Конструктивные элементы коксовых батарей

Конструктивные элементы коксовых батарей 

    Коксовой батареей называется группа коксовых печей, работающих в едином технологической режиме, с общими фундаментом, устройствами для подвода отопительных газов и воздух отвода продуктов горения и коксования.

    Основными конструктивными элементами коксовой батареи являются камеры коксования, отопительные   простенки, регенераторы, газораспределительная зона, фундаментные плиты с контрфорсами (подпорными стенками), борова, дымовая труба и обслуживающие (рабочие) площадки (рис. 4.9).

    Коксовая батарея сооружается на железобетонном основании—фундаментной плите. Различают нижнюю плиту, на которой расположены каналы для отвода продуктов горения, борова и верхнюю плиту, где размещается огнеупорная кладка коксовых печей. В некоторых конструкциях коксовых батарей верхняя плита расположена на колоннах, опирающихся на нижнюю плиту, а борова — по бокам верхней плиты. Борова, проходящие под батареей, с помощью общего борова соединяются с дымовой трубой.

    По длине коксовая батарея ограничена подпорными стенками—контрфорсами, которые выполняются из железобетона и составляют одно целое с фундаментной плитой. Назначение контрфорсов — предохранять от разрушения крайние печи.

    В некоторых конструкциях коксовых батарей по длине батареи имеется несколько контрфорсов, объединяющих группы печей в блоки. Это позволяет проводить ремонты отдельных блоков печей без нарушения режима работы всей батареи.

    Сторону батареи, вдоль которой движется коксовыталкнивающая машина, принято называть машинной стороной, противоположную, на которую выдается кокс - коксовой стороной.

    Коксовая печь состоит из камеры коксования и отопительной системы. Назначение камеры коксования — осуществление процесса коксования угольной загрузки. В конструкции камеры различаются под — основание камеры — и свод, который является частью перекрытия печей. В перекрытии печей расположены люки для загрузки шихты и отвода летучих продуктов коксования. В каменную кладку этой  зоны закладывается металлическая арматура; рамы загрузочных люков и наблюдательные глазки, а также металлические детали армирования (укрепления) кладки.

    В современных коксовых печах отечественных конструкций имеется но три загрузочных люка и по два газоогводяших. В печах зарубежных и некоторых отечественных конструкций — три, четыре и пять загрузочных люков. Камера коксования с торцов закрывается дверями; она характеризуется средней шириной, высотой, длиной и полезным объемом. Ширина камеры; неодинакова. Она увеличивается в направлении от манишкой стороны к коксовой для облегчения выталкивания коксового пирога из камеры. Разница в ширине камеры между машинной и коксовой сторонами — конусность—составляет для зарубежных конструкций 30—80 мм, в отечественных конструкциях 40—50 мм.

    Полезный объем камеры меньше полного объема, так как шихта загружается не на всю высоту с тем, чтобы оставался свободный проход (обычно 300 мм) для парогазовых продуктов коксования угля. Полезная длина камеры коксования меньше полкой длины на величину захода футеровки дверей коксовых печей в камеру.

    Камеры коксования современных коксовых печей имеют следующие размеры: ширина — 350—560 мм, полная длина — 11 000—17000 мм, полная высота — 3000—7500 мм, полезный объем  52 м³. Ширина камеры коксования в основном определяется свойствами коксуемых углей. Длина и высота камеры коксования имеют тенденцию к увеличению. Однако высота камеры ограничена возможностью равномерного прогрева угольной загрузки по высоте и статической прочностью простенка. Длину камеры трудно увеличить из-за возможности смятия коксового пирога выталкивающей штангой и усложнения ее конструкции.

    Отопительная система коксовой печи состоит из отопительных простенков, газораспределительной зоны и регенераторов. Назначение отопительной системы — подвод необходимого количества отопительного газа и воздуха в зону горения, передача тепла сгорающего газа коксуемой загрузке и отвод продуктов горения в борова.

   Основным требованием к конструкции отопительной системы является обеспечение герметичности зон, соприкасающихся с коксуемой загрузкой, и стен, разделяющих газовые потоки: восходящий (газ и воздух, поступающие на горение) и нисходящий (дымовые газы). Кроме того, конструкция должна обеспечивать минимальное сопротивление проходу через систему газа, воздуха и продуктов горения.

   Отопительная система работает в переменном режиме. Через определенные промежутки времени (20—30 мин) направления потоков меняются на противоположные. Это изменение на правления потоков называется кантовкой.

