Коксовая печь - металлургический агрегат для изготовления кокса: устройство
Введение коксовых печей в эксплуатацию началось еще в 50-х годах прошлого века. Полезный объем первых типовых печей был равен 21,6 нм³. Далее в статье мы рассмотрим устройство названного оборудования.
Общие сведения
Если рассматривать устройство данной печи как агрегата, используемого в промышленности, то оно состоит из нескольких частей:
- Основная часть - это камера, в которой происходит непосредственно процесс коксования угля.
- Далее идут отопительные простенки, где сгорает газ, необходимый для отопления печи.
- Еще одна из основных частей - это регенератор, служащий утилизатором для тепла отходящих газов, образующихся после сгорания продуктов.
Кроме того, коксовые печи могут быть собраны в батареи, а батареи, в свою очередь, могут быть укомплектованы в блоки.
На территории Российской Федерации чаще всего эксплуатируются батареи, состоящие из 61, 65 или 77 печей. Если смотреть на зарубежную промышленность, то там батареи могут включать и до 120 печей.
Печи с боковым подводом
В коксовых печах с боковым подводом регулировка подачи газа и воздуха для отопления агрегата производится вдоль обогревательного простенка. Процесс регулировки осуществляется посредством замены регулирующих кирпичей-регистров, а также горелок. Их месторасположение находится у основания отопительных каналов, которые характеризуются постоянно повышенной температурой, а также неизбежным засорением, происходящим в этих каналах.
Такие условия сильно затрудняют процесс регулировки подачи газа и воздуха, а также не позволяют установить регулирующие приборы с необходимой точностью.
Однако данные недостатки были устранены в коксовых печах с нижним подводом. При такой конструкции, средства, регулирующие данные процессы, выносятся за пределы печной кладки, что делает их легкодоступными для персонала, занимающегося обслуживанием печи. Менять регулирующие устройства в печах с названной конструкцией намного проще.
Устройство печей
Для того чтобы начать процесс изготовления кокса, необходимо загрузить шихту в печь. Для осуществления этой процедуры агрегат обладает отверстием, которое располагается в верхнем перекрытии камеры. Также там имеется отверстие, предназначенное для отведения летучих газов, образующихся в процессе коксования. Последние, проходя через газоотвод, попадают в специальную камеру для сбора газов, из которой они направляются в цех улавливания.
С обоих торцов камера оснащена дверями, которые удаляются по окончанию процесса коксования. Через получившиеся отверстия, готовый кокс выталкивается из печи при помощи коксовыталкивателя.
Также стоит отметить, что коксовые печи являются полностью герметичной конструкцией. Это необходимо для того, чтобы исключить возможность подсоса в печь атмосферного воздуха, который также придется подогревать, если это произойдет. А это, в свою очередь, повысит расходы отопительных газов, что негативно скажется на конечной стоимости продукта.
Технология производства кокса
Процесс производства данного материала осуществляется в несколько этапов:
- Весь процесс начинается с загрузки шихты в камеру печи и последующего разравнивания материала при помощи штанги. Для того чтобы избежать задымления атмосферы при открытии камеры в момент загрузки материала внутри печи, создается разряжение путем инжекции пара или же газа. Кроме того, можно использовать специальную систему отсоса газа из камеры.
- Далее протекает процесс коксования шихты. В течение этого времени материал поддается всем необходимым воздействиям, которые приводят к его преобразованию в кокс, а также в ПКГ. Также на этом этапе выделяют производительность печи, которая определяется временем, необходимым для получения готового кокса с момента окончания погрузки шихты внутрь нее.
- Выгрузка готовой продукции, то есть кокса или, как его еще называют, коксового "пирога" осуществляется в тушильный вагон. Для проведения этой операции используется автоматический коксовыталкиватель.
Батареи
Коксовая батарея - это специализированный металлургический агрегат, основной целью которого является заготовка кокса - топлива для доменного производства чугуна.
Важно отметить, что такие батареи эксплуатируются довольно длительный промежуток времени без остановок. Чаще всего период их работы составляет минимум 25 лет. В течение всего этого времени внутри печи поддерживается высокая температура, а сама кладка сооружения истирается продукцией при выдаче из камеры.
По этим причинам строительство коксовых батарей осуществляется только из огнеупорных материалов. Данные материалы должны выдерживать:
- механические усилия, которые прилагает машина при работе;
- давление распирания при коксовании;
- противостоять давлению всех элементов конструкции, лежащих на этих огнеупорных материалах.
Также важно отметить, что такое металлургическое оборудование, как батареи включают в себя от 45 до 69 коксовых печей.
Классификация
Как и любое другое промышленное оборудование, названные печи, входящие в состав металлургических комбинатов, обладают рядом параметров, по которым и осуществляют их классификацию. К ним относят:
- Расположение камер в печи, которое может быть как горизонтальным, так и вертикальным.
- Способ загрузки шихты в печь, а также последующая процедура выдачи готового продукта. Тут есть два вида печей - с верхней загрузкой и последующей нижней выдачей материала, а также с верхней загрузкой и последующей выдачей через боковые отверстия.
- Также различают два процесса производства кокса, который может быть непрерывным или периодическим.
- Один из параметров для классификации - это способ обогрева конкретной печи. Эта процедура может осуществляться как при помощи доменных, смешанных или коксовых газов одновременно, так и при помощи только коксовых или только доменных газов.
На территории Российской Федерации чаще всего вводятся в эксплуатацию на металлургических комбинатах печи систем ПК-2К с боковым подводом.
Гидравлический режим работы
Гидравлический режим работы коксовых печей - это четкое распределение давлений в отопительной системе всего агрегата в целом. Специальные исследования, а также длительный период эксплуатации такого режима работы выявили параметры, которые характеризуют правильный режим работы печи:
- Давление газа в камере коксования на протяжении всего периода работы должно быть выше, чем в других отсеках.
- Давление газа в камере, где происходит процесс коксования, - это переменная величина.
- Давление газа в отопительной системе на восходящем потоке должно быть ниже, чем в других местах.
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.