부산물 코크스 오븐 배터리에서 코크스 만들기 이해

부산물 코크스 오븐 배터리에서 코크스 만들기 이해

  코크스는 철광석을 용선(액상철)으로 전환하기 위해 고로에서 사용되는 기본 재료 중 하나이며, 대부분이 이후에 철강으로 처리됩니다. 생산된 코크스의 대부분은 용선 생산에 사용됩니다. 코크스는 또한 제철소, 비철 제련소 및 화학 공장과 같은 많은 다른 산업에서도 사용됩니다. 또한 침탄 재료로 제강에 사용됩니다.

코크스 오븐 가스를 포함한 코크스 및 코크스 부산물은 적절한 등급의 석탄을 열분해(공기 없이 가열)하여 생성됩니다. 이 공정에는 또한 타르, 암모니아(일반적으로 황산 암모늄으로 회수됨), 페놀, 나프탈렌, 경유, 황, 석탄 연결 아래의 황을 제거하기 위한 코크스 오븐 가스의 처리가 포함됩니다. 가스가 오븐을 가열하기 위한 연료로 사용되기 전에 증기를 생성한 다음 power.ur를 생성합니다.

코크스 제조 산업은 통합 플랜트와 상업 플랜트의 두 부문으로 구성됩니다. 통합 공장은 주로 자체 용광로에서 소비하기 위해 고로 코크스를 생산하는 철강 생산 공장이 소유하거나 제휴합니다. 독립 상업 공장은 공개 시장에서 판매를 위해 용광로 및/또는 주조 코크스를 생산합니다. 이 공장은 대부분의 제품을 고로, 주조 및 비철 제련 작업에 종사하는 다른 공장에 판매합니다.

양질의 코크스는 일반적으로 양질의 점결탄을 탄화시켜 만든다. 점결탄은 탄화 시 연화, 팽창 및 재응고를 거쳐 코크스가 되는 석탄으로 정의됩니다. 혼합탄 선택 시 고려해야 할 한 가지 중요한 사항은 코크스 오븐 벽에 높은 압력을 가하지 않아야 하고 코크스가 오븐에서 밀려 나올 수 있도록 충분히 수축해야 한다는 것입니다. (링크 http://www.ispatguru.com/coking-coals/ 및 http://www.ispatguru.com/coal/의 기사를 참조하십시오.

코크스는 저회분, 바람직하게는 저유황 역청탄의 파괴 증류(탄화라고도 함)에 의해 생산되는 고체 탄소질 물질입니다. 석탄은 약 1100~1200℃의 온도로 조절된 오븐에서 증류되고 코크스는 잔류 재와 고정탄소로 구성된 가연성 잔류물로 생성되며 이 과정에서 석탄에 존재하는 휘발성 물질(타르, 오일 및 그리스 등)이 제거됩니다. 석탄 내 휘발성 물질(VM)의 약 25% 수준이 코크스 목적에 좋은 것으로 간주됩니다. 제어된 온도에서의 증류 과정은 석탄에 존재하는 탄소의 연소를 허용하지 않습니다. http://www.ispatguru.com/carbonization-of-coal-for-metallurgical-coke-production/ 링크의 기사를 참조하십시오.

석탄에서 추출한 코크스는 일반적으로 회색이고 단단하며 다공성입니다. 저회분 야금 코크스(LAMC)라고도 하는 코크스는 고로에서 철 생산에 사용됩니다. 코크스는 공정에 열을 제공하기 위한 연료 공급원이자 환원제 역할을 합니다. 코크스는 철 합금, 흑연 및 카본 블랙 산업에서도 사용됩니다. http://www.ispatguru.com/metallurgical-coke/ 링크의 기사를 참조하십시오.

석탄의 코크스 특성은 코크스 제조에 중요합니다. 코크스 특성은 코크스화에 사용되는 석탄의 필수적이며 고유한 특성입니다. 점결탄이 가열되면 매우 가소화되고 연화되고 팽창한 다음 다시 응고되는 영역을 통과합니다. 재응고된 잔류물은 세포 코크스 덩어리입니다. 비점결탄은 증류 시 코크스를 형성하지 않고 단순히 응집성이 없거나 약한 숯을 형성합니다.

