RU2830759C1

RU2830759C1 - Method of dry quenching of coke

Info

Publication number: RU2830759C1
Application number: RU2023135010A
Authority: RU
Inventors: Константин Владимирович Строгонов; Андрей Николаевич Рогалев; Алексей Витальевич Колотыгин; Андрей Константинович Бастынец
Original assignee: Публичное акционерное общество "Северсталь" (ПАО "Северсталь")
Filing date: 2023-12-25
Publication date: 2024-11-25

Abstract

FIELD: coke industry.

SUBSTANCE: invention relates to methods of dry quenching of coke, and can be used to reduce loss of coke and corresponding increase in output of the main energy resource used in blast-furnace production. Method is carried out by feeding in a closed cycle a circulating gas with temperature of 150–180 °C into a quenching chamber through layers of incandescent coke, heating of circulating gas from incandescent coke to temperature of 700–800 °C, gas cleaning in dust separator, gas cooling to 150–180 °C in waste heat boiler, final gas cleaning in dust-collecting cyclone, discharge of excess gas. After the excess gas is released, the remaining gas is mixed with a process gas with a nitrogen content of not less than 98%, continuously supplied from an oxygen station, in the volume in which the circulating gas was discharged, providing nitrogen content in the circulating gas of not less than 92 %.

EFFECT: increased efficiency of the method of dry coke quenching, increased safety and increased output of quality coke.

1 cl, 1 dwg

Description

Область техники, к которой относится изобретение Field of technology to which the invention relates

Изобретение относится к коксохимической промышленности, а именно к способам сухого тушения кокса и может быть использовано для снижения потери кокса (угара) и соответствующего увеличения выхода основного энергетического ресурса, используемого в доменном производстве. Уровень техникиThe invention relates to the coke industry, namely to methods of dry quenching of coke and can be used to reduce coke loss (burn-off) and a corresponding increase in the yield of the main energy resource used in blast furnace production.

Известен способ сухого тушения кокса (авторское свидетельство SU 1323563, МПК С10В 39/02, опубл. 15.07.87), согласно которому раскаленный кокс с температурой 1000-1050°С загружают в камеру тушения и охлаждают циркулирующим газом с температурой 180-200°С, подаваемым в нижнюю часть камеры тушения. Пройдя через слой раскаленного кокса, газ нагревается и выходит из верхней части камеры тушения с температурой 850-900°С. Далее газ направляют в котел-утилизатор, где он охлаждается до 180-200°С и дымососом его подают в камеру тушения. Перед подачей в камеру тушения газ направляют через каталитический реактор, где происходит реакция окисления горючих компонентов, т.е. поверхностное сжигание циркулирующего газа избыточным кислородом, что приводит к снижению содержания кислорода в тушильном газе.A method of dry coke quenching is known (author's certificate SU 1323563, IPC C10B 39/02, published on 15.07.87), according to which hot coke with a temperature of 1000-1050°C is loaded into the quenching chamber and cooled by circulating gas with a temperature of 180-200°C, supplied to the lower part of the quenching chamber. After passing through a layer of hot coke, the gas heats up and exits the upper part of the quenching chamber with a temperature of 850-900°C. Then the gas is sent to a waste heat boiler, where it is cooled to 180-200°C and fed to the quenching chamber by a smoke exhauster. Before being fed to the quenching chamber, the gas is directed through a catalytic reactor, where the oxidation reaction of combustible components occurs, i.e. surface combustion of circulating gas with excess oxygen, which leads to a decrease in the oxygen content in the extinguishing gas.

