СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ УМЕНЬШЕНИЯ ВЫБРОСА ГАЗОВ-НАПОЛНИТЕЛЕЙ ПРИ ЗАГРУЗКЕ ПЕЧНЫХ КАМЕР БАТАРЕИ КОКСОВЫХ ПЕЧЕЙ БРИКЕТАМИ ПРЕССОВАННОГО УГЛЯ
METHOD AND APPARATUS FOR REDUCING EMISSION OF GAS-FILLERS DURING LOADING OF FURNACE CHAMBERS OF COKE FURNACE BATTERY WITH BRIQUETTES OF PRESSED CARBON

Изобретение относится к способу уменьшения выброса газов-наполнителей при загрузке печных камер батареи коксовых печей брикетами прессованного угля.
Особенность эксплуатации батареи коксовых печей, печные камеры которых загружаются брикетами прессованного угля, состоит в том, что для осуществления процесса загрузки соответствующие печные камеры со стороны машины батареи коксовых печей должны быть открыты. Во время введения брикета прессованного угля в горячую печную камеру с температурой примерно 1000°C самопроизвольно образуются так называемые газы-наполнители, которые содержат вредные для здоровья компоненты. Если не будет предпринято никаких соответствующих ответных мер, то при открывании печной камеры возникнет недопустимое негативное воздействие на окружающую среду.
На практике были предприняты попытки решить описанную выше проблему посредством откачивания части газов-наполнителей в подсоединенный к печным камерам сборник для неочищенных газов. При такой концепции, по меньшей мере, часть газов-наполнителей, совместно с неочищенными газами, образованными в процессе коксования в закрытых печных камерах, подается для газообработки, которая включает в себя, по меньшей мере, один цикл абсорбционной очистки. Откачивание газов-наполнителей из открытых печных камер может осуществляться через перепускные трубы, посредством которых скапливающиеся газы-наполнители направляются в одну из соседних печных камер, откуда они попадают в сборник для неочищенных газов. Практические опыты, правда, показали, что при осуществлении описанных выше мер не достигается соответствие жестким экологическим нормам.
В батареях коксовых печей с так называемым засыпным принципом работы, печные камеры которых заполняются углем сверху через загрузочные отверстия в своде печи, давление в печных камерах регулируется подчас раздельно, причем сборник для неочищенных газов батареи коксовых печей эксплуатируется с небольшим разрежением. При наполнении печных камер разрежение в сборнике для неочищенных газов используется для того, чтобы откачать образующиеся газы-наполнители и направить их на газообработку. Поскольку этот способ переносится на батареи коксовых печей, печные камеры которых загружаются брикетами прессованного угля, то видимые выбросы при загрузке печных камер могут быть уменьшены, однако такой принцип работы приводит к недопустимо высоким концентрациям кислорода в неочищенном газе. В проведенных опытах необходимо было в процессе загрузки закрыть отверстия печных камер крышкой, чтобы минимизировать проникновение окружающего воздуха в систему. Эти меры, однако, не приводят к желаемому результату. Наличие проникающего в процессе откачивания через открытые печные камеры воздуха может привести к автоматическому отключению электростатического смолоотделителя. Кроме того, в результате реакции кислорода с другими компонентами неочищенного газа это бесспорно приводит к образованию химических соединений, которые откладываются в системе трубопроводов подключенных установок и существенно огранивают возможность или делают невозможным использование возникающего при коксовании коксового газа для теплоснабжения обычных промышленных печей. Следующий недостаток, который выявляется при интенсивном откачивании газов-наполнителей в системе неочищенного газа, состоит в том, что за счет так называемого «carry-over» (захвата) во время наполнения в неочищенный газ могут попадать микрочастицы, которые осаждаются в резервуарах и трубопроводах системы газоочистки, и также оказывают негативное воздействие на качество полученной в процессе газообработки смолы.