    Стенка камеры, выкладываемая толщиной в один кирпич, одновременно является стенкой отопительного простенка. Соответственно сторона кирпича, соприкасающаяся с углем камеры, называется рабочей, а сторона, обращенная к пламенному пространству,- огневой.

    Высота отопительного простенка меньше высоты камеры коксования, причем это зависит от свойств коксуемой шихты. Если отопительный простенок будет иметь одинаковую высоту с камерой коксования, то верхняя часть камеры станет перегреваться, так как при загрузке камеры угольной шихтой она не догружается на 300 мм. Кроме того, в процессе коксования угольная загрузка претерпевает усадку, составляющую 5—15% высоты загрузки. Таким образом, к концу процесса коксования в камере и зависимости от свойств шихты может образоваться пустое пространство, равное 700—1200 мм, и котором будут перегреваться и подвергаться пиролизу продукты коксования. Перегреется также верх коксового пирога. Поэтому камеру коксования выполняют выше отопительного простенка.

    Расстояние между перекрытием вертикалов (простенка) и перекрытием камеры называется уровнем обогрева и имеет важное технологическое значение (см. рис. 4.9).

    Отопительные простенки разделены на отдельные отопительные каналы (вертикалы) перегородками. Различают стеновую и головочную части простенка. Сгорающий в вертикалах газ образует так называемый факел горения, который может быть короче или длиннее в зависимости от интенсивности горения газа. В соответствии с эчтим при чрезмерно коротком факеле может недогреваться верх угольной загрузки и перегреваться ее нижняя часть.

    Для замедления процесса горения применяют рециркуляцию продуктов горения, т. е. часть дымовых газов возвращают в зону горения, что замедляет горение и способствует удлинению факела (рис. 4.10). Для осуществления рециркуляции в разделительных перегородках устраивают рециркуляционные окна и каналы.

     В отопительный простенок газ и воздух поступают из газораспределительной зоны. Назначение этой зоны - распределение поступающих газов и воздуха по длине отопительного простенка в отдельные отопительные каналы. В газораспределительной зоне расположены распределительные каналы богатого (коксового или другого) газа — корнюры (поэтому зона называется корнюрной)- и каналы, по который в отопительный простенок из регенераторов подводятся бедный (доменный или генераторный) газ и воздух —косые ходы (соединительные каналы) Если коксовые печи конструируются для отопления только бедным газом, корнюры отсутствуют.

   Ниже корнюрной зоны расположены регенераторы, в нижней части которых непосредственно на верхней плите находятся подовые каналы. Регенераторы предназначены для испльзования тепла отходящих из отопительных простенков дымовых газов и для нагревании до максимально возможной температуры отопительного бедного газа и воздуха.

    Регенераторы представляют собой относительно узкие камеры, заполненные уложенным в определенном порядке кирпичом специальной формы —насадкой—для создания максимальной поверхности теплообмена. Насадка регенераторов укладывается насухо без раствора.

    В современных коксовых печах применяют индивидуальные регенераторы которые располагаются под каждой камерой коксовании и простенком в направлении, перпендикулярном оси батареи, поэтому их называют поперечными. Регенераторы этого типа повышают строительную прочность всего сооружения и дают возможность ремонтировать отдельные лечи без остановки всей батареи.

    В некоторых конструкциях современных коксовых печей регенераторные камеры разделены по длине перегородками на отдельные секции. Такие регенераторы называют секционными.

    Стенки регенераторных камер несут на себе нагрузку верхней части печи и разделяют потоки газа, воздуха и продуктов горения. Стенку регенератора, разделяющую разноименные потоки, называют опасной, так как разность давлений в регенераторах, работающих на разных потоках, создает опасность перетока газа и воздуха на нисходящий поток, что может вызвать нарушение обогрева печей. Главное требование к конструкции   кладки регенераторов.

подовых каналов — это плотность (газонепроницаемость) опасных стен.   Регенераторные камеры имеют разделительную перегородку между машинной и коксовой стороной.

   Назначение подового канала — подвод, отвод и равномерное распределение отопительного бедного газа или воздуха по сечению регенератора. Это осуществляется с помощью колосниковой решетки, которая отделяет регенератор от подового канала. Отверстия колосниковой решетки имеют различные размеры.

    Необходимыми элементами коксовой батареи являются рабочие площадки, по которым передвигается обслуживающий персонал, а с коксовой стороны и и двересъемная машина

    Под рабочими площадками находятся тоннели, где расположена арматура коксовых печей: газопроводы, кантовочные устройства, газовоздушные клапаны.