RU2749261C2 - Установка термоокислительного коксования - Google Patents
Установка термоокислительного коксования Download PDFInfo
- Publication number
- RU2749261C2 RU2749261C2 RU2019136105A RU2019136105A RU2749261C2 RU 2749261 C2 RU2749261 C2 RU 2749261C2 RU 2019136105 A RU2019136105 A RU 2019136105A RU 2019136105 A RU2019136105 A RU 2019136105A RU 2749261 C2 RU2749261 C2 RU 2749261C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- coke
- chamber
- coal
- thermal oxidative
- thermal
- Prior art date
Links
- 238000003763 carbonization Methods 0.000 title abstract 5
- 239000000571 coke Substances 0.000 claims abstract description 110
- 239000003245 coal Substances 0.000 claims abstract description 67
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims abstract description 33
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 claims abstract description 20
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 19
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000004939 coking Methods 0.000 claims description 45
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 28
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 26
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 13
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 11
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 239000000779 smoke Substances 0.000 claims description 10
- 239000000428 dust Substances 0.000 claims description 9
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims description 6
- 238000009966 trimming Methods 0.000 claims description 5
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 claims description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 10
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 239000011449 brick Substances 0.000 abstract 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 20
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 7
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 description 7
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 description 6
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 4
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 4
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N nitrogen oxide Inorganic materials O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000003039 volatile agent Substances 0.000 description 3
- 239000013065 commercial product Substances 0.000 description 2
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 2
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 2
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 2
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 2
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 230000008447 perception Effects 0.000 description 2
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001021 Ferroalloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003570 air Substances 0.000 description 1
- 230000008033 biological extinction Effects 0.000 description 1
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 1
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 1
- 239000008236 heating water Substances 0.000 description 1
- 230000001535 kindling effect Effects 0.000 description 1
- 230000008520 organization Effects 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 238000010583 slow cooling Methods 0.000 description 1
- 239000004449 solid propellant Substances 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 238000004227 thermal cracking Methods 0.000 description 1
- 230000008646 thermal stress Effects 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 1
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
- C10B39/00—Cooling or quenching coke
- C10B39/12—Cooling or quenching coke combined with conveying means
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
- C10B49/00—Destructive distillation of solid carbonaceous materials by direct heating with heat-carrying agents including the partial combustion of the solid material to be treated
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Coke Industry (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области переработки угля, в частности к получению из угля тепловой энергии и кокса для металлургии и других отраслей промышленности. Установка термоокислительного коксования углей содержит последовательно установленные бункер угля, камеру зажигания с соплами вторичного дутья и каналом отвода продуктов сгорания и камеру термоокислительного коксования, которые разделены разделительным экраном и расположены над колосниковой решеткой прямого хода, имеющей на входе регулятор высоты слоя угля и снизу колосниковой решетки зоны первичного дутья, камеру выдержки кокса и транспортер выгрузки и охлаждения кокса. При этом стены камер выполнены охлаждаемыми в виде экранов, закрытых с наружной стороны теплоизоляцией, а с внутренней стороны закрыты обмуровкой, но только в камере термоокислительного коксования и в верхней части камеры выдержки кокса. Технический результат заявленного изобретения заключается в повышении выхода кокса, качества кокса, эффективности и надежности установки термоокислительного коксования углей. 9 з.п. ф-лы, 2 ил.
Description
Изобретение относится к области энерготехнологической переработки угля, в частности к получению из угля тепловой энергии и кокса для металлургии и других отраслей промышленности. Оно может использоваться в котлах коммунальной и промышленной энергетики, и направлено на рациональное использование твердого топлива.
Известна установка термоокислительного коксования (УТК) Аксуского завода ферросплавов (Страхов В.М. и др. Промышленные исследования процесса термоокислительного коксования на цепных колосниковых решетках. Кокс и химия. №5, 2008, стр.22-28). УТК выполнена на основе типового водогрейного котла КВ-ТС-20 тепловой мощностью 20 Гкал/ч с топкой прямого хода. При этом топочный объём является камерой термоокислительного коксования, причем охлаждаемой, так как она образована экранами котла. Кроме основной продукции – кокса, извлекается тепловая энергия в виде горячей сетевой воды, которая нагревается в экранах и в конвективных поверхностях нагрева котла. Термоокислительное коксование осуществляется в слое угля на движущейся колосниковой решетке прямого хода теплом сжигания летучих веществ и части коксуемой массы угля в потоке воздуха, подаваемого снизу, из зон первичного дутья из-под колосниковой решеткой.