На батарею коксовых печей, печные камеры которых наполняются углем сверху через загрузочные отверстия в своде печи, ссылаются также в DE 2238372. Печные камеры выполнены с возможностью выборочного подключения к двум сборникам, причем один сборник служит для откачивания рабочего газа, а другой сборник - для откачивания газов-наполнителей. Откачанные газы-наполнители обеспыливаются в газоочистителе и очищаются от компонентов смолы.
Исходя из этого в основе изобретения лежит задача создания соответствующего способа уменьшения выброса газов-наполнителей при загрузке печных камер батареи коксовых печей брикетами прессованного угля. Способ, с одной стороны, должен обеспечивать максимально полное откачивание образующихся при загрузке брикетов прессованного угля газов-наполнителей, так чтобы они через открытую дверь со стороны машины не попадали в атмосферу; с другой стороны, способ должен гарантировать, что атмосферный кислород не попадет в сборник для неочищенных газов и, тем самым, в коксовый газ.
Предметом изобретения и решением данной задачи является способ уменьшения выброса газов-наполнителей согласно пункту 1 формулы изобретения, в котором загружаемые углем печные камеры со стороны машины батареи коксовых печей открываются, и брикет прессованного угля вводится в открытую печную камеру. Газы-наполнители, выделяющиеся при введении брикета прессованного угля в горячую печную камеру, в соответствии с изобретением отводятся через подсоединенный к печной камере сборник для газов-наполнителей и, в предпочтительном варианте, затем обеспыливаются и сжигаются. Неочищенные газы, образующиеся в процессе коксования в закрытых печных камерах, отводятся через подсоединенный к печным камерам сборник для неочищенных газов и подаются на газообработку, которая включает в себя, по меньшей мере, один цикл абсорбционной очистки. Отделенные в процессе абсорбционной очистки компоненты неочищенного газа могут быть переработаны в побочные продукты. Присоединительные элементы, которые соединяют сборник для неочищенных газов и сборник для газов-наполнителей с печными камерами, в соответствии с изобретением поочередно открываются и закрываются, так что возникающие при загрузке печных камер газы-наполнители попадают только в сборник для газов-наполнителей, а образованные в закрытых печных камерах в процессе коксования неочищенные газы попадают только в сборник для неочищенных газов.
Способ в соответствии с изобретением базируется в своей основе на комбинации традиционного сборника для неочищенных газов для отведения образованных в процессе коксования неочищенных газов и отдельного сборника для газов-наполнителей, который служит исключительно для откачивания газов-наполнителей, без их передачи на газообработку. Давление в сборнике для газов-наполнителей в предпочтительном варианте регулируется, причем процесс откачивания может быть приведен в соответствие с местными условиями. Так как газы-наполнители не подаются на газообработку, в процессе которой образуются побочные продукты, то введение кислорода в газы-наполнители является безопасным. В предпочтительном варианте газы-наполнители полностью сжигаются и затем подаются на стационарное пылеотсасывающее устройство. Для этого может быть предусмотрено либо отдельное пылеотсасывающее устройство, либо имеющееся при известных условиях стационарное пылеотсасывающее устройство для сбора возникающего при выталкивании кокса выброса. Совместное использование стационарного пылеотсасывающего устройства, с одной стороны, для обеспыливания возникающего при выталкивании кокса выброса и, с другой стороны, для обеспыливания газов-наполнителей не приводит ни к каким производственно-техническим осложнениям, так как загрузка брикета прессованного угля и выталкивание кокса осуществляется посредством одной и той же машины поочередно.
Выявляется большое количество возможностей по осуществлению и эксплуатации сборника для газов-наполнителей. Сборник газов-наполнителей для откачивания газов-наполнителей может быть подсоединен к выполненному с возможностью перемещения вдоль батареи коксовых печей вагону для откачивания газов-наполнителей. Вагон для откачивания газов-наполнителей может выполняться с камерой сжигания или без нее и стыковаться с загружаемой брикетом прессованного угля печной камерой. Вагон для откачивания газов-наполнителей может иметь дополнительно устройство для обеспыливания газов-наполнителей. Для блокировки соединительных элементов, которые соединяют печные камеры со сборником газов-наполнителей, могут использоваться запорные клапаны или запорные задвижки с термостойкими закрывающими элементами, или же выполненные с возможностью управления снаружи блокирующие устройства с гидрозатворами.
