Text
                    ПРАВОМ НИК
ОКСОХИМИКА
В ШЕСТИ ТОМАХ
Под редакцией А. К. Шелкова
ТОМ II
ПРОИЗВОДСТВО КОКСА

- ’> и

ИЗДАТЕЛЬСТВО «МЕТАЛЛУРГИЯ»
Москва 1965

УДК 662.73/74(041) АННОТАЦИЯ Во втором томе Справочника коксохимика освещены вопросы процесса коксования и про- изводства иокса. Описаны коксовые печи, обо- рудование, машины и технологические метал- локонструкции коксовых печей, а также устройства для тушения, сортировки и отгруз- ки кокса. Рассмотрены вопросы эксплуатации, регулирования теплового и гидравлического режима коксовых печей и контроля производ- ства. Подробно освещены требования к ка- честву кокса и методы его испытания. Даны сведения по коксованию пека, конструкциями пекококсовых печей и их оборудованию. Справочник рассчитан на широкий круг ин- женерно-технических работников, проектиров- щиков коксохимического производства, а так- же на студентов старших курсов, специализи- рующихся по коксохимии, и преподавателей химической переработки топлива. Авторы Докт. техн, наук Е, М. Тайц (1 гл.), канд, техн, наук С. А. Шварц) (15 гл.),, инженеры И. Б. Пейсахзон (2, 3 гл.) М. Л. Гельфер (6 гл.), М. Т. Дмитриен- ко (8 гл.), Г. А. Дорфман (5 гл.), Е. М. Израэлит (2 гл.), Н. К. Кулаков (6, 7, ‘10, 16 гл.), С. И. Кафтан (13, 14 гл.), Б. С. Кушлянский (9 гл.), А. С. Леонов (1 гл.), |Л. В. Мейксон! (4 гл.), Г. А. Шварц (Ы, 12, 14 гл.), И. Я. Шварцман (4 гл.), Н. Я- Яценко (11 гл.), П. П. Бабин (11 гл.). Редакторы Докт. техн. наук. проф. И. М. Канин, инженеры В. П. Козырев, И. Б. Пейсахзон, П. И. Куперман, К- И. Лгалов, В. А. Лейтес, Б, 3. Лернер, А. Г. Потапов, М. Л. Гельфер, Редактор издательства Н. А. Ряднова Технический редактор Л, В. Добужинскси, Сдано в производство 19/XII 1964 г. Подписано в печать 11/VI 1965 г. Бумага 70 X 108/’is — 9,0 бум. л. = 24,66 печ. л. (уел.) Уч.-изд. л. 31,95 Т-08804 Тираж 3562 Изд. № 3108 Заказ 924 Цепа I р. 80 к. Издательство «Металлургия», Москва Г-34, 2-й Обыденский пер., 14 Экспериментальная типография ВНИИПП Государственного комитета Совета Министров СССР по печати Москва И-51, Цветной бульвар, 30
Глава 1 ПРОЦЕСС КОКСОВАНИЯ ОСОБЕННОСТИ ПРОЦЕССА ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОГО КОКСОВАНИЯ КАМЕННЫХ УГЛЕЙ Под коксованием в общем виде понимают сложный процесс превращений топлива при нагреве до высоких температур без доступа воздуха. Характер этих превращений зави- сит от конечной температуры нагрева (к. т. н.) топлива. Обычно коксование завершается при к. т. н. в интервале 950—1050° С. Этот про- цесс называется высокотемпературным кок- сованием. Различают также низкотемпера- турное коксование, или полукоксование (к. т. н. = 500 - 600° С), и среднетемпера- турное коксование (к. т. н. = 750° С). К. т. н. существенно влияет на выход и качество химических продуктов, а также на качество твердого остатка. Полукокс ха- рактеризуется значительно меньшей прочно- стью в сравнении с коксом, получаемым при высокой к. т. н. Кокс среднетемпературного коксования отличается высокой реакционной способностью. Полукоксованию и среднетемпературному коксованию подвергается небольшая часть добываемого топлива. Процесс высокотемпературного коксова- ния, осуществляемый в современных камер- ных печах, характеризуется разновременно- стью явлений, происходящих в отдельных слоях угольной загрузки по ширине камеры коксования. На рис. 1-1 показаны изохроны температур по ширине камеры. К концу коксования линии становятся пологими. Од- нако в течение всего основного времени коксования изохроны располагаются круто, что объясняется малой температуропровод- ностью угольной загрузки. Из-за этого в коксуемом массиве длительно существуют одновременно слои кокса, полукокса, пла- стический слой, а также слои сухого и сы- рого угля. Хотя коксование в печной камере проис- ходит послойно, кокс вместе с тем форми- руется в виде монолитных и прочных кус- ков, имеющих большее или меньшее количе- ство трещин. При рассмотрении процессов, происходя- щих в каждом слое в течение всего перио- да коксования, можно для упрощения вы- делить следующие стадии: 1) от момента загрузки до образования угольной пласти- ческой массы; 2) пластического состояния; 3) от начала образования полукокса до кон- ца коксования. Рис. 1-1. Изохроны температур по ширине камеры коксования
4 Процесс коксования В первой стадии удаляются окклюдиро- ванные газы и влага и начинается разложе- ние угля. При переходе угля в пластическое состоя- ние происходит спекание угля — явле- ние, имеющее решающее значение для все- го процесса коксообразования. В третьей стадии образовавшийся при за- твердевании пластической массы полукокс упрочняется. Таблица 1-1 Газовыделение в отдельных стадиях процесса коксования кузнецких углей Месторож- дение угля Выделилось летучих веществ, % до начала образова- ния плас- тической массы в период пласти- ческого состояния от начала образова- ния полу- кокса и до конца коксова- ния Прокопьев- ское Ленинское 11,9 14,9 20,3 34,9 67,8 50,2 В табл. 1-1 приведены примерные данные о выходе летучих веществ в отдельных ста- диях процесса коксования. В табл. 1-2 приведены температурные границы интервала пластичности донецких углей. этом может развиваться определенное дав- ление вспучивания (распирания), которое зависит также от газопроницаемости слоев полукокса — кокса и густоты сети образую- щихся в них трещин. Давление вспучивания может быть на- столько большим, что способно нарушить кладку печных камер, в особенности когда коксуются малоусадочные хорошо спекаю- щиеся угли. Данные, полученные при испытании до- нецких углей в печи с подвижной стенкой, показаны в табл. 1-3. Кривые давления вспучивания шихт из Рис. 1-2. Результаты исследования давления вспучивания различных углей: 1 — марка ОС; 2 — марка К; 3 — марка Ж; 4 — марка Г Производилось измерение давления рас- пирания непосредственно в пластическом слое в промышленных печах (Гипрококс). Оказалось, что для типовых шихт из донец- Таблица 1-2 Темпе1»атурные границы пластического слоя углей ОФ или ЦОФ Технологическая группа углей Технический анализ, % Пластометри- ческие пока- затели, мм Температура1 на- чала размягче- ния, °C Температура1 на- i чала затвердева- ния пластичес- кой массы, °C 1 Температурный 1 интерт ал плас- I тпчнкти, °C дс иг X У Ново-Гслубовская . . . Г16 1,42 8,46 38,38 38 16 340 430 90 Никитовская Ж21 0,86 7,80 27,41 15 23 366 473 107 Ново-Узловская .... Ж21 0,66 9,68 28,71 12 25 361 474 ИЗ Донецкая КЖ 0,52 6,46 22,99 11 20 381 479 98 Богураевская ОС6 0,81 8,93 17,14 13 9 413 481 68 Ново-Кондратьевская . . ОС 0,61 8,05 14,90 13 6 418 480 62 1 Температурные границы пластического слоя углей определялись на дилатометре Одябзра— Арну по несколько измененной методике. ОБРАЗОВАНИЕ ПЛАСТИЧЕСКОГО СЛОЯ И ЕГО СВОЙСТВА Вязкая пластическая масса оказывает большее или меньшее сопротивление эва- куации продуктов разложения, которые стремятся увеличить объем угольной за- грузки (привести к ее вспучиванию); при ких углей максимум давления возникает в конце второго часа коксования у пода ка- мер и составляет 0,12 кг/сдг2. К верху печи давление уменьшается. Среднетемператур- ное давление составляет 0,05 кг/см2. На рис. 1-3 представлены кривые давле- ний в камере на протяжении процесса кок- сования
Структура кокса слоевого процесса 5 Таблица 1-3 Зависимость между давлением распирания, спекаемостыо и пластометрическими показателями углей Шахта н пласт Марка Давление распира- ния кг, см2 Технический анализ, % Спека- емость по ИГИ Пластометри- ческне пока- затели, мм зола выход ле- тучих веществ X У № 5/6 им. Димитрова г 0,060 6,10 38,90 19,5 33 11 № 29, пласт Смоляниновский . . ж 0,099 8,05 32,38 18,6 23 15 № 3-бис, пласт Макеевский . . . ж 0,175 10,02 28,57 31,4 6 26 Ясиновка, пласт Макеевский . . . к 0,205 6,52 23,95 22,6 3 20 № 11/21, пласт Прасковеевский ОС 0,310 10,76 16,76 8,0 8 7 Московская, пласт Смоляниновский ОС 0,035 7,77 16,38 — 21 Ок. 6 Для кузнецких углей давления распира- ния, полученные ВУХИН на печи с подвиж- ной стенкой, составили, «г/см2: Г — 0,018; Ж — 0,020 + 0,058; К — 0,010 + 0,035. Свойство пластической массы оказывать сопротивление удалению газов характери- зует ее газопроницаемость или газонепро- ницаемость. По этому свойству угли могут Рис. 1-3. Кривые давления в кок- совых печах прн коксовании шихт из донецких углей: 1 — низ загрузки; 2 — центр за- грузки; 3 — верх загрузки Поскольку при обычных условиях коксо- вания объем загрузки ограничен и малога- зопроницаемая масса испытывает сопротив- ление расширению, можно считать, что ог- раничение в увеличении объема угольной загрузки способствует получению прочного кокса из правильно подобранной смеси уг- лей. Если же возникают условия, при кото- рых масса свободно вспучивается, то вме- сто нормального кокса образуется губча- тый кокс, т. е. рыхлая, вспученная непроч- ная масса. При высокой газопроницаемости пластической массы и очень малом давле- нии распирания прочность получаемого в печной камере кокса может оказаться по- ниженной. Газопроницаемость и вспучивание пласти- ческой массы зависят от вязкости угля в пластическом состоянии. Необходимую вязкость пластической мас- сы обеспечивает правильный подбор шихты для коксования и условия ее подготовки. ( ТРУХгТУРА КОКСА СЛОЕВОГО ПРОЦЕССА Эвакуация газов из пластической уголь- ной массы сопровождается образованием системы пор в коксе. Местное течение мате- риала может происходить из-за трения, возникающего вследствие сопротивления угольной массы удалению газов. Если рас- сматривать поперечные срезы кусков кок- са. в особенности с помощью бинокулярной лупы или микроскопа, в углублениях тела кокса можно обнаружить характерный блеск (стенок пор), что может быть след- ствием течения материала. По блеску продольные срезы кусков нор- мального металлургического кокса сущест- венно отличаются от поперечных, что объ- ясняется определенной ориентированностью системы пор в коксе. Если считать, что фор- ма пор в коксе напоминает линзовидную, то в продольном разрезе куска очертания пор будут приближаться к эллипсам, а в попе- речном— к кругам. В продольном разрезе мы видим поглощающие свет полости, и потому поверхность матовая, в поперечном разрезе — отражающие свет углубления, и поэтому поверхность характеризуется блес- ком. В результате ориентированности системы пор в продольном разрезе кокса хорошо видна его слоистость, следствием которой является анизотропия кокса, т. е. различие свойств в двух направлениях — продольном и поперечном. Оптическая анизотропия заключается в том, что попе- речные срезы кусков кокса значительно сильней отражают свет, чем продольные Наблюдается и механическая анизотропия Испытания показали, что упругая де- формация вдоль куска кокса оказыва- ется большей, а сопротивление сжа- тию и модуль упругости меньши- ми, чем при испытании аналогичных образ- цов в поперечном направлении. Это объяс- няется текстурными особенностями кусков кокса; расположением элементарных слоев, составляющих тело кокса, параллельно обо» гревающим поверхностям.
6 Процесс коксования Ниже приведены данные испытания кус- ков кокса одного из коксохимических заво- дов, работающего на донецких углях. Если значения, полученные при испытании об- разцов в продольном направлении, прирав- нивать единице, то показатели, характери- зующие свойства образцов кокса, вырезан- ных в поперечном направлении, соответст- венно будут: Сопротивление сжатию.............1,35 Модуль упругости ................1 ,30 Газопроницаемость................1 35 Прочность и пористость тела кокса оп- ределяются не только природой углей, со- ставом и свойствами коксуемой смеси, но и основными условиями процесса коксова- ния, в частности тем, что пластический слой не может свободно расширяться. ФАКТОРЫ, ОПРЕДЕЛЯЮЩИЕ КРУПНОСТЬ И СТЕПЕНЬ ТРЕЩИНОВАТОСТИ КОКСА Крупность и степень трещиноватости кок- са, так же как и структура тела кокса, за- висят не только от свойств исходных углей или состава шихт, но и от основной особен- ности процесса в современных печах — его послойности. После затвердевания пластической массы, т. е. превращения ее в полукокс, продолжа- ется интенсивный процесс разложения и преобразования молекулярной структуры вещества, из-за чего наблюдается упрочне- ние материала кокса и его усадка. Кривая динамики процесса усадки для отдельных углей и шихт имеет характер- ный вид. На рис. 1-4 показана зависимость Температура, Т Рис. 1-4. Зависимость скорости усадки от температуры коксова- ния: 1 — уголь Г; 2 — уголь К скорости усадки от температуры для углей Г и К. Усадка в коксуемом слое, очевидно, начинается с того момента, когда прекра- щается давление вспучивания. В соответст- вии с изменением скорости удаления лету- чих веществ скорость усадки вначале воз- растает, а затем снижается (часто на кри- вой усадки бывает два максимума). Для процесса коксования характерно по- следовательное в каждом слое увеличение скорости усадки и дальнейшее ее уменьше- ние. Это значит, что в смежных слоях, ко- торые находятся на разных стадиях про- цесса коксования, скорость усадки будет разной. При этом разность скорости усад- ки, или градиент скорости у с а д- к и, постепенно уменьшается в течение кок- сования (аналогично тому, как снижается температурный градиент). Градиент скоро- сти усадки является одной из причин воз- никновения в коксуемом массиве 'внутрен- них напряжений и образования трещин, от которых зависит и ситовый состав кокса. Регулирование градиента усадки, и тем самым кусковатости и степени трещинова- тости кокса, возможно путем соответствую- щего изменения абсолютной усадки мате- риала, которая, в первую очередь, зависит от выхода летучих веществ, скорости кок- сования и спекаемости шихты. Влияние абсолютной усадки подтвержда- ется тем, что при коксовании углей с боль- шим выходом летучих веществ (и доста- точно высокой спекаемостью) увеличивает- ся трещиноватость кокса. Сравнивая данные о скорости усадки смежных слоев кокса (в различные часы коксования) при нагревании шихт или уг- лей с разным выходом летучих веществ (например, Г и К), можно видеть, что разность в скорости усадки при переходе от одного слоя к другому (т. е. градиент усадки) для угля типа Г значительно выше, чем для угля марки К. При увеличении скорости коксо- вания возрастает температурный градиент и повышается, следовательно, градиент скорости усадки. Это приводит к росту внутренних напряжений и увеличе- нию трещиноватости кокса. Поэтому путем изменения скорости коксования можно су- щественно менять крупность и трещинова- тость кокса. Спекаемость углей также имеет большое значение для трещинообразования. Из уг- лей или смесей с избыточной спекаемостью при одинаковой усадке, равной скорости нагрева, а также одинаковых значениях измельчения и плотности образуется более трещиноватый кокс. В этом случае проч- ность связи между смежными слоями за- твердевающей и подвергающейся усадке массы повышается, что приводит к росту напряжений, возникающих из-за усадки этих слоев с разной скоростью. Путем правильного составления шихты и выбора необходимого режима нагрева могут быть созданы условия, при которых образуется не только прочный, но и крупный кокс. ЗАВИСИМОСТЬ СВОЙСТВ КОКСА ОТ УСЛОВИЙ подготовки И НАГРЕВА ШИХТЫ Качество кокса зависит от многих тех- нологических факторов, в частности от сте- пени измельчения угля, степени уплотнения (насыпного веса) шихты, содержания вла- ги, режима нагрева и др.
