книги из ГПНТБ / Чистяков, А. Н. Технология коксохимического производства в вопросах и задачах учебное пособие

Экономическая эффективность указанных мероприятий подтверждена промышленной практикой работы зарубежных коксохимических заводов *.

Конструктивные разработки и внедрение в промышлен-- ность печей большой емкости наблюдаются и в капиталисти­ ческих странах (табл. 4—2).

ВЯпонии работает 31 батарея с печами большой емкости,, из которых две батареи (по 100 печей) объемом камер 45,6 м3,. сконструированные западногерманской фирмой Карл Штиль,

иодна (108 печей) объемом камер 48,3 м3.

ВСША работают 64 коксохимических завода, мощность по производству кокса составляет примерно 11 500 печей об­ щей производительностью 60 млн. т кокса в год.

В1971 г. достигнута средняя производительность коксовой печи в Японии 15,6 т, в США 11,6 т. в сутки.

Среднегодовое производство кокса на одном предприятии составляет в Японии 1,4 млн. т, в США и ФРГ — примерно 0,9 млн. т, в Англии — около 0,4 млн. т.

В табл. 4—3 показана продолжительность службы коксо-

.вых печей в ФРГ и Японии соответственно.

Экономически целесообразная продолжительность'эксплу­ атации коксовых батарей оценивается в 20 лет. Однако при высоком уровне эксплуатации и своевременном проведении профилактических ремонтов срок службы может быть значи­ тельно увеличен.

Вопросы и задачи

1. Чем определяется оптимальное время между кантов- ■ками?

2:Что такое период коксования и оборот печей?

3.Серийность выдачи кокса из печей, принятая в коксо­ химической промышленности СССР, и чем она характеризу­ ется?

4.Что вы понимаете под цикличным графиком выдачи печей?

5.Как составляется график выдачи печей?

6.Порядок включения паровой инжекции. Ее назначение.

7.Порядок выгрузки шихты из загрузочного вагона при загрузке камеры.

8.Подготовка печи к выдаче кокса.

9.Чем определяется количество печей в батарее?

средней шириной камер 410 и 450 мм при одинаковых темпе­ ратурах в контрольных вертикалах (/выс= 1350°С, tbKC=

=1400 °С) и температуре готового кокса — 1000 °С.

За д а ч а 3. Рассчитать годовую производительность од­ ной печи и коксовой батареи по коксу 6%-ной влажности и

шихте. Wр— 8,9; Ас — 7,3; Г — 28; Seo6li; — 2,03; № — 1,90. Вес загружаемой шихты в камеру принять, исходя из насып­ ного веса рабочей шихты— 0,8 т/м3.

Полезный объем камеры, количество печей в батарее и ■оборот печей приведены в таблице.

42

Оценить производительность одной камеры по коксу в за­ висимости от полезного ее объема.

З а д а ч а 4. Рассчитать допустимое количество печей в батарее, если время оборота печи 16,5 ч, суммарное время цикличности остановок за один оборот печей составляет 1,5ч. Время, потребное на обработку одной печи коксовыми маши­ нами, равно 12 мин.

4.3. Обогрев коксовых печей

Большинство ^коксовых печей, эксплуатируемых и строя­ щихся, имеют комбинированный обогрев, т. е. могут обогре­ ваться коксовым и доменным газами. Этот вопрос обычно ре­ шается в зависимости от баланса газов, состояния кладки пе­ чей, наличия потребителей коксового газа и доменного про­ изводства и других факторов.

С технологической точки зрения нормальный теплотехни­ ческий и гидравлический режимы коксовых печей легче под­ держивать, если печи обогреваются коксовым газом. Эти во­ просы подробно освещены в специальной литературе.

Здесь лишь укажем, что одновременная готовность кокса по длине камеры, имеющей конусность, достигается благо­ даря дифференцированному подводу отопительного газа и воздуха в каждый отопительный канал, а по высоте — вытя­ гиванием факела горения, например, за счет рециркуляции продуктов горения.

Полнота сгорания газа обеспечивается достаточным из­

43

где Ог, СО, СО2 — содержание этих компонентов в продук­ тах горения, %;

К— коэффициент, зависящий только от со­ става отопительного газа.

Для практических расчетов принимают: а) для коксового газа /( = 0,43; б) для доменного газа К =2,50.

Обычно при отоплении печей коксовым газом а = 1,2—1,25, а так же при отоплении доменным газом— 1,1—1,15. Коэф­ фициент избытка воздуха зависит и от системы печей.

Количество подаваемого воздуха регулируется изменением тяги в борове, а также разрежением в глазках регенераторов на восходящем потоке.

