Способ отвода и обезвреживания газовых выбросов пекококсовых печей

Способ отвода и обезвреживания газовых выбросов пекококсовых печей

Реферат

Заявляемое изобретение относится к коксохимической промышленности и может быть использовано для отвода и обезвреживания газовых выбросов, образующихся при выдаче пекового кокса из пекококсовых печей и их принудительном обезграфичивании.

Известен способ отвода газовых выбросов пекококсовых печей (Справочник коксохимика/ Под ред. А.К.Шелкова. - М., 1965. - Т. 2. - С.282), включающий засасывание атмосферного воздуха через воздушные люки в пекококсовую печь, что приводит к возгоранию находящихся в печи газов и выбросу продуктов сгорания самотягой через стояки в атмосферу.

Недостатком такого способа является то, что образующиеся токсичные газовые выбросы, которые содержат коксовую пыль, полициклические ароматические углеводороды, в том числе канцерогены, а также СО, SO₂, HCN, H₂S, NO_x, выбрасываются без обезвреживания и очистки в атмосферу, загрязняя ее. Кроме того, в таком способе не предусмотрены мероприятия по предотвращению неорганизованных выбросов от дверей пекококсовых печей при выдаче пекового кокса в атмосферу.

Известен комбинированный способ отсоса и очистки газов выдачи кокса, газов обработки коксовых камер и принудительного обезграфичивания их стояков и сводов (Патент Российской Федерации № 2189384, МПК⁷ С10В 43/00, опубл. 20.09.2000), включающий отвод газов через стояки с помощью установленных на верх стояков пароструйных эжекторов, очистку газов в циклоне и их отвод в атмосферу. Кроме того, направление потока газов выдачи кокса из тушильного вагона в стояк печи обеспечивают П-образным удлинителем с отбойником Ш-образной формы.

Недостатком такого способа является то, что в таком способе не предусмотрено обезвреживание высокотоксичных газовых выбросов, содержащих полициклические ароматические углеводороды, а также СО, SО₂, HCN, H₂S, NO_x, которые без обезвреживания выбрасываются в атмосферу, загрязняя ее.

Наиболее близким к заявляемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ отвода и обезвреживания газовых выбросов (Авт. св. СССР № 1419138, МПК⁵ С10В 27/04, С10В 31/02, опубл. 30.12.93, бюл. № 47-48), включающий отвод газов через стояки печи, их организованное сжигание на выходе из стояков в передвижной камере сжигания, орошение водой, очистку продуктов сгорания и их отвод в атмосферу. Для начала и прекращения отвода газовых выбросов осуществляют открывание и закрывание стояков, а также перемещение передвижной камеры сжигания над стояками. Газовые выбросы сжигают в смонтированной на тележке с возможностью перемещения над стояками камере сжигания со стыковочными узлами, а сама камера сжигания оборудована приспособлением для подвода топливного газа и горелкой. Орошение водой осуществляют с помощью системы орошения.

Недостатками прототипа являются невысокая надежность осуществления и сложность в реализации, низкая эффективность отвода и обезвреживание газовых выбросов, высокая металло- и энергоемкость, высокие эксплуатационные и капитальные затраты, а также неудовлетворительные условия труда для обслуживающего персонала. В зоне стыковочных узлов соединения передвижной камеры сжигания со стояком и со стационарным коллектором не обеспечивается герметичность отвода газовых выбросов, что с одной стороны приводит к выходу высокотоксичных газов в атмосферу, загрязняя ее, а с другой стороны обуславливает снижение эффективности отвода газов от дверей печи при выдаче кокса. В прототипе предусмотрена очистка продуктов сгорания только от пыли, при этом токсичные вещества без обезвреживания выбрасываются в атмосферу, загрязняя ее. Также в таком способе не предусмотрены мероприятия по предотвращению неорганизованных выбросов в атмосферу газов выдачи кокса от дверей печи.

В основу заявляемого изобретения поставлена задача создать такой способ отвода и обезвреживания газовых выбросов пекококсовых печей, который конструктивно просто позволяет обеспечить повышение надежности и эффективности отвода и обезвреживания газовых выбросов пекококсовых печей. Кроме того, поставлена задача обеспечить высокую эффективность отвода газовых выбросов при обезграфичивании и газовых выбросов от дверей печи во время выдачи пекового кокса при минимальных капитальных затратах и максимальной степени обезвреживания газовых выбросов, а также улучшить условия труда для обслуживающего персонала.

