Коксовые батареи для коксования трамбованной угольной шихты

Алан-э-Дейл       08.09.2022 г.

Коксовая батарея

Коксовая батарея сооружается на железобетонном основании — фундаментной плите. Различают нижнюю плиту, на которой расположены каналы для отвода продуктов сгорания — борова и верхнюю, на которой размещается огнеупорная кладка коксовых печей.

Схема движения потоков газа в отопительном канале. а — без рециркуляции, б — с двусторонней рециркуляцией. 1 — горелка, 2 — косые ходы, 3 — факел горения, 4 — рециркуляционные окна I — воздух, II — отопительный газ, III — дымовые газы.

Коксовая батарея должна работать без остановки не менее 25 лет. Все это время кладка коксовых печей нагрета до высоких температур, истирается коксом при его выдаче, подвергается резким перепадам температур при загрузке влажной угольной шихты, действию парогазовых продуктов. Кладка коксовых печей должна противостоять механическим усилиям работающих машин, давлению распирания коксуемой загрузки и давлению вышележащих элементов конструкции, поэтому коксовые батареи строят из специальных огнеупорных материалов.

Схема движения потоков газа в отопительном канале — а — без рециркуляции, б — с двусторонней рециркуляцией — горелка, 2 — косые ходы, 3 — факел горения 4 — рециркуляционные окна I — воздух, II — отопительный газ III — дымовые газы.

Коксовая батарея должна работать без остановки не менее 25 лет Все это время кладка коксовых печей нагрета до высоких температур истирается коксом при его выдаче, подвергается резким перепадам температур при за грузке влажной угольной шихты, действию парогазовых продуктов Кладка коксовых печей должна противостоять механическим усилиям работающих машин, давлению распирания коксуемой загрузки и давлению вышележащих элементов конструкции, поэтому коксовые батареи строят из специальных огнеупорных материалов.

Схема коксовой камеры.

Коксовая батарея включает обычно более 60 камер, работающих параллельно.

Коксовая камера.

Коксовая батарея включает обычно более 60 камер, работающих параллельно. Между камерами / образуются каналы — обогревательные простенки 2, по которым движутся горячие дымовые газы ( на рисунке их путь показан стрелками), отдающие свое тепло через стенки камер коксуемому углю.

Коксовая батарея выдает кокс и коксовый Газ. Из коксового газа в результате первичной переработки получают смолу, аммиачную воду, сульфат аммония, сырой бензол, серу и очищенный ( обратный) коксовый газ. В действительности же баланс значительно сложнее.

Коксовая батарея состоит из 50 — 70 камер. В качестве побочного продукта образуется коксовальный газ. Кокс используется в доменных печах, вагранках и других печах.

Коксовые батареи обслуживаются несколькими вспомогательными машинами и механизмами.

Коксовые батареи на металлургических предприятиях производят 57 % и коксовые батареи на предприятиях горной промышленности 43 % общего количества коксового газа. Все большее количество коксового газа будет производиться на коксовых печах металлургических предприятий, и их значение как поставщиков этого газа для магистральных газопроводов значительно возрастет. Металлургические цехи комбинатов потребляют около 80 % производимого коксового газа, а 20 % после предварительной обработки могут быть переданы другим потребителям. Почти все коксовые батареи на предприятиях горной промышленности отапливаются коксовым газом собственного производства, на что расходуется 47 % газа. Кроме того, для других целей на этих предприятиях расходуется еще около 5 % коксового газа.

Коксовая батарея представляет собой многообъектный агрегат периодического действия.

Коксовые батареи № № 7 и 8 одинаковы по конструкции, имеют практически одинаковый возраст и хорошее состояние огнеупорно.

Современная коксовая батарея

Современные коксовые батареи содержат до 60 печей и более, производительность их составляет до 1 млн. т кокса в год. Доменная печь объемом 5000 м3 потребляет в год около 2 млн. т металлургического кокса ( размер кусков около 25 мм), поэтому с учетом отсева коксовой мелочи на одну доменную печь должны работать две крупные коксовые батареи производительностью примерно по 1 млн. т кокса в год.

