Способ получения металлургического среднетемпературного кокса

007801 Изобретение относится к области переработки угля, в частности к получению среднетемпературного кокса металлургического и энергетического назначения. Известен целый ряд способов энерготехнологической переработки углей с использованием техники кипящего слоя, ориентированных на получение кокса преимущественно из бурого угля. Характерным примером является технология, известная как способ термоконтактного коксования угля (способ ТККУ) в кипящем слое (Андрющенко А.И., Попов А.И. Основы проектирования энерготехнологических установок электростанций. - М: Высшая школа, 1980.). Коксование мелкозернистого угля осуществляется в аппарате с кипящим слоем при температуре около 540 С. При этом подвод тепла в кипящий слой обеспечивается за счет промежуточного теплоносителя, роль которого выполняет образующийся в процессе кокс. Для этой цели рециркулируемая часть кокса нагревается в коксонагревателе с воздушным дутьем за счет сжигания пиролизного газа. Основными продуктами данного способа являются мелкозернистый кокс (фракция 0-3 мм составляет 90-95%), а также пылевидный кокс (фракция менее 0,063 мм составляет 80-95%). Их выход при переработке бородинского бурого угля (Канско-Ачинский угольный бассейн) составляет соответственно 28 и 10% от массы исходного угля. Парогазовые продукты разложения угля подвергаются конденсации с выделением нескольких фракций смолы и пиролизного газа. Главный недостаток данного способа заключается в многостадийности процесса коксования, а также в связанной с этим сложности технологической схемы и конструкций составляющих ее аппаратов. Продуктом является мелкозернистый и пылевидный кокс, который рекомендуется использовать преимущественно как энергетическое топливо на месте его производства. В металлургической промышленности такой продукт практически не используется. Наиболее близким к заявляемому способу по технической сущности является Способ получения полукокса из бурых и каменных углей (патент РФ 2073061, 10.02.1997 г.). Данный способ заключается в коксовании угля крупностью до 10 мм в кипящем слое при температуре 600-700 С с добавлением к воздушному дутью некоторого количества водяного пара с целью активации продукта путем увеличения его пористости и внутренней поверхности. К основным недостаткам этого способа следует отнести низкую удельную производительность (в расчете на квадратный метр газораспределительной решетки она составляет 1000 кг/м 2 ч по углю), мелкий фракционный состав продукта (99% частиц менее 2,8 мм) и его пониженную структурную прочность вследствие высокой пористости. Последние два показателя по существу исключают возможность широкого использования кокса в металлургии, т.к. самым низшим классом крупности кокса в соответствии с ТУ 1-7-115-89 является коксовая мелочь с размером частиц до 10 мм. Задача настоящего изобретения состоит в повышении удельной производительности процесса, укрупнении фракционного состава получаемого среднетемпературного кокса и повышения его структурной прочности. Техническим результатом изобретения является повышение прочности среднетемпературного кокса, увеличение среднего размера куска и производительности процесса в расчете на квадратный метр газораспределительной решетки. Технический результат достигается за счет повышения температуры обработки угля в кипящем слое до 800-900 С, использования воздушного дутья, а также укрупнения фракционного состава исходного угля до 15 мм. Вследствие более высокой температуры значительно возрастает производительность процесса: удельный расход угля на квадратный метр газораспределительной решетки составляет от 3000 до 6000 кг/м 2 ч в зависимости от марки угля, рабочей температуры процесса и температуры подогрева воздуха. Фракционный состав продукта удовлетворяет требованиям ТУ 14-7-115-89 на коксовую мелочь. За счет