Поставленная задача решается за счет того, что в способе отвода и обезвреживания газовых выбросов пекококсовых печей, включающем отвод газов через стояки, сжигание газов на выходе из стояков, очистку продуктов сгорания и их отвод в атмосферу, в соответствии с изобретением, газовые выбросы отводят через стояки с запорными клапанами и сжигают на выходе из стояков в установленных сверху на стояках камерах сжигания, оборудованных каталитической насадкой, при этом направление потока газов выдачи пекового кокса от дверей машинной и коксовой сторон пекококсовой печи в стояк обеспечивают поворотными зонтами, размещенными над дверьми машинной и коксовой стороны, а очистку продуктов сгорания осуществляют путем их обезвреживания в реакторе с кипящим слоем катализатора с последующим охлаждением.

Отвод газовых выбросов через стояки, оборудованные запорными клапанами, сжигание газовых выбросов на выходе из стояков в камерах сжигания, которые стационарно установлены на верх стояков и оборудованы каталитической насадкой, последующая очистка продуктов сгорания путем их обезвреживания в реакторе с кипящим слоем катализатора с последующим охлаждением с помощью, например, рекуперативного теплообменника, а также направление потока газов выдачи пекового кокса от дверей машинной и коксовой стороны пекококсовой печи в стояк с помощью технологических зонтов, установленных над дверьми машинной и коксовой стороны с возможностью поворота, позволяет конструктивно просто обеспечить повышение надежности и эффективности отвода и обезвреживания газовых выбросов пекококсвых печей. Кроме того, заявляемый способ позволяет обеспечить высокую эффективность совместного отвода газовых выбросов при обезграфичивании и газовых выбросов от дверей во время выдачи пекового кокса с минимальными затратами и максимальной степенью обезвреживания газовых выбросов. Заявляемый способ позволяет осуществить отвод газовых выбросов пекококсовых печей без стыковочных и передвижных устройств, что повышает эффективность отвода и обезвреживания газовых выбросов, а также снижает металло- и энергоемкость, обеспечивает возможность его реализации в условиях любого действующего производства пекового кокса без существенных капитальных вложений, а также позволяет улучшить условия труда обслуживающего персонала.

Отвод газовых выбросов пекококсовых печей через стояки, которые оборудованы запорными клапанами, например с электромагнитным приводом, обеспечивает автоматическое открывание и закрывание стояка, что позволяет механизировать, исключая ручной труд, и упростить переход на режим отвода газовых выбросов, а также полностью исключить попадание в атмосферу выбросов от стояков благодаря плотному перекрытию стояка запорным клапаном, что в целом повышает эффективность отвода газовых выбросов, а также снижает металло- и энергоемкость и позволяет улучшить условия труда обслуживающего персонала. Оборудование стояков запорными клапанами возможно в условиях любого действующего производства пекового кокса без существенных капитальных вложений.

Сжигание газовых выбросов на выходе из стояков в стационарно установленных на их верх камерах сжигания с каталитической насадкой, которая расположена в камере сжигания перед коллектором для отвода газовых выбросов на обезвреживание, обеспечивает значительное снижение в отходящих газовых выбросах взрывоопасных концентраций СО, H₂, СH₄ и углеводородов, а также обеспечивает взрывобезопасность процесса отвода и обезвреживания газовых выбросов пекокосовых печей. Стационарная установка сверху стояка камеры сжигания (без стыковочных и передвижных устройств) повышает надежность и эффективность отвода, обезвреживания газовых выбросов, а также снижает металло- и энергоемкость, позволяет улучшить условия труда обслуживающего персонала. Размещение камер сжигания с каталитической насадкой сверху на стояке возможно в условиях любого производства пекового кокса без существенных капитальных вложений. Оборудование камеры сжигания каталитической насадкой позволяет предотвратить использование любого типа топлива, избежать повторного образования повышенных концентраций полициклических ароматических углеводородов и бенз(а)пирена во время охлаждения выбросов в процессе их отвода. При этом установка каталитической насадки на выходе из камеры сжигания перед коллектором для отвода газовых выбросов на обезвреживание обеспечивает дополнительную огневую преграду. Кроме того, обеспечивается высокая эффективность отвода газовых выбросов при обезграфичивании и газовых выбросов от двери во время выдачи пекового кокса с максимальной степенью обезвреживания газовых выбросов.

Оборудование пекококсовой печи технологическими зонтами, которые установлены над дверьми машинной и коксовой стороны печи с возможностью поворота, позволяет предотвратить выход газовых выбросов выдачи пекового кокса в атмосферу и направить их в подсводовое пространство печи с обеспечением обезграфичивания участка свода печи от двери машинной стороны и от двери коксовой стороны. Направление поворотными зонтами потока газов выдачи пекового кокса от дверей пекококсовой печи в стояк позволяет во время выдачи пекового кокса предотвратить неорганизованные выбросы от двери в атмосферу, что предотвращает ее загрязнение, позволяет направить поток газов в подсводовое пространство печи, а также позволяет отводить газы выдачи пекового кокса через стояки на сжигание и последующее обезвреживание. Все это обеспечивает высокую эффективность совместного отвода газовых выбросов при обезграфичивании и газовых выбросов от двери во время выдачи пекового кокса с минимальными капитальными затратами и максимальной степенью обезвреживания токсичных газов. Поворотные зонты размещают над проемами дверей с целью обеспечения перекрытия проемов во время выдачи пекового кокса для недопущения неорганизованных выбросов и для обеспечения направления потока газов в подсводовое пространство печи, обеспечивая поворот зонта в горизонтальное положение. Размещение зонтов с возможностью поворота обеспечивает беспрепятственное снятие двери машинной и коксовой стороны с печи для выгрузки пекового кокса, а также позволяет регулировать направление потока газов выдачи пекового кокса от дверей в подсводовое пространство.

