RU2501838C2 - Method of preparing coal charge for coking - Google Patents
Method of preparing coal charge for coking Download PDFInfo
- Publication number
- RU2501838C2 RU2501838C2 RU2012109429/02A RU2012109429A RU2501838C2 RU 2501838 C2 RU2501838 C2 RU 2501838C2 RU 2012109429/02 A RU2012109429/02 A RU 2012109429/02A RU 2012109429 A RU2012109429 A RU 2012109429A RU 2501838 C2 RU2501838 C2 RU 2501838C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- charge
- coking
- heating
- mixture
- coal
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Coke Industry (AREA)
- Solid Fuels And Fuel-Associated Substances (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к коксохимическому производству, а именно: к технологии подготовки угольной шихты к коксованию.The invention relates to by-product coke production, namely: to a technology for preparing a coal charge for coking.
Большинство коксохимических предприятий вынуждены работать на угольных шихтах с повышенной влажностью (6-10%), при которых наблюдается минимальная насыпная плотность и, соответственно, минимальная масса загрузки шихты для коксования и пониженная производительность. В связи с этим продолжительное время ведутся работы, направленные на повышение производительности коксовых печей, связанные с повышением их загрузки, что обеспечивается, главным образом, сушкой углей и шихт, путем их быстрого нагрева теплоносителем, имеющим температуру 400-700°С, обеспечивающим нагрев шихты до температур 110-250°С. Сушка - традиционный способ повышения загрузки шихты в коксовые печи. В процессе сушки обеспечивают удаление влаги из шихты до влажности менее 0,3-0,5%. В этом случае обеспечивается максимальная загрузка шихты, поступающей на коксование, т.к. чем более сухая шихта, тем большая ее насыпная масса, и тем больше ее загрузка в коксовые печи.Most coke and chemical enterprises are forced to work on coal blends with high humidity (6-10%), at which there is a minimum bulk density and, accordingly, a minimum charge charge mass for coking and reduced productivity. In this regard, for a long time, work has been carried out aimed at increasing the productivity of coke ovens associated with increasing their load, which is ensured mainly by drying coal and batch by quickly heating it with a coolant having a temperature of 400-700 ° C, providing heating of the batch to temperatures 110-250 ° C. Drying is a traditional way to increase the charge load in coke ovens. During the drying process, moisture is removed from the mixture to a moisture content of less than 0.3-0.5%. In this case, the maximum load of the charge supplied to coking is provided, since the drier the charge, the greater its bulk density, and the greater its load in coke ovens.
Такая технология подготовки шихты для коксования сопровождается выделением и уносом парогазовыми продуктами коксования больших количеств угольной пыли, что приводит к затруднениям в технологии и загрязнению окружающей среды (ухудшению экологичности). Сушка шихты (в процессе ее термоподготовки) требует наличия специального оборудования и наличия дополнительных транспортных коммуникаций, связывающих участки термоподготовки (сушки) и коксования. Также такая технология связана с большими затратами энергии на испарение влаги (сушку). Однако, при коксовании сухого угля снижается стойкость огнеупорной кладки и снижается срок службы коксовых печей ввиду увеличения газового давления. Таким образом, для данной технологии требуется более прочная огнеупорная кладка печей и, возможно, использование специальных шихт, при коксовании которых будет выделяться меньше парогазовых продуктов. Кроме того, термоподготовка - специальный технологический этап, требующий использования специального оборудования, что ведет к усложнению технологии подготовки шихты для коксования. В результате термоподготовки при использовании теплоносителя с высокой температурой может происходить перегрев мелких частиц шихты и их окисление или деструкция, что является нежелательным, т.к. в результате ухудшаются коксообразующие свойства шихты, и, поэтому не в полной мере используется потенциал спекающих свойств, заложенных в шихтах.This technology for the preparation of the charge for coking is accompanied by the release and entrainment of large quantities of coal dust by steam-gas coking products, which leads to difficulties in technology and environmental pollution (environmental degradation). Drying the mixture (in the process of its heat treatment) requires special equipment and additional transport communications linking the heat treatment (drying) and coking sections. Also, this technology is associated with high energy costs for evaporation of moisture (drying). However, during coking of dry coal, the resistance of the refractory masonry decreases and the service life of coke ovens decreases due to an increase in gas pressure. Thus, this technology requires more durable refractory masonry of furnaces and, possibly, the use of special blends, during coking of which fewer combined-cycle products will be released. In addition, heat treatment is a special technological stage that requires the use of special equipment, which complicates the preparation of the charge for coking. As a result of heat treatment when using a heat carrier with a high temperature, overheating of small particles of the mixture and their oxidation or destruction can occur, which is undesirable, because as a result, the coke-forming properties of the charge deteriorate, and therefore, the potential of sintering properties incorporated in the charges is not fully used.
Известен способ подготовки угольной шихты к коксованию по авторскому свидетельству СССР №1214718 (принятый за прототип), включающий измельчение компонентов шихты, смешение углей и буроугольного полукокса, сушку теплоносителем. Согласно известному способу угли сушат теплоносителем при температуре 150-180°С до остаточной влажности 2,5-4,5% и затем их смешивают с буроугольным полукоксом скоростного пиролиза.A known method of preparing a coal charge for coking according to the author's certificate of the USSR No. 1214718 (adopted as a prototype), including grinding the components of the charge, mixing coal and brown coal semi-coke, drying with a coolant. According to the known method, the coals are dried with a coolant at a temperature of 150-180 ° C to a residual moisture content of 2.5-4.5% and then they are mixed with brown coal semicoke of high-speed pyrolysis.
