RU2181745C2

RU2181745C2 - Process for smoke-free charging of coke ovens

Info

Publication number: RU2181745C2
Application number: RU99124500A
Authority: RU
Inventors: Ю.В. Степанов; Н.А. Беркутов; Ю.В. Поросенков; П.В. Штарк
Original assignee: ОАО "Нижнетагильский металлургический комбинат"
Priority date: 1999-11-22
Filing date: 1999-11-22
Publication date: 2002-04-27

Abstract

FIELD: coal-tar and chemical industry branch, namely smoke-free charging of coke ovens. SUBSTANCE: process comprises steps of sucking off gases by means of steam-jet ejectors mounted on saddles of stand pipes of charged ovens at both sides of bank; scrubbing sucked off gases from coal dust in cyclones; feeding them through common forcing pipeline to underroof space of adjacent oven and injecting to gas collector of machine side. Invention allows to increase gas scrubbing degree up to 95-98%. EFFECT: enhanced degree of gas cleaning. 2 dwg

Description

Изобретение относится к коксохимической промышленности, в частности к способам бездымной загрузки коксовых печей. The invention relates to the coke industry, in particular to methods for smokeless loading of coke ovens.

Известен автономный способ бездымной загрузки угля загрузочным вагоном с отсосом вентиляторами газов загрузки от загрузочных люков с устройствами для их мокрой или сухой очистки с дожигом или без него и сбросом в атмосферу очищенных от угольной пыли газов или продуктов их сжигания [1]. Недостатками метода являются значительное увеличение массы загрузочного вагона, безвозвратные потери сырого коксового газа и загрязнение им атмосферы или продуктами его сгорания. There is a stand-alone method for smokeless coal loading by a loading car with a suction fan of the loading gases from loading hatches with devices for their wet or dry cleaning with or without afterburning and discharge into the atmosphere of gases or products of their combustion purified from coal dust [1]. The disadvantages of the method are a significant increase in the mass of the loading car, the irretrievable loss of raw coke oven gas and pollution of the atmosphere or its combustion products.

Известен полуавтономный способ бездымной загрузки коксовых печей, в котором оборудование для отсоса и очистки газов загрузки вынесено с загрузочного вагона и установлено стационарно. Газы загрузки поступают в пылеуловители у загрузочных люков, в систему пылеотсоса на загрузочном вагоне, которая с помощью специального телескопического устройства подсоединяется на период загрузки к стационарному трубопроводу [2]. Поэтому способ является полуавтономным. При этом способе бездымной загрузки масса загрузочного вагона увеличивается незначительно, но присоединительное устройство имеет сложную конструкцию, не исключаются отложения смолы в трубопроводах и создание взрывоопасных смесей, загрязняется атмосфера. A semi-autonomous method of smokeless loading of coke ovens is known, in which equipment for suction and purification of the loading gases is carried out from the loading car and installed permanently. The loading gases enter the dust collectors at the loading hatches and into the dust extraction system on the loading car, which is connected to the stationary pipeline using a special telescopic device for the loading period [2]. Therefore, the method is semi-autonomous. With this method of smokeless loading, the mass of the loading car increases slightly, but the connecting device has a complex structure, resin deposits in pipelines and the creation of explosive mixtures are not excluded, the atmosphere is polluted.

Известен также способ бездымной загрузки коксовых печей с применением паровой инжекции газов загрузки в газосборники [1]. Сущность метода заключается в определенном порядке выпуска угля из бункеров загрузочного вагона и эвакуации газов загрузки через стояки в газосборники по сторонам батареи. Паровые сопла для инжекции размещаются вверху стояков по оси их колен и с помощью стационарных паропроводов и кранов присоединены к паропроводам по сторонам батареи. При включении перед началом загрузки пара на инжекцию давлением 0,7-1,0 МПа в основаниях стояков создается разрежение, обеспечивающее бездымность загрузки 95-98%. There is also a method of smokeless loading of coke ovens using steam injection of loading gases into gas collectors [1]. The essence of the method consists in a certain procedure for the release of coal from the bunkers of a loading car and the evacuation of loading gases through risers into gas collectors on the sides of the battery. Steam nozzles for injection are placed at the top of the risers along the axis of their elbows and are connected to steam lines on the sides of the battery using stationary steam lines and taps. When you turn on the steam before injection, the injection pressure of 0.7-1.0 MPa in the base of the risers creates a vacuum that provides a smokeless load of 95-98%.

