Основная задача углеподготовительного цеха заключается в приготовлении угольной шихты заданного качества из углей, предназначенных для коксования. Пищей для жизни АКХЗ является уголь Кузбасса. Производительность цеха составляет 5 млн. тонн шихты в год.
В зимний период при перевозках углей с повышенным содержанием влаги происходит их смерзание, в результате чего выгрузка угля затрудняется. Разгрузка смёрзшегося угля облегчается, если его размораживать в специальных теплогаражах. Размораживание осуществляется с помощью продуктов горения от сжигания коксового газа, которые подаются в распределительные газопроводы, уложенные в гараже вдоль железнодорожных путей. Температура в гараже 100-110°С, продолжительность размораживания составляет в зависимости от толщины промёрзшего слоя 1,5 - 3,0 часа. На заводе имеется 2 гаража размораживания ёмкостью 60 вагонов.
Прибывшие угли при помощи двух роторных стационарных сдвоенных вагоноопрокидывателей. При повороте роторов на 15о платформы с вагоном под действием собственной тяжести перемещаются до полного прилегания вагона к привалочным стенкам роторов. При повороте на 170 – 175 оборотов привод отключается конечными выключателями. При обратном вращении роторов вагон возвращается в исходное положение. Уголь из вагонов попадает в два железобетонных бункера. Под бункерами установлены высокопроизводительные ленточные конвейеры. Цель предварительного дробления – измельчить крупные куски угля, сделать его транспортабельным и более равномерным по крупности. Предварительное дробление производиться барабанными дробилками. Затем уголь проходит отделение железоотделителей. После дробления угли поступают в закрытый склад емкостью 140 тысяч тонн.
3.2.3 Коксовый цех
Коксование — процесс переработки жидкого и твёрдого топлива нагреванием без доступа воздуха. При разложении топлива образуются твёрдый продукт — кокс и летучие продукты.
Назначение цеха – производство из угольной шахты кокса, соответствующего техническим условиям, и химических продуктов коксования (смола, коксовый газ, бензольные углеводороды, фенолы и др.). В состав цехов входят коксовые батареи (№1,2 в коксовом цехе №1; №3,4 – в цехе№2) со вспомогательными и обслуживающими устройствами и сооружениями; угольные башни; коксовые машины; тушильные башни для мокрого тушения кокса с насосами и отстойниками (коксовый цех №1); установки сухого тушения кокса (УСТК) (коксовый цех №2); коксовые рампы; коксосортировки.
Современная коксовая батарея - сложный теплотехнический агрегат. Основной технологический процесс протекает в камерах коксования, где угольная шихта нагревается без доступа воздуха до 900-1500 Со, при этом происходит высокотемпературное разложение углей с выделением газообразных продуктов и формированием твердого остатка - кокса.
Являясь частью коксовой печи, камера коксования образуется двумя боковыми стенами из огнеупорного кирпича.
Запас угольной шихты, обеспечивающий двухсменную работу печей, накапливается в угольной башне, железобетонном бункере, разделенном внутренними перегородками на секции. В нижней части угольной башни на выходах из секций располагается ряд затворов, через которые угольная шихта поступает в бункера углезагрузочного вагона.
Углезагрузочный вагон после набора шихты передвигается к косовой печи, готовой к загрузке. Загрузка печи составляет 3-6 мин. В коксовых печах путем термического разложения угольной шихты получают кокс и летучие продукты коксования.
Коксование шихты происходит в коксовых печах систем ПВР. Обогрев коксовых печей производится непрерывно обратным коксовым газом. Продукты сгорания коксового газа, содержащие сажу, оксид углерода, диоксид серы, окислы азота, бензопирен через дымовые трубы выбрасываются в атмосферу.
Коксовый цех работает в непрерывном режиме с периодическими остановками выдачи кокса по цикличному графику. Время цикличных остановок составляет 1-2 часа.
Оборот печей (по данным 1999г.) по коксовым батареям (КБ) составил:
КБ №1-18,43 часов;
КБ №2-19,00 часов;
КБ №3-18,41 часов;
КБ №4-18,41 часов.
Готовый кокс выгружается в коксовозный вагон строго по определенному графику. После окончания выдачи кокса в тушильный вагон он направляется к тушильному устройству, назначение которого обеспечить охлаждение кокса до температуры 180~250°С и равномерную постоянную влажность.
В коксовом цехе № 1 применяется мокрое тушение, в коксовом цехе № 2 - сухое тушение.
При мокром тушении кокс в течение 60 секунд орошается водой (0,5 м3/т кокса) в тушильной башне, которая оборудована системой трубопроводов и форсунок - распылителей. После орошения вагон отстаивается 30-50 секунд под тушильной башней для стока излишней воды.
Вода стекает в отстойники, откуда насосами снова подается на тушение. Коксовый шлам из отстойников забирается краном в вагоны и отгружается потребителю.
