Технологические схемы углеподготовки

Первая стадия производства − подготовка углей к коксованию осуществляется в углеподготовительных цехах. Вначале уголь различных марок поступает на склады завода, затем его дробят, обогащают, дозируют и усредняют на всех стадиях технологического передела для получения готовой угольной шихты. Угольную шихту можно обогащать, если она составлена из необогащенных углей. Готовая шихта направляется в угольные башни коксового цеха.

На второй стадии производства (собственно коксование углей) угольную шихту загружают в камеру коксования, в которой под действием высокой температуры без доступа воздуха шихта превращается в кокс, коксовый газ и химические продукты.

Третья стадия производства − выделение из коксового газа химических продуктов коксования осуществляется в химических цехах, отделениях. Коксовый газ после извлечения из него ценных химических веществ направляют по газопроводам потребителям или возвращают на обогрев коксовых батарей.

На четвертой стадии производства осуществляется переработка первичных продуктов коксования: каменноугольной смолы, сырого бензола, сырых пиридиновых оснований, фенолов и др.

Типы коксохимических предприятий:

1. заводы с полным циклом коксохимического производства, строящиеся отдельно от металлургических предприятий;
2. коксохимические цеха (производства), входящие в состав металлургического завода (комбината) и строящиеся на одной площадке с ним.

Генеральным планом коксохимического завода предусматривается следующая схема горизонтальной планировки. Коксовый цех, как правило, располагается в центре заводской площадки, что обеспечивает четкое разграничение химических и углеподготовительного цехов. Химические цеха располагаются с машинной стороны коксовых печей, а углеподготовительный может располагаться с коксовой или с машинной стороны.

Основные стадии подготовки угля к коксованию:

• обогащения,
• измельчения
• составления шихты (шихтовки).

Шихтовкой называют процесс составления максимально однородной угольной смеси из различных по физическим и химическим свойствам горючей массы углей в строго установленной пропорции. Процесс шихтовки состоит из двух последовательных операций − дозирования и смешения.

В связи с ухудшением сырьевой базы и увеличением доли газовых углей в шихте качество кокса и постоянство его свойств в основном зависят, при прочих равных условиях, от оборудования и технологических схем углеподготовительных цехов.

Схема углеподготовки − это схема цепи аппаратов, в которых производятся различные процессы. Определяется схема местом расположения отделения окончательного измельчения шихты или отдельных ее компонентов.

В зависимости от свойств углей применяют измельчение (дробление) шихты − схема ДШ, измельчение отдельных компонентов − схема ДК, групповое дробление компонентов − ГДК, дифференцированное дробление компонентов − ДДК, избирательное дробление шихты или компонентов с пневмосепарацией − ИД.

Следует напомнить, что по определению комитета по терминологии еще АН СССР дробление определяется как уменьшение размеров материала до крупности более 5 мм, а измельчение − это уменьшение размеров материала до крупности менее 5 мм. В производстве и в технической литературе часто смемивают эти понятия, и старое наименование схем подготовки угольной шихты часто подразумевает понятие не дробления, а измельчения (например, название схемы − ДШ, ДК, ИД и пр.).

Выбор технологической схемы углеподготовки решается в зависимости от особенностей угольной сырьевой базы коксования. Например, на заводах Украины, работающих преимущественно с использованием углей Донецкого бассейна, подготовку шихты осуществляют преимущественно по схемам дробления компонентов (ДК), группового (ГДК) и дифференцированного (ДДК) дробления компонентов, позволяющим увеличить плотность шихты на 2−2, 5% и улучшить показатели прочности кокса. Для петрографически неоднородных углей (сырьевая база России) предпочтителен процесс избирательного дробления шихты с пневмомеханической сепарацией; при этом значительно улучшаются качественные показатели металлургического кокса, и расширяется угольная сырьевая база.

Измельчение шихты позволяет улучшить ее коксуемость в результате повышения однородности дисперсной массы, что приводит к улучшению качества кокса. Однако значительное измельчение шихты может привести к отрицательным результатам. Поскольку плотность насыпной массы шихты зависит от степени ее измельчения, определяющей экономические показатели работы углеподготовительного и коксового цехов, то для шихт разного состава находят оптимальную степень измельчения.

При одной и той же степени измельчения, характеризуемой содержанием классов < 3 мм, различные способы подготовки шихты могут давать в конечном продукте различное содержание пыли (класс крупности < 0,5 мм).

При подготовке углей к коксованию необходимо достигать оптимального соотношения классов крупности в шихте для обеспечения более высокой плотности загрузки; избегать образования большого количества тонких классов, снижающих спекаемость углей. Крупные классы шихты по спекаемости, зольности и петрографическому составу не должны резко отличаться от остальных классов.

Способы измельчения углей:

• При обычном способе ДШ измельчают всю массу шихты. Более твердые компоненты будут иметь большую крупность, чем легко дробимые компоненты.
• В случае дифференцированного измельчения (ДК, ДДК, ГДК) каждый компонент или некоторые из компонентов шихты измельчают до заданной степени. Этот способ обеспечивает регулирование степени измельчения компонентов шихты.
• При избирательном измельчении помолу подвергают только крупные классы угля или шихты, при этом измельчение отдельных классов может осуществляться дифференцированно. Разделение на классы может производиться при помощи грохотов и центробежных отделителей или гравитационным способом в кипящем слое.

Используя любой из указанных способов, можно достичь необходимую степень измельчения. При этом содержание тонких классов (0−0, 5 мм) в шихте получается меньше при избирательном измельчении и, в особенности, при воздушной сепарации в кипящем слое.

Основными положительными результатами подготовки угля к коксованию методом избирательного измельчения является уменьшение зольности, уменьшение содержания дюрена и увеличение содержания витринита в крупных классах.

При любом из указанных способов слабоспекающиеся компоненты (дюрен) должны иметь большую степень измельчения, а хорошо спекающиеся − меньшую.

Положение оптимума измельчения изменяется в зависимости от глубины обогащения углей, их петрографического состава и спекаемости. Чем более уголь минерализован и петрографически неоднороден, тем выше должна быть степень измельчения угля для получения более прочного кокса.

Для уплотнения угольной шихты применяют обмасливание, трамбование, брикетирование и гранулирование всей или части угольной загрузки.