СПОСОБ ОБЕЗГРАФИЧИВАНИЯ ПЕКОКОКСОВЫХ ПЕЧЕЙ Российский патент 1998 года по МПК C10B43/10 

Изобретение относится к способам обезграфичивания пекококсовых печей и может найти применение в коксохимической промышленности.

Известен способ обезграфичивания пекококсовых печей, включающий подачу воздуха через воздушные лючки в подсводовое пространство камеры и вывод газов обезграфичивания через стояки в атмосферу (Правила технической эксплуатации коксохимических предприятий. М. : Металлургия, 1985, с. 109, п. 8.36).

Недостатком этого способа является выбросы в атмосферу газов обезграфичивания, содержащих вредные вещества.

Наиболее близким к предлагаемому способу по технической сущности и достигаемому эффекту является способ обезграфичивания пекококсовых печей, включающий просасывание воздуха через стояк (сверху вниз), камеру коксования, лючки обезграфичивания в коллектор с последующей передачей газа на очистку. (Дополнение к технологическому заданию НИР 7224. Обезвреживание выбросов в атмосферу пекококсовым цехом Запорожского коксохимического завода, Харьков, УХИН, 1989).

Недостатком указанного способа является наличие возможности образования взрывоопасных смесей горючих компонентов газов обезграфичивания и воздуха по тракту транспортировки газа, что приводит к взрывам и делает способ не безопасным.

Задачей данного изобретения является усовершенствование способа обезграфичивания пекококсовых печей путем изменения точки отсоса газов обезграфичивания, их последующего организованного сжигания последовательно в две ступени до коллектора и после коллектора до заданной концентрации горючих компонентов и за счет этого исключение возможности образования взрывоопасных смесей по тракту транспортирования газов обезграфичивания и тем самым обеспечение безопасности способа при высокой степени очистки газов обезграфичивания.

Поставленная задача решается тем, что в способе обезграфичивания пекококсовых печей, включающем просасывание воздуха через стояк (сверху вниз), камеру коксования в коллектор, отсос газов обезграфичивания происходит через люки обезграфичивания (воздушные люки) и после отсоса из камеры их подвергают организованному сжиганию последовательно в две ступени, на первой ступени перед подачей в коллектор до остаточного содержания горючих компонентов 1-4 об.%, на второй степени после коллектора - до 0,2-0,8 об.%.

Отличительные признаки способа имеют следующую причинно-следственную связь с достигаемым техническим результатом:
отсос газов обезграфичивания через люки обезграфичивания (воздушные люки) обеспечивает необходимые для устойчивого процесса горения скорости движения газов обезграфичивания, а это в свою очередь предотвращает образование в газах обезграфичивания по тракту их транспортировки взрывоопасных концентраций;
организованное сжигание газов обезграфичивания после отсоса из камеры последовательно в две ступени позволяет подать необходимое количество воздуха для организации устойчивого процесса горения, что позволяет сжигать горючие компоненты газа до заданных концентраций;
сжигание газов на первой степени перед коллектором до остаточного содержания горючих компонентов 1 - 4 об.% предотвращает возможность взрывов по тракту транспортировки газов, а, следовательно, обеспечивает высокую безопасность способа;
сжигание газов на второй ступени после коллектора до остаточного содержания горючих компонентов 0,2 - 0,8 об.% позволяет достичь высокой степени очистки газов обезграфичивания перед их выбросом в атмосферу.

Таким образом, каждый из признаков способствует, а вся совокупность обеспечивает решение поставленной задачи.

Способ был испытан в промышленных условиях на пекококсовых печах Запорожского коксохимического завода.

На чертеже приведена схема осуществления предлагаемого способа.

Необходимый для обезграфичивания камеры 1 коксования воздух при помощи турбогазодувки 2 засасывается через стояк 3 коксовой печи. В подсводовом пространстве коксовой печи за счет кислорода воздуха и высокой температуры происходит выгорание графита. Продукты сгорания графита, содержащие CO, CO₂ и H₂O, а при прожигании печи с пековым коксом также частично сгоревший пекококсовый газ, поступает через люк 4 обезграфичивания (воздушный люк) на первую степень 5 сжигания газов обезграфичивания, где горючие компоненты газов сгорают до их содержания 1 - 4 об.%. После первой ступени сжигания газ по коллектору 6 поступает на вторую ступень 7, где он подвергается окончательному сжиганию до содержания горючих компонентов 0,2 - 0,8 об.%, при этом содержание CO в продуктах сгорания составляет 0,1 - 0,2 об.%, что позволяет исключить в дальнейшем дополнительной ступени очистки от CO. После второй ступени сжигания газ поступает в систему 8 очистки и далее через турбогазодувку 2 и свечу 9 сброса сбрасывается в атмосферу. При необходимости некоторые ступени очистки газа могут устанавливаться после газодувки на линии нагнетания перед сбросной свечой.

Лючок обезграфичивания 10 во время процесса обезграфичивания должен быть закрыт.

