В вугіллі сірка може знаходитись в трьох різновидах: колчеданна, сульфатна та органічна. В процесі підготовки вугілля до коксування при його збагаченні і при коксуванні частина сірки видаляється.
Економічно вигідно мати мінімальний вміст сірки в доменному коксі, але цього не завжди можна досягнути. Тому рекомендується складати шихту з урахуванням особливості споживача коксу. Це дозволяє більш раціонально використовувати дефіцитне малосірчисте вугілля.
Вологість. Волога в вугіллі являється баластом, який збільшує затрати на його транспортування, затрудняє підготовку вугілля до коксування, його зберігання на складах, видання з місць зберігання і дозування. Вологе вугілля погано сортується, що призводить до погіршення режиму збагачення. Збільшення вологості готової шихти вище 8 % призводить до додаткової витрати тепла при коксуванні на 30 кДж/кг шихти на кожний процент вологи. При збільшенні вологи шихти порушується обігрів коксової камери – перегрівається низ і недостатньо нагрівається верхня частина. При високій вологості погіршується стан кладки коксових печей. Збільшення (зменшення) вологості шихти проти оптимальної на 1 % призводить до збільшення (зменшення) періоду процесу коксування на 20 хвилин.
Оптимальний вміст вологи в шихті для коксування не повинний перевищувати 7 %.
Вихід летких речовин. Леткими речовинами називається хімічні паро- газоподібні речовини, які виділяється з вугілля при нагріванні при високих температурах без доступу повітря.
Вихід летких речовин характеризують властивості вугілля, а саме з якою метою використовують: енергетичною чи технологічною.
Оптимальними показниками, які повинна мати вугільна шихта є: вологість - < 7,5 %; зольність - < 9,4 %; сірчистість - < 2 % (чим менше сірки тим краще); вихід летких речовин – 27-29 %.
2. Призначення вуглепідготовчого цеху
Вуглепідготовчий цех є першою ланкою в технологічному ланцюгу коксохімічного підприємства і призначення його складається в прийомі вугілля, його зберіганні і підготовці до коксування.
Раціональна підготовка вугілля до коксування є важливим фактором покращення якості коксу, розширення сировинної бази коксування і підвищення економічної ефективності вуглекоксового виробництва. Метою підготовки вугілля до коксування є приготування однорідної вугільної маси – шихти – такого складу і властивостей, які забезпечують отримання коксу відповідно до вимог і з постійними показниками якості. Ці показники повинні відповідати вимогам споживачів.
Вугілля, яке прибуло на коксохімічний завод перед коксуванням проходить ряд підготовчих операцій: основних і допоміжних. Однією із допоміжних операцій є транспортування вугілля.
Основними технологічними операціями підготовки вугільної шихти для коксування є: прийом вугілля, попереднє подрібнення, складування, дозування компонентів шихти, збагачення вугільної шихти, подрібнення окремих класів крупності вугілля (або шихти), змішування компонентів шихти.
Також в перелік вказаних вище операцій можуть бути додані операції з термічної підготовки шихти, брикетування, додавання органічних та мінеральних добавок.
Правильна організація прийому вугілля на коксохімічному підприємстві має велике значення для забезпечення нормальної технології приготування вугільної шихти і безперебійної роботи заводу.
Вугілля, що поступає на підприємство повинно бути віднесене до відповідних марок, а також до шахтогруп, які поєднують вугілля з близькими технологічними властивостями і хімічним складом. Віднесення вугілля до шахтогрупи є важливою операцією, оскільки від неї залежить постійність показників якості шихти, внаслідок чого і якість коксу.
Вугілля, яке прибуває на підприємство у великих кількостях не може бути повністю використане для виробництва, тому воно іде на зберігання в так звані вугільні склади.
На коксохімічних підприємствах вугільні склади виконують наступні функції: зберігання запасів для забезпечення безперебійної роботи підприємства; усереднення показників якості вугілля. Таким чином, особливістю вугільних складів коксохімічних підприємств являється виконання не тільки складувальних, але і технологічних функцій.
Вугільні склади бувають закриті та відкриті. Ємність складу визначається виходячи із добової потреби підприємства в вугіллі для коксування і відстані від поставщика вугілля до заводу.
Відкритий вугільний склад – одно галерейні і двох галерейні. Його площа розбивається на поле. Поле це окрема площа на якій розміщується вугілля окремої марки або шахто групи. Закритий вугільний склад – це залізобетонні бункери над якими встановлені розподільний конвеєри з розвантажувальним візком. Переваги закритого вугільного складу полягає в компактності, механізації перевантажувальних операцій, захищеність вугілля від атмосферних опадів, відсутність втрат вугілля при перевантаженні, можливість використання закритого вугільного складу для дозування компонентів шихти. Недоліки: недостатня місткість, висока вартість, труднощі при ліквідації джерел самозаймання. [2]
3. Розрахунок вугільної шихти для коксування
На основі вище наведених характеристик та вимог до вугільної шихти можна скласти процентне співвідношення різних марок вугілля.
