автореферат диссертации по химической технологии, 05.17.07, диссертация на тему:Исследование, разработка и внедрение технологии производства кокса в печах различной конструкции и сроков эксплуатации.

М1Н1СТЕРСТВ0 ПР0НИСЛ0В0СТ1 УКРА1ни

ОГК ^кю*1нський державний науково-досшдний вуглех1М1 чний Г' " 1НСТИТУТ "УХ1К"

- 1 ЙНВ 1996

На правах рукопису

БОНДАРЧУК ПЕТР0 МИКОЛАкОЗИЧ

У ¿К 662.562.66.и01.5

ДОШлШНН, РОЗРОБлА ТА ВПРЖдНЕНШ; ТЕХНОЛОГИ ЗШБНИаШ КОКСУ В ПЕЧАл Р13Н01 лЭНСТРУНиЙ ТА СТРОКТВ ЕКСШАТАЦП

05.17.07 - Х1м1я та технолопя переробки горючих копалин та вуглецевих матер1ал1в

АВТОРЕФЕРАТ дисертаи:! на здобуття наукового ступеня кандидата техн:чних наук

Харк:в - 1595 р.

Дисертац1я е рукописом

Робота виконана в Укра1нському державному науково-дослгдному вуглехткпчному гнститут: Мастерства г.ромислозост: Украйни.

НЛУКОБИЙ КЕР1ВНИК: доктор технгчних наук, професор Шептовицьхий М.С.

0-ЛЦШ1 ОПОНВНТИ:

I. доктор техн1чних наук, професор Тютюнников й.Ь.

¿.кандидат техн1чних наук, с.н.с. ларпов О.В.

ПР931ДНА 0РГАНТЗАЦ1Й - Державний 1нститут по проектуванню гпдприемств коксохгм'чног промисловост1, м.Харк!в.

Захист вхдбудеться 17 с!чня 1996'р. у 13.1:0 годин на эас1данн. спец1ал:зовано1 вчено'1 ради Д.02.36.01 при Укра!нському державному науково-досл1дному вуглехгм'чному :нститут:.

Адреса: 310023, м.Харк'в, вул. Бесн1на, 7, УХГН.

о дисертац:ею можна ознайомитись у науково-технгчнхй бгблготе-Укра1нсьлого державного науково-дослгдного вуглех;м1чного хнсти-туту; 310023, м.Харк:в, вул. Весн'на, Тс.

Ааторефёрат розтсланий "_" груйня 1995р.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ Актуальнхсть роботи Коксування у батареях камерних г^ р:одично1 д'1 в огляди 1й перспектив! збереже свое значения я новний процес одержання твердого металургхйного палива для с вання гГбрш за все у доменному виробництзт. При цьому вимоги стх коксу зростають. У той же час б'льи^сть Д1ючих коксох1м! виробництв, як правило, мае у своему складх коька коксових рей, р:зних за конструкц1ею, корисним вм1стом камери, строко плуатаци, технхчним станом, а отже, I умовами коксування. Б ку з цим, задача розробки ! впровадження технолог!I' виробниц коксу в печах з р1зними конструкц!ею та строкой експлуатаци туальною, оск1Льки 'Гх рхшення дозволить забезпечити виробниц як1сного коксу на дхючих пхдприемствах.

Мета роботи На п:дстав!Досл:дження особливостей процес5 в вання вуггльних шихт у печах з разними конструкцией, вмхстом ком експлуатац.х та технгчним станом розробити 1 впровадити лог{ю, яка забезпечуе виробництво необх;дно1 кхлькост! як!гсн доменного коксу, подовжену ефективну експлуатацхю коксовох б * висок: технтко-економ;чнх показники виробниитва.

Основн! методологии' положения роботи АослХдження пров у лабораторних умовах УХТНа з використанням сучасних метод1в чення властивостей вуг!лля та коксу, а також у дослхдних печ! Харкхвського КлЗ та на коксових батареях Мар!угк.льського КлЗ роблена та усп1шно перевхрена у промислових умовах методика ; чення тиску розпору вуг1льнох шихти у процесх коксування, за! на на принцип! незворотно!' деформацП чутливого елемента /хн, ра/ пхд впливом термомеханхчнох напруги.

Наукова новизна Зивчен! особливост! розподхлу температу; процесх коксування у загрузи? : опалювальн!й систем! печей з ними корисним вм 1 стом, строкой експлуатацГх та технхчним ста1

широкому Aiana30Hí коливання пер!оду коксування /14-30 годин/.

Встановлено, що в коксових печах з висотою камери 4,3 м i великим / 35-40 рок; в/ строкой експлуата!Ш досягнення к:нцево'1 серед-ньозважено'1 температури коксуемого засипу Iutiü°C забезпечуе достатнн ступень завершеност: формування структури мгцного коксу. Подальше пгдвищення цíех температури негативно впливае на збереження кладки. Для коксових печей з висотою камери 7 м í малим / до б рок1в/ отроком експлуатвцп визначен! рац*оналън! piBHi температур у контроль-них вертикалах при 3míh* пергоду коксування вгд 15 до 30 годин, як: забезпечують посттйно високий ступень готовности коксу та запо-б:гають руйнуванню кладки печей.

Вперше одержана експериментальна залежн!сть, яка дозволяе прог-нозувати протид1ю ударним зусиллям - W¿5, bmíct класу б!льш ЬОмм i середн'Я д'аметр куск'з коксу у залежност: в^д пер:оду коксування для печей з висотою камер 7к.

