Введение к работе
Актуальность работы Значительная часть основных фондов коксового производства РФ, в особенности коксовые батареи, выработала свой эксплуатационный ресурс, физически и морально изношена и не отвечает современным требованиям охраны окружающей среды.
По сравнению с зарубежными коксохимическими
предприятиями, где удельные выбросы в окружающую среду
составляют 1-2 кг, в отечественной коксохимической
промышленности эти выбросы достигают 6 - 10 кг на тонну кокса. Ухудшение равномерности готовности кокса в результате старения коксовых батарей приводит к увеличению объема неорганизованных пылегазовых выбросов при выдаче кокса из печей и их обработке. Для их эвакуации и очистки на старых коксовых батареях невозможно использовать применяемые в настоящее время стационарные и автономные установки беспылевой выдачи кокса (УБВК). Весьма ограниченные инвестиции в перекладку коксовых батарей исключают на ближайшую перспективу капитальное обновление печного фонда, а значит и улучшение экологической обстановки в коксовом производстве. Поэтому практически единственным реальным путем решения проблемы снижения вредных выбросов коксовых батарей остается разработка новых малозатратных и эффективных технических решений, применимых в условиях действующего коксового производства.
Следует отметить, что, имеющиеся как стационарные, так и автономные УБВК решают ограниченную задачу по эвакуации и очистке пылегазовых выбросов при выдаче коксового пирога только на коксовой стороне батареи, в отрыве от сопутствующих работ по обработке коксовых камер. В то же время при осуществлении этих операций образуются соизмеримые с выбросами при выдаче кокса неорганизованные выделения вредных веществ и происходит угар кокса.
Поэтому особую актуальность приобретают исследования и разработка комплексного и малозатратного решения важной технической задачи - создания технологии, значительно снижающей неорганизованные вредные выбросы, образующиеся при осуществлении указанных выше операций, пригодной для использования в условиях любых действующих коксовых батарей независимо от срока их эксплуатации и koj
Цель работы. На основе исследования механизма образования пылегазовых выбросов при осуществлении операций по выдаче кокса и обработке коксовых печей, разработать способ эффективного их снижения, а для достижения этой цели решить следующие задачи:
-
Исследовать завершающую стадию процесса коксования, установить зависимость объема пылегазовых выбросов от уровня готовности кокса.
-
Разработать метод и исследовать процесс образования пироуглерода в коксовых печах, оценить его роль в формировании пылегазового выброса.
-
Разработать методику и исследовать процесс горения («угара») кокса при его выдаче. Оценить его роль в формировании теплового облака.
-
Разработать комбинированную систему и технологию, обеспечивающую решение комплекса технико-технологических задач по эвакуации и очистке пылегазовых выбросов, образующихся при выдаче кокса и обработке коксовых печей.
Научная новизна.
-
Впервые исследован процесс образования отложений пироуглерода на отдельностях коксового пирога, стенах, подсводовом пространстве камер коксования, газоотводящей арматуре и оценена роль этих отложений в формировании пылегазового выброса при выдаче кокса.
-
Установлено, что пылегазовые выбросы, образующиеся при сгорании этих отложений, а также углеродистых остатков, после выдачи кокса, соизмеримы с выбросами, при выдаче коксового пирога.
-
Выполнен анализ процесса образования теплового облака за счет теплоизлучения и частичного сгорания выдаваемого кокса и впервые установлена теоретическая зависимость объема пылегазового выброса от уровня готовности кокса при его выдаче.
-
Выполнено теоретическое обоснование эффективности и достаточности местной эвакуации и очистки пылегазового выброса, образующегося в процессе выдачи кокса и обработки коксовой камеры, как альтернативы объемной эвакуации и очистке образующегося пылегазового выброса.
-
На этой основе при участии автора разработана комбинированная система и технология, обеспечивающие в комплексе эвакуацию и очистку газов, выделяющихся при выдаче кокса и обработке коксовых печей, а также интенсивное принудительное обезграфичивание их сводов и стояков (КС БВК).
Практическая значимость работы и ее реализация в промышленности. Разработан новый комбинированный способ беспылевой выдачи кокса, обеспечивающий также эвакуацию и очистку газов, образующихся при обработке коксовых печей, обезграфичивании их сводов и стояков. Способ без больших капитальных затрат может быть использован в условиях действующей коксовой батареи любого срока эксплуатации. Разработан новый способ и устройство для обезграфичивания чрезмерно заграфиченных стен, сводов и стояков коксовых камер.
Воздухоструйный эжектор, предложенный для
обезграфичивания сводов коксовых камер, может быть использован для уменьшения пылегазовых выбросов на коксовую сторону и повышения эффективности действующих автономных УБВК.
Новый способ может быть модифицирован для бездымной загрузки коксовых печей, работающей при относительно низких давлениях пара (0,5- 0,6 МПа).
Выполнен проект стационарной опытно-промышленной установки, проведены ее испытания на действующих коксовых батареях №5 и №6 ОАО НТМК, разработан проект промышленной установки автономной УБВК.
Апробация работы. Основные положения диссертации доложены и обсуждены:
- на городском экологическом смотре-конкурсе г. Нижнего
Тагила «Разработка нового способа беспылевой выдачи кокса»
творческим коллективом под руководством автора заняла 2 место.
2001г.
на заседаниях технического совета КХП ОАО НТМК в 2003 -2005 г.г.;
на заседании кафедры химии Нижнетагильского технологического института УГТУ - УПИ, 2005 г.;
на заседании кафедры химической технологии топлива и промышленной экологии Уральского государственного технического университета - УПИ, 2005 г.
на заседании научно-технического совета ВУХИН (г. Екатеринбург, 2005 г.)
Публикации. Основное содержание диссертации изложено в 10 печатных работах, в том числе 3 патентах на изобретения.
Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка использованных источников из