По окончании стока воды из вагона охлажденный кокс разгружается на наклонную площадку - коксовую рампу, на которой выдерживается в течение 12-15 мин для испарения воды и затем подается на сортировку.
В сравнении с традиционным мокрым тушением, сухое тушение кокса имеет следующее технико-экономические преимущества:
- отсутствие выброс паров воды в атмосферу и сточных вод тушильной башни;
- возможность покрытия потребности завода в паре за счет утилизируемого тепла кокса;
- производство кокса минимальной влажности;
- получение более однородного кокса по крупности;
- улучшение качества кокса, так как в этом случае он не испытывает разрушения из-за резкого охлаждения;
- устранение коррозии металлоконструкций от паров мокрого тушения;
- уменьшение времени коксования за счет дококсовывания в форкамере УСТК.
При сухом тушении кокс охлаждают путем продувки через слой раскаленного кокса инертного газа, циркулирующего в замкнутой системе.
Вагон с раскаленным коксом подъемником поднимают на установку сухого тушения (УСТК). УСТК состоит из камеры тушения, циклона-отделителя пыли, котла-утилизатора и утьевого устройства. Раскаленный кокс в камере тушения, соприкасаясь с подаваемым инертным газом, охлаждается до температуры 250-280 °С. Инертный газ при температуре 760-800 °С поступает в пылеотделитель-циклон, где освобождается от пыли, затем проходит в котел-утилизатор и уже при температуре 180-200 °С подается в распределительное устройство камеры тушения - дистрибутор. Сброс избыточного теплоносителя происходит постоянно через газосбросные свечи УСТК в атмосферу. Разгрузка кокса производится через специальное разгрузочное устройство порциями по 20-30 кг на транспортер кокса.
После охлаждения кокс поступает в отделение коксосортировки. Назначение ее - разделение валового кокса по классам крупности на металлургический кокс и мелочь. Схема коксосортировки предусматривает рассев кокса на классы крупностью на валковых и виброгрохотах. После коксосортировки кокс грузят в вагоны для отправки потребителям. Мелкие классы кокса собирают в бункера-накопители для последующей отгрузки в железнодорожных вагонах. Места перегрузок и пересыпок кокса, разгрузки камер УСТК оснащены аспирационными системами.
Для предотвращения газовыделений загрязняющих веществ (продукты пиролиза угля) через неплотности крышек загрузочных люков и стояков на батареях применяется заливка люков спецраствором и пневмоуплотнение крышек стояков. Для предотвращения процессов коксового газа через неплотности кладки печей в отопительную систему проводится регулярный ремонт огнеупорной кладки (методом напыления, мокрого торкретирования, керамической наплавки).
Основными источниками выбросов загрязняющих веществ в атмосферу в коксовых цехах являются: дымовые трубы коксовых батарей, свечи УСТК, башня тушения, коксовая рампа, загрузка угля, выдача кокса, неплотности арматуры герметизации, трубы аспирационных систем, дефлекторы производственных зданий, воздушники конденсатоотводчиков.
3.2.4 Цех конденсации и улавливания химических продуктов
В процессе коксования образуются ценные химические продукты, являющиеся основным сырьем для многих химических производств и особенно предприятий органического синтеза. Очистка выделяющегося при коксовании газа с улавливанием ценных химических составляющих осуществляется в одном из основных цехов завода - цехе улавливания химических продуктов коксования.
Комплекс цеха улавливания предназначен для отвода коксового газа от печей коксовых батарей 1-4, охлаждения его с выделением конденсирующихся смолы, воды, извлечения из газа аммиака, бензола, пиридина.
В состав цеха входят:
отделение конденсации и охлаждения коксового газа;
аммиачно-сульфатное отделение с пиридиновой установкой и складом сульфата;
склад реактивов;
бензольное отделение;
очистка обратного коксового газа для отопления батарей;
биохимическая установка для очистки сточных фенольных вод;
установка утилизации химических отходов;
склад смолы, масел и сырого бензола;
установка по приготовлению тяжелой смолы (дорожного связующего).
Обработка коксового газа осуществляется по следующей схеме:
Парогазовые продукты, выходящие из камеры коксования с температурой 750-800сС, сначала подвергаются охлаждению до 85-90°С аммиачной водой, которая подается из отделения конденсации в газоотводящую арматуру. В газосборниках коксовой батареи при этом конденсируется до 60% смолы.
Затем газ, содержащий еще значительное количество смоляного тумана, так называемый "прямой коксовый газ", поступает в первичные газовые холодильники, назначение которых снизить его температуру до 30-35°С. По мере охлаждения прямого коксового газа из него конденсируются смола и вода.
Все сконденсировавшиеся продукты поступают в аппараты (осветлители), где смола отделяется от воды. Вода насосами снова направляется на охлаждение парогазовых продуктов в газоотводящей арматуре и газосборниках коксовых батарей.