Коксові батареї: пристрій, принцип роботи, призначення. Технологія виробництва коксу

Металургійне виробництво просто немислимо без використання коксу, який дає енергію для розплавлення железосодержащей руди в шахті доменної печі. Однак сам процес отримання коксу досить трудомісткий і тривалий. Для його створення будуються спеціальні промислові агрегати під назвою "коксові батареї". Про їх будову, призначення і характерні особливості і піде мова в даній статті.

Визначення

Коксові батареї – цілий металургійний комплекс, основним призначенням якого є виготовлення в необхідному обсязі коксу для його подальшого транспортування в доменні цехи. Дані виробничі об'єкти можуть розрізнятися по своїм габаритам між собою, але в будь-якому випадку їх розміри досить значні.

Конструкція

Пристрій коксових батарей наступне. Головними елементами цих печей є так звані камери коксування. Саме в них відбувається процес укладання сировини. Камер коксування в печі налічується не один десяток. Також найважливішими елементами батареї можна вважати і опалювальні проміжки, в яких протікає горіння палива. Орієнтовні лінійні розміри камери коксування такі:

Довжина – від 12 до 16 метрів.

Висота – 4-5 метрів.

Ширина – 400-450 міліметрів.

В цілому ж комплекс, завдяки якому коксові батареї мають можливість працювати безперервно протягом тривалого проміжку часу, включає в себе наступні компоненти:

Приймальний бункер, який надходить сирої вугілля.

Відділення змішування і подрібнення вугілля.

Вежа розподільна.

Візок вантажна.

Камера коксування.

Виштовхувач коксу.

Вагон гасіння.

Вежа гасіння.

Платформа, на яку вивантажують остуджений готовий продукт.

Сама ж піч для виробництва коксу в загальному вигляді має у своєму складі:

Камери для завантаження вугільної шихти.

Обігрівальний простінок з системою опалювальних каналів.

Систему газорозподілу і воздухоподвода.

Регенератор для підігріву повітря і виводу відпрацьованих газів.

Запірну арматуру і механізми.

Класифікація

Коксові батареї в залежності від режиму експлуатації бувають періодичної і безперервної дії. Опалюватися ці батареї можуть:

Виключно доменним газом.

Тільки коксовим газом.

Сумішшю доменного і коксового газу.

Схема опалення батареї може включати в себе:

Перекидний канал, завдяки якому гази мають можливість потрапляти між простінками.

Парний канал для рециркуляції.

Опалювальний газ для батареї підводиться до неї в двох виконаннях:

Збоку, коли коксовий газ йде по корнюру (газорозподільного каналу), а повітря і доменний газ – по подовим каналах регенератора.

Знизу за спеціальною повітророзподільної мережі.

Кілька слів про регенераторі

Це спеціальне теплообмінний пристрій дозволяє контактувати теплоносію з чітко позначеними поверхнями коксової печі. Важливо зауважити, що гарячий носій тепла здійснює нагрів холодної стіни і насадки, а після цього вони, в свою чергу, передають тепло вже холодного теплоносія. Бувають і інші види теплообмінників, які називають "рекуператори". У них холодний і гарячий теплоносії проводять обмін енергією між собою через спеціально зведену між ними стінку. При цьому спочатку вниз спускаються потоки гарячих газів, а потім відбувається спрацьовування перекидних клапанів, завдяки чому знизу вгору починає підніматися вже холодний потік повітря.

Методи економії палива в коксохімічному виробництві

Процес коксування сам по собі є досить енергоємним, що обумовлюється споживанням досить великої кількості палива. Тому для зменшення витрати його споживання застосовують такі методи:

Використовують технологію сухого гасіння коксу. Завдяки їй теплова енергія продукту витрачається на нагрівання пари або води. Зокрема, з однієї тонни готового коксу виходить близько 1 ГДж тепла у вигляді пари.

Модернізацію застосовуваних регенераторів для максимального отримання тепла від продуктів згоряння. Так, наприклад, цілком можна збільшити площу нагріву у насадки.

Розрахунок оптимального проміжку часу між перемиканнями клапанів. Само собою, що чим частіше вони переключаються, то в кінцевому рахунку це дасть можливість знизити обсяг регенераторів і втрати тепла в них. Разом з тим варто обов'язково відзначити, що занадто часте спрацьовування клапанів неминуче призведе до їх швидкого виходу з ладу і додаткового навантаження на всі суміжні вузли і деталі.

