2 Основные представления о процессе коксообразования

В процессе нагрева угля без доступа воздуха происходят сложные химические и физико-химические превращения ограниченной части материала угля, в результате которых выделяются парообразные и газообразование продукты и образуется твердый остаток – кокс.

Одновременно происходят физические явления, существенно влияющие на процесс коксования.

Весь ход процесса коксования можно в зависимости от температуры нагревания расчленить на пять стадий.

Первая стадия — при нагревании 'приблизительно до 200° С. В течение этой стадии испаряется большая часть воды, содержащейся в угле. Одновременно улетучиваются и адсорбированные углями газы — двуокись углерода, метан и др. Это — стадия сушки.

Вторая стадия — при нагревании от 200 до 350° С. В течение этой стадии образуется немного горючих газов, паров воды (продукт разложения угля) и смолы. К концу этой стадии уголь начинает «размягчаться». На его зернах появляется пленка жидких продуктов разложения. Это — начальная стадия разложения.

Третья стадия — при нагревании в интервале 350 — 500° С (температурные пределы зависят от качества угля). В течение этой стадии уголь интенсивно разлагается, образуется много летучих продуктов полукоксования — смол и газов. В их состав среди других веществ входят парафиновые углеводороды и фенолы. Ослабляются физические связи между макромолекулами, разрываются некоторые химические связи, твердые частицы диспергируются в плавкой массе — образуется пластическая масса. Это — стадия пластического состояния.

Четвертая стадия — при нагревании от 500 до 600° С. В течение этой стадии образуется незначительное количество смол и других летучих, происходит спекание и получается твердый полукокс. Это — стадия образования полукокс а.

Пятая стадия — при нагревании от 600 до 1000° С. В течение этой стадии образуется немного смол, моноциклические ароматические углеводороды и водород и заканчивается процесс образования кокса. Это — стадия образования кокса.

Возможность получения хорошего кокса зависит от протекания всех стадий, но главным образом от поведения угля в течение второй и третьей стадии.

3 Конструкция и принцип работы механизмОв чистки дверей и рам

Для обеспечения надежной герметизации камер коксования необходимо систематически очищать двери и рамы и брони от смолистых, графитных отложений (рис.3.1) и кокса. Отложения образуются в результате конденсации смолы и газа, проникнувшего к холодным частям корпуса и дверей, и последующим коксования ее с шихтой [1].

Рисунок 3.1 – Смолистые и графитные отложения

В настоящее время на всех коксохимических заводах операции по очистке рам и дверей, броней кирпичедержателей выполняют при помощи специальных механизмов, установленных на двересъемном устройстве коксовыталкивателя и двересъемной машины. Основные узлы механизма чистки дверей и рам унифицированы и применяются для очистки примыкающих поверхностей коксовой печи и двери как с машинной, так и с коксовой стороны батареи.

3.1 Механизм чистки дверей

Очистка дверей коксовых печей от смолистых и графитных отложений производится специальным механизмом с круговым движением рабочих органов по всему периметру очищаемой поверхности кирпичедержателей и уплотняющей рамки. Такие механизмы применяют для очистки дверей как с коксовой, так и с машинной сторон батареи.

Рабочим органом механизма чистки дверей (рис3.2) являются щетки, изготовленные из отрезков стального каната и установленных на боковых 9 и торцевых 10 каретках [1]. Прижатие щеток боковых кареток к очищаемой поверхности двери осуществляется пружинами 16, а плотное прилегание щеток обеспечивается рычажной системой кареток. Щетки торцевых кареток прижимаются к уплотняющей раме двери пружинами 14 и 15. Все каретки смонтированы на подшипниковых роликах 17, скользящих по направляющим, закрепленными на раме 13 механизма. Все каретки соединены собой втулочно-роликовой цепью 11, огибающей четыре блока звездочки 12.

Рама механизма представляет собой металлоконструкцию , с боковых сторон которой установлено по две направляющих 18, изготовленных из швеллеров №12.

Рисунок 3.2 - Механизм чистки дверей (кинематическая схема)

Для защиты механизма и устройств от теплоизлучения футеровки дверей, от загрязнения продуктами очистки к раме прикреплены козырьки. Вверху и внизу рамы установлены съемные части, на которых закреплены на подшипниках качения блоки звездочки. Нижняя съемная часть подвижная и служит для натяжения рабочих цепей, а верхняя - установлена неподвижно и является приводной.

Движение кареток по контуру очищаемой поверхности двери осуществляется от электродвигателя 2 с мощностью 3.5 кВт и частотой вращения вала 93,45 рад/с через зубчатую или цепную муфту 3 и червячным редуктором 4 с передаточным числом 37. На одном конце тихоходного вала редуктора посажена звездочка 5, которая цепной передачей соединена с приводной звездочкой 1 механизма. На другом конце тихоходного вала редуктора закреплена шестерня 6, входящая в зацепление с шестерней 7 командоаппарата 8. Командоаппарат служит для остановки кареток механизма в исходном положении после окончания очистки дверей.