Таблиця 3.1 – Характеристика вугільної шихти
| Вуглезбагачувальна фабрика (вугільний басейн) | Марка | Вміст в шихті % | Технічний аналіз, % | Пластометричні показники, мм | ||||
| Wr | Ad | Sdt | Vdaf | х | у | |||
| Добропольська (Донецький) | Г | 40 | 8,2 | 7,87 | 1,45 | 36,17 | 30 | 16 |
| Красноліманська (Донецький) | Ж | 30 | 9,0 | 7,35 | 2,32 | 32,26 | 23 | 28 |
| Нерюнгінська (Пд. Якутськ) | К | 20 | 8,5 | 8,41 | 0,35 | 23,52 | 12 | 17 |
| Узловська (Донецька) | ПС | 10 | 7,5 | 6,85 | 1,62 | 18,75 | 34 | 6 |
Зазвичай вуг.шихта має склад Г – 30%, Ж+К – більше 50% і ПС – залишок, але в складі шихти може бути присутня більша кількість газового вугілля, тому що вугільні концентрати, які містять не лише «чисте» газове вугілля, але й домішки жирного та коксового - мають властивість утворювати добру пластичну масу. Також вугільний концентрат має добру спікливість (у = 16 мм), тому можна використовувати більший процентний вміст його у шихті.
Визначаємо технічні показники та товщину пластичного шару за правилом адитивності:
Вологість шихти:
Wrш = (40·8,2 + 30·9,0 + 20·8,5 + 10·7,5)·0,01 = 8,43%.
Зольність шихти:
Adш = (40·7,87 + 30·7,39 + 20·8,41 + 10·6,85)·0,01 = 7,73%.
Сірчистість шихти:
Sdt,ш = (40·1,45 + 30·2,32 + 20·0,35 + 10·1,62)·0,01 = 1,51 %.
Вихід летких речовин з шихти:
Vdafш = (40·36,17 + 30·32,26 + 20·23,52 + 10·18,75)·0,01 = 30,1 %.
Товщина пластичного шару:
y = (40·16 + 30·28 + 20·17 + 10·6)·0,01 = 18,8 %
Знайдемо коефіцієнт озолення:
Козол.=100/Вdк,
де Вdк – вихід сухого валового коксу з сухої шихти, %.
Вихід валового коксу можна розрахувати за наступними емпіричними формулами:
УХІНу: Вdк = 97,86 – 0,7Vdafш, (%).
ВНДІО Чермету: Вdк= 94,3 – 0,633Vdafш, (%).
Сухорукова-Степанова: 100 – 0,857Vdafш, (%).
Вdк = 97,86 – 0,7·30,1 = 75,79%;
Козол.=100/76,79= 1,302.
Тоді зольність коксу буде дорівнювати:
Аdк= Adш·Козол.= 7,73·1,302 = 10,1 %.
Розрахуємо сірчистість коксу, якщо вміст сірки в вугільній шихті складає 1,39 %.
Sdtk = Sdtш·Кsк,
де Кsк – коефіцієнт залишкової сірки.
Коефіцієнт залишкової сірки в коксі складе:
Кsк = 100 – 35/ Вdк =(100 – 35)/ 76,79= 0,84.
Тоді Sdtk= 1,51 · 0,84= 1,26 %.
4. Стадії підготовки вугільної шихти до коксування
Завдання підготовки вугілля – покращити якість коксу та знизити коливання його якості. В комплекс процесів, які називаються підготуванням вугілля до коксування, входять усереднення, подрібнення, змішення – це основні процеси вуглепідготовки. До них можна додати збагачення, якщо для коксування використовують високозольне рядове вугілля, брикетування шихти, термічна підготовка, застосування органічних та мінеральних добавок для підвищення коксуємості шихти або регулювання якості коксу та інші.
При підготовці шихти до коксування слід пам’ятати, що використання одного якого-небудь методу покращення визначеного показника процесу виробництва або якості коксу можуть погіршити інші показники. Дія кожного з прийомів настільки різностороння, що дати однозначну оцінку буває досить важко. [2]
4.1 Прийом вугілля
Вугілля яке потрапляє на підприємство повинно бути віднесено до відповідних марок (по документах),а також до шахтогруп, об’єднуючим вугілля з близькими технологічними властивостями та хімічним составом. Віднесення вугілля до шахтогруп є важливою операцією, оскільки від неї залежить постійність показників якості шихти та якість коксу.
Основним критерієм для віднесення рядових вугілля та концентратів до одної шахто групи є близістю показників: по спікливості та виходу литких речовин, сернистості, зольності, а для підприємств, маючих збагачюючі фабрики, по збагаченості вугілля з урахуванням їх сірчаності та зольності. [2]
В зимовий період часу при транспортуванні збагаченого вугілля воно змерзається та розвантаження такого вугілля значно ускладнюється. Ступінь змерзання та розвантаження вугілля залежить від багатьох факторів: вологості вугілля, його гранулометричного складу, температури оточуючого повітря, тривалості перебування в шляху та інші. Особливо сильно змерзається вугілля, яке залишають на перегонках залізних доріг на тривалий час, в результаті чого вони продуваються холодним вітром та промерзають по всьому масиву. З метою прискорення завантаження вугілля яке змерзлося на заводах будують гаражі для їх розморожування. Нагрівання змерзшогося вугілля в гаражі для розмороження проізводиться продуктами горіння газу, які з топки подаються димосмоком у розподільний газопровід та, проходячи наклонні патрубки, омивають встановлені вагони.