2 Коксохимическое производство

Строительство объектов коксохимзавода начало разворачиваться в 1948 году, а 2 ноября 1950 начала действовать, выдавать продукцию первая коксовая батарея ОХМК. Затем начались работы и на второй батарее, которая возводилась по соседству. Почти 10 лет продолжалось строительство коксохимического завода.

Коксохимическое производство комбината имеет в своем составе: коксовый цех № 1 с коксовыми батареями №1-4, коксовый цех №2 с коксовыми батареями №5-6, цех улавливания, углеподготовительный цех и вспомогательные подразделения (рисунок 2.1).

Батареи №1-4 имеют объем камер по 20 м3; батареи №5-6 – по 30,3 м3; они оборудованы установками сухого тушения кокса. Угольная шихта состоит из углей Карагандинского и Кузнецкого бассейнов.

Рисунок 2.1 – Общий вид коксохимического производства

1– приемный бункер для сырого каменного угля; 2– отделение для дробления и смешения угля; З – распределительная башня; 4 – погрузочная тележка; 5– камера коксования; 6– кокс; 7– коксовыталкиватель; 8– тушильный вагон; 9– тушильная башня; 10– платформа для выгрузки охлажденного кокса; 11– отвод коксового газа

Основные технологические процессы механизированы и автоматизированы. При улавливании из коксового газа получают сульфат аммония, бензол, смолу и другую ценную продукцию. В целях охраны природы на биохимической установке в коксохимическом производстве осуществляется очистка сточных вод от фенолов, родонитов и цианидов. После такой очистки вода снова поступает в оборотный цикл.

Построена и смонтирована специальная установка, которая позволяет производить бездымную загрузку печей.

Месторождения углей используемых для коксования: Белово 40%, Сибирь + Пейзак 35%, Антоновский 15%, Прокопьевская 10%.

В аглодоменном производстве помимо кокса используют антрацит и природный газ.

Сырьём для коксохимического производства являются коксующиеся угли Кузнецкого и Карагандинского угольных бассейнов. Поступающий на комбинат уголь подаётся в углеподготовительный цех; в состав этого цеха входят гараж размораживания; угольный склад; углеподготовительное отделение, дозировочное отделение, отделение окончательного дробления.

Поступивший в железнодорожных вагонах (полувагонах) уголь выгружается двумя роторными вагоноопрокидывателями и через питатели передаётся на склад или непосредственно в силосы

В зимнее время смёрзшийся уголь размораживается перед выгрузкой в двух гаражах размораживания при температуре около 120 °С.

На складе угля имеются три мостовых крана - перегружателя производительностью до 400 т/час каждый, две угольные траншеи, угольные бункера ёмкостью по 400 т и угольные ямы по 800 т.

Из этих силосов угли заданных марок дозируются специальными дозировочными установками на шихтовый конвейер. Составленная таким образом угольная шихта транспортируется в молотковые дробилки отделения окончательного дробления, где измельчается до содержания класса 0-3 мм не мене 80%.

После дробления угольная шихта подаётся в угольные башни коксовых батарей, откуда загрузочными машинами загружается в печи коксовых батарей.

Коксовая печь представляет собой камеру шириной 0,5, высотой 5 и длиной 15 м. полезный объём печей 20-30 м3, а разовая загрузка составляет 17-22 т. Коксовые печи объединены в коксовые батареи — по 61-65 печей.

Стены печных камер футерованы огнеупорным динасовым кирпичом. В потолке камеры имеются люки для загрузки шихты. Спереди и сзади камеры закрыты дверцами, которые открываются специальными устройствами. Коксовые печи обогреваются доменным и коксовыми газами, сжигаемые в простенках между камерами — вертикалях. Тепло, выделяемое при сгорании газа, отдаётся кирпичной кладке стен и идёт на нагрев угольной шихты. Для обеспечения процесса коксования температура внутри камер должна быть не ниже 1400 °С. Высокий нагрев достигается благодаря применению подогретого воздуха. Нагрев производится в регенераторах, расположенных под коксовыми печами и представляющих устройства, в которых аккумулируется тепло отходящих газов.

