Разработка технических решений по совершенствованию технологии сухого тушения кокса в условиях АО «ЕВРАЗ ЗСМК»

Введение 10
1 Анализ современного состояния производства и применения металлургического кокса на АО «ЕВРАЗ ЗСМК» 13
1.1 Производственная структура коксохимического производства АО «ЕВРАЗ ЗСМК» 13
1.2 Обзор тушения кокса на АО «ЕВРАЗ ЗСМК» 14
1.3 Применение кокса, характеристики и свойства 15
2 Анализ технологического процесса тушения кокса. Способы тушения кокса 20
2.1 Мокрое тушение кокса 20
2.2 Сухое тушение кокса 22
2.3 Преимущества и недостатки сухого тушения кокса 25
2.4 Сравнительный анализ сухого и мокрого тушения кокса 26
3. Характеристика основного оборудования УСТК 28
3.1 Камера тушения кокса 28
3.2 Котел-утилизатор 29
3.3 Дымосос 31
3.4 Циклоны 31
3.5 Система пневмотранспорта пыли 33
4 Современные тенденции в способах тушения кокса 35
4.1 Комбинированное тушение кокса 35
4.2 Мировая практика развития технологии тушения кокса 36
4.3 Разработка крупнейшей в мире УСТК 40
4.4 Практика решения проблем эксплуатации УСТК. Модернизация установок сухого тушения кокса 42
5 Необходимость и целесообразность строительства УСТК большой единичной мощности для проектируемой КБ-2 45
5.1 Обоснование необходимости строительства УСТК для тушения кокса с коксовой батареи №2 45
5.2 Выбор оптимальной технологической схемы УСТК 46
6 Разработка технических мероприятий по модернизации установки сухого тушения кокса с увеличением объема камеры тушения 49
6.1 Методы оптимизации технологического процесса сухого тушения кокса 50
6.2 Значимость увеличения объема форкамеры 52
7. Расчет характеристик УСТК, материального и теплового балансов тушения кокса 54
7.1 Анализ нормативных технологических параметров работы УСТК 54
7.2 Расчет времени охлаждения кокса 60
7.3 Расчет основных габаритов камеры тушения 61
8 Экономические показатели проекта 65
8.1 Анализ технико-экономических показателей технологии сухого тушения кокса. Расчет производства пара на УСТК 65
8.2 Расчет «угара» кокса на УСТК 65
8.3 Расчет инвестиций на строительство УСТК 66
8.4 Расчет инвестиций в основные средства 67
8.5 Расчет инвестиций в оборотные средства 69
8.6 Затраты на текущий ремонт и содержание вновь вводимого оборудования 69
8.7 Расчет производственной программы цеха 70
8.8 Затраты на оплату труда эксплуатационного персонала УСТК 71
8.9 Расчет себестоимости одной тонны продукции 74
8.10 Расчет показателей эффективности инвестиций 76
9. Экологичность и безопасность проекта 79
9.1 Оценка опасных и вредных факторов на рабочем месте 79
9.2 Пожаро – и взрывоопасность УСТК 80
9.3 Экологические факторы проекта 82
9.4 План ликвидации аварий УСТК 83
Заключение 85
Список использованных источников 87
Приложение А 90
Приложение Б 91
Приложение В 92

Весь текст будет доступен после покупки

Коксохимическая промышленность является источником разнообразных видов химического сырья, обеспечивающих производство кокса, необходимого для работы предприятий металлургии и ряда других отраслей промышленности. [1]
Пока что идет постепенная эволюция, совершенствование существующего процесса, особенно в части механизации и автоматизации производственных операций, повышения герметичности оборудования, осуществления мероприятий по снижению вредных выбросов и улучшению экологической обстановки. Конечно, по всем показателям в коксовом производстве достигнут значительный прогресс, но в целом технология остается неизменной, включающей в себя стадии подготовки углей, процесса коксования, тушения и сортировки кокса по классам крупности.
Технологический процесс производства кокса заканчивается выдачей его из печей с температурой 950 – 11000С. Чтобы предотвратить горение раскаленного кокса после выгрузки из печи, а также сделать кокс пригодным для транспортировки и хранения, необходимо снизить его температуру до 250 – 1000С, при которой исключается самовозгорание и тление, т. е. кокс необходимо «потушить». Существует два метода тушения кокса – мокрое и сухое тушение кокса. Мокрое тушение кокса заключается в заливке раскаленного кокса водой. Сухое тушение кокса осуществляется в установках сухого тушения кокса (УСТК).
Актуальность темы выпускной квалификационной работы состоит в том, что для увеличения производства и качества кокса необходимы более современные установки сухого тушения кокса. Типовые проекты низкоэффективных установок устарели, они имеют малую единичную производительность блок - камер, загрязняют атмосферу и значительно задерживают развитие предприятий. [1]