В известном способе подготовки шихты для коксования выбор температуры теплоносителя, при котором осуществляют сушку шихты, и остаточная влажность шихты обусловлены тем, что при вышеуказанных параметрах температуры теплоносителя и остаточной влажности шихты полнее сохраняются коксообразующие свойства шихты. При температуре теплоносителя 150-180°С не происходит интенсивного процесса окисления угля и исключается перегрев мелких частиц с последующей их термической деструкцией, что позволяет сохранить спекаемость шихты и уменьшить содержание вредных химических веществ в сбрасываемом теплоносителе. Добавляемый в шихту с влажностью 2,5-4,5% буроугольный полукокс полностью сорбирует остаточную внешнюю влагу шихты, благодаря чему насыпная масса достигает максимальных значений, т.е. таких, которые обеспечиваются обычно при глубокой сушке шихты до остаточной влажности 0,3-0,5%. Температура угольной части шихты в процессе сушки при температуре теплоносителя 150°С составляет 85°С, а при температуре 180°С составляет 95°С.In the known method of preparing the charge for coking, the choice of the temperature of the coolant at which the charge is dried and the residual moisture of the charge are due to the fact that with the above parameters of the temperature of the coolant and the residual moisture of the charge, the coke-forming properties of the charge are more fully preserved. At a coolant temperature of 150-180 ° C, an intensive process of coal oxidation does not occur and overheating of small particles with their subsequent thermal destruction is excluded, which allows preserving the sintering ability of the charge and reducing the content of harmful chemicals in the discharged coolant. Brown coal semi-coke added to the mixture with a moisture content of 2.5-4.5% completely absorbs the residual external moisture of the mixture, due to which the bulk density reaches maximum values, i.e. those that are usually provided during deep drying of the mixture to a residual moisture content of 0.3-0.5%. The temperature of the coal portion of the charge during drying at a heat carrier temperature of 150 ° C is 85 ° C, and at a temperature of 180 ° C it is 95 ° C.
Кроме того, в примерах, приведенных в описании патента №1214718 (прототип) влага угольных шихт составляла 6,7-8,0%, а в существующей практике влажность угольных шихт составляет 9-10% и более. Таким образом, предлагаемые в прототипе условия сушки могут не обеспечить осуществление заявляемого способа с реальной влажностью.In addition, in the examples given in the description of the patent No. 1214718 (prototype), the moisture of coal blends was 6.7-8.0%, and in existing practice, the moisture content of coal blends was 9-10% or more. Thus, the drying conditions proposed in the prototype may not ensure the implementation of the proposed method with real humidity.
Следует отметить, что данные, приведенные в таблице №5 описания к патенту №1214718 (прототип) показывают, что при коксовании шихты без подсушки (шихта +5% БПК) прочность кокса и выход товарного кокса значительно выше, чем по предлагаемому способу.It should be noted that the data given in table No. 5 of the description of patent No. 1214718 (prototype) show that when coking a charge without drying (charge + 5% BOD), the strength of coke and the yield of marketable coke are significantly higher than by the proposed method.
Недостатком известного способа, выбранного за прототип является его сложность, обусловленная:The disadvantage of this method selected for the prototype is its complexity, due to:
- наличием технологической операции сушки шихты до необходимой влажности, сопровождающейся расходом энергии на сушку шихты;- the presence of the technological operation of drying the mixture to the required humidity, accompanied by energy consumption for drying the mixture;
- наличием операции смешения с полукоксом, сорбирующим остаточную внешнюю влажность шихты, усложняющим известный процесс подготовки шихты к коксованию.- the presence of a mixing operation with a semi-coke, sorbing the residual external moisture of the charge, complicating the known process of preparing the charge for coking.
Кроме того, известный способ подготовки шихты имеет также другие недостатки:In addition, the known method of preparing the mixture also has other disadvantages:
- недостаточная экологичность способа, т.к. содержит несколько перегрузок и длинных транспортировок, сопровождающихся большими выделениями пыли от сухой шихты, в результате чего происходит загрязнение окружающего воздуха;- insufficient environmental friendliness of the method, because contains several overloads and long transportations, accompanied by large dust emissions from the dry charge, resulting in pollution of the surrounding air;
- при загрузке сухой шихты в коксовые печи снижается стойкость коксовых печей за счет увеличения газового давления и количества теплосмен. Для сохранения стойкости коксовых печей необходимо таким образом подбирать составы шихт для коксования, чтобы давление парогазовых продуктов, образуемых при коксовании шихты, не превышало стойкости элементов огнеупорной кладки коксовых печей и, одновременно, обеспечивало требуемое качество кокса;- when loading a dry charge into coke ovens, the resistance of coke ovens decreases due to an increase in gas pressure and the number of heat exchangers. To maintain the stability of coke ovens, it is necessary in this way to select the compositions of the coking blends so that the pressure of the gas-vapor products formed during the coking of the charge does not exceed the resistance of the refractory masonry elements of the coke ovens and, at the same time, ensures the required quality of coke;
- кокс, полученный из угольной шихты с добавкой буроугольного полукокса имеет повышенную реакционную способность и может использоваться главным образом для недоменного производства (в электротермии). Доля потребности в таком коксе невелика (вероятно поэтому изобретение в настоящее время не реализуется).- coke obtained from a coal charge with the addition of brown coal semicoke has increased reactivity and can be used mainly for non-domain production (in electrothermal). The proportion of demand for such coke is small (which is probably why the invention is not currently being implemented).
Технический результат, достигаемый заявляемым изобретением, состоит в упрощении способа подготовки шихты к коксованию за счет исключения специальной; технологической операции глубокой сушки шихты, сокращения количества перегрузок и транспортировок. Кроме того, заявляемое изобретение позволяет улучшить технологичность и экологичность процесса коксования за счет снижения уноса в атмосферу пыли от сухой шихты. Также заявляемый способ позволяет сохранить стойкость огнеупорной кладки коксовых печей и снижение затрат энергии за счет исключения самостоятельной операции сушки шихты. Также с учетом вышеуказанных технических результатов заявляемое изобретение является более экономичным по сравнению с известными способами подготовки шихты к коксованию.The technical result achieved by the claimed invention consists in simplifying the method of preparing the charge for coking due to the exclusion of a special one; the technological operation of deep drying the mixture, reducing the number of overloads and transportation. In addition, the claimed invention improves the manufacturability and environmental friendliness of the coking process by reducing the entrainment of dust from the dry charge into the atmosphere. Also, the inventive method allows you to save the resistance of the refractory masonry of coke ovens and reduce energy costs by eliminating the independent operation of drying the charge. Also, taking into account the above technical results, the claimed invention is more economical in comparison with the known methods of preparing the charge for coking.
Заявляемый технический результат обеспечивает загрузку шахты не меньшую, чем у прототипа, при этом сохраняется качество кокса не ниже, чем у прототипа.The claimed technical result ensures that the mine loading is not less than that of the prototype, while the quality of coke is not lower than that of the prototype.