Недостатком этого устройства является низкое качество кокса и низкая эффективность, так как тепловая энергия расходуется не только на прогрев и коксование угля, но и сопровождается передачей заметной части тепла к экранам котла, особенно в режиме запуска УТК. Соответственно имеется заметный пережог коксуемой массы угля для поддержания необходимой в процессе коксования высокой температуры. Эта снижает выход и качество кокса из-за повышения его зольности по мере выгорания углерода. Кроме того, необходимость выработки заданной тепловой мощности в котле КВ-ТС-20 влияет на производство кокса, дополнительно уменьшая качество и производство кокса, если необходим останов котла или минимальная нагрузка, например, в летний период ночью. Для решетки прямого хода также важно организовать стабильное положение границы зажигания слоя, так как в переходных режимах она может сместиться и уйти с погасанием слоя.
Из известных технических решений наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству, которое выбрано прототипом, является УТК по патенту РФ № 2697472. УТК содержит последовательно установленные бункер угля, камеру зажигания с каналом отвода продуктов сгорания и камеру термоокислительного коксования, которые выполнены из обмуровки, разделены разделительным экраном с завихрительным изгибом и расположены над колосниковой решеткой прямого хода, имеющей на входе регулятор высоты слоя и снизу колосниковой решетки зоны первичного дутья, камеру и транспортер выгрузки и охлаждения кокса. Этот транспортер предназначен для мокрого тушения кокса и выполнен также в виде дорогой и громоздкой колосниковой решетки прямого хода с расположенными над ней форсунками дисперсной подачи воды. Разделительный экран с завихрительным изгибом дает вихревые потоки, интенсивное горение, зажигание слоя угля в камере термоокислительного коксования с поддержанием стабильного положения границы зажигания слоя.
Обе колосниковые решетки в средней части имеют подрезающие планки, которые ворошат движущийся слой кокса. Канал отвода продуктов сгорания открыт в атмосферу. Камеры термоокислительного коксования, зажигания и выдержки кокса и канал отвода продуктов сгорания выполнены из обмуровки, неохлаждаемые. Это снижает выгорание и повышает качество кокса.
Недостатками прототипа являются:
- Низкое качество кокса, так как быстрый разогрев при зажигании угля, а также при мокром тушении кокса уголь и кокс испытывают термические удары, интенсивно и дробятся, и это понижает качество кокса.
- Низкая эффективность, так как нет выработки тепла или пара, и всё выделяющееся тепло, причем без рекуперации сбрасывается в атмосферу.
- Низкая надежность и эффективность, так как неохлаждаемые, выполненные из тяжелой обмуровки камеры термоокислительного коксования, зажигания и выдержки кокса требуют медленного охлаждения и разогрева с пережогом топлива при старте, иначе тяжелая обмуровка лопнет из-за термоударов, а собственная масса обмуровки и фундаментов велики.
- Низкая надежность, подрезающие планки быстро изнашиваются, так как они неохлаждаемые и не имеют шипов (как зубы на ковшах экскаваторов), предварительно ворошащих надвигающийся слой угля или кокса.
Целью изобретения и решаемой технической задачей являются: повышение: выхода кокса, качества кокса, эффективности и надежности УТК.
Технический результат, обеспечивающий решение этой задачи, заключается в том, что в УТК, содержащей последовательно установленные бункер угля, камеру зажигания с соплами вторичного дутья и каналом отвода продуктов сгорания и камеру термоокислительного коксования, которые разделены разделительным экраном и расположены над колосниковой решеткой прямого хода, имеющей на входе регулятор высоты слоя и снизу колосниковой решетки зоны первичного дутья, камеру выдержки кокса и транспортер выгрузки и охлаждения кокса, предлагается стены, контактирующие с топочной средой выполнить охлаждаемыми, в виде экранов, закрытых с наружной стороны теплоизоляцией, а со стороны топочной среды закрытых обмуровкой, но только в зонах поддержания высоких температур: в камере термоокислительного коксования и в верхней части камеры выдержки кокса.
Предлагаемая конструкция стен УТК, контактирующих с топочной средой позволяет решить многие проблемы. Во-первых, экраны охлаждаются и воспринимают нагрузку от веса обмуровки и теплоизоляции, причем они минимизируют их толщину и вес за счет собственного отвода тепла и поэтому создают легкую, надежную конструкцию стен и потолков. Обмуровка и теплоизоляция тонкие, легкие, поэтому габариты и вес УТК и её фундаментов резко снижаются, что повышает надежность и эффективность УТК.
