УСТАНОВКА СУХОГО ТУШЕНИЯ КОКСА

Полезная модель относится к коксохимической промышленности и может быть использована в установках сухого тушения кокса (далее УСТК).
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Установки сухого тушения кокса основываются на охлаждении кокса в камере тушения кокса охлаждающим агентом, который циркулирует в системе циркуляции охлаждающего агента (см., Теплитский М.Г. и др. Сухое тушение кокса, М., «Металлургия», 1971, с.52-59). Камера тушения кокса представляет собой вертикально расположенную шахту, футерованную огнеупорной кладкой, в которую с помощью средства дозированной загрузки подают кокс. Тушение кокса в камере тушения кокса осуществляется пропусканием через слой кокса охлаждающего агента, который инертен по отношению к коксу. Во время прохождения охлаждающего агента через слой кокса происходит теплообмен, в результате которого кокс отдает свое тепло охлаждающему агенту, который затем отводится из камеры тушения кокса в систему циркуляции охлаждающего агента. Система циркуляции охлаждающего агента содержит, как правило, фильтр грубой очистки, обычно выполненный в виде пылеосадительного бункера, котел-утилизатор, представляющий собой относительно герметичную камеру, в которой размещены теплообменные поверхности, которым охлаждающий агент отдает тепло, и средство для отвода избыточного объема охлаждающего агента из системы циркуляции охлаждающего агента.
После котла-утилизатора установлен фильтр тонкой очистки охлаждающего агента, выполненный в виде циклона, затем следует тягодутьевое устройство, например, дымосос. Во время работы УСТК часть системы циркуляции охлаждающего агента постоянно находится под значительным разрежением, что приводит к присосам воздуха в систему циркуляции охлаждающего агента. В систему циркуляции охлаждающего агента входит свеча, в качестве средства для отвода избыточного объема
охлаждающего агента, который образуется в системе циркуляции охлаждающего агента в результате присосов воздуха.
2
В результате, УСТК работает в определенном аэродинамическом режиме, а именно, в верхней части камеры тушения кокса поддерживают значение давления близкое к атмосферному (так называемый аэродинамический ноль), что предотвращает выброс охлаждающего агента во время загрузки кокса в камеру тушения кокса, а также предотвращает попадание в охлаждающий агент воздуха, присутствие которого в охлаждающем агенте приводит к угару кокса. Поддержание в верхней части камеры тушения кокса аэродинамического ноля осуществляется за счет сброса избыточного объема охлаждающего агента в атмосферу через свечу системы циркуляции охлаждающего агента. Свеча системы циркуляции охлаждающего агента установлена после тягодутьевого устройства. В процессе работы УСТК в нижней части камеры тушения кокса значение давления превышает атмосферное на 200-300 кгс/м, вследствие большого сопротивления кокса во время прохождения охлаждающего агента через кокс, что приводит к выбросам охлаждающего агента из камеры тушения кокса в момент выгрузки кокса на транспортное средство, например конвейер. Для того, чтобы предотвратить выброс охлаждающего агента из нижней части камеры тушения кокса, устанавливают средство для непрерывной выгрузки кокса, которое обычно состоит из дозатора и промежуточного бункера.
Определение величины присоса воздуха в систему циркуляции охлаждающего агента осуществляется в процессе работы УСТК. Так, во время работы УСТК, датчик давления, который расположен в верхней части УСТК, постоянно контролирует значение давления в верхней части камеры тушения кокса. При увеличении давления в верхней части камеры тушения кокса происходит сброс избыточного объема охлаждающего агента из системы циркуляции охлаждающего агента через свечу в атмосферу. Во время сброса избыточного объема охлаждающего агента через свечу в атмосферу производят измерения количества охлаждающего агента с помощью известных средств, например, расходомеров. После чего определяют, какой избыточный объем охлаждающего агента был сброшен в атмосферу в единицу времени (час). Затем делят полученное значение на значение количества
охлаждающего агента, которое пришлось на тушение кокса в камере тушения кокса за тот же промежуток времени (час), после чего получают коэффициент присоса воздуха. На основании коэффициента присоса воздуха судят об эффективности работы УСТК. Коэффициент присоса воздуха в УСТК должен быть не более 15%. При коэффициенте присоса воздуха равном 15% и более УСТК останавливают на капитальный ремонт.
АНАЛОГ
Известна установка сухого тушения кокса (патент US №3895448, С10В 39/02, опубл. 22.07.1975).
Установка сухого тушения кокса, содержит:
a) камеру тушения кокса,
b) систему циркуляции охлаждающего агента, включающую котел-утилизатор и средство для отвода избыточного объема охлаждающего агента из системы циркуляции охлаждающего агента,
c) средство для выгрузки кокса из камеры тушения кокса.