Заявляемый технический результат достигается за счет того, что в способе подготовки угольной шихты к коксованию, включающем предварительный перед коксованием нагрев шихты, исходная влажность которой составляет (3,5-10)%, согласно изобретению на коксование подают шихту, нагретую в бункере до температуры от 35°С и не более 100°С, при этом нагреванию подвергают нижележащие слои шихты в процессе ее перемещения, при этом насыпная плотность нагреваемой шихты составляет не менее 650 кг/м3.The claimed technical result is achieved due to the fact that in the method of preparing the coal charge for coking, including pre-coking before heating the charge, the initial moisture content of which is (3.5-10)%, according to the invention, a charge heated in a bunker to a temperature from 35 ° C and not more than 100 ° C, while the underlying layers of the charge are subjected to heating during its movement, while the bulk density of the heated charge is at least 650 kg / m 3 .
Предварительный нагрев шихты осуществляют теплоносителем, температура которого не превышает 150-250°С.The preliminary heating of the mixture is carried out with a coolant, the temperature of which does not exceed 150-250 ° C.
Теплоносителем может являться пар или газ.The coolant may be steam or gas.
Теплоносителем может являться отработанный газ.The coolant may be exhaust gas.
Теплоносителем может являться отработанный дымовой газ после отопления коксовых печей.The coolant may be exhaust flue gas after heating coke ovens.
В заявляемом способе предварительный нагрев шихты осуществляется при ее вертикальном перемещении сверху вниз, например, в бункере, который специалисты называют «угольной башней». Заявитель использует термин «бункер», который является более общим по отношению к термину «угольная башня», т.к. никакие особенности «угольной башни» на заявленный технический результат не влияют. Главное - чтобы этот элемент оборудования, используемого в способе, выполнял функцию хранения шихты и ее выгрузки.In the inventive method, the pre-heating of the mixture is carried out with its vertical movement from top to bottom, for example, in a bunker, which experts call the "coal tower". The applicant uses the term "bunker", which is more general in relation to the term "coal tower", because no features of the "coal tower" on the claimed technical result do not affect. The main thing is that this element of the equipment used in the method has the function of storing the charge and unloading it.
Такой способ подачи шихты является традиционным, т.е. для осуществления заявляемого способа используется оборудование и технологические потоки, традиционно используемое в коксохимическом производстве.This method of feeding the charge is traditional, i.e. for the implementation of the proposed method uses equipment and process streams traditionally used in coke production.
Для обеспечения нагрева шихты при ее вертикальном перемещении сверху вниз в, нижней части бункер снабжают нагревательными элементами (в которых теплоносителем является, например, пар или газ). Способ нагрева шихты не является принципиальным, главное - обеспечить нагрев шихты до температуры от 35°С и не более 100°С.To ensure heating of the charge during its vertical movement from top to bottom, the lower part of the hopper is provided with heating elements (in which the heat carrier is, for example, steam or gas). The method of heating the charge is not fundamental, the main thing is to ensure the heating of the mixture to a temperature of from 35 ° C and not more than 100 ° C.
Для того, чтобы на коксование шла именно нагретая шихта, ее нагрев осуществляют в нижней части бункера с тем, чтобы шихта не успела охладиться.In order for the heated mixture to go to coking, it is heated in the lower part of the hopper so that the mixture does not have time to cool.
Нагрев шихты до температуры не более 100°С будет обеспечен, если температура теплоносителя будет составлять 150-250°С.The mixture will be heated to a temperature of not more than 100 ° C if the temperature of the coolant is 150-250 ° C.
В заявляемом способе не имеет значения остаточная влажность шихты, соответственно, нет необходимости ее контролировать. Также отсутствует необходимость в смешении предварительно нагретой шихты с другим сырьем, для сорбирования внешней влаги с шихты.In the inventive method, the residual moisture of the mixture does not matter, respectively, there is no need to control it. There is also no need to mix a pre-heated mixture with other raw materials to sorb external moisture from the mixture.
Заявляемый технический результат будет достигнут в любом случае, если выходящая из бункера на коксование шихта будет нагрета до температуры от 35°С и не более 100°С.The claimed technical result will be achieved in any case, if the charge leaving the hopper for coking is heated to a temperature of 35 ° C and not more than 100 ° C.
Нагрев шихты до определенной температуры при заданной температуре теплоносителя достигается путем регулирования расхода теплоносителя на обогрев шихты.Heating the charge to a certain temperature at a given temperature of the coolant is achieved by regulating the flow of coolant for heating the charge.
Для исключения потери тепла и влаги при нагреве шихты необходимо обеспечить плотность нагреваемой шихты не менее 650-700 кг/м3. При такой плотности будет обеспечен необходимый контакт частиц шихты между собой, обеспечивающий сохранение тепла шихты. Также при таком контакте, влага, удаляемая из нижележащих слоев шихты будет проникать в вышележащие слои шихты, обеспечивая сохранение содержания влаги в шихте.To eliminate the loss of heat and moisture during heating of the charge, it is necessary to ensure the density of the heated mixture is not less than 650-700 kg / m 3 . With this density, the necessary contact of the batch particles with each other will be ensured, which ensures the preservation of the heat of the batch. Also, with such contact, moisture removed from the underlying layers of the mixture will penetrate the overlying layers of the mixture, ensuring the preservation of the moisture content in the mixture.
В заявляемом способе не требуется осуществлять удаление влаги из шихты (глубокую сушку шихты), т.к. нагрев шихты осуществляется до температур, не превышающих 100°С, т.е. до температур, при которых осуществляется интенсивное испарение влаги.In the inventive method, it is not necessary to carry out the removal of moisture from the mixture (deep drying of the mixture), because charge is heated to temperatures not exceeding 100 ° C, i.e. to temperatures at which intensive evaporation of moisture is carried out.
В прототипе также температура шихты не достигает 100°С, однако в прототипе необходимо обеспечить влажность шихты не более 2,5-4,5%, что обеспечивается при удалении влаги из шихты путем сушки последней на сушильных установках.In the prototype, the temperature of the mixture does not reach 100 ° C, however, in the prototype it is necessary to ensure the moisture content of the mixture is not more than 2.5-4.5%, which is achieved by removing moisture from the mixture by drying the latter in drying plants.
