RU2236436C1 - Method for dry quenching of coke - Google Patents
Method for dry quenching of coke Download PDFInfo
- Publication number
- RU2236436C1 RU2236436C1 RU2003111092/04A RU2003111092A RU2236436C1 RU 2236436 C1 RU2236436 C1 RU 2236436C1 RU 2003111092/04 A RU2003111092/04 A RU 2003111092/04A RU 2003111092 A RU2003111092 A RU 2003111092A RU 2236436 C1 RU2236436 C1 RU 2236436C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- coke
- dry quenching
- gas
- carbon
- heat
- Prior art date
Links
Landscapes
- Coke Industry (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к производству металлургического кокса, конкретно к сухому тушению кокса.The invention relates to the field of ferrous metallurgy, in particular to the production of metallurgical coke, specifically to dry quenching of coke.
Известны способы и установки сухого тушения кокса [Установка сухого тушения кокса (УСТК) на заводе фирмы Август Тиссен /Б.Бусман, К.Ногфер, Ю.А.Филипп и др. //Черные металлы, №3, 1985, с. 3], предусматривающие периодическую загрузку горячего кокса в камеру тушения и продувку загруженной порции кокса охлаждающим циркулирующим газом, полученным первоначальным пропусканием воздуха через камеру тушения и сжиганием за счет кислорода этого воздуха части углерода кокса (норма выгорания углерода кокса - 0,5% абс., фактически - до 1,5%) [Угар кокса при его транспортировании и сухом тушении /Степанов Ю.В., Беркутов Н.А., Ворсина Д.В. и др.// Кокс и химия. 1999, №10, с. 11-16].Known methods and installation of dry quenching of coke [Installation of dry quenching of coke (CTC) at the factory of August Thyssen / B. Busman, K. Nogfer, Y. A. Filipp and others // Ferrous metals, No. 3, 1985, p. 3], which provide for periodic loading of hot coke into the quenching chamber and purging of the loaded portion of coke with cooling circulating gas obtained by initially passing air through the quenching chamber and burning part of coke carbon due to oxygen of this air (the rate of coke carbon burnout is 0.5% abs., in fact - up to 1.5%) [Coke fumes during its transportation and dry quenching / Stepanov Yu.V., Berkutov N.A., Vorsina D.V. et al. // Coke and Chemistry. 1999, No. 10, p. 11-16].
Установка сухого тушения кокса (УСТК) состоит из нескольких камер, которые последовательно загружают горячим коксом и пропускают циркулирующий охлаждающий газ, которым переносят тепло в котлы-утилизаторы или нагревают угольную шихту [Использование отходящего тепла УСТК для нагрева угля /Х.Баэр, X.Бертлинг//Черные металлы, 1984, №12, с. 22].Dry coke quenching installation (CTC) consists of several chambers that are sequentially loaded with hot coke and pass circulating cooling gas, which transfer heat to recovery boilers or heat the coal charge [Using CCP waste heat to heat coal / H. Baer, X. Berthling // Ferrous metals, 1984, No. 12, p. 22].
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу является известный способ сухого тушения кокса [Мастер установки сухого тушения кокса /Давидзон Р.И.// Москва: Металлургия, 1980, 124 с.], который предусматривает вдувание в камеры УСТК в качестве охлаждающего газа продуктов взаимодействия атмосферного воздуха с углеродом охлаждаемого кокса.The closest in technical essence to the claimed method is a known method of dry quenching of coke [Wizard of dry quenching of coke / Davidzon R.I. // Moscow: Metallurgy, 1980, 124 pp.], Which provides for blowing products into the CCUT chambers as cooling gas interactions of atmospheric air with carbon of cooled coke.
Недостатком известного способа является то, что для процесса используют продукты взаимодействия атмосферного воздуха с углеродом охлаждаемого кокса, что приводит к значительным потерям углерода в охлаждаемом коксе.The disadvantage of this method is that for the process using the products of the interaction of atmospheric air with carbon of the cooled coke, which leads to significant losses of carbon in the cooled coke.