Очистка продуктов сгорания газовых выбросов пекококсовых печей путем их обезвреживания в реакторе с кипящим слоем катализатора с последующим охлаждением обеспечивает получение безопасных и безвредных концентраций газов для их последующего отвода в атмосферу без ее загрязнения. При этом обеспечивается высокая эффективность совместного отвода газовых выбросов при обезграфичивании и газовых выбросов от дверей во время выдачи пекового кокса при минимальных капитальных затратах и максимальной степени обезвреживания газовых выбросов. Использование для обезвреживания газовых выбросов реактора с кипящим слоем катализатора за счет турбулизации слоя позволяет предотвратить засмоление, закоксовывание и запыление реактора. Кроме того, обеспечивается снижение расходов на периодическую регенерацию катализатора. Такое обезвреживание газовых выбросов пекококсовых печей в реакторе с кипящим слоем катализатора позволяет обезвредить газы от токсичных компонентов: NН₃ на 98%, HCN на 99%, СО на 98%, ПАУ на 97%, сажи на 90%, смолистых веществ на 95%, H₂S на 80% и SO₂ на 80%. Кроме того, в кипящем слое катализатора обеспечивается снижение выбросов коксовой пыли до остаточной ее концентрации 20-25 мг/м³, или на 90%. Сероводород окисляется на катализаторе до SO₃. Оксид серы улавливается катализатором в виде сульфатов.

Учитывая изложенное выше и с учетом раскрытой причинно-следственной связи между совокупностью признаков заявляемого изобретения и достигнутым техническим результатом, можно утверждать, что задача, поставленная в основу создания нового способа отвода и обезвреживания газовых выбросов пекококсовых печей, полностью решена, так как использование изобретения позволяет конструктивно просто обеспечить повышение надежности и эффективности отвода газовых выбросов пекококсовых печей, а также обеспечивает повышение эффективности совместного отвода выбросов при обезграфичивании и выбросов от дверей пекококсовых печей при выгрузке пекового кокса с минимальными капитальными затратами и максимальной степенью обезвреживания токсичных газов. Кроме того, применение заявляемого способа обеспечивает снижение металло- и энергоемкости, возможность его реализации в условиях любого действующего производства пекового кокса без значительных капитальных затрат, а также позволяет улучшить условия труда обслуживающего персонала.

Сущность заявляемого изобретения поясняется чертежом, на котором представлена принципиальная схема размещения устройств для осуществления отвода и обезвреживания газовых выбросов пекококсовых печей.

Газовые выбросы из пекококсовой печи 1 отводят через стояк 2 с открытым запорным клапаном 3 и сжигают на выходе из стояка 2 в стационарно установленной на нем камере сжигания 4 с каталитической насадкой 5. После сжигания в камере 4 продукты сгорания по коллектору 6 направляют на очистку путем обезвреживания в реакторе 7 с кипящим слоем катализатора. После чего обезвреженные газы охлаждают с помощью теплообменника 8 и через дымосос 9 и дымовую трубу 10 направляют в атмосферу. Отвод газовых выбросов пекококсовой печи 1 осуществляют через стояк 2 с открытым запорным клапаном 3 за счет создаваемого дымососом 9 разрежения при открытых воздушных люках 11 или снятых дверях машинной и коксовой стороны (на чертеже не показаны) пекококсовой печи 1.

Во время выдачи пекового кокса при снятии дверей и закрытых воздушных люках 11 поток газов выдачи пекового кокса от дверей печи 1 направляют в стояк 2 с помощью установленных над ними с возможностью поворота зонтов 12. Во время выгрузки пекового кокса при снятых дверях машинной и коксовой стороны печи 1 поворотные зонты 12 располагают горизонтально, обеспечивая перекрытие выхода газового потока выдачи пекового кокса в атмосферу. При этом за счет работы дымососа 9 в подсводовом пространстве печи 1 происходит разрежение газов, что способствует засасыванию газов выдачи пекового кокса в стояк 2 и улавливанию выбросов от дверей до 95%. При устанавке дверей машинной и коксовой стороны на печь 1 поворотные зонты 12 устанавливают в вертикальном положении.