3 результат* комплексного вивчення впливу сергйност: заванта-ження-розвантаження коксових печей на íx тепловий режим 1з засто-суванням метод1в математико-статистичного аналгзу встановлено, що як за cepiñHocTÍ так i ¿-I завантаження холодно! шихти в каме-

ру коксування не здхйснве значного впливу на температурний режим сумхжних тз камерою, що завантажуеться, олалювальних прост!hkíb та камер коксування: пад1ння температури на поверхн! гр:ючо1 ctih-ки камери, сум!жно1 гз тою, то завантажуеться, нетривале за часом / 2-3 хвилини/ та мае велике значения /I5-¿ü°C/.

Розроблений новий спос'б визначення тиску розпору у промисло-вих печах. Встановлено, шо максимум тиску розпору досягаеться у k*hiU першо! третини пергоду кгксування • за cboim значениям bíh суттево перевершуе величини, як! використовуються у м'цностних розрахунках при проектуванн! коксових печей.

Розроблен! та впроваджен] нов! б!льш герметичн! конструкцП' дверей коксових печей з блоковой футеровкою з жаром!иного бетону.

Практична цхннхсть Зиходячи з наявност! сировинних рес на завод?, розроблен: диференхпйован: склади вуНльних шихт температурний режим процесу коксування для печей з ргзними к рукцгек та отроком експлуатацп, що дозволило усгпшно провес пуск : освоения батаре'х I 6ic з обсягом камер 41,Зм3, а тако; безпечити ефективну експлуатац!ю iHumx батарей заводу 3i стр| експлуатаци 35-40 рокхв.

Остановлено, що з птдвищенням вм1сту газового вугхлля в та зростанням температури у пхдсклеп1нневому простор! печей : ликим /бхльш 40 рокгв/ строкой експлуатаци' pi3Ko збгльшуеты Щ1льн1сть кам'яновуггльнох смоли та масова доля у н1й речовш не розчиняються у толуол:, що ускладнюе експлуатахпю батарей, bmîct газового вуг:лля не повинен переверуузати ¿2% при темш тур: у п.дсклеп!кневому npocTopi 750-790°С та оборот: печей J дин.

У промислових умовах Мар:упольського НлЗ на батаре": I-б: с урахуванням необх'дностх забезпечення сталого г:дравл!чного { газозбгрникгв, збергганкя кладки та полтпшення умов експлуатг впроваджена сер:йн'гсть завантаження-розвантаження 4-2, а такс роблен та впроваджений ефективний режим опалення крайн1х, nef крайн:х та масових опалювальних канал!в, що дозволило пол:nmt умови прац':, зберхгання кладки, якхсть коксу, зменшити к^льк; обвал:в коксу при знхманн: дверей.

Розроблений та вт1лений пристрхй для механ!чно1 обробки i шх mîри по стабШзацп' фгзико-механхчних властивостей коксу, полхпшило роботу доменних печей: руднх навантаження збхльшил1 Iпитом: витрати коксу зменшились на 1.5 кг/т чавуну.

Реал! захпя результат:в роботи Одержан' результати вико{ при розробц: складгв вуНльно'х иихти та режим!в коксування не упсльському НлЗ у р.,то дозволило забезпечити стае

ну роботу вуглекокссвого блоку, п:двишити виход коксу : х:м 1

продукт1в коксування, а також полгпшити IX як1сть. Фактичный еко-ном!чний ефект в1д реал!зацП розробок автора дор!внював 300 млн. крб. /У ц!нах 1993р./.

Апробац1я роботи Основн! положения роботи експонувалися на Виставцг досягнень народного господарства Укра1ни /м.Ки'1в, 1991р./, докладалися на техн1чних нарадах у головного Инженера Д1прококса / м.Харкгв, 1993р./, головного инженера Мар1упольського КХЗ / м.Мар!уполь, 1989—1995р.р./, сем!нарах коксово! лабораторп" / м.Харкгв, 1994-1995р.р./ га зас!данн1 вченог ради УХ1Ну /м.Хар-к!в, 1995р./.

На захист виноситься:

1. Зимоги до складу вуНльно! тихти та основн1 принципи температурного режиму коксування для печей ргзно! конструкцп' та строк;в експлуатацГ1.

2. Експериментально встановлена залеж^сть, яка дозволяв прог-нозувати оп£р коксу подр(бнюючим зусиллям /М25/, вм:ст в ньому кла-су крупност? б1льше 80мм, середшй д:аметр куск?в коксу, вироблено-го при р{зних обертах у коксових печах з корисним об'емом 41,Зм3.

3. Комплекс критерив вибору рацтонально! сергйностч завантайен-ня - розвантаження великоемких коксових печей. 1

Конструкт я пристрою, методика визначення та експерименеаль-нг дан1 про тиск розпирання у промислових коксових печах.

5. Нова конструкц1я дверей коксових печей та пристрхй для мела-Н1ЧН01 обробки коксу у П0Т0Ц1.

Декларацтя конкретно'/ особисто! учасгг автора в проведених роботах

Особиста участь автора в доел!дженнях, наведених в цгй дисер-тац:йн!й робот*, полягае в органтзацГх постановки та безпосеред-ньому проведешг експеримент: в : обробцг 1х результат!в.

