Современные конструкции коксовых печей

Коксовые печи системы Гипрококс с перекидными ка­налами и с парными вертикалами в России повсеместно распространены.

Основное количество батарей с перекидными каналами относится к системам ПК-42, ПК-45 и ПК-47, которые были созданы в 1942, 1945 и 1947гг.

Схема обогрева в печах перечисленных конструкций одинакова. В основу конструкции положен отопительный элемент, состоящий из двух обогревательных простенков и четырех узких регенераторов (рис. 5).

Отопительный простенок имеет 27 вертикалов. В сбор­ном горизонтальном канале между 14-м и 15-м вертика­лами имеется разделительная перегородка. Если просте­нок состоит из 28 вертикалов, то разделительная перего­родка делит простенок на две части с одинаковым числом вертикалов. Два смежных простенка, не соединен­ные перекидным каналом, работают на одном потоке. Воздушные регенераторы размещены под нечетными ка­мерами, над которыми проходят перекидные каналы, га­зовые регенераторы—под четными камерами. В связи с такой компоновкой на одноименном потоке всегда ра­ботает группа из четырех смежных регенераторов: воз­душного, двух газовых и воздушного. Таким образом, с регенераторами на нисходящем потоке граничат только воздушные регенераторы.

Регенераторы, как и отопительные простенки, разде­лены перегородкой, поэтому режим обогрева устанавли­вается для каждой стороны батареи раздельно.

Доменный газ на обогрев подается через газовые кла­паны, подовый канал, регенератор и косые ходы; коксо­вый газ — через корнюры.

При отоплении доменным газом количество газа и воздуха, поступающее в отдельные вертикалы, регули­руется при помощи нижних регистров, расположённых в основании вертикалов. Общее количество газа и воздуха на вертикал (не изменяя их соотношения) регулируется при помощи верхних регистров в горизонтальном канале.

При отоплении коксовым газом подача газа в верти­кал регулируется горелками, а воздуха — нижними ре­гистрами. Изменение положения верхних регистров в большей степени сказывается на количестве поступаю­щего в вертикал воздуха.

Схема движения газов в отопительных простенках и регенераторах печей ПК-2К (печи с перекидными ка­налами и двумя корнюрами) аналогична схеме движе­ния газов в печах ПК старых конструкций. Однако печи ПК-2К значительно совершеннее и имеют ряд принципиальных отличий (рис. 6).

В печах ПК-2К объединены газовые регенераторы, что позволило увеличить их полезный объем и уменьшить высоту, не уменьшая поверхности нагрева насадки. На­садка регенераторов фасонная, решетчатая, как и в пе­чах всех современных конструкций. Регенераторы, рабо­тающие на восходящем и нисходящем потоках, череду­ются через три — воздушный, газовый и воздушный. С нисходящим потоком, как и в печах ПК, граничат только воздушные регенераторы.

Коксовый газ в печах ПК-2К подается в отопитель­ные простенки по двум корнюрам, расположенным в массиве кладки корнюрной зоны. Оба корнюра работают одновременно, один подает газ только в четные вертика­лы, другой — в нечетные. Этим достигается более точное и равномерное распределение газа по вертикалам.

В типовых печах ПК-2К простенок объединяет 28 вер­тикалов и разделен на шесть секций, каждая из которых передает продукты горения в свой перекидной канал. Крайние секции объединяют по четыре вертикала, сред­ние — по пять вертикалов. Для регулирования количест­ва газа и воздуха, поступающего в данную секцию, в пе­рекидных каналах расположены специальные кирпичные шиберы. Положение этих шиберов влияет на поступле­ние бедного газа и воздуха и в меньшей степени на по­ступление коксового газа.

Верхняя часть косых ходов располагается вертикаль­но между корнюрами, что дает параллельное истечение струй бедного газа и воздуха в вертикалы. Такое движе­ние струй предотвращает быстрое их смешение и удли­няет факел горения газа, что благоприятно сказывается на равномерности обогрева камеры по высоте.

