Koksárenské batérie: zariadenie, princíp činnosti, účel. Technológia výroby koksu

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Naposledy zmenené: 2023-12-17 10:39

Metalurgická výroba je jednoducho nemysliteľná bez použitia koksu, ktorý poskytuje energiu na tavenie železnej rudy v šachte vysokej pece. Proces získavania koksu je však dosť namáhavý a zdĺhavý. Na jeho vytvorenie sa budujú špeciálne priemyselné jednotky nazývané "koksárenské batérie". Ich zariadenie, účel a charakteristické vlastnosti budú diskutované v tomto článku.

Definícia

Koksárenské batérie sú celý hutnícky komplex, ktorého hlavným účelom je výroba koksu v požadovanom objeme pre jeho následnú prepravu do vysokopecných dielní. Tieto výrobné zariadenia sa môžu navzájom líšiť veľkosťou, no v každom prípade sú ich rozmery dosť pôsobivé.

Design

Usporiadanie koksárenských batérií je nasledovné. Hlavnými prvkami týchto pecí sú takzvané koksovacie komory. Práve v nich prebieha proces kladenia surovín. V peci je viac ako tucet koksovacích komôr. Za najdôležitejšie prvky batérie možno považovať aj vykurovacie medzery, v ktorých dochádza k spaľovaniu paliva. Približné lineárne rozmery koksovacej komory sú nasledovné:

• Dĺžka – od 12 do 16 metrov.
• Výška – 4-5 metrov.
• Šírka – 400 – 450 milimetrov.

Vo všeobecnosti komplex, vďaka ktorému sú koksárenské batérie schopné pracovať nepretržite po dlhú dobu, obsahuje nasledujúce komponenty:

• Prijímacia násypka, ktorá prijíma surové uhlie.
• Oddelenie miešania a drvenia uhlia.
• Distribučná veža.
• Nakladací vozík.
• Koksovacia komora.
• Vyhadzovač koksu.
• Hasiace auto.
• Hasiaca veža.
• Plošina, na ktorú sa vykladá vychladený hotový výrobok.

Samotná pec na výrobu koksu vo svojej všeobecnej forme pozostáva z:

• Komory na nakladanie vsádzky na uhlie.
• Vykurovacia stena so systémom vykurovacích kanálov.
• Systém distribúcie plynu a prívodu vzduchu.
• Regenerátor na ohrev vzduchu a výfukových plynov.
• Izolačné ventily a mechanizmy.

Klasifikácia

Koksárenské batérie sú v závislosti od režimu prevádzky prerušované a nepretržité. Tieto batérie je možné ohrievať:

• Výhradne vysokopecný plyn.
• Len koksárenský plyn.
• Zmes vysokopecného a koksárenského plynu.

Vyhrievací okruh batérie môže obsahovať:

• Prepínací kanál, vďaka ktorému majú plyny možnosť dostať sa medzi steny.
• Parný kanál pre recirkuláciu.

Vykurovací plyn pre batériu je dodávaný v dvoch verziách:

• Na strane, keď koksárenský plyn prúdi cez cornuru (kanál na rozvod plynu) a vzduch a vysokopecný plyn - cez kanály ohniska regenerátora.
• Zdola cez špeciálnu sieť distribúcie vzduchu.

Pár slov o regenerátore

Toto špeciálne zariadenie na výmenu tepla umožňuje, aby sa nosič tepla dostal do kontaktu s jasne definovanými povrchmi koksárenskej pece. Je dôležité poznamenať, že horúci nosič tepla ohrieva studenú stenu a dýzu a tie následne odovzdávajú teplo už studenému nosiču tepla.

Existujú aj iné typy výmenníkov tepla, ktoré sa nazývajú „rekuperátory“. V nich si studené a horúce chladiace kvapaliny medzi sebou vymieňajú energiu cez stenu špeciálne postavenú medzi nimi. Súčasne prúdy horúceho plynu najprv klesajú a potom sa aktivujú prepínacie ventily, vďaka čomu už studený prúd vzduchu začína stúpať zdola nahor.

Metódy úspory paliva pri výrobe koksu

Samotný proces koksovania je dosť energeticky náročný, čo je spôsobené spotrebou veľmi veľkého množstva paliva. Preto sa na zníženie spotreby jeho spotreby používajú tieto metódy:

• Použite technológiu suchého hasenia koksu. Vďaka nemu sa tepelná energia produktu vynakladá na ohrev parou.alebo voda. Konkrétne sa z jednej tony hotového koksu získa asi 1 GJ tepla vo forme pary.
• Modernizácia použitých regenerátorov pre maximálnu rekuperáciu tepla zo spalín. Takže je napríklad celkom možné zväčšiť plochu ohrevu na tryske.
• Výpočet optimálneho časového intervalu medzi prepínacími ventilmi. Je samozrejmé, že čím častejšie budú spínané, potom to z dlhodobého hľadiska umožní znížiť objem regenerátorov a tepelné straty v nich. Zároveň je potrebné poznamenať, že príliš častá prevádzka ventilov nevyhnutne povedie k ich rýchlemu zlyhaniu a dodatočnému zaťaženiu všetkých priľahlých komponentov a dielov.
• Vsádzkový ohrev a suché hasenie koksu sa vykonávajú súčasne.