Особисто автором розроблен: методики проведения досл1дно-про-

/

промислових випробувань, пристр1й для розмхщення датчика тиск} коксов!й печ!.

Публхкацг I. За темою дисертацЦ' опубл1ковано 1и наукових { одержано патент Рос п.

Обсяг- роботи. Дисертац?йна робота складаеться 13 вступу, роздхл1в, зак1нчення та висновкхв. ¡Мстить 206 стор., як: вкл! ю ть табл., ¿8 малюнкхв, писть додатк!в, список л!тератури 132 джерел.

АНАЛ13 СУЧАСНОГО СТАНУ ПИТАННН, ПЕРСПЕКТИВ РОЗВИТКУ I УДОСКОНАЛБННЯ ПРОЦЕСУ КОКСУВАННй У МЕ1АХ ПЕРЮДИЧ-Н01 ШАР0В01 ТЕХНОЛОГИ.

Критичний анал1з сучасного стану питания дозволивузагальни шо ¡снувчий у свттовхй практиц! "класичний" спос!б виробництх доменного коксу у динасових печах перходично! дп буде головн* недалекому майбутньому. Мае мгоце зб1льшення геометричних роз* камер коксування, ведуться роботи по удосконаленню опалювальнс системи печей з метою пол1пшення р1вномхрност1 обхгр1вання вух но'х засипи по довжннх та висот1 камери коксування. Значна ува1 прид1ляеться полхпшеннв мхцност1 кладки простхнкхв та вивченн« факторхв, як: впливають на довгов1чнхсть ефективно! експлуатах коксових печей, проводяться дослхдження по визначенню рациона; сер!йност1 завантаження - розвантаження та.розробцх датчик1в ^ безпосереднього визначення тиску розпирання у промислових кокс печах.

За даними результатхв цього аналхзу були сформульован1 оснс завдання дисертац!йно1 роботи: розробка рац!ональних склад!в I г!:льних шихт та режимов коксування для коксових печей з рхзнок сотою та строками експлуатацГ1, визначення рац:онально! серхйь т; завантаження-розвантаження великсемких коксових печей, розр та впровадження методу безпосереднього визначення розпирання 1 у промислових умовах, розробка та впровадження заход!в, спрямс

них на п1двииення ефективност1 та гкшпшення екологхчних показни-

К1в виробництва коксу.

р03р0бка РЕИИМИ коксуваннь длп коксових ПЕЧЕЙ 3 р1 зною вислою та строкой експлуатаци

Об'ектами досл5дження буди обрант коксов1 батарех Мар1уполь-ського к/3 ртзних конструкц!й та строкгв експлуатаци.

Завод е гсловним виробником металург!Иного коксу для меткомбг-нату "Азовсталь". Тому, незважаючи на те, що коксов! батарех пер-шого блоку / особливо батарея № I/ пшйшли до критичного строку експлуатац11 /40 рокхв/, треба було не Т1льки забезпечити металур-Г1йне виробництво як1сним коксом, але й створити умови, сприятливг для техн1чного переозбронння заводу.

Перш за все потр1бно було забезпечити продовження ефективно!' експлуатацП найб{льш зношено"! батаре!" № I. 0сновн1 трудновц ви-никли 1з вузлом евакуацГ1 прямого коксового газу. Це вимагало проведения комплексу досл{джень по вивченню х!мхчного потенШалу ву-гглля, яке входить до складу шихти, режимов И завантаження * кок-сування. Було встаноЕлено, що п!двищена частка газового вуг'лля, для якого характерний найб1льш високий вих!д кам'яновуг:льнов смоли, в сполученнг з великою висотою та п'двищеною температурою п!д-сводового простору камер коксування значно зб!льшуе долю твердо! фази укам'яновуг!льн!й смол?, внаслгдок чого поггршуються умови II транспортування в газозб!рниках та трубопроводах. Досл1дження показали, що для коксових печей з великим строкой експлуатаци доля газового вуИлля у шихт1 не повинна перевишувати 32%, а температура пхдсводового простору повинна бути 750-7Уи°С, при обертах печей не менш як 16 годин.

Впровадження цих рекомендацхй дозволило продовжити ефективну

експлуатац!ю батарех Ш I то пуску батаре! 1-б!с.

Для визначення рац:опального режиму виробництва коксу була розроблена спец1альна методика проведения дослгдно-промислових

випробувань, з використанням яко! можна вивчити особливост1 пр( вання вуггльноУ засипки по ъисотI та довжин! дослхднох камери 1 сування та як:сть одержаного коксу. Резульгати експериментхв н; ден! в табл. I. 1з них вит1кае, що для коксових печей з висото! 4,3 м та строком експлуатаци понад 40 рок1в середня к!нцева Т' ратура коксування за 15 хвилин до розвантаження коксу повинна I на 20-25°С нижча вгд максимально припустимох ПТЕ, тобто не б1л 1С60°С.

Таблиця

металургхиного 5алежн;сть якостхУкоксу вгд середньозважено'х кхнцевоГ темпь-ратури коксування / для батарей з висотою камери 4,3м/

)ílr j Середня пе- j температу-чей ¡ ра по'трьом ¡ завантажу-; вальн.отво-j рам, С

_i____

Показники якост! коксу з досл:дних печей Вм:ст, % I Мехашчна м1цн1сть

«Омы

25мм

М2'5

М1С

214 ПН 5 6,9 • 3,7 86,4 7.J

£4 У 1056 6.6 4.0 86,7 7.Í

238 1060 6,5 4,0 8о,9 6,¿

344 1069 2,9 3,6 68,1 b,¡

432 . 1158 3,1 86,8 6.Í

556 1Ш 2,3 88,1 7,1

656 1066 9,4 1.6 88,5 6,<

655 1056 2,0 88,6 6,'.

