| Статистика |
|---|
Онлайн всього: 1 Гостей: 1 Користувачів: 0
|
|
Змагання вогнетривів
Зазвичай коксові батареї будувалися з вогнетривкого матеріалу - шамота. У шамоте міститься до 30 - 45 відсотків окису алюмінію, 55 - 60 відсотків окису кремнію і невелика кількість оксидів кальцію і магнію. Шамотна цегла дозволяв тривалий час підтримувати в коксових печах температуру до 1100 С. Він був стійкий до різкої зміни температур, яка відбувається в коксовій печі, коли в неї завантажують вугілля. І сьогодні робочих-мулярів, які будують і ремонтують коксові печі, все ще називають шамотчиками.
Виготовляється шамотна цегла з пластичної глини вогнетривкої, яку попередньо обпалюють у спеціальних печах при температурі 1300 - 1400 С. Отриманий матеріал подрібнюють, змішують з подрібненим шамотом і пластичної вологою глиною, формують з цієї суміші виріб і знову обпалюють при температурі до 1500 С.
Шамот добре протистоїть різкій зміні температур, але дуже швидко руйнується під роз'їдаючим впливом коксового газу і має порівняно невисоку теплопровідність. Крім того, при температурі понад 1300 З шамот вже не витримував ні будівельних, ні механічних навантажень в коксових печах. Зазвичай робоча температура в опалювальних простінках шамотних коксових печей 1150 - 1180 С. Пічна камера коксової батареї була шириною близько півметра.При такій ширині, теплопровідності матеріалу і температур в опалювальній системі, які не можна було збільшувати з-за властивостей шамоту, коксування тривало 35 - 40 годин.
В 1911 році в Канаді була побудована коксова батарея з абсолютно нового матеріалу - динасу, до складу якого входять найчистіший кварцит.
Кварцит подрібнюють, змішують з невеликою кількістю (не більше двох відсотків) вапняного молока. З отриманої маси пресують вироби потрібної форми і розміру, які обпалюють при температурі 1430 С. Отримані вироби містять до 97 - 98 відсотків окису кремнію (SiO₂). Дінас і шамот мають майже однакову вогнетривкість, тобто починає розм'якшуватися при температурі 1710 - 1740 С. Але у динасу є перевага перед шамотом.При навантаженнях 0,2 МПа (а це звичайна навантаження для матеріалу, з якого викладаються нагрівальні печі) шамот починає руйнуватися вже при температурі 1300 - 1350 градусів, а дінас руйнується при температурі 1500 - 1650 С.
Значить, в коксових батареях, викладених з динасу, можна підтримувати значно більш високу температуру. Це дозволить скоротити тривалість коксування, збільшити продуктивність установки. Крім того, теплопровідність динасу майже в півтора рази вище, ніж шамоту.
Тривалість коксування у перших коксових батарей, викладених з динасу, становила вже менше 20 годин (вдвічі менше, ніж у шамотних).
Звичайно, у динасу є свої недоліки. Він гірше протистоїть різкій зміні температур, дорожче шамоту, спосіб виготовлення складніше. Однак більша частина динасовых, або, як їх назвали, "швидкохідних" коксових печей, у промислово розвинених країнах будувалася і будується із динасового матеріалу.
З впровадженням у виробництво високопродуктивних динасовых коксових печей зі всією гостротою постало питання про якість коксу, його міцності і крупності. Важливим був також питання довговічності коксових печей, адже вони будувалися з дуже дорогого матеріалу, а з цими питаннями самим безпосереднім чином були пов'язані проблеми експлуатації установок з виробництва коксу.
Якщо на час відволіктися від того, якої якості повинні бути вугілля, що йдуть на коксування (у вугільників і углеподготовителей коксохімічній підгалузі свої турботи, ми до них повернемося), то якість коксу в основному буде залежати від того, як гріють вугільну завантаження. Визначальним є те обставина, що у всіх точках камери коксування повинна бути однакова температурі. Тільки за такої умови процес коксування закінчиться одночасно по всьому масиву коксуемой завантаження і кокс в печі буде однакової якості.Якщо такі умови витримати у всіх камерах коксової батареї (оскільки печі видаються одна за одною через невеликі проміжки часу), то безперервний потік одно-мірного за якістю коксу буде забезпечений.
Що ж собою являє коксова батарея. Коксовики стверджують (жартома), що це просто шматок простору, оточений вогнетривкої кладкою. По суті справи проти цього важко заперечити.
Простір, оточене вогнетривкої кам'яною кладкою, називається пічної камерою. Як правило, в 99 відсотках випадків ця камера розташована горизонтально, має довжину 12 - 17 метрів, висоту 3 - 7 метрів і ширину 350 - 500 міліметрів. При цьому камера за зовнішнім виглядом нагадує трапецію. Справа в тому, що для полегшення виштовхування готового коксу з камери, або, як кажуть, видачі, камери розширюються за напрямом видачі коксу і вихід з камери на 50 - 60 міліметрів ширше входу. Вхід і вихід з камери щільно закриваються дверима, які футеровані вогнетривкою цеглою.Якщо заглянути всередину камери, то на стелі, званому склепінням, можна побачити кілька отворів. Зазвичай через два отвори, розташовані по краях, відводяться газоподібні продукти коксування, а через три-чотири отвори, розташовані рівномірно між газовідвідними, завантажують вугілля.
