RU2373255C1

RU2373255C1 - Plant for rectification of smoke of coke furnace

Info

Publication number: RU2373255C1
Application number: RU2008107639/15A
Authority: RU
Inventors: Евгений Алексеевич Данилин (UA); Евгений Алексеевич Данилин; Александр Александрович Лобов (UA); Александр Александрович Лобов
Original assignee: Евгений Алексеевич Данилин; Александр Александрович Лобов
Priority date: 2007-07-19
Filing date: 2008-02-27
Publication date: 2009-11-20
Also published as: RU2008107639A; UA85778C2; WO2009011670A1

Abstract

FIELD: mining.

SUBSTANCE: smoke from the coke-oven battery 1 are taken to the rectification circuit 6 by the smoke exhauster equipped with the directing mechanism 9. In the rectification circuit 6 the smoke goes to the utiliser boiler 7. After the utiliser boiler 7 one part of the rectified smoke is taken to the chimney flue 3 through the adjusting valve 10, and the other part of the cleaned smoke is taken to the gas pipe 13 where the smoke controller 14 is installed. From the gas pipe 13 the smoke goes to the horizontal flue 4 in front of the gate valve 5 during smoke traveling. The part of the rectified smoke delivered to the horizontal flue 4 from the gas pipe 13 is taken through the gate valve 5 to the chimney flue 3, and the other part of the rectified smoke is taken to the rectification circuit 6 of the smoke by the opposite flow through the zone where horizontal flue 4 abuts on the coke furnaces 2.

EFFECT: this invention allows to optimise the hydraulic operation mode of the coke furnace, receive high degree of rectification of the smoke from the coke furnace and to achieve high efficiency of work of the utiliser boiler.

2 tbl, 1 dwg

Description

Настоящее изобретение относится к установкам для очистки дымовых газов, отходящих от коксовых печей или коксовых батарей, и может быть использовано в коксохимической промышленности.The present invention relates to plants for cleaning flue gases from coke ovens or coke oven batteries, and can be used in the coke industry.

ИЗВЕСТНЫЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИKNOWN LEVEL OF TECHNOLOGY

Известно, что на коксохимических предприятиях на коксовые печи приходится ≥60% выбросов в атмосферу загрязняющих веществ, которые содержатся в дымовых газах, отходящих от коксовых печей. К основным загрязняющим веществам, которые содержатся в дымовых газах, относятся оксиды азота (NO_x), оксиды углерода (СО_х) и оксиды серы (SO_x). Кроме того, в дымовых газах могут содержаться мелкодисперсные углеродистые частицы, которые также являются загрязняющими веществами.It is known that in coke oven plants, coke ovens account for ≥60% of air emissions of pollutants that are contained in flue gases from coke ovens. The main pollutants contained in flue gases include nitrogen oxides (NO _x ), carbon oxides (CO _x ) and sulfur oxides (SO _x ). In addition, flue gases may contain finely dispersed carbon particles, which are also contaminants.

В настоящее время проблемы охраны окружающей среды при производстве кокса приобрели особую актуальность. Природоохранные мероприятия становятся обязательной частью технологии производства кокса, произведенного методом коксования. Поэтому для снижения количества загрязняющих веществ, содержащихся в дымовых газах, а также для снижения объема выбросов дымовых газов в атмосферу используют различные способы очистки дымовых газов, отходящих от коксовых печей.Currently, environmental issues in the production of coke have become particularly relevant. Environmental measures are becoming an indispensable part of the coke production technology produced by coking. Therefore, to reduce the amount of pollutants contained in the flue gas, as well as to reduce the amount of flue gas emissions into the atmosphere, various methods of cleaning flue gases from the coke ovens are used.

Традиционно при промышленном производстве кокса используют метод коксования, который заключается в переработке природного топлива, преимущественно каменного угля, путем его нагревания до 950-1050°С без доступа воздуха. В процессе коксования происходят сложные химические реакции, физико-химические процессы и физические явления. При этом основными продуктами, которые получают при коксовании, являются кокс и коксовый газ.Traditionally, in the industrial production of coke, the coking method is used, which consists in processing natural fuels, mainly coal, by heating it to 950-1050 ° C without air. In the process of coking, complex chemical reactions, physicochemical processes, and physical phenomena occur. In this case, the main products that are obtained during coking are coke and coke oven gas.

При нагревании коксовых углей до температуры ~350°С коксовый уголь размягчается, переходя в пластическое состояние. При этом происходит комплекс термических превращений каменного угля с выделением так называемых первичных продуктов, имеющих сложный состав, а при температуре около 500°С происходит затвердевание пластической массы и образуется твердый пористый продукт, который называется полукокс. При дальнейшем нагревании полукокс теряет остаточные летучие вещества и претерпевает усадку, вызывающую его расслоение. При температуре выше 900°С полукокс полностью превращается в кокс.When coke coals are heated to a temperature of ~ 350 ° C, coke coal softens, turning into a plastic state. In this case, a complex of thermal transformations of coal occurs with the release of so-called primary products having a complex composition, and at a temperature of about 500 ° C, the plastic mass hardens and a solid porous product is formed, which is called semi-coke. With further heating, the semi-coke loses residual volatile substances and undergoes shrinkage, causing its separation. At temperatures above 900 ° C, the semicoke completely turns into coke.

Часть первичных продуктов коксования, а именно первичный газ и смолистые вещества, соприкасаясь с раскаленными стенками и сводом коксовой печи, а также с коксом, подвергаются пиролизу. Газообразные продукты коксования улавливаются и используются как сырье для химической промышленности.Part of the primary coking products, namely primary gas and tarry substances, in contact with the red-hot walls and the coke oven vault, as well as with coke, undergo pyrolysis. Gaseous coking products are captured and used as raw materials for the chemical industry.

Традиционно процесс коксования осуществляется в коксовых печах или в коксовой батарее, которая включает в себя, по меньшей мере, одну коксовую печь. Перед загрузкой в коксовую печь каменного угля производят его подготовку, а именно измельчают и составляют шихту для коксования, которая имеет определенный компонентный состав, обеспечивающий получение кондиционного товарного кокса, что позволяет увеличить производительность коксовых печей.Traditionally, the coking process is carried out in a coke oven or in a coke oven battery, which includes at least one coke oven. Before loading coal into a coke oven, it is prepared, namely, it is crushed and a charge for coking is made, which has a certain component composition, which provides conditioned commercial coke, which allows to increase the productivity of coke ovens.

