PL219308B1 - Sposób i urządzenie do wytwarzania próbek koksu - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób i urządzenie do wytwarzania próbek koksu, otrzymywanych z węgla lub z mieszanek węglowych, stosowanych, jako materiał wsadowy w baterii koksowniczej.

W zależności od składu mieszanki węglowej i prowadzenia procesu koksowania otrzymuje się koks o różnej wielkości ziarna i różnych parametrach fizykochemicznych. Jeżeli otrzymany koks różni się od oczekiwanego, oznacza to dużą stratę kosztów i czasu. Z tego względu pożądane są sposoby do oszacowania parametrów otrzymanego koksu przed załadowaniem baterii, co jest pomocne w przygotowaniu optymalnego składu mieszanki węglowej i technologii prowadzenia procesu koksowania w baterii koksowniczej, a także umożliwia oszacowanie zagrożeń mogących wystąpić podczas procesu koksowania.

Znane urządzenia do wytwarzania próbek koksu są to duże, prostopadłościenne komory o pojemności 200-500 kg mieszanki węglowej, mające ściany wykonane z materiałów ceramicznych, z wewnętrznymi kanałami ogrzewanymi gazowo, podobnie jak jest w baterii koksowniczej. Proces wytwarzania próbek koksu jest pracochłonny w przygotowaniu oraz wymaga dużych ilości gazu grzewczego. Przygotowanie próbki, rozgrzewanie komory, koksowanie, studzenie i rozładowanie komory trwa kilka dni. Dodatkowym problemem jest duża ilość gazu koksowniczego wydzielającego się w trakcie koksowania.

Znane są też urządzenia laboratoryjne, jak np. z opisu patentowego 192 705, gdzie test wykonywany jest na małej próbce o masie kilku kilogramów. Urządzenie składa się z elektrycznego pieca i retorty napełnianej próbką na zewnątrz pieca i po napełnieniu ładowanej od góry do pieca za pomocą ręcznego dźwigu. Po zakończeniu procesu gorąca retorta nie jest wyjmowana z pieca, lecz pozostaje w wyłączonym piecu, gdzie w sposób naturalny stygnie wraz z piecem. Wydajność tego urządzenia wynosi jeden proces dziennie. Piec elektryczny nastawiany jest na jedną wartość temperatury dla całego procesu. Wystudzoną retortę wyjmuje się z pieca, odkręca się pokrywę, po czym kruszy się koks i wysypuje z retorty. Wszystkie te operacje odbywają się ręcznie, co jest czynnością uciążliwą i niebezpieczną z uwagi na dużą wagę i zabrudzenie retorty. Gaz koksowniczy wydzielający się z retorty jest schładzany i przepuszczany jest przez elektrofiltr oraz licznik przepływu, a zakończenie procesu następuje w chwili, gdy wydzielanie gazu spadnie poniżej 0,5 l/min.

Znane sposoby i urządzenia charakteryzują się niską wydajnością, dużą pracochłonnością oraz dużą energochłonnością.

Według wynalazku sposób wytwarzania próbek koksu uzyskiwanego z węgla lub mieszanek węglowych, w którym próbkę węgla lub mieszanki węglowej umieszcza się w retorcie, a po wystudzeniu koks jest kruszony i wysypywany z retorty, polega na tym, że retortę poddaje się programowanemu etapowemu ogrzewaniu w piecu elektrycznym w zakresie od 700 do 1100°C, a dla każdego etapu określa się jego czas trwania, wartość temperatury zadanej lub prędkość nagrzewania lub studzenia, zaś po zakończeniu ostatniego etapu gorącą retortę wyładowuje się z pieca i umieszcza w boksie chłodzącym, gdzie jest poddawana wymuszonemu studzeniu.

Urządzenie do wytwarzania próbek koksu, według wynalazku, posiada elektronicznie sterowany elektryczny piec pionowy oraz dwie retorty i dwa boksy chłodzące umieszczone po obu stronach pieca oraz automatyczny transporter X-Z, przenoszący retorty z/do pieca oraz z/do boksów chłodzących, wraz z dołączonymi do nich elastycznymi wężami odprowadzającymi gaz koksowniczy. Transporter posiada dwie obrotowe szczęki do chwytania retorty oraz sprężysty docisk, dociskający retortę do szczęk. Boks chłodzący posiada uchylny blat z kanałem, odchylający retortę o kąt większy niż 90 stopni zaś kołnierz przytwierdzony do blatu posiada wycięcie pozycjonujące retortę.

Wytwarzanie próbek koksu sposobem według wynalazku przebiega następująco: Odważoną próbkę ubija się do wymaganej gęstości w zimnej pierwszej retorcie umieszczonej w pierwszym boksie chłodzącym, następnie retortę zamyka się, dołącza wąż, po czym przenosi się ją i ładuje do pieca za pomocą automatycznego transportera X-Z, gdzie poddaje się ją programowanemu ogrzewaniu, a po zakończeniu ogrzewania gorącą pierwszą retortę wyładowuje się z pieca i przenosi transporterem X-Z do pierwszego boksu chłodzącego, gdzie jest studzona w sposób wymuszony, przykładowo w silnym strumieniu powietrza. W tym czasie transporter chwyta, przenosi i ładuje do pieca drugą zimną retortę umieszczoną w drugim boksie chłodzącym, po czym proces powtarza się, zaś po wystudzeniu retorta jest mocowana do uchylnego blatu boksu chłodzącego w sposób zabezpieczający ją przed wypadnięciem i jest wraz z blatem automatycznie odchylana o kąt większy niż 90 stopni,

PL 219 308 B1 po czym pokruszony koks jest wysypywany z retorty. Do każdej retorty dołączony jest osobny wąż odprowadzający gaz koksowniczy z retorty, przy czym wąż pozostaje zapięty podczas całego procesu ogrzewania, przenoszenia gorącej retorty do boksu chłodzącego i studzenia.