Зависимость свойств кокса от условий подготовки и нагрева шихты 7 От степени измельчения угля в опреде- ленной мере зависят спекаемость шихты (прочность тела кокса), а также кускова- тость и степень трещиноватости кокса. По- этому большое значение имеет установление оптимальной степени измель- чения и схемы дробления углей. При этом необходимо учитывать, что для полу- чения возможно более однородной шихты, а следовательно, и однородного по структу- ре и свойствам кокса, необходимо более тон- кое измельчение компонентов; лишь в этом случае может быть достигнуто совершенное смешение разнородных по свойствам части- чек. Однако при чрезмерном измельчении понижается насыпной вес шихты, затрудня- ются условия загрузки и — что очень важ- но— часто повышается вязкость угля при его переходе в пластическое состояние (табл. 1-4), т. е. понижается его спекае- Таблица 1-4 Увеличение вязкости пластической массы при измельчении угля Уголь, шахта, пласт Относительная вязкость пласти- ческой массы уг- лей при измельче- нии (в относитель- ных единицах) 1,5—0 лм:|о,2—0 мм Газовый, шахта А, пласт Поленовский Жирный, Бабанаковский 625 805 уклон, пласт 23 ... . Жирный (Осиновский) 690 770 шахта 4, пласт П2 . . Коксовый, шахта Проко- 1950 2255 пьевская, пласт Внут- ренний 5450 10000 Коксовый, шахты 1—2 Тощий, спекающийся, 9900 — шахты 9—15 24000 — мость. Здесь наблюдается эффект самоото- щения, заключающийся в том, что при очень тонком помоле облегчаются условия уда- ления летучих продуктов (при этом пони- жается давление вспучивания), из-за чего при пиролизе усиливаются реакции поли- конденсации, ведущие к уменьшению теку- чести массы. Характер изменения прочности кокса в зависимости от степени измельчения для уг- ля Кузнецкого и Карагандинского бассей- нов виден из рис. 1-5. При слишком грубом измельчении шихты качество кокса ухудшается (структура его становится неоднородной, прочность пони- женной); при наличии в шихте, основная масса которой достаточно тонко измельче- на, крупных минеральных зерен или гру- бых частиц угля (5—6 мм и выше) проч- ность образующегося кокса меньше из-за развития дополнительных «местных» тре- щин, обусловленных этими включениями. Поэтому необходимо стремиться к тако- му измельчению шихты, при котором не образуется излишнего количества самых тонких фракций и вместе с тем додрабли- ваются наиболее крупные частички. Особен- но важно подвергнуть достаточно тонкому Рис. 1-5. Зависимость прочности кок- са от степени измельчения кузнецких углей: I — карагандинский уголь; 2 — уголь марки К; 3 — уголь марки Ж; 4 — уголь марки Кг дроблению зерна матовых углей, доля ко- торых может быть значительной при коксо- вании полосчатых петрографически неодно- родных углей с большим содержанием фю- зинита. Вообще следует подходить диф- ференцировано к измельчению углей от- дельных марок. При этом следует учиты- вать спекаемость угля данной марки, а также спекающие свойства других компо- нентов и содержание каждого из них в шихте. В случае недостаточно тонкого дробле- ния слабоопекающихся углей (для которых в пластическом периоде характерно малое время контакта с окружающей массой вследствие повышенной температуры раз- мягчения и малого интервала пластичнос- ти) уменьшается поверхность контакта зерен этих углей, что отрицательно сказы- вается на прочности кокса. Однако избы- точное измельчение (излишинй рост внеш- ней поверхности) также может увеличить истираемость кокса в результате «самоото- щення» шихты. Прочность, размеры кокса и его трещи- новатость зависят в значительной степени и от насыпного веса шихты. При уплотне- нии шихты увеличивается площадь контак- та между зернами углей. Это приводит к тому, что возрастает и прочность связи между размягчающимися частичками в результате взаимодействия ;по поверхнос- тям соприкосновения. Образующийся кокс в этом случае получается более прочным. Для повышения насыпного веса шихты существует несколько способов. Распрост- ранен способ микродобавок углеводородных жидкостей (например, керосина). Макси- мальное увеличение насыпного веса дости- гается при оптимальной величине микро- добавки (табл. 1-5).
8 Процесс коксования Таблица 1-5 Влияние микродобавок на насыпной вес (влажность шихты 5%, содержание класса < 3 мм 91,5%) Добавка ке- росина, % Насыпной вес г/дм3 Увеличение насыпного веса, % 0,0 665 0,05 762 14,5 0,10 722 8,5 0,20 720 8,2 0,30 718 7,8 0,50 710 6,7 1,00 708 6,4 Трамбование шихты позволяет получить угольный пирог с плотностью до 0,9— 1,0 т/м3, благодаря чему из углей понижен- ной спекаемости можно получить относи- тельно прочный кокс (табл. 1-6). Коксование термически обработанной шихты существенно сказывается не только на производительности коксовых печей, насыпном весе шихты, прочности кокса, но и на его куоковатости и степени трещино- ватости. Существенно влияет на качество кокса режим напрева угля. Изменение ско- рости нагрева и конечная температу- ра коксования отражаются одновременно на прочности тела кокса и на его трещино- ватости. Это подтверждают данные табл. 1-9, где представлены результаты коксования шихты из углей Кузнецкого бассейна состава: 17% 1Ж26; 11% 2Ж26; 41% КЖ14; 31% К2 (технический анализ шихты: 6% 1ГР, 8,3% Л«, 24,3% Vе; у = |1'6 мм). Влияние скорости нагрева на качество кокса из донецких углей иллюстрируется данными табл. .1-10, из которых видно, что с повышением температуры обогрева и ско- рости коксования, как и в случае Кузнец- ких углей (табл. 1—9), возрастает проч- Таблица 1-6 Влияние трамбования шихты на качество кокса из кузнецких углей пониженной спекаемости (у—12 мм) Способ загрузки Объемный вес т/м9 Период коксо- вания ч—мин Ситовый состав кокса по классам (мм), % Барабанная проба, кг >80 80-60 60-40 40—25 оста- ток 10-0 мм Насыпью 0,67 14—30 45,1 34,6 16,2 4,1 292 73,7 С трамбованием 0,90 16—50 42,9 37,6 15,5 4,0 324 43,4 То же 1,03 17—20 39,1 40,1 16,4 4,4 316 37,7 Проводятся опыты по частичному брике- тированию шихты из слабоспекающихся уг- лей для повышения плотности печной за- грузки. Разрабатывается также проблема коксования шихт, подвергнутых предвари- тельной термической обработке и сушке. Таблица 1-7 Влияние предварительного нагревания шихты на ее насыпной вес Температура предва- рительного нагре- вания, °C Влажность % Насыпной вес кг/м9 Без иагрева 10 728 » » 3,8 800 120 - 1 1 850 210 — 862 260 — 851 300 — 834 Эти способы уменьшают содержание влаги в шихте до ~2°/о, что значительно повы- шает насыпной вес, загрузки (табл. 1-7) и улучшает качество кокса (табл. 1-8). ность тела кокса, уменьшается содержа- ние крупных классов и повышается его трещиноватость, что приводит к пониже- нию остатка в барабане. Форсированный нагрев более целесообразен в случае шихт умеренной спекаемости. Зависимость качества кокса от ширины камеры коксования определяется в первую очередь свойствами шихты. В печных каме- рах равной ширины при одинаковых темпе- ратурах обогрева в широких камерах про- исходит укрупнение кокса (из-за меньшего градиента скорости усадки). При коксова- нии в широких камерах (450 мм) шихт из хорошо спекающихся донецких углей об- разуется кокс лучшего качества. При коксовании в широких камерах куз- нецких углей с хорошей спекаемостью ме- ханическая прочность кокса по сравнению с коксом ив печей шириной 407 мм может не- сколько возрасти, так же как и крупность металлургического и скипового кокса. вместе с тем при коксовании в широких камерах шихт с недостаточно высокой спе- каемостью механическая прочность кокса может понизиться. Влияние продолжительности коксования иа качество кокса также
Зависимость свойств кокса от условий подготовки и нагрева шихты Таблица 1-8 Изменение качества кокса при предварительной термической обработке шихты Шахта Учас- тие в смеси % Условия коксования Качество кокса темпера- тура нагрева угля °G период коксо- вания ч — мин Ситовый состав кокса по классам (мм), % Барабанная проба, кг >80 80-60 60—40 40-25 оста- ток класс 10—0 мм Абашевская 1 (жир- ный уголь) .... 50 Без наг- рева 15—00 62,4 19,4 13,8 4,4 291 64 № 9—15 —- 170 12—20 63,1 16,2 15,6 5,1 303 46 Анжеруголь (слабоспе- кающийся) .... 50 215 11—45 63,2 16,9 14,4 5,1 294 51 определяется свойствами шихты. В случае ожир1ненной шихты удлинение периода кок- сования приводит к образованию кокса от- носительно лучшего качества, что можно объяснить уменьшением скорости коксова- ния и градиента усадки. Таблица 1-9 Зависимость прочности кокса от скорости процесса коксования кузнецких углей Номер режима 1 Средняя скорость повышения темпера- туры в осевой плос- кости загрузки град!мин Средняя конеч- ная температура 1 в осевой плос- I костн пирога, °C Барабанная проба, кг в интер- вале 300—500°С в интер- вале 500—700°С оста- ток 10-0 мм 1 2,2 2,5 820 304,1 49,6 2 2,6 2,6 925 324,6 42,0 3 3,2 2,5 1000 314,6 36,8 Большое значение имеет равномер- ность качества кокса. В одной и той же печной камере можно получить кокс раз- личного качества при недостаточной равно- мерности обогрева по длине и 'высоте печ- ной камеры, а также из-за неодинакового уплотнения загрузки. Исследования Гипрококса и УХИН на холодной модели печной камеры высотой 5 jh и объемом 30 я3 показали, что при всех существующих методах загрузки плотность шихты в объеме камеры неодинакова. Так, для шихты с влажностью 10,5% и помолом <3 ,н.и93% наибольшая плотность загрузки (920—955 кг/м3) наблюдалась на поду ка- меры по оси загрузочных люков; по высоте камеры под загрузочными люками и непо- средственно под планирной штангой плот- ность составляла 850—900 кг/м3; наимень- шая плотность между загрузочными люками и у дверей 700—750 кг/м3. Неравномерность плотности шихты объясняется уплотнением ее при падении в камеру, а также утрамбо- выванием планиром. -Равномерность нагрева печной загрузки по -высоте -и длине камеры зависит от коч- Таблица 1-10 Зависимость качества кокса от температуры коксования шпхт из донецких углей Показатели Номер опыта 1 2 3 4 Шихта Состав, %: Г 10 10 20 20 Ж 45 45 40 40 К 25 25 20 20 ОС 20 20 20 20 Содержание класса >3 мм, % . . . 92,0 94,0 93,0 93,7 №р 8,0 7,3 6,8 8,4 Ас 7,13 7,14 7,11 7,78 Vr 27,1 27,4 29,0 29,0 Q с д об 2,17 2,12 2,27 2,37 Условия коксования Период, ч-мин . . 13—55 12— 14— 12— Средняя скорость коксования, мм/ч 14,7 30 16,3 00 14,6 30 16,3 Температура в кон- трольных верти- калах с коксовой стороны, °C . . 1360 1417 1361 1412- Кокс Барабанная проба кг: остаток , . . 336,5 324,8 334,8 320,7 класс 10—0 мм 28,2 21,2 30,4 19,4 Содержание клас- сов 60 мм, % . . 48,4 47,6 54,2 46,8 структи-вных особенностей обогревательного простенка и технологического режима обо- грева. В табл. 1-11 показано, как сказывается полнота загрузки на прогреве верха коксо- вого пирога.
to Процесс коксования Таблица 1-11 Влияние полноты печной загрузки на прогрев верхних зон коксового пирога Высота под- сводового пространства после заг- рузки, мм Конечная температура коксово- го пирога на расстоянии от пода камеры, °C 3200 мм | 3570 мм 3770 мм 230 125 0 1030 970 937 998 819 706 952 832 746 Большое влияние на температуру верхней зоны загрузки и температуру подсводового пространства оказывает вертикальная усад- ка шихты в камере коксования (табл. 1-12). Показатели Величина усадки, мм Средняя конечная тем- пература верхней зо- ны коксового пиро- га, °C .............. Конечная среднедина- мическая темпера- тура коксового пи- рога, °C ............ Таблица 1-12 Шихта 363 ’ 420 310 946 984 890 929 949 880 Величина усадки зависит от технологических свойств шихты и содержания влаги; она изменяется и при обмасливании. Вертикальная усадка составляет пример- но 300—350 мм для шихт из донецких уг- лей и 400—450 мм для шихт из кузнецких углей. В результате сокращения объема коксо- вого пирога в процессе коксования наблю- дается и его поперечная усадка. Благодаря достаточной поперечной усадке коксовый пирог может быть легко выдан из печи. Сокращение ширины пирога зави- сит от усадки кокса и давления распирания шихты. Измерения показали, что при усад- ке 2,6—2,8 мм «тяжелого хода» печей не бывает. Начало поперечной усадки наблю- дается на 8—9 ч коксования. ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРНОГО РЕЖИМА КОКСОВАНИЯ НА ВЫХОД И КАЧЕСТВО ХИМИЧЕСКИХ ПРОДУКТОВ КОКСОВАНИЯ Выход и качество химических продуктов коксования зависят от ряда факторов: сте- пени метаморфизма, петрографического со- става углей, выхода летучих веществ, влаж- ности, температурного режима коксования и др. Выход химических продуктов коксования из донецких углей различной степени мета- морфизма приведен в табл. 1-13. Таблица 1-13 Выход продуктов коксования из донецких углей, % к сухому углю Д 59,90 5,20 8,60 1,57 23,360,62 0,75 Г 72,57 5,27 4,83 1,37 14,740,22 1,00 Ж 75,03 5,10 4,41 1,05 13,000,22 1,19 к 81,41 2,87 3,07 0,80 10,850,26 0,74 ОС 85,86 1,70 1,85 0,38 9,90 0,20 0,11 (Выход >смолы и сырого бензола при коксо- вании шихт с различным выходом летучих веществ меняется следующим образом, % к сухому углю: Выход летучих веществ Смола Сырой бензол из шихты 20—22 23-25 26-28 2,5-2,7 2,9-3,2 3,5-4,0 0,75—0,85 0,90—1 , 00 1 .0-1 .2 Важнейшим фактором, определяющим выход и качество химических продуктов коксования, является температурный режим коксования. В табл. 1-14 приводится зависимость вы- хода химических продуктов от степени нагрева угольной загрузки (условий тер- мической переработки). Влияние температуры обогрева на состав и качество химических продуктов коксо- вания видно из табл. 1-15. Выход химических продуктов существен- но изменяется в течение периода коксова- ния, что показано на рис. 1-6. Основное значение для образования хи- мических продуктов коксования имеют процессы, протекающие в загрузке печей и зависящие от характера распределения температуры в загрузке. На образование химических продуктов влияет также тем- пература подсводового пространства.
Материальный баланс коксования 11 Таблица 1-14 Выход химических продуктов в зависимости от вида коксования Продукты Низкотем- пературное Среднетем- пературное Высокотем- пературное Смола Выход, % к углю . . 9,0— 10,0 7,0 4,0 Состав смолы, %: легкое масло до 180° С . . . . 7,40 7,10 1,60 карболовая кисло- 0,30 0,60 та (фенол) . . . — крезолы .... 3,80 2,30 1,10 нафталин .... — Следы 6,50 парафин 0,80 0,30 — различные масла 76,0 60,0 33,0 пек (температура размягчения 70° С) .... 12,0 57,0 30,0 Газ Выход, м3/пг угля . . 120 200 330 Состав газа, %: СО2 3,0 4,0 4,0 4,0 3,5 3,0 о2 0,5 0,5 0,5 со 4,0 5 0 8,0 н2 31,0 45,0 52,0 сн4 55,0 38,0 25,0 N2 2,5 4,0 7,5 Теплота сгорания Легкие масла Выход, % к углю . . 1 ,о 1,0 1,3 Лшшал Выход, % к углю . . Следы Следы 0,3 Рис. 1-6. Выход химических продуктов в течение периода коксования: i — чистый бензол; 2 — сырой бензол; 3 — наф- талин; 4 — смола; 5 — газ ( м3/ч; — — — кг!ч) Таблица 1-15 Влияние температуры обогрева иа состав н качество химических продуктов коксования Показатели Температура обогрева/ °C 1325 1385 Конечная температура по оси коксования пирога перед выдачей, °C . . Состав сырого бензо- ла, %; бензол толуол ксилолы Удельный вес смолы при 20° С Содержание в смоле, %: нафталина фенолов 980 64,0 17,8 4,8 1,165 8,9 1,8 1125 70,5 14,0 3,8 1,190 10,8 1,1 МАТЕРИАЛЬНЫЙ БАЛАНС КОКСОВАНИЯ Различают три основные типа материаль- ных балансов: 1) материальный баланс сырья и продук- тов коксования по компонентам; 2) материальный баланс сырья и продук- тов коксования по химическим элементам; 3) материальный баланс веществ, участ- вующих в процессе горения в отопительной си стеме. В практике распространен преимуществен- но первый тип материального баланса. В нем приводятся данные о выходе хими- ческих продуктов коксования. Расчет обыч- но производят, выбирая в качестве едини- цы загрузки 100 или 1000 кг шихты, и ис- ходят при этом из влажной (рабочей) шихты. Статьи прихода 1. Выход сухой шихты (ZZZC) находится по формуле Шс = 100 — Wp, где W" — влажность шихты, %. 2. Подсос воздуха и продуктов горения в камеру коксования практически невозмо- жен, так как в камерах поддерживается по- ложительное давление в течение всего пе- риода коксования. Некоторый подсос наружного воздуха воз- можен в процессе планирования через пла- нирную дверцу, а также на пути движения газа в работающих под разрежением газо- проводах прямого газа и аппаратуре хими- ческого завода при недостаточной их гер- метичности. Количество подсосанного воз- духа определяется по избытку азота в об- ратном газе.