Отсутствие в необходимости удалять влагу из шихты согласно заявляемому способу подготовки шихты при ее нагреве объясняется зависимостью вязкости и текучести воды при изменении ее температуры.The lack of the need to remove moisture from the mixture according to the claimed method of preparing the mixture when it is heated is explained by the dependence of the viscosity and fluidity of the water when its temperature changes.
Из источника «Справочник химика», второе издание переработанное и дополненное, том первый «Общие сведения. Строение вещества. Свойства важнейших веществ. Лабораторная техника», Ленинград, Москва, Государственное научно-техническое издательство химической литературы, 1963 г., стр.985-987, 1010» известны значения вязкости и текучести воды при различных температурах.From the source “Handbook of a chemist”, the second edition revised and supplemented, volume one “General information. The structure of the substance. Properties of essential substances. Laboratory equipment ", Leningrad, Moscow, State Scientific and Technical Publishing House of Chemical Literature, 1963, pp. 985-987, 1010" the values of viscosity and fluidity of water at various temperatures are known.
Авторами по сведениям, приведенным в вышеуказанном источнике, были построены графики (фиг.1) зависимости вязкости и текучести воды от ее температуры (η - вязкость, сП; f - текучесть, пуаз-1).According to the information given in the above source, the authors constructed graphs (Fig. 1) of the dependence of viscosity and fluidity of water on its temperature (η is viscosity, cP; f is fluidity, poise -1 ).
Как видно, при увеличении температуры воды от 0 до 100°С ее текучесть увеличивается более, чем в шесть раз, а ее вязкость уменьшается также более, чем в шесть раз. При этом до температуры воды 35-40°С и после 35-40°С изменения вязкости и текучести воды носят полулогарифмический характер. При температуре 35-40°С наблюдается перегиб на кривых характеристик вязкости и текучести воды. И при температурах, превышающих 35-40°С при сохранении полулогарифмического характера зависимостей вязкости и текучести воды от ее температуры, меняется скорость изменения вязкости и текучести (определяемые углом наклона кривых по отношению к участкам кривых вязкости и текучести до температур 35-40°С).As you can see, with increasing water temperature from 0 to 100 ° C, its fluidity increases by more than six times, and its viscosity also decreases by more than six times. Moreover, to a water temperature of 35-40 ° C and after 35-40 ° C, changes in the viscosity and fluidity of the water are semi-logarithmic in nature. At a temperature of 35-40 ° C, kink is observed on the curves of the characteristics of viscosity and fluidity of water. And at temperatures exceeding 35-40 ° С while maintaining the semi-logarithmic nature of the dependences of the viscosity and fluidity of water on its temperature, the rate of change of viscosity and fluidity changes (determined by the angle of the curves with respect to the sections of the viscosity and fluidity curves to temperatures 35-40 ° C) .
Т.е. при температурах 35-40°С происходят изменения свойств воды (вязкости, текучести) обусловленные не только влиянием температуры, но и изменением в результате нагрева воды ее физикохимических свойств, которые могут быть объяснены структурными изменениями агрегатного состояния воды.Those. at temperatures of 35-40 ° C, changes in the properties of water (viscosity, fluidity) occur due not only to the influence of temperature, but also to a change in its physicochemical properties as a result of heating the water, which can be explained by structural changes in the state of aggregation of water.
Авторы в заявляемом способе используют свои знания о свойствах воды, а именно: о характере изменения вязкости и текучести воды в результате ее нагрева.The authors in the claimed method use their knowledge about the properties of water, namely: the nature of changes in the viscosity and fluidity of water as a result of its heating.
Изменение вязкости и текучести влаги, содержащейся в шихте, при повышении температуры и изменение ее физических свойств при температурах от 0 до 100°С не может не сказаться на различном уплотнении влажной угольной шихты при ее нагреве в зависимости от температуры.A change in the viscosity and fluidity of the moisture contained in the charge with increasing temperature and a change in its physical properties at temperatures from 0 to 100 ° C cannot but affect the different compaction of the wet coal charge when it is heated, depending on the temperature.
Нагрев шихты до температур от 35°С и не более 100°С осуществляется при меньших затратах энергии, чем при нагреве шихты до температур, обеспечивающих определенное содержание влаги (до определенных значений влажности шихты).The mixture is heated to temperatures from 35 ° C and not more than 100 ° C at a lower energy cost than when the mixture is heated to temperatures providing a certain moisture content (to certain values of the moisture content of the mixture).
Авторами были проведены исследования, которые подтвердили, что при нагреве шихты в процессе ее прохождения через бункер (угольную башню), из которой шихта подается на коксование, до температур 35-100°С масса загрузки шихты для коксования увеличивается на 7,5-20%.The authors conducted studies that confirmed that when the charge is heated during its passage through the hopper (coal tower), from which the charge is fed to coking, to temperatures of 35-100 ° C, the charge mass of the charge for coking increases by 7.5-20% .
Авторы объясняют это тем, что при нагреве шихты происходит соответствующий нагрев содержащейся в шихте влаги. В результате такого нагрева изменяются вязкость и текучесть влаги, соответственно, изменяется прочность связи между отдельными частицами шихты, в результате чего происходит уплотнение шихты.The authors explain this by the fact that when the mixture is heated, the moisture contained in the mixture is heated accordingly. As a result of such heating, the viscosity and fluidity of the moisture change, respectively, the bond strength between the individual particles of the charge changes, as a result of which the mixture is densified.
Возможность использования в качестве теплоносителя в нагревательных элементах дымовых газов обеспечивает возможность повторного использования (утилизации) отработанного ресурса, например, отходящего дымового газа после обогрева коксовой батареи.The possibility of using flue gases as heating medium in the heating elements provides the possibility of reuse (utilization) of the spent resource, for example, exhaust flue gas after heating the coke oven battery.
Заявляемый способ подготовки шихты проверялся на оборудовании, использование которого предусмотрено ГОСТом 9521-74 при коксовании угольных шихт:The inventive method of preparation of the mixture was tested on equipment, the use of which is provided by GOST 9521-74 when coking coal blends:
- ящик из листовой стали размером 110×165×165 мм;- a box made of sheet steel with a size of 110 × 165 × 165 mm;
- бункер для загрузки шихты в ящик для коксования (фиг.2).- a hopper for loading the charge into the coking box (figure 2).