708 1и88 10,3 1.9 87,4 6,1

837 Л 02 I¿,7 <М 87,2 У

833 • III9 12,3 2,0 ,87,3 7,'

855 IC62 13,1 2,3 87,9 ь,

У результат: проведения лабораторних, напгв- та дослано-

мислових випробувань в умовах д!ючого коксох:м1чного заводу * нових вуг^льних ресурс'в були розроблен: склади шихт, диферен ван: в залежностх вгд геометричних розм'ргв та строк.'в експлу ц?х коксових батарей, що в поеднанн: з рац'ональним режимом к вання забезпечило стаб:льну роботу всього заводу по виробнии

кондиц!Иного металург!Иного коксу.

Вперше встановлено, що для печей з висотою камер коксування 7м, при незмхнному склад1 вуг!льно1 шихти та однаков!й totoshoctí коксу /7/"°^ забезпечених потрхбним корегуванням тем-

пературного режиму в обогр1вальн5й систем1, тривалхсть оберту печей /Т/ на 57-98$ визначае коливання таких властивостей металур-гхйного коксу, як onip подр!бнюючим зусиллям /М25/, bmíct класу крупност: б;льше 80мм та середнтй розм:р куск!в коксу /CÍQQрЛ

Регресивн! р'-вняння залежност1 цих показник!в в!д оберту печей . / / мають такий вигляд:

М25 = 75,0 + 1,1бТ - 0,0246Т ; £ = 0,93 /I/ Mí ст.о.80мм = 30,00-2,98 +u,ü9d4 • ^=0,099 /с/

d сер = 35»3 ^ '> Z ='ü'97 де £ - Koe$íui6HT кореляц!'1.

0триман1 з допомогою цих р1внянь розрахунков! значения показ-

никi в адекватн1 здобутим експериментальним даним /мал. I та 2/.

На значения показника MIO та bmíct класу 25мм /коеф1Цхенти кореляцн вгдповгдно 0,47 та 0,68/ змгна оберту мало впливае, тому для прогнозування цих показникхв потргбно вести облхк додаткових фактор:в.

Встановлено, шо висота камери коксування, склад вуг1льно1 шихти / осгбливо пíдвищeний вмтст вугглля марки I/, pÍBHOMÍpHÍCTb заповнення шихтою камери коксування та температурний режим у зонх крайнгх та передкрайн*х вертикалгв, а також стан футеровки дверей коксових печей суттсво впливають - на tнтенсивн* сть обвалгв

коксу при зняттг дверей перед видачев. об'льшення пер:оду коксування забезпечуе зниження перепаду температур у вуг*льн:й засипцг в зонах проти крайнього та передкрайнього вертикалхв та сприяе змен-шенню к.'лькост! "обвалхв". Розроблений та впроваджений рацхональ-ний режим o6írpÍBaHHfl крайн1Х та передкрайн1х вертикалхв дозволив зменшити к1льк!сть "обвал1в" i полхпшити умови прац! виробничого

оалежн!сть рп1ру подргбнюючим зусиллям коксу по М<гэ в!д оберту печей.

Оборот печей,г

Залвжн1сть середнього розм1ру куск!в коксу та вм}сту классу +8Цмм в]д оберту печей

I н

персоналу / табл. 2/.

дослщення критериев вибору сертнностт заванта-ження-р03ванта1еннй великобмлих коксових ПЕЧЕЙ

Вивчено вплив сер}йнсст! завантаження-розвантаження на теп-ловий та г!дравл1чний режими, а також умови експлуатаци коксових печей.

Зстановлено, що при серхйност! 2-1 та 4-2 змхна температури грхючих ст1н камер коксування, сумхжних з П1ччю, що завантажуеть-ся, малохнтенсивна /15~20°с/ та короткочасна /2-Зхв./»0бробка експериментальних даних методами математичнох статистики показала, що змгна температури в контрольних вертикалах об!гр1вальних прос-Т1нк1в, сумгжних з камерою, що завантажуеться. мало в1дргзняеться вгд температури в под1бних вертикалах 1нших прост1нк1в. Режим ро-боти роздхлених газозбгрникхв практично не залежить в!д серхйно-ст1 /коливання тиску по довжин! газозб!рника га М1ж сторонами ба-таре! дорхвнюе 10-30 Па/. При робот! батаре! иа сер!йностх 4-2 середнхй час знаходження печей незаповненими /в1д початку видач' коксу до розвантаження вуг!льно"1 шихти ¡з середнього бункера за-вантажувального вагона/ у поргвняннх 1з сср1йн1стю 2-1 зменшуеть-ся в середньому у 1,7 раза. Таким чином сер!йност! 4-2 та ¿-1,як1 зараз використовуються, забезпечують для великоемких коксових печей рацгональн* температурний та ггдравлгчний режим роботи; однак сергйнгсть 4-2 бгльш сприятлива з точки зору пол'пшення умов прац: на верху коксових печей та зСереження кладки коксових печей, йя сер-йнтсть ! була впроваджена за рекомендацию автора на коксов! й батаре'х Х-б.'с, що сприяло П успхшному запуску та експлуатаци.