Весь текст будет доступен после покупки

1 Анализ современного состояния производства и применения металлургического кокса на АО «ЕВРАЗ ЗСМК»
1.1 Производственная структура коксохимического производства АО «ЕВРАЗ ЗСМК»
Коксохимическое производство АО «ЕВРАЗ ЗСМК» - одно из крупнейших предприятий не только в России, но и в мировой коксохимии. Не случайно его называют «заводом в заводе». Это масштабный и сложный объект в подразделении, связанных в единый замкнутый производственный цикл, в одну технологическую цепочку.
В состав дирекции по коксохимическому производству АО «ЕВРАЗ ЗСМК» входят:
- углеподготовительный цех;
- углеобогатительный цех;
- коксовый цех;
- цех химического улавливания и производства коксохимической продукции;
- служба технического и технологического развития;
- служба технического обслуживания и ремонта;
- служба эксплуатации систем дистанционного управления технологическими процессами коксоаглодоменного сегмента;
-административно-управленческий персонал.
Коксовый цех состоит из: пяти коксовых батарей, трех установок сухого тушения кокса, двух тушильных башен для мокрого тушения кокса и двух коксосортировок. [2,3]
Исходным сырьем металлургического предприятия является железная руда, каменный уголь, флюсы.
Пять большегрузных коксовых батарей с объемом камер от 30 м3 до 41,6 м3 дают доменному цеху высококачественный кокс. Ежегодно коксохимическое производство перерабатывает до 6 млн. тонн кузбасского угля.
На рисунке 1 представлена схема коксохимического производства.

Рисунок 1 – Схема коксохического производства
1.2 Обзор тушения кокса на АО «ЕВРАЗ ЗСМК»
В настоящее время в АО «ЕВРАЗ-ЗСМК» эксплуатируется три установки сухого тушения кокса. УСТК №2 коксовой батареи №4 (КБ-4) введена в эксплуатацию в 1969 г., также имеется мокрое тушение, УСТК №4 КБ-7 введена в эксплуатацию в 1980 г. КБ-5,6 введена в эксплуатацию в 1969 г., смешанное тушение УСТК №3 и мокрое тушение. Коксовая батарея №1 (КБ-1) введена в эксплуатацию 2005 г., имеет только мокрое тушение.
Печной фонд АО «ЕВРАЗ ЗСМК» стареет, выпускаемого кокса в собственном цехе недостаточно для обеспечения трех доменных печей и в обозримом будущем планируется строительство новой коксовой батареи (КБ-2) на уже существующей фундаментной плите. Проект КБ-2 будет аналогичен КБ-1, обе батареи будут скомпонованы в один блок. По проекту кокс, полученный на КБ-1 и КБ-2, будет тушиться «мокрым» способом на тушильной башне №1 (ТБ-1). [4]
1.3 Применение кокса, характеристики и свойства
Коксом называют твердые горючие остатки, получающиеся при термическом воздействии на различные органические вещества без доступа воздуха. Свойства твердых остатков зависят от исходного сырья и условий его нагревания, поэтому различают отдельные виды коксов. [5]
На практике в зависимости от конечной температуры нагревания твердые коксовые остатки имеют следующие названия:
Таблица 1 – Название твердых коксовых остатков в зависимости от температуры нагревания
Название Конечная температура нагревания, °С
Низкотемпературный кокс (полукокс) От 450 до 600
Кокс среднетемпературного коксования От 650 до 800
Высокотемпературный кокс Выше 950