Во-вторых, там, где необходима высокая топочная температура (камера термоокислительного коксования и верхняя часть камеры выдержки кокса) экраны закрыты обмуровкой, их тепловосприятие минимально, поэтому не требуется дополнительного сжигания коксуемой массы для поддержания нужной температуры, этим повышается выход и качества кокса, а также эффективность работы УТК.
В-третьих, в нижней части камеры выдержки кокса и в канале отвода продуктов сгорания, где требуется охлаждение экраны открыты, что обеспечивает теплосъем, повышая эффективность УТК за счет утилизации тепла.
В дополнительном п.2 предлагается в УТК под бункером угля и питателем топлива до камеры зажигания установить камеру сушки, которая подключена снизу к тракту подачи горячего дутья, а сверху к тракту удаления паров влаги топлива, соединенному через дымосос с соплами вторичного дутья камеры зажигания. Такое техническое решение позволяет организовать управляемый за счет работы дымососа процесс нагрева и сушки угля. Это процесс постепенного, без термоудара, нагрева потока угля горячими дутьем и подсасываемыми из камеры зажигания газами, протекающий без термического растрескивания частиц угля и без затрат на эти процессы тепла сгорания коксующейся массы, что повышает и качество и выход кокса.
В дополнительном п.3 предлагается в разделительном экране установить каналы коксового газа, которые, как и сопла вторичного дутья, направлены в камеру зажигания, причем с наклоном на слой угля и тангенциально к условным осям формируемых в камере зажигания вертикальных вихрей, по меньшей мере, одного. При этом за счет направленных тангенциально (не радиально) к условным осям формируемых вертикальных вихрей каналов коксового газа и сопл вторичного дутья создаются вертикальные горящие вихри, один, два и более. В совокупности с наклоном струй на слой угля и охлаждением камеры зажигания открытыми экранами вихри обеспечивают, во-первых, проникание горения в слой и интенсивное воспламенение слоя угля, а во-вторых, также и дожигание выходящих продуктов неполного сгорания в факелах. При этом дожигание за счет охлаждения экранами без высокой температуры, с низкой эмиссией оксидов азота и без шлакования стен, экологически эффективно, с устойчивым зажиганием от вихревых факелов входящего слоя угля.
Дополнительный п.4 конкретизирует схему повышения эффективности УТК за счет утилизации тепла при использовании котла, парового или водогрейного, с включением экранов и конвективных поверхностей нагрева в его контуры циркуляции, причем канал отвода продуктов сгорания имеет также параллельно подключенный к атмосфере через откидной клапан и байпас. Применение котла с воздухоподогревателем и калориферами повышает качество кокса, и эффективность УТК за счет рекуперации, возврата тепла с горячим дутьем на сушку угля и коксование с соответствующим уменьшением выгорания кокса. Включение калориферов в контуры циркуляции котла со сбросом тепла на подогрев избыточного воздуха повышает выход кокса в режиме снижения потребляемой нагрузки котла. Подключение к атмосфере канала отвода продуктов сгорания через откидной клапан и байпас, минуя конвективные поверхности нагрева, дополнительно обеспечивает:
- растопку и вывод в режим УТК с повышением качества кокса;
- вывод энергии взрыва горючих газов в нерасчетных режимах работы повышает надежность работы УТК;
- вывод избыточного тепла с горячими продуктами сгорания через откидной клапан и байпас в атмосферу помимо конвективных поверхностей нагрева котла, что позволяет сохранить производства кокса при снижении потребления энергии. УТК может работать и со сбросом всего неиспользуемого тепла в атмосферу, но более эффективно, чем прототип, так как часть тепла используется при сушке угля и производстве кокса.
В дополнительном п.5 предлагается канал отвода продуктов сгорания выполнить вертикальным, заканчивающимся дымовой трубой, что позволяет повысить эффективность УТК за счет использования самотяги для удаления продуктов сгорания из котла, причем в соответствии с п.4, возможно и через откидной клапан и байпас, минуя конвективные поверхности нагрева котла.