Заявляемый способ осуществляли следующим образом. После завершения процесса коксования пека в печи 1 для выгорания графита открывали запорный клапан 3 стояка 2 и воздушные люки 11. После чего атмосферный воздух для обезграфичивания засасывали в печь 1 через стояк 2 с открытым запорным клапаном 3 через открытые воздушные люки 11 за счет разрежения, создаваемого дымососом 9. Благодаря кислороду воздуха и высокой температуре в подсводовом пространстве печи 1 происходило выгорание графита. После чего газовые выбросы, которые образовались в печи 1, за счет разрежения, создаваемого дымососом 9, отводили из печи 1 через стояк 2 с открытым запорным клапаном 3 и направляли в стационарно установленную на нем камеру 4 с каталитической насадкой 5, расположенной на выходе из камеры сжигания 4. После сжигания в камере 4 продукты сжигания по коллектору 6 направляли на очистку путем обезвреживания в реакторе 7 с кипящим слоем катализатора. После чего обезвреженные газы охлаждали в теплообменнике 8 и через дымомос 9 и дымовую трубу 10 направляли в атмосферу.

После выжигания графита преступали к выдаче из печи 1 пекового кокса. Во время выдачи пекового кокса при снятии дверей машинной и коксовой стороны печи 1 закрывали воздушные люки 11, а поворотные зонты 12 поворачивали в горизонтальное положение для направления потока газов выдачи пекового кокса в подсводовое пространство печи 1. При разрежении, создаваемом дымососом 9, и повернутых поворотных зонтах 12 осуществляли отвод газовых выбросов выдачи пекового кокса через стояк 2 с открытыми запорными клапанами 3, закрытыми воздушными люками 11 и снятыми дверьми машинной и коксовой стороны печи 1, направляли их в стационарно установленную сверху на стояке камеру 4 с каталитической насадкой 5, расположенной на выходе из камеры сжигания 4. Регулировку направления потока газов выдачи пекового кокса от дверей обеспечивали за счет изменения положения поворотных зонтов 12, которое обеспечивало направление потока газовых выбросов выдачи пекового кокса в подсводовое пространство печи 1. Использование поворотных зонтов при выдаче пекового кокса позволяло отводить до 95% газовых выбросов выдачи пекового кокса через стояки 2 с открытыми клапанами 3 на последующее обезвреживание. При этом обеспечивали обезграфичивание подсводового пространства печи 1 на участке от ее дверей. После чего образовавшиеся в печи 1 газовые выбросы за счет разрежения, создаваемого дымососом 9, отводили из печи 1 через стояк 2 с открытым запорным клапаном 3 и направляли в стационарно установленную сверху на стояке камеру сжигания 4 с каталитической насадкой 5, расположенной на выходе из камеры сжигания 4. После сжигания в камере 4 продукты сжигания по коллектору 6 направляли на очистку путем обезвреживания в реакторе 7 с кипящим слоем катализатора. После чего обезвреженные газы охлаждали в теплообменнике 8 и через дымосос 9 и дымовую трубу 10 направляли в атмосферу.

Газовые выбросы, поступающие из стояка 2 и содержащие коксовую пыль, полициклические ароматические углеводороды, а также СО, SO₂, HCN, H₂S, NO_x, сжигали в камере 4 с каталитической насадкой 5. При этом обеспечивалось снижение концентрации углеводородов до взрывобезопасных концентраций.

Обезвреживание газовых выбросов пекококсовых печей в реакторе с кипящим слоем катализатора позволило обезвредить газы от токсичных компонентов: от NH₃ на 98%, от HCN на 99%, от СО на 98%, от ПАУ на 97%, от сажи на 90%, от смолистых веществ на 95%, от H₂S на 80% и от SO₂ на 80%. Кроме того, использование реактора с кипящим слоем катализатора позволило обеспечить снижение выбросов коксовой пыли до остаточной концентрации 20-25 мг/м³ или на 90%. Сероводород окислялся на катализаторе до SO₃. Оксид серы улавливался катализатором в виде сульфатов.

Способ отвода и обезвреживания газовых выбросов пекококсовых печей путем отвода газов через стояки, сжигания газов на выходе из стояков, очистки продуктов сгорания и их отвода в атмосферу, отличающийся тем, что газовые выбросы отводят через стояки с запорными клапанами и сжигают на выходе из стояков в установленных сверху на стояках камерах сжигания, оборудованных каталитической насадкой, при этом направление потока газов выдачи пекового кокса от дверей пекококсовой печи в стояк обеспечивают поворотными зонтами, а очистку продуктов сгорания осуществляют путем их обезвреживания в реакторе с кипящим слоем катализатора с последующим охлаждением.