В коксовой печи процесс коксования протекает послойно, причем температура слоев постепенно повышается от нагретых (выше 1000°С) стенок коксовой печи к середине загрузки. Соответственно этому и состав слоев (начиная от стенок) меняется в следующей последовательности: кокс - полукокс - пластическое состояние - сухая шихта - сырая шихта. Коксование считается законченным, когда все слои кокса сойдутся в середине коксовой печи. К концу коксования вследствие усадки образуется так называемый «коксовый пирог», который разделен в средней части швом-разрывом, идущим параллельно греющим стенкам камеры коксования, а каждая половина «пирога» расчленена на более или менее крупные куски трещинами.In the coke oven, the coking process proceeds in layers, and the temperature of the layers gradually increases from the heated (above 1000 ° C) walls of the coke oven to the middle of the load. Accordingly, the composition of the layers (starting from the walls) changes in the following sequence: coke - semi-coke - plastic state - dry charge - raw charge. Coking is considered complete when all layers of coke converge in the middle of the coke oven. Towards the end of coking, as a result of shrinkage, a so-called “coke cake” is formed, which is divided in the middle by a seam-gap that runs parallel to the heating walls of the coking chamber, and each half of the “cake” is divided into more or less large pieces by cracks.

Полученный в печи кокс удаляется из нее коксовыталкивателем и поступает в тушильный вагон, где раскаленный кокс охлаждают водой или инертным газом («мокрый» или «сухой» способ).The coke obtained in the furnace is removed from it by a coke ejector and enters the quencher, where the hot coke is cooled with water or an inert gas (“wet” or “dry” method).

Для компактности коксового цеха и лучшего использования тепла коксовые печи объединяют в батареи, по 37-100 коксовых печей в каждой, с общими для всех печей системами подвода отопительного газа, подачи угля, отвода сырого коксового газа и отвода дымовых газов.For compactness of the coke plant and better use of heat, coke ovens are combined into batteries, 37-100 coke ovens in each, with heating gas supply systems, coal supply systems, raw coke oven gas removal and flue gas removal systems common to all furnaces.

Коксовая печь содержит камеру коксования, обогревательные простенки, расположенные по обеим сторонам камеры коксования, регенераторы, систему отвода дымовых газов, которая состоит из газоходов, расположенных по обеим сторонам коксовой печи, при этом газоходы примыкают к борову. В верхней части камеры коксования предусмотрены загрузочные люки, с торцов камера коксования закрыта съемными дверями. Длина камер коксования, как правило, достигает 16 м, высота 4-7 м, ширина 0,4-0,5 м.The coke oven contains a coking chamber, heating walls located on both sides of the coking chamber, regenerators, a flue gas exhaust system, which consists of ducts located on both sides of the coke oven, while the ducts are adjacent to the hog. Loading hatches are provided in the upper part of the coking chamber; from the ends, the coking chamber is closed by removable doors. The length of the coking chambers, as a rule, reaches 16 m, a height of 4-7 m, a width of 0.4-0.5 m.

Обогрев камер коксования осуществляется за счет сжигания в вертикальных каналах простенков коксового, доменного или смеси различных горючих газов. Обогрев камер коксования важен для процесса коксования шихты, так как от равномерности обогрева по длине и высоте камер коксования во многом зависит качество полученного кокса, а условия сжигания и состав отопительного газа обуславливают количество и состав дымовых газов.Coke chambers are heated by burning coke, blast furnace or a mixture of various combustible gases in the vertical channels. The heating of the coking chambers is important for the process of coking the charge, since the quality of the coke depends on the uniformity of heating along the length and height of the coking chambers, and the combustion conditions and composition of the heating gas determine the amount and composition of flue gases.

Период коксования одной угольной загрузки зависит от ширины камеры коксования, температуры в обогревательных простенках, свойств угольной шихты и составляет обычно 13-18 ч. Однако, в ряде случаев, период коксования может быть увеличен и составлять от 18 до 30 ч. При изменении периода коксования изменяется количество отопительного газа на обогрев коксовой печи и соответственно объем дымовых газов, отходящих от коксовой печи.The coking period of one coal charge depends on the width of the coking chamber, the temperature in the heating walls, the properties of the coal charge and is usually 13-18 hours. However, in some cases, the coking period can be increased to be from 18 to 30 hours. When changing the coking period the amount of heating gas for heating the coke oven changes and, accordingly, the volume of flue gases leaving the coke oven.

В процессе обогрева камер коксования путем сжигания в вертикальных отопительных каналах горючего газа, в частности доменного, коксового либо смеси коксового и доменного газа и т.д., образуются дымовые газы, которые содержат оксиды азота, оксиды углерода и оксиды серы. Также дымовые газы могут содержать мелкодисперсные углеродистые частицы. Количество и компонентный состав дымовых газов зависят от многих факторов. Основными из них являются: уровень температуры в отопительных каналах и условия сжигания отопительного газа; герметичность кладки греющих стен камер коксования и отопительной системы коксовой печи, коэффициент избытка воздуха.In the process of heating coking chambers by burning combustible gas in a vertical heating channel, in particular blast furnace, coke oven or a mixture of coke oven and blast furnace gas, etc., flue gases are formed that contain nitrogen oxides, carbon oxides and sulfur oxides. Flue gases can also contain fine carbon particles. The amount and component composition of flue gases depends on many factors. The main ones are: the temperature level in the heating channels and the conditions for burning heating gas; the tightness of the masonry of the heating walls of the coking chambers and the coke oven heating system, the coefficient of excess air.

Для эффективного осуществления процесса коксования в коксовых печах необходим определенный гидравлический режим, который обеспечивает необходимый температурный режим в каждой коксовой печи и эффективное сгорание отопительного газа.For the effective implementation of the coking process in coke ovens, a certain hydraulic regime is required, which provides the necessary temperature regime in each coke oven and the effective combustion of the heating gas.