Техническим результатом настоящего изобретения является снижение реакционной способности получаемого кокса, снижение или ликвидация угара углерода кокса в процессе тушения, повышение содержания углерода в коксе, снижение расхода кокса на выплавку чугуна и создание условий для вдувания пылеугольного топлива (ПУТ) в доменную печь за счет использования в качестве охлаждающего газа коксового газа, получаемого в процессе коксования.The technical result of the present invention is to reduce the reactivity of the obtained coke, reduce or eliminate carbon coke fumes during fire extinguishing, increase the carbon content of coke, reduce the consumption of coke for smelting pig iron and create conditions for the injection of pulverized coal (PFC) into a blast furnace by using as the cooling gas of coke oven gas obtained in the coking process.
Указанный технический эффект достигается тем, что способ сухого тушения кокса включает получение кокса в коксовых печах, загрузку его в камеры тушения, продувку камер сухого тушения охлаждающим газом, представляющим собой коксовый газ, получаемый в процессе коксования, причем из коксового газа, полученного в процессе коксования перед подачей его в камеры сухого тушения извлекают смолы, бензольные углеводороды, нафталин, аммиак и другие вещества.The specified technical effect is achieved by the fact that the method of dry quenching of coke includes the production of coke in coke ovens, loading it into the quenching chambers, purging the dry quenching chambers with cooling gas, which is coke oven gas obtained in the coking process, and from coke oven gas obtained in the coking process Before feeding it to the dry quenching chambers, tar, benzene hydrocarbons, naphthalene, ammonia and other substances are recovered.
Коксовый газ, подаваемый в камеры сухого тушения кокса, содержит в своем составе углеводороды ( в основном метан), водород, оксид и диоксид углерода, кислород и азот. При попадании такого газа в камеру тушения, заполненную горячим (температура порядка 1000-1200° С) коксом, на поверхности последнего происходит термический распад СН4 и других углеводородов на газообразный водород и твердый сажистый углерод по реакции (для метана)Coke oven gas supplied to dry coke quenching chambers contains hydrocarbons (mainly methane), hydrogen, carbon monoxide and carbon dioxide, oxygen and nitrogen. When such a gas enters a quenching chamber filled with hot (temperature of the order of 1000-1200 ° C) coke, thermal decomposition of CH 4 and other hydrocarbons into hydrogen gas and solid soot carbon occurs by reaction (for methane) on the surface of the latter.
с потреблением 3530 кДж/м3 СН4, причем из 1 м3 СН4 образуется 2 м3 Н2 и 0,5357 кг углерода. С учетом того, что температура потушенного кокса [Расчет коксовых печей и процессов коксования с применением ЭВМ: учебное пособие /Вирозуб И.В., Ивницкая Н.С., Лейбович Р.Е. и др. //Киев. Выща школа, 1989, 303 с.] равна 250° С, температура газа на входе в котел-утилизатор составляет 850° С, а на входе в камеру тушения - 20° С, то каждый 1 м3 СН4, претерпевший термический распад, уносит теплаwith a consumption of 3530 kJ / m 3 CH 4 , moreover, from 1 m 3 CH 4 2 m 3 H 2 and 0.5357 kg of carbon are formed. Given the fact that the temperature of the quenched coke [Calculation of coke ovens and coking processes using a computer: a training manual / Virozub IV, Ivnitskaya NS, Leibovich R.E. et al. // Kiev. Vyshka shkola, 1989, 303 pp.] Is 250 ° C, the gas temperature at the inlet to the recovery boiler is 850 ° C, and at the entrance to the extinguishing chamber - 20 ° C, then every 1 m 3 of CH 4 undergoes thermal decomposition, takes away heat
q=3530+2· 1,314-(850-20)+0,5357· 1,68· 250 = 5936 кДж/м3СН4,q = 3530 + 2 · 1.314- (850-20) + 0.5357 · 1.68 · 250 = 5936 kJ / m 3 CH 4 ,
где 1,314 - теплоемкость водорода, кДж (м3град);where 1,314 is the heat capacity of hydrogen, kJ (m 3 deg);
1,68 - теплоемкость углерода, кДж/(кг· град).1.68 is the specific heat of carbon, kJ / (kg · deg).