Довгов1чн1сть кладки печей значною мхрою залежить в!д значения тиску розпору вуг!льнох ыихти п1д час коксування. До тепергш-нього часу у свхтовхй практицх немае датчиков, ко дозволяють у про мислових умовах визначити фактичне значения цього показника та

динамхку його змхни. Мхж тим ц! дан1 необххдн1 для прогнозних

розрахункгв п!д час проектування коксових печей. Це зумовило потребу у розробцх специального датчика, принцип дп якого заснова-ний на незворотнгй пластичнхй деформацп чутливого елемента п;д дхею однов!сного стискуючого навантаження. Розроблений високотемпе-

Таблиця 2.

Залежнхсть к1лькост! "обвал1в" вгд режим,у роботи коксових печей

Показник { Одиниця 1 вим!рю-1 вання ; Чисельнх | 1 значения П по етапг Ш

Склад вуг1льно'1 шихти *

Донецькг вугглля г' 27 27 25

ГЕ 13 • 13 12

а 31 28 28

к 14 14 II

ос 15 12 14

ВуГ1ЛЛЯ СХ1ДНКХ басейн1в

К+ОС - 6 10

Пластометричний

показник, у мм 16 16 15

Кхлькхсть видач печей од. 2748 1600 1710

К1льк1сть печей з"обва-

лами" од.

м.с. 925 420 255

к.с. 514 155; 107

Частота "обвал1в " %.

мс 33,7 26,5 14,9

КС 18,7 9,7 6.3

Пер1од коксування годин 17,51 17,84 19,8

Температура у контроль- °С

них вертикалах мс 1272 123С

1277

КС 1328 1322 128С

Температура у крайн1х °с

вертикалах МС 1118 1112 1104

КС 1149 1145 ИЗ;

Показники якост! коксу %

М25 87,9 87,9 87,1

НЮ 6,9 6,8 6,5

+80 7|3 6)5 8,6

ратурний датчик / мал. 3/ складаеться з корундово? склянки /I/, у яку входить корундовий плунжер /2/, щ0 мае цил1ндричний отв!р для розм1щення сталевого 1ндек-*тора /3/. К1нчик !ндентора опира-бться на П1дкладку Д/, виготовлену 13 монокристала корунда. На боков1й поверх^ плунжера б щ!лина для встановлення термопары.

Високотемпературний датчик

Мал. 3

Датчик був випробуваний на лабораторий установи! в широкому д!апазон! значень температури та тиску. Математична обробка одержаних результат!в дозволила одержати р1вняння для розрахунку тиску розпирання /Р/ у промислових умовах по д1аметру в!дбитка на !ндентор1:

5Я* Ъ2

р =

де

4 ехр [с1 (6^2732'

Д - д!аметр в!дбитку , умовна _

А - м!цн!сть при Т = 0°К;

с( - терм!чний коеф!ц1ент мшност!.

Датчик встановлввали зддопомогою спец1ального пристрою у коксову п1ч з машинно! сторони.

Дослхдно-промислов! досл1дкення, проведен! на батаре! I-показали, до найбыыпе значения внутрхшнього тиску на один-д порядка перевитуе значения, яке використовувтьея у розрахут м1цност! при проектуваннх коксових батарей. Найбхльше значен мае М1сце у К1нцх першо1 третини оберту коксування. Будо пов но, яо зменшення у вуг1льн1й шихт! коькост! вуг!лля марки 1 та збоьшення пер! оду коксування сприяе зменшеннв тиску розг рання / мал.V.

Р03Р0БКА ТА ВПРОВАДЮНй ЗАХ0Д1В ПО П1ДВИЩЕННЮ ЕФЕКТИВН0СТ1 ВИРОБНИЦТВА КОКСУ

П!двищити ефективн1сть виробництва коксу можна за рахунс п!двищення його якост!, стаб!л!зац11 ф13ико-механ!чних власт тей, пол!пшення еколог!чних показник!в ! умов праци

Виходячи з цього, на Мар!упольському КХЗ виконаний компл досл!джень, який дозволив розробити у в!дпов!дност! з особли ми конструкц!! та строками експлуатац!1 коксово! батарех диф| ва"склади вугчльнох шихти, в!дпрацюва*и режими II завантажен 1 коксування, а також технолог!ю мокрого гас!иня коксу. Ефек н!сть вхд впровадження результатов цих досл!джень оц!нювали по абсолютному р!вню та стабхльност! показник!в, як1 характе зують товарний та ск!повий кокси, так I по робот! доменних п кеткомб1нату "Азовсталь".

Одержан! результати / табл.^ / говорять про те, що, нвзв ючи на поНршення вуИльно! сировинно! бази, абсолютнх показ механ!чно'1 м!цностх для ус!х коксових батарей залишалися на сить високому р1вн!.

При цьому суттево зменшились коливання як цих показник!в

Динам1ха змсиу тиску розпору засипу 8 процес1 коксуёання

3

% Уз 1/2 % % 1 УU

Мал. 4 Периодкоксуасгння

Таблиця 3

Сгаб1льн1сть показник!в якост^ товарного коксу Мархупольського КХЗ до 1 п!сля впровадяення ре-комендвц!й по удосконаленню технологах коксування

Механхчна М1ц-

Н1СТЪ,%

М25

МЮ

Вм1ст клас1в крупност1,Я

> 80мм

<25мм

Структурна

м!цн1СТЬ,%

Реакц1йна спроможихсть, К, см^г.с.