Technologický proces

Výroba koksu je veľmi náročná. Preto, aby ste pochopili, ako to funguje v reálnych podmienkach, stojí za to poznať technologický cyklus čo najpodrobnejšie.

Koksovňa vždy začína uhoľnou vežou. Tu prichádza surovina. V spodnej časti veže sú špeciálne okenice. Cez ne sa uhlie dopravuje do prijímacích bunkrov zavážacieho stroja. Aby sa vylúčila možnosť zavesenia uhlia vo vnútri veže, je po celej jej výške privádzaný stlačený vzduch, ktorý je dodávaný v prerušovaných impulzoch a zaručuje kolaps zmesi priľnutej na stenách veže. Veža musí byť plná aspoň z dvoch tretín.

Stroj na nakladanie uhlia sa plní buď objemom alebo hmotnosťou. Proces plnenia je riadený váhami. Uhlie sa okamžite privádza do pecepo vydaní hotového koksu. V tomto prípade je náboj privádzaný cez hornú časť. V momente naloženia koksovej pece osoba zodpovedná za to - poklop - zaradí samotnú pec do zberača plynu a aktivuje vstrekovanie. Celý proces sťahovania trvá tri až šesť minút.

Potom sa pec starostlivo utesní a začne sa proces zahrievania vsádzky. Technológia výroby koksu v koksárenských batériách zabezpečuje nasledujúce teplotné procesy:

• Pri 100-110°С sa uhlie suší.
• V rozmedzí 110°C - 200°C sa uvoľňuje hygroskopická a koloidná vlhkosť, okludované plyny.
• Pri 200°С - 300°С nastáva tepelná príprava, ktorá je sprevádzaná tvorbou plynných produktov tepelnej deštrukcie a elimináciou tepelne nestabilných skupín obsahujúcich kyslík.
• 300-500°С je teplotný rozsah, pri ktorom dochádza k plastickému stavu. Plyn a para sa intenzívne uvoľňujú, vzniká kvapalná fáza.
• 550-800°С – koksovanie pri strednej teplote. Syntéza sa zintenzívňuje.
• 900-1100°С – vysokoteplotné koksovanie.

Zásielka koksu z pece

Koksárenská batéria, ktorej princíp činnosti je opísaný v tomto článku, si vyžaduje špeciálnu prípravu pred vydaním hotových výrobkov z nej. Najmenej dvadsať minút pred začiatkom dávkovania musí byť rúra odpojená od zberača plynu a napojená na atmosféru otvorením krytu stúpačky.

Potomdvierka pece sa odstránia a kokos sa pomocou špeciálnej tyče vytlačí z komory do hasiaceho vagóna. Zároveň, ak z nejakého dôvodu dôjde k oneskoreniu plánovanej dodávky koksu o viac ako desať minút, mali by byť dvere nainštalované späť na miesto. Je prísne zakázané predčasne otvárať kryty stúpačiek, pretože to môže spôsobiť vážne zrútenie obloženia vo vnútri batérie. Okrem toho musia byť dvierka pece pred a po procese vydávania hotových výrobkov očistené od grafitu a živice. Hasenie koksu v špeciálnom aute je povinný postup, pretože bez tohto úkonu sa hotový koks môže opäť vznietiť.

Výpočet batérií pre koksárenské pece stanovuje, že pece musia mať funkčnú dobu a dobu opravy. Počas pracovného cyklu sa vydáva koks a počas cyklu opráv sa vykonáva údržba všetkých jednotiek a zariadení, čistenie atď.

Essence

V počiatočnej fáze koksovania sa uhlie vysuší, odstránia sa z neho všetky adsorbované plyny a začne sa rozklad. V okamihu prechodu uhlia do plastického stavu začína spekanie - proces, ktorý je rozhodujúci pre celý koksovací cyklus. V tretej fáze prechádza polokoks kalcináciou a tvrdnutím. Práve viskózna hmota vyvoláva odpor voči pohybu plynov na ceste do zberača plynov, čím vzniká koksovací tlak, ktorý je v praxi kompenzovaný zmršťovaním už vytvoreného koksu.

Zachovanie

"Prečo nie je možné zastaviť koksové batérie?" - presne taktakúto otázku možno veľmi často počuť z pier človeka, ktorý je ďaleko od jemností a nuancií výroby koksu. Ide o to, že tieto jednotky sú orientované na prácu za určitých podmienok (vysoká teplota, abrazívne opotrebenie atď.) a v prípade neplánovaného zastavenia bez vhodnej prípravy môžu tieto pece stratiť svoje vnútorné obloženie, ktoré sa jednoducho zrúti. V praxi je však niekedy potrebné prerušiť prevádzku koksárenskej batérie a vykonať určité konzervačné opatrenia. Ako to funguje, je príliš dlhé na to, aby sme ho opísali, treba len poukázať na to, že existuje takzvaná „cool“a „horúca“konzervácia. O tom, ktorú možnosť si z nich vybrať, rozhoduje priamo vedúci podniku v závislosti od aktuálnej situácie a dôvodov pozastavenia prevádzky jednotky.