В современных коксовых батареях, которые имеют большое количество печей и напряженный график загрузки и выдачи, согласованность действия коксовых машин играет важную роль.

В современных коксовых батареях, которые имеют большое количество печей и напряженный график загрузки и выдачи, согласованность действий коксовых машин играет важную роль.

Масса огнеупорной кладки современной коксовой батареи составляет до 20 тыс.т. Содержание влаги в кирпиче может составлять до 1 5 %, а влажность высохших материальных швов находится на уровне 20 — 30 %, поэтому в процессе сушки из кладки батареи удаляется более 700 т влаги. Ее полное удаление достигается при нагреве массива до 110 — 125 С. Огромный массив кладки невозможно нагреть одновременно одинаково и равномерно, и влага, удаляющаяся из более нагретых участков печного массива, может конденсироваться на более холодных участках. Нагрев ведут таким образом, чтобы температура теплоносителя на выходе из системы была выше температуры точки росы. После того, как влага удалена, начинается собственно разогрев кладки. Сушка и разогрев следуют один за другим и имеют одинаковую схему движения теплоносителя. Практически установлено, что сушка должна длиться 9 — 10 дней и суточный подъем температуры огнеупорной кладки не должен превышать 9 — 10 С.

Тепловой баланс коксования ( в расчете на 1 т каменного угля.

Процесс — коксования в современных коксовых батареях — периодический. Между тем при производстве такого многотоннажного продукта, как каменноугольный кокс, особенно необходимо использовать основные принципы химической технологии: расчленять процесс на стадии, каждая из которых проводится в наиболее благоприятных для нее условиях, и применять аппаратуру непрерывного действия.

Выбор того или иного огнеупорного материала для сооружения отдельных элементов коксовых батарей зависит от условий, в которых проходит служба огнеупоров в месте его расположения. В современных отечественных и зарубежных коксовых печах применяется 440 — 600 видов фасонных изделий. На их долю приходится 85 — 93 % обшей массы огнеупорной кладки, которая для современной коксовой батареи составляет 12 — 20 тыс. т, в том числе 69 — 75 % динасовых и 25 — 31 % шамотных изделий.

Удовлетворение возрастающей потребности в жидком чугуне является сложной задачей. Перспективным является улучшение качества подготовки железорудного сырья. Большая часть железорудной шихты должна поступать в доменные печи в виде офлюсованного природного агломерата. В ближайшие годы будут построены новые мощные агломерационные фабрики, установки по производству окатышей, современные коксовые батареи.

Устройство и принцип работы коксовой печи

Устройство коксовой печи – не простое. Главным рабочим элементом печи является камера коксования, куда помещается необходимый твердый материал для преобразования в кокс, а также отопительные промежутки для разогревания топливных элементов.

От зоны горения уголь отделяется специальными огнеупорными кирпичами, из которых складывается стена. Таким образом, производителю удалось добиться надежной защиты от окисления сырья.

Камера коксования имеет следующие размеры:

  • длина 12-16 м;
  • ширина – 40-45 см;
  • высота – 4-5 м.

Коксовую печь делят на десятки камер коксования. Их количество зависит от конкретного производственного цеха. Уголь, преобразующийся в кокс, внутрь загружается с верхней части оборудования через специально приспособленную тележку.

Чтобы необходимый материал превратился в кокс, необходимо производить нагрев в течение 15 часов. После завершения обработки, продукт поступает через боковые отверстия посредством специального выталкивателя. После обработки температура материала составляет примерно 1000 градусов по Цельсию, а температура дыма в отопительных промежутках – 1400 градусов. Чтобы избежать возгорания, кокс помещается в оборудованный бокс, где его мгновенно тушат. Способы тушения – сухой или мокрый.

В качестве топлива обычно применяют коксовый или доменный газ. Коксовая разновидность образуется в результате процесса коксования.

В печь устанавливают специальные регенераторы, изготовленные из керамики. Они позволяют утилизировать теплоту, полученную при сгорании продукты. Регенератор представляет собой устройство для теплообмена, в котором теплоноситель соприкасается с частью печи. Холодные стенки нагреваются, а тепло передается холодному теплоносителю. Регенераторная насадка применяется для скапливания тепла, и последующую передачу ее воздуху или газу.