Робоча воло-гх сть,#

Зольн1сть, А* ,%

Вих1д летпчих речовин,

тг* ,%

Сер.значения 87,3 86,9 87,8 87,7 87,8 £

и вар1ац1!,% 0,42 0,33 0,21 0,13. 0,62 С

Сер.значения 6,8 7,0 6,7 6.7 6,9 £

^вархац И,% 1,09 1,56 0,78 1,33 С

Сер.значения 8,7 .9,5 7,5 8,0 9,2 £

лвар1ацГ1,% 6,7 5,91 7,42 6,71 6,05 С

Сер.значения 3,3 3,4 2,2 2,2 3.4 <

I/ вар1ацй',# 7,33 6,75 9,31 8,80 6,94 *

Сер.значения 82 84 86 85 85 t

вар1ац11,# 1,93 0,69 1,23 0,96 1,73 (

Сер.значения 0,21 0,21 0,19 0,20 0,23 (

вар1ацп,# 10,60 4,76 10,19 7,64 9,85 *

Сер.значения 4,5 4,4 4,5 4,6 1

К вархацхх,% 4,28 1,72 3,88 1,44 2,75

Сер.значения 10,3 10,4 10,4 10,3 10,4 К

и вар1ац1'1,% 0,74 0,29 0,64 0,62 1,49

Сер.значения 1,2 1.1 1,2 1.1 1.1

I/ вар1ац1!,% 5,03 1,15 5,62 2,10 8,13

так i показшшв структурно! míuhoctí та реакц1йно1 спроможностх коксу. Стаб1Л1зац1я вологост! скхпового коксу п1д-тверджуеться даними нейтронного вологон1ра ВИС-7206, встановлено-го у доменному цеху.

Позитивно вплинуло як на зниження виходу коксу 80мм, так i його стабШзацгю впровадження розробленого за участю автора на батаре! I-6ic пристрою для механ1чно'1 обробки коксу, захищено-го патентом Росií та заявкою Укра'1'ни.

Кхлькхсть найменш MÍUHoro кдасу коксу крупихстю > 80мм змен-шилась на 1,0%, показник М25 вирхс на 0,5%, a MIO - зменшився на 0,2%.

Впровадження рекомендац1й по стаб1Л1заци властивостей товарного металурпйного коксу позитивно позначилося на властивостях CKÍnoBoro коксу,внасл!док чого рудн1 навантаження на доменних печах меткомб!нату "Азовсталь" зросли на 1%, а долев! витрати коксу зменшились на 1,5 кг/т чавуну.

Значну увагу при виконашй роботи було придхлено дослхдам по зниженню шк1дливих викид1в в атмосферу за рахунок впровадження в коксовому цеху б1льш газопйльних планерних лючк1в та дверей коксових печей. На коксовхй 6aTapei i-6Íс П1Д кер!вництвом автора досл1джен1 та впровадженх двх нов! конструкцП планерних две-рець, розроблеш Ул1Ном, герметизация яких забезпечувться за рахунок piBHOMÍpHoro розпод1лу зусилля притискання по периметру планерного лючка. Дверц1 знаходяться в експлуатацП б1льше 5 ро-kíb, вони над1йн! i не потребують використання при "ix обслугову-ваннх ручнох працх. Впровадження цих дверець дозволило значно зменшити шк1длив1 викиди в атмосферу, завдяки чому зб1льшився вих1д xímí4hhx продукт1в коксування.

Шдвищенню газоийльност! коксових дверей сприяла також роз-

робка я^сно ново? конструкцП' блочно! футеровки вогнетривког< бетону та засобу П кр!плення /подана заявка № 134501902 на пате! Укра'г'ни/. Розроблен1 конструкцп трьох типорозм1р1в блок!в можут] бути використан! для футеровки коксових дверей рхзног висоти. Пр1 цьому зм1нюеться лише IX к1льк1сть. Промислов1 випробування двер| з блочной футеровкою на коксових батареях № 5-8 показали, до на] менший строк IX ефективно! експлуатацГ1' складае два роки, що зна перевершуе аналог:чний показник для шамотно'1 футеровки. При цьом, ряд дверей знаходиться в експлуатац!1 б^ыие шести рок:в, вони ють гарний техн!чний стан : продовжують використовуватися. Для д л!дних дверей властива також менша ступ1нь утворення вуглеграфтт вих вгдкладёнь. ОдержанI при випробуванн* коксових дверей з блоч футеровкою позитивна результати дозволили почати 1х впровадження коксовгй батаре'1 № 1-б'с. На ц!й батаре! бгльше двох рок:в експл атуються дев'ять коксових дверей з блочной футеровкою.

1х застосування сприяе зниженню к'лькост? "обвал'в" коксу пер розвантаженням. Плануеться розширити обсяг впровадження, для чог на Христофор'вському завод! вогнетривких блок'в 1 бетошв вигото лено 100 т блоков.

Впровадження комплексу рекомендацхй, розроблених дисертантом, дозволило одержати загальний економ1чний ефект б1льш як 300 млн. / у цхнах 1993 р./

В И С Н О В Л И У результат: проведения лабораторних, нап1в- та досл1дно-прс мислових випробувань в умовах Мар^упольського коксоХ!м1чного за! ду з наявних вуНльних ресурс1в були розроблен! диференцгйован! склади шихт та режими коксування в залежност1 в!д геометричних | м'рхв та строк:в експлуатац:¥ коксових батарей, що дозволило за( печити стабтльну роботу всього заводу з отриманням кондиц:йного металург'йного коксу та створити умови для проведения техн!чногс переозброення пгдприемства.