코크스 및 코크스 오븐 추진 성능의 특성은 (i) 석탄 등급, (ii) 석탄의 암석학, 화학적 및 유변학적 특성, (iii) 입자 크기, (iv) 수분을 포함한 여러 석탄 품질 및 배터리 작동 변수의 영향을 받습니다. 함량, (v) 부피 밀도, (vi) 석탄의 풍화, (vii) 코크스 온도 및 코크스 속도, (viii) 침지 시간, (ix) 담금질 실행 및 (x) 코크스 처리. 이러한 모든 요소가 통제된다면 코크스 품질 변동성은 낮습니다. 코크스 생산자는 코크스의 품질을 높이고 코크스 오븐 생산성과 배터리 수명을 향상시키기 위해 다양한 석탄을 사용하고 많은 절차를 사용합니다.

부산물 코크스 오븐에 장입되는 석탄은 일반적으로 황과 회분이 낮은 2개 이상의 저, 중, 고 휘발성 석탄을 혼합한 것입니다. 혼합은 일반적으로 생성된 코크스의 특성을 제어하고 부산물의 품질과 양을 최적화하며 코크스화 과정 동안 오븐 벽에 과도한 압력을 유발할 수 있는 특정 유형의 석탄에 의해 나타나는 팽창을 방지하는 데 필요합니다.

석탄은 일반적으로 철도 마차에서 받습니다. 코크스를 위한 석탄 준비 단계에는 수용, 예비 분쇄, 저장, 비율 조정, 석탄 혼합물에 코크스 만들기 폐기물 추가, 최종 분쇄, 혼합 및 석탄 탑으로 혼합 석탄 운송이 포함됩니다.

컨베이어 벨트는 필요에 따라 석탄 저장 더미에서 다양한 유형의 석탄이 저장되는 혼합 용기로 석탄을 옮깁니다. 그런 다음 석탄은 혼합 용기에서 분쇄기로 옮겨져 마이너스 3.2mm(최소 85%) 크기로 분쇄됩니다. 원하는 크기는 코크스 반응에 대한 석탄의 반응과 원하는 코크스의 최종 강도에 따라 다릅니다. 휘발성이 낮은 석탄은 입자 크기가 작을수록 더 쉽게 코크스를 만들고 입자가 작을수록 코크스 강도가 증가하는 것으로 보고됩니다.

그런 다음 미분탄을 혼합하고 혼합하며 때로는 혼합물의 부피 밀도를 제어하기 위해 물과 기름을 첨가합니다. 혼합 석탄 혼합물은 코크스 오븐 배터리 상단에 있는 석탄탑 저장 벙커로 운송됩니다.

코크스화를 위한 혼합탄 제조의 특수 기술에는 (i) 공압 분리를 사용하는 석탄의 선택적 분쇄, (ii) 코크스화 전에 혼합탄의 열처리(예열), (iii) 혼합탄의 부분 연탄화가 포함됩니다. iv) 스탬핑을 위한 석탄 혼합 준비.

탑차징의 경우 장입 방식은 보통 석탄 장입차를 이용한 중력에 의한 장입이다. 스탬프 장입의 경우 오븐 푸셔 측 도어에서 스탬프 석탄 케익을 장전합니다.

탑그래비티 충전의 경우 무게나 일정량의 석탄을 석탄탑에서 배터리 상부로 이동하는 충전카로 배출한다. 충전 차량은 비어 있는 뜨거운 오븐('스포팅'이라고 함) 위에 배치되고 충전 포트의 뚜껑이 제거되고 석탄은 충전 차량의 호퍼에서 오븐으로 배출됩니다. 장입하는 동안 오븐에서 가스 누출을 최소화하기 위해 증기 흡입을 사용하여 장입된 석탄 위 공간에서 수집 메인으로 가스를 끌어옵니다.

오븐이 채워지면 충전 포트 바로 아래에 석탄 피크가 형성됩니다. 이 봉우리는 수평 조절 또는 '척' 도어라고 하는 오븐 측면의 작은 문을 통해 푸셔 기계에 의해 삽입되는 강철 수평 막대에 의해 수평이 유지됩니다. 레벨링 프로세스는 균일한 코킹을 돕고 코킹 중에 발생하는 가스가 가스 수집 시스템으로 흘러갈 수 있도록 깨끗한 ​​증기 공간과 출구 터널을 제공합니다. 충전 후에는 수평 조절 도어와 상단 충전 포트가 닫힙니다. 충전 포트는 합착이라고 하는 젖은 점토 혼합물로 밀봉할 수 있습니다. 흡입이 꺼지고 가스가 배출 시스템과 수집 메인으로 보내집니다.