В последние годы Гипрококс запроектировал несколько крупных коксовых батарей с одним газосборником и инжектированием в него газов загрузки с машинной стороны, а с коксовой стороны - через укороченные стояки или люки, перекидной патрубок и подсводовое пространство смежной печи [3]. Аналогично осуществляют бездымную загрузку с помощью углезагрузочного вагона новой конструкции за рубежом [4]. In recent years, Giprokoks has designed several large coke oven batteries with one gas collector and injection of loading gases into it from the machine side, and from the coke side through shortened risers or hatches, a cross over pipe and the underwater space of an adjacent furnace [3]. Smokeless loading is carried out similarly using a new-design coal-loading carriage abroad [4].

Основными недостатками метода бездымной загрузки с инжектированием газов в газосборники являются значительный пылеунос [5], повышение зольности смолы с 0,05-0,07% до 0,2-0,4%, увеличение ее плотности и вязкости, увеличение количества фусов и их отложений в клапанных коробках, газосборниках и хранилищах смолы. Кроме того, поскольку в этом способе единственным постоянным элементом пароструйного инжектора является сопло, а колено лишь условно можно назвать смесительной камерой (причем без конфузора, диффузора), эффективный отсос и нагнетание газов загрузки обеспечивают лишь при достаточно высоких давлении и расходе пара. The main disadvantages of the smokeless loading method with the injection of gases into gas collectors are significant dust extraction [5], increasing the ash content of the resin from 0.05-0.07% to 0.2-0.4%, increasing its density and viscosity, increasing the number of fus and their deposits in valve boxes, gas collectors, and tar stores. In addition, since the nozzle is the only constant element of the steam-jet injector in this method, and the elbow can only conditionally be called a mixing chamber (moreover, without a confuser, diffuser), efficient suction and injection of loading gases is ensured only at sufficiently high pressure and steam flow rate.

Расход пара давлением 0,7-1,0 МПа на инжекцию составляет 380-590 кг/ч, а потери через краны могут достигать 200-750 кг/ч [1]. Steam consumption with a pressure of 0.7-1.0 MPa per injection is 380-590 kg / h, and losses through taps can reach 200-750 kg / h [1].

Известны опыты по применению циклонов различных конструкций, соединенных со стояком загружаемой печи, для очистки газов загрузки от угольной пыли и смолы [6] перед подачей их в газосборники. Так как отсос газов загрузки производился вентилятором и из-за подсосов невозможно предотвратить образование взрывоопасных смесей газа с воздухом, такой способ бездымной загрузки развития не получил. There are known experiments on the use of cyclones of various designs connected to the riser of a feed furnace to clean the feed gases from coal dust and tar [6] before feeding them into the gas collectors. Since the exhaust gas was sucked out by the fan and because of the suction it was impossible to prevent the formation of explosive mixtures of gas with air, this method of smokeless loading was not developed.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является "способ бездымной загрузки коксовых печей" по авт.св. 287901 автора Кулакова Н.К. The closest technical solution, selected as a prototype, is the "method of smokeless loading of coke ovens" by ed. 287901 author Kulakova N.K.

Способ бездымной загрузки коксовых печей с последовательным опорожнением бункеров углезагрузочного вагона и отсосом газа из печей в газосборники при помощи паровой или газовой инжекции через стояки машинной или коксовой сторон, причем отсос газов загрузки при выпуске шихты из бункера углезагрузочного вагона с коксовой стороны производят через стояк с машинной стороны, а при выпуске шихты из бункера с машинной стороны отсос газов производят через стояк с коксовой стороны, при выпуске шихты из среднего бункера отсос газов производят через стояки с машинной и коксовой сторон одновременно. A method for smokeless loading of coke ovens with successive emptying of bunkers of a coal-loading car and suction of gas from the furnaces into gas collectors using steam or gas injection through risers of the machine or coke sides, moreover, the discharge gases are exhausted when the charge is discharged from the bunker of the coal-loading car from the coke side sides, and when the charge is discharged from the hopper from the machine side, the gases are sucked out through the riser from the coke side, when the charge is discharged from the middle hopper, the gases are sucked out es risers, machine and coke sides simultaneously.

