КОМПЛЕКСНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ВТОРИЧНЫХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ РЕСУРСОВ НА КОКСОХИМИЧЕСКОМ ПРОИЗВОДСТВЕ АО « АРСЕЛОР МИТТАЛ ТЕМИРТАУ»

О.Н. Онищенко¹, Г.Г. Жабалова²

¹Старший преподаватель, ²Кандидат технических наук, Карагандинский государственный индустриальный университет

КОМПЛЕКСНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ВТОРИЧНЫХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ РЕСУРСОВ НА КОКСОХИМИЧЕСКОМ ПРОИЗВОДСТВЕ АО « АРСЕЛОР МИТТАЛ ТЕМИРТАУ»

Аннотация

В статье рассмотрено использование вторичных энергетических ресурсов на коксохимическом производстве, которое позволит снизить количество вредных выбросов в атмосферу и снизить себестоимость кокса.

Ключевые слова: утилизация, энергоресурс, кокс.

О.N. Оnichshenko¹, G.G. Zhabalova²

¹ Senior Lecturer, ²Candidate of Technical Sciences, Karaganda State Industrial University

COMPLEX USE OF SECONDARY ENERGY RESOURCES FOR COKE PRODUCTION OF JSC "ARCELORMITTAL TEMIRTAU"

Abstract

The article deals with the use of secondary energy resources for coke production, which will reduce the amount of harmful emissions into the atmosphere and reduce the cost of coke.

Keywords: recycling, energy, coke.

Топливно-энергетические ресурсы (ТЭР), включающие все виды топлива, электрической и тепловой энергии, являются стержнем всей экономики страны, оказывают значительное влияние на развитие отраслей народного хозяйства. На долю топливно-энергетического комплекса приходится около 1/3 основных фондов промышленности и 1/5 трудовых ресурсов [1].

Республика Казахстан, несмотря на обилие в стране собственных природных энергетических ресурсов и мощной энергетической инфраструктуры, выдвинула энергосбережение и повышение на ее основе энергетической эффективности в число основных приоритетов энергетической политики [2].

Эффективность использования энергоресурсов в республике в настоящее время не превышает 30%, то есть, более 2/3 потребляемой энергии теряется в процессе ее использования. Между тем, современный уровень развития техники позволяет иметь коэффициент полезного использования энергоресурсов не менее 50 – 60%. Внедрение энергосберегающих мероприятий, позволяющих обеспечить указанный уровень энергоэффективности, могло бы решить многие экономические и социальные проблемы Республики Казахстан.

В условиях нынешнего роста цен на энергоносители перед потребителями энергетических ресурсов стоит важнейшая задача – снижение энергоемкости выпускаемой продукции. Устаревший парк технологического оборудования, недостаточное оснащение средствами учета, регулирования и автоматизации, низкий уровень энергетического менеджмента, отсутствие реальных экономических стимулов – вот далеко не полный перечень проблем, которые при этом необходимо решить предприятиям.

Одним из наиболее перспективных путей экономии энергоресурсов в промышленности является использование вторичных энергетических ресурсов.

АО «АрселорМиттал Темиртау» имеет богатую историю и является флагманом Казахстанской металлургии. Это завод с полным производственным циклом, имеющий в своем составе доменное, сталеплавильное и прокатное производство, а также вспомогательные цеха, одним из которых и является коксохимическое производство.

В состав коксового цеха входят коксовые батареи; между ними располагается угольная башня; обслуживающие машины; коксосортировка; установка мокрого тушения кокса; отделение конденсации воды и смолы.

На коксовых печах КХП АО «АрселорМиттал Темиртау» имеют место значительные энергетические потери за счет того, что теплота отходящих газов не используется вообще, и нагретый газ, имеющий температуру порядка 350 ^оС, просто выбрасывается в атмосферу. Это приводит к большим энергетическим потерям в объемах предприятия, а также определяет различные проблемы экологического характера. Решением данной проблемы на наш взгляд является рекуперация теплоты уходящих газов [3].

На верхней фундаментной плите под кантовочным помещением установлен газоподогреватель (решефер) состоящий из трех секций:

1. нижняя секция для подвода газа;
2. средняя (трубная) секция для подогрева газа;
3. верхняя секция для отвода газа в распределительные газопроводы.

Коксовый газ через наружные и подводящие газопроводы поступает в решефер и, пройдя трубы 0,57 мм, подогревается до 50 – 60 ^оС с целью предотвращения выпадения нафталина в газоотводящей арматуре.

На сегодняшний день коксовый газ подогревается в решифере за счет теплоты водяного пара с давлением 0,4 МПа и температурой 143 ^оС. Дорогостоящий конденсат, являющийся ценной составляющей питательной воды котлов, с коксохимического производства на источник пароснабжения – ТЭЦ-ПВС не возвращается, а теряется там безвозвратно. ТЭЦ-ПВС испытывает острый дефицит пара и, поэтому любая его экономия снизит затраты на подготовку химической воды для восполнения потерь, и тем самым снизит себестоимость производства пара, горячей воды и электроэнергии.

Наиболее целесообразным способом подогрева воды является установка металлического петлевого рекуператора внутрь газоходов коксовой печи. Габаритные размеры позволяют это сделать. Высота газохода – 4,5 м, протяженность – более 50 метров. Для устойчивой циркуляции необходимо установить 2 насоса (рабочий и резервный) и проложить трубопровод от рекуператора к решиферу, длиной не более 20 м.