Также на производстве можно встретить второй тип теплообменника, который получил название рекуператор. Холодный и горячий теплоноситель через стенку обмениваются теплом. В регенераторах в первую очередь опускаются дымовые газы, а уже после они переключаются на перекидные клапаны. Снизу вверх начинает приходить поток холодного воздуха. Клапан представляет собой механизм, с помощью которого направление потоков меняется в необходимую сторону. В итоге регенератор сначала нагревается потоками дымовых газов, после охлаждается воздухом. Этот процесс происходит во время работы оборудования непрерывно.

Клапана переключается с интервалом примерно в полчаса. В этот временной промежуток происходит экономия топлива на отопление печи. Также если сократить этот интервал, то оборудование станет быстрее изнашиваться, поэтому производители настаивают на соблюдении установленных временных мер.

Для начала процесса коксования, сгораемый материал должен попасть внутрь устройства. Для этих целей в верхней части агрегата устанавливают дверь. Также там имеется отверстие для выхода газов, что образуются в процессе работы печи.

Двери имеются также с двух сторон камеры, которые снимаются, когда коксование заканчивается. Эти отверстия приспосабливаются для выталкивания готового образца продукции.

Для обеспечения правильной работы, печь должна быть полностью герметичной, не пропускающей внутрь воздух, который также придется разогревать в случае попадания в устройство. Это повысит расход отопительных газов, что невыгодно для производства и скажется на цене получаемого продукта.

Батарея

Отдельного внимания заслуживает батарея коксовых печей. Она предназначено исключительно для получения кокса. Примечательно то, что батареи непрерывно эксплуатируются в течение долгого времени. В большинстве случаев срок эксплуатации составляет 25 лет. Внутри постоянно поддерживается высокая температура, а также металл постепенно стачивается при выдаче готовой продукции из камеры. Это говорит о том, что материалы изготовления должны быть только самыми лучшими. Используются огнеупорные сплавы.

Батарея коксовой печи

При изготовлении необходимо учитывать, что готовая батарея, запущенная в эксплуатацию должна в течение многих лет выдерживать:

  1. Усилия механического характера, возникающие при работе оборудования.
  2. Давление, получаемое при процессе коксования.
  3. Давление, прилагаемое всеми элементами конструкции, что лежат на огнеупорных батареях.

А также учитывается тот немаловажный факт, что в батареи содержится большое количество печей – от 45 до 69.

Отгрузка кокса из печи

Коксовая батарея, принцип работы которой описывается в данной статье, требует специальной подготовки перед выдачей готовой продукции из нее. Не менее чем за двадцать минут до начала выдачи печь в обязательном порядке отсекают от газосборника и сообщают ее с атмосферой посредством открытия крышки стояка.

После этого выполняется съем дверей печи и выполняется выталкивание кокоса из камеры в тушильный вагон при помощи специальной штанги. При этом если по каким-либо причинам происходит задержка плановой выдачи кокса более чем на десять минут, то двери следует установить обратно на место. Преждевременно открывать крышки стояков категорически запрещается, так как это может вызвать серьезное обрушение футеровки внутри батареи. Кроме того, двери печей должны обязательно быть очищены от графита и смолы до и после процесса выдачи готовой продукции. Тушение кокса в специальном вагоне – обязательная процедура, потому как без этой операции готовый кокс может вновь воспламениться.

Расчет коксовых батарей предусматривает, что печи должны иметь рабочий и ремонтный период. Во время рабочего цикла осуществляется выдача кокса, а во время ремонтного – проводится техническое обслуживание всех агрегатов и оборудования, уборка и прочее.

Коксовый пирог

Очень часто, когда речь идет о производстве кокса, говорят о “коксовом пироге”. Тому есть две причины.

О первой мы почти сказали в начале: при температуре порядка 350 градусов коксовый уголь начинает размягчаться, переходя в тестообразное состояние. При 500 градусах он становится твердым и пористым (полукокс), а при температурах более 700 градусов превращается в кокс.