Присутствующий в коксовом газе диоксид углерода также уносит тепло по реакцииCarbon dioxide present in coke oven gas also carries away heat by reaction
Тогда 1 м3 CO2 унесет теплаThen 1 m 3 CO 2 will take away heat
qCO2=11053+(2· 1,314+2· 1,385)· (850-20)=15533 кДж/м3СО2,q CO2 = 11053 + (2 · 1.314 + 2 · 1.385) · (850-20) = 15533 kJ / m 3 СО 2 ,
где 1,385 - теплоемкость СО, кДж/м3· град). Имеющийся в составе коксового газа кислород при взаимодействии с углеродом кокса и сажи выделит тепла по реакцииwhere 1.385 is the specific heat of CO, kJ / m 3 · deg). Oxygen present in the composition of coke oven gas when interacting with carbon of coke and soot will generate heat by reaction
Учитывая, что образовавшиеся 2 объема СО унесут следующее количество теплаGiven that the resulting 2 volumes of CO will carry away the following amount of heat
qCO=2· 1,385· (850-30)=2299 кДж/м3,q CO = 2 · 1.385 · (850-30) = 2299 kJ / m 3 ,
общий приход тепла составитtotal heat
qO2=10500-2299=8201 кДж/м3,q O2 = 10500-2299 = 8201 kJ / m 3 ,
а каждый 1 м3 коксового газа, состоящего из следующих компонентов, %:and each 1 m 3 of coke oven gas, consisting of the following components,%:
после его взаимодействия с горячей поверхностью кокса унесет тепла:after its interaction with the hot surface of the coke will take away heat:
qкокс.г=5,936· (0,25-0,02)+0,02· 15533+(0,075· 1,369+0,07· 1,385+0,57· 1,314+0,005· 2,131)· (850-20)-0,01· 8201=2390,2 кДж/м3· кг,q coke g = 5.936 · (0.25-0.02) + 0.02 · 15533+ (0.075 · 1.399 + 0.07 · 1.385 + 0.57 · 1.324 + 0.005 · 2.131) · (850-20) -0.01 · 8201 = 2390.2 kJ / m 3 · kg,
где 1,369 - теплоемкость азота, кДж/(м3· град),where 1,369 is the heat capacity of nitrogen, kJ / (m 3 · deg),
2.131 - теплоемкость Н2S, кДж/(м3·град).2.131 - heat capacity of H 2 S, kJ / (m 3 · deg).
Поскольку теплосодержание 1 кг горячего кокса составляетSince the heat content of 1 kg of hot coke is
qкокса=1,68· (1050-250)=1344 кДж/кг кокса,q coke = 1.68 · (1050-250) = 1344 kJ / kg coke,
то на его охлаждение надо подать, следующее количество газа:then it is necessary to apply for its cooling, the following amount of gas:
V=1344/2390.2=0.562 м3/кг кокса.V = 1344 / 2390.2 = 0.562 m 3 / kg of coke.
Способ сухого тушения кокса реализуется следующим образом. Кокс производят в коксовых печах обычным образом, также обычным порядком загружают его в камеры установки сухого тушения, а для охлаждения кокса в УСТК используют коксовый газ, полученный в процессе коксования, из которого перед подачей в камеры сухого тушения извлекают смолы, бензольные углеводороды, нафталин, аммиак и другие вещества. Затем коксовый газ после осаждения пыли в циклоне охлаждают в теплообменнике котла-утилизатора, а после очистки от пыли в фильтре тонкой очистки используют для обогрева своих коксовых батарей или передают сторонним потребителем на энергетические нужды.The method of dry quenching of coke is implemented as follows. Coke is produced in coke ovens in the usual way, it is also loaded into the chambers of the dry quenching unit in the usual way, and coke oven gas obtained in the coking process is used to cool the coke in the CCP, from which resins, benzene hydrocarbons, naphthalene are extracted before being fed to the dry quenching chambers, ammonia and other substances. Then, coke oven gas after dust deposition in a cyclone is cooled in a heat exchanger of the recovery boiler, and after dust removal in a fine filter, it is used to heat its coke oven batteries or transferred to a third-party consumer for energy needs.