열 증류(코킹 공정)는 코크스 오븐 배터리라고 하는 오븐 그룹에서 발생합니다. 배터리는 고품질 실리카 및 기타 유형의 내화 벽돌로 만들어진 공통 측벽이 있는 20~100개의 인접한 오븐으로 구성됩니다. 일반적으로 개별 코크스 오븐은 길이 11m ~ 18.74m, 너비 0.35m ~ 0.5m, 높이 3.0m ~ 7.4m입니다. 인접한 오븐을 분리하는 벽과 각 끝벽은 일련의 가열 연도로 구성됩니다. 대부분의 부산물 배터리에는 수직 굴뚝이 있지만 아주 오래된 디자인의 일부 배터리에는 수평 굴뚝이 있습니다. 각 오븐 벽을 따라 많은 수의 개별 연도를 포함하는 수직 연도 배터리와 달리 수평 연도 시스템 설계에는 구불구불한 방식으로 위에서 아래로 연소 가스를 전달하는 소수의 수평 연도만 포함됩니다.

난방(화재 중) 시스템은 (i) 분사 중 및 (ii) 연도의 두 가지 일반적인 클래스로 나뉩니다. 언더 제트 가열 시스템에서 연도 가스는 배터리 지하실의 배관에서 각 연도로 유입됩니다. 각 굴뚝으로의 가스 흐름을 측정하고 제어할 수 있습니다. 건-연도 시스템은 오븐 바닥 라인 아래로 각 벽의 길이를 연장하는 수평 가스 덕트를 통해 가스를 도입합니다. 짧은 덕트는 각 수직 연도의 바닥에 있는 노즐 ​​벽돌로 위쪽으로 이어집니다. 최신 배터리에는 폐가스가 재순환되는 이중 수직 연도가 있는 PVR 시스템이 장착되어 있습니다.

언제든지 주어진 벽에 있는 연도의 절반은 연소 가스이고 나머지 절반은 연소 연도에서 열 교환기로 폐열을 전달한 다음 연소 스택으로 전달합니다. 매 20~30분마다 배터리가 "역전"되고 전자의 폐열 연도는 연소 연도가 되고 전자의 연소 연도는 폐열 연도가 됩니다. 이 프로세스는 배터리 벽돌이 녹는 것을 방지하고(화염 온도가 벽돌의 녹는점보다 높음) 석탄 덩어리의 더 균일한 가열을 제공합니다. 각 오븐에는 오븐 부피에 따라 15톤에서 50톤의 석탄이 들어 있습니다.

Off take 연도는 파괴적인 증류 과정에서 발생하는 가스를 제거합니다. 공정 열은 코크스실 사이의 가스 연소에서 발생합니다. 배터리의 각 오븐 작동은 주기적이며 사이클 시간을 코킹 기간이라고 합니다. 배터리는 일반적으로 부산물의 수율이 본질적으로 연속적이도록 충분히 많은 수의 오븐을 포함합니다. 개별 오븐은 코크스 주기 동안 거의 동일한 시간 간격으로 충전 및 방전됩니다. 코크스는 고로 코크스를 생산하기 위해 15-18시간 동안, 주조 코크스를 생산하기 위해 25-30시간 동안 계속됩니다. 코크스화 시간은 석탄 혼합물, 수분 함량, 소성 속도, 코크스의 원하는 속성에 따라 결정됩니다.

코크스의 회수율이 낮을 때 코크스 시간은 고로 코크스의 경우 24시간, 주조 코크스의 경우 48시간으로 연장될 수 있습니다. 코크스 온도는 일반적으로 900℃에서 1,100℃ 사이이며 고로 코크스를 생산할 수 있는 범위보다 높습니다.

코크스화 과정에서 석탄 장입물은 가열된 벽면과 직접 접촉하고 골재 '플라스틱 구역'으로 발전합니다. 열에너지가 흡수됨에 따라 플라스틱 영역이 두꺼워지고 충전물의 중앙으로 합쳐집니다. 휘발성 가스는 측벽으로부터의 열 진행으로 인해 현상 영역 앞에서 탈출합니다. 코크스 덩어리의 중심에 도달하는 최대 온도는 일반적으로 1,100°C에서 1,500°C입니다. 이 온도에서 석탄 덩어리의 모든 휘발성 물질은 증발하여 고품질 야금 코크스를 형성합니다.

약 10mm의 물의 양의 배압을 유지하여 공기가 오븐으로 누출되는 것을 방지합니다. 열 증류 중에 발생하는 가스와 탄화수소는 회수 시스템을 통해 제거되고 회수를 위해 부산물 공장으로 보내집니다.