У данного метода существенным недостатком является незначительное улучшение качества каменноугольной смолы, т.к. газы загрузки отсасываются через стойки в газосборник без очистки. A significant drawback of this method is a slight improvement in the quality of coal tar, since loading gases are sucked off through racks in a gas collector without cleaning.

Задачей предложенного способа бездымной загрузки коксовых печей является обеспечение взрывобезопасности и очистки газов загрузки от угольной пыли до подачи их в газосборники и за счет этого улучшение качества каменноугольной смолы, уменьшение количества фусов, а также снижение расхода и потерь пара. The objective of the proposed method for smokeless loading of coke ovens is to ensure explosion safety and purification of the loading gases from coal dust before they are fed to the gas collectors and thereby improve the quality of coal tar, reduce the amount of fus, and also reduce the consumption and steam losses.

Поставленная задача решается тем, что способ бездымной загрузки коксовых печей включает отсос газов при помощи паровой инжекции через стояки машинной и коксовой сторон. The problem is solved in that the method of smokeless loading of coke ovens involves exhausting gases by steam injection through risers of the machine and coke sides.

Отсос газов ведут с помощью пароструйных эжекторов, установленных на седловинах стояков загружаемых печей с обеих сторон батареи, отсасываемые эжекторами газы загрузки очищают от угольной пыли в циклонах и по общему нагнетательному трубопроводу подают в подсводовое пространство смежной печи и инжектируют в газосборник машинной стороны. The gases are sucked out using steam-jet ejectors mounted on the saddles of the risers of the loaded furnaces on both sides of the battery, the exhaust gases sucked by the ejectors are cleaned of coal dust in cyclones and fed through the common discharge pipe to the underwater space of the adjacent furnace and injected into the machine side gas collector.

Заявляемое решение отличается от прототипа тем, что пароструйный эжектор не встраивают в конструкцию стояка, а устанавливают на верх стояка загружаемой печи с обеих сторон батареи, а на батареях с одним газосборником - на верх стояка с машинной стороны и на верх укороченного стояка или на четвертый люк с коксовой стороны. The claimed solution differs from the prototype in that the steam jet ejector is not built into the riser structure, but is installed on the top of the riser of the furnace to be loaded on both sides of the battery, and on batteries with one gas collector, on the top of the riser from the machine side and on top of the shortened riser or fourth hatch from the coke side.

Заявляемое решение отличается от прототипа тем, что газы загрузки не эжектируют непосредственно в газосборник, а нагнетают в смеси с паром в циклон на загрузочном вагоне для их очистки от угольной пыли. The claimed solution differs from the prototype in that the loading gases are not ejected directly into the gas collector, but are injected in a mixture with steam into a cyclone on a loading car to remove them from coal dust.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг. 1 показан пароструйный эжектор, установленный на седловину стояка; на фиг. 2 представлена принципиальная схема установки для бездымной загрузки коксовых печей, размещенной на загрузочном вагоне (бункеры не показаны). The invention is illustrated in the drawing, where in FIG. 1 shows a steam jet ejector mounted on a saddle of a riser; in FIG. 2 is a schematic diagram of an apparatus for smokeless loading of coke ovens located on a loading car (bunkers not shown).

Устройством, обеспечивающим отсос газов загрузки и их транспортирование на очистку от угольной пыли в циклон, является известное техническое решение - пароструйный эжектор (фиг. 1). Он включает в себя сопло 1, трубу Вентури, состоящую из конфузора 2, смесительной камеры 3, диффузора 4. Низ конфузора обрамлен обечайкой 5, которая устанавливается на седловину стояка 6. Конфузор является верхом приемной камеры 7, которой является внутренняя полость стояка. На обечайке 5 укреплен паропровод 8, на котором в тройник 9 установлено сопло 1. Сопло 1 устанавливают для эффективной работы эжектора, точно по оси смесительной камеры 3. Пар в паропровод 8 подают по гибкому шлангу 10. Диффузор 4 соединен с напорным трубопроводом 11, по которому эжектируемые газы загрузки в смеси с парами нагнетаются в циклон для очистки. A device that ensures the suction of the loading gases and their transportation for cleaning from coal dust into a cyclone is a well-known technical solution - a steam-jet ejector (Fig. 1). It includes a nozzle 1, a venturi pipe, consisting of a confuser 2, a mixing chamber 3, a diffuser 4. The bottom of the confuser is framed by a shell 5, which is installed on the saddle of the riser 6. The confuser is the top of the receiving chamber 7, which is the inner cavity of the riser. A steam line 8 is mounted on the shell 5, on which a nozzle 1 is installed in the tee 9. The nozzle 1 is installed for efficient operation of the ejector, exactly along the axis of the mixing chamber 3. The steam is supplied to the steam pipe 8 through a flexible hose 10. The diffuser 4 is connected to the pressure pipe 11 to which the ejected loading gases in a mixture with vapors are pumped into a cyclone for purification.