Нагрівання шихти і сухе гасіння коксу здійснюють одночасно.

Технологічний процес

Виробництво коксу досить складно. Тому, щоб розібратися, як це працює в реальних умовах, варто дізнатися технологічний цикл як можна докладніше. Цех по виробництву коксу завжди починається з вугільної вежі. Саме в неї надходить сировина. У нижній частині башти є спеціальні затвори. Через них вугілля переправляється в приймальні бункера углезагрузочной машини. З метою виключення ймовірності підвисання вугілля всередині башти по всій її висоті підведений стиснене повітря, що подається переривчастими імпульсами і гарантує обрушення налиплого на стіни вежі шихти. Вежу неодмінно слід наповнювати не менше ніж дві третини її обсягу.
Углезагрузочная машина наповнюється або за обсягом, або по масі. Процес її наповнення контролюється вагами. Вугілля в піч подається відразу ж після видачі готового коксу. При цьому подача шихти відбувається через верх. В момент завантаження коксової печі відповідальна за це особа – люкової – включає саму піч у газосборнік і активує інжекції. Весь процес завантаження займає від трьох до шести хвилин. Після цього піч ретельно герметизується, і починається процес нагрівання шихти. Технологія виробництва коксу в коксових батареях передбачає такі температурні процеси:

При 100-110°С проходить сушіння вугілля.

В межах 110°С – 200°С виділяється гигросокпическая і колоїдно-зв'язана волога, окклюдированные гази.

При 200°С – 300°С протікає термічна підготовка, яка супроводжується утворенням газоподібних продуктів термічної деструкції і відщепленням термонестійких містять кисень груп.

300-500°С – діапазон температур, при якому виникає пластичний стан. Інтенсивно виділяється газ і пар, що утворюється рідка фаза.

550-800°С – середньотемпературне коксування. Синтез інтенсифікується.

900-1100°С – високотемпературне коксування.

Відвантаження коксу з печі

Коксова батарея, принцип роботи якої описується в цій статті, вимагає спеціальної підготовки перед видачею готової продукції з неї. Не менш ніж за двадцять хвилин до початку видачі піч в обов'язковому порядку відсікають від газозбірника і повідомляють її з атмосферою за допомогою відкриття кришки стояка. Після цього виконується знімання дверей печі і виконується виштовхування кокоса з камери в тушильный вагон за допомогою спеціальної штанги. При цьому якщо з якихось причин відбувається затримка планової видачі коксу більш ніж на десять хвилин, то двері слід встановити назад на місце. Передчасно відкривати кришки стояків категорично забороняється, так як це може викликати серйозне обвалення футеровки всередині батареї. Крім того, двері печей повинні обов'язково бути очищені від графіту і смоли до і після процесу видачі готової продукції. Гасіння коксу в спеціальному вагоні – обов'язкова процедура, тому як без цієї операції готовий кокс може знову спалахнути. Розрахунок коксових батарей передбачає, що печі повинні мати робочий і ремонтний період. Під час робочого циклу здійснюється видача коксу, а під час ремонтного – проводиться технічне обслуговування всіх агрегатів і обладнання, прибирання та інше.

Сутність

На початковому етапі коксування йде сушіння вугілля, видаляються всі адсорбовані гази з нього і починається розкладання. У момент переходу вугілля в пластичне стан починається спікання – процес, який є вирішальним для всього циклу коксування. На третьому етапі напівкокс відчуває прожарювання і зміцнення. Саме в'язка маса нагнітає опір просуванню газів на шляху їх в газосборнік, завдяки чому утворюється тиск коксування, що на практиці компенсується усадкою вже сформованого коксу.

Консервація

«Чому не можна зупиняти коксові батареї?» – саме таке питання можна дуже часто почути з вуст людини, далекого від тонкощів і нюансів коксохімічного виробництва. Вся справа в тому, що ці агрегати орієнтовані на роботу за певних умов (висока температура, абразивний знос і т. д.) і в разі позапланової зупинки без відповідної підготовки ці печі здатні втратити свій внутрішньої кладки, яка просто зруйнується. Однак на практиці іноді доводиться припиняти роботу коксової батареї і виконувати опредленія консерваційні заходи. Як це працює – описувати дуже довго, варто лише вказати, що існує так звана «прохолодна» та «спекотна» консервація. Який варіант з них вибрати – це вирішує безпосередньо керівник підприємства залежно від сформованої ситуації і причин припинення роботи агрегату.