Реализация предлагаемого способа сухого тушения кокса поясняется схемой, где: 1 - камера сухого тушения кокса; 2 - циклон; 3 - теплообменник котла-утилизатора; 4 - фильтр тонкой очистки; 5 - нагреватель; 6 - газопровод товарного коксового газа.The implementation of the proposed method of dry quenching of coke is illustrated by the scheme, where: 1 - chamber dry quenching of coke; 2 - cyclone; 3 - heat exchanger of the recovery boiler; 4 - fine filter; 5 - heater; 6 - gas pipeline commercial coke oven gas.
Охлажденный таким образом кокс сохраняет весь свой углерод и, кроме того, насыщается отложениями сажистого углерода в количествеCoke cooled in this way retains all its carbon and, in addition, is saturated with soot deposits in the amount of
Ссаж=0,5357· (0,25-0,02)· 0,562=0,069 кг/кг кокса,With carbon black = 0.5357 · (0.25-0.02) · 0.562 = 0.069 kg / kg of coke,
где 0,02 - доля СН4, расходуемая на взаимодействие с СO2 коксового газа.where 0.02 is the proportion of CH 4 spent on interaction with CO 2 coke oven gas.
За счет осаждения сажи содержание углерода в коксе, первоначально содержащем, например, 87% С, увеличивается до Cк=(0,87+0,069)/(1+0,069)· 100=88,31%, т.е. почти на 1,3%, а с учетом ликвидации угара в 0,5-1,5% общий прирост углерода в товарном металлургическом коксе составит минимум 1,8%, при этом и содержание золы в коксе снизится на 0,6%, следовательно, за счет этого мероприятия расход кокса в доменной плавке снизится наDue to the deposition of soot, the carbon content in the coke, initially containing, for example, 87% C, increases to C c = (0.87 + 0.069) / (1 + 0.069) · 100 = 88.31%, i.e. almost 1.3%, and taking into account the elimination of fumes of 0.5-1.5%, the total carbon increase in commodity metallurgical coke will be at least 1.8%, while the ash content in coke will decrease by 0.6%, therefore , due to this measure, coke consumption in blast-furnace smelting will decrease by
Δ К=1,8/0,87+1,3· 0,6=2,85%,Δ K = 1.8 / 0.87 + 1.3 · 0.6 = 2.85%,
где 0,87 - доля углерода в коксе, ед.;where 0.87 is the proportion of carbon in coke, units;
1,3 - коэффициент влияния на расход кокса снижения содержания в нем золы на 1%,%. [Доменные печи. Нормативы расхода кокса. Руководящий документ, МЧМ СССР, ИЧМ, 1987, Днепропетровск, 14 с.]1.3 - coefficient of influence on coke consumption to reduce the ash content in it by 1%,%. [Blast furnaces. Coke consumption standards. Guiding document, MFM USSR, HMI, 1987, Dnepropetrovsk, 14 pp.]