В дополнительном п.6 предлагается поперек колосниковой решетки, в её конце и/или над камерой выдержки кокса расположить загрузчик порций измельченного коксующегося угля, камеру выдержки кокса предлагается оформить в виде зигзагообразного канала, причем её нижнюю выполнить экранами котла и включить в тракт рециркуляции коксовых газов через пылеуловитель, дымосос рециркуляции и калориферы. При попадании порций частиц коксующегося угля между раскаленными кусками отожженного угля, они будут выделять смолы, склеивать горячие частицы угля, в том числе недефицитного неспекающегося и/или слабоспекающегося. При дальнейшем прогреве смолы застывают, образуя куски более качественного кокса, что повышает эффективность УТК. При этом кокс выдерживается при высокой температуре в верхней части, набирая прочность, пересыпается с перемешиванием и разрушением наиболее крупных кусков при движении вниз в зигзагообразном канале. Далее, причем только в нижней части камеры выдержки кокса, кокс охлаждается экранами и рециркуляцией коксовых газов перед выгрузкой, обеспечивая высокое качество кокса и полезное использования тепла с повышением эффективности УТК.
В дополнительном п.7 предлагается применить мокрое тушение кокса на более простом и дешевом в сравнении с прототипом пластинчатом транспортере выгрузки и охлаждения кокса с расположенной сверху системой дисперсной подачи воды и надежно работающими охлаждаемыми подрезающими планками, которые оснащены направленными встречно движению транспортера шипами и перемешивают смоченный слой кокса. Это повышает равномерность охлаждения кокса по толщине слоя и надежность УТК.
В дополнительном п.8, в отличии от п.7, предлагается применить сухое тушение кокса в закрытом транспортере скребкового типа с охлаждаемой водой рубашкой. Кондуктивное охлаждение кокса не сопровождается увлажнением и термоударом. Это не только повышает качество кокса, но и эффективность УТК, так как тепло кокса используется для подогрева воды.
В дополнительном п.9 (как и в п.7) предлагается установить в камере термоокислительного коксования с зазором 10-15 мм от поверхности решетки подрезающие планки. Эти планки, в отличии от прототипа, охлаждаемые, оснащены, направленными против движения слоя шипами. Поэтому они меньше изнашиваются, более надежны, подрезают и перемешивают слой, обеспечивая равномерное пропекание (охлаждение, п.7) слоя, что повышает качество кокса.
В дополнительном п.10 предлагается камеру термоокислительного коксования подключить трактом горючих газов через пылеуловитель к конденсатору жидкой фазы и далее к сбросным соплам, которые установлены в камере зажигания с наклоном на слой угля и направлены тангенциально к условным осям формируемых в камере зажигания зажигающих вихрей. При охлаждении выделяющегося в камере термоокислительного коксования парогазового потока летучих, его значительная часть выделяется в конденсаторе, в виде горючей жидкости и сжигается только их часть, неконденсирующиеся горючие газы. Это позволяет увеличить производительность УТК по коксу за счет снижения выработки тепла, так как значительная часть теплоты сгорания не выделяется в котле. Горючая жидкость может использоваться как печное топливо или товарный продукт, что дополнительно усиливает независимость выработки кокса и тепловой энергии с соответствующим повышением эффективности УТК.
Изобретение иллюстрируется общей технологической схемой, приведенной на фиг.1 и горизонтальным сечением, на фиг.2, на котором поясняются схемы организации вихревой аэродинамики в камере зажигания, конденсации горючих газов и предварительной сушки и нагрева угля.
УТК содержит, установленные последовательно по ходу угля и кокса, бункер угля 1, питатель угля 2, камеру сушки 3, которая заканчивается на колосниковой решетке 4, прямого хода, имеющей регулятор высоты слоя5, слой 6 и зоны первичного дутья 7, расположенные под колосниковой решеткой 4 и слоем 6. Над колосниковой решеткой 4 расположены камера зажигания 8 с соплами 9 вторичного дутья, переходящая в канал 10 отвода продуктов сгорания с конвективными поверхностями нагрева 11, включая воздухоподогреватель 12 котла 13, и камера термоокислительного коксования 14 с загрузчиком 15 измельченного коксующегося угля. При этом камеры зажигания 8 и термоокислительного коксования 14 отделены разделительным экраном 16. Далее расположены камера выдержки кокса 17, которая может быть выполнена в виде зигзагообразного канала и простой транспортер 18 пластинчатого типа. Над транспортером 18 находятся система дисперсной подачи воды 19 и установленная с зазором 10-15 мм от поверхности полотна охлаждаемая подрезающая планка 20, оснащенная, направленными встречно движению транспортера шипами, причем такая же подрезающая планка 20, или две, установлены и над колосниковой решеткой 4. Для выгрузки и охлаждения кокса предлагается применить и более эффективный транспортер скребкового типа с охлаждаемой водой рубашкой, с сухим охлаждением (не показан).