В рамках изобретения предусмотрено далее, что сборник для газов-наполнителей в виде коллектора проходит вдоль батареи коксовых печей и через ответвленные линии, соответственно, посредством блокирующего устройства подсоединяется к печным камерам батареи коксовых печей. Блокирующими устройствами являются запорные клапаны или запорные задвижки с термостойкими закрывающими элементами или гидрозатворами, которые могут открываться и закрываться снаружи.
Давление в закрытых печных камерах целесообразным образом в процессе коксования регулируется отдельно. Сборник для неочищенных газов может в виде коллектора проходить вдоль батареи коксовых печей и через ответвленные линии, соответственно, посредством блокирующего устройства может подсоединяться к печным камерам батареи коксовых печей. Блокирующие устройства имеют в предпочтительном варианте наполненную водой погружную чашу, а также подсоединенную к газопроводящей ответвленной линии погружную трубу. Уровень жидкости внутри погружной чаши регулируется, и посредством этого открывается или блокируется путь газового потока. Посредством описанных выше устройств может также регулироваться давление соответствующих печных камер. Регулирующие органы для поддержания давления на определенном уровне в печных камерах могут также состоять из термостойких элементов с гидрозатворами или без них.
Сборник для неочищенных газов и сборник для газов-наполнителей могут устанавливаться и эксплуатироваться с одной и той же стороны машины или с различных сторон батареи коксовых печей. У большинства имеющихся батарей коксовых печей сборник для неочищенных газов располагается со стороны машины батареи коксовых печей. Здесь предлагается устанавливать и эксплуатировать сборник для газов-наполнителей с другой стороны батареи коксовых печей - со стороны кокса. При этом понимается, что возможно также и зеркальное расположение.
Предметом изобретения является также пригодная для осуществления описанного способа батарея коксовых печей согласно пункту 11 формулы изобретения. Предпочтительные варианты выполнения батареи коксовых печей описываются в пунктах 12-19 формулы изобретения.
Изобретение поясняется далее на основании демонстрирующего лишь один пример осуществления чертежа, на котором схематично представлены:
фиг.1 - продольный разрез печной камеры батареи коксовых печей;
фиг.2 - вариант осуществления также в продольном разрезе печной камеры батареи коксовых печей.
Представленная на фигурах печная камера 1 является частью батареи коксовых печей, включающей в себя большое количество расположенных рядом друг с другом печных камер. Печные камеры 1 со стороны (MS) машины и со стороны (KS) кокса, соответственно, оборудованы дверьми. Под стороной (MS) машины понимается сторона батареи коксовых печей, с которой располагается не изображенная на фиг.1 давильная машина и с которой она перемещается вдоль батареи коксовых печей. Задача давильной машины состоит в том, чтобы образованный в условиях прекращения подачи воздуха в результате коксования кокс выталкивать для дальнейшей обработки. Стороной (KS) кокса является та сторона батареи коксовых печей, на которой готовый кокс выгружается из печных камер и при помощи передающей установки попадает в вагон противопожарного поезда.
Для отведения неочищенных газов, образованных в процессе коксования в закрытых печных камерах, предусмотрен сборник 3 для неочищенных газов. Он, в качестве коллектора, проходит вдоль батареи коксовых печей и посредством ответвленных линий 4 подсоединен к печным камерам батареи коксовых печей. Ответвленные линии 4 имеют, соответственно, блокирующее устройство 5, которое в представленном на фиг.1 примере осуществления изобретения имеет наполненную водой погружную чашу 6, а также подсоединенную к газопроводящей ответвленной линии 4 погружную трубу 7. В погружную чашу 6 через питающую трубу 8 подается вода. Далее предусмотрено устройство 9 для регулировки уровня жидкости внутри погружной чаши и, посредством этого, открытия или блокировки пути газового потока. Посредством представленного устройства может также отдельно регулироваться давление в печных камерах 1. В качестве регулирующих органов для поддержания определенного значения давления в печных камерах могут использоваться также термостойкие элементы с гидрозатворами или без них.
