Материальній баланс коксования

 

Компресорна станція знаходиться  в нижній частині вугільної башти і складається з двох компресорів продуктивністю 10 м³/хв. і тиском 8 кг/см², з'єднувальних повітропроводів, фільтра для повітря та масловіддільника. Повітрозбірник ємністю 10 м³ стоїть за шляхами гасильного вагона. Сопла пневмообвалювача росташовуються на двох горизонтах ( рис1.4, а). Верхніми соплами користуються, якщо необхідно спушити шихту в глибині вугільної башти. Цими соплами користуються порівняно рідко, тому включають їх вручну. Нижніми соплами, встановленими над кожною воронкою бункерів, користаються часто. Вмикання їх при зависанні шихти вздійснюється вручну або автоматично.

Повітря на пневмообвалення  подається в чотири колектора (діаметром 400 мм) за кількістю бункерів вугільної  башти. З колекторів повітря по 28 відводам подається в секції бункерів вугільної башти через запірні діафрагмові клапани (рис.1.4 ,б). При ручному вмиканні пневмообвалення діафрагмовими клапанами управляють за допомогою повітряних кранів. При автоматичному управлінні на колектор навпроти кожного відводу встановлюються золотниковий кран (рис.1.4 ,б) і магніт.

Рис.1.4 Пневмообрушування шихти вугільній вежі:

а- схема розташування комунікації: 1- повітряні колектори; 2- діафрагмові  клапани; 3- завантажувальний вагон; 4- повітродроти; 5- затвори вугільноі вежі; 6- сопла  нижнього горизонту; 7- сопла верхнього  горизонту; 8- тролеї коротиші; б- вузел  автоматичного управління запірним діафрогмовим клапаном: 1- золотниковий кран; 2- колектор; 3- запірний діафрагмовий клапан; 4- електромагніт; 5- кабель до тролею коротишу.

Над кожним бункером завантажувального  вагона встановлюється датчик типу прапорця, який при припиненні сходу шіхти  становится в горизонтальне положення і замикає кінцевий вимикач, який через контактний пристрій замикає відповідний електромагніт. Магніт відкриває золотниковий кран, що подає повітря для відкривання діафрагмового клапана. Подача імпульсу триває приблизно 1-1,5 сек. Якщо після двох повітряних ударів шихта на сходить, то машиніст може може скористатися соплами верхнього ярусу або переїхати на другий ряд затворів.

Вугленавантажувальний вагон повинен встановлюватися відповідно завантажувальним люкам коксової камери з точністю ±25 мм.

Перед видачею коксу зазвичай очищають стояки і горловини стояків  від відкладених за час коксування графіту і нагару.

Рис.1.5 Схема механізму для очистки стояків:

1. карета з блоком; 2- похилі направляючі; 3-електродвигун; 4- редуктор; 5- ручний привід.

Чистку стояків проводять спеціальним механізмом, що складається з каретки з блоком, який пересувається по направляючим під кутом рейках за допомогою ланцюга, навитої на барабан редуктора. На ланцюгу підвішена болванка з рифленою поверхнею («йорж»). При роботі електромотора ланцюг змотується з барабана і каретка з «йоржем» під дією власної ваги опускається по направляючих рейках. Коли каретка досягає крайнього переднього положення, «йорж» знаходиться над отвором стояка і може бути опущений в стояк необхідної кількості разів.

Очистку колін стояків  від нагару проводять механізованим шляхом.

Перед завантаженням камери коксування шихтою знімають кришки завантажувальних люків, найбільш поширений для цих  цілей механізм конструкції КБ Коксохіммаш  Гипрококсу.

Основна перевага цієї конструкції - можливість знімати кришку  люків при їх не співвісному розташуванні. Цей механізм, окрім зняття й установки кришок завантажувальних люків, служить для прибирання розсипаної навколо люків шихти та очистки люкових гнізд. Всі операції по обслуговуванню завантажувальних люків здійснюються з однієї установки завантажувального вагона.

Після зняття кришки завантажувального  люка опускають телескоп бункерів завантажувального  вагона, висувають шибери і випускають шихту у коксову камеру.