Основные размеры эжектора и их соотношения определяют и оптимизируют расчетным путем [6], благодаря чему для эффективной бездымной загрузки предлагаемым способом достаточно давление пара 0,35-0,5 МПа, т.е. в 2 раза ниже, чем при инжектировании паром газов загрузки в газосборник, при котором единственным постоянным элементом струйного аппарата является сопло. The main dimensions of the ejector and their ratios are determined and optimized by calculation [6], due to which the vapor pressure of 0.35-0.5 MPa is sufficient for effective smokeless loading by the proposed method, i.e. 2 times lower than when steam injected loading gases into the gas collector, in which the nozzle is the only permanent element of the jet apparatus.

Бездымную загрузку коксовой печи производят следующим образом (фиг. 2). Загрузочный вагон 12 устанавливают по оси загружаемой печи 13. С помощью специального устройства 14 на седловины 6 стояков 15 загружаемой печи устанавливают из транспортного в рабочее положение пароструйные эжекторы 16. Соединение напорных труб 11 эжекторов и напорной трубы 17 циклона 18 телескопическое или гибким металлическим рукавом. Гибкий шланг 10 подсоединяют к ближайшему (одному из шести) раздаточному патрубку 18 паропровода 19 с помощью быстроразъемного подсоединительного устройства 20 (например типа головок соединительных шлангов железнодорожных вагонов). Включают существующий кран паровой инжекции с машинной стороны смежной печи 21, дополнительным люкосъемом снимают крышку среднего люка и с помощью устройства 22 опускают из транспортного в рабочее положение телескопическую часть 23 общей нагнетательной трубы 24. В момент снятия люков и начала загрузки печи из крайних бункеров включают краны 25 подачи пара в сопла эжекторов. Smokeless coke oven is produced as follows (Fig. 2). The loading carriage 12 is installed along the axis of the loaded furnace 13. Using a special device 14 on the saddles 6 of the risers 15 of the loaded furnace, steam-jet ejectors are installed from the transport position to the working position 16. The pressure pipes 11 of the ejectors and the pressure pipe 17 of the cyclone 18 are connected with a telescopic or flexible metal sleeve. The flexible hose 10 is connected to the nearest (one of six) dispensing pipe 18 of the steam line 19 using a quick disconnect device 20 (for example, the type of heads of the connecting hoses of railway cars). The existing steam injection valve is turned on from the machine side of the adjacent furnace 21, the lid of the middle hatch is removed with an additional sunroof and, using the device 22, the telescopic part 23 of the common discharge pipe 24 is lowered from the transport position to the working position. 25 steam supply to the nozzles of the ejectors.