Остановлено, ио при зб1льшенн1 у шихт! к:лькост1 газозого ву-г!лля та п1двищеннг температур у пхдсводовому простор! у печах з великим /бхльше 40 рокхв/ строкой експлуатаци ргзко зростае гус-тина кам'яновугьтьнох смоли та вм'ст у н:й речовин, яо не розчиня-ються в толуол!, но ускладнюе експлуагацгю батарей, тому к'льк'сть газового вугглля у шихт: для таких батарей не повинна перевищувати

при температур: у п!дсводовому простор1 750-7Уи°С та оберт: 16 годин.

Вивчен: особливост: розпод:лу температур п:д час коксузання у печах з р1зними корисним об'смом : строками експлуатац'1 в широкому д!апазон1 коливань периоду коксування. Остановлено, що для коксових печей з висотою 4,3м та строкой експлуатац I б:льш 40 ро-кгв середньозважена температура коксу за 15 хвилин до видач: повинна бути на 20°С нижча, нгж максимально припустима ПТВ. Для печей з висотою камери коксування 7м х малим строкой експлуатаци /мени 10 рокхв/ визначен! слгввгдношення мгж периодом коксування та температурами у контрольних опалювальних каналах по боках Сата-рех, що забезпечуе одержання коксу постхГжо высокого ступ:ню готол-ност! у широкому диапазон! перюдхв коксування.

Оперше винайдена экспериментальна залежн.'сть, яка дозволяв прогнозувати так: показники якост1 метзлург:иного коксу, як 'Ас5, к'льк'сть класу б:льше 60мм, та середнгй дхаметр куск'в коксу в зале,.ноет* в*д оберту коксових печей з висотою камери коксування 7м.

Оивчений вплив складу вуг'гльнох шихти та режиму опалення край-

1Пх та передкра[!Н; х вертикалгв нс- частоту "обвал:в" коксу перед видачею в коксових печах висотою 7м. Остановлено, ао зниження вм:с-ту жирного вуг'лля з 31 до '¿'б% з одночасним зб'льшенням на У/о вм'сту в шихт1 кокс'вного вугглля та зтошеного вуг'лля у поеднанн1 з б'гльш повним ступеней завантаження та зменшенням температур-

ного перепаду мгж зонами коксуемого засипу навпроти крайнього та передкрайнього вертикал!в на 20°С / з НО до 90°С/ дозволяе бгльш, нгж вдв.ч! знизити частоту "обвал1в".

Вивчено вплив сергйностг завантаження-розвантаження на тепло вий режим печей та Г1дравл!чний режим газозб1рник1в, а також на умови експлуатац!!' коксових печей. Встановлено сер1йност! 4-2 т 2-1, як1 застосовуються в теперхшнгй час для великоемких коксов пвчей, забезпечують рационально режими коксування, однак се^йнгс 4-2, ко рекомендована автором для батаре'! 1-61 с, б!льш привабли з точки зору умов прац: на верху батаре!' та довговхчност! кладк печей.

Впровадження диференц!йованих складхв вугхлъних шихт у спол ченн1 з рацхональними режимами завантаження печей коксування та охолодження коксу, а також встановлення пристрою для додр1бленн великих / 80мм/ класгв коксу в потоц! дозволило, незважаючи на значн1 коливання властивостей вуИльно! шихти, зберегти незмхнн абсолютний рхвень головних показникхв якост1 коксу I при цьому пхдвищити IX стаб1льнхсть за коефтцгентом вар!ац11 в середньому на 0,3-0,9$, що сприяло полхпшенню роботи доменних печей метко б!нату "Азовсталь": рудн* навантаження зб;льшились на 1%, частк в: витрати коксу зменшились на 1,5 кг/т чавуну.

Розробленх конструкцгя датчика та методика вим1рювання внут р!шнього тиску шихти у промислових коксових печах. Досл1дно-про лов* випробування, виконанг на батаре!' 1-б:с Мпр:упольського КХ з камерами коксування м?сгк*стю 41,Зм3 показали, ио найб!льша ве чина внутр!шнього тиску на 1-2 порядка перевищуе значения, що в користовуеться у м1ЦН1стиих розрахунках при проектуваннх коксов батарей. Найб1льше значения внутр:шнього тиску досягаеться у к1 першо'х третини коксування. 3 точки зору нескомпенсованого тиску прост!нок можна рекомендувати слхдуючий ряд серХйностей заванта ження-розвантакення, побудований у порядку зростання максимальн значения цього тиску: 3-с, 4-2, '¿-I, 5-2, 9-2. снижения у вугхл

Н1й шихт! к:лькост1 вуг±лля марки Ж ! зб!льшення переду коксу-вання сприяе зменшенню тиску розпирання.

Впровадження нових конструкшй двереиь планерних лючкхв та блочно! футеровки дверей коксових печей 13 аогнетривкого бетону дозволило полгпшити умови працх, зменшити втрати кам'яновуг!льно! смоли та сирого бензолу.