3.2 Механизм чистки рам

Из имеющихся конструкций механизмов чистки рам наиболее удовлетворяет требованиям производства механизм с возвратно-поступательным движением рабочих органов. Он хорошо очищает боковые поверхности броней и рам, а также по всему периметру зеркало рамы от смолистых и графитных отложений.

Основными узлами механизма (рис.3.3) являются опорное устройство, при помощи которого механизм установлен на поворотной раме двересъемного устройства: рама, на которой смонтированы теплоизоляционный экран, рабочие органы и устройства механизма, электромеханический привод.

Опорное устройство состоит из роликовой (шаровой) опоры 11, расположенной в средней части механизма и опирающейся на головку рельса, закрепленного к поворотной раме двересъемного устройства. В верхней части механизма чистки рам и брони установлена пружинная опора 9, в нижней части – опора нижняя 12. Все опоры подвижны и обеспечивают свободу движения в трех взаимно перпендикулярных плоскостях. Это облегчает ввод рабочих органов механизма внутрь рамы и брони, если последнее имеет отклонение от проектной оси.

Рисунок 3.3 – Механизм чистки рам (кинематическая схема)

На раме 17 закреплены верхняя 7 и нижняя 1 подшипниковые опоры [1], в которых на валу с помощью шпонки насажены звездочки 19. Последние огибают две однорядные втолочно-роликовые цепи 18, концы которых соединены с кареткой 5 и контргрузом 10. Натяжение цепи осуществляется пружинами, установленными в корпусе каретки. К раме приварены кронштейны, на которых удерживается секционный теплозащитный экран 4. Рама обшита листовым металлом. В верхней и нижней частях рамы на боковых поверхностях установлено по два ловителя 6, обеспечивающих установку механизма относительно оси печного проема с точностью .

Очистка боковой поверхности брони и зеркала рамы по высоте проема печи производится четырьмя металлическими скребками (рис. 1.5), установленных на каретке 5. Регулировка скребков производится с помощью пружин 20. Передвигается каретка на роликах, помещенных внутри направляющей рамы изготовленной из швеллеров. Она прикреплена к двум роликовым цепям и может совершать возвратно-поступательное движение. В корпусе каретки установлены цанговые захваты, обеспечивающие зацепление с наконечниками верхнего 8 и нижнего 2 скребков. Последние очищают горизонтальные участки рам вверху и внизу проема коксовой печи. Верхний и нижний скребки с помощью пружин прижимаются к зеркалу рамы. Порог очищается специальным скребком 3.

Рисунок 3.4 – Металлические скребки чистки рам

Механизм привода скребков состоит из электродвигателя 14 мощностью 3.5кВт и частотой вращения вала 93,45 рад/с, соединенного с помощью муфты цилиндрическим редуктором 15, имеющим передаточное число 19,68. Тихоходный вал редуктора с помощью звездочек и цепной передачи соединен с приводом валом-звездочкой механизма чистки, установленной в подшипниках нижней опоры. Включение в реверс электродвигателя и отключение механизма осуществляется командоаппаратом 13 и конечными выключателями . Для точной остановки каретки в заданном положении, на свободном конце вала редуктора, установлен тормоз 16 типа ТКП 200/100.

После установки механизма чистки броней рам и по оси проема печи он подается на печь и помощью ловителей относительно оси рамы с точностью .

С включением электродвигателя крутящий момент передается на приводные звездочки, каретка из среднего положения перемещаются вверх, очищая скрепками боковые поверхности рамы и броней по всей высоте проема двери. Дойдя до штоков верхнего скребка, каретка толкает вверх верхний скребок, при этом очищается горизонтальный участок зеркала рамы. Конечный выключатель, установленный в верхней части рамы механизма, переключает электродвигатель на реверс и каретка движется вниз, увлекая за собой верхний скребок цанговыми захватами. Когда верхний скребок займет исходное положение, цанговые захваты разжимаются, скребок остается на месте, а каретка продолжает движение вниз. Дойдя до нижнего скребка, каретка приводит его в движение, аналогично верхнему, при этом очищается нижний горизонтальный участок зеркала рамы. После переключения привода механизма конечным выключателем каретка поднимается вверх, увлекая нижний скребок цанговыми захватами. Когда скребок займет начальное положение, цанговые захваты разжимаются, нижний скребок остается, а каретка продолжает движение вверх.

В автоматическом режиме работы механизм чистки броней рам каретка совершает два цикла, после чего механизм отводится в исходное положение. Порог очищается скребками при вводе механизма в раму печи. Управление приводом осуществляется из кабины машиниста.