Сторінка
3

Коксування вугілля

При ущільненні шихти частковим брикетуванням насипна щільність шихти менше (так при 30 % брикетів вона дорівнює 0,8 т/м3), однак міцність коксу вище, що пояснюється дуже сильним розширенням брикетів при розм'якшенні Це обумовлює значне поліпшення спікливості шихти загалом. При розширенні брикетів з виділенням значної кількості парагазових продуктів в пластичному стані відбувається стиснення розташованих навколо брикетів зерен шихти, що сприяє їх сплавленню, а це дозволяє використати для коксування вугілля зниженої спікливості.

Попереднє нагрівання вугілля і шихт дозволяє збільшити їх щільність на 15-30 % і значно підвищити сипучість за рахунок зменшення вологості і зміни властивостей поверхні зерен. Кожна марка вугілля і шихта характеризуються певною температурою, при нагріві до якої досягають максимум збільшення щільності і сипучості. Оптимальна температура для більшості вугілля і шихт становить 200-250 0С. При більш високих температурах починається інтенсивне виділення газів і зміна властивостей поверхні зерен, внаслідок чого насипна щільність починає меншати.

Вплив термічної підготовки вугілля на процес коксування виявляється в наступному:

- підвищується спікливість завантаження за рахунок збільшення щільності і швидкості її нагріву на першій стадії процесу;

- поліпшується процес сплавлення через збільшення швидкості нагріву на другій стадії процесу;

- меншає тріщинуватість коксу за рахунок зниження перепаду температур в завантаженні і зменшення градієнта швидкостей усадки суміжних шарів напівкокс-кокс.

Позитивний вплив попередньої термічної підготовки на якість коксу тим більше, ніж менше спікливість вугільного завантаження і чим вище вихід летких речовин з неї.

На технологічні властивості вугільного завантаження впливають також умови його термічної підготовки, кінцева температура і швидкість нагріву, вміст кисню в теплоносії та ін. При швидкому попередньому нагріванні розширяється температурний інтервал переходу вугілля в пластичний стан, і температура максимального розм'якшення зсувається в область більш високих значень.

У останні роки особлива увага приділяється розробці безперервних методів отримання коксу. Запропоновані в цей час процеси можна розділити на дві групи: безперервне коксування вугілля без брикетування і отримання формованого коксу з брикетів. Отримання формованого коксу можна розділити на два типи: холодне брикетування із застосуванням зв'язуючого і гаряче брикетування без застосування зв'язуючого.

Всі методи безперервного коксування знаходяться поки що на стадії дослідно-промислової перевірки через багатостадійність процесу і складне апаратурне оформлення.

Перший промисловий коксово-енергетичний комплекс з 4-х батарей (268 коксових печей) продуктивністю 1,2 млн. т/рік доменного коксу з енергоутилізаційною установкою потужністю 94 МВт введений в експлуатацію в 1998 році на заводі Індіана Хабор. Комплекс споруджений за 18 міс.

З січня 1993 року на Алчевському коксохімічному заводі успішно експлуатується коксова батарея, на якій виробляється кокс з трамбованої шихти. Проектна потужність батареї становить 1 млн. т/рік коксу. Батарея складається з 100 камер коксування. Розміри камери коксування, мм:

корисна довжина - 15280;

висота - 5070;

ширина - 490 (м. с. 480, к. с. 500).

Корисний об'єм камери коксування - 34,5 м3.

Розміри трамбованого пирога, мм:

довжина внизу - 15030;

вгорі - 14930;

ширина - 443;

висота - 4880.

Об'єм пирога - 31,4 м3.

При обороті печі 22 год. і часі циклічних зупинок 0,2 год. число пічевидач батарнї на добу становить 108.

Одним з чинників, що забезпечують високу міцність трамбованих вугільних пирогів є наявність в шихті 20-25 % флотаційного концентрату і вологість шихти до 11 %. Загальний час приготування трамбованого пирога знаходиться в межах 410-520 с. Щільність трамбованого пирога в перерахунку на вологість шихти 10 % і зольність 7,9 % становить 1,13 т/м3.

У процесі експлуатації коксовий батареї через некомплектне, недостатнє постачання вугілля значно змінювалися марочний склад шихти і період коксування. Вміст вугілля різних марок в шихті змінювався в наступних межах, %: Г - від 30 до 65; Ж - від 10 до 40; ОС - від 10 до 20; Т - від 0 до 15. Період коксування коливається від 22 (проектний) до 60 год.

Досвід роботи показав, що застосування трамбування вугільної шихти дозволяє використати для коксування шихти з широким спектром технологічних властивостей і отримувати високоякісний кокс підвищеної щільності при допустимому рівні викидів у довкілля.

Виробництво коксу в світі в останнє десятиріччя практично стабільно утримується на рівні 360-370 млн. т/рік. За оцінкою Міжнародного інституту чорної металургії (МІЧМ) виробництво коксу буде неухильно скорочуватися внаслідок природоохоронних обмежень і зниження ефективної потужності пічного фонду коксохімічних підприємств по мірі його старіння. Продуктивність коксових батарей після 15 років експлуатації знижується на 1 % (або більше) на рік.

Технологія шарового коксування вугілля в печах камерного типу з уловлюванням хімічних продуктів досягла граничного рівня технічного прогресу. Створені високопродуктивні комплекси по виробництву коксу і переробці коксового газу.

Намітився перехід до розробки процесів нового покоління, відповідаючих вимогам високих технологій майбутнього - безперервність, повна автоматизація, висока гнучкість і продуктивність, екологічна безпека, ресурсо - і енергоекономічність. Європейським центром розвитку технології коксування завершена розробка модульної однокамерної системи коксування. Демонстраційний модуль висотою 10 м, довжиною 850 мм перевірений у Німеччині. Період коксування змінювали в діапазоні 24-48 годин, кокс вивантажували в стальний конвеєр і охолоджували непрямим шляхом водою протягом 20 годин. У кожному циклі коксування отримували 50 т коксу.

Для КХЗ потужністю 2 млн. т/рік коксу число виробничих модулів однокамерної системи скорочується до 40 в порівнянні з 120 печами в багатокамерній системі (завод Кайгерштуль). На 50 % скорочуються виробничі площі коксовий цеху, знижуються шкідливі викиди при обігріві і з інших джерел, витрати на виробництво коксу знижуються на 10 долл./т.

У Німеччині за новою технологією передбачається піддавати коксовий газ крекінгу в присутності кисню і отримувати відновний газ, що містить > 60 % водню і > 30 % СО. Вихід газу становитиме 650 м3/т сухої шихти. Основними продуктами КХЗ буде кокс і відновлений газ, придатний для виробництва енергії або відновника в процесі прямого отримання заліза. При двопродуктовому КХЗ витрати знижуються на 30 % і більше.