Работа УТК связана с высокой температурой, выделением и утилизацией больших потоков тепловой энергии. Поэтому здесь предлагается надежная, мало подверженная тепловым расширениям, конструкция, выполненная охлаждаемыми разделительным 16 экраном и внешними экранами 21 с наружной теплоизоляцией 22. Экраны 16 и 21 вместе с конвективными поверхностями нагрева 11 и калориферами 23, 24 и 25 включены в контуры циркуляции котла 13, парового или водогрейного. При этом экраны 16 и 21, расположенные в высокотемпературной зоне, закрыты плитами обмуровки 26, которые закрепленными шпильками 27 на экранах. Соответственно, где требуется охлаждение: в камере зажигания 8, в канале отвода продуктов сгорания 10 и в нижней части камеры выдержки кокса 17 экраны 16 и 21 открыты для восприятия тепла со стороны топочной среды.
УТК также имеет контуры циркуляции и тракты сброса и подачи воздушных, паровых, газовых и парогазовых потоков:
- канал 10 отвода продуктов сгорания и соответственно камера зажигания 8 через откидной клапан 28 и байпас 29 подключены к атмосфере;
- камера сушки 3 подключена снизу к тракту подачи горячего дутья 30, а сверху к тракту удаления паров влаги 31 топлива с дымососом 32 и соплами 9 вторичного дутья;
- камера выдержки кокса 17, в нижней части включена в тракт рециркуляции коксовых газов 33 через пылеуловитель 34, дымосос рециркуляции 35 и калориферы 23;
- камера термоокислительного коксования 14, фиг.2, подключена трактом горючих газов 36 через пылеуловитель 34, конденсатор 37 жидкой фазы, дымосос 32 и сбросные сопла 38 к камере зажигания 8;
- камера термоокислительного коксования 14 имеет каналы коксового газа 39, которые, как и сопла 9 вторичного дутья и сбросные сопла 38, направлены с наклоном на слой 6 угля и тангенциально к условным осям вращения 40 формируемых в камере зажигания 8 вертикальных вихрей 41;
- дутьевой вентилятор 42 котла через калорифер 25 и воздухоподогреватель 12 подключается к точки раздачи трактом подачи горячего дутья 30;
- котел 13 включен по дымовым газам через пылеуловитель 34 и основной дымосос 43 к дымовой тубе 44, а обратной 45 и прямой 46 линиям в тепловую сеть.
Работа УТК. Розжиг угля осуществляется разово дровами или переносной газовой горелкой. В УТК подается уголь и воздух и сбрасываются дымовые газы, а производятся: кокс, печное топливо и тепловая энергия. При работе УТК из бункера угля 1, питателем угля 2 через камеру сушки 3 дозируется уголь, движущийся далее на колосниковой решетке 4 в слое 6 с толщиной, устанавливаемой регулятором высоты слоя 5. Дутьевой вентилятор 42 котла 13 через зоны первичного дутья 7 под слой 6, в сопла 9 вторичного дутья и камеру сушки 3 нагнетает подогретый в калорифере 25 и в воздухоподогревателе 12 воздух по тракту подачи горячего дутья 30. Образующиеся дымовые газы, поступающие из котла 13, очищаются в пылеуловителе 34 и подаются основным дымососом 43 в дымовую тубу 44. При растопке УТК и для сброса энергии взрыва горючих газов открывается откидной клапан 28, и дымовые газы отводятся на рассеивание в атмосфере через байпас 29.
Для эффективности УТК важна максимальная независимость работы двух её технологий: технологии производства кокса и технологии генерации тепловой энергии. С этой целью через откидной клапан 28 и байпас 29 с горячими продуктами сгорания может выводиться избыточное тепло, обеспечивая производство кокса при снижении нагрузки котла вплоть до сброса всего неиспользуемого тепла в атмосферу. Кроме того в контуры циркуляции котла 13 могут быть включены калориферы 24 для сброса тепла на подогрев внешнего и дутьевого воздуха. Эти меры повышают выход кокса в режиме снижения потребления энергии. Производство кокса также можно увеличить за счет конденсации и вывода через конденсатор 37 части горючих газов в виде горючей жидкости. При этом в камере зажигания 8 сжигаются только не сконденсировавшиеся конденсаторе 37 горючие газы, которые подаются в неё через сбросные сопла 38 по тракту горючих газов 36 через пылеуловитель 34 дымососом 32, а жидкость, это печное топливо, товарный продукт. В итоге, производство кокса и тепловой энергии в предлагаемой УТК почти не зависимы и её работа эффективна.