Кроме того, применяются: металлический ящик размером 110×205×200 мм для нагрева шихты и сушильный шкаф любого типа, обеспечивающий быстрый (в течение примерно 1 часа) нагрев 3 кг угольной шихты, помещенной в металлический ящик до температуры в интервале от 35°С и не более 100°С.In addition, the following are used: a metal box with a size of 110 × 205 × 200 mm for heating the charge and an oven of any type that provides quick (within about 1 hour) heating of 3 kg of a coal charge placed in a metal box to a temperature in the range from 35 ° C and no more than 100 ° C.
Используются также:Also used:
- термометры сопротивления;- resistance thermometers;
- прибор термодат.- thermodat device.
Суть проверки заключалась в определении и сравнении массы загрузки угольной шихты с разной влажностью, нагретой до разных температур в металлическом ящике размером 110×165×165 мм.The essence of the check was to determine and compare the charge mass of the coal charge with different humidity, heated to different temperatures in a metal box measuring 110 × 165 × 165 mm.
Сведения о составе исследуемой шихты приведены в таблице 1:Information about the composition of the investigated mixture are given in table 1:
где: ГЖО - газово-жирные отощенные угли; Г - газовые угли; ГЖ - газово-жирные угли; Ж - жирные угли; КС - коксовые слабоспекающие угли; КО - коксовые отощенные угли; ОС - отощенные слабоспекающие угли.where: GZhO - gas-fat lean coals; G - gas coals; GF - gas-fatty coals; F - fatty coals; KS - low coking coals; KO - coke lean coals; OS - lean, slightly sintering coals.
Сведения о качестве исследуемой шихты приведены в таблице 2:Information about the quality of the investigated mixture are given in table 2:
где: Wp - влажность; Ad - зольность; Vdaf - выход летучих веществ; Sd -содержание серы; Х - усадка; Y - толщина пластического слоя.where: Wp - humidity; Ad - ash content; Vdaf - yield of volatile substances; Sd is the sulfur content; X - shrinkage; Y is the thickness of the plastic layer.
Степень измельчения - 75% содержания частиц менее 3 мм.The degree of grinding - 75% of the content of particles less than 3 mm
Последовательность операций:The sequence of operations:
Испытуемая шихта с влажностью 9% в количестве 3 кг помещалась в металлический ящик размером 110×205×200 мм. Нагрев шихты осуществлялся в ящике, накрытом сверху противнем. Таким образом имитировался большой объем шихты. Ящик размещался в разогретом до 160°С сушильном шкафу. Температура шихты в ящике контролировалась при помощи термометров сопротивления, установленных в пристенных и осевой плоскостях.The test mixture with a moisture content of 9% in an amount of 3 kg was placed in a metal box measuring 110 × 205 × 200 mm. The charge was heated in a box covered with a baking sheet on top. Thus, a large volume of the charge was simulated. The box was placed in a drying cabinet heated to 160 ° C. The temperature of the charge in the box was controlled using resistance thermometers installed in the wall and axial planes.
Нагретая шихта пересыпалась в бункер 1 (фиг.2), а из него (путем открытия шибера) - в металлический ящик 2 размером 110×165×165 мм, днище которого находилось в 300 мм от шибера бункера. Избыток шихты из ящика удалялся при помощи жесткой металлической линейки. Проводилось взвешивание ящиков, а затем - ящиков с шихтой, на электронных весах. Результаты испытаний приведены на фиг.3 и в таблице 3.The heated mixture was poured into hopper 1 (Fig. 2), and from it (by opening the gate) into a
После того, как шихту нагрели, ее масса изменилась не более чем на 0,1% и, таким образом, влажность шихты при нагреве не изменялась более чем на 0,1%.After the mixture was heated, its mass changed by no more than 0.1% and, thus, the moisture content of the mixture when heated did not change by more than 0.1%.
Полученные данные свидетельствуют, что нагрев шихты с влажностью 9% до температуры 75°С приводит к повышению плотности загружаемой для коксования массы с 0,740 т/м3 (при температуре 20°С) до 0,870 т/м3 (при температуре 75°С). Это подтверждает увеличение насыпной плотности и, следовательно, величины загрузки на 17,5% при температуре 75°С по сравнению с величиной загрузки при 20°С. При 90°С величина и плотность загрузки возрастает на 20% по сравнению с плотностью при 20°С.The data obtained indicate that heating the charge with a moisture content of 9% to a temperature of 75 ° C leads to an increase in the density of the mass loaded for coking from 0.740 t / m 3 (at a temperature of 20 ° C) to 0.870 t / m 3 (at a temperature of 75 ° C) . This confirms the increase in bulk density and, therefore, the load by 17.5% at a temperature of 75 ° C compared with the load at 20 ° C. At 90 ° C, the magnitude and density of the load increases by 20% compared with the density at 20 ° C.
Величина насыпной плотности при 40°С составляет 0,803 т/м3, - это на 8,5% больше, чем при 20°С.The bulk density at 40 ° C is 0.803 t / m 3 , which is 8.5% more than at 20 ° C.
Для шихты с влажностью 7% плотность загрузки при 75°С в тех же условиях составляет 0,875 т/м3, а при температуре 20°С - 0,745 т/м3.For a charge with a moisture content of 7%, the loading density at 75 ° C under the same conditions is 0.875 t / m 3 , and at a temperature of 20 ° C - 0.745 t / m 3 .
Таким образом, величина плотности загрузки шихты с влажностью 7,0% при 75°С на 17,45% выше по сравнению с плотностью загрузки шихты при температуре 20°С.Thus, the charge density of the charge with a moisture content of 7.0% at 75 ° C is 17.45% higher compared to the charge density of the charge at a temperature of 20 ° C.
Следовательно, нагрев угольной шихты даже при отсутствии изменения ее влажности (практическом отсутствии) приводит к увеличению величины угольной загрузки и, следовательно, ее насыпной плотности при любом подогреве угольной шихты.Consequently, heating the coal charge even in the absence of a change in its moisture content (practical absence) leads to an increase in the value of the coal load and, therefore, its bulk density for any heating of the coal charge.