Насыщение пор кокса сажистым углеродом существенно снизит его реакционную способность [Опыт работы печей с вдуванием в горн газокислородной смеси /Ю.В.Липухин, И.Ф.Курунов, В.К.Корнев и др. //Сталь, 1998, №2, с.8, Cracking reactions in coke ovens and their importance for coke quality /P.Arendt, H.Kuhl, F.Huhn et al.//Cokemaking international. 2001, 13, №1, р. 61-64], что уменьшит его измельчение в рабочем пространстве доменной печи на пути от уровня засыпи, повысит степень использования восстановителей не менее чем на 1% за счет косвенного восстановления оксидов железа углеродом кокса, что также обеспечит снижение расхода кокса.Saturation of pores of coke with carbon black will significantly reduce its reactivity [Experience of furnaces with injection of a gas-oxygen mixture in a furnace / Yu.V. Lipukhin, I.F. Kurunov, V.K. Kornev et al. // Steel, 1998, No. 2, p. 8, Cracking reactions in coke ovens and their importance for coke quality / P. Arendt, H. Kuhl, F. Huhn et al. // Cocemaking international. 2001, 13, No. 1, p. 61-64], which will reduce its grinding in the working space of the blast furnace on the way from the level of the mound, will increase the degree of use of reducing agents by at least 1% due to the indirect reduction of iron oxides with carbon coke, which will also reduce the consumption of coke.
Пример реализации способаAn example implementation of the method
Камера установки сухого тушения кокса (УСТК) охлаждает 56 т кокса в час. Температура потушенного кокса составляет 250° С, для его тушения необходимо пропустить через камеру следующее количество коксового газа:The dry coke quenching installation chamber (CTC) cools 56 tons of coke per hour. The temperature of the quenched coke is 250 ° C; to extinguish it, it is necessary to pass the following amount of coke oven gas through the chamber:
Vг=56000· 0,562=31489 м3/час.V g = 56000 · 0.562 = 31489 m 3 / hour.
После протекания всех реакций в камере тушения объем газа увеличивается и составитAfter all reactions in the quenching chamber proceed, the gas volume increases and amounts to
Vохл.г=1+СН4+СO2+O2=1+0,25+0,02+0,01=1,28 м3/м3 коксового газа,V cooling g = 1 + CH 4 + CO 2 + O 2 = 1 + 0.25 + 0.02 + 0.01 = 1.28 m 3 / m 3 of coke oven gas,
причем его состав и теплотворная способность будут следующими:and its composition and calorific value will be as follows:
Сопоставив теплотворную способность 1 м3 коксового газа, равную 16642 кДж и конвертированного газа из 1 м3 коксового 1,28· 10270=13146 кДж, видим, что последняя величина на 3496 кДж или на 21% ниже, чем у коксового газа. Эта величина эквивалентна: 3496/33403=0,105 кг кокса/м3 оксового газа, где 33403 - теплотворная способность кокса, кДж/кг.Comparing the calorific value of 1 m 3 of coke oven gas equal to 16642 kJ and the converted gas from 1 m 3 of coke oven gas 1.28 · 10270 = 13146 kJ, we see that the latter value is 3496 kJ or 21% lower than that of coke oven gas. This value is equivalent: 3496/33403 = 0.105 kg of coke / m 3 of oxide gas, where 33403 is the calorific value of coke, kJ / kg.
При расходе кокса в 400 кг/т чугуна на его охлаждение в УСТК расходуется: 0,562· 400=224,8 м3 коксового газа/т чугуна, т.к. при разложении метана из 1 м3 коксового газа выделяется 0,5357 кг С, то с учетом компенсации потери теплотворной способности в процессе конверсии газа, сажи выделитсяWhen the coke consumption is 400 kg / t of pig iron, it is consumed in the CCP for cooling it: 0.562 · 400 = 224.8 m 3 of coke oven gas / t of pig iron, as when methane is decomposed, 0.5357 kg of C is emitted from 1 m 3 of coke oven gas, then taking into account the compensation for the loss of calorific value in the process of gas conversion, soot will be released
Ссаж=224,8· (0,5357· (0,25-0,02)-0,105)=4,09 кг/т чугуна, что эквивалентно по углероду следующему количеству кокса: 4,09/0,87=4,7 кг. Soot = 224.8 · (0.5357 · (0.25-0.02) -0.105) = 4.09 kg / t of pig iron, which is equivalent in carbon to the following amount of coke: 4.09 / 0.87 = 4 , 7 kg.