Процесс коксования Статьи расхода 1. Выход валового кокса из рабочей ших- ты определяют по формуле 100 —(Ур +1УР) , п „ = — -------—------- 100 + П, 100 — У' где К — выход сухого кокса из рабочей шихты, %; Ур — выход летучих веществ рабо- чей шихты, %; 1Ур — содержание влаги в рабочей ших- те. %; _ выход летучих веществ из сухого кокса (обычно колеблется в преде- лах 0,7—1%), %; П—величина припека, вычисляемая по разности между выходом кок- са в производственных условиях и выходом твердого остатка из шихты в лабораторных условиях при испытании методом тигель- ной пробы, %. Величина П обусловлена тем, что в печ- ной камере (в отличие от тигельного коксо- вания) образующиеся летучие продукты дополнительно разлагаются, что увеличи- вает выход твердого остатка. Имеет значе- ние и то, что при коксовании в тигле при быстром нагреве усиливаются процессы де- струкции и тормозятся процессы поликон- денсации, что снижает выход твердого ос- татка. Величина припека П (%) может быть оп- ределена по формуле Б. И. Кустова и Я. Е. Гинсбурга юо — /7= 47,1 — 0,58 ---------- • 100, юо -У' где Ущ—выход летучих веществ сухой шихты, %; У£—выход летучих веществ сухого кокса, %. Величина П колеблется в пределах 0,5—- 2,5% и зависит от выхода летучих из ших- ты, режима коксования и других факторов. Валовой кокс складывается из отдельных классов: а) кокс металлургический крупностью > 25 мм (выход его принимается равным 91—94% от валового), б) коксовый орешек, 10—25 мм (выход 2—3% от валового), в) коксовая мелочь, 0—10 мм (выход 4— 6% от валового). 2. Выход смолы GCM (% от рабочей ших- ты) может быть определен по следующей эмпирической формуле: GCM = [—18,36 + 1,53УГ — 0,026 (Уг)2] X 100—(АР + 1УР) х 100 Ар—содержание золы в рабочей ших- те, %; 1Ур — содержание влаги в рабочей ших- те, %. Выход смолы колеблется в пределах 3— 4«/о. 3. Выход сырого бензола определяют по эмпирической формуле G6 = [—1,61 + 0,144УГ — 0,0016(У1)2] х 100 — (Ар -г 1УР) X -----------------. 100 В производственных условиях Go колеб- лется в пределах 0,7—1,2%. 4. Выход аммиака определяется по фор- муле 17 100- (Ар + 1УР) 14 100 где b — коэффициент перехода азота угля в аммиак (для практических расче- тов Ь = 0,15): Л1Г — содержание азота в горючей массе шихты, %; 17 — молекулярный вес аммиака; 14 — атомный вес азота. GaM колеблется в пределах 0,20—0,30%. 5. Выход обратного сухого газа с доста- точной для практики точностью дает сле- дующая эмпирическая формула: 100—1ГР 100 где а — коэффициент пропорциональности, равный 3—3,3. 6. Общая влага складывается из влаги шихты и пирогенетической; влага шихты принимается одинаковой в приходной и рас- ходной части баланса. Выход пирогенетической влаги (1ГПир) зависит от содержания кислорода в угле и приближенно рассчитывается по формуле п 18 ^пир-ЛОР—, где k — коэффициент перехода кислорода шихты в пирогенетическую влагу, Ор — содержание кислорода в рабочей шихте, %; 18—молекулярный вес воды; 16—-атомный вес кислорода. 7. Невязка в материальном балансе обыч- но не превышает 2—3% от веса загрузки. Примерный расчет материального баланса коксовых печей Исходные данные для расчета: 1. Технический анализ угольной ших- ты, %: где Уг — выход летучих на горючую массу шихты, %; w/P дс 8,8 7,5 Vе 24.8 ^обш 2, 15
Материальный баланс коксования 13 2. Элементарный состав условной горю- чей массы шихты следующий, % (условие принимается, что вся сера в шихте отно- сится к минеральным веществам): сг и' ог Л'г 87,51 5,22 5,4 1,87 Статьи прихода За единицу загрузки рабочей шихты (Е) принимаем 1000 кг. 1. Количество сухой шихты ШЕ в едини- це загрузки ШЕ = ШС- = (100-8,8) х 2. Количество влаги в единице загрузки „ Е Ю00 Wp = Гр-------= 8,8--------=88 кг. Е 100 100 Статьи расхода 1. Выход сухого валового кокса „ Р юо —гр кр = Vе —------= юо 100 — 8,8 = 24,8-----------— 100 = 22,6%. Выход летучих веществ из валового кок- са на сухую зольную массу (1%) принима- ется 0,9%. Величину припека (//) принимаем равной 1% ЮО —(22,6 -1-8,8) К = -----—:—’_L . ЮО + 1 = 100 — 0,9 = 70,5%. Количество сухого валового кокса соста- вит 1000 • 0,705 — 705 кг. При выходе металлургического кокса от валового, равном 93,2%, кокса-орешка 2,1% и коксовой мелочи 4,7% количество кокса по фракциям составит, кг: металлургический кокс .705- 0,932 = 657,06 коксопый орешек .... 705 0,021 — 14,81 коксовая мелочь . . . .705-0,047 = 33,13 2. Выход смолы <GCM = [—18,36 + 1,531+ —0,026 (Vr)2] х ЮО—(Лр + Гр) с ЮО 1+ = Vе -------= 26,8%; 100— Ас д, .JfcP юо = 6,84%. GCM = 3,38% = 33,8 кг. Выход сырого бензола определяется 3. приближенно по формуле Gs = [—1,61 + 1,44-26,8—0,0016 х „„ „ 100 — (6,84 + 8,8) ’ X (26,8)2] •-----НкТ-5-----~ =0,91% 100 Количество сырого бензола составит 9,1 кг. 4. Выход аммиака 17 Оам = 0,15. 1,87. —х 14 100 —(6,84 + 8,8) 1 ------1-!-------- 1 = 0,29%. L 100 Количество аммиака составит 2,9 кг. 5. Выход сухого газа (обратного) ‘ 100 — 8,81 Gr = а]/24,8 100 Коэффициент а принимаем равным 3,0, тогда Gr = 13,62% = 136,2 кг. 6. Определяем общую влагу. Влага шихты на единицу загрузки состав- ляет 88 кг. Влага пирогенетическая определяется по формуле «7ПИр = ЛОр-^-. 10 По данным Я. М. Обуховского и 3. А. Мурадовой, k принимаем равным 0,437. Ор = Ог 100-(Гр + Ар+5рбщ) _ 100 = 100 — U7P °общ ^общ 100 100 — 88 -2.1S—= 1,97«; л» '00-<8,8+ 6,84 + 1,97) U1 =0,4------------- 100 = 4,44%. 18 №пиР = 0,437 - 0,0444 • — = 2,18% . Количество пирогенетической влаги со- ставляет 21,8 кг. Общая влага равна 88+ 21,8= 109,8 кг. Полученные расчетные данные заносятся в таблицу (табл. 1-16).
14 Процесс коксования Т а б л иц а 1-16 Таблица материального баланса Приход Расход № наименование количество № найм еноваиие количество кг % кг % 1. 2. Загруженный сухой уголь Влага угля .... 912 88 91,2 8,8 1 2 3 4 5 6 7 Кокс валовой: а) кокс крупный (>25 мм) . . . б) коксовый орешек (10—25 м м) . . в) коксовая мелочь (0—10 мм) . . . Смола Сырой бензол .... Аммиак Газ сухой Влага общая: а) влага шихты . . б) влага пирогенети- ческая Невязка 705 657,06 14,81 33,13 33,8 9,1 2,9 136,2 109,8 88 21,8 3,2 70,5 65,71 1,48 3,31 3,38 0,91 0,29 13,62 10,98 8,8 2,18 0,32 Итого . . . 1000 100 Итого . . . 1000 100 Новые направления в области коксования углей В современных коксовых печах прочный кокс образуется лишь из достаточно хоро- шо опекающихся шихт. Вместе с тем в СССР велики запасы и слабоспекающихся углей, в особенности в восточных районах. Из углей этих типов в камерных печах не образуется достаточно прочный и крупный металлургический кокс. Другим основным недостатком слоевого процесса является то, что отдельные его стадии не поддаются раздельному регули- рованию. ,На качество кокса, получаемого в современных печах, отрицательно влияет неодинаковый режим нагрева в разных слоях по ширине камеры. В результате на- грева с большей скоростью слоев шихты, прилегающей к стенам печной камеры, го- ловки кусков оказываются пораженными густой сетью трещин; с другой стороны, дли- тельное выдерживание средней части за- грузки при низких температурах снижает спекаемость угля, а относительно малая скорость нагрева слоя не позволяет в пол- ной .мере реализовать его спекающую спо- собность. В связи с указанными особенностями су- ществующего процесса коксования давно предпринимаются попытки создания новой технологии коксования. Особенно интенсив- но проводятся исследования по разработке метода непрерывного коксования углей 1 для получения формованного кокса высокой механической прочности из газовых и сла- боспекающихся углей. Процесс получения кокса по этому мето- ду включает следующие стадии: 1) быстрый нагрев угля до температуры пластического состояния |(выше 400° С); 2) формирование нагретого угля в пресс-формовочной маши- не для получения топливных тел определен- ных размеров и формы; 3) спекание и про- калка последних до образования готового- формованного кокса. Этот метод проходит опытно-промышленную проверку. Следует указать также на большой ряд работ по новым методам коксования, кото рые основываются на предварительном бри- кетировании слабоспекающихся углей; здесь предложены различные технологические схемы, в которых предусматривается бри- кетирование со связующим исходных углей с использованием полукокса или без него с последующим нагреванием и прокалкой брикетов в специальных печах. В отдельных случаях, например, по .ме- тоду, разработанному в Польской народ- ной республике, брикеты нагреваются до невысоких температур в среде содержащей определенный процент кислорода с целью получения прочных топливных тел за счет полимеризации и упрочнения связующих веществ. Разрабатываются также методы термо- брикетирования и ряд других. 1 Метод предложен Институтом горючих ис- копаемых. В разработке метода принимали уча- стие ИГИ, Гипрококс. УХИН, ВУХИН, Харьков- ский коксохимический завод, Л1осковскнй коксо- газовый завод. Энергетический институт СО АН СССР, Институт прикладной химии н элек- трохимии АН Груз. ССР и другие организации.
Г л а в a 2 КОКСОВЫЕ ПЕЧИ ВЫБОР РАЗМЕРОВ КАМЕР КОКСОВАНИЯ И ИХ ВЛИЯНИЕ НА ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ КОКСОВЫХ ПЕЧЕЙ И КАЧЕСТВО КОКСА Выбор размеров камеры коксования для вновь строящихся коксовых батарей опре- деляется; 1) качеством угольной шихты; 2) равномерностью обогрева по длине и высоте камеры; 3) имеющимися в наличии габаритами площадки для строительства коксового це- ха; 4) требованиями потребителей к качест- ву кокса; 5) потребностью в коксе. При всех этих условиях выбранные раз- меры и число печей должны быть экономи- чески эффективны, т. е. обеспечивать наи- меньшие капитальные и эксплуатационные затраты на 1 т перерабатываемой угольной шихты. Следует учитывать, что повышение произ- водительности коксовой печи в результате сокращения продолжительности коксования имеет определенные пределы. Так, для печей с шириной камеры 407 мм по условиям до- пустимого для динасовой кладки максимума температур обогрева (1450—1500°С) период коксования может быть снижен до 12— 12,5 ч. Однако при таком температурном ре- жиме даже при переработке хорошо коксу- ющихся шихт с пласгометрическимн пара- метрами х = 17^21 и у = 17-^23 крупность кокса будет значительно меньше, а трещино- ватость больше, чем при периоде коксования 14—15 ч, чему соответствует температура вертикалов с коксовой стороны 1370— 1330° С. Поэтому значительный резерв тем- ператур обогрева в интервале 1500—1370° С, который имеет отопительная система, не мо- жет быть реализован. В последнее время из- за увеличения содержания в шихте газовых углей, повышающих трещиноватость кокса при больших скоростях коксования, продол- жительность коксования в печах с шириной камер 400—410 мм нельзя сократить ниже 15 ч, а в печах с камерами 450 мм—ниже 17,5 ч. Производительность одной печи (т сухой шихты/ч) выражается уравнением 0== __ Ы1гУ 4 т т ’ где V — полезный объем камеры, .и3; у — насыпной вес шихты (в пересчете на сухую шихту), т/м3', b, I, h —полезные размеры по ширине, длине и высоте печной камеры, м; т — время оборота (период коксова- ния-1-время на обработку печи), ч. Насыпной вес шихты несколько повыша- ется по мере увеличения высоты в результа- те большего уплотнения при падении в ка- меру при загрузке. Увеличение насыпного веса происходит в основном в нижней час- ти камеры. Чем выше камера, тем больше- должен быть перепад температур по высо- те вертикалов для достижения одинако- вой готовности кокса по высоте камеры. Если для типовых печей с общей высотой камеры 4,3 м при помоле шихты из донецких углей до 90% ниже 3 мм насыпной вес в пе- ресчете на сухое вещество принять за еди- ницу, то для камер высотой 5 м эта величи- на составляет примерно 1,04—1,06 и для печей высотой 5,5 лт. по-видимому, 107— 1,09. Высота камеры До 1955 г. в СССР строились в основном печи с высотой камер 4,3 м. В печах ПВР и ПК-2К с рециркуляцией благодаря примене- нию регулируемой рециркуляции и других факторов была достигнута высокая равно- мерность обогрева. Углубленное изучение процессов смешения газов и воздуха и влияния степени рецирку- ляции позволило резко увеличить высоту факела и регулировать распределение тем- ператур по высоте вертикалов в значитель- ных пределах. В 1958—1963 гг. было построено несколько коксовых батарей с высотой камер 5 м. Ис- следования показали, что в них достигается хорошая равномерность обогрева по высоте и, значит, возможно дальнейшее существен- ное повышение высоты камеры. При разработке конструкции высоких пе- чей, помимо равномерности обогрева, долж-.
16 Коксовые печи на быть обеспечена необходимая статиче- ская прочность простенка и расчетные нап- ряжения в кладке не должны быть выше значений, принимаемых для печей высотой 4,3 м, проверенных длительным опытом службы. С увеличением высоты камеры изгибаю- щий момент от сил распирания возрастает в квадратной зависимости. Поэтому удельный расход огнеупоров на кладку вертикалов в пересчете на 1 т переработанной шихты (или на 1 м высоты камеры) возрастает по мере увеличения высоты камеры. В ближайшие годы (1964—1970 гг.) в СССР будут построены коксовые батареи с высотой камер 5,5 и 6 м. В Западной Европе в основном сооружа- ются печи высотой 4—4,5 м, н лишь в от- дельных случаях высотой 5 и 6 л. В США высота печей не выходит за пределы 4— 4,3 м. Длина печей Увеличение длины камеры ограничивалось статической прочностью простенков, трудно- стями удлинения выталкивающих и особенно пла.нирных штаиг нз-за увеличения прогиба, а также сложностью равномерного распре- деления газов по длине регенератора н обо- гревательного простенка. За рубежом наи- большая общая длина камеры, принятая в печах фирм Саймон-Карве (Англия) и К. Отто (ФРГ), составляет 13,59 л и в пе- чах Беккер-Коппере (США) 13,83 м. Во всех других конструкциях печей за ру- бежом: Г. Коппере, Дидье Когаг-Гинзель- ман, К. Штиль (ФРГ); Вуддал-Декхем (Ан- глия); Коппе (Бельгия); Вильпут (США) длина печей не превышает 13—13,3 м. До 1950 г. в нашей стране строились печи длиной от 12,0 до 13,8 м. Основная масса типовых печей, сооруженных на протяжении 1930—1950 гг., имеет длину 13,12 м. С 1951 г. длина типовых печей была увели- чена до 14,08 л, что при сохранении стан- дартной ширины 407 мм и высоты 4300 мм дало увеличение полезной емкости камер с 20 до 21,6 jh3, или на 8%, и такое же по- вышение производительности. Практика эксплуатации этих печей пока- зала хорошее распределение газов по длине простенка. Выдача коксового пирога про- изводится без затруднений. На основе дальнейших экспериментальных теплотех- нических исследований и моделирования загрузки печей при разработке печей боль- шой емкости длина была увеличена до 15,04 м. Длительная работа этих печей на Ясин- ском заводе и Кузнецком металлургическом комбинате показала, что эксплуатация их не усложняется. В ближайшие годы будут по- строены печи длиной 16 м. Ширина камеры В отличие от длины и высоты, ширина ка- меры не только влияет на производитель- ность печи, но и является важным техноло- гическим фактором. Выбор этой величины определяется, в первую очередь, свойствами коксуемой шихты и требуемым качеством кокса. На рис. 2-1 показано изменение скорости коксования в камерах шириной 400 и 500мм При одинаковой температуре вертикалов и камеры камеры Рис. 2-1. Изменение скорости коксования по ширине камеры равной толщине стенки камер. Изменение градиента скоростей коксования по шири- не камеры протекает следующим образом. 1) на участке / ширимой 100 мм, прилега- ющем к стенке, градиент скорости коксова- ния (г. с. к.) одинаков для камер обеих ши- рин. Скорость коксования на этом участ- ке резко падает по мере удаления 01 стенки; |2) на участке II шириной 50 мм в печи шириной 400 мм величина градиента вырав- нивается н на последнем участке III растет до достижения оси камеры; 3) в камере шириной 500 мм на участке II г. с. к. продолжает плавно уменьшаться, а на участке II' и III' (обозначено пункти- ром) возрастает до оси камеры, но менее интенсивно, чем в узкокамерной печи. Таким образом, в средней .части широких камер коксование ।(при прочих равных уело виях) происходит при заметно меныинх ско- ростях, чем в узких камерах. Эта закономерность была подтверждена также замерами температур в загрузке через каждые 50 мм ширины камер. Исследования показали, что с увеличением ширины камеры прн одинаковом темпера- турном режиме по сравнению с узкокамер- нымн печами уменьшается скорость коксо вания в средней части камеры, что приводит к увеличению крупности кокса; период кок- сования в широких печах удлиняется в большей степени, чем увеличивается ширина камеры. Поэтому при равной длине и высо- те производительность ширококамерных пе- чен меньше, чем лечей с узкими камерами. Если производительность одной печи с уз- кой камерой принять за 100%, то произво- дительность печи с более широкой камерой 1 Градиент скорости коксования — перепад (или разность) скоростей коксования на единицу ширины' камеры.
