2.2. Устройство коксовых печей
Процесс коксования осуществляется в коксовых печах. Каждая коксовая печь (рис. 4) 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 обслуживается перемещающимся по рельсовому пути коксовыталкивателем. 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.
Рис. 4 Вид коксовой батареи в разрезе
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.5 Общий вид современной коксовой батареи
1-приемный бункер для сырого 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- поатформа для выгрузки охлажденного кокса,
11-отвод коксового газа.
Коксовые печи (объем каждой до 42 м3) располагаются параллельно по 70 — 80 шт., образуя коксовую батарею (рис. 5). Ее обслуживают коксовыталкиватель, двересъемная машина, загрузочный и тушильный вагоны, распределительная угольная башня.
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. Готовый пирог кокса выгружается в тушильный вагон и по традиционной технологии заливается водой (4—5 м /т кокса). К сожалению, мгновенное охлаждение создает в кусках кокса значительные внутренние напряжения, измельчает кокс, увеличивает его способность стерскаться. 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. Современная прогрессивная технология сухого тушения кокса холодным азотом предложена Г. Вундерлихом (Германия) в 1917 г. По этой схеме раскаленный (1000—1050 °С) кокс загружается сверху в бункер, через который непрерывно продувается азот. Теплый кокс (200—250 °С) выдается из нижней части бункера. Нагретый азот направляется в пылеулавливатели, а затем в паровой котел, где получают перегретый до 450 °С водяной пар. Таким образом удается почти полностью утилизировать теплоту коксового пирога, осуществить охлаждение кокса по щадящему графику, улучшить качество кокса и снизить до минимума его влажность (1,5—2,0%). Расход циркулирующего по контуру охлаждения азота составляет в таких установках 75 000—80 000 м /ч. После парового котла остаточная теплота азота может быть использована для сушки и подогрева угольной шихты перед коксованием.
Содержание остаточных летучих веществ в коксе зависит от температуры и продолжительности коксования. По общепринятым техническим условиям, содержание летучих в коксе не должно превышать 1,5%. Одной из наиболее важных характеристик кокса является также содержание в нем 83—88% нелетучего углерода (в расчете на рабочее топливо).
К физико-химическим характеристикам кокса относятся его горючесть и реакционная способность. Современные представления о влиянии величины окислительных зон перед фурмами доменной печи на совершенство хода в большой мере согласуются со взглядами Банзена. Согласно этим представлениям, снижение горючести кокса увеличивает размер окислительных зон, облегчая опускание шихты в печи.
Реакционная способность кокса определяется величиной константы скорости его взаимодействия с двуокисью углерода при 1100 °С. Промышленными опытами, проведенными в ФРГ, показано, что доменный кокс пониженной реакционной способности в меньшей степени реагирует с двуокисью углерода и в шахте доменных печей. Понижение реакционной способности кокса во всех случаях приводило к снижению удельного расхода кокса и повышению производительности печей.
Качество кокса во многом влияет на ход доменных печей. Прочный пористый кокс разрыхляет мелкие шихты, улучшая и газопроницаемость. Слабый в механическом отношении кокс создает угрозу замусоривания горна коксовой пылью, ухудшает шихты в печи, снижая ее
газопроницаемость. Химический состав и влажность кокса ежесменно проверяются заводскими лабораториями. Эти данные, дополненные сведениями о показателях прочности кокса, сообщаются затем персоналу доменного цеха, использующему полученную информацию при управлении ходом доменных печей.
Коксохимическое производство состоит из восьми основных и шести вспомогательных цехов. Основной деятельностью КХП является производство металлургического кокса для доменного цеха.
Коксовый цех №2 в составе четырех батарей типа ПК-2К с объемом камер 21,6 м3 (1954-1957 пуска) производит кокс мокрого тушения. Коксовый цех №3 в составе двух батарей типа ПВР с объемом камер 41,3 м3 (1986, 1989 годов пуска) производит кокс сухого тушения. Коксование углей на КХП сочетается с глубокой переработкой коксохимического сырья. На производстве имеется единственная в России установка по получению чистых веществ пиридинового и хинолинового рядов, а также отделение по производству инден-кумароновых смол. Впервые в стране освоено производство крупнокристаллического сульфата аммония бессатураторным методом. Химические цехи: улавливания №2 и №3, пекококсовый, смолоперегонный и ректификации производят широкий спектр продукции. За годы работы на коксохимпроизводстве накоплен значительный опыт по содержанию и ремонту коксового оборудования, освоены и внедрены передовые достижения научно-технического прогресса: устойчивый срок эксплуатации коксовых батарей превышает 45 лет, освоены все виды горячих ремонтов кладки (двухсторонняя перекладка, керамическая сварка).