각 오븐은 코크스화 기간이 끝날 무렵, 일반적으로 라인에서 3번째 또는 4번째가 밀릴 때 수집 메인에서 감쇠됩니다. 오븐이 차단되면 압력을 완화하기 위해 스탠드파이프 캡이 열립니다. 개방형 스탠드파이프를 통해 나오는 휘발성 가스는 자체 점화에 실패하면 점화되며 오븐을 밀어넣을 때까지 연소됩니다. 일부 배터리에서는 스탠드파이프(이중 주 배터리의 경우) 또는 스탠드파이프가 열려 있는 동안 충전 덮개를 모두 열면 오븐 상단을 통해 통풍이 생성됩니다. 벌집이라고 하는 이 관행은 오븐이 완전히 코크스화되지 않은 경우 두꺼운 암흑 방출을 초래할 수 있습니다.

코킹 기간이 끝나면 오븐 양단의 문이 제거되고 백열 코크스는 푸셔 기계에서 연장 된 램에 의해 오븐의 코크스 측면으로 밀려납니다. 코크스는 코크스 가이드를 통해 배터리의 코크스 쪽을 가로지르는 켄치 카라고 하는 특수 철도 차량으로 밀어 넣습니다. 급랭 차량은 일반적으로 배터리 열의 끝에 위치한 급냉 타워로 코크스를 운반합니다. 급냉탑 내부에서는 뜨거운 코크스가 공기에 노출된 후에도 계속 타지 않도록 물을 쏟아 붓습니다. 냉각된 코크스는 기울어진 '코크스 부두'로 배출되어 과도한 물을 배출하고 코크스를 적절한 온도로 냉각시킵니다. 부두 아래쪽 가장자리를 따라 있는 게이트는 코크스가 분쇄 및 선별 시스템으로 운반되는 컨베이어 벨트에 떨어지는 속도를 제어합니다.

코크스 건식 냉각(CDC)의 경우 켄치 카를 코크스 버킷 카라고 합니다. CDC 시스템은 2단 CDC 챔버(예냉 및 냉각 챔버 포함), 보일러 및 먼지 회수 네트워크를 포함합니다. 뜨거운 코크스는 코크스를 CDC 공장으로 운반하는 버킷 카로 밀어 넣습니다. 코크스는 CDC 챔버 상단에 있는 예냉 챔버로 충전됩니다. 초과 분진은 예냉 영역 밖으로 옮겨지고 뜨거운 코크스는 배치로 아래 냉각 챔버로 채워집니다. 불활성 가스(보통 질소)는 냉각실과 보일러 사이의 폐쇄 회로에서 순환되며, 여기서 코크스의 열은 회수되어 열교환기를 통해 증기로 전달됩니다. 냉각된 코크스는 냉각실 바닥에서 배출됩니다. http://www.ispatguru.com/dry-cooling-of-coke/ 링크의 기사를 참조하십시오.

배터리에서 수집된 코크스 오븐 가스는 가스가 오븐 가열용 연료로 사용되기 전에 타르, 암모니아(일반적으로 황산 암모늄으로 회수됨), 페놀, 나프탈렌, 경유 및 황을 제거하기 위해 처리됩니다.

  코크스화 과정에서 발생하는 가스는 코크스 오븐을 나와 스탠드 파이프를 통해 구즈넥을 통과하고 댐퍼 밸브를 통해 가스를 부산물 공장으로 보내는 가스 수집 메인으로 이동합니다. 이러한 가스는 초기 석탄 장입량의 20~35%를 차지하며 수증기, 타르, 경유, 중탄화수소 및 기타 화합물로 구성됩니다.

원시 코크스 오븐 가스는 섭씨 760도에서 섭씨 870도까지로 추정되는 온도에서 오븐을 빠져나오고 구즈넥에 재활용된 세척액을 분사하여 충격 냉각됩니다. 이 스프레이는 가스를 80°C ~ 100°C로 냉각하고 타르를 침전시키며 다양한 증기를 응축하고 응축된 화합물의 운반 매체 역할을 합니다. 이러한 제품은 디캔터에서 액체로부터 분리되고 후속적으로 처리되어 타르 및 타르 유도체를 생성합니다.

그런 다음 가스는 최종 타르 추출기 또는 추가 타르 제거를 위해 전기 집진기로 전달됩니다. 가스가 타르 추출기를 떠날 때 원래 코크스 오븐 가스에 존재하는 암모니아의 75%와 경유(주로 벤젠, 톨루엔 및 크실렌)의 95%를 운반합니다.

암모니아는 수분 흡수에 의한 수용액 또는 황산 암모늄 염으로 회수됩니다. 황산 암모늄은 5% ~ 10% 황산 용액을 포함하는 포화기에서 결정화되고 공기 주입기 또는 원심 펌프에 의해 제거됩니다. 소금은 원심분리기에서 건조되고 제거됩니다.