Для перемещения факела горения вверх практикуется также установка высоких рассекателей и высоких горелок коксового газа (рис. 7). Эти мероприятия позволяют обеспечить удовлетворительный прогрев верха коксового пирога.

Для облегчения регулирования обогрева и обеспече­ния герметичности отопительной системы разработана конструкция печей ПК-2К со всеми широкими регенераторами. Особенностью конструкций печей этого типа яв­ляется наличие надрегенераторного канала для соедине­ния регенератора с полупростенком другой стороны ба­тареи. Конструкция верхнего строения батареи ПК-2К со всеми широкими регенераторами аналогична кон­струкции верхнего строения печей ПК-2К со сдвоенными газовыми регенераторами. Конструкция зоны косых хо­дов существенно отличается, что обусловливается нали­чием широких регенераторов.

Регенераторы соединяются с отопительными простен­ками длинными косыми ходами, надрегенераторные ка­налы — короткими косыми ходами. Таким образом, в по­лупростенок, работающий на восходящем потоке, газы поступают из регенератора по длинным косым ходам, затем через перекидной канал в полупростенок, работа­ющий на нисходящем потоке, и по коротким косым хо­дам попадают в надрегенераторный канал регенератора противоположной стороны батареи.

Ось газовоздушного сопла располагается параллель­но оси простенка. Горелка коксового газа находится на­против рециркуляционного окна (рис. 8).

Группа из четырех регенераторов и двух обогрева­тельных простенков представляет собой отопительный элемент, не зависимый от остальных элементов отопи­тельной системы батареи. Регенераторы коксовой и ма­шинной сторон разделены между собой мощной раздели­тельной стенкой. Стены регенераторов расположены по оси отопительного простенка. Два регенератора отопи­тельного элемента, работающие на восходящем потоке, смещены по отношению к двум регенераторам, принима­ющим продукты горения, на одно расстояние между ося­ми простенка. Таким образом, с каждой стороны батареи у контрфорса образуется ложная регенераторная каме­ра, не связанная с отопительной системой.

В отличие от других конструкций печей с перекидны­ми каналами простенки, работающие на восходящем и нисходящем потоках, чередуются через один.

Для равномерного распределения газов по насадке регенераторов на восходящем и нисходящем потоках предусмотрены две колосниковые решетки — верхняя и нижняя, обладающие разным сопротивлением на вос­ходящем и нисходящем потоках.

В результате того, что равномерность обогрева печей ПК-2К достаточно высока, стены обогревательных простенков имеют одинаковую толщину по высоте камеры коксования и составляют 105 мм.

Уровень обогрева печей ПК-2К выбирается в зависи­мости от величины вертикальной усадки коксуемой ших­ты.

Печи ПК-2К отличаются высокой производитель­ностью, большой равномерностью обогрева и малым со­противлением отопительной системы. Так как сопротив­ление отопительной системы незначительно, прососы в печах ПК-2К сравнительно невелики.

Печи с парными вертикалами и рециркуляцией про­дуктов горения — ПВР, являясь оригинальной советской конструкцией, подверглись значительным изменениям. В результате усовершенствования средств регулирования распределения тепла по высоте и длине отопительного простенка удалось значительно увеличить высоту и дли­ну коксовой камеры, повысив тем самым производитель­ность батареи.

В печах ПВР-51 схема обогрева предусматривает че­редование вертикалов, работающих на восходящем (или нисходящем) потоке, через один. Такое решение приня­ли потому, что при - схеме с попарным горением в верти­калах неравномерно распределялись косые ходы по дли­не регенератора, в результате чего насадка регенерато­ров омывалась газами неравномерно.