При нагревании без доступа воздуха мелкие угольные частички переходят в пластическое состояние и размягчаются. Пластическая масса обволакивает твёрдые зёрна некоксующегося угля. При температуре свыше 450 °С в сплошной склеивающейся массе начинается процесс разложения угля на составные части. При этом выделяются углеводородные соединения, аммиак, другие органические соединения.

Выделяющиеся органические вещества вспучивают размягчённую массу угля, образуя в ней многочисленные поры. По мере протекания процесса сухой перегонки кокса масса угля всё более обогащается углеродом, теряет пластичность и при температуре 600-650 °С переходит в состояние полукокса. При 1000 °С образуется кокс.

Образование коксового пирога продолжается 14-16 часов (период коксования). За это время угольная масса проходит постепенно все стадии коксования. Процесс идёт от наружной стенки камеры к её центру.

Для выгрузки готового кокса камеру отключают от газопровода, в который уходят газообразные продукты коксования. Открываются с обеих сторон дверцы. С передней стороны по рельсам подкатывается коксовыталкивающая машина. Горизонтальная штанга машины вводит в камеру башмак и, постепенно вдвигая его внутрь, выдавливает коксовый пирог из печи. При выталкивании пирог разламывается на две половины и рассыпается на более мелкие куски. Вагон с горячим коксом направляется в башню для тушения, где горячий кокс интенсивно охлаждается струями воды. Кроме такого тушения используется сухое тушение кокса азотом.

Охлаждённый кокс разгружается на рамку и транспортёром подаётся на коксосортировку, где разделяется на фракции: более 40 мм (доменный кокс), 25-40 мм (фракция), 10-25 мм (орешек), 0-10 мм (мелочь).

Весь крупный кокс (более 40 мм и 25-40 мм) поступает в доменный цех. Орешек и мелочь используются в аглоцехе.

Куски кокса имеют правильную форму и максимальный размер, не превышающий половины ширины камеры коксования. Содержание золы в коксе должно быть минимальным, желательно повышенное содержание серы в коксе. Минимальным должны быть и такие показатели качества кокса, как содержание фосфора, влаги (таблица 2.1).

Основными физико-химическими свойствами кокса являются:

- Реакционная способность взаимодействия с СО2 с образованием СО, которая необходима для восстановления оксидов Fe;

- горючесть, т.е. скорость сгорания;

- температура воспламенения (600-700 °С).

Кусковатость — более 25 мм; содержание: серы — не более 0,8%; летучих соединений — не более 6%, влаги — не более 6%; показатели прочности: содержание класса «+25 мм» — не мене 82%; класса «-25 мм» (замусоренность) — не более 4,5%. Кроме кокса в процессе коксования получают коксовый газ и ценные химические продукты: сульфат аммония, смолы, бензол, пиридиновые основания. Получение этих химпродуктов происходит в цехе улавливания. Сульфат аммония улавливается из коксового газа в сатураторах (улавливающим реагентом служит серная кислота).

Таблица 2.1 – Требования к коксу класса 25 мм

Наименование показателей	Норма
	Средняя	Предел, не более
Массовая доля рабочей влаги, wrt	3,2	5,5
Зольность, Аd	12,0	12,5
Массовая доля общей серы, Sdt	0,7	0,8
Выход летучих, Vdaf	-	1,2
Прочность кокса, M25	-	не менее 84.0
M10	9,0	11,0
Массовая доля кусков размером <25 мм	3,0	4,5
Пористость, %	50	53

Каменноугольная смола получается за счёт конденсации паров смолы в газосборниках и первичных холодильниках. Бензол улавливается поглотительным соляровым маслом в скрубберах и отгоняется в бензольных колоннах. Пиридиновые основания выделяют из маточного раствора в нейтрализаторах.

Очищение сточных вод от вредных примесей осуществляется в биохимической установке. Очищенная вода подаётся в оборотный цикл.

Не одно коксохимическое производство не может обойтись без главной составляющей - коксовой батареи, разрез которой представлен на рисунке 2.2.

1 - подача воздуха в подводные каналы; 2 - подача газа; 3 - отопительные каналы; 4 - камеры коксования; 5 - борова для продуктов сгорания; 6 - отвод газообразных продуктов коксования

Рисунок 2.2 - Разрез коксовой батареи