Programowane ogrzewanie retorty składa się z kolejnych etapów, w których dla każdego etapu określa się jego czas trwania, wartość temperatury zadanej lub prędkość nagrzewania lub studzenia, a zakończenie procesu następuje z zakończeniem ostatniego etapu. Przykładowo proces może składać się składa się z czterech etapów; rozgrzewanie retorty w zakresie 700°-900°C, wygrzewanie przez 1 godzinę, rozgrzewanie do 1100°C, wygrzewanie przez 0,5 godziny.

Zasadniczą zaletą sposobu według wynalazku jest jego wysoka wydajność oraz możliwość wykonywania testów w programowanym przebiegu temperatury pieca. Programowana temperatura i czas poszczególnych etapów procesu dają nowe możliwości w poszukiwaniu nowych technologii i testowania nowych składów mieszanek węglowych. Ponadto piec, który nie jest wyłączany po każdym procesie, posiada o wiele dłuższą żywotność niż piec cyklicznie rozgrzewany i studzony.

Wynalazek zostanie przedstawiony w przykładzie wykonania na rysunku, który stanowi widok urządzenia.

Piec 1, transporter 6 i boksy chłodzące 2, 3 są połączone w jeden blok. Gorąca retorta 4 z dołączonym wężem odprowadzającym gaz koksowniczy z retorty 4 znajduje się w piecu i jest w trakcie procesu. Zimna retorta 4 z przygotowaną nową próbką znajduje się w boksie chłodzącym. Po zakończeniu procesu transporter wyładowuje gorącą retortę 4 z pieca i przenosi ją do tego boksu, z którego była zabrana 3, po czym do drugiej zimnej retorty 4 dołączany jest wąż odprowadzający gaz koksowniczy z retorty 4 i ładowana jest do pieca z drugiego boksu 2. Po procesie gorąca retorta 4 jest studzona, a po wystudzeniu koks jest kruszony i wysypywany z retorty 4 odchylonej wraz z blatem uchylnym 7, następnie retorta 4 jest czyszczona, odwracana do pozycji pionowej i przygotowywana jest w niej kolejna próbka i cykl powtarza się. Retorta 4 chwytana jest obrotowymi szczękami 8 wchodzącymi w szczelinę między kołnierze retorty 4 i dociskana, w celu zapewnienia pionowej pozycji podczas przenoszenia, za pomocą docisku 9.

Proces składa się z czterech etapów. W pierwszym etapie retortę 4 rozgrzewa się do 900°C, w drugim etapie wygrzewa się przez 1 godzinę, w trzecim etapie rozgrzewa się retortę 4 do 1100°C a w czwartym etapie wygrzewa się ją przez 0,5 godziny.

Zarówno pierwsza jak i druga retorta nie są wyjmowane na zewnątrz urządzenia. Przy dużej wadze retort jest to istotne usprawnienie w obsłudze i poprawa bezpieczeństwa pracy. Urządzenie przeznaczone jest do wytwarzania próbek koksu z mieszanek węglowych, węgli jednorodnych lub z mieszanek węgla z paliwami alternatywnymi. Sposób i urządzenie według wynalazku umożliwiają szybkie schłodzenie próbki po zakończeniu procesu, co zbliża proces do procesu naturalnego na baterii koksowniczej, gdzie otrzymany gorący koks jest po rozładowaniu szybko gaszony wodą lub strumieniem azotu.

Termoelement pomiarowy 5 pozostaje w retorcie podczas jej przenoszenia, a rozpinane jest jedynie jego połączenie. Ta cecha urządzenia jest bardzo istotna, ponieważ stosowane dotychczas wyjmowanie z retorty gorącego termoelementu przed wyjęciem retorty z pieca jest czynnością niebezpieczną a szybkie schładzanie się wyjętego termoelementu obniża jego żywotność.

Claims (3)

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób wytwarzania próbek koksu uzyskiwanego z węgla lub mieszanek węglowych, w którym próbkę węgla lub mieszanki węglowej umieszcza się w retorcie, a po wystudzeniu koks jest kruszony i wysypywany z retorty, znamienny tym, że retortę poddaje się programowanemu etapowemu ogrzewaniu w piecu elektrycznym w zakresie od 700°C do 1100°C, a dla każdego etapu określa się jego czas trwania, wartość temperatury zadanej lub prędkość nagrzewania lub studzenia, zaś po zakończeniu ostatniego etapu gorącą retortę wyładowuje się z pieca i umieszcza się ją w boksie chłodzącym, gdzie jest poddawana wymuszonemu studzeniu.

2. Urządzenie do wytwarzania próbek koksu, mające elektronicznie sterowany elektryczny piec pionowy, znamienne tym, że posiada dwie retorty (4) i dwa boksy chłodzące (2, 3) umieszczone po obu stronach pieca (1) oraz automatyczny transporter X-Z (6), przenoszący retorty z/do pieca oraz z/do boksów chłodzących, wraz z dołączonymi do nich elastycznymi wężami odprowadzającym gaz

PL 219 308 B1 koksowniczy, posiadający dwie obrotowe szczęki (8) do chwytania retorty oraz sprężysty docisk (9), dociskający retortę do szczęk.

3. Urządzenie według zastrz. 2, znamienne tym, że boks chłodzący (2) lub (3) posiada uchylny blat (7) z kanałem, odchylający retortę o kąt większy niż 90° stopni zaś kołnierz (10) przytwierdzony do blatu posiada wycięcie pozycjonujące retortę (4).