Вторая причина — техническая. Поскольку шихта в печи нагревается от простенков, то и ее коксование начинается от простенков и направляется к центру. Процесс считается законченным, когда две волны преобразования угля в кокс сойдутся в середине печи. Но в ходе этого процесса происходит усадка материала, поэтому “коксовый пирог” получается разделенным вертикальным разрывом, идущим параллельно стенкам камеры, прямо по плоскости касания двух волн.

13 тонн двухслойного раскаленного коксового пирога. Вот такая получается кулинария.

Непотушенный кокс, только что вытолкнутый из печи в коксотушильный вагон

Эксплуатация печей

Важнейшим параметром при эксплуатации печи является ее производительность. На этот параметр влияют практически все другие показатели агрегата. Период производства кокса, то есть производительность, больше всего зависит от таких характеристик как ширина камеры, толщина стен, температура в простенках, свойства огнеупорных материалов, а также качество шихты.

Стоит отметить, что в настоящее время максимальная скорость, которой можно добиться от коксовой печи, — 32 мм/ч. Необходимо понимать, что данный параметр выведен с учетом максимально допустимой температуры, которую можно развить и поддерживать в камере. Также один из важнейших параметров, который должен быть соблюден для эксплуатации коксовой печи, — это температура готового «пирога». Она должна быть от 1 000°С до 1 050°С.

Этапы производства кокса в печи

Чтобы преобразовать определённый вид в материалах кокс, необходимо придерживаться нескольких основных этапов:

  1. Вначале материал загружается в камеру печи, а после разравнивается специальной штангой. Чтобы помещение не задымилось при открытии камеры, создается разряжение при помощи инжекции пара или газа. Также на некоторых производственных объектах применяются специальные газоотсосные приборы, подключённые к камере.
  2. Коксование шихты. Во время этого процесса материал подвергается разным видам воздействия, в результате чего получается кокс. На этом этапе можно вычислить производительность печи, которая определяется временным промежутком, необходимым, чтобы получить готовый кокс.
  3. Последний этап – это выгрузка готового кокса. Чтобы провести процесс максимально безопасно и не навредить рабочим, всё приходит в автоматическом режиме. В работу включается коксовыталкиватель, который поставляет полученный материал в сушильный вагон.

Последний этап – это выгрузка готового кокса. Чтобы провести процесс максимально безопасно и не навредить рабочим, всё приходит в автоматическом режиме

Конструкция

Устройство коксовых батарей следующее. Главными элементами этих печей являются так называемые камеры коксования. Именно в них происходит процесс укладки сырья. Камер коксования в печи насчитывается не один десяток. Также важнейшими элементами батареи можно считать и отопительные промежутки, в которых протекает горение топлива. Ориентировочные линейные размеры камеры коксования таковы:

  • Длина – от 12 до 16 метров.
  • Высота – 4-5 метров.
  • Ширина – 400-450 миллиметров.

В целом же комплекс, благодаря которому коксовые батареи имеют возможность работать беспрерывно на протяжении длительного промежутка времени, включает в себя следующие компоненты:

  • Приемный бункер, в который поступает сырой уголь.
  • Отделение смешивания и дробления угля.
  • Башня распределительная.
  • Тележка погрузочная.
  • Камера коксования.
  • Выталкиватель кокса.
  • Вагон тушения.
  • Башня тушения.
  • Платформа, на которую выгружают остуженный готовый продукт.

Сама же печь для производства кокса в общем виде имеет в своем составе:

  • Камеры для загрузки угольной шихты.
  • Обогревательный простенок с системой отопительных каналов.
  • Систему газораспределения и воздухоподвода.
  • Регенератор для подогрева воздуха и вывода отработанных газов.
  • Запорную арматуру и механизмы.

Несколько слов о регенераторе

Это специальное теплообменное устройство позволяет контактировать теплоносителю с чётко обозначенными поверхностями коксовой печи

Важно заметить, что горячий носитель тепла осуществляет нагрев холодной стены и насадки, а после этого они, в свою очередь, передают тепло уже холодному теплоносителю

Бывают и другие виды теплообменников, которые называют «рекуператоры». В них холодный и горячий теплоносители проводят обмен энергией между собой через специально возведённую между ними стенку. При этом вначале вниз спускаются потоки горячих газов, а затем происходит срабатывание перекидных клапанов, благодаря чему снизу вверх начинает подниматься уже холодный поток воздуха.