Впровадження рекомендацгй, розроблених автором дисертацп на Маркох*м1,дозволило отримати економхчний ефект бмьш як ЗСи млн. крб. /у цгнах 1993 р./.

Основний зм:ст дисертац:! викладений у таких роботах:

1. Пудак А.И., Бабанский М.И., Бондарчук П.Н., дубовик А.Н.

О состоянии печн' го фонда коксового цеха и условия его эксплуатации. // Кокс и химия. 1965. К 9.С. 16-20.

2. Пудак А.И., Бабанский М.И., Бондарчук П.Н. и др. О постоянстве влажности кокса // Кокс и химия. 1989. К II. С. 5^-54.

3. Пудак А.И., Литвинов О.Н., Бабанский М.И., Бондарчук ь.Н.

и др. О стабилизации физико-химических свойств металлургического кокса. // Локс и химия. 1990. };• 8. С.4^-45.

4. Обертенев В.Н., Бондарчук п.Н., Крутько ИЛ'. и др. Улучшение условий эксплуатации коксових батарей с большим сроком службы // Кокс и химия. 19:.1. № I. С. 14-Ю.

3. ¡-¡ептовицкий н.С., Лобов А.Л., Шульга И.ц„, Одизаренко О.Г., Вольфовский А.Г., Литвинов О.Н., Бабанский И.И., Бондарчук П.Н. и др. Исследование блочной футеровки дверей коксовых печей. // Кокс и химия. 1991. 8. С. 7-9.

6. Пудак А.И., Литвинов О.Н., Олейников В.В., Бондарчук П.Н.

и др. Освоение технологии коксования на коксовой батарее 1-е Мариупольского КХЗ //Кокс и химия.1991. * 9. С. 15-19.

7. Шептовицкий М.С., Вольфовский А.Г., Шульга И.В., Бондарчук П.Н. и др. Теплотехнический режим крайних и массовых отопительных каналов бат. I-бис Мариупольского КХЗ.// Кокс и хими 1992. № б. С.9-22,

в. Шептовицкий М.С., Вольфовский А.Г., Шульга И.В., Вольфовский Г.М., Бондарчук П.Н. Исследование критериев выбора оптимальной серийности загрузки-выдачи коксовых печей большого об«*ем 2. Изучение теплового и гидравлического режимов работы на ра личной серийности.// Кокс и химия. 1992. 10. С.14-17.

9. Шептовицкий М.С., Лобов A.A., Шульга И.В., Вольфовский А.Г., Гостев ¡O.A., Бондарчук П.Н. и др. Развитие конструкции и вне; рение газоплотных планирных лючков коксовых печей.// Кокс и химия. 1993. » I. С.42-45.

10. Шептовицкий M.G., Вольфовский А.Г., Шульга И.В., Бондарчук П. и др. Исследование критериев выбора оптимальной серийности

загрузки-выдачи коксовых печей больиого объема. 3. К вопросу опре деления давления распирания в промышленных коксовых печах.// Кокс и химия. 1995. » 9. С.14-19

11. Патент России № 2016045. Устройство для механической обработк кокса. /Шульга И.В., Шептовицкий М.С., Вольфовский А.Г., Торя ник Э.И., Раввич М.М., Гостев И.А., Бондарчук П.Н., Богуненко А.Ф., Олейников В.В., Телешов Ю.В.// Открытия, изобретения. 1994. № 13.

Бондарчук П.Н. исследование, разработка а внедрение технологии производства кокса в печах различней конструкции и сроков эксплуатации.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических нау; по специальности Q5.I7.07 - Химия и технология переработки горючих ископаемых и углеродистых гатериапов. Украинским государственный научно-исследовательски:; углеуцмический институт. Харьков, 1995г. Рукопись.

Теоретически обоснованы, испытаны и внедрены в промышленную практику Мариупольского коксохимического завода осиоЕНке принципы технологии производства котса в коксовых печах различной конструкции и сроков эксплуатации. Проведены исследования критериев выбора оптимально;! серийности загрузки-выдачи коксовых печен большого объема. Разработан и апробирован в промышленных условиях высокотемпературный датчик для определении давления распираний в камере коксования. Разработаны и внедрены мероприятия по повышению эффективности производства кокса, что способствовало улучшению работы доменных печей и экологической обстановки в коксовом цехе.

КЛЮЧ031 СЛОВА: вуг1лнна тихта, ко"с, пегим коксування, ко^ов! печ1, сер1йн1сть завантачзння-розвантаженчя,внутр1шн1й тиск.розполТл тепла.

Р .N .Bondarch.uk

Research., development and introduction of technology for coke production in coke ovens of different design and service life.

Dissertation for scientific degree of Candidate of Sciences (Engineering) on speciality 05.17.07 - Chemistry and processing technology of solid combustible fossils and carbon materials. The Ukrainian State Research Institute for Carbochemistry. Kharkov, 1995. Manuscript.

Main principles of technology for coke production in coke ovens of various designs and age have been theoretically substantiated, tested and introduced into the industrial practice at the Mariupol Coking plant. Criteria for the selection of optimal charging-and-pushing cycle have been investigated on large capacity coke ovens. A high-temperature sensor has been developed and tested under commercial conditions to determine coking pressure in a coking chamber. Work has been done and implemented to raise the efficiency of coke production that helped to improve the operation of blast furnaces and environmental conditions in the cokemaking division.

В1дпов1дальний за випуск кандидат техн1чних наук ст.науковий сп1зооб1тник