Перспективы развития конструкций коксовых печей

Для обеспечения повышения технического уровня и улучшения технико-экономических показателей коксовых цехов предусматривается увеличение единичной мощности коксовой батареи и блоков установок сухого тушения кокса с применением технических решений, соответствующих передовому отечественному к зарубежному опыту. Принцип максимального использования агрегатов и машин, участвующих в процессе производства кокса, получил дальнейшее развитие в технических решениях, принятых при разработке коксовых батарей с печами полезного объема камер коксования до 52 м (Алтайский коксохимзавод). Кроме того, Гипрококсом разработана конструкция коксовой батареи с шириной камеры 500 мм (полезный объем 63, 4 м). В этих коксовых батареях, наравне с увеличением производительности, заложены конструктивные решения, обеспечивающие большую надежность работы печей оборудования, увеличение прочности и долговечности огнеупорной кладки заложены средства механизации и автоматизации процессов на современное

овне, улучшены условия эксплуатации, что по существу, определило создание современных коксовых батарей нового поколения. В проект заложена также, разработанная Гипрококсом, система улучшения равномерности обогрева по высоте. " Оптисор", включающая переменный уровень обогрева и устройство на поду отопительных каналов специальных элементов для газа и воздуха.

Новая типовая коксовая батарея большой емкости, строительство которой заканчивается на Алтайском коксохимическом заводе, принята из двух блоков по 41 печи в каждом. Между блоками размещается угольная башня. Эта компоновка коксовых батарей является принципиально новой, при которой повышается надежность обеспечения шихтой, уменьшается на 50 % количество резервных загрузочных машин, сокращается длина концевых площадок, появляется возможность осуществлять перекладку и другие ремонты в пределах каждого блока независимо, что обеспечивает в этих случаях минимальную потерю объема выпускаемой продукции.

Основные данные по новой коксовой батарее следующие: полезный объем, м³ — 51; длина общая, мм —16820; высота общая, мм — 7000; ширина камеры средняя, мм — 480; загрузочных люков — 4; конусность, мм — 50; толщина стен камеры коксования (трехступенчатая), мм —130/115/105; производительность батареи, тыс. т в год валового кокса 6 %-ной влажности — 1140.

Впервые в практике строительства предусматривается выносной гараж для ремонта двересъемных машин, который оборудован грузоподъемным устройством, необходимым станочным парком и приспособлениями. В конструкции машин широко применяется гидропривод, электрическая схема построена на бесконтактной электроаппаратуре. Машины разработаны с учетом возможности осуществления дистанционного управления.

Устранение пылевыделения при выдаче кокса из печей обеспечивается установкой беспылевой выдачи кокса. Установка состоит из передвижного пылеотсасывающего зонта, устанавливаемого на двересъемной машине, стационарного коллектора вдоль фронта печей, устройств очистки и дымососа, обеспечивающего разрежение в коллекторе. В конструкции установки учтен опыт эксплуатации действующих установок. " Концы" кокса, атакже возможные обвалы головок коксового пирога подлежат уборке при помощи специальных конвейеров скребкового типа, установленных на обслуживающих площадках с машинной и кокосовой сторон батареи параллельно фронту печей. Конвейеры имеют небольшое заглубление по отношению к уровню настила обслуживающих площадок и малую скорость движения цепи, что обеспечивает безопасность конструкции. " Концы" кокса транспортируются конвейером за пределы батареи, где выгружаются в контейнеры для вывоза автотранспортом или при помощи перегрузочных устройств передаются в коксовозные вагоны.

Производительность труда на этой батарее, по сравнению с батареей с печами емкостью 41, 6 м³, увеличивается на 15 %, себестоимость кокса снижается на 15 %.

На Алчевском коксохимическом заводе работает построенная по проекту Гипрококса коксовая батарея с трамбованием угольной загрузки.

Производительность батареи 1 млн. т кокса в год.

Разработана конструкция коксовых печей с камерами шириной 600 мм.

За рубежом основная стратегия в реконструкции и модернизации коксового производства определялась снижением производства черных металлов, а значит и производства кокса. Уменьшение производства кокса происходит, в основном, за счет вывода из эксплуатации устаревших маломощных коксовых батарей, с работой которых и связаны отрицательные экологические последствия. Главным направлением развития конструкций коксовых печей является сооружение коксовых батарей большой мощности с печами повышенной емкости: 42, 47, 62, 80 м³. Работают две коксовых батареи с печами объемом 83 м. Увеличение полезного объема камеры коксования достигается за счет увеличения ширины камеры до 590 — 600 мм и высоты до 7, 85 м. Проектируются коксовые батареи с еще большей шириной камеры коксования. Увеличение ширины камеры, по мнению специалистов фирмы Крупп-Копперс, имеет много преимуществ. При одинаковых условиях коксования температура в шихте повышается медленнее, т. е. скорость коксования становится меньше, что положительно сказывается на качестве кокса. Величина внутреннего давления повышается пропорционально квадрату скорости коксования, т. е. при более широкой камере внутреннее давление меньше. Степень усадки коксового пирога пропорциональна ширине камеры, при более широкой камере щель между коксовым пирогом и нагревательной стенкой больше. Это приводит к более легкому выталкиванию коксового пирога. Меньшие нагрузки в связи с благоприятным соотношением усадки и выталкивания действуют положительно на долговечность батареи. Содержание оксидов азота в дымовом газе снижается, так как конусность камеры коксования может выдерживаться меньшей и температура нагрева от машинной стороны к коксовой возрастает медленнее, чем при узких камерах, благодаря этому можно коксовать при более низких температурах.

