Kompaktowanie drobnoziarnistych frakcji węglowych jako metoda przygotowania części wsadu dla zasypowego systemu obsadzania komór koksowniczych

Transkrypt

1 27-29 września 2018 r., Beskid Śląski Kompaktowanie drobnoziarnistych frakcji węglowych jako metoda przygotowania części wsadu dla zasypowego systemu obsadzania komór koksowniczych Autorzy: Helt-Zielony Iwona 1, Hajduk Michał 1, Fudała Piotr 1, Wilman Paweł 2, Kaczmarczyk Piotr 2, Zawada Mirosław 3, Ignasiak Karina 4, Rejdak Michał 4, Robak Jolanta 4 1 JSW Innowacje S.A., 2 JSW KOKS S.A., 3 JSW S.A., 4 Instytut Chemicznej Przeróbki Węgla Praca realizowana w ramach Projektu POIR Technologia wytwarzania zagęszczonego komponentu mieszanek dla zasypowego systemu obsadzania komór koksowniczych z wykorzystaniem drobnoziarnistych frakcji węglowych (DFW), w ramach Działania w ramach Działania 1.2: Sektorowe programy B+R Programu Operacyjnego Inteligentny Rozwój współfinansowanego ze środków Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego. 1

2 TYTUŁ PROJEKTU: Technologia wytwarzania zagęszczonego komponentu mieszanek dla zasypowego systemu obsadzania komór koksowniczych z wykorzystaniem drobnoziarnistych frakcji węglowych (DFW) SKŁAD KONSORCJUM: LIDER PROJEKTU PARTNER BUDŻET PROJEKTU: około 8 mln PLN ŹRUDŁO DOFINANSOWANIA: Praca realizowana w ramach Projektu INNOSTAL, Działanie 1.2: Sektorowe programy B+R Programu Operacyjnego Inteligentny Rozwój współfinansowanego ze środków Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego. 2

3 CEL PROJEKTU: Celem projektu jest opracowanie i zweryfikowanie w warunkach rzeczywistych (przemysłowych) technologii wytwarzania zagęszczonego komponentu mieszanek węglowych do procesu koksowania z wykorzystaniem drobnoziarnistych frakcji węglowych (DFW) - DensiCoal. Wdrożenie technologii DensiCoal w postaci wprowadzenia dodatkowego węzła do obecnie wykorzystywanej technologii produkcji koksu w bateriach wsadu zasypowego w Koksowni Przyjaźń będzie stanowić innowację procesową i umożliwi uzyskanie szeregu korzyści technologiczno-ekonomicznych: Wzrost produktywności baterii o ok. 4,26% (w wyniku wzrostu gęstości wsadu węglowego o ok. 7%) generujący wzrost przychodów ze sprzedaży koksu, Obniżenie kosztów surowców do produkcji koksu o 2,5%, Obniżenie jednostkowego zużycia ciepła na proces koksowania o ok. 0,64%, Umożliwienie wykorzystania DFW w produkcji koksu (dodatek w ilości 5-8%). 3

4 UZASADNIENIE CELOWOŚCI PROJEKTU: Obserwowany w ciągu ostatniej dekady dynamiczny rozwój technologiczny przemysłu hutniczego (eksploatacja pieców o coraz większej objętości, stosowanie paliw zastępczych) doprowadził do znacznego wzrostu wymagań co do jakości koksu, w tym w szczególności jego parametrów wytrzymałościowych. Osiągnięcie parametrów jakościowych o wartościach żądanych przez odbiorców koksu wymaga zastosowania w mieszance wsadowej wysokiego udziału najwyższej jakości węgli koksujących, co znacząco przekłada się na wzrost jednostkowych kosztów produkcji. Około 75% kosztów produkcji koksu stanowi bowiem koszt mieszanki wsadowej. Aby sprostać wysokim wymaganiom odbiorców wobec ograniczonej podaży, sporych wahań jakościowych węgli krajowych oraz braku w Polsce w strukturze zasobów i wydobycia najlepszych węgli koksowych, producenci koksu zmuszeni są do poszukiwania rozwiązań mających na celu zapewnienie odpowiedniej jakości i ekonomiki produkcji. 4