Для полной характеристики качества кокса определяют его физические, химические, физико-химические и физико-механические свойства. [6]
Качества доменного кокса представлены в таблице 2
Таблица 2 – Качества доменного кокса
Фракция Тех. анализ ЗСМК, % Горяч.
прочность,% Ситовый состав, % Мех. прочность, %
А Б W A Aр Aпл V S P Na2O+K2O CRI CSR +80 60-80 40-60 25-40 -25 M40 M10 M25
Кб № 1 25 0 3,4 12,6 12,5 12,5 1,0 0,48 0,062 3,61 30,2 56,6 10,6 30,1 44,2 13,0 2,1 0,1 7,7 87,5
Кб № 7 25 0 0,8 12,5 12,5 12,7 1,0 0,44 0,066 28,6 58,0 12,8 41,6 34,0 9,2 2,4 7,5 89,4
Кб № 5,6 25 0 1,0 12,7 12,7 12,6 1,0 0,47 0,070 29,6 57,1 19,5 41,3 29,8 6,2 3,2 7,6 89,0

К физическим свойствам кокса относятся: Микроструктура, истинная и кажущаяся плотности, пористость, прочность, электрическое сопротивление и тепловые свойства (теплоемкость, теплопроводность, температуропроводность).
Истинная плотность кокса колеблется от 1870 до 1950 кг/м3 и зависит от исходного угля и шихты, из которой получен кокс, условий и конечной температуры нагревания. Чем выше конечная температура нагрева угля, тем больше истинная плотность кокса. Кажущаяся плотность – масса единицы объема кускового кокса –колеблется в пределах 780-980 кг/м3. Общая пористость различных видов кокса колеблется в широких пределах от 20 до 60%. Общая пористость доменного кокса, полученного в камерных печах, колеблется в пределах 43-50%.
Электрическое сопротивление зависит от исходного сырья, из которого получен кокс, скорости и конечной температуры коксования. Как правило, чем ниже степень метаморфизма угля, выше скорость и меньше конечная температура коксования, тем больше удельное электрическое сопротивление коксов. Удельное сопротивление доменного кокса составляет обычно 0,7-1,0 Ом•м. [7]
Теплоемкость кокса увеличивается при повышении конечной температуры коксования и уменьшении зольности кокса. Средняя удельная теплоемкость промышленность доменных коксов колеблется от 1,4 до 1,5 кДж/(кг•°С).
Теплопроводность кокса увеличивается при повышении конечной температуры коксования и уменьшении зольности и составляет при нормальной температуре 0,46-0,93 Вт/(м•°С), а при температуре 1000 °С – 1,7-2,0 Вт/(м•°С).
Под химическими свойствами кокса понимают влажность, выход летучих, зольность, сернистость, фосфористость (определяемые в результате технического анализа), и элементный состав (содержание углерода, водорода, кислорода, азота, и др.), а также теплоту его сгорания.

Весь текст будет доступен после покупки

1. Кауфман, А.А. Мастер коксохимического производства/ А.А. Кауфман.- Екатеринбург: ВУХИН, 2006–207 с.
2. Лейбович, Р.Е. Технология коксохимического производства/ Р.Е. Лейбович, Е.И. Яковлева, А.Б. Филатов. – М.: Металлургия, 1982. – 360 с.
3. ТИ 899–КЦ–08–2016 Производство кокса: Технологическая инструкция. – Введ. 30.10.2016.– Новокузнецк: ОАО «ЕВРАЗ ЗСМК»,2016.–108с.
4. Харлампович, Г.Д. Технология производства: / Г.Д. Харлампович, А.А. Кауфман. – М.: Металлургия, 2005. – 384 с.
5. Иванов, Е.Б. Технология производства кокса/ Е.Б. Иванов, Д.А. Мучник. – Киев.: Высшая школа, 1976. – 232 с.
6. Буланов, Е.А., Прогноз прочности доменного кокса сухого и мокрого тушения/Е.А. Буланов, В.С. Блохин, Л.А. Зиновьева, Ю.Б. Цекот// Кокс и химия.2002. № 1. – С. 11–19/
7. Улановcкий, М.Л. Взаимосвязь показателей механических и физико-механических свойств кокса мокрого и сухого тушения/М.Л. Улановский// Кокс и химия. – 2010.– №6 – с.17-23.
8. Коверзин, А.М. Сухое тушение кокса: Учеб. Пособие/ А.М. Коверзин.–Н.:Металлургия, 2014.-50с.
9. Сухое тушение кокса/ М.Г. Теплитский [и др.]. – М.: Металлургия, 1971 – 264 с.
10. Технологическая инструкция ТИ 107-КЦ-35-11. - Новокузнецк.: ОАО «ЗСМК», 2011 – 40 с.

Весь текст будет доступен после покупки