УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОГО СРЕДНЕТЕМПЕРАТУРНОГО КОКСА Российский патент 2007 года по МПК C10B11/00 C10B53/08 

Изобретение относится к устройствам для переработки топлива, в частности для получения металлургического среднетемпературного кокса и попутного горючего газа путем термоокислительной обработки угля в плотном слое, и предназначено для использования в металлургии.

Известно устройство для получения среднетемпературного кокса, представляющее собой вертикальную шахтную печь, в которую уголь подается сверху, а кокс выгружается снизу. Переточными рукавами печь разделена на три зоны: верхнюю зону сушки, среднюю зону коксования (пиролиза) и нижнюю зону охлаждения. В зону сушки и коксования подаются горячие дымовые газы из внешнею топочного устройства, а в зону охлаждения - предварительно охлажденный во внешнем теплообменнике газ из зоны коксования. Уголь, двигаясь самотеком сверху вниз, последовательно подвергается нагреву, термическому разложению (коксованию), охлаждению и тушится водой при выгрузке из печи. Такие печи эксплуатируются в Польше, Австралии, Китае, до недавнего времени действовали в Германии и на Ангарском коксогазовом заводе (Школлер М.Б. Полукоксование каменных и бурых углей. - Новокузнецк: Инженерная академия России. Кузбас. филиал, 2001. - 232 с.).

Недостатками данного устройства являются: возможность перерабатывать только крупнокусковое (20-80 мм) термически прочное сырье, так как требуется подача большого количества внешнего теплоносителя (горячих дымовых газов), и поэтому необходима хорошая газопроницаемость слоя угля; низкая удельная производительность печи, связанная с необходимостью длительного конвективного нагрева крупных частиц угля горячими газами; экологическая опасность устройства из-за поступления в атмосферу большого объема отработанного теплоносителя, содержащего оксид углерода и токсичные продукты термического разложения угля, и из-за наличия широкого спектра токсичных веществ в жидких и газообразных продуктах коксования и сточных водах; потребность в воде для тушения кокса, высокая влажность и пониженная структурная прочность получаемого продукта из-за его мокрого тушения в гидрозатворе при выгрузке из печи.

Наиболее близким к заявляемому устройству по технической сущности и достигаемому результату является вертикальный автотермический аппарат шахтного типа, состоящий из рабочей камеры, содержащей зоны карбонизации и активации с подачей перерабатываемого сырья и воздуха в верхней части камеры через отверстия в люках прямотоком вниз по шахте. Газ отбирается в средней части аппарата, подвергается многоступенчатой очистке, охлаждению и компримированию перед подачей потребителю (патент США №4883499, 28.11.89 г.).

Недостатком данного устройства является наличие разравнивающего устройства в верхней части шахты, снижающее надежность аппарата. Другой недостаток - сравнительно низкая производительность, обусловленная необходимостью длительного пребывания сырья в пределах аппарата. Весь участок камеры ниже уровня отбора газа является нерабочей зоной и служит для выдержки карбонизированного материала с целью его охлаждения, а конусное сужение перед разгрузочным устройством существенно увеличивает высоту и удельную металлоемкость аппарата, особенно при большом поперечном сечении шахты. Тем не менее, температура готового продукта за время пребывания в этом нерабочем участке снижается всего с 875°С до 725°С. Система охлаждения путем наружного омывания воздухом стенок камеры малоэффективна и требует дополнительного охлаждения продукта, что приводит к непроизводительным потерям тепла.

Задача настоящего изобретения состоит в упрощении конструкции устройства для получения среднетемпературного кокса, в повышении его производительности.

Техническим результатом изобретения является то, что предлагаемое устройство отличается простотой конструкции, повышенной надежностью за счет отсутствия движущихся частей (в частности, разравнивающего устройства), большей удельной производительностью, меньшими габаритами и металлоемкостью за счет исключения конусного сужения перед разгрузочным люком.

Это достигается за счет того, что в устройстве шахта выполнена таким образом, что имеет угол наклона к вертикали, близкий к динамическому углу естественного откоса угля и кокса - 25-35 град. в зависимости от марки угля.

На фиг.1 упрощенно изображено устройство для получения металлургического среднетемпературного кокса. Оно состоит из шахтного аппарата 1, загрузочного люка 2, газораспределительной колосниковой решетки 3, патрубка подвода воздуха и охлаждающего газа 4, электротермического устройства начального розжига 5, патрубка отвода газа 6 и люка выгрузки кокса 7.

Устройство работает следующим образом. В шахту 1 предлагаемого устройства через загрузочный люк 2 загружают дробленый уголь, под газораспределительную решетку 3 внизу шахты через патрубок 4 подают воздушное дутье и поджигают слой угля электротермическим устройством 5 со стороны, противоположной подаче дутья, с целью образования обратной тепловой волны, которая с постоянной скоростью смещается навстречу потоку воздуха, оставляя за собой слой горячего кокса. Уголь при прохождении тепловой волны последовательно подвергается нагреву, сушке и пиролизу. Горючие продукты пиролиза полностью сгорают в кислороде воздуха с образованием диоксида углерода и водяного пара, которые затем восстанавливаются на горячей поверхности кокса до оксида углерода и водорода, образуя, таким образом, горючий газ, не содержащий углеводородов ряда выше метана, в том числе конденсируемых смолистых веществ. Газ отводится через патрубок 6. После достижения тепловой волной уровня газораспределительной решетки 3 процесс завершается. По завершении процесса коксования производится охлаждение (сухое тушение) кокса газом посредством его принудительной циркуляции по контуру "аппарат - теплообменник" последовательно через патрубок 6, слой кокса, патрубок 5 с полезным отбором тепловой энергии. Охлажденный кокс выгружается через люк 7.

Изобретение относится к устройствам для переработки топлива, в частности для получения металлургического среднетемпературного кокса и попутного горючего газа путем термоокислительной обработки угля в плотном слое, и предназначено для использования в металлургии. Устройство представляет собой аппарат шахтного типа. Шахта выполнена с уклоном к вертикали под углом, близким к динамическому углу естественного откоса угля и кокса в зависимости от марки угля, например, 25-35 градусов. Изобретение обладает простой конструкцией, большей удельной производительностью, меньшими габаритами и металлоемкостью за счет исключения конусного сужения перед разгрузочным люком, надежно за счет отсутствия движущихся частей. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Устройство для получения металлургического среднетемпературного кокса, состоящее из аппарата шахтного типа, отличающееся тем, что шахта выполнена с уклоном к вертикали под углом, близким к динамическому углу естественного откоса угля и кокса в зависимости от марки угля.2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что угол уклона составляет 25-35°.