Для поліпшення сходу шихти  при завантаженні камери коксування на бункерах вугленавантажувального вагона встановлюють електровібратори. В даний час розробляється конструкція завантажувального вагону з примусовим сходом шихти з бункерів за допомогою вібраційних живильників.

Послідовність випуску шихти  з бункерів завантажувального вагона визначається прийнятим методом  організації бездимного завантаження коксових печей.

У процесі планування проводяь прибирання розсипаної шихти в завантажувальні люки. Потім встановлюють кришки люків, закривають планірні дверцята і вимикають паро -гідро інжекцію в стояках печей.

На сучасних вугленавантажувальних вагонах передбачається: механічне управління пароінжекціею, а також кришок стояків і гідрозатворами клапанних коробок дляв микання завантаженої печі в газозбірники. Для цього у крайніх бункерах завантажувального вагону на кронштейнах під робочою площадкою встановлено механізм, що представляє собою черв'ячний редуктор з електроприводом і важелями. При включенні мотора важелі повертаються, приводячи в дію систему важеля стояків відповідної печі і повертаючи кран пароінжекціі.

Після закінчення завантаження печі завантажувальний вагон від’їжає  під вугільну башту.

В даний час на окремих  коксохімічних заводах працюють повністю механізовані й автоматизовані вугленавантажувальні вагони, управління якими здійснюється з пульта управління.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.Матеріальний баланс коксування

2.1 Розрахунок матеріального балансу коксування вугільної шихти

Матеріальний баланс коксування складається на підставі закону збереження ваги(маси) речовин:

   (2.1) ,

де  - сума ваги сухої вугільної шихти (вихідних продуктів процесу) та кількості вологи, яка надійшла з нею у коксові печі;

Де  - сума ваги коксу, газу, смоли та інших хімічних продуктів( кінцевих продуктів) отриманих при коксуванні вугільної шихти.

На діючому коксохімічному заводі кінцеві продукти, за винятком  пірогенетичної води, враховують достатньо  чітко( як товарні). Тому для складання  матеріального балансу використовують данні цехів технічних звітів. Щоб визначити вихід пірогенетичної води,використовують розрахунковий  метод – визначають вміст кисню  в вугільній шихті і підраховують вихід пірогенетичної води за  розрахунковими формулами.

Таблиця 2.1

Склад шихти за марками  та якість донецького вугілля вибраного  для приблизного розрахунку.

Технологічна група вугілля	Склад в шихти,%	Технічний аналіз,%				Пластометричні показники,мм
						x	y
Г6	15	9,2	6,2	2,0	36,2	35	8
Г6	12	8,7	7,2	2,5	36,6	30	17
Г16	20	8,6	7,1	2,4	32,0	32	12
Ж21	18	9,1	8,5	2,0	31,0	12	28
Ж21	10	9,4	7,6	2.5	30,0	8	25
К14	10	8,1	7,7	2,3	22,0	16	14
ПС5	15	7,9	6.9	2,0	16,0	18	8
Шихта	100	8,7	7,3	2,22	29,4	-	-

 

Для заводу що проектується, наприклад при курсовому чи дипломному проектуванні, розрахунки матеріального балансу коксування здійснюється на підставі теоретичних та емпіричних формул, в які входять данні технічного та елементарного аналізу вихідної вугільної шихти .

Для приблизного розрахунку беремо шихту наступного складу за марками донецького вугілля,%: Г-47 ,Ж-28, К-10, ПС-15.

Шихта  призначена для  отримання доменного коксу на коксохімічному заводі без вуглезбагачувальної  фабрики, тому вона складається зі збагаченого  вугілля,яке отримане заводом  з  ЦЗФ. Данні для розрахунку якості шихти наведені в таблиці 2.1.

Показники технічного аналізу  можливо розрахувати , виходячи з  правил адитивності. Підрахуємо  очікувану  якість шихти за цими показниками  з урахуванням індексації  РЕВ (Рада Економічної Взаємодопомоги) згідно з СТ РЕВ 750-75 ДЛЯ СТАНУ  ПАЛИВА : робочого «r», сухого «d»,сухого беззольного « daf» , органічної маси «o»; x^d = x^c ; x^r = x^p ; x^daf = x^г_.

