بخشی از مقاله
چکیده
کک ماده اصلی احیاء و ذوب در کوره بلند به شمار میآید. کک از بلند انواع زغالهاي کک ﺷﻮ حاصل میشود. در سال 2014 در دنیا، 7/181 میلیارد تن زغال تولید شده است که 1000 میلیون تن آن زغال کک شو و بقیه 6181 میلیون تن زغال حرارتی بوده است. در سال 2014 در جهان بیش از 682/3 میلیون تن کک تولید شده است که بیش از 476/9 میلیون تن آن در کشور چین بدست آمده است.
کاهش رزروهاي زغال کک شو ، قیمت بالا و عدم دسترسی راحت به آن محققین را به تحقیق در زمینه استفاده بیشتر از زغالهاي غیرککشو در تولید کک واداشته است. در این راستا فرآیند تولید کک به روش بازیافت حرارتی با امکان استفاده بیشتر از زغالهاي غیرککشو، رواج یافته است. هماکنون نزدیک به 15درصد کک جهان به روش بازیافت حرارتی تولید میشود .
کشورهاي چین، هند، آمریکا ، استرالیا و برزیل پیشتازان تولید کک به روش بازیافت حرارتی هستند. با توجه به اهمیت موضوع، شرکت کک طبس در حال راهاندازي اولین واحد ککسازي به روش بازیافت حرارتی ایران میباشد. کک تولیدي در فرآیند بازیافت حرارت داراي مشخصات CSR و CRI بهتري در مقایسه با فرآیند بازیافت مواد شیمیایی است. سرمایهگذاري اولیه، هزینههاي پایین بهرهبرداري و انتشار آلایندههاي کمتر از دیگر مزایاي این فرآیند محسوب میشود.
مقدمه
کاهش رزروهاي منابع زغالهاي ککشوي جهان، کمبود آنها در بازار مصرف و لزوم کاهش هزینههاي تولید، بهرهبرداري، تعمیر و نگهداري و سرمایهگذاري، تولید کک متالورژیکی با کیفیت بالاتر و سازگار با محیطزیست، محققین امر را وادار به ابداع و معرفی فرآیند هاي جدید تولید کک کرده است. در جدول 1 روند تولید زغال کک شو و حرارتی جهان در سالهاي اخیر مشاهده میشود.
در چهار دهه گذشته محققین صنایع ککسازي فرآیند جدیدي تحت عنوان فرآیند تولید کک به روش بازیافت حرارت را ابداع و گسترش دادهاند. فرآیند یاد شده در حال حاضر در کشورهاي آمریکا، چین، کلمبیا، هند، برزیل، استرالیا، مغولستان و ویتنام در حال بهرهبرداري بوده و نزدیک به 15 درصد کک جهان با این روش تولید میشود. در ایران نیز شرکت کک طبس با عنایت به مزایاي فراوان تولید کک به روش بازیافت حرارت، براي واحد تولید کک خویش تکنولوژي بازیافت حرارتی را انتخاب کرده است. در شکل 1، دیاگرام شماتیک سیستم کک سازي به روش بازیافت حرارت نشان داده شده است
تشریح فرآیند ککسازي به روش بازیافت حرارت
کک امروزه با دو روش با بازیافت مواد شیمیایی و بازیافت حرارت تولید میشود. در شکل 2 مقایسه گرمایش سلولهاي ککسازي بازیافت مواد شیمیایی و حرارتی از نظر میگذرد .[2] کک بعد از سنگآهن دومین مواد تأثیرگذار بر قیمت تولید فولاد است. سهم کک در هزینه تولید فولاد 25 درصد است.
در طول 50 سال گذشته یکی از فعالیتهاي مهم صنایع فولاد بر روي فناوري و عملیات کاستن میزان مصرف کک در کوره بلند بوده است. یکی از شاخصه مهم فنآوري تولید کک به روش بازیافت حرارت انعطافپذیري در انتخاب بلند زغال است. عوامل تأثیرگذار بر تولید کک مرغوب شامل ترکیب و آمادهسازي بلند زغال، پارامترهاي پروسه ککسازي و عملیات خاموش کردن کک میباشند. در فرآیند ککسازي بازیافت حرارتی بارگیري زغال از سمت ماشین بهصورت قالبی است.