3
Недостатком известной УСТК является то, что поддержание в верхней части камеры тушения кокса аэродинамического ноля осуществляется за счет сброса избыточного объема охлаждающего агента в атмосферу через свечу, что приводит к загрязнению окружающей среды. Известно, что охлаждающий агент содержит около 6% окиси углерода, теплотворная способность которой составляет 3270 ккал/м. Таким образом, в известной УСТК не используется химическое тепло, которое содержится в охлаждающем агенте. Отвод охлаждающего агента в атмосферу приводит к неэффективной утилизации тепла, содержащегося в охлаждающем агенте, и загрязнению окружающей среды.
ПРОТОТИП
Известна установка сухого тушения кокса (патент US №4141795, С10В 39/02, опубл. 27.02.1979).
Установка сухого тушения кокса содержит:
a) камеру тушения кокса,
b) систему циркуляции охлаждающего агента, включающую котел-утилизатор и средство для отвода избыточного объема охлаждающего агента из системы циркуляции,
c) средство для выгрузки кокса из камеры тушения кокса.
Средство для отвода избыточного объема охлаждающего агента выполнено в виде свечи для сброса охлаждающего агента из системы циркуляции охлаждающего агента.
Недостатком известной УСТК является то, что, при отводе избыточного объема охлаждающего агента в атмосферу через свечу, в известной УСТК не используется химическое тепло, которое содержится в охлаждающем агенте, а также загрязняется окружающая среда, поскольку охлаждающий агент в своем составе содержит около 6% окиси углерода.
СУЩНОСТЬ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
Задачей полезной модели является разработка установки сухого тушения кокса, которая позволяет увеличить эффективность утилизации тепла, содержащегося в коксе, и уменьшить загрязнение окружающей среды окисью углерода.
Поставленная задача достигается тем, что в известной установке сухого тушения кокса, содержащей:
a) камеру тушения кокса,
b) систему циркуляции охлаждающего агента, включающую котел-утилизатор и средство для отвода избыточного объема охлаждающего агента из системы циркуляции охлаждающего агента,
c) средство для выгрузки кокса из камеры тушения кокса, согласно заявляемой полезной модели,
d) установка сухого тушения кокса содержит дополнительный котел-утилизатор, который связан с системой циркуляции охлаждающего агента.
Использование дополнительного котла-утилизатора обеспечивает повышение эффективности утилизации тепла, содержащегося в коксе, за счет использования химического тепла, содержащегося в охлаждающем агенте, который отводят через средство для отвода избыточного объема охлаждающего агента из системы циркуляции охлаждающего агента в дополнительный котел-утилизатор, в котором охлаждающий агент подвергают термической обработке.
В частном варианте выполнения установки сухого тушения кокса дополнительный котел-утилизатор содержит теплообменник и реактор, содержащий, по меньшей мере, одно горелочное устройство, а также снабженный дымососом.
ЧЕРТЕЖИ
На фигуре, прилагаемой к настоящему описанию, изображена установка сухого тушения кокса.
ВЫПОЛНЕНИЕ УСТАНОВКИ СУХОГО ТУШЕНИЯ КОКСА
Установка сухого тушения кокса содержит камеру тушения кокса 1, систему циркуляции 2 охлаждающего агента, включающую котел-утилизатор 3 и примыкающую к камере тушения кокса 1, а также средство для выгрузки кокса 4 из камеры тушения кокса 1.
Также установка сухого тушения кокса содержит дополнительный котел-утилизатор 5, который связан с системой циркуляции 2 охлаждающего агента.
1
Дополнительный котел-утилизатор 5 снабжен дымососом 6. При этом котел-утилизатор 5 включает теплообменник 7 и реактор 8, содержащий, по меньшей мере, одно горелочное устройство 9.
Реактор 8 дополнительного котла-утилизатора 5 связан с системой циркуляции 2 охлаждающего агента трубопроводом 10, который служит средством для отвода избыточного объема охлаждающего агента из системы циркуляции 2 охлаждающего агента.
При этом трубопровод 10 снабжен регулятором 11 подачи охлаждающего агента из системы циркуляции 2 охлаждающего агента в реактор 8 дополнительного котла-утилизатора 5.
В верхней части камеры тушения кокса 1 установлен датчик давления 12, а под средством для выгрузки кокса 4 размещено транспортное средство 13 для удаления охлажденного кокса из УСТК.
1
В установке сухого тушения кокса дополнительный котел-утилизатор 5 снабжен газоходом 14, установленным после дымососа 6, для удаления отходящих газов из дополнительного котла-утилизатора 5.
Для обеспыливания охлаждающего агента, подаваемого в дополнительный котел-утилизатор 5, установка сухого тушения кокса снабжена пылеочистителем 15.
2
Также система циркуляции 2 охлаждающего агента снабжена дымососом 6.
РАБОТА УСТАНОВКИ СУХОГО ТУШЕНИЯ КОКСА
Работа заявляемой установки сухого тушения кокса (см. фиг.) осуществляется следующим образом.