Характерной особенностью конструкций коксовых печей, вводимых в последние годы за рубежом, является уменьшение толщины греющей стенки до 90 — 95 мм с использованием сверхплотного динаса, кордиеритового кирпича и других материалов.

Широко применяется автоматизации обогрева коксовых батарей. Стабилизация оптимального теплового режима процесса коксования достигается при автоматизации обогрева, обеспечивает повышение их производительности на 1 - 3 %, снижение расхода тепла на коксование на 5 - 15 %, улучшение качества кокса на 0, 5 - 1, 5 %. Следует отметить рост стоимости строительства и ремонтов коксовых батарей с печами большой емкости. На вновь вводимых коксовых батареях применяется весь арсенал средств по защите окружающей среды: бездымная загрузка, беспылевая выдача кокса и др.

По оценке зарубежных специалистов переход к коксовым печам большой емкости позволяет повысить технико-экономическую эффективность процесса коксования и снизить выбросы в атмосферу. Так, например, число рассеянных источников выбросов на установках мощностью 2 млн. т кокса в год с печами высотой 7, 5 м в 1, 5 раза меньше, чем на установках такой же мощности с печами высотой 4 м.

Кроме того, число выдач кокса на батареях с печах большой емкости уменьшается, что способствует дальнейшему сокращению количества выбросов на 1 т произведенного кокса.

Повышение скорости коксования достигается в зарубежной практике применением огнеупоров повышенной теплопроводности и термической устойчивости. Рабочие характеристики динасовых огнеупоров улучшают добавками оксидов меди, титана, железа. Проходили испытания нединасовые огнеупоры: магнезит (основа MgO), муллифракс (плавленый муллит), рефракс, силикон-карбид со связующим силикон-нитридом). Во многих странах испытания новы_х огнеупоров совмещали с уменьшением толщины стенки камеры коксования и повышением температуры в отопительных каналах.

Установлено, что уменьшение толщины стенки камеры коксования с 110 до 70 мм соответствует при одинаковом качестве кирпича повышению температуры в отопительных простенках на 100 °С, или же сокращению периода коксования на 3 ч.

По некоторым данным совершенствование технологии коксования позволяет повысить удельную производительность коксовых печей (абс. %) при более однородной по плотности загрузке - на 8 %; при улучшении обогрева печей с более однородной загрузкой — на 4 %; при загрузке сухой шихты, нагретой до температуры 100 °С — на 28 %; при загрузке шихтой, нагретой до 220 °С — на 16 %; за счет кладки печи из динасового кирпича с более высокой теплопроводностью — на 20%.

Все это позволяет уменьшить относительное число печей при той же выработке кокса со 100 до 52. Термический КПД системы коксования может быть повышен за счет утилизации тепла кокса и сырого коксового газа, улучшения системы обогрева печей, снижения потерь тепла на излучение и с отходящими газами. Производительность коксовой печи шириной 450 мм из плотного динаса (теплопроводность 7, 5 - 9, 2 вместо 6, 6 кДж м/(ч • град) у обычного) может достичь 45 кг/мч без применения вспомогательных технологий, но при условии использования всех технических возможностей и при температуре в отопительных каналах 1350 °С (вместо 1280 °С). С применением ТПШ удельная производительность возрастает до 70 кг/м³ ч.

В институте " Бергбауфоршунг" (Германия) в качестве модели будущего агрегата для получения кокса рассматривают печь с размерами 9700X750X20000 мм, полезным объемом 145 м и разовой выдачей кокса Ю0 т, с использованием термически подготовленной шихты перед коксованием.

Следует отметить, что в связи со снижением спроса на химические продукты коксования, за рубежом (США, Индия, Китай и т.д.), начали строить простейшие коксовые печи без улавливания химических продуктов коксования типа " ульевых печей". Это простейшая конструкция, отличающаяся тем, что тепло процесса получается за счет сгорающих над угольной загрузкой, выделяющихся парогазовых продуктов коксования. Крупность и прочность кокса, полученного в печах такого типа, значительно выше, чем у кокса, полученного в типовых горизонтальных коксовых печах. Конструкция этих печей отличается простотой (24 марки огнеупорных изделий вместо более чем

Для современных коксовых печей). Коксовые батареи " ульевых" печей характеризуются значительно меньшими выбросами вредных веществ в окружающую среду.