Применение рециркуляции «по змейке» в печах ПВР-51 затрудняет поддержание гидравлического ре­жима, так как при рециркуляции в косые ходы последних вертикалов простенка по ходу «змейки» поступает повы­шенное количество продуктов горения, а в косые ходы первых вертикалов — пониженное. Количество продуктов горения, недостающее в первых вертикалах, равно из­бытку продуктов горения в последних вертикалах и со­ставляет величину, равную проценту рециркуляции. При движении «змейки» от фасада батареи к ее центру в ко­сые ходы головочных вертикалов попадает пониженное количество продуктов горения, а в косые ходы осевых вертикалов — повышенное. После кантования обогрева происходит обратное явление. В результате после каждо­го кантования перераспределяются потоки продуктов го­рения, что приводит к перераспределению статических давлений по длине регенератора. В результате при оди­наковом разрежении в регенераторах на нисходящем по­токе, одинаковом разрежении вверху газовых регенера­торов и одинаковом раскрытии пластин воздушных кла­панов разрежения наверху воздушных регенераторов на восходящем потоке различаются между кантованиями обогрева на 0,2—0,5 мм вод. ст. При отоплении коксовым газом неравномерность давлений по длине простенка, менявшаяся по кантовкам, затрудняет подбор горелок. Поэтому в печах ПВР последних конструкций рецирку­ляция осуществляется в замкнутых парах вертикалов (рис. 9).

Первая батарея ПВР большой емкости имела следу­ющие размеры коксовой камеры: общая длина 15040 мм, высота 5000 мм, средняя ширина 450 мм, полезный объ­ем 30 м³ (рис. 10, 11).

Печи с парными вертикалами и рециркуляцией про­дуктов горения обладают высокой равномерностью обогрева коксового пирога, малым сопротивлением отопи­тельной системы и высокой производительностью.

В новых конструкциях печей Гипрококса (с нижним подводом газа и нижним регулированием воздуха) под­вод коксового газа принципиально не отличается от опи­санных выше. Воздух подводится из газовоздушных кла­панов, расположенных по сторонам батареи, в подовый канал. Регенераторы полностью секционированы.

В печах с некомбинированным обогревом при ниж­нем подводе коксового газа и нижнем регулировании раздачи воздуха элемент из двух секций широкого воз­душного регенератора, разделенного для лучшей омываемости насадки продольной перегородкой, и двух сопряженных вертикалов.

Распределение воз­духа регулируется сни­зу через отверстие в верхней железобетон­ной плите и основании подового канала. Для этого устанавливают съемные кирпичи в ко­лосниковых отверсти­ях, соединяющих подо­вый канал с секциями регенераторов (рис 12).

Продукты горения отводят на обе стороны батареи через газовоз­душные клапаны.

В широком косом ходе, соединяющем ре­генератор с вертика­лом, установлен рассе­катель, разделяющий воздушную струю на два потока. Часть воз­душного сопла, распо­ложенная ближе к стен­ке вертикала, специ­альным шибером отде­лена от остальной ча­сти вертикала (рис. 13,а).

Таким образом, часть воздуха попадает в основание вертикала, а другая выводится несколько выше основания вертика­ла, что позволяет замедлить смещение газа с воздухом и способствует вытягиванию пламени.

Рециркуляционное окно для предотвращения образо­вании короткого замыкания газовой струи разделено на две половины перегородкой.

В печах с нижним подводом и регулированием газа и воздуха при комбинированном обогреве отопительные элементы образуют два сопряженных вертикала и четы­ре связанных с ними газовых и воздушных регенератора. Дюзовые каналы проходят в «опасной» разделительной стенке между газовыми и воздушными регенераторами. Расположение косых ходов (и конструкция разделитель­ного шибера) несколько отличается от расположения ко­сых ходов в печах с некомбинированным обогревом (рис. 13,6). Нижнее регулирование распределения воз­духа и газа осуществляют таким же образом, как и в пе­чах с некомбинированным обогревом.

Наличие индивидуальных подводов газа для каждого простенка облегчает регулирование подачи газа и возду­ха в отопительные вертикалы.

Поскольку все регулирующие устройства вынесены за пределы печной кладки и находятся в зоне низких тем­ператур, они легко доступны для контроля и замены. На­ряду со значительным облегчением условий труда обслу­живающего персонала в печах с нижним подводом может быть достигнута более высокая точность и ста­бильность регулирования обогрева. Поэтому печи боль­шой емкости начали строить с нижним подводом газа и нижним регулированием подачи воздуха.