Таким образом, отсасываемые эжекторами газы загрузки очищают от угольной пыли в циклонах и по общему нагнетательному трубопроводу подают в подсводовое пространство смежной печи и инжектируют в газосборник машинной стороны. Угольную пыль накапливают в бункерах циклонов 26 и направляют по трубам 27 в одну из загружаемых печей. При этом можно прямым методом оценить пылеунос из печи. По окончании загрузки операции выполняют в следующей последовательности: включают кран инжекции с машинной стороны на загружаемой печи, выключают кран эжектора и возвращают эжектор в транспортное положение, закрывают крышку стояка, отсоединяют от раздаточного патрубка резиновой шланг эжектора быстроразъемным устройством 20. При включенном кране паровой инжекции повторяют (или проводят одновременно) все операции с коксовой стороны. После этого на смежной печи поднимают телескопическую часть 23 нагнетательной трубы, люк закрывают крышкой с помощью люкосъема, выключают краны инжекции на смежной и загружаемой печах. Загрузочный вагон уезжает под угольную башню. Thus, the loading gases sucked off by the ejectors are cleaned of coal dust in the cyclones and fed through the common discharge pipe into the underwater space of the adjacent furnace and injected into the machine side gas collector. Coal dust is accumulated in the bins of the cyclones 26 and sent through pipes 27 to one of the loaded furnaces. In this case, a direct method can be used to estimate dust removal from the furnace. At the end of loading, the operations are performed in the following sequence: turn on the injection valve from the machine side on the loaded furnace, turn off the ejector valve and return the ejector to the transport position, close the riser cover, disconnect the rubber hose of the ejector from the dispensing nozzle with a quick disconnect device 20. Repeat with the steam injection valve turned on. (or carry out simultaneously) all operations from the coke side. After that, on the adjacent furnace, the telescopic part 23 of the discharge pipe is lifted, the hatch is closed with a lid using a sunroof, injection valves on the adjacent and loading furnaces are turned off. The loading car leaves under the coal tower.

Предлагаемый способ бездымной загрузки может быть реализован на коксовых батареях, где бездымная загрузка осуществляется с помощью паровой или гидравлической инжекции. В последнем случае необходимы паропроводы с машинной и коксовой стороны. The proposed method of smokeless loading can be implemented on coke oven batteries, where smokeless loading is carried out using steam or hydraulic injection. In the latter case, steam pipelines are required from the machine and coke sides.

Поскольку длина резиновых шлангов рассчитана на обслуживание 10-12 коксовых печей, на паропроводах по длине батареи с обеих сторон достаточно 5-6 раздаточных патрубков с кранами. Это позволяет отказаться от использования 65-69 кранов (по числу печей в батарее) паровой инжекции с коксовой стороны при бездымной загрузке с применением паровой инжекциии, а при использовании гидравлической инжекции - и с машинной стороны. Использование предлагаемого способа бездымной загрузки с применением пароструйных эжекторов обеспечивает по сравнению с существующим способом с применением паровой инжекции следующие преимущества:
1. Улучшение качества каменноугольной смолы, снижение ее зольности, плотности, вязкости. В свою очередь это обеспечивает при переработке смолы получение продуктов, отвечающих требованиям стандартов (прежде всего пека и пекового кокса по зольности).Since the length of the rubber hoses is designed to service 10-12 coke ovens, on steam pipelines along the length of the battery on both sides, 5-6 dispensing nozzles with taps are sufficient. This eliminates the need to use 65-69 valves (according to the number of furnaces per battery) of steam injection from the coke side during smokeless loading using steam injection, and when using hydraulic injection from the machine side. Using the proposed method of smokeless loading using steam jet ejectors provides the following advantages compared to the existing method using steam injection:
1. Improving the quality of coal tar, reducing its ash content, density, viscosity. In turn, this ensures that, when processing the resin, obtaining products that meet the requirements of the standards (primarily pitch and pitch coke for ash content).

2. Уменьшение количества фусов, улучшение состояния газоотводящего оборудования коксовых печей. 2. Reducing the number of fus, improving the condition of gas exhaust equipment of coke ovens.

3. Снижение давления используемого пара, сокращение его расхода и потерь. 3. Reducing the pressure of the steam used, reducing its consumption and losses.

4. Применение способа для загрузки шихты независимо от ее влажности, а также от количества газосборников (один или два). 4. Application of the method for loading the charge, regardless of its moisture content, as well as the number of gas collectors (one or two).

5. Применение пара обеспечивает взрывобезопасность процесса загрузки, охлаждение трубопроводов и циклонов, исключает налипание в них смолы и пыли. 5. The use of steam ensures explosion safety of the loading process, cooling of pipelines and cyclones, eliminates the buildup of tar and dust in them.

6. Простота конструкции установки, отсутствие в ней дымососов, систем дожита, мокрой очистки и др. обеспечивает незначительное увеличение массы загрузочного вагона. 6. The simplicity of the installation design, the absence of smoke exhausters in it, systems of survival, wet cleaning, etc. provides a slight increase in the mass of the loading car.