Основной товарный продукт – кокс выгружается из камеры выдержки кокса 17 транспортером 18 пластинчатого типа с мокрым тушением кокса системой дисперсной подачи воды 19 и при активном перемешивании и охлаждении смоченного слоя охлаждаемой подрезающей планкой 20. При этом, направленные встречно движению транспортера, шипы облегчают разрушение и ворошения слоя (как зубы на ковше экскаватора), защищают подрезающую планку 20 от износа. За счет применения в схеме УТК котла 13 с разделительным 16 и внешними экранами 21, конвективными поверхностями нагрева 11 и воздухоподогревателем 12 генерируется второй товарный продукт – тепловая энергия. Она затрачивается на подогрев теплоносителя, который поступает в котел 13 по обратной 45, а отводится в горячем виде по прямой 46 линии в тепловую сеть. При этом потери тепла в котле 13 и УТК минимальны, так как внешние экраны 21 с наружной стороны закрыты наружной теплоизоляцией 22. Остальные, внутренние потоки служат для повышения выхода и качества кокса.
В камере сушки 3 через засыпку проходящего угля снизу, из тракта подачи горячего дутья 30 подается горячий воздух, который сушит, постепенно прогревает уголь и по тракту удаления паров влаги 31 дымососом 32 подается через сопла 9 вторичного дутья в камеру зажигания 8. При этом дымосос 32 регулируемо подсасывает через слой 6 угля, находящегося на колосниковой решетке 4 и выходящего из-под регулятора высоты слоя 5 также раскаленные дымовые газы из камеры зажигания 8. Их поток окончательно разогревает и частично воспламеняет слой 6 угля. При этом большой объём камеры сушки 3 обеспечивает длительное пребывание угля в ней и соответственно медленный его прогрев до высокой температуры без термоутара и растрескивания частиц.
Затем уголь перемещается через камеру зажигания 8, в которую по каналам коксового газа 39 и сбросным соплам 38 подаются горючие газы, а через сопла 9 вторичного дутья поступает вторичное дутье и продукты сушки. При этом сопла 9, 38 и каналы 39 направлены с наклоном на слой 6 угля и тангенциально к условным осям вращения 40 формируемых в камере зажигания 8 вертикальных вихрей 41. Это обеспечивает закрутку вихрей 41 и интенсивные факелы горения коксового газа, проникающие в слой угля. Два горящих вертикальных вихря 41, фиг.2, дают устойчивое зажигание слоя угля, а также интенсивное охлаждение уходящего потока с восприятием тепла открытыми экранами 16 и 21 в камере зажигания 8 и в канале 10 отвода продуктов сгорания. Дымовые газы после охлаждения конвективными поверхностями нагрева 11 и воздухоподогревателем 12 сбрасываются через дымовую тубу 44.
Далее слой 6 угля после прохода под разделительным экраном 16 попадает, в высокотемпературную зону, в камеру термоокислительного коксования 14, теплоизолированную изнутри закрепленными шпильками 27 на экранах плитами обмуровки 26. Здесь осуществляется термоокислительная обработка угля при температуре 1000-1200°С, которую поддерживают за счет горения летучих и коксового остатка подколосниковым дутьем через зоны первичного дутья 7. При этом подрезающие планки 20 при перемещении колосниковой решетки 4 подрезают и перемешивают слой 6 угля, равномерно распределяя горение по поверхности и в объёме слоя 6, обеспечивая равномерное пропекание всего слоя сырья и получение полукокса.
После прохождения колосниковой решетки 4 полукокс ссыпается в камеру выдержки, одновременно перемешиваясь с порциями измельченного коксующегося угля, которые подаются загрузчиком 15, установленным поперек колосниковой решетки 4, в её конце или над камерой выдержки кокса 17. При попадании порций частиц коксующегося угля между раскаленными кусками угля, они будут разогреваться, выделять смолы и склеивать находящиеся рядом частицы угля, в том числе недефицитного неспекающегося и/или слабоспекающегося, образуя из них куски качественного кокса, что повышает эффективность УТК.
В камере выдержки кокса 17 осуществляется термическая выдержка кокса для окончательного вывода летучих с увеличением структурной прочности кокса при постепенном гравитационном продвижении за счет собственного веса кокса по зигзагообразному каналу с разрушением при пересыпке наиболее крупных кусков кокса на поворотах. В нижней части камеры выдержки кокса 17 кокс постепенно охлаждается открытыми экранами 21 и рециркуляцией охлажденных в калорифере 23 коксовых газов, подаваемых по тракту рециркуляции коксовых газов 33 с помощью дымососа рециркуляции 35, что обеспечивает высокое качество кокса и полезное использования тепла, повышая этим эффективность УТК. Далее кокс доохлаждается и выгружается с мокрым тушением кокса на транспортере 18, как было описано выше, или в транспортере скребкового типа с охлаждаемой водой рубашкой при более эффективном сухом тушении кокса.