высокой скорости нагрева и отказа от использования дополнительного пара пористость частиц кокса заметно снижается по сравнению с известным способом. Это обеспечивает повышение структурной прочности продукта до 70-75% для бурого угля и до 80% - для каменного угля. Способ осуществляют следующим образом. В аппарат с кипящим слоем угля, который в зависимости от назначенного режима имеет температуру от 800 до 900 С, питателем непрерывно подают дробленый уголь фракции 0-15 мм. Более крупные частицы исходного угля, нагреваясь до температуры слоя и перемещаясь в горизонтальном направлении, последовательно проходят стадии сушки, пиролиза и выгружаются из аппарата путем естественного перетока через отборный патрубок. Мелкодисперсный уголь и газообразные продукты коксования воспламеняются в верхней части кипящего слоя и догорают в надслоевом пространстве, отдавая тепло излучением верхней части слоя. Продукты сгорания подаются в котел-утилизатор на генерацию тепловой энергии. В примерах, иллюстрирующих способ, использован аппарат кипящего слоя с размером камеры коксования в плане примерно 60 х 540 мм и отбором твердого продукта на высоте например 560 мм. Пример 1. В качестве сырья использовали уголь фракции 0-15 мм марки 2 Б (разрез Березовский КанскоАчинского угольного бассейна), имеющий следующий технический и элементный состав:Wrt = 33,5%; Ad = 5,0%; Vdaf=48%; Qri = 3800 ккал/кг; Cdar = 71,7%; Hdaf = 4,9%; Ndaf = 0,8%; Odaf = 22,3%; Sdaf=0,3%. В аппарат подается 170 кг/ч угля и 280 нм 3/ч воздуха. Температура в кипящем слое - 890-900 С. Удельный расход угля - 5250 кг/(м 2 ч). Выход кокса - 41% от массы исходного угля. Зольность кокса, Аd = 11,3%. Насыпная плотность кокса - 0,56 г/м 3. Структурная прочность кокса - 72%. Гранулометрический состав кокса: более 10 мм - 7%; 5-10 мм - 64%; менее 5 мм - 29%. Пример 2. В качестве сырья использовали уголь фракции 0-15 мм марки Д (разрез Моховский Кузнецкого угольного бассейна), имеющий следующий технический и элементный состав:Wrt = 7,1%; Ad = 3,5%; Vdaf = 45,9%; Qri = 6200 ккал/кг; Cdaf = 78,0%; Hdaf = 5,5%; Ndaf = 1,7%; Odaf = 14,5%; Sdaf=0,3%. В аппарат подается 130 кг/ч угля и 195 нм 3/ч воздуха. Температура в кипящем слое - 850-870 С. Удельный расход угля - 4012 кг/(м 2 ч). Выход кокса - 59% от массы исходного угля. Зольность кокса, Ad = 5,4%. Насыпная плотность кокса - 0,6 г/м 3. Структурная прочность кокса - 80%. Гранулометрический состав кокса: более 10 мм - 11%; 5-10 мм - 54%; менее 5 мм - 35%. Пример 3 (сравнительный из патента РФ 2073061, 10.02.1997 г.) В качестве сырья использовали подсушенный уголь фракции 0,5-7 мм марки 3 Б (месторождение Лермонтовское, Сахалин), имеющий следующий технический и элементный состав:Wrt = 6,25%; Ad = 31,2%; Vdaf = 44,9%: Cdaf = 73,4%. В аппарат поперечным сечением 0,075 м 2 подается 75 кг/ч угля, 106 нм 3/ч воздуха и 8,5 кг/ч водяного пара. Температура в кипящем слое - 680-720 С. Удельный расход угля - 1000 кг/(м 2 ч). Выход кокса - 63% от массы исходного (подсушенного) угля. Зольность кокса, Ad = 54,2%. Насыпная плотность кокса - 0,52 г/м 3. Гранулометрический состав кокса: более 2,8 мм-1%; 1,6-2,8 мм-11%; 0,5-1,6 мм - 55%; менее 0,5 мм - 33%. Средний размер куска кокса - 0,9 мм. Таким образом, предложенный способ позволяет получать среднетемпературный кокс, имеющий более высокую прочность и плотность, более крупный средний размер куска и более высокую производительность процесса в расчете на квадратный метр газораспределительной решетки (см. таблицу). Таблица-2 007801 ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Способ получения металлургического среднетемпературного кокса путем термоокислительной обработки угля в кипящем слое, отличающийся тем, что в качестве слоя угля используют уголь с фракционным составом 0-15 мм, а подачу воздуха через слой угля осуществляют при температуре 800-900 С.