Источник: Журнал Кокс и химия, Россия. 1991. №10. с. 14-15.
Конусность печных камер является одним из факторов, влияющих на усилия выдачи кокса из печей. К сожалению, этому вопросу уделяется недостаточное внимание. В последнее время УХИНом проведены исследования влияния конусности камеры на усилия выдачи коксового пирога на батареях № 3, 4 Енакиевского коксохимического завода со следующими характеристиками:
№3 №4 Геометрические размеры, мм: Высота 5000 5000 Ширина 407 407 Длина 13120 13120 Конусность: Абсолютная, мм 30 50 Относительная, мм/м 2.29 3.81 Полезный объем, м3 23.5 23.5 Способ подвода отопительного газа Боковой Боковой Отопительный газ Коксовый Коксовый Коксовые батареи № 3, 4, имеющие различную конусность, обслуживались одним и тем же комплектом коксовых машин, и загрузка печных камер осуществлялась из одной и той же угольной башни, что исключало влияние различных трудноучитываемых факторов на результаты исследований.
Для исследований на каждой батарее выбрали по три группы печей. К первой группе относились печи, которые к моменту проведения исследований находились в хорошем состоянии; ко второй — камеры с дефектами кладки и к третьей — камеры, которые из-за различных значительных дефектов загружались не полностью. Первой группе соответствовали печи со сроком эксплуатации 5—10 лет после частичной их перекладки, ко второй — 10—15 лет и к третьей группе— свыше 15 лет. Влияние конусности на ампераж выдачи коксового пирога изучали на основании анализа данных самопишущих амперметров, включенных последовательно со штатными амперметрами коксовыталкивателей. Расчет смятия коксового пирога, усилий выдачи и поперечных нагрузок проводился по известной методике.
Ампераж первой группы опытных печей с различной конусностью практически не отличался (табл. 1). Это объясняется скорее всего тем, что при хорошем состоянии огнеупорной кладки и нормальном течении технологического процесса отход коксового пирога от стенки камеры равномерен и достаточен для нормальной выдачи и конусность печной камеры не влияет на усилия выдачи коксового пирога. Если камера имеет существенные дефекты огнеупорной кладки (вто¬рая группа печей), пирог при выдаче задевает за кладку, в результате увеличивается сопротивление движению кокса в камере, а как следствие — повышенный ампераж. В этом случае увеличенная конусность полезна, так как снижает ампераж выдачи примерно на 10 %. Что же касается печей третьей группы, то существенного различия и величине ампеража не наблюдается. Видимо, состояние кладки печных камер настолько плохое, что дополнительные 20 мм конусности на коксовой батарее № 4 уже не влияли на ход выдачи коксового пирога. Более того, эти камеры загружались не полностью, что естественно снизило величину сопротивления срыва и движению коксового пирога.
Таблица 1
Коксовая батарея Характеристика выдачи кокса Группа печей 1 2 3 №3 Ампераж, А 292.8 317.8 281.8 Бурение, % 2.7 6.9 - №4 Ампераж, А 290.5 287.5 272.4 Бурение, % 1.0 3.5 - Интересные результаты получили при анализе смятия и поперечных усилий при выдаче коксового пирога (табл. 2). На смятие по первой группе печей сильнее влияет конусность печной камеры. Относительное различие по батареям № 3 и 4 составляет 3—4 %. Для печей второй группы увеличивается как абсолютное значение величины смятия, так и разница по камерам различной конусности. Этот факт, по-видимому, можно объяснить тем, что из-за значительных дефектов кладки увеличивается сопротивление движению коксового пирога при выдаче, особенно вначале. Увеличение конусности камеры в какой-то мере может уменьшить смятие. При выдаче кокса из печных камер третьей группы эта величина в 1,5—2 раза ниже, чем для камер второй группы, что определяется малой массой выдаваемого пирога, а следовательно, и малым усилием сопротивления движению.
Таблица 2
Коксовая батарея Характеристика выдачи Группа печей 1 2 3 №3 Смятие, % 8.2 8.6 5.05 Поперечное усилие, кН 5.0 10 10 №4 Смятие, % 7.9 8.1 3.75 Поперечное усилие, кН 5.0 8.0 8.0 Что касается наличия поперечных усилий, фиксируемых при выдаче кокса по методике [2], то они имели место не во всех случаях. В табл. 2 приведены средние значения по всем зарегистрированным случаям возникновения поперечных усилий при выдаче коксового пирога. Они фиксировались примерно в 30 % случаев при выдаче кокса из печей первой группы, 40—50 % при выдаче из печей второй группы и —60 % из третьей.
Как видно из приведенных данных, для печей первой группы максимальное значение поперечных усилий практически одинаково, для второй группы эти усилия возрастают в 1,6—2 раза и, что самое тревожное, в печных камерах третьей группы эти усилия остаются на том же уровне при уменьшенной массе коксового пирога. Если учесть, что частота возникновения этих усилий для печей третьей группы больше, ЧРМ у первой и второй групп, то можно сделать вывод, что камеры третьей группы будут разрушаться еще более интенсивно. При этом следует отметить, что для камер с конусностью 50 мм абсолютное значение поперечных нагрузок примерно на 20 % меньше, чем у камер с конусностью 30 мм.
Кроме того, одной из особенностей выдачи кокса из коксовых батарей на Енакиевском заводе следует считать введение пресс-штанги коксовыталкивателя с ускорением. Анализ лент самопишущих приборов, установленных на коксовыталкивателе, свидетельствует, что величины смятия коксового пирога и поперечных усилий в 1,5—2 раза больше, чем для коксовых батарей даже несколько больших объемов, но на которых штанга вводится без ускорения. Это можно объяснить тем, что при введении штанги с ускорением коксовый пирог в силу своей инерционности не успевает прийти в движение за короткое время, в то время как штанга продолжает двигаться, сминая и частично разрушая массив кокса. Пирог деформируется, образуется большое количество мелких кусочков, не связанных с основным мас¬сивом, которые образуют «пробку». Для ее преодоления требуются дополнительные усилия, которые служат причиной появления значительных поперечных нагрузок, разрушающих огнеупорную кладку. С этой точки зрения введение пресс-штанги в печную камеру с ускорением представляется нецелесообразным.
Вывод
Для коксовых батарей с небольшим сроком эксплуатации или с огнеупорной кладкой, находящейся в хорошем состоянии, конусность печной камеры существенного влияния на выдачу кокса не оказывает. С увеличением срока службы и ухудшением состояния кладки камеры с большей конусностью испытывают меньшие нагрузки по сравнению с камерами, имеющими меньшую конусность. С этой точки зрения вновь строящиеся батареи должны иметь удельную конусность >3,8 мм/м. Введение выталкивающей штанги в печную камеру с ускорением может служить предпосылкой к более быстрому разрушению огнеупорной кладки.