Классификация коксовых печей 17 при прочих равных условиях (температу- ра вертикалов, длина и высота камеры, на- сыпной вес шихты, готовность кокса), со- ставит где &ш, Ьу — ширина широкой и узкой каме- ры, ММ; Тш, Ту— оборот печи с широкой и узкой камерой, ч. Так, для камеры шириной 450 мм произво- дительность по сравнению с камерой 407 мм составит 450 15 407 • 17,5 100 = 95%, где 15 и 17,5— время оборота печей, приня- тое согласно нормативам, ч. Вместе с тем производительность батарей с широкими камерами (при одном и том же числе печей, выдаваемых в единицу време- ни) выше, чем производительность батарей с />,„ узкими камерами на 100 ~~—1) % • ' Ьу Так, для батарей с камерами 450 и 407 мм производительность батареи с широкими ка- /450 \ мерами выше на 100 I — — 1 ) = 10,5%. Число печей в батарее с широкими каме- рами при этом должно быть больше, чем с узкими. Для определения влияния ширины камеры па качество кокса были проведены обстоя- тельные исследования. Коксование в печах с шириной камер 407, 450 и 510 мм показало, что при коксовании типовых шихт из донецких углей кокс из камер шириной 450 мм получается более крупным, а по показателям механической прочности несколько лучшим, чем из камер шириной 407 мм. ,В печах шириной 510 мм .крупность кокса возрастает незначительно, а механическая прочность его уменьшается )по сравнению с коксом из камер шириной 407 и 450 мм. В 1962 г. были проведены длительные про- мышленные испытания качества кокса из пе- чей с шириной камер 407 и 450 мм на Яси- новском заводе при работе на одинаковой шихте из донецких углей с содержанием га- зовых углей до 27%. Качество кокса было всегда выше в печах с шириной камер 450 мм- а) содержание фракции + 60 ном металлургическом коксе >25 мм на 10—14% больше, а фракции 40—25 мм на 2—3% печах с шириной камер 407 мм. денция сохраняется и в скиповом коксе; б) отсевы кокса (фракция >25 мм) при повторном грохочении перед подачей в скип доменной печи оказались для кокса широких печей в два раза меньше /4% — против 7,8%). Это указывает на большую прочность кокса из широких камер. На Кузнецком металлургическое тусщби- 2 Справочник коксохимика, т. II Ь мм в товар- крупностью содержание ниже, чем в Эта же тен- нате испытания проводились при коксовании шихты из кузнецких углей с содержанием 30% марки К10 и 23% ма,рки К2, характери- зующихся недостаточным спеканием (тол- щина пластического слоя угля К2 8—9 мм). При этом получены следующие результа- ты: а) кокс широких печей крупнее кокса из камер 407 мм. Выход фракции +60 мм в то- варном металлургическом коксе крупностью .выше 40 мм печей 450 мм на 3% выше, чем в печах шириной 407 мм; б) механическая прочность кокса широко- камерных печей несколько выше; в) результаты доменных плавок оказались одинаковыми, но печь работала более устой- чиво на коксе широких камер. При проектировании новых батарей шири- ну камеры в каждом случае выбирают в за- висимости от качества коксуемых углей. В условиях реконструкции и расширения действующих цехов при использовании су- ществующих фундаментов, недостатке мест для расширения и т. д. .выбор размеров ка- мер должен обеспечить получение наиболь- шей производительности при наибольшей эффективности капитальных затрат. В ряде случаев оказывается наиболее выгод- ным в этом случае сооружать печи шириной 400—410 мм. За рубежом для коксования насыпной шихты в основном сооружают печи с каме- рами шириной 450 мм. В США коксовые пе- чи, построенные в период 1954—1960 гг„ в основном имели ширину камеры 457 мм (18 дюймов). В 1959 г. ширина печей на коксохимиче- ских установках .Рурского бассейна (ФРГ) характеризовалась следующими данными: до 400 мм — 17,8%; 401—450 мм — 59,3%; 451—500 мм— 19,2%; более 500 мм — 3,7%. КЛАССИФИКАЦИЯ КОКСОВЫХ ПЕЧЕЙ .Конструкции современных быстроходных динасовых печей можно классифицировать .по способам соединения вертикалов, работа- ющих на восходящем и нисходящем пото- ках, а также по способам подвода воздуха и отопительного газа к отопительным кана- лам. Кроме того, следует разделять коксо- вые печи по способу загрузки шихты и вы- дачи кокса, а также периодическому или не- прерывному проведению коксования. В подавляющем большинстве коксовых пе- чей коксование производится периодически. Непрерывное коксование существует только на опытных установках и на небольшом ко- личестве заводов, предназначенных в основ- ном для выработки газа. Современные конструкции коксовых печей характеризуются горизонтальным располо- жением камеры коксования. Коксовые печи периодического действия с вертикальными камерами коксования сохра- нились только на небольших газовых заво- дах и в некоторых специальных производ- ствах-.
18 Коксовые печи По способам соединения вертикалов, ра- ботающих на разноименных потоках, коксо- вые печи современных конструкций можно разделить на следующие труппы: 1) печи с перекидными каналами; 2) печи с парными вертикалами; 3) печи с групповым обогре- вом и верхним сборным каналом. В печах первой группы два смежных про- стенка соединены перекидными каналами, проходящими над камерой коксования, рас- положенной между этими простенками. Го- рение происходит одновременно во всех вертикалах простенка. Продукты горения, образовавшиеся при сгорании отопительно- го газа, по перекидным каналам перевали- вают в простенок по другую сторону ка- меры, опускаются вниз по вертикалам это- го простенка и через косые ходы уходят в регенераторы. В печах с парными вертикалами простенок состоит из иопарно сгруппированных верти- калов. В верхней части вертикалы каждой пары соединены между собой перевальными окнами. Горение происходит одновременно в половине вертикалов простенка. Продукты горения через перевальные окна переходят в смежный сопряженный вертикал данной пары, опускаются по нему и уходят через косые ходы в регенератор. В печах с групповым обогревом простенок разбивается по длине на две, четыре или большее количество секций. Все вертикалы двух смежных секций соединены сборным горизонтальным каналом. На горении нахо- дятся одновременно все вертикалы данной секции. Продукты горения из вертикалов по- за и с баковым подводом и нижним регули- рованием бедного газа и воздуха, а такж*. печи с полным (интегральным) нижним под- водом. В печах последнего типа предусмат- ривается нижний подвод и распределение богатого газа, бедного газа и воздуха. К группе печей с перекидными каналами относятся печи ПК всех модификаций и печи ПК-2К, к печам с парными вертикалами — печи ПВР всех конструкций. Печи со сбор- ными горизонтальными каналами в СССР строятся только для коксования пека. ПЕЧИ ГИПРОКОКСА С ПЕРЕКИДН ЫМИ КАНАЛАМИ—ПК Главной и определяющей особенностью всех конструкций коксовых печей с перекид- ными каналами, именуемых кратко ПК, яв- ляется то, что отопительные газы на восхо- дящем потоке омывают все вертикалы одно- го обогревательного простенка, а на нисхо- дящем потоке опускаются вниз по всем вер- тикалам смежного обогревательного про- стенка. Для перехода отопительных газов из од- ного простенка ,в другой над сводом печной камеры между ними размещается несколько перекидных каналов, которые соединяются с вертикалами смежных простенков посред- ством небольших сборных горизонтальных каналов. Схемы отопления печей ПК коксовым и доменным (генераторным) газом представ- лены на рис. 2-2. Рис. 2-2. Печи ПК. Схе- ма отопления доменным и коксовым газом: ч — до кантовки; б — пос- ле кантовки; В — воздух; Г — доменный газ: ПГ — продукты горения ступают в сборный горизонтальный канал, проходят по нему в вертикалы смежной секции, опускаются по ним и поступают в косые ходы. По способу подвода отопительного газа и воздуха коксовые печи разделяются на печи с боковым подводом или, как их называют, печи корнюрного типа и печи с нижним под- водом отопительных газов и воздуха. По- следнюю группу печей можно разделить на печи с нижним подводом только коксового газа, печи с нижним подводом коксового га- Отопление печей коксовым газом Воздух из 'Обслуживающих тоннелей через воздушные отверстия клапанов поступает в подовые каналы 1 (рис. 2-2, а), которыми распределяется по всей длине регенерато- ров. Оба регенератора 2 и 3 служат для нагрева воздуха. Из регенераторов по ко- сым ходам 4 нагретый воздух поступает для горения в вертикалы 5 по всей длине обогревательного простенка. Отопительный коксовый газ из подводя-
Печи Гипрококса с перекидными каналами ПК 19 щего газопровода поступает через газорас- пределительный канал (коршор) 6 во все вертикалы простенка. В основании вертика- лов в месте встречи воздуха и коксового га- за начинается горение. Отопительные газы поднимаются вверх по ^вертикалам 5, собираются в горизонтальном канале 7 и по перекидным каналам 8 на- правляются в смежный обогревательный простенок. Из горизонтального канала 9 продукты горения опускаются вниз по вер- тикалам 10 и косым ходам 11 в регенера- торы 12 и 13. Из регенераторов, где про- дукты горения отдают свое тепло насадке, они через подовые каналы отводятся в бо- рова и затем в дымовую трубу. После кантовки отопительные газы дви- жутся в обратном направлении. Воздух по- ступает в регенераторы 12 и 13, горение происходит в вертикалах 10 по всей дли- не простенка. Продукты горения по пере- кидным каналам 8 переходят в первый простенок, опускаются по вертикалам 5, отдают тепло насадке регенераторов 2, 3 и через подовые каналы уходят в борова. Коксовый газ при этом подается из корнго- ра в вертикалы 10, работающие на горении. Отопление печей доменным (генераторным) газом Газ для отопления печей (доменный, ге- нераторный) из распределительного газопро- вода, уложенного под настилом тоннелей, подается через подовые каналы 1 в газовые регенераторы 2 одновременно с двух сторон печи (рис. 2-2, а). Воздух для горения по- ступает из тоннелей в смежные регенерато- ры 3. Таким образом, под каждым обогре- вательным простенком размещены два реге- нератора — газовый 2 и воздушный 3. Из регенераторов нагретые газы и воздух по косым ходам 4 поступают в вертикалы 5. В основании вертикалов в месте встречи струй газа и воздуха начинается горение. Отопительные газы проходят снизу вверх по всем вертикалам простенка и через горизон- тальный канал 7 и перекидные каналы 8 проходят в смежный обогревательный про- стенок, по горизонтальному каналу 9 и вер- тикалам 10 опускаются в регенераторы 12 и 13. Пройдя эти регенераторы, продукты горения отдают тепло насадке и через по- довые каналы ,и борова отводятся в ды- мовую трубу. После кантовки направление потоков ме- няется на обратное (рис. 2-2,6). Перемена направления горения (кантов- ка) производится через 20 или 30 мин. Каждая пара регенераторов — газовый и воздушный — соединены только с одним обогревательным простенком. Чередование восходящего и нисходящего потока происходит через два простенка, т. е. два смежных простенка работают на восхо- дящем потоке, следующие два — на нисхо- дящем, следующие два снова на восходя- щем. Благодаря такой компоновке группа из че- 2* тырех смежных регенераторов — воздушно- го, двух газовых и воздушного — работает на одном потоке, например восходящем. Следующая группа из четырех регенерато- ров работает на нисходящем потоке и т. д. Такое чередование сводит к минимуму по- верхность стен, разделяющих регенераторы, работающие на разноименных потоках. В пе- чах ПК такой стеной является стена (одна на каждые две печи) отделяющая воздуш- ный регенератор 3 от регенератора 13, за- полненного продуктами горения (рис. 2-2). В следующую кантовку воздух и продукты горение поменяются местами, а именно: ре- генератор 13 будет работать на воздухе, а 3 — на продуктах горения. Разность давлений по обе стороны этой стены, именуемой «опасной», составляет при отоплении бедным газом, в зависимости от типа конструкции печей ПК и от режима коксования, 12—20 мм вод. ст. Поверхность стены 40 м2, или около 20 м2 на одну печь. В печах с парными вертикалами и аналогич- ными регенераторами (печи ПВР, ОТТО, Симон-Карве и др.) такая стена имеется под каждой печью, и поэтому поверхность «опасных» стен вдвое больше, чем в печах ПК. Неплотности в «опасных» стенах являют- ся источником прососов воздуха или газа из регенераторов восходящего потока в ре- генераторы, работающие на продуктах го- рения (короткое замыкание). Значительные неплотности влекут за собой большие поте- ри воздуха и газа. Недостаток воздуха и газа для горения в вертикалах, горение в насадке регенераторов и ее оплавление рас- страивают обогрев, возможен даже выход печей из строя. Чередование регенераторов в печах с пе- рекидными каналами характерно тем, что между регенераторами, работающими на га- зе и продуктах горения, размещен воздуш- ный регенератор. Это исключает возмож- ность потерь и прососов газа через «опас- ные» стены регенераторов. По мере накопления опыта проектирова- ния, строительства и эксплуатации в конст- рукцию печей с перекидными каналами вно- сились изменения и дополнения. Типы печей ПК, наиболее распространен- ные в Советском Союзе в настоящее время: ПК I нормализации, ПК II нормализации, ПК-42 *, ПК-45, ПК-47. Печи ПК I нормализации В этих печах была улучшена и упрощена конфигурация и маркировка огнеупоров, снижена численность марок до 370 для уде- шевления изготовления фасонных динасовых огнеупоров. Общий вид конструкции печей ПК I нор- мализации показан на рис. 2-3 и 2-4. Стены регенераторов и подовых каналов были выполнены из нормального и прямо- угольного динасового кирпича. Толщина * Числа здесь и далее обозначают год выпуска проекта Гипрококсом.
i>S70-------------+----------Ю6 Рис. 2 3. Печи ПК I и II нормализации Коксовые печи
Разрез по корнюру Разрез по косым ходам Разрез по корнюру Печи Гипрококса с перекидными каналами ПК / нормализация и нормализаций Рис. 2-4. Печи ПК I и II нормализации. Продольный разрез по простенку
22 Коксовые печи «опасных» стен, разделяющих регенераторы, работающие на разноименных потоках, со- ставляла 290 мм, остальных стен 230 мм; ширина регенераторов в свету: газового 311,5 мм, воздушного 341,5 мм. Зеркала регенераторов состояли из трех слоев кирпичной кладки общей толщиной 350 мм: внутреннего динасового и внешнего шамотного толщиной по полкирпича и сред- него изоляционного толщиной 120 мм из шлаковой ваты. При эксплуатации шлаковая вата давала значительную усадку и при ре- монтах ее заменяли термоизоляционным кирпичом. Насадка регенераторов выложе- на из нормального прямоугольного шамот- ного кирпича. В печах ПК I нормализации (рис. 2-3) корнюрные кирпичи разрезаны по высоте на две части и соединяются между собой греб- нем и пазом. Для уменьшения прососов че- рез вертикальные и горизонтальные швы внутри корнюров на растворе уложены ди- насовые трубки. Коксовый газ через горелки, установлен- ные в гнездах коридорных кирпичей, посту- пает в шахточки, расширяющиеся вверху по направлению к основанию вертикалов. Се- чения косых ходов одинаковы для всех вер- тикалов. У устья косых ходов установлены регистры (бананы), которыми можно регу- лировать площадь гаэовоздушного сопла в месте выхода в вертикалы. Для выравнивания обогрева по высоте стены камер выполнены трехступенчатой толщины: 140 мм в нижней части на высоту 700 мм от пода камеры, 127 мм в средней части высотой 1100 мм и 102 мм на осталь- ной высоте вертикала. Из вертикалов газы поступают в горизон- тальный канал через круглые отверстия. Верхними регистрами можно регулировать поступление 'бедного газа и воздуха в каж- дый из вертикалов, регулирование коксового газа производится подбором выходных се- чений горелок. Сечения регистровых отверстий трех край- них вертикалов с машинной и коксовой сто- рон по 140 .им, у остальных — 127 мм. Растопочные отверстия из камеры выхо- дят в горизонтальный капал (рис. 2-3,6). Перекрытие камер выполнено динасовыми кирпичами толщиной 140 леи. Опыт показал, что свод такой толщины не обладает необ- ходимой прочностью. В перекрытии камеры уложено два ряда термоизоляционного кирпича общей толщи- ной 140 Л!.и. Загрузочные и газоотводящие люки вы- полнены из нормального шамотного кир- пича. Печи ПК П нормализации (см. рис. 2-3 и 2-4) Этот проект был разработан в 1939— 1940 гг. для повышения герметичности клад- ки, снижения сопротивления отопительной системы, улучшения регулируемости печей, сокращения потерь тепла на излучение и упрощения отдельных узлов кладки из фа- сонного огнеупора. По зоне регенераторов введена шамотная футеровка подовых каналов, отделенная от коренных динасовых стен регенераторов температурными швами. Такая защита пре- дохраняет нижнюю зону несущих динасо- вых стен от растрескивания из-за резких ко- лебаний температуры в подовых каналах при изменении направления газовоздушных потоков. В печах ПК I нормализации шамотные колосниковые кирпичи укладывались на вы- ступы динасовых стен, в результате чего из- за большого различия коэффициентов рас- ширения динаса и шамота швы между ко- лосниками расходились. Выполнение стен подовых каналов из шамота устранило этот недостаток. «Опасные» стены регенераторов выполня- ются из фасонного шпунтованного кирпича. Сравнительные исследования регенерато- ров на Ждановском заводе показали, что прососы через разделительные коренные стены со шпунтованной кладкой и обычной кладкой из нормального кирпича оказались незначительными (2,5—3%). Исследования проводили при обогреве печей коксовым газом при перепаде давле- ния между регенераторами, работающими на разноименных потоках, 5—6 мм вод. ст. Показатели герметичности «опасных» стен регенераторов, полученные на Кузнецком заводе, приведены в табл. 2-1. Сопоставление данных по коэффициентам, избытка воздуха из перекидных каналов и из газовых и воздушных регенераторов ука- зывает на хорошую герметичность «опас- ных» стен регенераторов, выполненных из шпунтованного фасонного кирпича. Величина прососов воздуха по отноше- нию к общему объему воздуха, поступаю- щему в вертикалы на горение, не превышает 4—5%. Примечательно, что и в регенерато- рах с нормальной насадкой, где из-за боль- шого сопротивления насадки, забитой ко- лосниковой пылью, перепад давлений между разноименными регенераторами достигал в зоне подовых каналов 20—25 мм вод. ст., прососы также не превышали 4—5%. На отдельных батареях печей ПК-45 прососы достигали '10—20%. Хорошую герметичность коренных стен ре- генераторов после семи лет работы батареи следует объяснить не только выполнением кладки стен из шпунтованного кирпича, по и правильным разогревом батареи и непре- рывным обогревом батареи доменным га- зом с момента пуска батареи, без переклю- чений на обогрев коксовым газом. В печах ПК П нормализации термоизоля- ционная прослойка зеркал регенераторов увеличена со 113 до 230 мм, при этом ранее применявшаяся шлаковая вата заменена термоизоляционным кирпичом. Фасонная решетчатая насадка выклады- вается из пустотелых кирпичей, пронизан ных вертикальными щелевидными отверсти- ями. Преимущества решетчатой насадки по
Таблица 2-1 Данные о работе разных типов насадки регенераторов при обогреве доменным газом батареи 36 5 Кузнецкого завода Наименование Регенераторы с насадкой из нормального кирпича Регенераторы с насадкой из фасонного решетча- того кирпича машинная сторона коксовая сторона машинная сторона коксовая сторона «8 У 3 3 н а о СО «5 с л- го с к - Л с о 3 га о 3 с 3 О 3 и — и х и г и ы = Давление, мм вод. ст.х: восходящий поток: клапан 1,0 2,1 + Ю,5 2,9 8,1 8,6 8,1 8,1 колосниковая решетка1 2 . . 0,6 1,2 — —. 6,5 6,8 — глазок регенератора . . . 6,0 6,2 5,9 5,5 5,9 6,1 5,9 6,0 нисходящий поток: глазок регенератора . . . 12,6 12,6 12,2 13,3 13,1 12,8 13,1 13,0 колосниковая решетка . . 21,5 20,1 — —. 15,3 14,7 — клапан Сопротивление3 насадки регенерате- 22,7 22,4 31,2 27,6 16,9 16,3 17,5 17,3 ров, мм вод. ст.: восходящий поток 5 4,1 16,4 —2,6 2,2 2,5 2,2 2,1 нисходящий поток суммарное сопротивление на Ю,1 8,3 19,0 14,3 3,8 3,5 4,4 4,3 обоих потоках Истинное сопротивление насадки 15,1 12,4 35,4 16,9 1,6 1,0 2,2 2,2 регенераторов, мм вод. ст.: восходящий поток 7,7 6,8 19,1 5,3 0,5 0,2 0,5 0,6 нисходящий поток суммарное сопротивление на 7,0 5,2 15,9 Н,2 0,7 0,4 1,3 1,2 обоих потеках Средние температуры над колосни- ковой решеткой (низ насадки), °C: 14,7 12,0 35,0 16,5 1,2 0,6 1,8 1,8 восходящий поток 240 238 —• — 192 201 — —. нисходящий поток Коэффициент теплообмена, отнесен- ный к одному метру высоты иа- 293 292 — — 210 235 — — садки, кал/м Перепад давления между разнои- менными регенераторами, мм 167 102 — — 225 113 — — вод. ст.: над насадкой 6,4 7,8 6,7 7,0 внизу регенераторов 20,3 24,7 6,7 9,2 средний 13,4 15,2 6 ,7 8,1 Коэффициент избытка воздуха: 1,13 1,13 1,10 1,10 в отопительном простенке . . на выходе из подовых каналов 1,11 1,11 1,11 1,П регенераторов4 Прососы5 воздуха через «опасные» стены регенераторов из шпунто- 1,13 1,23 1,11 1,22 1,10 1,21 1,11 1,22 ванного кирпича, % 4,12 4,6 4,6 5,0 1 Отрицательные давления (разрежения) указаны без знака; положительные давления со знаком 4-. 2 Давления над колосниковой решеткой замерялись трубкой с перфорированными отверстиями диа- метром 1 мм на конце. Конец трубки находится на расстоянии 0,5 м от внутренней кромки зеркала регенератора. 8 Сопротивление насадки регенераторов определялось как разность давлений между глазками ре- генератора н клапаном по ходу газа, как эго обычно принято при таких измерениях. Отрицательные значения сопротивлений регенераторов с решетчатой насадкой на восходящем потоке свидетельствуют о крайне незначительной величине сопротивления в сравнении с гидростатическим напором. Для по- лучения истинной величины сопротивления к указанным значениям дня восходящего потока нужно прибавить, а для нисходящего потока вычесть величину гидростатического напора. Величина гидро- статического напора в регенераторах печей ПК при обогреве доменным газом и периоде коксования 15 ч составляет 2,7 мм на восходящем потоке и 3,1 мм на нисходящем потоке. 4 Пробы продуктов горения отбирались в головке под>вого канала регенераторов на глубине 0,5 м •от фасадной линии кладки. fi Прососы воздуха выражены в % к объему воздуха, поступающего для горения в обогревательные вертикалы печей.