Недостатками данного способа являются: использование специального дорогостоящего оборудования - каталитического реактора, систем регулирования и контроля; дополнительные затраты на подвод избыточного кислорода в камеру каталитического реактора для окисления горючих компонентов циркулирующего газа.The disadvantages of this method are: the use of special expensive equipment - a catalytic reactor, control and monitoring systems; additional costs for supplying excess oxygen to the catalytic reactor chamber to oxidize the combustible components of the circulating gas.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является способ снижения угара кокса в результате дожигания горючих компонентов путем подачи в верхний кольцевой канал камеры тушения воздуха (Р.И. Давидзон. Мастер установки сухого тушения кокса. М.: Металлургия, 1980, стр. 60), согласно которому раскаленный кокс направляют в камеру тушения, далее дутьевым вентилятором через слои кокса нагнетают охлаждающий газ, после чего нагретый до температуры 700-800°С газ подают в котел-утилизатор, предварительно очистив его в пылеосадителе, далее охлажденный до температуры 150-180°С циркулирующий газ пропускают для окончательной очистки через пылеулавливающий циклон. Затем избыток циркулирующего газа сбрасывают через свечу, после чего снова подают в камеру тушения.The closest in technical essence to the claimed invention is a method for reducing coke burn-off as a result of afterburning of combustible components by feeding air into the upper annular channel of the quenching chamber (R.I. Davidzon. Master of the dry coke quenching unit. Moscow: Metallurgy, 1980, p. 60), according to which hot coke is fed into the quenching chamber, then a cooling gas is forced through the coke layers by a blower fan, after which the gas heated to a temperature of 700-800°C is fed into the waste-heat boiler, having first been cleaned in a dust separator, then the circulating gas cooled to a temperature of 150-180°C is passed through a dust-collecting cyclone for final cleaning. Then the excess circulating gas is discharged through a candle, after which it is fed into the quenching chamber again.

Недостатками данного технического решения являются: нерегулируемая подача воздуха, приводящая к увеличению угара кокса за счет взаимодействия углерода кокса с поступившим кислородом воздуха; необходимость сброса избыточного высококалорийного охлаждающего теплоносителя, образовавшегося в результате дожигания; снижение взрывобезопасности в связи с восстановлением двуокиси углерода снова до СО, из-за прохождения газа через слой раскаленного кокса.The disadvantages of this technical solution are: unregulated air supply, leading to an increase in coke burn-off due to the interaction of coke carbon with the incoming oxygen from the air; the need to discharge excess high-calorie cooling coolant formed as a result of afterburning; a decrease in explosion safety due to the reduction of carbon dioxide back to CO, due to the passage of gas through a layer of hot coke.

Раскрытие сущности изобретенияDisclosure of the essence of the invention

Технической задачей заявляемого изобретения является снижение потери кокса (угара), повышение взрывобезопасности способа сухого тушения кокса.The technical objective of the claimed invention is to reduce coke loss (burn-off) and increase the explosion safety of the dry coke quenching method.

Технический результат заключается в повышении эффективности способа сухого тушения кокса, повышении безопасности и увеличении выпуска качественного кокса.The technical result consists in increasing the efficiency of the dry coke quenching method, increasing safety and increasing the output of high-quality coke.

Это достигается тем, что в известном способе сухого тушения кокса, заключающемся в замкнутом цикле подачи циркулирующего газа с температурой 150-180°С в камеру тушения через слои раскаленного кокса, нагрева циркулирующего газа от раскаленного кокса до температуры 700-800°С, очистки газа в пылеосадителе, охлаждения газа до 150-180°С в котле-утилизаторе, окончательной очистки газа в пылеулавливающем циклоне, сброса избыточного газа, согласно изобретению, после сброса избыточного газа оставшийся газ смешивают с техническим газом с содержанием азота не менее 98%, непрерывно поступающим от кислородной станции, в том объеме, в котором был осуществлен сброс циркулирующего газа, обеспечивая содержание азота в циркулирующем газе не менее 92%. Краткое описание чертежейThis is achieved by the fact that in the known method of dry quenching of coke, consisting of a closed cycle of feeding circulating gas with a temperature of 150-180°C into the quenching chamber through layers of hot coke, heating the circulating gas from the hot coke to a temperature of 700-800°C, cleaning the gas in a dust separator, cooling the gas to 150-180°C in a waste heat boiler, final cleaning of the gas in a dust-collecting cyclone, and discharge of excess gas, according to the invention, after discharge of the excess gas, the remaining gas is mixed with industrial gas with a nitrogen content of at least 98%, continuously supplied from the oxygen station, in the volume in which the discharge of the circulating gas was carried out, ensuring a nitrogen content in the circulating gas of at least 92%. Brief description of the drawings

Сущность предлагаемого способа поясняется чертежом, на котором приведена установка сухого тушения кокса, реализующая заявленный способ.The essence of the proposed method is explained by a drawing, which shows a dry coke quenching installation that implements the claimed method.