Так, для коксовой печи оптимальным гидравлическим режимом является режим, обеспечивающий в верхней части коксовой печи, под лючком смотрового отверстия, небольшой избыток давления (0,1-5 Па). Такой режим обеспечивается при величине тяги в газоходах, расположенных по обеим сторонам коксовой печи, на уровне 200-300 Па. Такое разрежение поддерживается регуляторами, установленными в газоходах, наилучший диапазон работы которых обеспечивается при разрежении в борове 400-500 Па.So, for a coke oven, the optimum hydraulic mode is the mode that provides in the upper part of the coke oven, under the inspection hole, a slight excess pressure (0.1-5 Pa). This mode is ensured when the thrust in the flues located on both sides of the coke oven is at the level of 200-300 Pa. Such rarefaction is supported by regulators installed in the flues, the best operating range of which is ensured when the vacuum in the hog is 400-500 Pa.

В процессе работы коксовой печи гидравлический режим постоянно изменяется. Изменение гидравлического режима зависит от многих факторов, в частности от загрузки коксовой печи коксовым углем, от герметичности кладки стенок коксовой печи, от вида топлива, которое используется для отопления коксовой печи, периода коксования, температурных условий окружающей среды. Так, например, при выборе коксового газа с теплотворной способностью 4000 ккал/м³ необходим один объем отопительного газа, а при выборе доменного газа, теплотворная способность которого равна 900 ккал/м³, необходимо использовать больший объем отопительного газа по сравнению с коксовым газом. Нарушение оптимального гидравлического режима коксовой печи приводит к ухудшению равномерности обогрева и, как следствие, к ухудшению качества товарного кокса, а также приводит к увеличению себестоимости товарного кокса. Кроме того, уменьшение разрежения (тяги) приводит к снижению производительности коксовой печи, а увеличение разрежения приводит к появлению неплотностей в системе обогрева, увеличению прососов сырого коксового и отопительного газов, ухудшению условий сжигания отопительного газа и, как следствие, к резкому увеличению содержанию загрязняющих веществ в дымовых газах.During operation of the coke oven, the hydraulic mode is constantly changing. The change in the hydraulic regime depends on many factors, in particular, on the loading of the coke oven with coke coal, on the tightness of the masonry walls of the coke oven, on the type of fuel used to heat the coke oven, the coking period, and ambient temperature conditions. So, for example, when choosing coke oven gas with a calorific value of 4000 kcal / m ³ , one volume of heating gas is required, and when choosing a blast furnace gas with a calorific value of 900 kcal / m ³ , it is necessary to use a larger volume of heating gas compared to coke oven gas. Violation of the optimum hydraulic mode of the coke oven leads to a deterioration in the uniformity of heating and, as a consequence, to a deterioration in the quality of marketable coke, and also leads to an increase in the cost of marketable coke. In addition, a decrease in the rarefaction (draft) leads to a decrease in the productivity of the coke oven, and an increase in the vacuum leads to leaks in the heating system, an increase in the leakage of raw coke and heating gases, worsening of the conditions for burning heating gas, and, as a result, to a sharp increase in the content of pollutants in flue gases.

Поэтому поддержание оптимального гидравлического режима коксовой печи на заданном уровне является необходимым условием ее работы.Therefore, maintaining the optimum hydraulic mode of the coke oven at a given level is a necessary condition for its operation.

Традиционно отвод дымовых газов от коксовой батареи в атмосферу осуществляется через дымовую трубу. Обычно коксовая батарея соединена с дымовой трубой посредством борова, соединяющего газоходы, расположенные по обеим сторонам коксовой батареи.Traditionally, the flue gas is removed from the coke oven battery to the atmosphere through a chimney. Typically, a coke oven battery is connected to the chimney by a hog connecting ducts located on both sides of the coke oven battery.

Боров представляет собой газоход с сечением от 2,5×2,5 м до 4х4 м. Обычно боров расположен под землей, а в зоне примыкания борова к дымовой трубе установлен шибер, который предназначен для регулирования разрежения в борове.Hog is a gas duct with a cross section from 2.5 × 2.5 m to 4x4 m. Usually, the hog is located underground, and in the zone where the hog adjoins the chimney, a gate is installed that is designed to control the vacuum in the hog.

Также в зоне примыкания газоходов к борову установлены регуляторы, предназначенные для регулирования разрежения в коксовых печах, входящих в коксовую батарею.Also, in the area adjacent to the gas ducts to the hog, regulators are installed to regulate the vacuum in the coke ovens included in the coke oven battery.

Дымовая труба предназначена для создания естественного разрежения для отвода дымовых газов от коксовой батареи. Дымовая труба состоит из фундамента, цоколя и ствола. Внутренняя поверхность ствола дымовой трубы защищена футеровкой из кирпича. Дымовая труба должна быть тем выше, чем больше количество дымовых газов и содержание в них загрязняющих веществ.The chimney is designed to create a natural vacuum for the removal of flue gases from the coke oven battery. The chimney consists of a foundation, a socle and a trunk. The inner surface of the chimney barrel is protected by a brick lining. The chimney should be the higher, the greater the amount of flue gases and the content of pollutants in them.

АНАЛОГANALOGUE

Известна установка для очистки дымовых газов, отходящих от коксовой печи (см. патент Украины №38732, МПК С10В 45/00, F23J 15/00, опубл. 15.05.2001 г.), содержащая:A known installation for cleaning flue gases from the coke oven (see Ukrainian patent No. 38732, IPC C10B 45/00, F23J 15/00, publ. 15.05.2001), containing:

a) коксовую печь, соединенную с дымовой трубой посредством борова,a) a coke oven connected to the chimney by a hog,

b) контур очистки дымовых газов, включающий котел-утилизатор и дымосос с направляющим аппаратом, при этом вход указанного контура очистки дымовых газов подключен к борову в зоне примыкания борова к коксовой печи.b) a flue gas cleaning circuit, comprising a waste heat boiler and a smoke exhauster with a guiding apparatus, while the input of the indicated flue gas cleaning circuit is connected to a hog in the area where the hog adjoins the coke oven.