Таким образом, в сравнении с прототипом, патент РФ № 2697472, предлагаемое изобретение обеспечивает заявляемые повышение выхода и качества кокса, повышение эффективности и надежности УТК за счет использования рассмотренных технических решений.
Claims (10)
1. Установка термоокислительного коксования углей (УТК), содержащая последовательно установленные бункер угля, камеру зажигания с соплами вторичного дутья и каналом отвода продуктов сгорания и камеру термоокислительного коксования, которые разделены разделительным экраном и расположены над колосниковой решеткой прямого хода, имеющей на входе регулятор высоты слоя угля и снизу колосниковой решетки зоны первичного дутья, камеру выдержки кокса и транспортер выгрузки и охлаждения кокса, отличающаяся тем, что стены камер выполнены охлаждаемыми, в виде экранов, закрытых с наружной стороны теплоизоляцией, а с внутренней стороны закрыты обмуровкой, но только в камере термоокислительного коксования и в верхней части камеры выдержки кокса.
2. Установка термоокислительного коксования по п.1, отличающаяся тем, что под бункером угля последовательно установлены питатель топлива и камера сушки, заканчивающаяся на колосниковой решетке и подключенная снизу к тракту подачи горячего дутья, а сверху к тракту удаления паров влаги топлива, который имеет дымосос рециркуляции и соединен с соплами вторичного дутья.
3. Установка термоокислительного коксования по п.1, отличающаяся тем, что в разделительном экране установлены каналы коксового газа, которые, как и сопла вторичного дутья, направлены в камеру зажигания, причем с наклоном на слой угля и тангенциально к формируемым в камере зажигания вертикальным вихрям, по меньшей мере, одному.
4. Установка термоокислительного коксования по п.1, отличающаяся тем, что экраны включены в контуры циркуляции парового или водогрейного котла, при этом котел также имеет конвективные поверхности нагрева, в том числе воздухоподогреватели, расположенные в канале отвода продуктов сгорания и включенные в контуры циркуляции котла калориферы подогрева дутья и избыточного воздуха, причем канал отвода продуктов сгорания через откидной клапан и байпас подключен к атмосфере.
5. Установка термоокислительного коксования по п.4, отличающаяся тем, что канал отвода продуктов сгорания выполнен вертикальным и заканчивается дымовой трубой.
6. Установка термоокислительного коксования по п.1, отличающаяся тем, что поперек колосниковой решетки, в её конце и/или над камерой выдержки кокса расположен загрузчик порций измельченного коксующегося угля, причем камера выдержки кокса имеет форму зигзагообразного канала, в нижней части выполнена экранами котла и включена в тракт рециркуляции коксовых газов через пылеуловитель, дымосос рециркуляции и калориферы, включенные в контуры циркуляции котла.
7. Установка термоокислительного коксования по п.1, отличающаяся тем, что транспортер выгрузки и охлаждения кокса выполнен в виде транспортера пластинчатого типа, который имеет расположенную сверху систему дисперсной подачи воды и охлаждаемые подрезающие планки, установленные с зазором 10-15 мм от поверхности полотна транспортера, причем подрезающие планки оснащены направленными встречно движению транспортера шипами.
8. Установка термоокислительного коксования по п.1, отличающаяся тем, что транспортер выгрузки и охлаждения кокса выполнен в виде транспортера скребкового типа с охлаждаемой водой рубашкой.
9. Установка термоокислительного коксования по п.1, отличающаяся тем, что в камере термоокислительного коксования с зазором 10-15 мм от поверхности колосниковой решетки установлены охлаждаемые подрезающие планки, оснащенные направленными встречно движению колосниковой решетки шипами.