Осуществление изобретенияImplementation of the invention

Установка сухого тушения кокса содержит контур циркуляции охлаждающего газа, включающий соединенные газоходами с верхней и нижними частями камеры тушения 1 пылеосадитель 2, котел-утилизатор 3, пылеулавливающий циклон 4, дутьевой вентилятор 5, сбросную свечу 6, трубопровод 7. Трубопровод 7 выполнен с возможностью непрерывной подачи технического газа с содержанием азота не менее 98% от кислородной станции. Устройство для непрерывной выгрузки кокса 8 расположено в нижней части камеры тушения 1.The coke dry quenching plant comprises a cooling gas circulation circuit, including a dust precipitator 2, a waste heat boiler 3, a dust collecting cyclone 4, a blast fan 5, a discharge candle 6, and a pipeline 7, connected by gas ducts to the upper and lower parts of the quenching chamber 1. The pipeline 7 is designed to continuously supply technical gas with a nitrogen content of at least 98% from the oxygen station. The device for continuous coke unloading 8 is located in the lower part of the quenching chamber 1.

Способ сухого тушения кокса осуществляется следующим образом.The method of dry quenching of coke is carried out as follows.

В камеру тушения 1 через слои раскаленного (температура 1000-1100°С) кокса подают циркулирующий газ с температурой 150-180°С. Охлаждаясь до температуры 150-200°С, кокс нагревает циркулирующий газ. После чего газ с температурой 700-800°С очищают в пылеосадителе 2, далее направляют в котел-утилизатор 3, где он отдает свое тепло поверхностям нагрева, за счет чего вырабатывается пар. После котла-утилизатора 3 охлажденный до 150-180°С газ очищают в пылеулавливающем циклоне 4, после чего нагнетают дутьевым вентилятором 5, направляют через свечу 6, где сбрасывают избыточный газ, образовавшийся в результате присосов воздуха. Затем оставшийся охлаждающий газ смешивают с техническим газом с содержанием азота не менее 98%, непрерывно поступающим по трубопроводу 7 от кислородной станции, в том объеме, в котором был осуществлен сброс циркулирующего газа, обеспечивая долю азота в составе циркулирующего газа не менее 92%, после чего циркулирующий газ вновь направляют в камеру тушения 1 и далее по контуру циркуляции. Кокс под действием силы тяжести перемещается в нижнюю часть камеры 1, где поступает в устройство для непрерывной выгрузки 8, затем на конвейер.Circulating gas with a temperature of 150-180°C is fed into the quenching chamber 1 through layers of hot (temperature 1000-1100°C) coke. Cooling to a temperature of 150-200°C, the coke heats the circulating gas. After which the gas with a temperature of 700-800°C is purified in the dust separator 2, then sent to the waste heat boiler 3, where it gives off its heat to the heating surfaces, due to which steam is generated. After the waste heat boiler 3, the gas cooled to 150-180°C is purified in the dust-collecting cyclone 4, after which it is pumped by the blast fan 5, sent through the candle 6, where the excess gas formed as a result of air suction is discharged. Then the remaining cooling gas is mixed with technical gas with a nitrogen content of at least 98%, continuously supplied through pipeline 7 from the oxygen station, in the volume in which the circulating gas was discharged, ensuring the proportion of nitrogen in the circulating gas of at least 92%, after which the circulating gas is again sent to the quenching chamber 1 and further along the circulation circuit. Coke, under the action of gravity, moves to the lower part of chamber 1, where it enters the continuous unloading device 8, then onto the conveyor.