5 UZASADNIENIE CELOWOŚCI PROJEKTU: Od kilkunastu lat obserwuje się również niekorzystną tendencję wzrostu w koncentratach węglowych kierowanych do koksowni zawartości najdrobniejszych frakcji (<0,5 mm), która powoduje obniżenie gęstości nasypowej mieszanki wsadowej, a w konsekwencji jakości otrzymywanego koksu. Krajowy przemysł koksowniczy, celem sprostania wymaganiom odbiorców, ratuje się, praktykowanym od kilku lat, wprowadzaniem do mieszanek wsadowych wysokojakościowych węgli pochodzących z importu. Z roku na rok wolumen importowanych węgli wzrasta, przyczyniając się tym samym do obniżenia udziału w produkcji koksu krajowych węgli koksowych. POTENCJALNE ROZWIĄŻANIE: Zwiększenie gęstości wsadu węglowego które w bezpośredni sposób oddziałujące nie tylko na jakość uzyskiwanego koksu, ale i na produktywność baterii. 5

6 PRZYKŁADOWE TECHNOLOGIE W ZAKRESIE PRZYGOTOWANIA WSADU Podsuszanie i podgrzewanie wsadu Obniżenie zawartości wilgoci we wsadzie Prace nad technologią od lat 70. Olejowanie wsadu Kompaktowanie wsadu Poprawa zagęszczenia wsadu w komorze koksowej Racjonalny dobór uziarnienia Optymalizacja uziarnienia Stosowanie dodatków do wsadu Poprawa jakości koksu Źródło: A. Karcz, A. Strugała, P. Żarczyński: Technologiczne możliwości rozszerzenia bazy węglowej dla produkcji koksu poprzez modyfikację operacji przygotowania wsadu i obróbki pozapiecowej koks. Szczyrk, października 2017 r. 6

7 TECHNOLOGIA BRYKIETOWANIA/GRANULACJI WSADU Przygotowania węgla wsadowego do koksowania poprzez brykietowanie lub granulację pozwala na: poprawę jakości koksu w warunkach ustabilizowanej bazy węglowej, utrzymanie jakości koksu przy zwiększonym udziale w mieszance węglowej węgli o niskim stopniu metamorfizmu, zwiększenie wydajności komór koksowniczych w wyniku zwiększenia gęstości nasypowej wsadu, termiczną utylizację odpadów w procesie koksowania węgla. W praktyce przemysłowej stosowana jest wyłącznie metoda brykietowania części mieszanki wsadowej. Możliwe są następujące dwa warianty realizacji procesu: stosowaną mieszankę węglową dzieli się na dwie części, jedną z nich poddaje się brykietowaniu i otrzymane brykiety łączy z pozostałą częścią mieszanki, przygotowuje się dwie różne mieszanki węglowe, jedną z nich w całości poddaje się brykietowaniu i następnie dodaje do drugiej nie brykietowanej, uzyskując w ten sposób finalną mieszankę wsadową. Źródło: Zawistowski J., Zagęszczanie wsadu do koksowania metodą brykietowania. Materiały Konferencyjne VIII Konferencji Naukowo- Technicznej Nowe technologie w koksownictwie, 1988, T. II, część I Uzyskanie koksu o jednorodnych właściwościach 7

8 TECHNOLOGIA BRYKIETOWANIA/GRANULACJI WSADU Czynniki decydujące o powodzeniu technologii częściowego brykietowania Kontrolowany przyrost gęstości nasypowej Masa i kształt brykietu Mechaniczna wytrzymałość brykietu Skład lepiszcza, który nie powinien obniżać jakości koksu Minimalizacja efektów segregacji ziarnowej Brykiety o małych rozmiarach (20 40 g) MOŻLIWE ALERNATYWY: Rozkruszanie dużych brykietów Brykiety o różnych rozmiarach Opłacalność ekonomiczna Źródło: A. Czaplicki, M. Janusz, M. Kosewska, K. Wróblewska: Metody preparacji mieszanek węglowych w systemie zasypowym i ich wpływ na jakość koksu. KARBO, 2012, Nr 2. s. 91 8

9 KONCEPCJA TECHNOLOGII DENSICOAL Drobnoziarniste frakcje węglowe (DFW) Kształty brykietów Składowisko surowców węglowych Przygotowanie surowców mieszanki wsadowej Brykiety Bandaże brykieciarki Bateria koksownicza typu zasypowego Mieszanka wsadowa 9