شارژ قالبی زغال - براي بلند مشابه بازیافت شیمیایی - استحکام کک تولیدي را به میزان 5 الی 9 درصد افزایش میدهد. بازیافت حرارتی میتواند شاخص CSR کک را 2 الی 10 درصد افزایش دهد. روش خاموش کردن خشک کک نیز، شاخص CSR کک را 2 درصد بالا میبرد. براي احداث یک واحد ککسازي با ظرفیت تولید 500 هزار تن کک در سال با نیروگاه مربوطه نیاز به 350 در 450 مترمربع مساحت زمین میباشد. به ازاي هر یک صد هزار تن کک تولیدي در سال در چین 8 و در آمریکا 10 مگاوات برق حاصل میشود. در شکل 3 نمایی از سلول ککسازي با بازیافت حرارت ژول - تامسون - الف - و سلولهاي برش داده شده - ب - به نمایش درآمده است
شرکت سان کک آمریکا هماکنون کل تولید کک خود را به روش بازیافت حرارت تولید میکند . ظرفیت نصب شده کک سازي این شرکت در آمریکا، 4/24 میلیون تن استجمعاً - 830 سلول - . ظرفیت تولید کک این شرکت در کشور برزیل و هند به ترتیب 1/7 و 0/44 میلیون تن میباشد. در شکل 4 دیاگرام سانکی تولید کک به روش بازیافت حرارت مشاهده میگردد .[4] در شکل 5 نمایی از ککسازي با بازیافت حرارت و بویلر در بندر ایندیانا آمریکا دیده میشود .[5] خریداران کک شرکت سان کک، شرکتهاي آرسلور میتال، AK استیل و US استیل هستند. کل ظرفیت نصب شده فنآوري تولید کک به روش بازیافت حرارت در جهان بالغ بر 100 میلیون تن کک در سال میباشد.
کارخانه شرکت کک طبس
کارخانه شرکت کک طبس، در 70 کیلومتري جنوب غربی شهر طبس در استان خراسان جنوبی واقع شده است. ظرفیت تولید فاز اول شرکت کک طبس 450 هزار تن کک در سال میباشد که شامل 6 عدد بلوك ککسازي بوده که هر بلوك شامل 17 سلول ککسازي میباشد ، که این 102 سلول بر اساس فنآوري بازیافت حرارتی همراه با پروسه شارژ قالبی که یکی از جدیدترین فرآیند ککسازي میباشد، ساخته میشوند. با استفاده از این فنآوري قابلیت استفاده حداکثري از زغال سنگهاي غیرکک شو ضمن افزایش کیفیت کک بدست میآید و امکان تولید برق با استفاده از یک سیستم بازیافت حرارت ایجاد میگردد ، که مقدار برق تولیدي در این کارخانه در این مرحله 36 مگاوات خواهد بود.
میزان مصرف برق در نیروگاه و کارخانه به ترتیب 2 و 3/5 مگاوات خواهد بود. بقیه برق به کارگاه و کارخانههاي مجاور فروخته خواهد شد. در مرحله توسعه اول جهت رسیدن به ظرفیت تولید 600 هزار تن کک در سال، دو بلوك کک سازي 34 - سلول - دیگر به مجتمع اضافه خواهد شد. در فاز توسعه دوم، یک باطري ککسازي با ظرفیت تولید 600 هزار تن در سال به مجتمع افزوده خواهد شد.
در نهایت ظرفیت تولید این کارخانه، 1.2 میلیون تن کک در سال خواهد بود. طول، عرض و ارتفاع سلول ککسازي به ترتیب 3654/13340 و 2514 میلیمتر است. طول، عرض و ارتفاع کیک زغال نیز به ترتیب 12900، 3480 و 1100 میلیمتر میباشد. وزن مخصوص کیک زغال - 1/2- 0/8 - 1 تن بر مترمکعب است، درحالیکه در روش شارژ زغال از بالا وزن مخصوص کیک زغال، 0/74 تن بر مترمکعب است
مدت زمان ککسازي 72 ساعت پیشبینی شده است. عمر کاري باطري ککسازي 25 سال در نظر گرفته شده است. میزان مصرف آب، 0/7 مترمکعب بر تن کک تولیدي میباشد. ظرفیت بارگیري زغال خشک هر سلول، 48/95 تن است. میزان انتشار گردوغبار، NOx و SO2 از دودکش به ترتیب زیر 50، 200 و 800 Mg/Nm3 خواهد بود .[7] انتشار گردوغبار در برج خاموشکن کک نیز زیر 50 Mg/Nm3 است.