Технический газ с содержанием азота не менее 98% является побочным продуктом работы кислородной станции и на данный момент практически не используется.Technical gas with a nitrogen content of at least 98% is a by-product of the oxygen station and is currently practically not used.

Смешивание оставшегося газа после сброса избыточного газа из циркулирующего газа с техническим газом с содержанием азота не менее 98%, поступающим от кислородной станции, осуществляют непрерывно и в том объеме, в котором проводится сброс циркулирующего газа на свече. Смешение газа с техническим газом с содержанием азота не менее 98% осуществляется на действующих установках при пуске и остановке установки сухого тушения кокса (все трубопроводы для смешения газов имеются).Mixing of the remaining gas after discharge of excess gas from the circulating gas with technical gas with a nitrogen content of at least 98%, coming from the oxygen station, is carried out continuously and in the volume in which the discharge of circulating gas is carried out on the candle. Mixing of gas with technical gas with a nitrogen content of at least 98% is carried out at operating installations during startup and shutdown of the dry coke quenching installation (all pipelines for gas mixing are available).

Замена состава охлаждающего циркулирующего газа из смеси горючих компонентов и азота на технический газ с содержанием азота не менее 98% позволяет поддерживать угар кокса на уровне 0,2-0,9%, при этом уровень угара кокса в прототипе составляет от 2 до 6%.Replacing the composition of the cooling circulating gas from a mixture of combustible components and nitrogen with industrial gas with a nitrogen content of at least 98% makes it possible to maintain coke burn-off at a level of 0.2-0.9%, while the level of coke burn-off in the prototype is from 2 to 6%.

При подаче технического газа с содержанием азота N2 не менее 98% концентрации СО, CO2, O2, Н2 в газе снижаются и в сумме составляют не более 8%, поскольку разбавление газа техническим газом с содержанием азота не менее 98% осуществляется после сброса, возникшего в результате присоса воздуха в систему, избытка циркулирующего газа. Общее снижение образования дополнительного СО₂ приводит к уменьшению объемов выбросов высококалорийного охлаждающего теплоносителя. Повышается взрывобезопасность процесса тушения в связи со снижением концентрации горючих компонентов. Азот - инертный газ, который не вступает в реакцию с углеродом раскаленного кокса, соответственно не вызывая его угар.When supplying technical gas with a nitrogen content of N2 of at least 98%, the concentrations of CO, CO2, O2, H2 in the gas are reduced and in total amount to no more than 8%, since the dilution of the gas with technical gas with a nitrogen content of at least 98% is carried out after the discharge of the excess circulating gas that occurred as a result of air suction into the system. The overall reduction in the formation of additional _CO2 leads to a decrease in the volume of emissions of high-calorific cooling coolant. The explosion safety of the extinguishing process increases due to a decrease in the concentration of combustible components. Nitrogen is an inert gas that does not react with the carbon of hot coke, and therefore does not cause its carbon monoxide emission.

Применение изобретения позволяет получать увеличенные объемы качественного кокса за счет снижения его потерь при угаре, повышает общую эффективность и взрывобезопасность.The use of the invention allows obtaining increased volumes of high-quality coke by reducing its losses during combustion, increases overall efficiency and explosion safety.

Claims

A method of dry quenching of coke, consisting of a closed cycle of feeding circulating gas with a temperature of 150-180°C into the quenching chamber through layers of hot coke, heating the circulating gas from the hot coke to a temperature of 700-800°C, cleaning the gas in a dust separator, cooling the gas to 150-180°C in a waste heat boiler, final cleaning of the gas in a dust-collecting cyclone, and discharge of excess gas, characterized in that after discharge of the excess gas, the remaining gas is mixed with industrial gas with a nitrogen content of at least 98%, continuously supplied from an oxygen station, in the volume in which the discharge of the circulating gas was carried out, ensuring a nitrogen content in the circulating gas of at least 92%.