10 ZAKRES PROJEKTU WP 1. Badania właściwości potencjalnych surowców do wytwarzania zagęszczonego komponentu mieszanek węglowych do koksowania WP 2. Badania wpływu DFW w stanie sypkim i zagęszczonym na jakość koksu skala laboratoryjna WP WP. 3. Badania Weryfikacja właściwości metody potencjalnych wytwarzania zagęszczonego surowców do wytwarzania komponentu zagęszczonego wsadu komponentu węglowego do mieszanek koksowania węglowych skala wielkolaboratoryjna do koksowania WP 2. Study of the WP impact 4. Próby of fine skrzynkowe coal koksowania fractions in mieszanek the loose and z dodatkiem compacted zagęszczonego form the komponentu quality of coke wsadu węglowego laboratory scale. WP 5. Badania procesu otrzymywania drobnoziarnistych frakcji węglowych (DFW) jako surowca do otrzymywania zagęszczonego komponentu wsadu koksowniczego skala przemysłowa WP 6. Przygotowanie założeń projektowych i infrastruktury do budowy pilotowej instalacji wytwarzania zagęszczonego komponentu węglowego (realizacja technologii DensiCoal) WP 7. Budowa instalacji pilotowej do wytwarzania zagęszczonego komponentu węglowego (realizacji technologii DensiCoal) WP 8. Technologiczne próby koksowania wytworzonych w skali pilotowej zagęszczonych komponentów węglowych skala komorowa PRZYGOTOWANIE DO WDROŻENIA TECHNOLOGII DENSICOAL 10

11 INNOWACYJNOŚĆ PROJEKTU Nowość rezultatu projektu polega na opracowaniu dotychczas nie stosowanej w Polsce technologii przygotowania wsadu węglowego do komór koksowniczych o zasypowym systemie obsadzania, możliwej do bezpośredniego włączenia do linii technologicznej produkcji koksu, pozwalającej na zwiększenie wykorzystania DFW i węgli typu 34 bez pogarszania jakości koksu, dostosowanej do polskich warunków surowcowych i rynkowych. WP. Badania właściwości potencjalnych surowców do wytwarzania zagęszczonego komponentu mieszanek węglowych do koksowania Komplementarność opracowywanej technologii DensiCoal polega na możliwości jej włączenia do aktualnie stosowanego w koksowniach o zasypowym systemie obsadzania komór węzła przygotowania węgla. Projekt zakłada kompleksowe podejście do zagadnienia zagęszczania części wsadu koksowniczego. Kluczową rolę będzie odgrywała optymalizacja składu mieszanki, która będzie działaniem wielokierunkowym, biorącym pod uwagę: Końcową wytrzymałość mechaniczną produktu, Dobór lepiszcza pod kątem nie tylko wytrzymałości mechanicznej produktu, ale również wpływu na jakość otrzymywanego koksu, Dobór składu mieszanki poddawanej zagęszczaniu, korzystnie zawierającej maksymalnie możliwą ilość DFW i węgli typu 34, pod kątem jakości otrzymywanego koksu, Dobór zawartości komponentu zagęszczonego w koksowanej mieszance pod kątem właściwej homogenizacji mieszanki wsadowej, a w konsekwencji jakości otrzymanego koksu, Koszt wytworzenia zagęszczonego komponentu wsadu węglowego, bezpośrednio wpływający na koszt wytworzenia koksu. 11

12 PODSUMOWANIE Realizacja projektu DensiCoal wynika głównie z konieczności podejmowania różnorodnych działań w kierunku utrzymania wysokiej pozycji kraju w produkcji i eksporcie koksu wielkopiecowego. WP. Badania właściwości potencjalnych surowców do wytwarzania zagęszczonego komponentu mieszanek węglowych do koksowania Utrzymanie wysokiej pozycji polskiego koksownictwa jako producenta i eksportera koksu związane jest z koniecznością podejmowania działań w kierunku zwiększania efektywność ekonomicznej polskich koksowni przy jednoczesnym utrzymaniu wysokiej jakości ich produktu. Produkcja koksu w Polsce oparta jest przede wszystkim na krajowej bazie węgli koksowych, dysponującej ograniczonymi zasobami węgli o najlepszych właściwościach koksotwórczych. Uzasadnionym jest więc stosowanie technologii umożliwiających otrzymywanie koksu o wysokiej jakości z węgli o gorszych parametrach koksotwórczych. Biorąc pod uwagę powyższe oraz z uwagi na ograniczone krajowe zasoby węgla koksowego najwyższej jakości, wprowadzenie dodatkowego węzła technologicznego w przygotowaniu mieszanki węglowej do koksowania jest zasadne pozwoli na zwiększenie efektywności ekonomicznej wytwarzania koksu (zużywanie dotychczas nieprzydatnej drobnej frakcji węglowej i węgli niższej jakości produkowanych przez polskie górnictwo, ograniczenie zużycia drogich węgli zamorskich) i utrzymanie dzięki temu wiodącej roli kraju na światowym rynku koksu. 12

13 Dziękujemy za uwagę! JSW Innowacje S.A. ul. Paderewskiego 41, Katowice 13