24 Коксовые печи сравнению с насадкой из прямоугольного кирпича состоят в большей поверхности на- грева, меньшем сопротивлении проходу га- зов и меньшей их засоряемости сажей, зо- лой и колошниковой пылью. Насадка из прямоугольного и брускового кирпича выкладывается в шахматном по- рядке так, чтобы каналы для прохода газов в каждом последующем (по вертикали) ря- ду насадки располагались перпендикулярно каналам в нижележащем ряду. При пере- ходе из одного ряда насадки в другой га- зовый поток меняет направление и скорость п образует завихрения газовых струй, обес- печивая тем самым высокие коэффициенты теплоотдачи от кирпичей к газу. По всей ширине регенератора укладывает- ся один решетчатый кирпич прямоугольной формы, пронизанный щелевидными отвер- стиями шириной 18—20 мм, разделенными стенками той же толщины. Между рядами насадки вдоль коренных стен регенераторов прокладывались бруски сечением 30 X 30 мм. Кирпичи иасадки в отдельных рядах укладываются так, чтобы образовались сквозные вертикальные щели от низа до верха насадки. Преимущества решетчатой насадки: 1) увеличение поверхности нагрева на еди- ницу объема и веса насадки обеспечивает лучшее тепловое использование кирпича на- садки; 2) возможность точной укладки насадки, создает одинаковое (во всех регенераторах батареи) распределение газов благодаря отверстиям одинакового сечения, сохраня- ющим заданные размеры при температур ных изменениях кладки регенераторов; 3) сквозные вертикальные каналы в на- садке обеспечивают наименьшую засоряе- мость ее и минимальные потери давления; 4) уменьшается объем и высота регенера- торов, а также снижается расход огне- упоров на кладку регенераторной зоны печей. В табл. 2-2 приведены расчетные харак- теристики регенераторов для печей ПК I и II нормализации для трех типов насадки, из нормального кирпича, брусковой и решетча- той для обогрева печей доменным газом (ра- сход тепла 670 кал на 1 кг сухой шихты, период коксования 14 ч). Из сравнения ра- счетных характеристик разных типов насад- ки следует, что наиболее выгодной являет- ся решетчатая насадка. Обследование батареи после семи лет обогрева доменным газом производилось в 1949 г. Температура вертикалов на половине ба- тареи с решетчатой насадкой МС 1286° С, КС 1362° С; на другой половине с насадкой из нормального кирпича МС 1272° С и КС 1284° С. Отставание обогрева на второй половине батареи вызвано недостатком тяги в ре- зультате возросшего сопротивления насадки из нормального кирпича, забитой отложени- ями колошниковой пыли. Таблица 2-2 Характеристики различных типов насадки регенераторов для коксовых печей ПК с полезным объемом камеры 26,0 м3 при обогреве доменным газом Наименование Насадка нз нормаль- ного кирпича 65x1 13 мм Насадка нз брус- кового кирпича 40x50 мм Фасонная решет- чатая насадка воздуш- ный газовый воздуш- ный газовый воздуш- ный газовый Поверхность нагрева 1 м3 объе- ма насадки, .ч2/.н3 23,0 22,5 33,5 33,1 48,5 49,7 Коэффициент теплопередачи, кал/м3 период 3,44 3,13 3,8 3,35 2,36 2,36 Коэффициент теплового исполь- зования толщины кирпича на- садки 0,5 0,5 0,608 0,608 0,905 0,905 Среднее колебание температуры насадки за период кантов- ки, °C Температура продуктов горения на входе в насадку, °C . . 61 75 80 1300 1300 1300 1300 1300 1300 Температура продуктов горе- ния на выходе из регенерато- ра, °C 270 270 270 270 270 270 Потребная высота насадки, м 3,5 3,5 2,3 2,3 2,5 2,5 Вес насадки, т 30,0 22,0 20,0 Сравнительная стоимость насад- ки н стен регенераторов на высоту иасадки, % .... — 108,0 102,0 100,0
Печи Гипрококса с перекидными каналами ПК 25 Таблица 2-3 Динамика изменения сопротивления насадки разных типов в газовых регенераторах при работе на восходящем потоке (обогрев доменным газом), мм вод. ст. Тип насадки 1943 1944 1945 1946 1947 1948 1948 1949 Из нормального кирпича 3,4 3,9 6,о 7,7 13,2 12,2 9,0* 13,4 Из ре шетчатого кирпича 0,8 1,0 1,4 1,5 1,8 4,0 2,16* 0,6* * После продувки насадки. За семь лет работы суммарное сопротив- ление насадки из нормального кирпича воз- росло в 15 раз и составило в воздушных ре- генераторах до 16 мм вод. ст., в газовых до 35 мм вод. ст. Соответствующие показате- ли для фасонной решетчатой насадки соста- вили не более 1,8 мм вод. ст., т. е. в 10— 20 раз меньше. Активная поверхность насадки из нор- мального кирпича из-за забитости колошни- ковой пылью резко снизилась, температура отходящих газов была на 60—80° С выше, чем в регенераторах с решетчатой насадкой. Коэффициент теплообмена оказался для нормальной насадки на 25% ниже, чем для решетчатой насадки. В печах с нормальной насадкой отмеча- лась низкая температура крайних вертика- лов с МС (1066° С) и с КС (1088° С), что значительно ниже допускаемых норма- тивов. Обследованием установлено, что в насад- ке из нормального кирпича колошниковая пыль накапливается преимущественно на горизонтальных плоскостях, обращенных кверху, слоем высотой от 10 до 80 мм. Жи- вое сечение каналов насадки уменьшается на 40—60%. Вертикальные плоскости наса- дочного кирпича покрываются тонким слоем пыли толщиной до 2 мм. Основной причи- ной выпадения пыли в нормальной насадке является переменная скорость газов при переходе из нижележащих рядов в верхние ряды в сочетании с большим числом пово- ротов в насадке, играющих роль отбойни- ков. В результате значительных отложении пыли площади живого сечения ячеек в на- садке из нормального или брускового кир- пича сильно уменьшаются, скорость потоков возрастает и сопротивление насадки резко увеличивается (прямо пропорционально квадрату увеличения скорости). В решетчатой насадке благодаря сквоз- ным вертикальным каналам и отсутствию поворотов направление газовых потоков сохраняется постоянным. Поэтому колош- никовая пыль оседает тонким слоем до 1 — 2 мм в месте контакта пограничного слоя газа с поверхностью насадки. В табл. 2-3 дана динамика изменения со- противления обоих типов насадки на вос- ходящем потоке газовых регенераторов ба- тареи за 1943—1949 гг. Сопротивление воздушных регенераторов за тот же срок выросло с 3 до 7 мм вод. ст. Это опровергает распространенное до сих пор представление, что колошниковая пыль откладывается в основном только в газо- вых регенераторах. Продувка насадки сжатым воздухом, про- изводимая с фасада регенератора через про- дольные каналы между насадочными кирпи- чами, оказалась весьма трудоемкой и осу- ществима только в первой секции регенера- тора, до промежуточной перегородки в на- садке. Вторая секция практически недоступ- на для продувки. Эффективность продувки недостаточна, и через несколько месяцев сопротивление регенераторов снова нараста- ет до исходных величин. Более эффективна замена насадки на решетчатую, но это ме- роприятие сопряжено с охлаждением и опасностью деформации коренных степ и головок регенераторов. Продувка решетчатой насадки с профи- лактической целью проводится через подо- вые каналы или через канал, образуемый ко- лосниковой решеткой и первым рядом на- садки. На продувку одного регенератора затрачивается 1,5—2 ч. Операция произво- дится без остановки обогрева или переклю- чения на обогрев коксовым газом. В зави- симости от содержания пыли в доменном газе продувка насадки с профилактической целью может производиться один раз в 6— 7 лет. На печах Кузнецкого завода баланс ко- лошниковой пыли при содержании ее в до- менном газе, поступающем на обогрев, 15— 20 г/.и3 складывается следующим обра- зом, %: Оседает в распределительных газопрово- дах батареи и отопительной арматуре печей...............................30—35 Оседает в насадке, колосниковой решетке и подовых каналах регенераторвв .... 30 — 35 Уносится с продуктами горения в борова и дымовую трубу....................30 — 40 Корнюрная зона печей ПКИ нормализа- ции имеет следующие отличия по сравнению с печами ПК I нормализации: 1) корнюрные кирпичи перекрыты сверху дополнительным рядом кладки, в котором устанавливают горелки для коксового газа, что предохраняет от разрушения корнюр* ные кирпичи при чистке и смене горелок;
26 Коксовые печи 2) овальные отверстия в горелках для удобства калибровки выходных сечений за- менены круглыми сечениями. В зоны камеры и отопительного простен- ка внесены следующие изменения: 1) камера коксования типовых печей уве- личена по высоте до 4300 мм; 2) для уменьшения сопротивления отопи- тельной системы увеличены диаметры ре- гистровых отверстий из вертикалов в гори- зонтальный канал. Три крайних отверстия на головках расширены со 140 до 180 мм с увеличением площади сечения на 65%; все остальные отверстия расширены со 127 до 162 мм с увеличением площади сечения на 62%. Расширение регистровых отверстий улучшило возможность осмотра вертикалов и регулировки обогрева; 3) отверстия для разогрева печей, распо- ложенные посредине высоты горизонтально- го сборного канала, находились в зоне пре- бывания угольной шихты и кокса. Ниши в стенах камер, образовавшиеся после заклад- ки пробок, приводили к разрушению кромок отверстий при выдаче кокса, образованию неплотностей и прососов. Поэтому растопоч- ные отверстия были перенесены из зоны го- ризонтального канала в кладку загрузоч- ных люков с устройством специальных рас- топочных каналов в перекрытии обогрева- тельного простенка. При этом динасовые пробки заменены шамотными; 4) конструкция головки горизонтального канала приспособлена для закладки щитов для сбора и удаления мусора, который об- разуется в процессе кладки перекрытия пе- чей. После окончания кладки и очистки батареи щиты удаляют и проем в головке закладывают специальными кирпичами; 5) верхний уровень обогрева, определяе- мый расстоянием от свода камеры до пере- крытия сборного горизонтального канала, был принят для заводов Юга, коксующих донецкие угли, 712 мм и для заводов Вос- тока, работающих на кузнецких углях, 787 мм. Изменения в зоне перекрытий печей: 1) свод перекрытия камер выполнен тол- щиной 210 мм вместо 140 мм; 2) изоляция уьеличена на один ряд, т. е. до трех рядов общей толщиной 210 мм; 3) увеличены сечения смотровых шахточек в вертикалы для замены регистров (бана- нов) в основании вертикалов при регули- ровке обогрева; 4) в шамотных стенах у контрфорсов уст- роены растопочные каналы. По всем остальным элементам конструк- ция печей ПК П нормализации сходна с печами ПК I нормализации. Количество фасонных марок 380. Печи ПК-42 В 1942 г. печи ПК были несколько рекон- струированы: 1) упрощены конфигурации фасонных кирпичей и уменьшено число фасонов; ста- ло возможно ручную формовку заменить машинной и увеличить удельный вес нор- мального кирпича в кладке; 2) снижена продолжительность коксова- ния на 0,5—1 ч. Общий вид печей ПК-42 представлен на рис. 2-5 и 2-6. По сравнению с печами ПК II нормализа- ции в регенераторах печей ПК-42 верхние четыре ряда насадки выполнены нз динасо- вого нормального кирпича. Шамот замени- ли динасом, чтобы было можно работать на предельных температурах в обогрева- тельных простенках (1450° С), избегая ошлакования и оплавления верхних рядов насадки. Все стены регенераторов выложены из нормального прямоугольного кирпича (не- шпунтованного). Для увеличения объема насадки промежуточные перегородки в реге- нераторе сделаны толщиной 113 мм вместо 230 мм в прежних конструкциях. Это позво- лило увеличить поверхность нагрева насад- ки на 2—3%. В перегородках оставлены от- верстия для продувки внутренних секции регенераторов от колошниковой пыли. Стены камеры со стороны вертикалов вы- полнены двухступенчатыми: 127 мм в ниж- них 16 рядах и 102 мм в следующих 14—15, рядах вертикалов. Для увеличения тепловоспринимающей по- верхности нагрева со стороны вертикалов толщина распорочных кирпичей (перегоро- дочных) уменьшена со 158 мм во всех пре- дыдущих проектах печей ПК до 130 мм. Эта конструкция обогревательного про- стенка позволила несколько сократить про- должительность коксования. Высота выстилки основания вертикалов увеличена с 60 до 100 мм. Для повышения равномерности обогрева точка встречи кок- сового газа и воздуха поднята на 150 мм уровнем пода камеры, для чего в основании вертикалов установлена перегородка. Головки обогревательных простенков вы- полнены без местных выемок для внутрен- них ребер дверных рам, которые излишне усложняли кладку головок и монтаж двер- ных рам. В перекрытии горизонтального сборного канала сложную конфигурацию сцепления боковых стен и перекрытия типа «ласточ- кин хвост» заменили более простым — зам- ковым. Эксплуатация печей ПК-42 под- твердила достаточную прочность этой за- мены. Принято два типоразмера уровня обогре- ва: 752 мм для заводов Юга и 852 мм для заводов Востока, работающих на более уса- дочных угольных шахтах. Толщина динасового перекрытия камеры 140 мм по условиям формовки этих изделий Изменения, внесенные в проект ПК-42, позволили: 1) сократить число фасонных марок с 380 в проекте ПК II нормализации до 208, при этом вдвое увеличилось количество изделий по каждой марке; 2) увеличить долю динасовых изделий, из- готовляемых на механических прессах, с 60 до 85%.
Печи Гипрококса с перекидными каналами ПК 27 Недостаток проекта — большой объем конструктивной и прямой тески фасонных огнеупоров в процессе строительства. Печи ПК-45 Проект, разработанный в 1944—1945 гг., предусматривал сохранение всех теплотех- нических и конструктивных особенностей пе- чей ПК-42 и почти полное устранение тес- ки фасонного и нормального кирпича. В процессе разработки проекта внесли сле- дующие изменения и дополнения. В зоне регенераторов устранены промежу- точные перегородки в нижней части насад- ки, чтобы улучшить доступ в средние сек- ции регенераторов для очистки от колошни- ковой пыли. Внутренняя динасовая стенка зеркала регенераторов (со стороны насад- ки) заменена шамотной для повышения дол- говечности стенки в условиях значительных колебаний температур при проведении чист- ки насадки. Наружная стенка зеркала вы- полнена из шамотного кирпича вместо крас- ного кирпича в ПК-42; применение красно- го кирпича на этом участке себя не оправ- дало из-за неточности размеров и формы последнего и вынужденно большой толщины швов. Средний слой зеркала толщиной 230 мм выполнен из термоизоляционного кирпича. Опасные стены регенераторов выполнены из нормального и прямоугольного иешпун- тованного кирпича. Насадка регенераторов выполнена из нормального и прямоугольно- го кирпича, так как массовое изготовление фасонной решетчатой насадки не было ос- воено. Поверхность насадки 450 м2 па одну печь.
