СПОСОБ БЕСПЫЛЕВОЙ ВЫДАЧИ КОКСА Российский патент 2008 года по МПК C10B33/00 

Изобретение относится к коксохимической промышленности, в частности к способам и устройствам беспылевой выдачи кокса из коксовой камеры в коксовозный вагон, и предназначено для уменьшения пылегазовых выбросов.

В процессе выдачи раскаленного кокса нормальной готовности с температурой около 1000°С при его падении в тушильный или коксовозный вагон при контакте с воздухом образуется восходящий тепловой поток за счет горения остаточных летучих кокса, самого кокса и его теплоотдачи. Этот поток выносит и в нем частично сгорает коксовая пыль, образуя залповый пылегазовый выброс.

Известны стационарные установки беспылевой выдачи кокса (УБВК) в стоящий коксовозный вагон [1, 2]. Их устройство включает пылеулавливающий зонт и стыковочный узел, закрепленные на двересъемной машине (подвижная часть); в стационарную часть входят коллектор и опорный рельс зонта вдоль фронта печей с коксовой стороны; очистные сооружения, включающие, как правило, сухую и мокрую очистку со шламовым хозяйством и вентиляторы большой электрической мощности.

Стационарные УБВК требуют больших капитальных и эксплуатационных затрат, металло- и энергоемки, конструктивно сложны, а конструкция присоединительного устройства ненадежна и негазоплотна. Размещение таких установок в действующих коксовых цехах невозможно. При традиционном объемном отсосе из-под зонта в зазор между его низом и верхом коксовозного вагона подсасывается воздух, объем которого достигает 2200 м³ за время выдачи коксового пирога τ=40 сек.

Экспериментально установлено, что скорость угара кокса W при свободном доступе воздуха (без дутья) составляет 0,43%/мин [3]. Отсюда расчетный угар кокса Δm_ув при выдаче коксового пирога массой m=23500 кг составит:

Δm_ув=m·τ·W=23500·40·0,43/100·60=67,4 кг

Угар кокса Δm_ут при транспортировании на сухое тушение и свободном доступе воздуха к поверхностным слоям кокса и в течение τ=300 сек составит:

Δm_ут=m·τ·W=23500·300·0,43/100·60=505,3 кг,

а суммарный угар и потери в материальном балансе достигают 572,7 кг, т.е. 2,44%.

Как альтернатива стационарным УБВК, устраняющая значительную часть их недостатков, все большее распространение получают автономные УБВК, монтирующиеся на двересъемной машине и включающие пылеулавливающий зонт (с дополнительной опорой на рельс с коксовой стороны батареи), центробежный вентилятор и узел мокрой очистки пылегазовой смеси.

В автономных УБВК все более широкое применение находят конструкции двойного щелевого зонта [4, 5], применение которых обеспечивает уменьшение физического объема отсасываемых газов в 2-3 раза, а угар кокса сокращается в 5 раз при каждой выдаче [4].

Существенным недостатком стационарных и автономных УБВК является необходимость сооружения опорного рельса для зонта, что бывает затруднено или невозможно в условиях действующих коксовых батарей. Кроме того, УБВК решают ограниченную задачу по локализации выбросов только при выдаче кокса и не предотвращают угар кокса при его выдаче и транспортировании, не обеспечивают локализацию выбросов при выполнении смежных операций обезграфичивания сводов и стояков коксовых печей и забрасывании «концов» кокса.

Комплекс этих задач решает комбинированный способ отсоса и очистки газов выдачи кокса, газов обработки коксовых камер и принудительного обезграфичивания их стояков и сводов [6], выбранный в качестве прототипа. Способ отличается тем, что вместо объемного отсоса из-под зонта производят местный отсос от поверхностей разрушающегося коксового пирога из П-образного удлинителя [7] коксонаправляющей, а отсос производят через стояки с машинной и коксовой сторон паровыми эжекторами. Для осуществления этого способа технические устройства размещены на коксовых машинах:

- на загрузочном вагоне паровые эжекторы для отсоса пылегазовых выбросов через стояки с машинной и коксовой сторон в циклоны для их очистки;

- на головке выталкивающей штанги коксовыталкивателя воздухоструйный эжектор;

- на двересъемной машине герметизированная коксонаправляющая с удлинителем П-образной формы [7] и специальным отбойником кокса.