Визначемо вміст вологи в  робочій шихті ,%:

 

Вміст сірки

 

Вміст золи

 

Вихід летких речовин шихти  на горючу масу складає,%:

 

Вміст органічної маси шихти  приймаємо,%( по масі): вуглець С^о_ш=86,78; водень Н^о_ш=5,2; кисень О^о_ш=6,02; азот N^о_ш=2.

Підраховуємо вміст золи та сірки в робочій шихті,%:

 ;

.

Вихід летких речовин перераховуємо  на суху зольну масу шихти,%:

.

Показники елементарного  аналізу з органічної маси на робочу масу шихті,%:

 ;

 

 

 

 

Сума отриманих показників  складу шихти в перерахунку на робочу  масу повинна  дорівнювати 100%:

В процесі термічної переробки  вугілля утворюються хімічні  продукти коксування, вихід яких визначається з використанням коефіцієнтів переходу окремих елементів в газоподібні  з’єднання ,наприклад N₂+3H₂2NH₃ .Одночасно утворюються складні з'єднання, наприклад ароматичні вуглеводні та інші речовини, для розрахунку яких також використовують коефіцієнти, засновані на практичних даних, які залежать від умов коксування та складу шихти.

При виконанні розрахунків  використовують наступні коефіцієнти:

Коефіцієнт перехода Коефіцієнт розрахунку вихода з сухої шихти

Нітрогена в NH₃-0,07-0,18; сухого коксового газу-2,54-2,90;

Сірки в H₂S-0,17-0,29; смоли-0,81-0,98;

Кисню в H₂O-0,334-0,575. ароматичних вуглеводнів-0,84-0,97.

 

2.2 Розрахунок матеріального балансу коксування для заводу

Розрахунок матеріального  балансу можливо вести для  різноманітної кількості шихти  що коксується, але найбільш зручно розраховувати на 1500 кг сухої  шихти. Матеріальний баланс коксування складається  з двох частин: прихідної (суха шихта  та волога шихти) і витратної (кокс валовий, коксовий газ і всі уловлювані з нього основні хімічні продукти коксування, вихід яких з шихти не нижче 0,1%. До них відносяться: кам'яновугільна смола, сирий бензол, аміак, сірководень, волога шихти і вода пірогенетична).

Важливою статтею є "нев'язка балансу", що показує наскільки  точно зроблений його розрахунок.

1. Під коксом валовим  розуміється сума крупного коксу,  коксового горішка, коксової дрібниці, одержуваних при сортуванні рядового  коксу, а так само коксовий  шлам, уловлює з відстійників  вежі гасіння.  Вихід сухого  коксу валового з сухої шихти  підраховуємо за формулою

   (2.2);

Де  вихід летких речовин шихти на суху масу,%(для нашого прикладу – 27,3 %); вихід летких речовин коксу валового на суху зольну масу,%(. П - припек коксу,що визначається за формулою, одержаної в результаті обробки виробничих даних про взаємозв’язок та виходу коксу, %:

   (2.3).

Для нашого прикладу величина П дорівнює, %:

 

За дослідними даними величина П знаходиться в межах від 3 до 5%.

 

Вихід сухого валового коксу  на роботу шихту перераховуємо за формулою, %:

,

Тобто 702,2 кг з 1000 кг робочої  шихти.

2. Коксовий газ зворотній(сухий)  з сухої шихти підраховуємо  за формулою:

   (2.4),

Де  – вихід зворотнього газу з сухої шихти, %( по масі );

К – емпіричний коефіцієнт рівний 2,85. Тоді

, чи 135,4 кг з  1000 кг робочої шихти.

3. Вихід смоли безводної  з сухої шихти підраховуємо  за формулою:

   (2.5),

Де - вихід смоли безводної в перерахунку на суху шихту, %;

К- емпіричний коефіцієнт, який дорівнює 0,93.

Тоді

 

, чи 32,7 кг з  1000 кг робочої шихти.

4. Вихід сирого бензолу  визначається за наступною формулою:

   (2.6) ,

К приймаємо рівним 0,95, тоді

.

,

Чи 9,95 кг з 1000 кг робочої шихти.

5. Вихід 100%-ого аміаку  з робочою шихти розраховуємо  за формулою: