Baterie koksownicze: urządzenie, zasada działania, przeznaczenie. Technologia produkcji koksu

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2023-12-17 10:38

Produkcja metalurgiczna jest po prostu nie do pomyślenia bez użycia koksu, który dostarcza energii do topienia rudy żelaza w szybie wielkiego pieca. Jednak proces otrzymywania koksu jest dość pracochłonny i długotrwały. Aby go stworzyć, budowane są specjalne jednostki przemysłowe zwane „baterie koksownicze”. Ich urządzenie, przeznaczenie i charakterystyczne cechy zostaną omówione w tym artykule.

Definicja

Baterie koksownicze to cały kompleks metalurgiczny, którego głównym celem jest produkcja koksu w wymaganej ilości do jego późniejszego transportu do hal wielkopiecowych. Te zakłady produkcyjne mogą różnić się wielkością, ale w każdym razie ich wymiary są imponujące.

Projekt

Układ baterii koksowniczych jest następujący. Głównymi elementami tych pieców są tzw. komory koksownicze. To w nich odbywa się proces układania surowców. W piecu znajduje się kilkanaście komór koksowniczych. Za najważniejsze elementy akumulatora można uznać również szczeliny grzewcze, w których zachodzi spalanie paliwa. Przybliżone wymiary liniowe komory koksowniczej są następujące:

• Długość - od 12 do 16 metrów.
• Wysokość - 4-5 metrów.
• Szerokość - 400-450 milimetrów.

Ogólnie rzecz biorąc, kompleks, dzięki któremu baterie koksownicze mogą pracować nieprzerwanie przez długi czas, obejmuje następujące elementy:

• Kosz przyjęciowy, który odbiera surowy węgiel.
• Dział mieszania i kruszenia węgla.
• Wieża dystrybucyjna.
• Wózek załadunkowy.
• Komora koksownicza.
• Wyrzutnik koksu.
• Gaszenie samochodu.
• Wieża gaśnicza.
• Platforma, na którą rozładowywany jest schłodzony produkt końcowy.

Sam piec do produkcji koksu w jego ogólnej postaci składa się z:

• Komory do załadunku wsadu węglowego.
• Ściana grzewcza z systemem kanałów grzewczych.
• System dystrybucji gazu i dostarczania powietrza.
• Regenerator do podgrzewania powietrza i spalin.
• Zawory i mechanizmy odcinające.

Klasyfikacja

Baterie koksownicze, w zależności od trybu pracy, są przerywane i ciągłe. Te akumulatory mogą być podgrzewane:

• Wyłącznie gaz wielkopiecowy.
• Tylko gaz koksowniczy.
• Mieszanka gazu wielkopiecowego i koksowniczego.

Obwód ogrzewania akumulatora może obejmować:

• Kanał przemienny, dzięki któremu gazy mają możliwość przedostania się między ściany.
• Kanał parowy do recyrkulacji.

Gaz grzewczy do akumulatora jest do niego dostarczany w dwóch wersjach:

• Z boku, gdy gaz koksowniczy przepływa przez cornuru (kanał dystrybucji gazu), a powietrze i gaz wielkopiecowy - przez kanały paleniska regeneratora.
• Od dołu przez specjalną sieć dystrybucji powietrza.

Kilka słów o regeneratorze

To specjalne urządzenie do wymiany ciepła umożliwia kontakt nośnika ciepła z wyraźnie określonymi powierzchniami pieca koksowniczego. Należy zauważyć, że gorący nośnik ciepła ogrzewa zimną ścianę i dyszę, a następnie z kolei przekazują ciepło do już zimnego nośnika ciepła.

Istnieją inne rodzaje wymienników ciepła, zwane „rekuperatorami”. W nich zimne i gorące chłodziwa wymieniają energię między sobą przez specjalnie wzniesioną między sobą ścianę. W tym samym czasie najpierw opadają strumienie gorącego gazu, a następnie uruchamiają się zawory przełączające, dzięki czemu już zimny strumień powietrza zaczyna unosić się od dołu do góry.

Metody oszczędności paliwa w produkcji koksu

Sam proces koksowania jest dość energochłonny, co spowodowane jest zużyciem bardzo dużej ilości paliwa. Dlatego w celu zmniejszenia zużycia jego zużycia stosuje się następujące metody:

• Skorzystaj z technologii suchego gaszenia koksu. Dzięki temu energia cieplna produktu jest zużywana na podgrzewanie parą.lub woda. W szczególności z jednej tony gotowego koksu uzyskuje się około 1 GJ ciepła w postaci pary.
• Modernizacja używanych regeneratorów w celu maksymalnego odzysku ciepła z produktów spalania. Na przykład całkiem możliwe jest zwiększenie powierzchni grzewczej przy dyszy.
• Obliczanie optymalnego odstępu czasu między przełączaniem zaworów. Nie trzeba dodawać, że im częściej są one przełączane, tym na dłuższą metę pozwoli to na zmniejszenie objętości regeneratorów i strat ciepła w nich. Jednocześnie należy zauważyć, że zbyt częsta eksploatacja zaworów nieuchronnie doprowadzi do ich szybkiej awarii i dodatkowego obciążenia wszystkich sąsiednich podzespołów i części.
• Podgrzewanie wsadu i gaszenie suchego koksu są przeprowadzane jednocześnie.