соте 2 м от пода камеры к концу коксования должна быть в пределах 1020—1060°С.

Строгое поддержание теплового режима коксовых печей, отвечающего установленному периоду коксования, достигается регулярным измерением температур по контрольным вертика­ лам вдоль батареи (1 раз в смену) и периодическим (1 раз в 3 месяца) — по всем вертикалам, что обеспечивает получение кокса высокого качества и сохранность коксовых печей.

На рис. 4—7 показан типовой график распределения темпе­ ратуры по длине обогревательных простенков. Разность темпе­ ратур по контрольным вертикалам одного простенка зависит от длины камеры и ее конусности и обычно находится в преде­ лах 50—60° С. В связи с тем, что в отопительной системе кок­ совых печей направление движения газовоздушных потоков через определенное время (20—30 мин.) меняется, соответст­ венно непрерывно изменяется и температура. Так, на восхо­

44

дящем потоке в регенераторах температура непрерывно по­ нижается, а в простенках повышается. На нисходящем по­ токе, наоборот, в регенераторах — повышается, а в простен­ ках — понижается.

Изменение температуры зависит от многих факторов, опре­ деляющими из которых являются время между кантовками, род отопительного газа и конструкция коксовых печей.

Рис. 4—8. Схема движения газов в отопительной системе печей ПВР при обогреве коксовым газом.

Из всего подводимого полезного тепла около 95% переда­ ется в вертикалах на «восходящем потоке» и лишь 5% на «нисходящем потоке». Тепло передается лучеиспусканием (около 80%) образующихся при горении углекислоты, водя­ ного пара и частиц углерода, а также путем конвекции

(около 20%)- '

Схема движения газов до и после кантовки в печах ПВР при обогреве коксовым газом показана на рис. 4—В и домен­ ным газом — на рис. 4—9.

45

Коксовый газ, как более калорийный, сгорает с большей скоростью, т. е. с коротким пламенем, поэтому необходимы спе­ циальные мероприятия для достижения равномерного обо­ грева по высоте, например: а) замедление горения путем па­ раллельного ввода газа и воздуха; б) ступенчатый подвод газа и воздуха; в) замедление горения путем примешивания продуктов горения к сжигаемому газу.

Рис. 4—9. Схема движения газов в отопительной системе печей ПВР при обогреве доменным газом.

Для того, чтобы коксование в осевой плоскости угольной загрузки заканчивалось одновременно по всей длине камеры, подвод тепла к соответствующим участкам загрузки должен быть пропорционален ширине этого участка.

Головочные вертикалы должны иметь увеличенный при­ ток тепла, чтобы компенсировать потери тепла в этих верти­ калах через наружные поверхности. На рис. 4—1G показаны кривые потребного количества тепла и соответственно коксо­ вого газа и воздуха по простенку.

Расход тепла на коксование зависит от многих факторов. Вот некоторые из них: состав и качество шихты, содержание влаги, период коксования, вид отопительного газа, система печей и др. Практика работы коксовых печей показывает, что

46

при изменении периода коксования на 1 ч требуется соответ­ ствующее изменение температуры в контрольных вертикалах приблизительно на 25—30° С. При этом, изменение периода коксования от оптимального на один час повышает удельный расход тепла на 6—7 ккал/кг шихты (объясните, почему?).

Расход тепла при обогреве печей доменным газом при прочих равных условиях на 10—20% выше, чем при обогреве

Рис. 4—10. Расход тепла и количественное распределение его по простенку коксовой печи:

а — расход тепла по вертикалам; б — количествен­ ное распределение по вертикалам: / — дымовые газы; 2 — воздух; 3 — коксовый газ.

коксовым газом (докажите). Повышение коэффициента из­ бытка воздуха на каждую 0,1 увеличивает расход тепла на 1,5% (объяснить). При изменении влажности шихты от 8%-ной (в пределах 6—10%) на каждый процент влаги рас­ ход тепла изменяется приблизительно на 8 ккал/кг. Равно­ мерность обогрева по длине батареи характеризуется коэффи­ циентом равномерности среднесуточных температур в кон­ трольных вертикалах, который определяется по формуле

(m — du) + (т — dK)}

2т

(2)

47

где R&— коэффициент равномерности температур в кон­ трольных вертикалах по длине'батареи;

т — число простенков батареи, за исключением двух крайних, примыкающих к контрфорсам, а также ре­ монтируемых и буферных печей;

dM— число простенков с отклонениями температур в кон­ трольных вертикалах с машинной стороны более ±20 °С от среднесуточной температуры по данной стороне батареи;

dK— то же, по коксовой стороне.