10. Установка термоокислительного коксования по п.1, отличающаяся тем, что камера термоокислительного коксования подключена трактом горючих газов через пылеуловитель к конденсатору жидкой фазы и далее к сбросным соплам, которые установлены тангенциально к формируемым в камере зажигания вертикальным вихрям и направлены с наклоном на слой угля.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019136105A RU2749261C2 (ru) | 2019-11-11 | 2019-11-11 | Установка термоокислительного коксования |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019136105A RU2749261C2 (ru) | 2019-11-11 | 2019-11-11 | Установка термоокислительного коксования |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2019136105A RU2019136105A (ru) | 2020-01-09 |
| RU2019136105A3 RU2019136105A3 (ru) | 2020-11-16 |
| RU2749261C2 true RU2749261C2 (ru) | 2021-06-07 |
Family
ID=69140515
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2019136105A RU2749261C2 (ru) | 2019-11-11 | 2019-11-11 | Установка термоокислительного коксования |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2749261C2 (ru) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US1981003A (en) * | 1930-12-26 | 1934-11-20 | Frederick Iron & Steel Company | Method of manufacture of coke and producer gas |
| US2209255A (en) * | 1938-12-05 | 1940-07-23 | Shawinigan Chem Ltd | Coke production |
| GB533988A (en) * | 1938-12-05 | 1941-02-25 | Shawinigan Chem Ltd | Process and apparatus for the production of coke |
| US3264210A (en) * | 1963-12-27 | 1966-08-02 | Exxon Research Engineering Co | Fluid bed process to produce coke and hydrogen |
| WO2002029345A1 (en) * | 2000-10-05 | 2002-04-11 | Sun Coke Company | Method and apparatus for coal coking |
| RU2697472C1 (ru) * | 2019-03-13 | 2019-08-14 | Сергей Айдынович Адыгезалов | Способ термоокислительного коксования и устройство для его осуществления |
-
2019
- 2019-11-11 RU RU2019136105A patent/RU2749261C2/ru active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US1981003A (en) * | 1930-12-26 | 1934-11-20 | Frederick Iron & Steel Company | Method of manufacture of coke and producer gas |
| US2209255A (en) * | 1938-12-05 | 1940-07-23 | Shawinigan Chem Ltd | Coke production |
| GB533988A (en) * | 1938-12-05 | 1941-02-25 | Shawinigan Chem Ltd | Process and apparatus for the production of coke |
| US3264210A (en) * | 1963-12-27 | 1966-08-02 | Exxon Research Engineering Co | Fluid bed process to produce coke and hydrogen |
| WO2002029345A1 (en) * | 2000-10-05 | 2002-04-11 | Sun Coke Company | Method and apparatus for coal coking |
| RU2697472C1 (ru) * | 2019-03-13 | 2019-08-14 | Сергей Айдынович Адыгезалов | Способ термоокислительного коксования и устройство для его осуществления |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2019136105A (ru) | 2020-01-09 |
| RU2019136105A3 (ru) | 2020-11-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101691493B (zh) | 一种外燃内热式煤干馏炉 | |
| RU2717059C2 (ru) | Низкотемпературная многоподовая печь | |
| US2996292A (en) | Gravity-fed combustion equipment applying crossfeed ignition principle | |
| RU195412U1 (ru) | Теплогенератор | |
| RU2749261C2 (ru) | Установка термоокислительного коксования | |
| RU142005U1 (ru) | Топка с реактором форсированного кипящего слоя | |
| CN201520746U (zh) | 外燃内热式煤干馏炉 | |
| RU2732753C1 (ru) | Теплоэнергетический комплекс для подогрева шахтного вентиляционного воздуха | |
| CN102732275A (zh) | 以燃煤热风炉作为供热的褐煤干馏装置 | |
| RU2127399C1 (ru) | Способ сжигания измельченного топлива и циклонный предтопок котла для его осуществления | |
| CN206831473U (zh) | 高效能锅炉炉排系统 | |
| SU506328A3 (ru) | Топка дл сжигани твердого топлива с высоким содержанием летучих | |
| CN217441640U (zh) | 一种以整捆包农作物秸秆为燃料的链条炉排气化装置 | |
| RU2272960C1 (ru) | Устройство для сжигания топлива | |
| RU38217U1 (ru) | Котлоагрегат для сжигания фрезерного торфа и древесных отходов в кипящем слое | |
| RU2748363C1 (ru) | Котел с вихревым дожиганием | |
| RU2657042C2 (ru) | Способ получения из твердого топлива горючего газа и реактор для его осуществления | |
| RU2196934C1 (ru) | Слоевая секционная топка скоростного горения | |
| SU50503A1 (ru) | Шахтна топка | |
| RU2756712C1 (ru) | Комбинированное топочное устройство для сжигания кородревесного топлива | |
| KR0148030B1 (ko) | 다단연소장치 | |
| RU2166150C2 (ru) | Топка | |
| RU2705535C1 (ru) | Устройство для сжигания водоугольного топлива с керамическим стабилизатором горения и подсветкой | |
| RU2841800C1 (ru) | Универсальная инверсная топка | |
| RU2413748C1 (ru) | Способ термоокислительного коксования и устройство для его осуществления |