Выполнил: Скопин К. Ю.
Коксование угольной шихты осуществляется в коксовых печах, представляющих собой сложные теплотехнические сооружения. Коксовая печь состоит из камеры, куда загружается угольная шихта, обогревательного простенка, состоящего из системы отопительных каналов, в которых горящие газы обогревают стены коксовой камеры, системы газораспределительных и воздухоподводящих каналов, подающих газ и воздух для отопления печей, регенераторов для нагрева воздуха (бедного газа) и отвода продуктов сгорания, соответствующей арматуры и механизмов.
Коксовая камера должна быть герметичной, т. е. непроницаемой как для наружного воздуха, так и для отопительных газов. Для экономии теплоты, удобства обслуживания печей и объединения некоторых устройств (дымовые трубы, борова, газопроводы, машины для выдачи и загрузки и пр.) коксовые печи группируются в батареи. Одна коксовая батарея состоит из нескольких десятков коксовых печей. В каждой батарее может быть до 77 печей.
Коксовые печи классифицируются по следующим признакам.
1. По режиму производства (периодического и непрерывного действия).
2. По схеме отопления (комбинированные — отапливаемые коксовым и бедным
доменным газами, отапливаемые только коксовым или доменным газом).
3. По способу компоновки (печи с перекидными каналами (ПК).
Продукты сгорания из одного простенка через перекидной канал поступают
в соседний простенок; печи с парными каналами и рециркуляцией продуктов сгорания (ПВР);
печи с групповым обогревом и горизонтальными каналами.
4. По способу использования теплоты отходящих продуктов сгорания (наиболее распространены
регенеративные печи, в которых теплота используется для нагрева воздуха (бедного газа) в регенераторах).
5. По способу подвода отопительного газа и воздуха (с боковым подводом газа и воздуха:
коксовый газ подается сбоку по газораспределительному каналу — корнюру, а доменный газ и
воздух — через газовоздушные клапаны в подовые каналы регенераторов; с нижним
подводом газа и воздуха и нижним регулированием).
В настоящее время сооружают в основном коксовые печи с горизонтально расположенными камерами коксования. Для получения формованного металлургического кокса проектируются печи непрерывного действия с вертикальным расположением камеры. В перспективе предусматриваются коксовые печи с комбинированным обогревом, горизонтально расположенной камерой коксования, вертикальными обогревательными каналами и с использованием теплоты отходящих продуктов сгорания в регенераторах
Различают печи с поперечными и продольными регенераторами. Поперечные регенераторы располагаются под камерами коксования вдоль их оси и перпендикулярно к оси батареи, продольные — поперек камеры коксования, т. е. вдоль оси батареи.
Равномерность обогрева коксовых печей по высоте камеры коксования является актуальной и в то же время трудно разрешимой проблемой коксового производства.
Наличие большого количества коксовых печей различных систем объясняется тем, что некоторые конструкторы по-разному подходят к решению вопроса о равномерности их обогрева. Сжигание газа с максимальным избытком воздуха создает в отопительных каналах регенеративной печи сравнительно короткое горящее пламя, которое передает нижним слоям угля в камере коксования больше теплоты, чем верхним. Поскольку значительные тепловые потери характерны для верхней части печи, разница между температурами в верхней и нижней частях печи становится еще больше. В зависимости от местных условий и времени от момента загрузки угля в камеру разница достигает 50—200 °С и больше.
Неравномерность обогрева вызывает некоторые отрицательные явления в работе печей: удлиняется период коксования, следовательно, понижается производительность печей; кокс по механическим свойствам получается неравномерный; увеличивается расход, теплоты на обогрев печи; уменьшается выход продуктов коксования при местном перегреве подсводового пространства камеры. Эти недостатки работы коксовых печей с неравномерным обогревом побудили конструкторов искать пути усовершенствования их конструкции с тем, чтобы решить проблему равномерного обогрева камеры по высоте. Было проведено большое количество опытов и исследований существующих печей и предложено множество усовершенствований.В результате исследований было установлено, что лучшие результаты получены в конструкциях тех печей, в которых (путем добавки в пламя инертных газов) замедляется сгорание и тем самым удлиняется факел пламени, т. е. осуществляется рециркуляция газов.
В печах с парными обогревательными каналами (ПВР) основой отопительной системы являются попарно сопряженные каналы с рециркуляцией продуктов сгорания. В этих печах простенок разбит на пары обогревательных каналов, соединенных вверху перевальными окнами. Горение, как правило, происходит в одном из обогревательных каналов пары, а по второму (сопряженному) каналу в это время отводятся продукты сгорания
В нижней части обогревательные каналы, работающие на восходящем и нисходящем потоках, соединены окнами для рециркуляции продуктов сгорания. Через эти окна часть продуктов сгорания из обогревательного канала, работающего на нисходящем потоке, засасывается в канал, работающий на восходящем потоке, т. е., происходит рециркуляция продуктов сгорания, которая составляет 40—60 %.
Обогревательные каналы соединяются с регенераторами при помощи коротких и длинных косых ходов. Короткими косыми ходами половина обогревательных каналов соединена с регенераторами, расположенными под данным простенком, остальные обогревательные каналы длинными косыми ходами соединены с регенераторами, расположенными под обоими простенками, смежными с данным.
Рассмотрим движение газов по регенераторам и косым ходам (рис. 1)
Рис. 1 Схема обогрева печей ПВР-51 (разрез поперечный и по простенку):
1 — короткий косой ход; 2 — длинный косой ход; 3 — газораспределительные каналы;
4 — перевальное окно; б - рециркуляционное окно; 1п...4п — простенки; 1p...10р - регенераторы;
1 — 14
— обогревательные канаы.
В одну кантовку воздух поступает в регенераторы 1р, 5р, 9р и т. д. Доменный газ в это время поступает в регенераторы 4р, 8р и т. д. По коротким косым ходам воздух поступает в простенки, расположенные над регенератором, т. е. из регенератора 5р в простенок 2п, из регенератора 9р в простенок 4п и т. д. Одновременно подлинным косым ходам воздух поступает в смежные простенки, т. е. из регенератора 1р в простенок 1n, из регенератора 5р в простенок Зп и т. д. Доменный газ по коротким косым ходам поступает из регенератора 4р в простенок 1n, из регенератора 8р в простенок 4п и т. д., а по длинным косым ходам из регенератора 4р в простенок 1n, из регенератора 8р в простенок Зп и т. д. Продукты сгорания из простенков, питающихся газом и воздухом, поступают по коротким косым ходам, отводятся по длинным косым ходам и наоборот. Так, из простенка 2п продукты сгорания отводятся длинными косыми ходами в регенераторы Зр, 6р, из простенка 4п — в регенераторы 7р, 10р и т. д. Из простенка 1n продукты сгорания короткими косыми ходами отводятся в регенераторы 2р, Зр, из простенка Зп — в регенераторы 5р, 7р и т. д.
В другую кантовку направление движения газов изменяется, и по регенераторам 2р, 6р, 10р и т. д. поступает воздух, по регенераторам Зр, 7р и т. д.— доменный газ, а по регенераторам 1р, 4р, 5р, 8р, 9р и т. д. отводятся продукты сгорания. Из схемы движения газов видно, что каждый простенок соединяется косыми ходами с четырьмя регенераторами, а каждый регенератор (кроме двух крайних) — с двумя простенками. Таким образом, все регенераторы батареи соединяются между собой косыми ходами и обогревательными каналами. Это обеспечивает устойчивость гидравлического режима коксовой печи и значительно облегчает в ней регулирование тяги
.Печи ПВР по схеме движения газов в простенке разделяются на печи с горением через два обогревательных канала (ПВР-46) и печи с горением через один обогревательный канал (ПВР-51). По расположению рециркуляционных окон печи ПВР разделяются на печи с рециркуляцией в замкнутых парах и рециркуляцией по «змейке».
Наличие рециркуляции продуктов сгорания значительно повышает равномерность обогрева коксовой печи по высоте.
Статья размещена в Википедии
Литература: И. В. Вирозуб, Н. С. Ивницкая, Р. Е. Лейбович, Расчёт коксовых печей и процессов коксования с применением ЭВМ - Киев, Высшая Школа, 1989, стр. 8 - 16.