Предлагаемый способ бездымной загрузки с применением пароструйных эжекторов является новым техническим решением. The proposed method of smokeless loading using steam jet ejectors is a new technical solution.

Анализ известных технических решений в области способов бездымной загрузки коксовых печей позволяет сделать вывод об о отсутствии признаков, сходных с существенными отличительными признаками в заявляемом способе бездымной загрузки коксовых печей, и признать заявляемое решение соответствующим признаку "изобретательский уровень". Analysis of the known technical solutions in the field of methods for smokeless loading of coke ovens allows us to conclude that there are no signs similar to the essential distinguishing features in the claimed method of smokeless loading of coke ovens, and to recognize the claimed solution corresponding to the sign "inventive step".

Опытно-промышленное применение основных элементов способа (эффект бездымности 95-98% при низком давлении пара на эжектор 0,4-0,5 МПа и эффективная работа циклона), на коксовых печах Нижнетагильского металлургического комбината позволяют сделать вывод о соответствии критерию "промышленная применимость". Pilot industrial application of the main elements of the method (the effect of smokeless 95-98% at low vapor pressure on the ejector 0.4-0.5 MPa and the effective operation of the cyclone), in coke ovens of the Nizhny Tagil Metallurgical Plant allow us to conclude that the criterion of "industrial applicability" .

Источники информации
1. Хаджиогло А. В., Зашквара В.Г., Бутко В.И. и др. Бездымная загрузка коксовых печей. - М.: Металлургия. - 1987. -184 с. - С. 66; с. 36; с. 51; с. 52.Sources of information
1. Khadzhioglo A.V., Zashkvara V.G., Butko V.I. etc. Smokeless loading of coke ovens. - M.: Metallurgy. - 1987. -184 p. - S. 66; from. 36; from. 51; from. 52.

2. Бездымная загрузка коксовых печей. (Изобретения). Экспресс-информация ЦНИИ ЧМ СССР. Серия 10. Выпуск 5. - 1976. -15 с. - С. 2. 2. Smokeless loading of coke ovens. (Inventions). Express information CRI USSR World Championship. Series 10. Issue 5. - 1976. -15 p. - S. 2.

3. Успенский C. К. , Малинина В.П., Зингерман Ю.Е. Основные концепции деятельности Гипрококса в области повышения экологической безопасности коксохимического производства. Кокс и химия. - 1995. - 2. - С. 24-30. 3. Uspensky C. K., Malinina VP, Zingerman Yu.E. The basic concepts of Giprokoks activities in the field of improving the environmental safety of coke production. Coke and chemistry. - 1995. - 2. - S. 24-30.

4. Ухмылова Г.С. Углезагрузочный вагон новой конструкции. Кокс и химия. - 1995. - 2. - С. 46 и 47. 4. Ukhmylova G.S. Coal loading car of a new design. Coke and chemistry. - 1995. - 2. - S. 46 and 47.

5. Степанов Ю. В., Абрамичева А.И., Беляева Л.И. Нечаев Ю.А. и др. Определение пылеуноса при бездымной загрузке коксовых печей. Кокс и химия. - 1978. - 11. - С. 20-22. 5. Stepanov Yu. V., Abramicheva A.I., Belyaeva L.I. Nechaev Yu.A. et al. Determination of dust extraction in smokeless loading of coke ovens. Coke and chemistry. - 1978. - 11. - S. 20-22.

6. Варшавский Т. П., Акулов П.С., Нечаев Ю.А. и др. Выбор способа бездымной загрузке коксовых печей. В сб. "Подготовка и коксование углей", вып. 7. Свердловск. - 1967. -С. 324. 6. Varshavsky T.P., Akulov P.S., Nechaev Yu.A. et al. Choice of a method for smokeless loading of coke ovens. On Sat "Preparation and coking of coal", vol. 7. Sverdlovsk. - 1967.-S. 324.

Claims

A method of smokeless loading of coke ovens, including suction of the loading gases by steam injection through risers of the machine and coke sides, characterized in that the gases are sucked using steam jet ejectors mounted on the saddles of the risers of the loaded furnaces on both sides of the battery, the loading gases sucked by ejectors are cleaned of coal dust in cyclones and through a common discharge pipe is fed into the underwater space of an adjacent furnace and injected into the gas collector of the machine side.