«Мокрое» тушение, основанное на орошении массы раскаленного кокса водой с охлаждением до температуры 60 – 120 ^oC, применяемое на АО «АрселлорМиттал Темиртау» имеет ряд существенных недостатков: безвозвратная потеря значительного количества тепла (350000 - 370000 ккал на 1 т кокса), что составляет около 50% от всего тепла, затраченного на процесс коксования, а также к значительное загрязнение воздушного бассейна, т.к. образующиеся при таком способе тушения пары вместе с химически токсичными компонентами выбрасываются в атмосферу.

 Применение установок сухого тушения позволит снизить реакционную способность получаемого кокса, снизить или ликвидировать угар углерода кокса в процессе тушения, повысить содержание углерода в коксе, снизить расход кокса на выплавку чугуна и создать условия для вдувания пылеугольного топлива (ПУТ) в доменную печь за счет использования в качестве охлаждающего газа коксового газа, получаемого в процессе коксования [3].

Сухое тушение позволяет использовать физическое тепло кокса, выдаваемого из коксовых печей, и обеспечивает в результате «мягкого», медленного охлаждения более равномерный гранулометрический состав кокса и увеличивает по сравнению с мокрым тушением прочностные характеристики кокса.

Использование способа сухого тушения наиболее перспективно при коксовании слабоспекающихся шихт, из которых при слоевом коксовании получаются куски с большой степенью анизотропности. Исследования полномерных кусков кокса при различных способах тушения показали, что зольность по длине куска изменяется примерно одинаково, независимо от способа [4]. Сернистость средней и приосевой частей кусков при мокром тушении несколько (на 0,07-0,09 %) ниже, чем при сухом. Значительно разнится выход летучих веществ и структурная прочность кокса. Если при мокром тушении выход летучих веществ от головочной к приосевой части кусков увеличивается от 0,5 до 1,0 %, то при сухом он практически не изменяется (0,3-0,5 %). Структурная прочность снижается в этом же направлении для кокса мокрого тушения от 81,3 до 73 %, а для кокса сухого тушения – от 83,3 до 78,2 %. Однако полностью избавиться от газопылевых выбросов в атмосферу в процессе сухого тушения кокса не удается. Особенностью данных выбросов является незначительное содержание кислорода (< 2%), повышенное – горючих компонентов, составляющее для свечи форкамеры до 20,3% СО и 23,2% Н₂, для свечи дымососа до 9% СО и 1,1% Н₂ [5].

Для установки сухого тушения кокса характерен нестабильный состав выбросов, поэтому наиболее эффективным методом очистки от вредных газообразных веществ является глубокое каталитическое окисление в кипящем слое катализатора, что позволит избежать забивания пылью, проводить процесс в автотермических условиях, исключить возможность местных перегревов катализатора и достичь высокой эффективности обезвреживания.

Выбросы форкамеры и избыточного теплоносителя для каждого блока предлагается объединить и подавать в общий коллектор. Затем инжекцией воздухом, подаваемым компрессором через инжекторы газ вводить в каталитический реактор кипящего слоя, где происходит каталитическое сжигание горючих газообразных компонентов выбросов при температуре 700-800 ^оС. Очищенные от оксида углерода, углеводородов, в том числе от бензопирена, газы поступают в межтрубное пространство котла - утилизатора, где охлаждаются, отдавая тепло воде. Охлажденные до 200 ^оС газы поступают в циклон для очистки от пыли и через дымовую трубу сбрасываются в атмосферу.

Конструкция представляет собой цилиндрический аппарат, по периметру которого расположены инжекторы. Реактор разделен на две зоны: форкамеру и рабочую камеру, снабжен газораспределительной и организующей решетками. Предлагается использовать оксидные катализаторы марок ИК-12-72, ИК-12-73 и катализатор на основе металлургического шлака марки РШМХ-6. Степень очистки выбросов от горючих газообразных веществ составляет 98-100%.

Рассмотренные методы комплексного использования вторичных энергоресурсов коксохимического производства позволят повысить качество получаемого кокса, снизить вредные выбросы в окружающую среду, сэкономить дорогостоящие энергоресурсы, получить дополнительную тепловую энергию в виде пара и тем самым снизить себестоимость получаемой конечной продукции.

Литература

1. Энергетика Казахстана. Технический аспект: научное издание/К. Дукенбаев, Е. Нурекен. - Алматы:, 2001. 312 c.
2. Государственная программа Республики Казахстан «Энергосбережение - 2020»
3. Мастер установки сухого тушения кокса. Давидзон Р.И. М., «Металлургия», 1980. 124 с.
4. Требования к качеству сырья и готовой продукции. Технологическая инструкция. ТИ-105-КХ-УПЦ-1(2)-01(02)-2004.
5. С.П. Редькин, А.П. Коробейников, Е.Б. Ушаков и др. Состав циркулирующих и сбросных газов УСТК. Кокс и химия. N 6, 1984 г. с 18-21.

References

1. Jenergetika Kazahstana. Tehnicheskij aspekt: nauchnoe izdanie/K. Dukenbaev, E. Nureken. - Almaty: 2001. 312 c.
2. Gosudarstvennaja programma Respubliki Kazahstan «Jenergosberezhenie - 2020»
3. Master ustanovki suhogo tushenija koksa. Davidzon R.I. M., «Metallurgija», 1980. 124 s.
4. Trebovanija k kachestvu syr'ja i gotovoj produkcii. Tehnologicheskaja instrukcija. TI-105-KH-UPC-1(2)-01(02)-2004.
5. S.P. Red'kin, A.P. Korobejnikov, E.B. Ushakov i dr. Sostav cirkulirujushhih i sbrosnyh gazov USTK. Koks i himija. N 6, 1984 g. s 18-21.