По обидва боки пічної камери розташовані опалювальні простінки. Опалювальний простінок і пічна камера в кладці - одне ціле. Стіна камери є одночасно стіною обігрівального простінка. Сторона одного і того ж цегли, що виходить в камеру, називається робочою, а виходить в опалювальний простінок називається вогневої, тому що вона звернена до полум'я і весь час стикається з факелом палаючого опалювального газу.
Простінок вертикальними перегородками розділена на частини. Зазвичай опалювальний простінок довжиною 12 - 16 метрів розділений на 26 - 32 колодязя (опалювальні канали). Запам'ятаємо, що потік палаючого газу називається висхідним, а потік продуктів згорання (диму) - низхідним.
Крім коксових батарей, які мають горизонтально розташовану камеру, де вугілля завантажується зверху, а кокс видається "збоку", існують печі, в які вугілля також завантажується зверху, а готовий кокс виходить знизу камери. Камера розташована вертикально, а обігрівальні канали розташовані горизонтально.
Під пічними камерами розташовані накопичувачі тепла відхідних димових газів - регенератори, вони заповнені цеглою з отворами. Дим проходить через регенератор, нагріває цегла до температури 1000 - 1200 С. Через певний час (20 - 30 хвилин) відбувається зміна потоків. У тих опалювальних каналах, де раніше горів газ, тепер буде йти дим, він і піде в регенератор, який тільки що підігрівало повітря або газ, які подавалися на горіння. А регенератор, що нагромадив тепло димових газів, тепер буде підігрівати йдуть на горіння газ і повітря.З регенератора, який віддав своє тепло насадці і охолоджений до 400 С дим через подовий канал йде в борів, а далі в димову трубу.
Для економії тепла в коксових печах застосовувалися рекуператори.
Рекуператор - це пристрій, в якому тепло відхідних газів передається через стінку. Охолодження диму і нагрівання газу і повітря, що йдуть на обігрів, відбуваються безперервно. Але рекуператори не отримали поширення в коксової промисловості, ймовірно, тому, що не було потрібних довговічних матеріалів для їх виготовлення, важко було замінювати і часто які забиваються елементи. В регенераторах ці операції проводяться легше і коштують дешевше.
Опалювальні простінки, регенератори - все це називається опалювальною системою. Пічна камера і опалювальна система не повідомляються. Якщо між камерою та опалювальною системою з'явиться прохід, це призведе до аварій. Ми ще до цього повернемося. А поки продовжимо знайомство з коксової батареї.
Теплотехнічна характеристика коксової батареї, її міцність і довговічність роботи залежать від того, як розташовані окремі елементи опалювальної системи, як пов'язані опалювальні канали один з одним і з регенераторами, будуть регенератори загальними для всієї батареї або окремими для кожного простінка. Вартість батареї становить 8 - 10 мільйонів рублів і працювати вона повинна не менше 25 років.
Конструкції опалювального простінка і пристроїв для подачі газу та повітря на обігрів переслідують у всіх випадках одну мету. Газ в опалювальному простінку повинен горіти таким чином, щоб стінка камери коксування по всій висоті була нагріта однаково. По довжині пічної камери температура повинна рівномірно зростати. Справа в тому, що на машинній стороні коксових батарей, там, де рухається коксовыталкиватель, камера вже, а на коксовій стороні, там, де з печей в тушильный вагон сиплеться при видачі кокс, вона ширше і вугілля в ній коксуется більше.І тільки при рівномірному підвищенні температури від машинної до коксовій стороні коксування вугільної завантаження закінчиться одночасно у всіх точках і весь коксовий пиріг буде однакової якості.
Якщо другу частину завдання можна вирішити досить просто - подавати в опалювальні канали в напрямку з машинної сторони на коксову відповідно з розширенням пічної камери все більшу кількість газу на спалювання і таким чином підвищену кількість тепла для рівномірного процесу коксування по довжині камери, то перша задача виявилася більш складною, яку довго не вдавалося вирішити.Адже газ згоряє дуже швидко. Швидкість поширення полум'я у коксового газу - близько 75 метрів в секунду. Факел горіння коксового газу дуже короткий. Температури внизу і вгорі різні.Ось і виходило, що внизу коксовий пиріг "підгорав" - перегрівався до моменту видачі, а верх 'пирога" був в цей же час "сирим", недогретым.
Це змусило конструкторів змінити висоту пічної камери, зробити її низькою, що, природно, зменшувало її обсяг, а отже, і продуктивність.Як тільки висота камери перевищувала три метри (а вже будували печі з висотою камери більше чотирьох метрів), різниця в температурах між низом і верхи коксового пирога досягала 300 С. В 20-х роках 19 століття німецький інженер Копперс запропонував уповільнити горіння газу, "розбавивши" його яким-небудь інертним компонентом, наприклад продуктом коксування - димом, так як в димі немає горючих компонентів.Якщо подавати його в зону горіння, концентрація молекул газу в одиниці об'єму зменшиться і газ буде горіти повільніше. Так виникла ідея рециркуляції - повернення продуктів згоряння в зону горіння. Для цього в конструкції Копперса між опалювальним каналом, де горить газ, та суміжних опалювальним каналом, який відводить дим, передбачалося спеціальне отвір - рециркуляційне вікно. Через нього частина диму, що йде в регенератор, подсасывалась назад в зону горіння, і факел подовжувався.Застосування рециркуляції продуктів згоряння було великим принциповим кроком вперед в теплотехніці коксових батарей.
|
| Категорія: Чорний хліб металургії | Додав: 26.09.2016
|
| Переглядів: 720
| Рейтинг: 0.0/0 |
|