Получение[править | править код]

Доменная печь изготовлена из восьми двойных листов кованого железа и тигля.

Ингредиенты Процесс

Двойной лист кованого железа +Тигель

Строительствоправить | править код

Высота доменной печи определяет количество руды, флюса и древесного угля, которые она может содержать, и, следовательно, максимальное количество руды, которое может быть расплавлено за один раз. Маленькая доменная печь имеет один блок высоты и требует минимум 4 огнеупорных кирпичных блока и 12 листов кованого железа. По величине максимальная доменная печь может иметь 5 блоков в высоту, и требует 20 огнеупорных кирпичных блоков и 60 листов кованого железа:

Схема постройки печи
Слой 3
Слой 2
Слой 1

Доменная печь минимального размера строится следующим образом:

Слой 3:

  • Огнеупорные кирпичи: в двух блоках над землей создайте «трубу», окружив центральный воздушный блок со всех четырех сторон.
  • Металлические листы: Поместите листы кованого железа или металлические листы из металла более высокого уровня по бокам дымохода. Примечание: листы не должны быть размещены сверху или снизу.

Слой 1:

Тигель: поместите тигель на землю под центральным воздушным блоком.

Слой 2:

Блок доменной печи: Поместите блок доменной печи между дымоходом и тиглем (⇧ Shift+ПКМ) под центральным воздушным блоком.

  • Меха: Разместите Меха стороне блока доменной печи, убедившись, что сторона с отверстием обращена к доменной печи.
  • Завершение: Поместите фурму в доменную печь.
  • Расширение: доменные печи могут увеличить общую емкость хранилища, добавив до четырех дополнительных слоев к существующей конструкции. Чтобы расширить доменную печь, просто добавьте дополнительный слой к дымоходу.

Применениеправить | править код

Используется для выплавки чугуна. Для этого необходима фурма (положить в инвентарь доменной печи). Процесс выплавки следующий:

Сверху закинуть внутрь структуры равное количество древесного угля, флюса и железной руды (Лимонит, гематит или магнетит). На первом уровне структуры макс. вместимость 4, а каждый последующий уровень также увеличивает вместимость на 4. Структура максимального (5) уровня имеет вместимость на 20.

Важно: в процессе плавления руды древесный уголь будет потребляться, поэтому периодически его придется подкидывать. Можно подкинуть уголь заранее, тогда он будет потребляться по мере необходимости

Оптимальное количество — 3 штуки (проверено для структуры уровня 1-3).

  • Поджечь главный блок доменной печи при помощи воспламенителя или огнива. Текстура блока поменяется на «горящую».

    Работающая доменная печь

  • Домна должна нагреться до температуры «белеет до блеска». Для этого необходимо использовать меха (ПКМ по ним).

Внимание: если угля станет слишком мало, то домна просто остынет и весь процесс придется начинать заново! Допустима нехватка 1 (2 при неполной загрузке печи) ед. угля к моменту достижения нужной температуры

  • По достижении необходимой температуры и при наличии фурмы, доменная печь начнет сливать расплавленный чугун в тигель под собой, при этом будет тратиться прочность фурмы (из расчета 1 кусок руды = 1 ед. прочности)
  • Забрать чугун из тигля можно с помощью глиняных форм

Коксовая батарея

Обычно коксовая батарея состоит из 45 — 69 печей и обслуживается одним комплектом машин. Коксовые печи загружают шихтой ( смесь углей) при помощи специального загрузочного вагона, который электродвигателем перемещается по рельсам, проложенным по верху печей.

Типовая новая коксовая батарея большой емкости принята из двух блоков по 41 печи в каждом. Между блоками размещается угольная башня. Эта компоновка коксовых батарей является принципиально новой, при которой повышается надежность обеспечения шихтой, уменьшается на 50 % количество резервных загрузочных машин, сокращается длина концевых площадок, появляется возможность осуществлять перекладку и другие ремонты в пределах каждого блока независимо, что обеспечивает в этих случаях минимальную потерю объема выпускаемой продукции.