Однако комбинированный способ, так же как стационарные и автономные УБВК, не предотвращает образование и развитие теплового облака над выдаваемым коксом, а также конвективного эжектирования значительных объемов воздуха и угар кокса как во время его выдачи, так и транспортирования коксовозным вагоном на сухое тушение.

Технической задачей изобретения является предотвращение угара кокса при его выдаче в стоящий коксовозный вагон и при его транспортировании на сухое тушение за счет предотвращения развития теплового облака, подсоса в него воздуха и минимизации объема локализуемого пылегазового выброса.

Поставленная задача решается тем, что в предлагаемом способе беспылевой выдачи кокса и его сухом тушении коксовозный вагон оборудуют стационарной крышей с открывающимся перед выдачей проемом, на который на время выдачи кокса опускается секторный уплотняющий затвор, соединяющий низ П-образного удлинителя герметизированной коксонаправляющей, с крышей коксовозного вагона, а удлинитель имеет газоотводящий канал и шарнирный отбойник кокса с дополнительным проемом в верхнем звене.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фигуре представлена принципиальная схема размещения устройств на коксовозном вагоне и на двересъемной машине, а стрелками показано направление локализации пылегазового выброса для беспылевой выдачи кокса. Паровой эжектор на стояке с коксовой стороны и циклоны на загрузочном вагоне по [6] не показаны.

Кокс 1, выталкиваемый головкой штанги 2 через герметизированную коксонаправляющую 3 с отбойником кокса 4 и ее П-образный удлинитель 5 с опускающимися на время выдачи кокса секторным уплотняющим затвором 6 через проем 7 в крыше 8 коксовозного вагона 9 обрушивается и заполняет его объем.

Вытесняемые выдаваемым коксом из объема коксовозного вагона 9 газы выдачи (показаны стрелками) по специальному газоотводящему каналу 10 и частично по удлинителю 5 через его подсводовое пространство и коксонаправляющую 3 эжектируются через стояк 11 коксовой стороны, а воздухоструйным эжектором 12 на головке выталкивающей штанги 2 газы эжектируются в освобождающийся от кокса объем коксовой камеры 13 и далее в стояк машинной стороны. После окончания операции выдачи кокса секторный уплотняющий затвор 6 удлинителя 5 поднимается механизмом 14 в транспортное положение (показано пунктиром), проем 7 в крыше 8 коксовозного вагона 9 механизмом 15 закрывается крышкой 16. Коксовозный вагон доставляет кокс на установку сухого тушения.

Сопоставительный анализ с аналогами и прототипом позволяет сделать вывод о том, что заявляемый способ отличается тем, что:

1. Коксовозный вагон для сухого тушения кокса оборудуют стационарной крышей с проемом, открывающимся на время выдачи кокса.

2. П-образный удлинитель коксонаправляющей имеет секторный уплотняющий затвор, соединяющий его низ на период выдачи кокса с проемом в крыше коксовозного вагона, а для отвода из него газов выдачи удлинитель имеет газоотводящий канал, кроме того в верхнем звене отбойника кокса имеется дополнительный проем.

Таким образом, заявленный способ соответствует признаку «новизна».

Анализ известных технических решений в области способов и устройств беспылевой выдачи кокса позволяет сделать вывод об отсутствии признаков, сходных существенными отличительными признаками с заявленным способом и признать заявляемое решение соответствующим признаку «изобретательский уровень».

Испытания опытно-промышленных установок на действующих коксовых батареях №5 (старой) и №6 (новой) Нижнетагильского металлургического комбината показали существенное сокращение выбросов пыли при выдаче кокса и обработке печей, значительное снижение содержания загрязняющих веществ на рабочих местах выдачного персонала коксовых печей [3] и позволяют сделать вывод о соответствии критерию «промышленная применимость».

Применение предлагаемого способа и устройств по сравнению с известными способами и устройствами обеспечивает следующие преимущества:

1. Отпадает необходимость в опорном рельсе для удлинителя, обеспечивается возможность реализации способа в условиях действующего производства при приеме кокса в стоящий коксовозный вагон для его сухого тушения.

