Коксовая батарея. Принцип работы

Коксовые печи собраны в коксовые батареи, в каждой батарее по 40-70 печей. Производительность современной батареи дости­гает 1500 т/сут. Каждая коксовая печь (рис. 4.5) снабжена двумя герметичными дверями по тор­цам. В своде печи имеются три отверстия для загрузки шихты из трех бункеров загрузочного вагона. Под печью располагаются кирпичные регенераторы. Грязный коксовый газ через газосборник и газоотводы направляется в химические цехи. С машинной стороны печь обслужи- вается перемещающимся по рельсовому пути коксовыталкивателем.

Рис. 4.5. Вид коксовой батареи в разрезе

1 — коксовая печь; 2,3 — герметичные двери печи; 4 — отверстия для загрузки печи шихтой (во время коксования отверстия герметично закрыты крышками); 5 — загрузочный вагон; 6 — газоотводы;7— отверстия для отвода грязного коксового газа;

8 — планир; 9 — штанга коксовыталкивателя;10 — регенераторы; 11 — двересъемная машина; 12 — тушильный вагон

Рис.4.6. Общий вид современной коксовой батареи

1 — приемный бункер для сырого каменного угля; 2 — отделение для дробления и смешения угля; 3 — распределительная башня; 4 — погрузочная тележка; 5 — камера коксования; 6 — кокс; 7 — коксовыталкиватель; 8 — тушильный вагон; 9 — тушильная башня; 10 — платформа для выгрузки охлажденного кокса; 11 — отвод коксового газа

С помощью штанги эта машина выталкивает коксовый пирог из печи. Предварительно с коксовой стороны двересъемная машина снимает дверь. Кокс направляется в тушильный вагон. После тушения кокса во­дой он выгружается на наклонную рампу и конвейером направляется на коксосортировку. Коксовыталкиватель снабжен также перемещающей­ся по горизонтали штангой-планиром, с помощью которой выравнива­ется поверхность угольной загрузки перед началом коксования.

Коксовые печи (объем каждой до 42 м³) располагаются параллель­но по 70-80 шт., образуя коксовую батарею (рис.4.6.). Ее обслужива­ют коксовыталкиватель, двересъемная машина, загрузочный и ту­шильный вагоны, распределительная угольная башня. Производи­тельность коксовой батареи на холодной влажной шихте достигает 2200 т кокса/сут. (до 0,8 млн. т кокса/год).

Рассмотрим теперь подробнее устройство коксовых печей в бата­рее. Стены печей выложены из высокоогнеупорного динасового кир­пича. Печи разделяются полыми отопительными простенками, внутри которых сжигается смесь коксового и доменного газов и развива­ются температуры до 1400 "С. Через стенки печей тепло продуктов сгорания передается теплопроводностью к угольной шихте в рабочем пространстве каждой печи.

Каждая коксовая печь батареи заключена между двумя отопитель­ными простенками. Под каждым простенком располагаются два кир­пичных регенератора. Наиболее распространены две принципиально различные конструкции коксовых печей. Первая из них (с перекид­ными каналами) показана на рис. 4.7. Доменный газ и воздух для го­рения сначала подогреваются раздельно в паре регенераторов под од­ним из отопительных простенков, например под левым, по отноше­нию к данной коксовой печи (рис. 4.7а). К этим газам присоединя­ется также холодный коксовый газ. Смесь вспыхивает и горит в левом отопительном простенке. Продукты сгорания перебрасываются над коксовой печью по специальным перекидным каналам и опускаются вниз уже по правому отопительному простенку. Далее продукты сго­рания при температуре 1300-1350 °С входят в два регенератора под правым отопительным простенком, нагревают их кирпичные насадки и уходят в дымовую трубу с температурой 300-400 °С. Через 20- 30 мин во всей коксовой батарее осуществляется перекидка клапанов, направление газовых потоков меняется на обратное (рис. 4.7 б). Те­перь доменный газ и воздух греются в правых регенераторах, а дымо­вые газы греют регенераторы под левыми простенками. Такая система позволяет добиться равномерности обогрева стен коксовой печи и в значительной мере утилизировать тепло дымовых газов.

Рис.4.7. Схема движения газов в печах с перекидными каналами

Система печей с парными вертикалами показана на рис. 4.8, на ко­тором видно устройство одного отопительного простенка (разрез па­раллельно-продольной оси коксовой печи и перпендикулярно оси коксовой батареи).

Рис.4.8. Система печей с парными вертикалами

Простенок разделен глухими перегородками на секции, каждая из которых состоит из двух вертикалов, соединенных сверху и снизу отверстиями в разделительных стенках. На рисунке по­казаны направления движения пламени, продуктов сгорания. Домен­ный газ и воздух здесь также нагреваются в регенераторах под про­стенками и вместе с холодным коксовым газом подаются в левые вертикалы снизу вверх. Затем продукты сгорания и пламя проходят через соединительные отверстия в верхних частях парных вертикалов и опускаются сверху вниз по правым вертикалам. Часть продуктов сго­рания рециркулируется и подсасывается вновь в левые вертикалы че­рез нижние соединительные отверстия. Это делается для разбавления газовой смеси, предотвращения горения смеси в узкой по высоте зо­не, т. е. повышения равномерности обогрева коксовой печи. Главная часть дымовых газов при 1300-1350 °С входит в регенераторы и греет их кирпичную кладку. Через 20-30 мин осуществляется перекидка клапанов и направление газопотоков меняется на обратное. Система печей с парными вертикалами сложнее, чем система с перекидными каналами, но она дает большую равномерность обогрева печи. Расход тепла на коксование холодной и влажной угольной шихты составляет 2200-2600 кДж/кг влажной шихты. Готовый пирог кокса выгружается в тушильный вагон и по тради­ционной технологии заливается водой (4-5 м³/т кокса).

К сожалению, мгновенное охлаждение создает в кусках кокса зна­чительные внутренние напряжения, измельчает кокс, увеличивает его трещиноватость. Кроме того, в зависимости от расхода воды влаж­ность кокса меняется в широких пределах (от 2 до 10%), что затрудня­ет шихтовку в доменном цехе. Тепло коксового пирога теряется при такой технологии безвозвратно.

Большое значение для доменного процесса имеет ситовый состав кокса. Кокс должен быть однородным по кусковатости, желательные размеры кусков 25-60 мм. Загружать в печь кокс размером менее 20-25 мм недопустимо, так как при этом ухудшается газопрони­цаемость шихты.