Снижение реакционной способности кокса повысит степень использования восстановительной способности газов как минимум на 1%, что эквивалентно 4 кг/кокса на 1 т чугуна.Reducing the reactivity of coke will increase the utilization of the reducing ability of gases by at least 1%, which is equivalent to 4 kg / coke per 1 ton of cast iron.
Таким образом, общее снижение расхода кокса составитThus, the total reduction in coke consumption will be
Δ KΣ =4,7+4,0+400× (0,6× 1,3)/100=11,8 кг/т чугуна.Δ KΣ = 4.7 + 4.0 + 400 × (0.6 × 1.3) / 100 = 11.8 kg / t of cast iron.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003111092/04A RU2236436C1 (en) | 2003-04-17 | 2003-04-17 | Method for dry quenching of coke |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003111092/04A RU2236436C1 (en) | 2003-04-17 | 2003-04-17 | Method for dry quenching of coke |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2236436C1 true RU2236436C1 (en) | 2004-09-20 |
RU2003111092A RU2003111092A (en) | 2004-10-20 |
Family
ID=33433783
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2003111092/04A RU2236436C1 (en) | 2003-04-17 | 2003-04-17 | Method for dry quenching of coke |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2236436C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2608486C2 (en) * | 2015-04-08 | 2017-01-18 | Акционерное общество "ЕВРАЗ Нижнетагильский металлургический комбинат" (АО "ЕВРАЗ НТМК") | Method of improving quality of metallurgical coke |
-
2003
- 2003-04-17 RU RU2003111092/04A patent/RU2236436C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2608486C2 (en) * | 2015-04-08 | 2017-01-18 | Акционерное общество "ЕВРАЗ Нижнетагильский металлургический комбинат" (АО "ЕВРАЗ НТМК") | Method of improving quality of metallurgical coke |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Nishioka et al. | Sustainable aspects of CO 2 ultimate reduction in the steelmaking process (COURSE50 Project), part 1: Hydrogen reduction in the blast furnace | |
KR101720075B1 (en) | Method for melting raw iron while recirculating blast furnace gas by adding hydrocarbons | |
KR101677719B1 (en) | Method and apparatus for producing direct reduced iron utilizing a source of reducing gas comprising hydrogen and carbon monoxide | |
US20060027043A1 (en) | Method and apparatus for producing clean reducing gases from coke oven gas | |
KR20230006894A (en) | Method for producing carburized spongy iron | |
US4380469A (en) | Process and apparatus for continuously reducing and melting metal oxides and/or pre-reduced metallic materials | |
KR102664149B1 (en) | Method for Operating a Blast Furnace | |
GB1438999A (en) | Blast furnace operating methods | |
JPS61185591A (en) | Manufacture of gas | |
JPS59140316A (en) | Refinement for at least partially reduced iron ore | |
RU2236436C1 (en) | Method for dry quenching of coke | |
Matsui et al. | Kinetics of silicon transfer from pulverized coal injected into blast furnace under intensive coal injection | |
US3753683A (en) | Method and apparatus for carbonizing and desulfurizing coal-iron compacts | |
KR20130072977A (en) | Apparatus for manufacturing molten iron and method for manufacturing the same | |
US3591364A (en) | Reducing gas generation | |
JP4479541B2 (en) | Method for producing high chromium molten steel | |
CA1119001A (en) | Process of directly reducing iron oxide-containing materials | |
Vorob’ev et al. | Lignite-coke briquets in ferroalloy production | |
RU2150514C1 (en) | Charge briquette for production of high-grade steel and method of charge briquette preparation | |
US20240084410A1 (en) | Bleed-off gas recovery in a direct reduction process | |
US3157489A (en) | Method for reducing metal oxides | |
Strakhov et al. | Steel-Industry Applications of Kazakhstan’s Long-Flame Coal and Special Cokes | |
Davies-Smith | The fate of residual sulphur from coal injection during ironmaking processes | |
CN115478122A (en) | Ammonia-rich raw fuel for blast furnace iron making and blast furnace iron making method | |
Wenzel et al. | Reducing Agents from Brown Coal for the Production of Sponge Iron |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20110418 |