудаления кокса на УЗК

Эффективность резки кокса в значительной степени зависит от компактности струи высокого давления.

Изучением формы внутренней поверхности струеформирующих устройств различных струйных аппаратов, проводилось большим числом исследований с различными...

Ключевые слова: кокс, печь, обогрев, температура.

Предложены на этой основе технические решения по улучшению температурного режима обогрева коксовых батарей. Ключевые слова: кокс, печь, обогрев, температура. Температурный режим обогрева коксовых батарей, наряду со свойствами угольной шихты, оказывает...

Предложение по совершенствованию процесса гидроочистки...

По мере прогона змеевика локальные зоны слипаются, прококсовываются с образованием отложений из механической смеси частиц кокса и минеральных веществ.

Поверхность кольцевой пленки взаимодействует с потоком пара, на ней возникают волны, гребни которых...

Похожие статьи

Модификация нефтяного кокса Атырауского НПЗ (Республика...)

В России нефтяной кокс получают преимущественно на установках замедленного коксования. Главные потребители кокса — анодная и электродная отрасли, предъявляют жесткие требования к структуре кокса и содержанию серы...

Повышение эффективности процесса грохочения при...

При неизменной подаче кокса на сито (производительность по исходному коксу постоянная) уменьшается высота материала на сите и сокращается время пребывания частиц кокса на просеивающей поверхности.

Изучение режима работы производства кокса из нефтяных отходов

Главным потребителем кокса является алюминиевая промышленность, где кокс служит восстановителем (анодная масса) при выплавке алюминия из алюминиевых руд.

Сюда же под нижнюю тарелку поступают горячие газы и пары продуктов коксования, образующиеся в двух...

Предложение по модернизации технологии прокаленного кокса

Как наполнитель, кокс с высоким содержанием серы не может использоваться в электродной промышленности, так как электроды будут растрескиваться.

Влага увеличивает угар при взаимодействии раскаленного кокса с водяными парами.

Основные термины (генерируются автоматически): нефтяной кокс...

Ключевые слова: нефтяной кокс, транспортировка нефтяного кокса, обезвоживание суммарного кокса.

Цель — сохранить желаемую физическую структуру, фракционный состав и требуемую чистоту кокса.

Ключевые слова: замедленное коксование, гудрон, нефтяной кокс...

Получение кокса высокого качества. В настоящий момент главными процессами переработки тяжелых остатков, на примере гудрона, являются процессы висбрекинга, гидрокрекинга

Выходы продуктов следующие: дистиллят — 69,9 %, газ — 20,5 %, кокс — 7,6 %, потери — 2 %.

Показатели гидроудаления кокса на УЗК

Эффективность резки кокса в значительной степени зависит от компактности струи высокого давления.

Изучением формы внутренней поверхности струеформирующих устройств различных струйных аппаратов, проводилось большим числом исследований с различными...

Ключевые слова: кокс, печь, обогрев, температура.

Предложены на этой основе технические решения по улучшению температурного режима обогрева коксовых батарей. Ключевые слова: кокс, печь, обогрев, температура. Температурный режим обогрева коксовых батарей, наряду со свойствами угольной шихты, оказывает...

Предложение по совершенствованию процесса гидроочистки...

По мере прогона змеевика локальные зоны слипаются, прококсовываются с образованием отложений из механической смеси частиц кокса и минеральных веществ.

Поверхность кольцевой пленки взаимодействует с потоком пара, на ней возникают волны, гребни которых...

Задать вопрос