Первоначально были проведены эксперименты по обоснованию правомерности отсоса газов обезграфичивания через люки обезграфичивания (воздушные люки).

Полученные данные приведены в табл. 1.

Приведенные данные показывают, что при прососе газа через лючки обезграфичивания газ не успевает сгорать до взрывобезопасных концентраций, кроме того, вследствие высоких скоростей не всегда происходит его воспламенение и горение, что приводит к возникновению "хлопков" в коллекторе.

Кроме того, маленькое сечение лючков обезграфичивания ( ⊘ 100 мм) создает большое гидравлическое сопротивление системы, что затрудняет организацию процесса горения за счет подсоса воздуха, так как при требуемом подсосе воздуха на горение не обеспечивается необходимый просос воздуха через стояк. При переходе к отсосу газа через люки обезграфичивания (воздушные люки) эти проблемы были решены. Процесс горения на выходе из камеры коксования стал устойчивым, гидравлическое сопротивление системы уменьшилось, "хлопки" прекратились. Проведенные анализы газов, отобранных после первой ступени сжигания, подтвердили правильность решения.

Далее были проведены эксперименты по обоснованию правомерности выбора диапазона изменения остаточной концентрации горючих компонентов после первой и второй степеней сжигания газов обезграфичивания.

Полученные результаты представлены в табл. 2.

Как следует из табл. 2, при изменении содержания в газе горючих компонентов после второй ступени сжигания от 0,5 до 5 об.% и постоянном количестве горючих компонентов после второй ступени сжигания образование взрывоопасных смесей возможно только при концентрации горючих компонентов ≥ 5%, так как только в этом случае газ становится взрывоопасным. При этом после второй ступени содержание CО составляет 0,1 - 0,2 об.%. Для снижения концентрации горючих компонентов на первой ступени ниже 1 об.% требуется значительный подсос воздуха на горение. При этом не обеспечивается полная ликвидация залповых выбросов со стояка в момент его открытия из-за невозможности создания требуемых разрежений в камере сжигания вследствие значительного подсоса воздуха.

При постоянном содержании горючих компонентов газа после первой ступени сжигания (3 об.%) и изменении их содержания после второй ступени от 0,1 до 1 об. % взрывоопасных смесей образоваться не может, а концентрация CO в сбрасываемом газе изменяется от 0 до 0,6 об.%.

При содержании CO в газе 0,6 об.% не обеспечиваются требуемые санитарные нормы и необходимо устанавливать дополнительные ступени очистки от CO. Для обеспечения содержания горючих компонентов после второй ступени менее 0,2 об. % необходим для горения значительной избыток воздуха. При этом за счет подсоса воздуха не обеспечивается требуемый гидравлический режим для полной ликвидации выбросов со стояков. Следовательно, оптимальное содержание горючих компонентов после первой ступени сжигания должно быть 1 - 4 об.%, а после второй 0,2 - 0,8 об.%.

Сопоставительные данные способов обезграфичивания известного по прототипу и предлагаемого приведены в табл.3.

Как следует из табл.3, и в известном способе по прототипу и в предлагаемом способе достигается одинаковая степень обезвреживания газов обезграфичивания, однако по предлагаемому способу в отличие от существующего исключено образование взрывоопасных смесей в трактах транспортирования, что делает предложенный способ безопасным. Кроме того, предложенный способ дает возможность безопасной работы даже в аварийных ситуациях (при открытой клапанной коробке газосборника или при плохой ее герметизации, когда в подсводовое пространство и на сжигание идет сырой пекококсовый газ). В этом случае на первой ступени сжигания газ не успевает сгорать до взрывобезопасных концентраций. Однако, даже при возникновении "хлопков" разрушений системы быть не может, так как она достаточно защищена на этом участке техническими средствами (предусмотрены взрывные клапаны). Но после второй ступени сжигания газ уже не содержит взрывоопасных концентраций горючих компонентов, что очень важно, так как на этом участке чрезвычайно сложно предусмотреть технические средства защиты от взрывов.

Изобретение предназначено для обезграфичивания пекококсовых печей. Отсос газов обезграфичивания производят через люки обезграфичивания (воздушные люки). После отсоса из камеры коксования газы обезграфичивания подвергают организованному сжиганию последовательно в две стадии. Сначала перед подачей в коллектор газы сжигают до остаточного содержания горючих компонентов 1 - 4 об. %. Затем после коллектора газы сжигают до остаточного содержания в них горючих компонентов 0,2 - 0,8 об.%. 1 ил., 3 табл.

Способ обезграфичивания пекококсовых печей, при котором просасывают воздух через стояк камеры коксования сверху вниз и отсасывают газы обезграфичивания в коллектор, отличающийся тем, что отсос газов обезграфичивания производят через люки обезграфичивания (воздушные люки) и после отсоса из камеры коксования газы обезграфичивания подвергают организованному сжиганию последовательно в две стадии: сначала перед подачей в коллектор - до остаточного содержания горючих компонентов 1 - 4 об.%, а затем после коллектора - до остаточного содержания в них горючих компонентов 0,2 - 0,8 об.%.