Если коксовая батарея отапливается смесью газов, то устанавливается регулятор соотношения расходов смешиваемых газов.

Каждая коксовая батарея или блок из двух батарей должны иметь с обоих концов лестницы, ведущие на верх печей. Вход на верх печей должен быть расположен вне габарита движения загрузочного вагона. При расположении угольной башни между двумя батареями допускается устройство одной лестницы в угольной башне для двух батарей.

Схема переработки каменноугольной смолы. 1 — хранилище смолы. 2 — межДУ администрацией пред-насос. з — змеевики 1 — й ступени трубчатой печи. 4 -трубчатая печь. 5 — эвапо — приятия и коллективом рабочих ратор 1 — й ступени. 6 — змеевики 2 — й ступени трубчатой печи. 7 — эвапоратор 2 — й и служащих ( в лице ФЗМК ступени. — пластинчатый транспортер. 9 -фракционная колонна. 10 — холодиль-ник водяной. 11 — моечные аппараты для обесфеноливанин и обеспиридинования. 12 — барабанный охладитель нафталина. 13 — гидравлический пресс для нафталина.

Проектируются мощные коксовые батареи производительностью ок. Разрабатываются схемы и аппаратура для коксования углей непрерывным способом. На этой основе будут созданы заводы с принципиально повой тохнологич.

Сторона коксовой батареи, а которую выдается кокс, называется коксовой стороной печи или батареи, а сторона, откуда машиной ( коксовыталкивателем) выталкивается кокс, называется ( машинной ( стороной. Непосредственно перед выдачей кокса производится отъем дверей печи с коксовой и машинной сторон. С коксовой стороны эта операция выполняется с помощью две-ресъемного устройства, имеющегося на машине, называемой двересъемной ( 12 на рис. 5), которая передвигается по рельсам вдоль батареи с коксовой стороны. Двересъемная машина приводится в движение от электродвигателя, питаемого током через троллей.

Сторона коксовой батареи, вдоль которой передвигается коксовыталкиватель, называется машинной, а противоположная — коксовой.

Разбивка кладки печей с нижним подводом отопительного газа на зоны и пояса.

Кладка коксовой батареи должна производиться по поясам с предварительной заготовкой кирпича у рабочего места.

Оборудование коксовой батареи ( брони, рамы, двери и др.) складируется на территории центрального прирельсового склада металлоконструкций.

Схема коксовой батареи, на которой показаны основные машины, изображена на рис. 3.11. Машины и механизмы, обслуживающие коксовую батарею, выполняют следующие операции. Углезагрузочный вагон 8, перемещающийся с помощью электродвигателей по рельсам, уложенным над сводом коксовой батареи, имеет три бункера 9 для шихты. При загрузке очередной коксовой камеры 2 углезагрузочный вагон располагается над нею. С помощью специальных устройств открываются загрузочные люки 10 камеры, находящиеся под каждым бункером, и шихта пересыпается в коксовую камеру. Углезагрузочный вагон оборудован также механизмами для очистки от отложений графита стояков 6, по которым из камеры 2 отводится прямой коксовый газ. Очистка осуществляется при помощи специального ерша 7, подвешенного на цепи.

У новой коксовой батареи се сроком службы до пяти лет кладка камер коксования заграфичена, и прососы парогазовых продуктов в отопительную систему не превышают 2 5 % от выделившегося при коксовании газа.

Если коксовую батарею отапливают доменным газом с примесью богатого газа и смешение газов осуществляют в смесителях, расположенных в туннеле, то во время остановки обогрева необходимо отключить подачу коксового газа в смеситель, чтобы избежать заполнения распределительных газопроводов доменного газа коксовым газом.

Над коксовой батареей возвышается башня 2 для хранения подготовленной угольной смеси; из этой башни уголь при помощи электрич.

Гость форума
От: admin

Эта тема закрыта для публикации ответов.