Наблюдаемое явление уплотнения (увеличения насыпной плотности) влажных сыпучих материалов при их нагреве может распространяться и на другие сыпучие материалы, если процесс их нагрева не сопровождается химическими реакциями.The observed phenomenon of compaction (increase in bulk density) of wet bulk materials during their heating can extend to other bulk materials, if the process of heating is not accompanied by chemical reactions.
Можно ожидать увеличение массы разовой загрузки влажной угольной шихты в коксовые печи при нагреве ее в интервале температур от 35 до 100°С на 7,5-20% и притом избежать негативных явлений, связанных с загрязнением угольной пылью парогазовых продуктов, а также сохранить стойкость кладки коксовых батарей (коксовых печей). Одновременно можно ожидать повышение структурной прочности и других показателей качества кокса из нагретых шихт и повышение производительности коксовых печей на 10-12% по сравнению с технологией получения кокса из шихт, имеющих температуру 20°С.We can expect an increase in the mass of a single charge of the wet coal charge in coke ovens when it is heated in the temperature range from 35 to 100 ° C by 7.5-20% and, moreover, the negative effects associated with coal dust contamination of combined-cycle products are avoided, and masonry stability coke oven batteries (coke ovens). At the same time, we can expect an increase in structural strength and other quality indicators of coke from heated blends and an increase in the productivity of coke ovens by 10-12% compared with the technology for producing coke from blends having a temperature of 20 ° C.
Нагрев шихты в нижней части бункера можно осуществлять любым образом, естественно, с учетом целесообразности и экономичности. Целесообразно нагрев осуществлять посредством теплоносителей (газ, пар), особенно удобно использовать в качестве теплоносителей отработанные ресурсы, т.к. при этом происходит их повторное использование (экономия) и утилизация.The heating of the mixture in the lower part of the hopper can be carried out in any way, of course, taking into account the feasibility and efficiency. It is advisable to carry out the heating by means of heat carriers (gas, steam), it is especially convenient to use the spent resources as heat carriers, since at the same time, they are reused (saved) and disposed of.
В заявляемом способе, как уже указывалось ранее, необходимо обеспечить нагрев шихты перед выходом ее из бункера (угольной башни) на коксование. Скорость движения шихты в бункере задается необходимым расходом шихты на коксование. Сохраняется конструкция бункера и существующие технологические потоки.In the inventive method, as previously mentioned, it is necessary to ensure the heating of the mixture before it leaves the hopper (coal tower) for coking. The speed of movement of the charge in the hopper is set by the necessary charge consumption for coking. The bunker design and existing process flows are maintained.
Производительность и период коксования определяют скорость движения шихты в бункере и, соответственно, определяют время нахождения шихты в области нагревательных элементов, что определяет температуру шихты на выходе из бункера. Кроме того, температуру шихты в зоне нагрева и, следовательно, на выходе из бункера можно регулировать расходом теплоносителя.Productivity and coking period determine the speed of the charge in the hopper and, accordingly, determine the residence time of the charge in the area of the heating elements, which determines the temperature of the charge at the outlet of the hopper. In addition, the temperature of the charge in the heating zone and, therefore, at the outlet of the hopper can be controlled by the flow of coolant.
При нагреве слоев шихты, расположенных в нижней части бункера вблизи ее выхода, из шихты, конечно, будет удаляться небольшое количество влаги, при этом влага, удаляемая в виде пара из нижележащих слоев шихты, будет подниматься вверх, обеспечивая небольшой нагрев шихты, расположенной на более удаленном от выхода из бункера уровне. Удаляемая из нижележащих слоев шихты влага удаляется вместе с теплоносителем по специальным отводящим отработанный теплоноситель или влагу каналам.When heating the layers of the charge located in the lower part of the hopper near its exit, of course, a small amount of moisture will be removed from the charge, while moisture removed in the form of steam from the underlying layers of the charge will rise upward, providing a slight heating of the charge, located at more remote from the exit from the hopper level. The moisture removed from the underlying layers of the charge is removed together with the coolant through special channels that discharge the spent coolant or moisture.
На фиг.1 изображен график зависимости вязкости и текучести воды от ее температуры.Figure 1 shows a graph of the dependence of viscosity and fluidity of water on its temperature.
На фиг.2 изображена экспериментальная установка, включающая бункер и емкость (ящик) для приема из бункера влажной нагретой до разных температур угольной шихты с целью определения плотности ее загрузки.Figure 2 shows the experimental setup, which includes a hopper and a container (box) for receiving from the hopper a wet coal charge heated to different temperatures in order to determine its loading density.
На фиг.3 приведена зависимость насыпной плотности влажной угольной шихты от температуры ее подогрева (зависимость логарифма насыпной плотности от температуры подогрева шихты).Figure 3 shows the dependence of the bulk density of the wet coal charge on the temperature of its heating (the dependence of the logarithm of the bulk density on the temperature of the charge heating).
На фиг.4 изображена угольная башня (бункер) с углезагрузочным вагоном на реальном коксохимическом производстве.Figure 4 shows a coal tower (bunker) with a coal-loading car in a real coke production.
На фиг.4 представлены: поз.1 - секции угольной башни; поз.2 - элементы ввода теплоносителя; поз.3 - элементы отвода теплоносителя; поз.4 - углезагрузочный вагон.Figure 4 presents: position 1 - section of the coal tower; pos.2 - input elements of the coolant; Pos. 3 - heat transfer elements; Pos.4 - coal loading car.