Печные камеры 1 батареи коксовых печей загружаются брикетами 10 прессованного угля, которые при использовании давильной машины вводятся, соответственно, в открытую со стороны машины печную камеру. При введении брикета прессованного угля в печную камеру, которая при загрузке обычно имеет температуру примерно 1000°C, высвобождаются газы-наполнители, которые отводятся через подсоединенный к печной камере 1 сборник 11 для газов-наполнителей и, в предпочтительном варианте, затем обеспыливаются и сжигаются. В примере осуществления изобретения в соответствии с фиг.1 сборник 11 для газов-наполнителей в качестве коллектора проходит вдоль батареи коксовых печей и через ответвленные линии 13 посредством, соответственно, блокирующего устройства 14 подсоединяется к печным камерам 1 батареи коксовых печей. Подсоединенными к сборнику 11 для газов-наполнителей блокирующими устройствами 14 являются гидрозатворы 6′, 7′, которые посредством устройства 9′ могут открываться и закрываться снаружи. Вместо представленных на фиг.1 блокирующих устройств 14 могут использоваться также блокирующие устройства, выполненные в виде запорного клапана или запорной задвижки и имеющие термостойкий закрывающий элемент.
Подсоединенные к сборнику 11 для газов-наполнителей с одной стороны и к сборнику 3 для неочищенных газов с другой стороны блокирующие устройства 14 и соответственно 5 управляются поочередно таким образом, что образующиеся при загрузке печной камеры газы-наполнители попадают только в сборник 11 для газов-наполнителей, а образованные в закрытых печных камерах в процессе коксования неочищенные газы попадают только в сборник 3 для неочищенных газов. Неочищенные газы через сборник 3 для неочищенных газов подаются на газообработку, в процессе которой образуются побочные продукты. Газообработка включает в себя, по меньшей мере, один цикл абсорбционной очистки. Отведенные отдельно через сборник 11 для газов-наполнителей газы-наполнители в предпочтительном варианте обеспыливаются и сжигаются, причем для обеспыливания может использоваться стационарное пылеотсасывающее устройство, которое также используется для регистрации возникающего при выталкивании кокса выброса. При этом понимается, что для обеспыливания газов-наполнителей может быть предусмотрено также специальное пылеотсасывающее устройство.
На фиг.1 представлена закрытая печная камера 1 батареи коксовых печей в продольном разрезе. Блокирующее устройство 5 сборника 3 для неочищенных газов открыто, так что образующиеся при коксовании газы могут выводиться через сборник 3 для неочищенных газов. Присоединенное к сборнику 11 для газов-наполнителей блокирующее устройство 14, напротив, закрыто, так что неочищенные газы не попадают в сборник для газов-наполнителей.
Фиг.2 демонстрирует продольный разрез печной камеры 1 во время загрузки брикетом 10 прессованного угля. Брикет 10 прессованного угля посредством давильной машины 17 через открытую со стороны (MS) машины дверь 2 перемещается в печную камеру 1. При этом высвобождаются газы-наполнители, которые отводятся через отдельные сборники 11 для газов-наполнителей, а затем обеспыливаются и сжигаются. Подсоединенное к сборнику 3 для неочищенных газов блокирующее устройство 5 закрыто, так что газы-наполнители не могут попасть в сборник 3 для неочищенных газов. В примере осуществления изобретения в соответствии с фиг.2 к сборнику 11 для газов-наполнителей открытой печной камеры 1 подсоединен вагон 15 для откачивания газов-наполнителей. Вагон 15 для откачивания газов-наполнителей выполнен с возможностью перемещения вдоль батареи коксовых печей и в предпочтительном варианте установлен на пути движения на своде печи батареи коксовых печей. Для блокировки присоединительного элемента, соединяющего печную камеру 1 и сборник 11 для газов-наполнителей, в примере осуществления изобретения в соответствии с фиг.2 предусмотрено блокирующее устройство 14 с термостойким закрывающим элементом 16 в виде запорного клапана или запорной задвижки.