На хорошо отрегулируемой батарее Кб составляет 0,85— 0,95.

Вопросы и задачи

1.Почему необходимо подогревать коксовый газ перед по­ ступлением его на обогрев печей?

2.Чем определяется выбор контрольных вертикалов?

3.Чем объяснить, что коксовый газ не подается в регене­

раторы?

4.Каков порядок измерения температуры в контрольных вертикалах и приведение температуры к 20-й секунде после кантовки?

5.Как осуществляется дифференциальный подвод отопи­ тельного газа и воздуха в вертикалы по длине простенка?

6.Обезграфичивание корнюров и горелок.

7.До какого уровня целесообразно снижать температуру

отходящих продуктов горения. Определяющие факторы тем­ пературы отходящих газов.

8.Как влияет размер перевального и рециркуляционного окон на объем газов рециркуляции?

9.Что характеризует разность между термическим и теп­ лотехническим коэффициентами полезного действия коксовых печей?

10.Что называется приведенным удельным расходом тепла на коксование?

11.Чем вызывается необходимость обогрева печей сме­ шанным газом? Какой верхний допустимый предел примеши­ вания коксового газа к доменному и чем он определяется?

12.Укажите пределы взрываемости коксового и домен­ ного газов.

13.При расчете калькуляции себестоимости производства кокса учитывается расход коксового и доменного газов на обо­

48

грев. Теплота сгорания этих газов может значительно коле­ баться. Как это учитывается?

14.Как получить сравнительные данные выработки, газа различных заводов?

15.На рис. 4—11 показана схема рециркуляции продуктов горения. В чем конструктивное различие в оформлении ре­ циркуляции?

16.Что такое приведенная теплота сгорания коксового и доменного газов?

Рис. 4—11. Схема рециркуляции продуктов горе­ ния в печах ПВР и ПК.

вен 75,6%, при отоплении доменным газом — 73,7%. Коксо­ вая батарея состоит: 1) из 77 камер с полезным объемом 30,0 м3, оборот печи 15 ч; 2) из 65 камер с полезным объе­ мом 41,6 м3, оборот печи 12,5 ч.

Удельный расход тепла на коксование 1 кг .сухой шихты при обогреве коксовым газом составляет 606 ккал/кг, домен­ ным газом — 632 ккал/кг. .

Рассчитать: 1) необходимый часовой объем коксового и доменного газбв для обогрева батарей; 2) часовое количество коксового газа, отправляемое потребителю, в случае обогрева печей коксовым или доменным газом. Технический анализ шихты, %:

Ц7р= 4,0; Ас = 7,0;-К° = 25,6.

Насыпной вес рабочей шихты 0,737 т/м3. Низшая теплота сгорания коксового газа 4200 ккал/нм3, доменного газа —

920ккал/нм3. Плотность сухого коксового газа 0,47 кг/нм3.

За д а ч а 2. Рассчитать калориметрическую и теоретиче­ скую температуры пламени горения доменного газа со-

Температуру доменного газа и воздуха принять равной 30 °С. Оценить влияние а на температуру пламени.

З а д а ч а 3. Рассчитать калориметрическую и теоретиче* скую температуру пламени горения коксового газа состава, %;

Н2 — 58,00; СН4 — 26,10; Ст Ни — 2,30; СО — 5,60; С02 — 2,10; N2 — 2,80; 0 2 — 0,80; Н20 — 2,30 при а=1,0; 1,20; 1,30; 1,40;

без подогрева воздуха и с подогревом в регенераторах. Тем­ пература коксового газа 50 °С, воздуха — 30 °С.

З а д а ч а 4. Состав продуктов горения при отоплении пе­

4.4. Гидравлический режим коксовых печей

Под гидравлическим режимом коксовых печей понимают: распределение давлений в отопительной системе (в регенера­ торах, вертикалах, боровах, трубе) и камерах.

Гидравлический режим поддерживается таким, чтобы обеспечить, в случае образования трещин в кладке, постоян­ ство перетоков газа из печных камер в отопительную систему в течение всего периода коксования и избежать перетоков продуктов горения из отопительной системы в камеру.

Такое направление потока газа гарантирует поддержание герметичности кладки за счет отложения графита в трещинах и порах, образующегося при пиролизе углеводородов сырого коксового газа.

Основные принципы гидравлического режима коксовых пе­ чей всех систем заключаются в следующем:

1.Давление газа в камерах коксования от начала з

грузки до выдачи из них кокса должно быть всегда выше, чем в любой точке сопряженной с ней отопительной системы и выше давления окружающей атмосферы.

50