По результатам испытаний на установке согласно фиг.2 авторами проведен анализ реального осуществления нагрева угольной шихты в условиях реального существующего коксохимического производства в условиях существующих технологических потоков и оборудования (фиг.4). Угольная шихта с влажностью 9% в соответствии с существующими инструкциями и правилами технической эксплуатации загружается в сектора угольной башни. Нагрев шихты осуществляется за счет теплообмена с отходящими дымовыми газами системы обогрева коксовых печей в нижней части угольной башни. Температура дымового газа достигает 250°С. Обогрев осуществляется в объеме часового расхода шихты. Расход шихты на коксование составляет 100 т/час. Насыпная плотность перемещающегося слоя угольной шихты не превышает 650-700 кг/м3. Поэтому обогреваемый объем составляет: 100:0,65=154 м3 (или примерно 150 м3). Объем теплоносителя составляет 70000 м3/час. Температура угольной шихты на входе в углезагрузочный вагон 90°С, влажность 6%. При нагреве угольной шихты ее влажность снижается с 9 до 6%. Влага удаляется по специальным отводящим каналам вместе с отработанным теплоносителем. Насыпная плотность загрузки угольной шихты увеличивается на 20%. Увеличение насыпной плотности угольной шихты и снижение ее влажности приводят к увеличению производительности коксовых печей на 12% и одновременно к повышению качества кокса.According to the test results on the installation according to figure 2, the authors analyzed the real implementation of heating the coal charge in the conditions of the real existing coke production in the conditions of existing process flows and equipment (figure 4). Coal charge with a moisture content of 9% in accordance with existing instructions and technical operation rules is loaded into the sectors of the coal tower. The charge is heated due to heat exchange with exhaust flue gases from the heating system of coke ovens in the lower part of the coal tower. The flue gas temperature reaches 250 ° C. Heating is carried out in the amount of hourly charge consumption. The charge consumption for coking is 100 tons / hour. The bulk density of the moving coal charge layer does not exceed 650-700 kg / m 3 . Therefore, the heated volume is: 100: 0.65 = 154 m 3 (or approximately 150 m 3 ). The volume of coolant is 70,000 m 3 / h. The temperature of the coal charge at the entrance to the coal-loading
Известно, что при снижении влажности угольной шихты, загружаемой в коксовые печи, на 1% производительность коксовых печей возрастает примерно на 1,24% (Турченко П.И., Мессерм П.Е., Остапченко А.В. «Кокс и Химия», 1961, №10, с.7-10). Следовательно попутное удаление 3% влаги сопровождается ростом производительности на 6-7% и дополнительно на 5% от повышения плотности загрузки на 20%.It is known that with a decrease in the moisture content of a coal charge loaded into coke ovens by 1%, the productivity of coke ovens increases by about 1.24% (Turchenko P.I., Messerm P.E., Ostapchenko A.V. “Coke and Chemistry” , 1961, No. 10, p. 7-10). Therefore, the associated removal of 3% moisture is accompanied by an increase in productivity by 6-7% and an additional 5% from an increase in loading density by 20%.
Таким образом, при загрузке в коксовые печи влажной теплой шихты (90°С) их производительность увеличивается на 11-12%. Это более, чем в 2 раза превышает эффект от значительно более затратных и энергоемких технологий, например, частичное брикетирование шихты.Thus, when a moist warm mixture (90 ° C) is loaded into coke ovens, their productivity increases by 11-12%. This is more than 2 times the effect of much more costly and energy-intensive technologies, for example, partial briquetting of a charge.
В условиях коксования в реторте печи Николаева для загрузки влажной нагретой шихты (75°С) показатель П25 составляет 87,3% по сравнению с величиной П25 равное 83,6% для влажной шихты, загруженной в реторту при 20°С. Аналогичные показатели П10, соответственно понизились с 9,2% до 6,6%.Under coking conditions in the retort of the Nikolaev furnace for loading the wet heated mixture (75 ° C), the P25 index is 87.3% compared to the P25 value of 83.6% for the wet mixture loaded into the retort at 20 ° C. Similar indicators of P10, respectively, decreased from 9.2% to 6.6%.
Следует иметь ввиду, что удаление влаги, не являлось целью нагрева шихты. Однако нагрев шихты до требуемых температур (до 90°С) привел одновременно к тому, что увеличилась плотность загрузки, а также к попутному удалению влаги. Т.е. при коксовании таким образом подготовленной шихты снизятся затраты энергии на удаление влаги, т.к. предварительно часть влаги уже была удалена при нагреве шихты.It should be borne in mind that the removal of moisture was not the purpose of heating the charge. However, heating the mixture to the required temperatures (up to 90 ° C) simultaneously led to an increase in loading density, as well as to the associated removal of moisture. Those. when coking a prepared mixture in such a way, the energy consumption for moisture removal will decrease, since previously, part of the moisture has already been removed by heating the charge.
Т.е. одновременно с увеличением плотности загрузки авторы решили задачу снижения расхода энергии при коксовании шихты, связанной с удалением 3% влаги.Those. together with an increase in the loading density, the authors solved the problem of reducing energy consumption during coking of the charge associated with the removal of 3% moisture.
Экспериментальные данные о зависимости насыпной плотности влажной угольной шихты от температуры ее подогрева, полученные на установке фиг.2, приведены в таблице 3 и на фиг.3. При этом логарифм насыпной плотности угольной загрузки находится в линейной зависимости от температуры нагрева влажной шихты, т.е. наблюдается полулогарифмическая зависимость насыпной плотности влажной угольной шихты от температуры ее нагрева. При нагреве влажной угольной шихты до 75-90°С плотность и масса загрузки шихты в коксовые печи увеличивается на 17,5-20%. При этом производительность коксовых печей возрастает от влияния плотности на 5% и дополнительно на 7% за счет снижения влажности на 3%.Experimental data on the dependence of the bulk density of the wet coal charge on the temperature of its heating, obtained on the installation of figure 2, are shown in table 3 and figure 3. In this case, the logarithm of the bulk density of the coal charge is linearly dependent on the heating temperature of the wet charge, i.e. a semi-logarithmic dependence of the bulk density of the wet coal charge on its heating temperature is observed. When a wet coal charge is heated to 75-90 ° C, the density and mass of charge loading in coke ovens increases by 17.5-20%. Moreover, the productivity of coke ovens increases from the influence of density by 5% and additionally by 7% due to a decrease in humidity by 3%.
Сведения о плотности загрузки при различных температурах и влажности шихты приведены в таблице 3:Information about the loading density at different temperatures and humidity of the mixture are given in table 3:
На фиг.3 показана зависимость (полулогарифмическая зависимость) насыпной плотности от температуры влажной шихты. Линия 1 - влажность шихты 9%; линия 2 -влажность шихты 7%.Figure 3 shows the dependence (semi-logarithmic dependence) of bulk density on the temperature of the wet mixture. Line 1 - charge moisture 9%; line 2 - charge moisture 7%.