2. Предотвращаются развитие теплового потока, а также поступление воздуха к поверхности раскаленного кокса и его угар как в процессе выдачи, так и транспортирования. Количество сгоревшего кокса во время его выдачи определяется физическим объемом воздуха V^в, заключенного в коксовозном вагоне, коксонаправляющей и удлинителе и составляющим V^в=100 м³. При теоретическом расходе воздуха для сжигания 1 кг кокса V^в _уд=8,9 м³ угар кокса во время выдачи Δm_ув по предлагаемому способу составит: Δm_ув =V^в/V^в _уд=100/8,9=11,2 кг, во время транспортирования угар кокса предотвращается. Снижение угара кокса на выдаваемую печь составляет 572,7 кг-11,2 кг=561,5 кг и обеспечивает высокий годовой экономический эффект (для коксового цеха №3 из двух коксовых батарей, при 100 печевыдачах кокса в сутки на батарею и стоимости 1 т металлургического кокса 3940 руб):

0,5615·100·2·365·3940=161498630 руб.

3. Полностью локализуется неорганизованный выброс в атмосферу при выдаче кокса, исключается возможность его наблюдения и оценки, улучшаются условия труда обслуживающего персонала.

Таким образом, предлагаемое техническое решение полностью выполняет поставленную техническую задачу.

Источники информации

1. Стефаненко В.Т. Очистка от пыли, газов и воздуха на коксохимических предприятиях. // М., Металлургия. 1991. 35 с.

2. Успенский С.К., Малина В.П., Зингерман Ю.Е. Основные концепции деятельности Гипрококса в области повышения экологической безопасности коксохимического производства. // Кокс и химия. 1995, №2. с.24-31.

3. Беркутов Н.А. Разработка технологии локализации неорганизованных выбросов при выдаче кокса и обработке печей. // Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. Екатеринбург, 2005.

4. Тихов С.Д., Дударев Б.Г. Колмаков Н.Г. Беспылевая выдача кокса: технические решения и их эффективность. // Кокс и химия. 2004. №2. с.14-15.

5. Зайцев Ю.С. Беспылевая выгрузка кокса из коксовых печей. // Бюллетень «Черная металлургия», 2001, №1 с.10 -11.

6. Патент №2189384. «Комбинированный способ отсоса и очистки газов выдачи кокса, газов обработки коксовых камер и принудительного обезграфичивания их стояков и сводов», 7 С10В 43/00, опубл. в бюл. №26, 26.01.2000.

7. А.с. 1409642 "Устройство для выдачи кокса из печей",. С10В 33/14, опубл. в бюл. №26, 15.07.1988.

Изобретение относится к коксохимической промышленности. Кокс 1 выталкивается головкой штанги 2 через герметизированную коксонаправляющую 3 с отбойником кокса 4 в коксовозный вагон 9. Одновременно с выдачей кокса происходит отсос газов выдачи и пыли паровым эжектором через стояк 11 с коксовой стороны и воздухоструйным эжектором 12 на головке выталкивающей штанги 2. Коксовозный вагон 9 снабжен стационарной крышей 8 с открывающимся во время выдачи кокса проемом 7, на который с П-образного удлинителя 5 опускается секторный уплотняющий затвор 6. П-образный удлинитель 5 имеет газоотводящий канал для вытесняемых из коксовозного вагона газов. Изобретение позволяет предотвратить угар кокса, сократить выбросы пыли при выдаче кокса и улучшить условия труда обслуживающего персонала, 1 ил.

Способ беспылевой выдачи кокса, включающий выдачу кокса в коксовозный вагон с одновременным отсосом газов выдачи и пыли паровым эжектором через стояк с коксовой стороны и воздухоструйным эжектором на головке выталкивающей штанги, отличающийся тем, что при сухом тушении кокса коксовозный вагон снабжен стационарной крышей с открывающимся во время выдачи кокса проемом, на который с П-образного удлинителя опускается секторный уплотняющий затвор, кроме того, удлинитель имеет газоотводящий канал для вытесняемых из коксовозного вагона газов.