2
Кокс, полученный методом коксования в коксовых печах, с помощью погрузчиков (на чертеже не показаны) загружают в камеру тушения кокса 1. В камере тушения кокса 1 производят сухое тушение кокса за счет пропускания через слой кокса охлаждающего агента. Циркуляция охлаждающего агента в камере тушения кокса 1 осуществляется с помощью системы циркуляции 2 охлаждающего агента, которая снабжена котлом-утилизатором 3 и дымососом 6. Кокс, вследствие действия сил гравитации, из камеры тушения кокса 1 поступает в средство для выгрузки кокса 4, из которого кокс выгружают на транспортное средство 13.
Избыточный объем охлаждающего агента из системы циркуляции 2 охлаждающего агента подают по трубопроводу 10 в реактор 8 дополнительного котла-утилизатора 5. При этом регулирование избыточного объема
охлаждающего агента, подаваемого в реактор 8 из системы циркуляции 2 охлаждающего агента, осуществляют регулятором 11 подачи охлаждающего агента, в соответствии с давлением в верхней части камеры тушения кокса 1, регистрируемым датчиком давления 12.
При подаче избыточного объема охлаждающего агента из системы циркуляции 2 охлаждающего агента в реактор 8 обеспечивается обеспыливание охлаждающего агента с помощью пылеочистителя 15. В горелочное устройство 8 дополнительного котла-утилизатора 5 подают топливо и воздух для обогащения охлаждающего агента.
1
В дополнительном котле-утилизаторе 5 происходит термическая обработка охлаждающего агента, в результате которой образуются отходящие газы, которые отдают тепло теплообменнику 7 дополнительного котла-утилизатора 5, после чего отходящие газы отводятся из дополнительного котла-утилизатора 5 с помощью дымососа 6 в атмосферу по газоходу 14.
В УСТК, компоновка которой представлена на прилагаемом чертеже, производительность составляла 52 т/ч по коксу. Контролировали значение давления в камере тушения кокса 1 с помощью датчика давления 12, расположенного в верхней части камеры тушения кокса 1. Коэффициент присоса воздуха в систему циркуляции 2 охлаждающего агента составил 2%.
Во время испытания установки сухого тушения кокса проводили:
a) дозированную загрузку кокса в камеру тушения кокса 1 по мере разгрузки коксовых печей (на чертеже не показаны), в которых был получен кокс методом коксования,
3
b) охлаждение кокса в камере тушения кокса 1 охлаждающим агентом, для чего подавали 74000 м/ч охлаждающего агента по системе циркуляции 2 охлаждающего агента в камеру тушения кокса 1,
3
c) по мере поступления кокса с температурой 250°C из камеры тушения кокса 1 в средство для выгрузки кокса 4 осуществляли отвод избыточного объема охлаждающего агента в количестве 4300 м/ч с температурой 170°C из контура циркуляции 2
охлаждающего агента в реактор 8 дополнительного котла-утилизатора 5,
3
d) в процессе отвода избыточного объема охлаждающего агента в количестве 4300/ч м в реактор 8 дополнительного котла-утилизатора 5 в горелочное устройство 9 подавали топливо, например, коксовый газ, и воздух, с целью поддержания стабильного температурного режима в реакторе 8 дополнительного котла-утилизатора 5,
2
e) затем отходящие газы из дополнительного котла-утилизатора 5 с помощью дымососа 6 по газоходу 14 отводили в атмосферу,
f) производили выгрузку кокса из средства для выгрузки кокса 4 на транспортное средство 13.
В нижеприведенной таблице представлены данные, полученные при испытаниях установки сухого тушения кокса.
ТАБЛИЦА
Показатель
Ед. измерения
Значение
1. Количество избыточного объема охлаждающего агента, который отводили из системы циркуляции 2 охлаждающего агента в дополнительный котел-утилизатор 5
м<sup>3</sup>/ч
4300
2. Концентрация окиси углерода (СО), содержащейся в избыточном объеме охлаждающего агента, который отводили в реактор 8 дополнительного котла-утилизатора 5 из системы циркуляции 2 охлаждающего агента
%
12
3. Количество перегретого пара давлением 4 МПа и гемпературой 440°C, дополнительно полученного при гермической обработке окиси углерода (СО) в дополнительном котле-утилизаторе 5
т/ч
1,7
4. Увеличение эффективности утилизации тепла в УСТК за счет сжигания охлаждающего агента, содержащего окись углерода (СО)
%
7,0
5. Количество окиси углерода (СО), содержащейся в 1 м<sup>3 </sup>газов, отходящих от дополнительного котла-утилизатора 6
%
0,01
Как следует из данных, приведенных в таблице, использование заявляемой полезной модели увеличивает эффективность работы УСТК за счет использования химического тепла при сжигании окиси углерода (СО), содержащейся в охлаждающем агенте, что обеспечивает повышение эффективности утилизации тепла, содержащегося в коксе, и уменьшает загрязнение окружающей среды.