Анализ современного развития аналогичных производств в России и за рубежом

1.6 Анализ современного развития аналогичных производств в России и за рубежом

В настоящее время в России и за рубежом используется как сухое тушение кокса, так и мокрое (примерное соотношение 1:1). В Японии, например, весь получаемый кокс тушат в УСТК. В России распространению УСТК, прежде всего, препятствует тяжелое финансовое положение металлургических предприятий (все УСТК в России уже выработали свой ресурс, и дальнейшая их реконструкция не проводится).

Вместе с тем в мировой науке выработано несколько направлений по использованию тепла раскаленного кокса.

1.6.1 Котлы-утилизаторы в схеме УСТК

Развитие данного направления производства в России ограничивается модернизацией (усовершенствованием) котла-утилизатора, а не всей УСТК. Как альтернатива устаревшему КСТ-80 разработан более совершенный котел КСТК 25/39-С-1 который вырабатывает пар энергетических параметров /5, 113/, который затем направляется в паровой турбогенератор.

В Германии и Японии также имеются свои котлы-утилизаторы, вырабатывающие пар иных параметров, но принцип действия всех этих котлов одинаков.

1.6.2 Газовая турбина в схеме УСТК

Представляет интерес схема УСТК в сочетании с газовой турбиной /6, 99/. В схемах с газовой турбиной тепло раскаленного кокса, уловленное в установке сухого тушения, может быть использовано для нагрева компонентов горения при поступлении их в камеру сгорания турбины.

В зависимости от того, какое топливо применено для сжигания в турбине, в цикле УСТК может нагреваться воздух и топливо, или только воздух или воздух и рабочая смесь.

На рисунке 4 приведена схема комбинированной установки сухого тушения кокса с газовой турбиной. Горячие циркулирующие газы после бункера тушения поступают в воздухонагреватель, в котором нагревается воздух, поступающий в камеру сгорания. Затем газы проходят паровой котел и вентилятором вновь нагнетаются в бункер тушения. Воздух, сжатый в воздушном компрессоре газотурбинной установки, нагнетается в камеру сгорания, предварительно он последовательно проходит теплообменник, нагреваемый выхлопными газами турбины, и воздухонагреватель. Газовый компрессор нагнетает горючий газ в камеру смешения, расположенную перед камерой сгорания. Смесь нагретого воздуха и газа сгорает в камере сгорания турбины, продукты сгорания поступают в газовую турбину, где, расширяясь, совершают работу. Выхлопные газы перед выбросом в атмосферу пропускают через газовоздушный теплообменник и через специальный отсек парового котла для нагрева питательной воды.

1.6.3 Коксо-энергетический комплекс в США /6, 102/

Промышленный коксо-энергетический комплекс, включающий 4 коксовые батареи (268 печей) без улавливания химических продуктов коксования мощностью 1,107 млн. тонн в год сортированного кокса и энергоутилизационную установку с электрогенератором мощностью 94 МВт, работает на полную мощность с июня 1998 года на заводе Индиана Харбор в Ист Чикаго фирмы «Indiana Harbor Coke Co».

Энергетическое оборудование комплекса получает от коксовых печей дымовые газы с температурой 870-1200 ºС. Эти газы проходят через 16 котлов-утилизаторов отходящего тепла (по 4 на каждую батарею), где температура газов снижается до 175-180 ºС. Генерируемый пар с параметрами: T=400 ºС, P=5,3 МПа собирается в общем коллекторе и направляется в паровую турбину, где энергия пара превращается в электроэнергию. Использованные газы отводят из котла-утилизатора в коллектор холодного газа, а затем в безнасадочные циклонные мокрые скрубберы для десульфурации. Через вращающийся распылитель в верхней части скруббера внутрь подается гашеная известь, эффективность десульфурации газа 68-98%. Затем двумя вентиляторами газ отсасывается в батарею тканевых фильтров и сбрасывается в дымовую трубу. Таким образом, на энергоутилизационной установке теплота сгорания летучих процессов коксования угля превращается в электроэнергию и технологический пар, который поступает в доменный цех фирмы-потребителя.

Пар из котлов-утилизаторов со средним расходом 2 050 тонн в час поступает в паровую конденсационную турбину мощностью 94 МВт с автоматическим отбором пара. Технологический пар для использования потребителем отбирается из турбины с расходом 45-227 тонн в час. Паровая турбина снабжена байпасной линией. Конденсатор турбины способен принять весь объем сброшенного пара в случае нарушения нормальной работы оборудования. Электрогенератор имеет установленную мощность 94 МВт при напряжении 13,8 кВ.

Основная задача энергосистемы комплекса состоит в переработке всего объема дымовых газов из коксовых печей и поддержании величин атмосферного выброса в пределах, установленных экологическими нормативами.

Процесс производства кокса без улавливания газообразных продуктов в сочетании с энергетическим оборудованием не только представляет конкурентную альтернативу традиционному коксохимическому производству, но и предлагает путь к решению экологических проблем.