28 Коксовые печи Для облегчения продувки от пыли насад- ка в нижних рядах регенератора уложена со сквозными продольными рядами до цент- ральной перегородки. Промежуточные пе- регородки для улучшения распределения га- зов установлены только в верхней части регенератора. Головочные динасовые корнюрные кирпи- чи и вкладыши к ним в корнюрной зоне за- печения более постоянных температурных условий. Перекрытие стяжек одним рядом кладки намного улучшает условия уборки верха печей и предохраняет стяжки от го- рения и деформации в местах примыкания к загрузочным люкам. Продольные анкерные тяги, скрепляющие контрфорсы батареи в прежних конструкци- ях, укладывались непосредственно на пере- менены шамотными. Применение шамота существенно повысило срок службы крайних корнюрных кирпичей. Температурный шов в зоне перекрытия ре- генераторов в изоляционной стене у контр- форсов уменьшен с 30 до 10 мм, что улуч- шило условия температурного расширения крайних печей батареи и уменьшило откло- нение их от вертикальной оси по направле- нию к контрфорсам в результате темпера- турного расширения кладки печей. В камере и обогревательном простенке полностью устранено применение тески и улучшена перевязка швов. В зоне перекрытия ликвидирован верхний горизонтальный канал в перекрытии печей с шиберками для закрытия смотровых шахточек. Для обеспечения прогрева край- них отопительных простенков в них уклады- ваются по высоте два ряда кирпичей с рас- топочными отверстиями. Верхние поперечные тяги анкерных ко- лонн, которые в прежних конструкциях ук- ладывались заподлицо с верхом печей, за- глублены и перекрыты кирпичом для обес- крытии, что усложняло уборку верха печей. Тяги вблизи загрузочных люков подверга- лись также деформации от нагрева их пла- менем из люков. В печах ПК-45 продоль- ные тяги уложены в специальные канав- ки и верх тяг лежит заподлицо с верхом кладки. В динасовой изоляционной стене, примы- кающей к крайнему обогревательному про- стенку, над вертикальными растопочными каналами устроен сборный горизонтальный канал с шиберами для регулирования рав- номерного разогрева этого участка кладки, ликвидирован температурный шов меж- ду железобетонным контрфорсом и примы- кающей к нему шамотной изоляционной стеной. Общее количество фасонных марок в про- екте ПК-45 составляет 260 против 208 в про- екте ПК-42. До 80% общего тоннажа фа- сонных марок могут изготовляться механи- ческим прессованием. Батареи с печами ПК-45 сооружались в период с 1946 по 1950 гг. на южных и вос- точных заводах страны.
Печи Гипрококса с перекидными каналами ПК 29 Печи ПК-47 Основные узлы конструкции печей ПК-47 были рассмотрены и одобрены Всесоюзным совещанием коксовиков 1946 г. Основные отличия печей ПК-47 от печей ПК прежних конструкций заключались з следующем. Для улучшения прогрева головок динасо- вых степ регенераторов толщина зеркала равняется 368 мм; толщина шамотной стен- ки зеркала, обращенной внутрь регенерато- ра,— полкирппча, а изоляционная стенка — иi двух рядов диатомитового кирпича тол- щиной 200 -и.м. Поверхность изоляционного кирпича, об- ращенная к фасаду, покрывается асбоие- объема регенераторов такими же, как и в печах ПК-45. Минимальное живое сечение насадки ре- генераторов составляет 3,36 м2, или почти в четыре раза больше, чем в насадке из нор- мального кирпича. Опорные выступы, при- данные насадочному кирпичу, образуют сквозные горизонтальные каналы между все- ми рядами для обеспечения омывания при сдвиге насадки в процессе кладки или рас- ширения при разогреве. В корнюрной зоне (рис. 2-7 и 2-8) для увеличения длины факела горения в печах горелки коксового газа устанавливают в основании вертикалов, на уровне вых-ода воздуха из косых ходов. В прежних конст- рукциях, где горелка размещалась в основа- ние. 2-7. Печи ПК-47. Продольны!! разрез по обогревательному просгснку мептной штукатуркой, нанесенной на про- волочную сетку, закрепленную в кладке. Колосниковая решетка имеет выступы для укладки решетчатой фасонной насадки. Между колосниковой решеткой и первым рядом насади! предусмотрен сквозной го- ризонтальный канал высотой 65 мм, обеспе- чивающий возможность продувки насадки и колосниковой решетки от пыли через отвер- стия в зеркале регенератора. Для уменьшения сопротивления решетки и лучшего омывания насадки форма колос- никовых отверстий диффузорная в направ- лении восходящего потока. Насадка регенераторов фасонная, решет- чатая, шамотная, выкладывалась нз 16 ря- дов общей высотой 2480 мм. Общая поверх- ность нагрева насадки газового и воздуш- ного регенераторов для типовых печей с по- лезной емкостью камеры 20,0 .и3 составляет 845 лг2 на одну печь (против 450 м2 в печах ПК-45) при сохранении размеров и общего пни газовой шахточки на 600—700 мм ниже устья косых ходов, скорость расширенной газовой струп у основания вертикалов, т. е. в месте встречи с воздухом, была в 5—6 раз меньше скорости последнего. При такой большой разности скоростей газа и воздуха происходит интенсивное перемешивание воз- духа п газа, образуется короткое пламя, вызывающее перегрев низа и значительное отставание нагрева верха коксового пирога. Повышение уровня выхода газа в печах ПК-47 позволяет уравнять скорости газа и воздуха в месте их встречи, тем самым уменьшить интенсивность механического смешения потоков н удлинить факел горе- ния в вертикалах. Расположение горелок в основании верти- калов позволяет в некоторой степени регу- лировать длину факела путем изменения сечения горелок. Канал диаметром 60 мм для подвода ото- пительного коксового газа от корнюра к
30 Коксовые печи горелке (рис. 2-8) образуется двумя цель- ными трубчатыми кирпичами высотой по 300 мм, соединяющимися между собой и с корнюром прямоугольными выступами и пазами. Конструкция гнезда и тела горелки поз- воляет применять горелки с различными ди- аметрами выходного сечения — от 26 до 40—42 мм. Большая высота трубчатых кирпичей и перевязка горизонтальных швов между ни- ми и прилегающей кладкой кор,игорной зо- ны всех обеспечивают хорошую герметич- ность газового тракта. Сечения косых ходов для двух крайних вертикалов с обеих сторон простенка расши- рены до 100 мм, все остальные косые ходы оставлены шириной 76 мм, как и в печах ПК-45. Это позволяет увеличить подачу га- за и воздуха в крайние вертикалы на 60— 70% и обеспечить при всех условиях надле- жащий нагрев головок печей. Площадь се- чения регистровых отверстий крайних вер- тикалов увеличена на 60%. Особенность печей ПК-47 в том, что смот- ровые шахточки сделаны из цельных шпун- тованных кирпичей, что уменьшает возмож- ность нарушения кладки перекрытия обогре- вательного простенка от разности роста ди- насовой и шамотной кладки и предотвраща- ет прососы сырого коксового газа из камер в смотровые шахточки. Расхождения в кладке при этом, как пра- вило, происходят по глухим вертикальным швам между дюзовымн кирпичами. В газоотводящих люках два растопочных отверстия диаметром 75 мм и для удобства закладки их с головок печей они размеще- ны в первом ряду перекрытия камеры. Растопочные отверстия диаметром 50 мм (по два отверстия в люке) размещены во втором ряду кладки перекрытия камеры. Площадь сечения растопочных отверстий в головочной части простенка на 30% больше площади этих отверстий в средней части для обеспечения хорошего прогрева головок. Для уменьшения потерь тепла во внеш- нюю среду в верхней части перекрытия про- стенка на расстоянии 500 мм от верха пе- чей предусмотрены регистры, позволяющие легко перекрыть смотровые шахточки. Изоляция верха выполнена из четырех рядов изоляционного кирпича. Кладка печей ПК-47 выполнена из 341 фасонных марок. На одном из южных заводов в печах ПК-42 и ПК-47 температуры в конце кок- сования при обогреве коксовым газом рас- пределились следующим образом: ПК-42 ПК-47 Период коксования, ч-мин . . . 15—30 15—30- Температура контрольных вер- тикалов к. с., °C ............. 1362 1357 Температура в осевой плоскос- ти коксового пирога перед вы- дачей, °C, на расстоянии от по- да камеры, мм: 600 ........................ 1015 985 2200 ......................... 985 1008 3000 ..................... 8 10 93о 3750 ......................... 580 640 Перепад температур, °C, по вы- соте между уровнями: 1 и 3 ........................ 205 55 1 и 4 ....................... 435 345 Температура подсводового про- странства, °C .................... 730 800 Расширение косых ходов в крайние вер- тикалы при прочих равных условиях позво- ляет повысить их температуру на 40—50° С. Возможность поддержания высоких темпе- ратур в крайних вертикалах повышает со- хранность головок печей ПК-47 при работе на удлиненных периодах коксования при оезких колебаниях температур наружного воздуха и сильном ветре. Закрывание шиберов на уровне загрузки и в зоне верха печей снижает температуру кладки на участке выше шиберов на 50— 70° С и температуру металлической армату- ры и верха кладки перекрытия на 10—15° С. Недостатки коксовых печей конструкции ПК 1. Переменная толщина стен печных ка- мер по высоте. Прн низком расположении горелок для коксового газа имеется значи- тельный перегрев коксового пирога с обра- зованием мелкого кокса в нижией части- камеры, несмотря на увеличенную толщину стен камер. После выноса горелки на уро- вень пода вертикалов (ПК-47) равиомер-
Печи Гипрококса с перекидными каналами и двумя корнюрами (ПК-2К) 31 ность обогрева по высоте заметно улучши- лась. При обогреве печен ПК доменным газом отстает прогрев нижней части камер. 2. Недостаточная длина (высота) факела горения в вертикалах из-за непараллельно- сти струй газа и воздуха при выходе из косых ходов и отсутствия рециркуляции продуктов горения. 3. Наличие над вертикалами горизонталь- ного сборного канала с утолщенными стен- ками и основанием с регистрами, резко сни- жающими излучение от факела горения в вертикалах и теплопередачу в верхнюю часть загрузки, что наиболее заметно при коксовании шихт с небольшой усадкой и влажностью 8—12%. Верх коксового пирога отстает в прогре- ве, как правило, на 250—300° С от средней и нижней его части. 4. Наличие перекидных каналов в верх- нем строении приводит к излишнему нагре- ву подсводового пространства камеры и пе- рекрытия печей. 5. Повышенное сопротивление отопитель- ной системы из-за наличия сборных гори- зонтальных каналов с регистрами и пере- кидных каналов. Повышенные сопротивле- ния приводят к увеличению прососов через «опасные» стены регенераторов и прососов воздуха в крайние вертикалы и регенерато- ры через наружные поверхности печей. ПЕЧИ ГИПРОКОКСА С ПЕРЕКИДНЫМИ КАНАЛАМИ И ДВУМЯ КОРНЮРАМИ (ПК-2К) Печи ПК-2К значительно совершеннее пе- чей ПК. Схема движения газов по простен- кам и регенераторам в печах ПК-2К анало- гична схеме движения газов в печах ПК. Однако печи ПК-2К имеют весьма сущест- венные отличия (рис. 2-9). В печах ПК-2К отсутствуют перегородки между двумя смежными газовыми регенера- торами. Объединение газовых регенераторов увеличило полезный объем регенераторов, занимаемый насадкой, и позволило умень- шить их высоту, не уменьшая поверхности нагрева насадки. Насадка регенераторов в печах ПК-2К фасонная, решетчатая, как п в печах всех современных конструкций. Коксовый газ в печах ПК-2К подается ио двум корнюрам, расположенным в массиве кладки корнюрной зоны. Это позволило уплотнить корнюры н предотвратить просо- сы из корнюров в регенераторы. Косые ходы проходят в верхней части вертикально, располагаясь между корнюра- мп, чем достигается параллельное истечение струй в вертикалы. Такое движение воздуха и газа предотвращает взаимный удар струй, что удлиняет высоту факела. Газовоздушное сопло в основании вертикала размещено па- раллельно оси обогревательного простенка, но несколько смещено по отношению к ней; в основании вертикалов расположены ре- гистры для регулирования количества воз- духа и газа, поступающего в каждый вер- тикал, и сменяемые рассекатели для направ- ления струй воздуха и бедного газа. Верхние регистры в печах ПК-2К отсут- ствуют, благодаря чему стены камер имеют одинаковую толщину до верхней кромки секционного горизонтального канала. Гори- зонтальный канал не сквозной, а объединяет группы — секции из 4—5 вертикалов, обслу- живаемых одним перекидным каналом. Про- стенок печей разбит на шесть таких секций, по три на каждую сторону печи. Секции наглухо отделены друг от друга. Для ре- гулирования количества газа и воздуха, по- ступающего в данную секцию, в перекид- ных каналах установлены специальные кпр ппчные шиберы. Шиберы, расположенные в верхней части кладки, легко доступны и ими легко пользоваться. Степень закрытая шиберов в перекидном канале, как и сте- пень закрытия верхних регистровых отвер- стий в печах ПК, влияет на поступление воздуха в вертикалы секции и в меньшей мере на поступление коксового газа. По- этому при отоплении коксовым газом регу- лирование при помощи шиберов следует сочетать с регулированием при помощи го- релок. Горелки, через которые коксовый газ из корнюров поступает в вертикалы, разме- щены в основании вертикалов. Печи ПК-2К строятся с рециркуляцией, хотя име- ется несколько батарей без рециркуляции Процесс рециркуляции в этих печах пред- ложен и разработан Н. К. Кулаковым. Он заключается в том, что продукты горения из верхней части вертикалов засасываются в рециркуляционный канал, устроенный в распорочных кирпичах, отделяющих один вертикал от другого. Продукты горения опускаются по рецир- куляционному каналу и снова поступают в основание вертикалов. Таким образом, получается многократное круговое движе- ние продуктов горения по вертикалам. Продукты горения поступают в основа- нии вертикалов в восходящий поток, раз- бавляют воздух, окружающий газовую струю, продуктами горения и тем самым замедляют процесс горения. Замедление процесса горения улучшает равномерность обогрева по высоте печей. Печи ПК-2К отличаются высокой произ- водительностью, большой равномерностью обогрева и малым сопротивлением отопи- тельной системы. Объединенные газовые регенераторы соз- дают цепную связь всех простенков бата- реи через косые ходы и вертикалы, что об- легчает регулирование гидравлического ре- жима по длине всей батареи. Схема обогрева печей ПК-2К очень про- ста. Регенераторы, работающие на восхо- дящем и нисходящем потоках, чередуются через три — воздушный, газовый и воздуш- ный. С нисходящим потоком граничат толь- ко воздушные регенераторы, как и в печах ПК. В результате малого сопротивления отопительной системы прососы в печах ПК-2К значительно меньше. На горении на-
Рис. 2-9. Печи ПК-2К Коксовые печи
Печи Гипрококса с перекидными каналами и двумя корнюрами (ПК-2К.) 33 ходится одновременно все вертикалы про- стенка. Простенки, работающие на восхо- дящем и нисходящем потоках, чередуются попарно. Таким образом, на подаче коксово- го газа или обезграфичивающего воздуха одновременно работают четыре корнюра, питающие два смежных простенка, распо- ложенные между двумя нечетными печами. Направление потоков в корнюрах совпада- ет с направлением потоков в расположен- ных под ними регенераторах. Несколько сложнее расположение косых ходов в основании вертикала, так как га- зовоздушное сопло параллельно оси про- стенка. В четных простенках газовые косые ходы расположены на машинную сторону, в нечетных — на коксовую сторону. Результаты обследований печей ПК-2К Гипрококсом, УХИН и Коксохимстанцией с участием заводских работников были об- следованы промышленные батареи печей ПК-2К с рециркуляцией и без рециркуляции на ряде заводов. Печи работали на обороте 14,25 до 15 ч на шихте следующего состава, %: Заводы ПЖ К ПС Г Д Криворож- ский .... 48 23 18 11 — Запорожский 48—49 17—19 20—21 13 — Ясиновский .42 24 19 13 2 Нижне-Та- КЖ Ж, К2 К Г+Ж2 СС гильский . . 38 20 14 13 5 6 Основные данные режима печей за вре- мя испытаний приведены в табл. 2-4. Из проведенных многократных исследова- ний на южных заводах известно, что изме- нению оборота печей на 1 ч в пределах 14—15 ч соответствует изменение темпера- тур вертикалов примерно на 40° С и что из- менение температур в контрольных верти- калах на 10° С приводит к изменению тем- пературы в центре пирога в среднем на 25° С. Пользуясь этими соотношениями, привели к одинаковому обороту и готов- ности показатели батареи № 3 печей ПК-2К без рециркуляции Криворожского завода и печей этой же конструкции на Нижне-Тагильском заводе: Влажность шихты, % . . Разовая загрузка шихты, т..................... Помол шихты, %........ Оборот печей, ч....... Температура в центре пирога, °C............ Температура контроль- ных вертикалов, °C: коксовая сторона , . машинная сторона . . Криворож- Нижне-Та- ский завод гильский завод 8,33 6 15,2 16,7 92,1—92,8 92—94 14,7 14,7 1001 1001 1343 1398 1297 1343 Таким образом, при одинаковом обороте печей и готовности кокса, в печах ПК-2К без рецйркуляции при коксовании кузнец- ких углей несмотря на меньшую влажность их необходимо поддерживать температуру Таблица 2-4 Режим печей различных заводов за время испытаний Наименование Отопление коксовым газом Отопление домен- ным газом Криворожский Запо- рожский Нижне- Тагильс- кий Запо- рожский Яси- новский Система печей С рецир- Без ре- С рецир- Без ре- С рецир- Без ре- куляцией цирку- ляции куляцией цирку- ляции куляцией цирку- ляции Полезный объем камеры, .и3 20,0 20,0 21,6 21,6 21,6 21,6 Разовая загрузка сухой ших- 15,13 ты, т 15,2 15,33 16,7 15,38 15,63 Влажность шихты, % . . . . 8,33 8,33 9,27 6,03 9,05 8,36 Помол шихты, % 92,1— 92,8 92,1 — 92,8 91,54 92,4 91,35 91,81 Оборот печей, ч 14,25 14,25 14,7 14,7 14,7 15 Температура в контрольных вертикалах, °C: коксовая сторона .... 1355 1376 1363 1398 1368 1391 машинная сторона . . . 1306 1330 1315 • 1343 1315 1341 Температура в центре пирога СС 1091 1038 1061 1001 1038 1061 Коэффициент избытка воздуха 1,17 1,17 1,09 1,2 1,1 1,1 Полное падение температур за кантовку с коксовой сторо- ны, °C Температура в крайних верти- 74 89 81 102 72 81 калах, СС: коксовая сторона .... 1225 1240 1253 1235 1236 1226 машинная сторона .... 1186 1188 1202 1198 1181 1180 3 Справочник коксохимика, т II
