ИТС 26-2017 Производство чугуна, стали и ферросплавов

     2.2.4 Технологические процессы производства кокса

Процесс производства кокса включает в себя следующие технологические операции:

- загрузка камер коксования угольной шихтой;

- нагрев угольной шихты без доступа воздуха до заданных температур за установленный период времени в коксовых печах;

- отвод и охлаждения прямого коксового газа из камер коксования;

- выдача готового кокса из печей;

- тушение кокса;

- сортировка кокса на фракции;

- транспортировка коксовой продукции в доменный цех или отгрузка кокса потребителям.

В процессе производства кокса в печах все технологические операции повторяются в течение всего времени работы цеха, причем выдача кокса и загрузка печей ведется по цикличному графику. Цикличный график выдачи кокса из печей разделяет оборот печей в блоке из двух батарей на две части: рабочую и ремонтную. В течение рабочей части цикпа производится выдача кокса из всех камер блока двух батарей; в ремонтной части цикла ведутся ремонты путей коксовых печей, троллей, тушильных башен и другого оборудования; проводится уборка путей тушильного вагона и коксовыталкивателя.

Промежуток времени от загрузки печи до выдачи кокса называют периодом коксования. Период коксования с прибавкой времени на операции по загрузке шихты и выдаче кокса называют временем оборота печей или оборотом печей.

В состав коксовых цехов входят коксовые батареи со вспомогательными и обслуживающими устройствами и сооружениями, обычно объединенные в блоки из двух батарей: угольные башни; коксовые машины; тушильные башни для мокрого тушения кокса с насосами и отстойниками; коксовые рампы с транспортерами для подачи кокса на сортировку; коксосортировка с устройствами для рассева кокса, подачи его в доменный цех или в железнодорожные вагоны с бункерами для промежуточного накопления. Назначение коксовых цехов - производство из угольной шихты кокса и коксового газа установленного качества.

Коксовые батареи

Печь (камера коксования) является рабочим пространством, в котором происходит процесс коксования. Она имеет форму призмы с большим по ширине основанием на коксовой стороне батареи, т.е. в направлении выталкивания из камеры коксового пирога. С машинной и коксовой сторон камера коксования закрывается дверьми с огнеупорной футеровкой. В перекрытии камеры имеются отверстия дпя загрузки ее угольной шихтой и отверстия для выхода коксового газа. Под печными камерами размещены регенераторы, представляющие собой камеры, заполненные насадкой из кирпича. Продукты горения проходят через насадку и нагревают ее. Через определенные промежутки времени продукты горения отводятся (переключение называют кантовкой) в другой регенератор, а через нагретую насадку пропускается воздух, подаваемый в обогревательные простенки на горение.

Схема устройства батареи приведена на рисунке 2.19.

     
Рисунок 2.19 - Схема устройства коксовой батареи

Основная конструкция современных коксовых печей была разработана к середине XX века. Процесс был механизирован, а материалы, используемые для строительства печей, усовершенствованы без значительных изменений конструкции. Печи, объединенные в батареи, имеют длину 12-17 м, высоту 4-7 м и ширину 0,3-0,6 м, и они оснащены дверями с обеих сторон. Между печами размещаются отопительные простенки - стены камеры с вертикальными обогревательными каналами, в которых происходит сжигание отопительного газа. Подаваемый в отопительные простенки воздух подогревается в регенераторах с помощью горячих отходящих газов; утилизация вторичного тепла дает возможность повышения температур и коксуемости. Батареи могут включать до 77 печей, каждая печь в батарее вмещает до 30-40 т угля.

Обогрев батарей осуществляется коксовым газом или смесью коксового (вариант - природного) и доменного газов. В зависимости от конструкции батареи и рода отопительного газа для каждого оборота печей с учетом обеспечения полноты горения газа и прогрева коксового пирога по высоте устанавливается коэффициент избытка воздуха, с которым производится сжигание газа. Дымовые газы отводятся в борова и затем через дымовую трубу батареи выбрасываются в атмосферу.

При нагревании угля выделяется коксовый газ, создавая в печи повышенное давление. Для предотвращения газовыделения (газования) через неплотности арматуры герметизации в период коксования и обеспечения необходимой герметичности камер производится уплотнение дверей, крышек загрузочных люков и стояков. Для предотвращения выбросов через неплотности дверей камер применяются уплотнения, в основном "железо по железу". Крышки загрузочных люков уплотняются специальным раствором для предотвращения выделений загрязняющих веществ (продукты пиролиза угля) через неплотности. Крышки стояков оборудуются гидравлическими или пневматическими уплотнениями.

Проведение регулярных ремонтов огнеупорной кладки позволяет предотвратить прососы коксового газа через неплотности кладки коксовых печей в отопительную систему и снизить выбросы сажи из дымовых труб коксовых батарей.

Летучие продукты коксования (прямой коксовый газ) отводятся из камеры через газовые люки, на которых установлены стояки, в газосборники и далее по трубопроводу на переработку в цеха улавливания. В газосборниках газ охлаждается путем орошения его надсмольной водой, подаваемой через специальные форсунки. По мере охлаждения газа в газопроводах и охлаждающей аппаратуре образуется конденсат. В местах его скопления устанавливаются конденсатоотводчики, через которые конденсат непрерывно вытекает в соответствующие сборники, из которых после отстаивания направляется в фенольную канализацию.

Печные системы

Существующие в РФ коксовые батареи с боковым подводом отопительного газа принципиально подразделяются по конструкции системы обогрева на батареи с перекидными каналами (ПК) и батареи с парными вертикалами и рециркуляцией продуктов горения (ПВР). Каждый тип батарей имеет свои преимущества и недостатки. Система ПВР обеспечивает относительно более гибкое регулирование распределения температуры по высоте коксового пирога, система ПК - по длине коксового пирога, особенно при резких колебаниях оборота печей.

Коксовые батареи ПВР с боковым подводом коксового газа имеют преимущества в сравнении с конструкциями коксовых батарей систем ПК. Основными достоинствами коксовых батарей системы ПВР являются: относительно низкое сопротивление отопительной системы; равномерный обогрев печной камеры по высоте; существенное снижение в дымовых газах вследствие рециркуляции продуктов горения; высокая строительная прочность отопительного простенка в сравнении с печами, имеющими сборный горизонтальный канал. Несмотря на более сложную конструкцию газораспределительной корнюрной зоны, что усложняет конфигурацию фасонных огнеупоров, суммарный расход огнеупорных изделий на кладку (динасовых, шамотных, полукислых, многошамотных и др.) такой же, как для печей ПК-2К со сдвоенными регенераторами.

Загрузка печей