Установки сухого тушения кокса (УСТК)
Укрэнергочермета опытно-промышленная установка сухого тушения кокса бункерного типа.
Установка (рис. 2.16) состоит [6, 7] из тушильного бункера 1 вместимостью 270 м3, котла многократной принудительной циркуляции 3 КСТ-80 производительностью 25 т/ч пара на параметры Р = 4 МПа, tп.п = 400 ºC и дымососа 4. Раскаленный кокс с температурой 1000 – 1100 °С выдается из печи в коксоприемный вагон, транспортируется к скиповому подъемнику 2 и выгружается в скип. Подъемником кокс подается к загрузочному устройству тушильного бункера и через него в верхнюю часть бункера, которая выполняет роль аккумулятора горячего кокса. Емкость форкамеры обычно 3-5 печей, время пребывания в ней 40-60 мин. Она служит для выравнивания расхода кокса во времени, чтобы в зону собственно охлаждения поступал кокс с примерно постоянным расходом. Это позволяет отводить в котел газ-теплоноситель с постоянной температурой и получать пар постоянных параметров, что является одним из главных достоинств УСТК системы Гипрококса. Кокс разгружают через специальное разгрузочное устройство порциями по 20-30 кг. Через загруженный в бункер раскаленный кокс снизу вверх продуваются инертные газы, которые при этом нагреваются до 800 ºС и поступают в котел, где охлаждаются до температуры 160 ºС. После охлаждения газы при помощи дымососа нагнетаются в нижнюю часть бункера.
Для первоначального приготовления инертных газов достаточно заполнить тушильный бункер раскаленным коксом и включить в работу дымосос. Находящийся в газовом тракте установки воздух вызовет выгорание некоторой части кокса, и образовавшиеся при этом продукты сгорания будут выполнять в дальнейшем роль инертного теплоносителя. Для предотвращения выгорания кокса в процессе эксплуатации установки, образования взрывоопасной смеси при подсосе воздуха, а также просачивания в окружающую среду продуктов сгорания предусмотрены необходимые меры по ее герметизации, а также непосредственное соединение блоков: тушильный бункер–котел–дымосос. Установки сухого тушения кокса системы Гипрококса имеют производительность до 70-90 т/ч кокса и дают до 40 т пара в час с температурой 450 оС и давлением до 2,5-3,0 МПа.
Сухое тушение кокса имеет преимущества перед мокрым тушением, а именно:
· обеспечивается более высокая твердость кокса и увеличивается на 10-15 % выход крупных фракций;
· повышается теплота сгорания за счет снижениясодержаниявлаги до 1-2 % по сравнению с 5-10 % при мокром тушении;
· экономится около 40 кг условного топлива на 1 т кокса за счет получения 400 кг пара энергетических параметров;
· себестоимость 1 т пара, полученного на установке сухого тушения кокса, в 2,5 - 3 раза меньше себестоимости пара, вырабатываемого обычными котельными коксохимических заводов, а установка окупается примерно за 2,5 года.
Рис. 2.16. Установка сухого тушения кокса:
1 – тушильный бункер; 2 – скиповый подъемник; 3 – котел КСТ-80; 4 – дымосос
Сухое тушение кокса при всех его неоспоримых достоинствах имеет существенный недостаток, выражающийся в том, что при использовании этого метода охлаждения выход кокса снижается. Это явление получило название «угара» кокса, который может составлять от 0,5 до 1,6 % на плохо работающих установках [6]. Угар кокса происходит по следующим причинам. В камере тушения может происходить реакция СО2+С=2СО-Q. Кроме того, часть кокса выгорает при соприкосновении с кислородом воздуха, который может увлекаться в камеру тушения при загрузках, поступать в систему через неплотности. При реакции кокса с водяными парами, которые могут попадать в систему с воздухом и при неплотностях труб котла-утилизатора, образуется оксид углерода и водород: Н2О+С=СО+Н2.
При полной герметичности газового тракта УСТК и подпитке ее воздухом или техническим азотом содержание СО в циркуляционном газе определяется условиями химического равновесия системы С-СО-СО2. В составе газа обычно содержится О2 в пределах до 1 %, но при длительных простоях может возрасти до 5 %. Это, естественно, увеличивает «угар» кокса. В циркулирующем газе постепенно накапливаются горючие компоненты, что может привести к «хлопкам» (взрывам) в газовом тракте. При нормальной работе УСТК содержание горючих компонентов должно быть в пределах следующих величин: 8-12 % СО; 3-5 % Н2; 0,5-1,0 % СН4. Предельно допустимое количество водорода – 8 %. При превышении этого уровня агрегат должен быть остановлен для выяснения причин. Для уменьшения количества горючих компонентов УСТК оборудованы устройствами для подачи воздуха в тракт после камеры тушения, в результате чего горючие компоненты выгорают или в цикл циркуляции добавляется азот. Излишек циркулирующего охлаждающего газа сбрасывается в атмосферу.