Дымовые газы, которые отходят от коксовой печи, поступают в контур очистки дымовых газов, включающий котел-утилизатор и дымосос. В котле-утилизаторе происходит термическая обработка дымовых газов, в результате которой происходит обезвреживание дымовых газов. Также в котле-утилизаторе происходит отбор тепла от очищенных дымовых газов.The flue gases that leave the coke oven enter the flue gas treatment circuit, including a waste heat boiler and smoke exhaust. In the waste heat boiler, the flue gas is heat treated, which results in the neutralization of the flue gas. Also in the recovery boiler, heat is removed from the cleaned flue gas.

В известной установке боров, посредством которого коксовая печь соединена с дымовой трубой, не имеет средств для регулирования потока дымовых газов, поступающих в дымовую трубу. Также конструктивной особенностью известной установки является то, что выход контура очистки дымовых газов присоединен к борову в двух точках. При этом поток очищенных дымовых газов, которые отходят от котла-утилизатора, разделяется на два потока очищенных дымовых газов, один из которых формирует в борове противоток потоку неочищенных дымовых газов, отходящих от коксовой печи, а второй поток очищенных дымовых газов отводится в атмосферу через дымовую трубу.In the known installation of burs, through which the coke oven is connected to the chimney, has no means for regulating the flow of flue gases entering the chimney. Also a design feature of the known installation is that the output of the flue gas treatment loop is connected to the hog at two points. At the same time, the stream of cleaned flue gases that leave the waste heat boiler is divided into two streams of cleaned flue gases, one of which forms a countercurrent in the hog counterflow to the stream of untreated flue gases from the coke oven, and the second stream of cleaned flue gases is discharged into the atmosphere through the flue the pipe.

Недостатком известной установки является сложность поддержания оптимального гидравлического режима работы коксовой печи ввиду того, что разрежение в борове всегда равно разрежению в дымовой трубе, поскольку в известной установке отсутствуют средства для создания дополнительного сопротивления потоку дымовых газов и регулирования разрежения в борове перед дымовой трубой.A disadvantage of the known installation is the difficulty in maintaining the optimum hydraulic mode of operation of the coke oven due to the fact that the vacuum in the hog is always equal to the vacuum in the chimney, since the known installation does not have the means to create additional resistance to the flow of flue gases and to regulate the vacuum in the hog before the chimney.

В процессе работы известной установки разрежение в дымовой трубе постоянно изменяется, так как оно зависит от количества и температуры дымовых газов, температуры окружающей среды, состояния кладки дымовой трубы, температуры дымовой трубы и т.д.During the operation of the known installation, the vacuum in the chimney is constantly changing, since it depends on the quantity and temperature of the flue gases, the ambient temperature, the state of the masonry of the chimney, the temperature of the chimney, etc.

Увеличение температуры окружающей среды приводит к уменьшению разрежения в дымовой трубе, а при уменьшении температуры окружающей среды происходит увеличение разрежения в дымовой трубе.An increase in ambient temperature leads to a decrease in vacuum in the chimney, and with a decrease in ambient temperature, an increase in vacuum in the chimney occurs.

Вместе с тем при уменьшении температуры дымовых газов происходит уменьшение разрежения в дымовой трубе. Однако температура дымовых газов в дымовой трубе не должна быть ниже температуры, при которой происходит конденсация дымовых газов, в результате чего выделяется вода и другие побочные продукты, которые приводят к быстрому износу кладки дымовой трубы. При использовании контура очистки дымовых газов температура дымовых газов постоянна и находится в диапазоне 180-220°С.However, with a decrease in the temperature of the flue gases, a decrease in the vacuum in the chimney occurs. However, the temperature of the flue gases in the chimney should not be lower than the temperature at which condensation of the flue gases occurs, as a result of which water and other by-products are released, which lead to rapid wear of the chimney masonry. When using the flue gas cleaning circuit, the temperature of the flue gas is constant and is in the range of 180-220 ° C.

Значение разрежения, которое создает дымовая труба, больше значения разрежения, необходимого для эффективной работы коксовой печи или коксовой батареи. При расчете и проектировании конструкции дымовой трубы существуют критерии, которые учитываются при ее возведении, при этом основным критерием является способность дымовой трубы обеспечить отвод всех дымовых газов от коксовой батареи при работе на предельно допустимых режимах коксования при максимально возможной положительной температуре окружающей среды в регионе, в котором будет установлена дымовая труба. При продолжительных периодах коксования система управления установкой для очистки дымовых газов должна обеспечить такое значение разрежения в борове, которое не нарушало бы стабильную работу коксовой батареи, а также обеспечило бы стабильную работу котла-утилизатора. Поскольку увеличение разрежения и соответственно тяги дымовой трубы выше допустимого значения зачастую приводит, с одной стороны, к увеличению прососов в коксовой батарее и нарушению ее стабильной работы, а с другой стороны, может привести к отрыву факела в котле-утилизаторе и выходу его из строя.The vacuum value that the chimney creates is greater than the vacuum value required for the efficient operation of a coke oven or coke oven battery. When calculating and designing the construction of the chimney, there are criteria that are taken into account during its construction, while the main criterion is the ability of the chimney to ensure the removal of all flue gases from the coke oven battery when operating at the maximum permissible coking conditions at the highest possible positive ambient temperature in the region, which will be installed chimney. For long periods of coking, the control system of the flue gas treatment plant must provide such a negative pressure in the hog that would not interfere with the stable operation of the coke oven battery, as well as ensure stable operation of the recovery boiler. Since an increase in the rarefaction and, accordingly, draft of the chimney above the permissible value often leads, on the one hand, to an increase in leakage in the coke oven battery and a violation of its stable operation, and on the other hand, it can lead to the separation of the torch in the waste heat boiler and its failure.

Учитывая значительную стоимость строительства дымовой трубы при строительстве коксовых заводов, дымовая труба, в ряде случаев, предназначается для обслуживания нескольких топливосжигающих агрегатов, а также предназначена для обслуживания других установок, от которых необходимо отводить иные газы, которые образовались в процессе производства, например отвод избытка газов от установки сухого тушения кокса. Поэтому разрежение дымовой трубы, как правило, больше значения разрежения, необходимого для эффективной работы коксовой батареи.Given the significant cost of constructing a chimney during the construction of coke plants, the chimney, in some cases, is designed to service several fuel-burning units, and is also designed to service other plants, from which it is necessary to divert other gases that were formed during the production process, for example, the removal of excess gases from the installation of dry quenching of coke. Therefore, the chimney depression is usually greater than the vacuum value necessary for the efficient operation of the coke oven battery.

Увеличение разрежения в борове до уровня разрежения в дымовой трубе приводит к дополнительному увеличению разрежения в контуре очистки дымовых газов. Для отвода дымовых газов из борова в контур очистки дымовых газов в последнем необходимо создать разрежение, которое превосходит разрежение в борове, что приводит к неэффективной работе котла-утилизатора, потому что при увеличении разрежения в котле-утилизаторе происходит уменьшение эффективности очистки дымовых газов вследствие неорганизованных присосов воздуха.An increase in vacuum in the hog to a vacuum level in the chimney leads to an additional increase in vacuum in the flue gas cleaning circuit. To remove flue gases from the hog to the flue gas cleaning circuit in the latter, it is necessary to create a vacuum that exceeds the vacuum in the hog, which leads to inefficient operation of the recovery boiler, because when the vacuum increases in the recovery boiler, the efficiency of flue gas cleaning decreases due to unorganized suction air.

ПРОТОТИПPROTOTYPE

Известна установка для очистки дымовых газов, отходящих от коксовой печи (см. «Установка теплового обезвреживания и утилизации тепла дымовых газов коксовых батарей», «Кокс и химия» №12, 2003 г., с.36-39), содержащая:A known installation for cleaning flue gases leaving the coke oven (see "Installation of thermal neutralization and heat recovery of flue gases of coke oven batteries", "Coke and chemistry" No. 12, 2003, p. 36-39), containing:

а) по меньшей мере, одну коксовую печь, соединенную с дымовой трубой посредством борова, снабженного шибером, который размещен в зоне примыкания борова к дымовой трубе,a) at least one coke oven connected to the chimney by means of a hog equipped with a gate, which is located in the area adjacent to the chimney of the hog,

b) контур очистки дымовых газов, включающий котел-утилизатор, дымосос с направляющим аппаратом и регулирующий клапан, размещенный в зоне выхода указанного контура, примыкающего к дымовой трубе, при этом вход указанного контура очистки дымовых газов подключен к борову в зоне примыкания борова к коксовой печи.b) a flue gas cleaning circuit, including a waste heat boiler, a smoke exhauster with a guide apparatus and a control valve located in the exit zone of the specified circuit adjacent to the chimney, while the input of the specified flue gas cleaning circuit is connected to a hog in the area where the hog adjoins the coke oven .

В известной установке дымовые газы отводятся из борова в контур очистки дымовых газов, из которого затем отводятся в дымовую трубу. При отводе дымовых газов из борова в контур очистки дымовых газов часть очищенных дымовых газов рециркулирует, то есть часть очищенных дымовых газов из дымовой трубы через шибер, установленный в борове, возвращается в контур очистки вместе с дымовыми газами, которые отводятся от коксовой печи. Объем рециркулирующих дымовых газов должен быть минимальным, не более 2-5% от объема очищенных газов для обеспечения условий энергосбережения. При этом шибер, расположенный в зоне примыкания борова к дымовой трубе, должен находиться в частично приоткрытом положении, то есть в таком положении, которое обеспечивает работу коксовой печи на случай аварийной остановки или поломки котла-утилизатора или дымососа, потому что при закрытом положении шибера во время аварийной остановки котла-утилизатора или поломки дымососа произойдет остановка работы коксовой печи. При частичном открытии шибера обеспечивается рециркуляция дымовых газов в объеме 2-5%, при этом разрежение в борове превосходит разрежение в дымовой трубе, что приводит к неоптимальному гидравлическому режиму работы коксовой печи.In a known installation, flue gases are discharged from the hog into a flue gas treatment loop, from which they are then diverted to the chimney. When flue gases are removed from the hog to the flue gas treatment loop, part of the cleaned flue gases is recirculated, i.e. a part of the cleaned flue gases from the chimney through the gate installed in the hog is returned to the cleaning loop along with the flue gases that are removed from the coke oven. The volume of recirculated flue gases should be minimal, not more than 2-5% of the volume of purified gases to ensure energy saving conditions. At the same time, the gate located in the area where the hog adjoins the chimney must be in a partially ajar position, that is, in a position that ensures the coke oven in case of emergency stop or breakdown of the recovery boiler or smoke exhauster, because when the gate is closed, during emergency stop of the recovery boiler or breakdown of the smoke exhauster, coke oven operation will stop. Partial opening of the gate ensures recirculation of flue gases in the amount of 2-5%, while the vacuum in the hog exceeds the vacuum in the chimney, which leads to a suboptimal hydraulic operation of the coke oven.

Недостатком известной установки является то, что для осуществления рециркуляции дымовых газов необходимо поддержание уровня разрежения в борове больше разрежения в дымовой трубе на величину сопротивления части борова с шибером. Сопротивление части борова определяется по следующим зависимостям:A disadvantage of the known installation is that for the implementation of recirculation of flue gases, it is necessary to maintain a vacuum level in the hog greater than the vacuum in the chimney by the amount of resistance of a part of the hog with a gate. The resistance of a part of a hog is determined by the following relationships:

где ΔР - сопротивление части борова с шибером;where ΔР is the resistance of a part of a hog with a gate;

ξ - коэффициент сопротивления части борова с шибером;ξ is the drag coefficient of part of the hog with a gate;

W - скорость дымовых газов в борове в зоне расположения шибера, м/с;W is the speed of the flue gas in the hog in the area of the gate, m / s;

g - ускорение свободного падения, м/с²;g is the acceleration of gravity, m / s ² ;

ρ - плотность дымовых газов, кг/м³;ρ is the density of flue gases, kg / m ³ ;

В - расход газов, м³/с;In - gas flow, m ³ / s;

F - площадь проходного сечения борова в зоне расположения шибера, м²;F - the area of the bore of the hog in the area of the gate, m ² ;

Т - температура дымовых газов, К.T - flue gas temperature, K.

Из приведенных зависимостей видно, что сопротивление части борова с шибером зависит от количества дымовых газов, которые проходят через него.It can be seen from the above dependences that the resistance of a part of a hog with a gate depends on the amount of flue gases that pass through it.

СУТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION

Основной задачей заявляемого изобретения является создание установки для очистки дымовых газов, отходящих от коксовой печи, которая позволяет достичь оптимизации гидравлического режима работы коксовой печи.The main objective of the invention is the creation of an installation for cleaning flue gases from the coke oven, which allows to achieve optimization of the hydraulic operating mode of the coke oven.

Также задачей заявляемого изобретения является разработка установки, которая позволяет достичь высокой степени очистки дымовых газов, отходящих от коксовой батареи.Another objective of the claimed invention is the development of the installation, which allows to achieve a high degree of purification of flue gases from the coke oven battery.

Также задачей заявляемого изобретения является разработка установки, которая позволяет достичь высокой эффективности работы котла-утилизатора.Another objective of the claimed invention is the development of the installation, which allows to achieve high efficiency of the waste heat boiler.

Поставленные задачи достигаются тем, что в установке для очистки газов, отходящих от коксовой печи, содержащей:The tasks are achieved in that in the installation for the purification of gases from the coke oven containing:

a) по меньшей мере, одну коксовую печь, соединенную с дымовой трубой посредством борова, снабженного шибером, который размещен в зоне примыкания борова к дымовой трубе,a) at least one coke oven connected to the chimney by means of a hog equipped with a gate, which is located in the area adjacent to the chimney,

b) контур очистки дымовых газов, включающий котел-утилизатор, дымосос с направляющим аппаратом и регулирующий клапан, размещенный в зоне выхода указанного контура, примыкающего к дымовой трубе, при этом вход указанного контура очистки дымовых газов подключен к борову в зоне примыкания борова к коксовой печи,b) a flue gas cleaning circuit, including a waste heat boiler, a smoke exhauster with a guide apparatus and a control valve located in the exit zone of the specified circuit adjacent to the chimney, while the input of the specified flue gas cleaning circuit is connected to a hog in the area where the hog adjoins the coke oven ,

согласно заявляемому изобретениюaccording to the claimed invention

c) установка снабжена газоходом, который связывает выход контура очистки дымовых газов с боровом, при этом вход газохода связан с указанным контуром перед регулирующим клапаном по ходу движения дымовых газов, а выход газохода связан с боровом в зоне примыкания борова к дымовой трубе перед шибером по ходу движения дымовых газов, при этом газоход снабжен регулятором потока дымовых газов.c) the installation is equipped with a gas duct that connects the outlet of the flue gas cleaning circuit to the boron, while the gas duct inlet is connected to the specified circuit in front of the control valve in the direction of the flue gas, and the gas outlet is connected to the boron in the area where the boron adjoins the chimney in front of the gate flue gas movement, while the flue is equipped with a flue gas flow regulator.

Выполнение в заявляемой установке газохода, вход которого связан с контуром очистки дымовых газов перед регулирующим клапаном по ходу движения дымовых газов, а выход - с боровом, обеспечивает стабильную и эффективную работу коксовой печи или коксовой батареи и устраняет проскакивание дымовых газов, минуя котел-утилизатор, в дымовую трубу. Это достигается за счет переброски части дымовых газов с контура очистки дымовых газов в зону борова, которая размещена перед шибером по ходу движения дымовых газов, что обеспечивается с помощью регулирующего клапана, который регулирует поток дымовых газов, которые непосредственно поступают в дымовую трубу с контура очистки дымовых газов. Наличие регулирующего клапана обеспечивает создание сопротивления потоку газов, которые перемещаются к контуре очистки дымовых газов в направлении к дымовой трубе с их последующим отводом в газоход, что обеспечивает возможность выбора оптимального гидравлического режима работы установки для очистки дымовых газов.The implementation in the inventive installation of the flue, the inlet of which is connected to the flue gas purification circuit in front of the control valve in the direction of the flue gas, and the outlet - with the boron, ensures stable and efficient operation of the coke oven or coke oven battery and eliminates the leakage of flue gases, bypassing the recovery boiler, into the chimney. This is achieved by transferring part of the flue gases from the flue gas cleaning circuit to the boron zone, which is placed in front of the gate in the direction of the flue gas, which is ensured by a control valve that regulates the flow of flue gases that directly enter the chimney from the flue cleaning circuit gases. The presence of a control valve ensures the creation of resistance to the flow of gases that move to the flue gas cleaning circuit towards the chimney with their subsequent discharge to the flue, which makes it possible to select the optimal hydraulic operating mode of the flue gas treatment plant.

Подача дымовых газов в боров, в зоне примыкания его к дымовой трубе перед шибером, увеличивает количество дымовых газов, которое проходит через боров в зоне расположения шибера в дымовую трубу, согласно зависимостям (1), (2), увеличивает сопротивление части борова с шибером при соответствующей степени открытия шибера. Изменение направления движения дымовых газов через боров в зоне расположения шибера и увеличение сопротивления в указанной зоне приводит к уменьшению сопротивления в борове до оптимального значения. Уменьшение разрежения в борове также приводит к уменьшению разрежения в контуре очистки дымовых газов и, как следствие, к увеличению эффективности работы котла-утилизатора.The supply of flue gases to the burs, in the area adjacent to the chimney in front of the gate, increases the amount of flue gases that passes through the burs in the area of the gate to the chimney, according to dependences (1), (2), increases the resistance of a part of the bore with the gate corresponding degree of opening of the gate. Changing the direction of movement of the flue gases through the burs in the area of the gate and increasing the resistance in this zone leads to a decrease in the resistance in the bore to the optimum value. The decrease in vacuum in the hog also leads to a decrease in vacuum in the flue gas cleaning circuit and, as a result, to an increase in the efficiency of the waste heat boiler.

Использование в газоходе регулятора потока дымовых газов позволяет регулировать количество дымовых газов и тем самым позволяет стабилизировать и поддерживать разрежение на уровне, необходимом для оптимальной работы коксовой батареи.The use of a flue gas flow regulator in the flue allows you to control the amount of flue gases and thereby allows you to stabilize and maintain a vacuum at the level necessary for optimal operation of the coke oven battery.

ЧЕРТЕЖИBLUEPRINTS

На чертеже представлена установка для очистки дымовых газов, отходящих от коксовой печи.The drawing shows an installation for cleaning flue gases from the coke oven.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Установка для очистки дымовых газов, отходящих от коксовой батареи 1, содержит коксовые печи 2, которые соединены с дымовой трубой 3 посредством борова 4. Боров 4 также снабжен шибером 5, который размещен в зоне примыкания борова 4 к дымовой трубе 3.Installation for cleaning flue gases from the coke oven battery 1, contains coke ovens 2, which are connected to the chimney 3 by means of the hog 4. The hog 4 is also equipped with a gate 5, which is located in the area adjacent to the hog 4 to the chimney 3.

Контур очистки 6 дымовых газов включает котел-утилизатор 7, дымосос 8 с направляющим аппаратом 9 и регулирующий клапан 10.The flue gas cleaning circuit 6 includes a waste heat boiler 7, a smoke exhauster 8 with a guide apparatus 9 and a control valve 10.

Также коксовая батарея 1 содержит два газохода 11₁ и 11₂, которые расположены по боковым сторонам косовой батареи 1. При этом газоходы 11₁ и 11₂ предназначены для отвода дымовых газов, которые отходят от коксовой батареи 1 в боров 4. В зоне примыкания газоходов 11₁ и 11₂ к борову 4 установлены регуляторы подачи дымовых газов 12₁ и 12₂.Also, the coke oven battery 1 contains two flues 11 ₁ and 11 ₂ , which are located on the sides of the oblique battery 1. Moreover, the flues 11 ₁ and 11 ₂ are designed to exhaust flue gases that leave the coke oven battery 1 in the burs 4. In the adjoining zone of the flues 11 ₁ and 11 ₂ to the hog 4 flue gas regulators 12 ₁ and 12 _{2 are} installed.

Направляющий аппарат 9 дымососа 8 служит для регулирования потока дымовых газов через котел-утилизатор 7. Вход контура очистки 6 дымовых газов подключен к борову 4 в зоне примыкания борова 4 к коксовой печи 2, а выход контура очистки 6 подключен к дымовой трубе 3, в зоне выхода контура очистки 6 дымовых газов расположен регулирующий клапан 10.The guide apparatus 9 of the smoke exhauster 8 serves to control the flow of flue gases through the recovery boiler 7. The input of the purification circuit 6 of the flue gas is connected to the hog 4 in the adjoining zone of the hog 4 to the coke oven 2, and the output of the cleaning circuit 6 is connected to the chimney 3, in the zone the outlet of the purification circuit 6 of the flue gas is located control valve 10.

Также установка для очистки дымовых газов, отходящих от коксовой печи, снабжена газоходом 13, который связывает выход контура очистки 6 дымовых газов с боровом 4. При этом вход газохода 13 связан с контуром очистки 6 перед регулирующим клапаном 10 по ходу движения дымовых газов, а выход газохода 13 связан с боровом 4 в зоне примыкания борова 4 к дымовой трубе 3 перед шибером 5 по ходу движения дымовых газов.Also, the installation for cleaning flue gases leaving the coke oven is equipped with a gas duct 13, which connects the output of the cleaning circuit 6 of the flue gas with the bur 4. In this case, the inlet of the gas duct 13 is connected to the cleaning circuit 6 in front of the control valve 10 in the direction of the flue gas the gas duct 13 is connected to the hog 4 in the area of contact of the hog 4 to the chimney 3 in front of the gate 5 in the direction of the flue gas.

Также газоход 13 снабжен регулятором 14 потока дымовых газов.Also, the flue 13 is equipped with a flue gas flow regulator 14.

Установка содержит систему управления, включающую датчик контроля 15 разрежения, который установлен в борове 4, и блок управления 16, вход которого соединен с датчиком контроля 15, а выход блока управления 16 соединен с регулирующим клапаном 10 и регулятором 14 потока дымовых газов.The installation comprises a control system including a rarefaction control sensor 15, which is installed in the hog 4, and a control unit 16, the input of which is connected to a control sensor 15, and the output of the control unit 16 is connected to a control valve 10 and a flue gas flow regulator 14.

Установка для очистки дымовых газов, отходящих от коксовой печи, работает следующим образом.Installation for cleaning flue gases from the coke oven, operates as follows.

В процессе работы коксовой батареи 1 в косовых печах 2 образуются дымовые газы, которые отводятся по газоходам 11₁ и 11₂ в боров 4. Регулирование расхода дымовых газов осуществляется с помощью регуляторов подачи дымовых газов 12₁ и 12₂. В зоне примыкания борова 4 к контуру очистки 6 дымовых газов происходит отвод дымовых газов в контур очистки 6 с помощью дымососа 8, который снабжен направляющим аппаратом 9. В контуре очистки 6 дымовые газы поступают в котел-утилизатор 7, в котором происходит термическое обезвреживание дымовых газов. После котла-утилизатора 7 одна часть очищенных дымовых газов отводится в дымовую трубу 3 через регулирующий клапан 10, а другая часть очищенных дымовых газов отводится в газоход 13, в котором установлен регулятор 14 потока дымовых газов.In the process of operation of the coke oven battery 1, flue gases are formed in the skew furnaces 2, which are discharged through the flues 11 ₁ and 11 ₂ into the burs 4. The flue gas flow rate is controlled by the flue gas supply regulators 12 ₁ and 12 ₂ . In the area where the hog 4 adjoins the flue gas cleaning circuit 6, flue gases are vented to the cleaning circuit 6 using a smoke exhauster 8, which is equipped with a guiding apparatus 9. In the cleaning circuit 6, the flue gases enter the waste heat boiler 7, in which the flue gases are decontaminated . After the recovery boiler 7, one part of the cleaned flue gas is discharged into the chimney 3 through a control valve 10, and the other part of the cleaned flue gas is discharged into the gas duct 13, in which the flue gas flow regulator 14 is installed.

Количество дымовых газов, которые проходят через газоход 13, определяется по зависимости:The amount of flue gases that pass through the gas duct 13 is determined by the dependence:

где В - количество дымовых газов, которые проходят через газоход 13, м³/ч;where In is the amount of flue gases that pass through the gas duct 13, m ³ / h;

B₁ - количество дымовых газов, которые поступают из борова 4 в дымовую трубу 3 при допустимой (при условии безаварийной ситуации на коксовой батарее 1, на случай отключения установки) степени открытия шибера 5, м³/ч;B ₁ - the amount of flue gases that come from the hog 4 into the chimney 3 with a permissible (under the condition of an emergency situation on the coke oven battery 1, in case of shutting down the installation) degree of opening of the gate 5, m ³ / h;

В₂ - количество дымовых газов, которые рециркулируют в борове 4, м³/ч.In ₂ - the amount of flue gases that recycle in the hog 4, m ³ / h

Из газохода 13 дымовые газы поступают в боров 4 перед шибером 5 по ходу движения дымовых газов. Одна часть очищенных дымовых газов, которые поступили в боров 4 из газохода 13, отводится через шибер 5 в дымовую трубу 3, а другая часть очищенных дымовых газов противотоком отводится в контур очистки 6 дымовых газов через зону примыкания борова 4 к коксовым печам 2, что позволяет исключить проскок необезвреженных дымовых газов в дымовую трубу 3, минуя котел-утилизатор 7.From the flue 13 flue gases enter the burs 4 in front of the gate 5 in the direction of the flue gases. One part of the cleaned flue gases, which entered the burs 4 from the gas duct 13, is discharged through the gate 5 into the chimney 3, and the other part of the cleaned flue gases is counter-directed to the purification circuit 6 of the flue gases through the adjoining zone of the hog 4 to the coke ovens 2, which allows to exclude the leakage of uncontaminated flue gases into the chimney 3, bypassing the waste heat boiler 7.

Изменение разрежения в борове 4 регулируется с помощью датчика контроля 15 разрежения, который установлен в борове 4. При увеличении разрежения в борове 4 датчик контроля 15 разрежения подает информацию на блок управления 16, который осуществляет выработку команды управления на регулирующий клапан 10 и регулятор 14 для увеличения потока дымовых газов через газоход 13 и поддержание необходимого разрежения в борове 4 для обеспечения оптимального гидравлического режима работы коксовой батареи 1,The change in vacuum in the hog 4 is controlled by the vacuum control sensor 15, which is installed in the hog 4. When the vacuum is increased in the hog 4, the vacuum control sensor 15 provides information to the control unit 16, which generates a control command to the control valve 10 and the regulator 14 to increase the flow of flue gases through the duct 13 and maintaining the required vacuum in the hog 4 to ensure optimal hydraulic mode of operation of the coke oven battery 1,

Испытания заявляемой установки для очистки дымовых газов были проведены на коксовой батарее в ЗАО «ЗАПОРОЖКОКС». Результаты испытаний приведены в таблицах 1 и 2.Tests of the inventive installation for cleaning flue gases were carried out on a coke oven battery at ZAPOROZHKOKS. The test results are shown in tables 1 and 2.

Из таблицы 1 видно, что в зависимости от изменения разрежения в дымовой трубе 3 при одинаковом количестве дымовых газов, которые отходят от коксовой батареи 1, в заявляемом техническом решении разрежение в борове 4 соответствовало оптимальному значению, необходимому для обеспечения эффективного гидравлического режима работы коксовой батареи 1, в то время как в наиболее близком техническом решении (прототипе) разрежение в борове 4 было значительно выше оптимального значения, что приводило к неоптимальному гидравлическому режиму и нестабильной работе коксовой батареи 1.From table 1 it can be seen that, depending on the change in vacuum in the chimney 3 with the same amount of flue gases that leave the coke oven battery 1, in the claimed technical solution, the vacuum in the hog 4 corresponds to the optimal value necessary to ensure an effective hydraulic mode of operation of the coke oven battery 1 , while in the closest technical solution (prototype), the pressure in the hog 4 was significantly higher than the optimal value, which led to a suboptimal hydraulic mode and unstable For the proper operation of the coke oven battery 1.

Также при использовании заявляемого технического решения разрежение, при котором работает котел-утилизатор 7, в сравнении с прототипом, уменьшается и составляет 500 Па. Уменьшение разрежения, при котором работает котел-утилизатор 7, увеличивает надежность его работы, а также уменьшает величину прососов и улучшает процесс термического обезвреживания дымовых газов, которые отходят от коксовой батареи 1.

Also, when using the proposed technical solution, the vacuum at which the waste heat boiler 7 operates, in comparison with the prototype, decreases and amounts to 500 Pa. Reducing the vacuum at which the waste heat boiler 7 works, increases the reliability of its operation, and also reduces the amount of leaks and improves the process of thermal disposal of flue gases that leave the coke oven battery 1.

Из таблицы 2 видно, что в зависимости от изменения количества дымовых газов, которые отходят от коксовой батареи 1 при постоянном разрежении в дымовой трубе 3, значение разрежения в борове 4 при использовании заявляемого технического решения находилось на одном уровне и составляло -400 Па, что соответствует оптимальному значению разрежения в борове 4 для работы коксовой батареи 1. В то же время при использовании наиболее близкого технического решения разрежение в борове 4 было выше оптимального значения, что приводило к неэффективной работе коксовой батареи 1.From table 2 it can be seen that depending on the change in the amount of flue gases that leave the coke oven battery 1 at a constant vacuum in the chimney 3, the vacuum value in the hog 4 when using the claimed technical solution was at the same level and amounted to -400 Pa, which corresponds to the optimal value of rarefaction in hog 4 for the operation of coke oven battery 1. At the same time, when using the closest technical solution, the pressure in hog 4 was higher than the optimal value, which led to inefficient operation Oxide Battery 1.

Claims

Installation for cleaning flue gases from the coke oven, containing:
a) at least one coke oven connected to the chimney by means of a hog equipped with a gate, which is located in the zone of contact of the hog with the chimney,
b) a flue gas cleaning circuit, including a waste heat boiler, a smoke exhauster with a guide apparatus and a control valve located in the exit zone of the specified circuit adjacent to the chimney, while the input of the specified flue gas cleaning circuit is connected to a hog in the area where the hog adjoins the coke oven characterized in that
c) the installation is equipped with a gas duct that connects the outlet of the flue gas cleaning circuit to the boron, while the gas duct inlet is connected to the specified circuit in front of the control valve in the direction of the flue gas, and the gas outlet is connected to the boron in the area where the boron adjoins the chimney in front of the gate flue gas movement, while the flue is equipped with a flue gas flow regulator.