Proces technologiczny

Produkcja koksu jest bardzo trudna. Dlatego, aby zrozumieć, jak to działa w rzeczywistych warunkach, warto jak najdokładniej poznać cykl technologiczny.

Koksownia zawsze zaczyna się od wieży węglowej. Tu właśnie pojawia się surowiec. W dolnej części wieży znajdują się specjalne okiennice. Za ich pośrednictwem węgiel jest transportowany do bunkrów odbiorczych ładowarek. Aby wykluczyć możliwość zawieszania się węgla wewnątrz wieży, na całej wysokości doprowadzane jest sprężone powietrze, które dostarczane jest w przerywanych impulsach i gwarantuje zawalenie się mieszanki przylegającej do ścian wieży. Wieża musi być zapełniona co najmniej w dwóch trzecich.

Maszyna do ładowania węgla jest napełniana objętościowo lub masowo. Proces napełniania jest kontrolowany przez wagę. Węgiel jest natychmiast podawany do piecapo wydaniu gotowego koksu. W takim przypadku ładunek podawany jest od góry. W momencie załadunku pieca koksowniczego osoba za to odpowiedzialna - właz - umieszcza sam piec w kolektorze gazu i uruchamia wtrysk. Cały proces pobierania trwa od trzech do sześciu minut.

Następnie piec jest starannie uszczelniany i rozpoczyna się proces nagrzewania wsadu. Technologia produkcji koksu w bateriach koksowniczych przewiduje następujące procesy temperaturowe:

• Przy 100-110°С węgiel schnie.
• W zakresie 110°C - 200°C, higroskopijna i koloidalna wilgoć, uwalniane są zaokludowane gazy.
• W temperaturze 200°С - 300°С następuje przygotowanie termiczne, któremu towarzyszy tworzenie gazowych produktów destrukcji termicznej i eliminacja niestabilnych termicznie grup zawierających tlen.
• 300-500°С to zakres temperatur, w którym występuje stan plastyczny. Gaz i para są intensywnie uwalniane, powstaje faza ciekła.
• 550-800°С – koksowanie w średniej temperaturze. Synteza nasila się.
• 900-1100°С – wysokotemperaturowe koksowanie.

Wysyłka koksu z pieca

Bateria koksownicza, której zasada działania jest opisana w tym artykule, wymaga specjalnego przygotowania przed wydaniem z niej gotowych produktów. Co najmniej dwadzieścia minut przed rozpoczęciem dozowania należy odciąć piekarnik od kolektora gazu i podłączyć go do atmosfery otwierając pokrywę pionu.

Po tym wszystkimdrzwi piekarnika są zdejmowane, a kokos jest wypychany z komory do wozu hartowniczego za pomocą specjalnego pręta. Jednocześnie, jeśli z jakiegoś powodu nastąpi opóźnienie w planowanej dostawie koksu o więcej niż dziesięć minut, drzwi należy zamontować z powrotem na swoim miejscu. Surowo zabrania się przedwczesnego otwierania osłon nośnych, ponieważ może to spowodować poważne załamanie się okładziny wewnątrz akumulatora. Dodatkowo drzwi piekarnika muszą być oczyszczone z grafitu i żywicy przed i po procesie wydawania wyrobów gotowych. Wygaszenie koksu w specjalnym samochodzie jest procedurą obowiązkową, ponieważ bez tej operacji gotowy koks może się ponownie zapalić.

Obliczanie baterii koksowniczych przewiduje, że piece muszą mieć okres pracy i naprawy. Podczas cyklu roboczego koks jest dozowany, a podczas cyklu naprawczego przeprowadzana jest konserwacja wszystkich jednostek i urządzeń, czyszczenie itp.

Esencja

Na początkowym etapie koksowania węgiel jest suszony, usuwane są z niego wszystkie zaadsorbowane gazy i rozpoczyna się rozkład. W momencie przejścia węgla w stan plastyczny rozpoczyna się spiekanie – proces decydujący o całym cyklu koksowania. W trzecim etapie półkoks ulega kalcynacji i utwardzaniu. To właśnie lepka masa powoduje opór ruchu gazów w drodze do kolektora gazu, dzięki czemu powstaje ciśnienie koksowania, które w praktyce jest kompensowane skurczem już powstałego koksu.

Konserwacja

„Dlaczego nie można zatrzymać baterii koksowniczych?” - dokładnietakie pytanie bardzo często można usłyszeć z ust osoby, która jest daleka od subtelności i niuansów produkcji koksu. Rzecz w tym, że jednostki te są zorientowane na pracę w określonych warunkach (wysoka temperatura, zużycie ścierne itp.) i w przypadku nieplanowanego postoju bez odpowiedniego przygotowania piece te mogą stracić wewnętrzną wyściółkę, która po prostu zapadnie się. Jednak w praktyce czasami konieczne jest wstrzymanie pracy baterii koksowniczej i przeprowadzenie pewnych czynności konserwatorskich. Jak to działa, jest zbyt długie do opisania, wystarczy tylko zaznaczyć, że istnieje tak zwana konserwacja „chłodna” i „gorąca”. O wyborze spośród nich decyduje bezpośrednio kierownik przedsiębiorstwa, w zależności od aktualnej sytuacji i przyczyn zawieszenia jednostki.