Технология производства кокса - Иванов Е.Б
Скачать (прямая ссылка):
Первоначально уголь после загрузки в печь нагревался за счет тепла, аккумулированного печью во время предыдущего коксования. Так зарождался периодический процесс коксования с использованием ранее накопленного тепла. Необходимость быстрого прогрева малотеплопроводной угольной загрузки привела к переходу от полусфери-
ческой формы ульевых печей к длинным, высоким и узким камерам прямоугольного сечения.
Параллельно совершенствовался нагрев угольной загрузки: камеры и отопительное пространство разделили, летучие продукты сжигали в отопительном пространстве, а не в рабочем объеме, как это было в кучах, стойловых и ульевых печах.
Первыми коксовыми печами в современном смысле этого слова, т. е. периодически действующими камерными печами, были вертикальные печи, разработанные в 1850 г. Анпольтом. Эти печи не получили распространения в коксовой промышленности, несмотря на многие преимущества. По принципу этих печей в дальнейшем строились некоторые агрегаты газовых, полукоксовых и других заводов с аналогичной технологией. Идеи вертикальной печи с удалением готового продукта снизу через под и сейчас еще привлекают внимание многих специалистов.
Начиная с середины XIX в. в коксовом производстве широко начали применять печи с горизонтальными камерами, незначительно расширяющимися в сторону выгрузки кокса. Так как емкость каждой такой камеры небольшая, то для повышения производительности установки в целом начали сводить камеры в батареи, а в дальнейшем увеличивать число камер в батарее. Расположенные рядом камеры разделяли обогревательным пространством, находящимся между их стенами. Первые печи такого типа были построены в 1856 г. во Франции, а уже в конструкциях таких печей, построенных в Бельгии (1867 г.), были использованы основные элементы современной коксовой печи: узкая камера коксования с двухсторонним обогревом угольной загрузки от отопительных простенков, разделенных перегородками из огнеупорного кирпича на вертикальные обогревательные каналы.
Камеры загружали сверху через один или несколько загрузочных люков, готовый кокс выталкивался штангой после снятия дверей на торцах камеры. Таким образом, обслуживание печи уже приняло формы, сохранившиеся до нашего времени.
К началу 80-х годов XIX в. во Франции и Германии начали внедрять печи с улавливанием летучих продуктов коксования. Коксовый газ после улавливания некоторых летучих продуктов коксования (вначале смолы и аммиака, а позже — и бензола) сжигали в вертикальных отопительных каналах обогревательного простенка («вертикалах»), полностью изолированных от камеры коксования; камера коксования стала полностью изолирована от наружного воздуха. В связи с этим в конструкции печи появились новые элементы: устройства для распределения и регулирования количества отопительного газа и воздуха по обогревательным простенкам батареи и по отдельным вертикальным отопительным каналам каждого простенка. Эти новшества диктовались не только экономическими соображениями, но и стремлением снизить загрязнение воздушного бассейна.
Первые печи с улавливанием потребляли для обогрева практически весь газ, получающийся при коксовании. Применение принципа регенерации тепла, предложенного Сименсом и внедренного в конструкциях коксовых печей Гофманом (1881 г.), значительно снизило расход
газа на обогрев печей. Первые батареи коксовых печей с регенераторами давали уже более 10% избыточного газа, а в дальнейшем и значительно больше. Печи имели общие для всей батареи продольные регенераторы, расположенные вдоль оси батареи. Индивидуальные поперечные регенераторы для каждой печи, представляющие собой более совершенную теплотехническую конструкцию, были предложены значительно позже (1904 г.) Генрихом Копперсом.
Объем производства кокса в 1913 г. составил: в США — 42 млн. т, в Германии — 34,6 млн. т, в Англии— 13 млн. т. В России в 1913 г. было произведено всего 4,4 млн. т кокса.
В 1910 г. для обогрева коксовых печей начали применять низкокалорийные («бедные») газы — доменный и газогенераторный — с предварительным подогревом их в регенераторах. Это дало возможность дополнительно высвободить часть коксового газа для использования его вне коксового производства.
В 1900 г. в Канаде впервые применили динасовые огнеупоры для кладки камер коксовых печей, а в 1908 г. в США были построены коксовые печи полностью из динасовых огнеупоров. В Европе динасовый кирпич для строительства коксовых печей начали применять значительно позже. Уже в 1908 г. было установлено, что печи, выложенные из динасового кирпича, работали с периодом коксования 16—17 ч, тогда как такие же печи на батареях, выложенных из шамотного кирпича, при одинаковых условиях работали с периодом коксования 24 ч. Эти свойства динаса вместе с повышенной устойчивостью к солям, содержащимся в угольной шихте, обусловили почти исключительное применение динаса в кладке камер коксовых печей.
После первой мировой войны сформировались главные элементы конструкций коксовых печей и стабилизировались размеры камер: ширина 400—450 мм, высота 3,8—4,5 м, длина 12—14 м. В 1928 г. в Германии были построены печи высотой 6 м с применением специальных устройств для равномерного обогрева камеры по высоте.