34 Коксовые печи обогрева на 45—55° С выше, чем при кок- совании донецкой шихты. Такое значитель- ное различие в прогреве запрузки объясня- ется большей плотностью и физическими свойствами шихты из кузнецких углей. Величина полного падения температур в вертикалах за период кантовки составляет при обогреве коксовым газом 75—80° С в печах с рециркуляцией и 87—90° С в печах без рециркуляции, при обогреве доменным газом соответственно 72 и 81° С. Меньшее падение в печах с рециркуляцией объясняет- ся более вытянутым факелом горения. Равномерность обогрева На Криворожском заводе было установ- лено, что при одинаковой загрузке и влаж- ности шихты на высоте 3,2 м от пода тем- пература коксового пирога в печах с рецир- куляцией составила 1023° С, в печах без ре- циркуляции 933° С и на высоте 3,5 м от по- да— соответственно 912 и 729°С. Перепад температур по высоте пирога со- ставил, °C: Между точками, м 0,6 и 3,2 ................. 0,6 и 3,5 ................. С рецир- Без рецир- куляцией куляции 83 184 204 388 Таким образом, в печах с рециркуляци- ей перепад температур вдвое меньше по вы- Т-емпература, °C соте, и прогрев вер- ха пирога значи- тельно лучше, чем в печах без рецир- куляции. Изучение соста- ва продуктов го- рения, отобранных по высоте верти- кала, показало за- метное различие в характере горения газа. Эти данные показывают, что в печах с рецирку- ляцией выгорание газа в нижней час- Рис. 2-10. Печи ПК-2К. ТИ веРтикала ПР0' Конечная температура текает Мвнее НН- коксования тенсивно и факел горения более вы- тянут, чем в печах без рециркуляции и подтверждают значительное влияние ре- циркуляции на равномерность обогрева по высоте. Испытания, проведенные на батарее № 6 Запорожского завода, показали, что пра- вильная организация загрузки, устранение перегруза и переуплотнения шихты при пла- нировании значительно улучшают равномер- ность обогрева по высоте. В печах ПК-2К с рециркуляцией с уровнем обогрева 700 мм при оптимальном коэффициенте избытка воздуха перепады температур в пироге меж- ду точками 0,6—3,2 м и 0,6—3,5 м состави- ли соответственно 56 и 101° С (рис. 2-10). Печи ПК-2К обеспечивают более высо- кую равномерность обогрева, чем печи ПК. Равномерность обогрева по высоте очень сильно зависит от свойств и плотности ших- ты. В тех же печах ПК-2К при коксовании донецких углей готовность верха пирога от- ставала, а при коксовании восточных углей верх пирога заметно перегревался. Повышение коэффициента избытка воз- духа от 1,07 до 1,27 при обогреве коксовым газом заметно влияет на прогрев загрузки по высоте. Наилучшая равномерность обо- грева достигается при коэффициенте избыт- ка воздуха 1,10—1,15 при отоплении коксо- вым газом и 1,1 при отоплении доменным газом. Температура в крайних вертикалах Данные табл. 2-4 показывают вполне удовлетворительный нагрев крайних верти- калов при обогреве коксовым и доменным газом. Температуры в крайних вертикалах печей ПК-2К меняются регулированием ши- беров в перекидных каналах и подбором нижних регистров в вертикалах крайних секций. Армирование головок коренных стен ре- генераторов и облицовка фасадных стен металлическими щитами, заполненными изо- ляцией, обеспечивают хорошую герметич- ность регенераторов и устраняют прососы наружного воздуха из галерей в головки регенер аторов. Гидравлическая характеристика печей Общее сопротивление отопительной си- стемы, выраженное перепадом давлений между клапанами на восходящем и нисхо- дящем потоках, при обороте 14,0 ч и обо- греве коксовым газом составляет 3,5— 4,0 мм вод. ст. и при обогреве доменным газом 8—9 мм вод. ст. Сопротивление перекидных каналов с уче- том частичного перекрывания их регулиро- вочными шиберами составляет 40—50% от сопротивлений верхнего строения печей (из- меряемого по перепаду давлений между глазками регенераторов), что позволяет до- зировать воздух и доменный газ по от- дельным секциям обогревательного про- стенка. Распределение газа и воздуха по вертика- лам внутри каждой секции производится сменными регистрами (бананами) в осно- вании вертикалов. Снижение сопротивления в печах ПК-2К по сравнению с печами ПК достигнуто бла- годаря малой длине косых ходов и увели- чению их поперечных сечений, устранению регистров и сборных каналов над вертика- лами, а также в результате применения фа- сонной решетчатой насадки. Расход тепла на коксование Расход тепла в печах ПК-2К при обогре- ве коксовым и доменным газом приведен в табл. 2-5.
Печи Гипрококса с перекидными каналами и двумя корнюрами (ПК-2К) 35 Таблица 2-5 Качество кокса Р асход тепла в печах IIK-2K при обогреве коксовым и доменным газом Завод Отопительный газ Оборот, ч . . . . Влажность шихты, %................ Коэффициент из- бытка воздуха Расход тепла на 1 кг влажной шихты, кал: фактический . нормативный . Термический к. п. д. коксовых печей, % . . . Кок- Кок- До- До- со- со- мен- мен- вый вый ный ный 14,25 14,7 14,7 15,0 8,33 9,27 8,36 9,05 1,17 1,09 1,10 1,10 487 587 597 558 560 571 641 647 85,8 — 83,9 — Показатели механической прочности и ситового состава кокса, полученного на пе- чах ПК-2К и ПК, оказались практически одинаковыми. Поскольку оборот печей ПК-2К был на 1,25 ч меньше, чем на печах ПК, можно считать, что при одинаковой скорости коксования качество кокса печен ПК-2К лучше, чем в печах ПК. Выход и качество химических продуктов на батареях с печами ПК-2К и батареях с печами ПК примерно одинаковы. Прочность и герметичность печей Испытания показали отсутствие прососов и хорошую герметичность отопительной си- стемы. В результате объединения газовых реге- нераторов в печах ПК-2К на 25% меньше газовоздушных клапанов, чем в печах ПВР. Для повышения равномерности обогрева в печах ПК-2К в 1957—1958 гг. было изме- нено взаимное расположение косых ходов и горелок. Печи ПК-2К последней конструкции изо- бражены на рис. 2-11. 3* Л-А Рис. 2-11. Печи ПК-2К с раздельной рецир- куляцией и повернутыми косыми .ходами
36 Коксовые печи Как видно из рисунка, косые ходы лежат в одной плоскости и ось газовоздушного сопла параллельна продольной оси бата- реи. Горелка размещена в углу вертикала. При этом расположении косых ходов и горелки уменьшилась площадь соприкосно- вения газовой и воздушной струй, газовая струя отдалилась от осн потока воздуха, уменьшилось затягивание газа в воздух. Это привело к ухудшению смешения газа и воздуха и к удлинению факела ПЕЧИ ГИПРОКОКСА ПК-2К СО ВСЕМИ ШИРОКИМИ РЕГЕНЕРАТОРАМИ Верхнее строение печей (рис. 2-12), рас- сматриваемой конструкции не отличается от описанных выше типовых печей ПК-2К. Регенераторы широкие — по одному на разделенные глухой перегородкой секции по 4—5 вертикалов в каждой. Каждая сек- ция обслуживается своим перекидным ка- налом. Из вертикалов одного обогревательного простенка, работающих на восходящем по- токе, продукты горения через перекидной канал поступают в вертикалы смежного простенка, работающие на нисходящем по- токе, затем через косые ходы отводятся в надрегенераторные каналы и регенераторы противоположной стороны. При этом в тех секциях простенка, в которые газ и воздух поступали по длинным косым ходам непос- редственно из регенератора, продукты го- рения отводятся по коротким косым ходам в 1надрегенараторные каналы, В тех же секциях, где газ и воздух под- водились из надрегенераторных каналов по коротким косым ходам, отвод продук- тов горения проводится по длинным косым ходам непосредственно в регенератор. Рис. 2-12. Печи ПК-2К со всеми широкими регенераторами каждое расстояние между осями простен- ков. Расположенные под камерой коксованйя регенераторы коксовой и машинной сторон разделяются массивной центральной пере- городкой. Каждый регенератор при помощи крестовины соединяется с надрегенератор- ным распределительным каналом противо- положной стороны. Регенераторы и надрегенераторные кана- лы соединяются с вертикалами отопитель- ных простенков при помощи косых ходов, расположенных только с одной стороны. Таким образом, через каждый регенератор и надрегенераторный канал газ или воздух подается в вертикалы одного обогреватель- ного простенка. Обогревательный простенок разбит на Для принятой схемы сопряжения реге- нераторов и простенков каждая группа из четырех регенераторов и двух обогрева- тельных простенков представляет собой не- зависимый элемент отопительной системы, не связанный с другими аналогичными эле- ментами. При этом регенераторы, входя- щие в данную группу — два регенератора с машинной стороны и два регенератора с коксовой стороны смещены один по отно- шению к другому на одно расстояние меж- ду осями простенка'. Таким образом, у каж- дого контрфорса образуется ложная реге- нераторная камера, не связанная с отопи- тельной системой. При такой схеме обогрева (в отличие от других печей с перекидными каналами) простенки, работающие на восходящем и
Печи Гипрококса ПВР с парными вертикалами и рециркуляцией продуктов горения 37 нисходящем потоках, чередуются через один. В разделительных стенах между верти- калами расположено по два рециркуляци- онных канала, каждый из которых соединен только с одним вертикалом. Коксовый газ по двум корнюрам, распо- ложенным в масиве кладки между надре- генераторными каналами и подом камеры, подводится к горелкам, устанавливаемым в специальных стаканах на уровне пода вер- тикала. В верхней части вертикалов ниже устьев расположены соединительные окна между смежными вертикалами, предназна- ченные для уменьшения разности давления по длине секции. Конструкция перекидных каналов и пере- крытия печей полностью аналогична типо- вым печам ПК-2К. Применение широких регенераторов с односторонним направлением потоке® дол- жно обеспечить герметичность отопитель- ной системы и облегчить регулирование обогрева. В широких регенераторах, кроме того, в результате увеличения объема, за- нимаемого насадкой, возможно понизить высоту регенеративной зоны. Уменьшение вдвое числа клапанов уменьшает уход за ними и значительно сокращает капитало- вложения. Наличие сборно-распределительных кана- лов и крестовины создает определенную специфику в распределении давления в вертикалах обогревательных простенков. В простенках, работающих на восходящем потоке, давление в вертикалах, питающих- ся из регенераторов, примерно на 1,5—• 1,8 мм вод. ст. больше, чем в вертикалах, питающихся из надрегенераторных кана- лов. В вертикалах сопряженного простенка, работающего на нисходящем потоке, дав- ление меньше на .величину сопротивления перекидного канала, т. е. 1,2—1,5 мм вод. ст. Таким образом, максимальная разность давлений между вертикалами составляет около 3 мм вод. ст., что следует учитывать при выборе гидравлического режима отопи- тельной системы. В связи с особенностями конструкции подовсдовое пространство регенераторов является сборно-распределительным кана- лом с горизонтальным движением газов. При этом .направление движения газов та- кое же, как и в подовом канале регенера- торов, что мешает равномерному распреде- лению потоков по насадке регенераторов, так как при таком направлении потоков резко увеличивается разница в перепадах давлений между подовым каналом и под- сводовым пространством регенераторов на восходящем и нисходящем потоках. Чтобы компенсировать эту равномерность перепадов давлений, предусмотрены две колосниковые решетки — верхняя и ниж- няя, обладающие разным сопротивлением на восходящем и нисходящем потоках. Следует отметить, что в данной системе печей, характеризующихся одновременным горением по всей длине обогревательного простенка, конструктивное решение кре- стовины значительно проще, чем в печах с парными вертикалами, так как косые ходы, располагаются только с одной стороны ре- генератора и надрегенераторного канала, ПЕЧИ ГИПРОКОКСА ПВР С ПАРНЫМИ ВЕРТИКАЛАМИ И РЕЦИРКУЛЯЦИЕЙ ПРОДУКТОВ ГОРЕНИЯ Печи Мосгипрококса Первая система отечественных динасо- вых печей с парными вертикалами была разработана в 1930—1S31 гг. в Москов- ском -отделении Гипрококса под руко- водством инженеров И. Лоханского .и В. Жунко. Эта конструкция, получившая название печей системы Мосгипрококса, имела обо- гревательный простенок из парных верти- калов, широкие регенераторы с распредели- тельными подовыми каналами в корнюрной зоне и предусматривала комбинированный обогрев. Батарея из пяти опытных комбинирован- ных печей этой конструкции была введена в эксплуатацию в 1933 г. на Харьковском опытном коксохимическом заводе. В .1934—iI935 гг. вступили в строй на Кемеровском коксохимическом заводе две батареи по 55 печей системы Мосгип- рококса. В процессе работы печей Мосгипрококса были выявлены серьезные конструктивные недостатки: 1. Наличие двух параллельно разме- щенных в корнюрной зоне подовых распре- делительных каналов для бедного газа, воздуха и продуктов горения при незначи- тельной толщине продольных «опасных стен» и близости к ним корнюров приводи- ло к прососам отопительного коксового газа в косые ходы и распределительные каналы. Из-за этого в корнюрах и подовых каналах происходило горение и перегрева- лась подовая часть камеры. 2. Горелки для коксового газа распола- гались на уровне основания вертикалов и соединялись с кориюрамш соединительны- ми каналами диаметром 30 мм (в совре- менных печах 60 мм). При небольшом за- графичивании сопротивление этих каналов резко возрастало и в корнюрах создавалось давление до 10—20 мм вод. ст., что приво- дило к еще большему росту прососов ото- пительного коксового газа в косые ходы, работающие на воздухе и продуктах горе- ния. 3. Оба корнюра под каждым обогрева- тельным простенком располагались впри- тык друг к другу без промежуточного гер- метизирующего слоя (см. рнс. 2-9). Регу- лирование поступления газа и воздуха в вертикалы производилось кирпичными ши-
38 Коксовые печи Серами (регистрами), установленными на перевале каждой пары сопряженных вер- тикалов. В верхней части вертикала перед перевалом продукты горения проходили через регистровые отверстия сечением ЮО мм, поэтому сопротивление системы восходящий вертикал — перевал с двумя регистровыми отверстиями— нисходящий вертикал было довольно значительным. Из-за недостаточной герметичности кор- нюрной зоны и главным образом из-за большой разности давлений между кор- нюрами отопительный газ из корнюров, ра- ботавших на восходящем потоке, проникал в смежные корнюры, откуда по соедини- тельным каналам и горелкам поступал в основание нисходящих вертикалов, где и сгорал, увеличивая при этом перегрев ни- за камеры. 4. Стены регенераторов на 2/з высоты бы- ли выложены из шамота, а в верхней час- ти — из динаса. Специальное армирование шамотной кладки не было предусмотрено. При разогреве батареи динасовая кладка верхнего строения регенераторов (темпе- ратурное расширение динаса в 3—3,5 раза больше шамота) увлекала в своем росте шамотную часть стен, в которой об- разовывались сквозные трещины. В результате упомянутых конструктив- ных дефектов при эксплуатации печей име- ли место: а) перегрев подовой части камеры и не- догрев верха загрузки; б) большой расход тепла из-за перетоков отопительного газа; в) большое сопротивление отопительной системы — 18 мм вод. ст. при марше 18 ч и обогреве коксовым газам; г) заграфичивание корнюров, соедини- тельных каналов и горелок из-за горения в корнюрах и косых ходах. К достоинствам печей Мосгипрококса следует отнести удобство укладки насадки и производства ремонтов регенераторов и достаточную прочность всего строения пе- чей. Коксовые печи ПВР-39 В 11936—4938 гг. был разработан оконча- тельный вариант печей Гипрококса, приня- тый для опытной проверки. Печи ПВР-39 комбинированные. Размеры камер: средняя ширина 407 мм, длина 13120 мм, высота 4260 мм, конусность 50 мм, полезная емкость камеры 20,0 м3. Обогревательный простенок (рис. 2—13) состоит из парных вертикалов. Каждая па- ра смежных вертикалов (нечетный и чет- ный) вверху соединена перевалом 7 для перехода продуктов горения с восходяще- го потока на нисходящий. Горение проис- ходит попеременно в нечетных 5 и четных 6 вертикалах. В основании вертикалов, в разделительных стенках между парами, устроены рециркуляционные окна 8. В крайних парах вертикалов обогрева- тельного простенка рециркуляционные ок- на размещены также и внутри пары. Че- рез эти окна часть продуктов горения из вертикала, работающего на нисходящем потоке, засасывается в вертикал, работаю- щий на восходящем потоке, т. е. на горе- нии. Благодаря такому размещению окон рециркуляционный поток в печах ПВР-39 движется зигзагообразно (по «змейке») и соединяет между собой все вертикалы обо- гревательного простенка. Стены камер одинаковой толщины (105 мм) по всей высоте. Регенераторы индивидуальные, продоль- ные и соединены косыми ходами непосред- ственно с вертикалами. Под каждым обо- гревательным простенком размещено два регенератора — один для бедного газа 1, второй 2 для 'воздуха. Один из вертикалов каждой пары в простенке соединен двумя короткими косыми ходами 3 с регенерато- рами, расположенными непосредственно под этим ,простенком; вторые вертикалы каждой пары соединены двумя длинными косыми ходами 4 с регенераторами смеж- ных обогревательных простенков. Оба ко- сых хода, ведущих в один вертикал, поме- щены один за другим по продольной оси простенка. По длине батареи каждые два смежные регенератора, работающие на восходящем потоке, чередуются с двумя регенератора- ми, отводящими продукты горения. Таким чередованием коротких и длин- ных косых ходов по длине простенка и ре- генераторов по длине батареи достигается одинаковый путь газа, воздуха и продуктов горения для любой сопряженной пары вер- тикалов. Насадка регенераторов фасонная решет- чатая, стены регенераторов выполнены из шпунтованной кладки. Верхний уровень обогрева камеры четко ограничен и определяется кромкой пере- крытия вертикалов. В печах ПВР-39 при равных периодах коксования температура вертикалов на 40— 50° С ниже, чем в печах ПК. При одинако- вой температуре вертикалов период кок- сования в печах ПВР-39 короче на 1 ч, что соответствует повышению производи- тельности .на 8%. Обогрев стен камер значительно равно- мерней, чем в печах ПК. Полосы или пят- на в верхней части стен камер при периоде коксования 13 ч полностью отсутствуют. Средняя разность температур между ни- зом и верхам стен камор 40е С. Сопротивление отопительной системы при обогреве коксовым газом и периоде коксо- вания 13 ч, определенное из разности дав- лений в газовоздушных клапанах восхо- дящего и нисходящего потоков, составило 3,9 мм с машинной стороны и 4,6 мм с кок- совой стороны, что в 2—2,5 раза ниже, чем в печах ПК. Поэтому распределение дав- лений в отопительной системе с точки зре ния дрососов более благоприятно. Достигнутая равномерность обогрев? указывает на возможность увеличения вы- соты печей на 0,4—0,6 м.