약 60℃에서 포화기를 떠나는 가스는 최종 냉각기 또는 응축기로 보내져 일반적으로 간접적인 열 교환에 의해 약 24℃로 냉각됩니다. 냉각된 가스는 경유 또는 벤졸 스크러버로 전달되어 순환됩니다. 흡수 매체 역할을 하는 워시 오일 또는 콜타르 오일이라고 하는 중질 석유 분획. 오일은 패킹된 흡수탑의 상부에 분사되고 가스는 탑을 통해 위로 흐릅니다. 세척유는 경유에서 중량의 약 2% ~ 3%를 흡수하고 가스에서 경유 증기의 약 95% 제거 효율을 보입니다. 풍부한 세척 오일은 역류 스팀 스트리핑 컬럼을 통과합니다. 증기와 경유 증기는 증류기에서 열교환기를 통해 응축기와 물 분리기로 위쪽으로 전달됩니다. 경유는 원유로 판매되거나 벤젠, 톨루엔, 자일렌 및 솔벤트 나프타를 회수하기 위해 처리될 수 있습니다.

타르, 암모니아 및 경유 제거 후 가스는 연료로 사용되기 전에 H2S를 제거하기 위해 많은 코크스로 공장에서 최종 탈황 공정을 거칩니다. 코크스 오븐 가스는 4400 kcal/cum 정도의 다소 높은 발열량을 가지고 있습니다. 링크에서 기사를 참조하십시오. /P>

부산물 코크스로 공장의 일반적인 흐름도는 그림 1에 나와 있습니다.

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그림 1 부산물 코크스로 공장의 일반적인 흐름도

  환경 문제

  코크스 오븐은 비산 공기 배출의 주요 원인입니다. 코크스화 공정은 미립자 물질(PM), 휘발성 유기 화합물(VOC), 다핵 방향족 탄화수소(PAH), 메탄, 약 100gm/톤의 코크스, 암모니아, 일산화탄소, 황화수소(H2S)(50–80gm)를 배출합니다. /압축 작업으로 인한 코크스 톤), 시안화수소(HCN) 및 황산화물(SOx)(공급물에서 30%의 황 방출). 부산물 회수 작업에서도 상당한 양의 VOC가 방출될 수 있습니다. 생산된 코크스 톤당 약 0.7~7.4kg의 PM, 2.9kg의 SOx(0.2~6.5kg 범위), 1.4kg의 질소 산화물(NOx), 0.1kg의 암모니아(NH3) 및 3kg의 VOC가 생성됩니다. (벤젠 2kg 포함) 증기 회수 시스템이 없는 경우 대기 중으로 방출될 수 있습니다.

석탄 취급 작업은 미립자 부하의 약 10%를 차지할 수 있습니다. 석탄 장입, 코크스 밀기 및 담금질은 먼지 배출의 주요 원인입니다.

폐수는 처리된 코크스 톤당 0.3~4 cum 범위의 평균 비율로 생성됩니다. 주요 폐수 흐름은 코크스 오븐 가스의 냉각과 암모니아, 타르, 나프탈렌, 페놀 및 경유의 처리에서 생성됩니다. 공정 폐수에는 10mg/l의 벤젠, 1,000mg/l의 생화학적 산소 요구량(4kg/t 코크스), 1,500–6,000mg/l의 화학적 산소 요구량, 200mg/l의 벤젠이 포함될 수 있습니다. 총 부유 고형물 및 150-2,000mg/l의 페놀(0.3-12kg/t의 코크스). 폐수에는 또한 상당한 농도의 PAH(최대 30mg/l), 암모니아(0.1-2kg 질소/코크스 톤) 및 시안화물(0.1-0.6kg/코크스 톤)이 포함되어 있습니다.

코크스 생산 시설은 코크스 브리즈(평균 1kg/t 제품) 이외의 공정 고형 폐기물을 생성합니다. 대부분의 고형 폐기물에는 벤젠 및 PAH와 같은 유해 성분이 포함되어 있습니다. 우려되는 폐기물 흐름에는 콜타르 회수(일반적으로 0.1kg/t의 코크스), 타르 디캔터(0.2kg/t의 코크스), 타르 저장(0.4kg/t의 코크스), 경유 처리(0.2kg/t)의 잔류물이 포함됩니다. t 코크스), 폐수 처리(코크스 0.1kg/t), 나프탈렌 수집 및 회수(코크스 0.02kg/t), 타르 증류(코크스 0.01kg/t), 폐수의 생물학적 처리에서 나오는 슬러지