Таким образом, результаты проведенных исследований показывают, что увеличить плотность загрузки (а, следовательно, насыпную массу загрузки) можно при сохранении первоначальной влажности угольной шихты, без дополнительных затрат на сушку шихты и без негативных последствий, обусловленных сушкой шихты.Thus, the results of the studies show that it is possible to increase the charge density (and, therefore, the bulk load) while maintaining the initial moisture content of the coal charge, without additional costs for drying the charge and without the negative consequences caused by drying of the charge.
Авторы не ограничивают заявляемый способ только для его применения в отношении угольной шихты. Особенности способа не зависят от того, какой будет подвергаться нагреву и дальнейшему уплотнению. Главное для заявляемого способа - то, что его использование возможно только для сыпучего материала, а также то, что он применим только для влажного сыпучего материала. Влажная шихта (материал) в заявляемом способе - это шихта с влажностью выше 3,5%. Шихта для коксования по своему назначению является сыпучим материалом, поэтому дополнительного указания на то, что используемая в заявляемом способе шихта является сыпучей, авторы не делают.The authors do not limit the claimed method only for its application in relation to coal charge. Features of the method do not depend on which will be subjected to heating and further compaction. The main thing for the proposed method is that its use is possible only for bulk material, and also that it is applicable only for wet bulk material. Wet mixture (material) in the present method is a mixture with a moisture content above 3.5%. The charge for coking in its intended purpose is bulk material, therefore, the authors do not make an additional indication that the charge used in the claimed method is bulk.
Claims (5)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012109429/02A RU2501838C2 (en) | 2012-03-12 | 2012-03-12 | Method of preparing coal charge for coking |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012109429/02A RU2501838C2 (en) | 2012-03-12 | 2012-03-12 | Method of preparing coal charge for coking |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2012109429A RU2012109429A (en) | 2013-09-27 |
| RU2501838C2 true RU2501838C2 (en) | 2013-12-20 |
Family
ID=49253512
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2012109429/02A RU2501838C2 (en) | 2012-03-12 | 2012-03-12 | Method of preparing coal charge for coking |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2501838C2 (en) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU6431A1 (en) * | 1926-08-30 | 1928-09-29 | Всеобщая компания электричества | Device for regulating turbines with double or multiple steam extraction |
| GB378281A (en) * | 1930-11-20 | 1932-08-11 | Otto & Co Gmbh Dr C | Improvements relating to the production of high-class coke |
| SU822758A3 (en) * | 1976-12-17 | 1981-04-15 | Дидиер Энжинееринг Гмбх (Фирма) | Method of preliminary drying and heating of coal prior to coking |
| US4385962A (en) * | 1980-06-16 | 1983-05-31 | Ruhrkohle Aktiengesellschaft | Method for the production of coke |
| SU1214718A1 (en) * | 1984-06-06 | 1986-02-28 | Кузнецкий Филиал Восточного Ордена Трудового Красного Знамени Научно-Исследовательского Углехимического Института | Method of preparing charge for carbonization |
-
2012
- 2012-03-12 RU RU2012109429/02A patent/RU2501838C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU6431A1 (en) * | 1926-08-30 | 1928-09-29 | Всеобщая компания электричества | Device for regulating turbines with double or multiple steam extraction |
| GB378281A (en) * | 1930-11-20 | 1932-08-11 | Otto & Co Gmbh Dr C | Improvements relating to the production of high-class coke |
| SU822758A3 (en) * | 1976-12-17 | 1981-04-15 | Дидиер Энжинееринг Гмбх (Фирма) | Method of preliminary drying and heating of coal prior to coking |
| US4385962A (en) * | 1980-06-16 | 1983-05-31 | Ruhrkohle Aktiengesellschaft | Method for the production of coke |
| SU1214718A1 (en) * | 1984-06-06 | 1986-02-28 | Кузнецкий Филиал Восточного Ордена Трудового Красного Знамени Научно-Исследовательского Углехимического Института | Method of preparing charge for carbonization |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2012109429A (en) | 2013-09-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Rodrigues et al. | Charcoal: A discussion on carbonization kilns | |
| Brown et al. | Process optimization of an auger pyrolyzer with heat carrier using response surface methodology | |
| Westover et al. | Impact of thermal pretreatment on the fast pyrolysis conversion of southern pine | |
| Kraiem et al. | Impregnation of olive mill wastewater on dry biomasses: Impact on chemical properties and combustion performances | |
| BR112019008035B1 (en) | CONTINUOUS PROCESS AND APPARATUS FOR DIRECT REDUCTION OF IRON ORE IN A SOLID STATE | |
| RU2604629C2 (en) | Method of preparing coal mixes for coke production, coal mix and coke production method | |
| US3655350A (en) | Coal pellet and a method of manufacturing same | |
| RU2501838C2 (en) | Method of preparing coal charge for coking | |
| RU2456332C2 (en) | Method of moulding | |
| GB1563072A (en) | Process for preparing blast furnace coke | |
| JPH05334B2 (en) | ||
| Isemin et al. | Development of a fluidized-bed reactor for oxidative torrefaction of biowastes | |
| Isemin et al. | Study of oxidative torrefaction process of sunflower husks | |
| Agrawal | Technological advancements in cokemaking | |
| JP4460177B2 (en) | Coke production method using waste plastic | |
| RU149053U1 (en) | TUNNEL FURNACE | |
| CN111635775A (en) | Method for coking by using phthalic anhydride rectification residues | |
| JP5983278B2 (en) | Method for producing highly reactive coke for blast furnace | |
| Sharma et al. | Study on coke size degradation from coke plant wharf to blast furnaces stock house | |
| CN110715875A (en) | Method for measuring ash content in coal | |
| CN112111292A (en) | Coke matched with waste activated carbon and coking method | |
| RU2078794C1 (en) | Method of fabricating coal briquets | |
| CN114350397B (en) | Process for producing special calcined coke or ultra-low ash metallurgical coke in chamber coke oven by using special asphalt | |
| WO2013000444A2 (en) | Coal charge for blast furnace coke production | |
| RU2676042C1 (en) | Method for producing charcoal |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190313 |