Печи Гипрококса ПВР с парными вертикалами и рециркуляцией продуктов горения 39 В печах ПВР-39 исключены перетоки ото- пительного коксового газа, так как корню- ры 9 и 10 выполнены из целых кирпичей и размещены внутри массива кладки в зна- чительном удалении от регенераторов, по- да камер и основания вертикалов. Распо- стоянное давление иа кладку независимо от объемных ее изменений в процессе ра- зогрева и эксплуатации. Этим предупреж- дается отход головок регенераторов от ос- тального массива кладки и образование в них трещин. ложение корнюров по обе стороны от оси обогревательного простенка позволило выполнить анкерные колонны из цельных прямых балок без изгибов, что облегчает их изготовление, повышает прочность и улучшает условия службы .По данным ис- пытаний, прососы в генераторах на опыт- ных печах оказались в 2—3 раза ниже, чем на печах ПК. Увеличение герметичности стен регенера- торов в значительной мере произошло в результате применения на печах ПВР-39 впервые в технике коксовых печей по предложению И. Б. Пейсахзона зонального армирования кладки коксовых печей. При обычной конструкции анкерных ко- лонн кладка корнюрной зоны и стен реге- нераторов вовсе не армируется из-за не- совпадения профиля нагруженной анкерной колонны с профилем головок кладки печей после разогрева. Между колонной и кладкой образуются свободные зазоры, что является причиной образования трещин в головках корнюр- ной зоны и регенераторов, появления пере- токов газа ,и воздуха через трещины в «противоточных» стенах, которые приводят к расстройству обогрева и преждевремен- ному выходу печей из строя. При зональном армировании по высоте кладки корнюрной зоны и регенераторов укладывается гибкий броневой лист, кото- рый давлением пружин, размещенных че- рез определенные промежутки по высоте колонны, прижимается к кладке. Зональное пружинное армирование голо- вок печей автоматически обеспечивает не- равномерность обогрева по высоте и длине предохраняет печи ПВР от туго- го хода и отложений графита па степах камер. Все эти факторы обусловили значитель- ную долговечность печей ПВР. Опытная батарея, построенная в 1939 г., и в настоящее время, спустя 25 лет, на- ходится в рабочем состоянии и па ней про- водятся опытные коксования шихт. Развитие конструкции печей ПВР Начиная с 1945 г. Гипрококсом на осно- ве данных эксплуатации и испытания пе- чей ПВР-39 на Харьковском опытном кок- сохимическом заводе проводилась система- тическая работа по совершенствованию пе- чей ПВР и их широкому промышленному внедрению. В основу проектов печей пос- левоенных лет положена технологическая схема печей ПВР-39. В 1945—1946 гг. разработана конструк- ция печей ПВР-46, в последующие годы ПВР-51, ПВР-55, ПВР-57 и ПВР большой емкости. Первая промышленная батарея (ПВР-46) из 45 печей была введена в эксплуата- цию на Днепродзержинском коксохимичес- ком заводе ,в декабре 1949 г. Всесоюзные совещания коксовиков в 1950 г. и 1955 г. приняли печи ПВР (наря- ду с печами ПК-2К) в качестве основной конструкции для строительства новых кок- совых печей. За 10 лет в Советском Союзе введено в эксплуатацию 30 батарей с 1738
40 Коксовые печи коксовыми печами Гипрококса системы ПВР общей мощностью свыше 17 млн. т сухой 'ШИХТЫ в год. Печи ПВР получили большое распростра- нение в Китае, Польше, Румынии, Венгрии, Болгарии, Индии и др. зарубежных стра- нах. Печи Гипрококса ПВР-46 (рис. 2-14) В основу печей ПВР-46 положена схема обогрева печей ПВР-39. Горение или отвод продуктов горения происходит одновременно в двух рядом расположенных вертикалах; такое чередо- вание горения именуется горением через два вертикала, т. е. два на горении, два на отводе продуктов горения, в отличие от горения через один вертикал (ПВР-39). Преимущество чередования горения че- рез два вертикала — уменьшение «опас- ных» стеночек, разделяющих разноименные косые ходы в корнюрной зоне, вдвое и, как следствие, уменьшение перетоков газа и воздуха из косых ходов восходящего по- тока в косые ходы, заполненные продукта- ми горения. Недостаток такого чередования верти- калов по длине простенка состоит в нерав- номерном распределении косых ходов по длине регенераторов. Косые ходы распола- гаются компактными гнездами, по четыре в каждом, с большим расстоянием между гнездами, что приводит к неравномерному раопределению продуктов горения по длине регенератора и к снижению эффективности работы насадки. Благодаря высокой равномерности обо- грева по высоте стены толщина камер оди- наковая (105 мм) на всю высоту вертика- лов. В печах ПВР-46 рециркуляционные окна устроены в тех же стенах, что и переваль- ные окна. Каждая пара сопряженных вер- тикалов является, таким образом, замкну- той, не сообщается со смежными вертика- лами и рециркуляция происходит само- стоятельно внутри каждой данной пары. Число рециркуляционных потоков в про- стенке равно числу пар вертикалов. В основании вертикалов в газовоздуш- ных соплах, помимо сменных регистров (бананов), регулирующих выходные сече- ния для газа и воздуха, установлены так- же рассекатели, которые предназначаются для регулирования интенсивности смешения бедного газа и воздуха изменением 'углов наклона направляющих плоскостей .и вы- соты рассекателей. Придание параллельности плоскостям и увеличение высоты рассекателя, при про- чих равных условиях, замедляет смешение и удлиняет тем самым высоту факела го- рения. Уровень перевала продуктов горения в верхней части вертикалов был сделан на двух батареях печей ПВР-46 Днепродзер- жинского завода на высоте 700 мм от сво- да камеры и на одной батарее на высоте 600 мм для проверки и установления опти- мального уровня высоты обогрева для пе- чей ПВР с высотой камеры 4300 мм. Впервые применена новая конструкция зеркал регенераторов с увеличенным изо- ляционным слоем толщиной 325 мм и на- ружным герметизирующим металлическим кожухом, обеспечивающим плотность фа- садных поверхностей регенераторов. Метал- лический кожух заполнен изнутри слоем совелита толщиной 75 мм. Для выявления эффективности такой изоляции на некоторых регенераторах на- ружный слой изоляции был сделан, из тер- моизоляционного кирпича без кожухов. Эта конструкция '(без кожухов) в работе себя не оправдала. «Опасные» стены регенераторов, разделя- ющие газовые и воздушные регенераторы, работающие на разноименных потоках, вы- полнены самоармирующимися из специ- альных кирпичей, образующих замко- вое соединение в форме «ласточкиного хвоста». Герметичность горизонтальных швов кладки достигается смещением двух смеж- ных рядов кладки, образующих стену, в вертикальном направлении на 30 мм. Зам- ковое соединение «ласточкин хвост» пре- дотвращает расхождение вертикальных швов в массиве кладки. Такое соединение ридов уменьшает опасность сдвига отдель- ных участков кладки стен регенераторов в процессе разогрева батареи, а также при колебаниях температур кладки при пере- ключении обогрева с коксового .газа на до- менный, при изменениях периода коксова- ния, остановках обогрева и т. д. Эта оригинальная конструкция кладки стен регенераторов предложена и разрабо- тана инженером Э. М. Узраэлитом и при- нята во всех системах печей Гипрококса ПВР. В печах ПВР-46, 51, 55 и 58 «опасные» стены регенераторов выполнены толщиной 290 мм в зоне собственно регенераторов и 230 мм на высоте подовых каналов. После 1960 г. на обоих участках, т. е, на всю вы- соту, «опасные» стены регенераторов вы- полняются толщиной 230 мм. Автоматическое армирование головок в печах ПВР-46 осуществлено по всей высо- те строения печей. По высоте обогрева- тельного простенка армирование достига- ется установкой внутри .анкерной колонны Пружин, передающих заданное давление на броню, облегающую головку обогреватель- ного простенка. На участке корнюрной зо- ны и регенераторов установлено 4—5 пру- жин, давление которых через металличес- кую полосу равномерно распределяется по всей высоте кладки головки регенераторов и корнюрной зоны. Принципиальная осо- бенность такого армирования — в постоян- ном и автоматически регулируемом давле- нии на кладку, 'предотвращающем отход головки от основного массива кладки, вне зависимости от изменения профиля анкер- ной колонны и кладки при разогреве и в процессе эксплуатации печей.

Рнс. 2-14. Печи ПВР-46: а — поперечный разрез; б — разрез по обогревательному простенку
42 Коксовые пеки Лечи ПВР-51 (рис. 2-15) Горение (происходит попеременно в пых и нечетных вертикалах простенка, и в печах ПВР-39. Такое чередование ходящих и нисходящих потоков по длине простенка (через один вертикал) повыша- ет равномерность распределен,ия газовых чет- как В oc- Рис. 2-15. Печи Гипрококса ПВР-51 с рециркуляцией внутри замкнутых пар вертикалов потоков по длине регенераторов. Рецирку- ляция осуществлена в двух вариантах: а) по «змейке»; рециркуляционные окна размещены в стенках между сопря- женными парами вертикалов, а в крайних парах вертикалов — и внутри пар, т. е. так же, как и в печах ПВР-39. Рециркуляцион- ный поток движется ио «змейке» и прохо- дит как бы последовательно все вертикалы полу про стенка; б) рециркуляция происходит внутри замкнутых пар вертикалов, как и в печах ПВР-46. Рециркуляционные окна размещаются в разделительных стенах внутри сопряженных пар вертикалов, т. е. под перевальными окнами. Сравнительные исследования характера и величины рециркуляционных потоков по обоим вариантам показали, что устройст- во рециркуляции внупри замкнутой пары обеспечивает более равномерную и посто- янную величины рециркуляционных потоков в обеих кантовках. Поэтому начиная с 1953 г. печи ПВР сооружаются только с рециркуляцией внутри замкнутых пар. Печи ПВР-53, 55, 58 и 60 Конструкции этих печей аналогичны пе- чам ПВР-51 с рециркуляцией внутри зам- кнутых пар вертикалов и отличаются мо- дификацией отдельных узлов кладки. Результаты обследования печей ПВР * Печи ПВР тщательно и систематически испытывались при обцреве коксовым и до- менным газом на Днепродзержинском и Ждановском заводах и только коксовым газом на Баглейокам заводе. * Обследование производили объединенные бригады Гипрококса, УХИН, Коксохимстанции и работников заводов Днепродзержинского, Баглей- ского и Ждановского.
Печи Гипрококса ПВР с парными вертикалами и рециркуляцией продуктов горения 43 Основными показателями для оценки конструкции печей служат: I) производительность печей; 2) равномерность прогрева коксового пи- рога ло высоте; 3) травильное распределение температур по длине отопительного простенка; 4) достижение высоких температур в крайних вертикалах; 5) гидравлическая характеристика пе- чей; 6) расход тепла на обогрев; 7) качество кокса и химических продук- тов; 8) герметичность и прочность конструк- ции для обеспечения длительного срока службы. На всех заводах ширина печей ПВР 407 мм, конусность 50 мм, высота 4300 мм. Это позволяет сопоставлять между собой работу печей ПВР и ПК при коксовании одинаковых шихт. На разных этапах испытаний печи ПВР работали .при обороте от 13 до 15 ч. Печи работали па угольной шихте еле дующего состава, 7о: Заводы................ПЖ Днепродзержинский . . 4 0 Ждановский..........46 Запорожский......... 4 0 К ПС Г д 20 20 20 — 24 18 12 — 20 20 2 Основные показатели технологического и температурного режима батарей с печами ПВР приведены в табл. 2-6. Имеющийся резерв температур (до 1410°С) позволяет снизить оборот печей до 13 ч, как это и было осуществлено при ис- пытаниях па протяжении месяца па Днеп- родзержинском заводе. При сопоставительных испытаниях на Днепродзержинском заводе батарей с пе- чами ПК-42-45 и печен ПВР при одинако- вой температуре вертикалов (1370°С) и отоплении доменным газом оборот соста- вил 15,23 ч в печах ПК против 14,0 ч в пе- чах ПВР при лучшей равномерности обо- грева и более высоком качестве .кокса в печах ПВР. Таким образом, при равных температурах вертикалов при обогреве доменным газом производительность печей ПВ.Р выше, чем печей ПК, на 15,23 — 14 14 100 = 8,8%. При обогреве коксовым газом работа печей ПК-47 на Запорожском заводе ха- рактеризовалась следующими показателя- ми: Оборот печей, ч....................... 14 6 Влажность шихты, % ..............’ 8—9 Температура в контрольных вертикалах, с коксовой стороны ................ 1405 с машинной стороны ................ 1345 Температура в центре коксового пирога перед выдачей, °C..................... 980 Данные табл. 2-6 .показывают, что при коксовании донецкой шихты влажностью 8—9% печи ПК три обороте 14,6 ч рабо- тают на предельных температурах и даль- нейшее форсирование их недопустимо. В печах ПВР Баглейокого завода при оборо- те 14 ч и лучшей готовности (температура в центре коксового пирога 1029° С) имеет- ся еще резерв температуры вертикалов по- рядка 35—40° С, что подтверждает воз- можность получения в печах ПВР и при обогреве коксовым газом и влажности шихты 8—9% вполне готового кокса при обороте печей 13 ч. Таким образом, при равных температурах вертикалов и обо- греве коксовым газом производительность печей ПВР выше, чем печей ПК, на 14,6—13,0 13 100= 12,3%. Резерв температурного потенциала печей можно выгодно использовать при коксова- нии шихт с повышенным содержанием га- зовых и плохослекающихся углей, требую- щих более интенсивного нагрева при кок- совании. Испытания показали, что печи ПВР на разных заводах при коксовании донецких шихт работают, как правило, со средней скоростью коксования 14—14,5 мм)ч на обороте 14—14,5 ч при температуре верти- калов не выше 1375° С, т. е. полностью не используются темпер!атурные возможности печей. Это объясняется тем, что увеличение скорости коксования до 15—45,6 мм/ч (оборот 13,5—.13,0 ч) за счет подъема тем- ператур вертикалов до 1390—1400° С при- водит к уменьшению крупности кокса и ухудшению работы доменных печей. Характерным для печей ПВР является малая величина падения температур в вер- тикалах за период между кантовкамц 55— 63° С (табл. 2-6) против 80—85° С в пе- чах ПК, что при одинаковой температуре вертикалов обеспечивает повышение тепло- передачи в камеру. Небольшое падение температур объяс- няется влиянием рециркуляции и удлинени- ем по высоте вертикала факела горения. Равномерность обогрева Основное условие получения однородно- го, равномерно выжженного кокса в объе- ме коксового широта — равномерность обо- грева угольной загрузки. Равномерность обогрева влияет и на производительность печей и поэтому является .основным пока- зателем оценки конструкции печей. Изучение равномерности производилось при помощи многократных замеров темпе- ратур в загрузке под асами загрузочными люками на высоте 600, 2100, 3200 и 3500 мм от пода камеры. В табл. 2-7 приведена сводка конечных температур в загрузке на батареях с печа- ми ПВР при различных оборотах печей г обогреве коксовым и домеяньш газом. Из приведенных данных следует, что в печах ПВР достигнуто равномерное рас-
Таблица 2-6 Показатели технологического режима батарей с печами ПВР Отопление коксовым газом Отопление доменным газом Заводы и номер батареи Наименование Днепродзержинский Баглей- ский Жданов- ский Днепродзержинский Ждановс- кий 3 4 5 2 6 3 3 5 5 Система печей ПВР-46 ПВР-46 ПВР-46 ПВР-51 ПВР-51 ПВР-46 ПВР-46 ПВР-46 ПВР-51 Полезный объем камеры, м3 . . Разовая загрузка сухой ших- 21,2 21,2 21,2 20,0 21,6 21,2 21,2 21,2 21,6 ты, tn Влажность шихты, % .... Содержание класса 0—3 мм в 16,15 16,27 15,7 — 15,25 16,02 16,16 15,77 15, /5 8,34 9,64 8,4 9,1 10,5 8,7 9,2 9,1 8,6 шихте, % 85,9 87,8 91,5 92,3 92,93 85,5 86,0 89,3 91,8 Оборот печей, ч Температура в контрольных вер- тикалах, °C: 15,0 14,1 14,4 14,0 14,4 14,0 13,1 13,9 14,6 коксовая сторона 1326 1385 1364 1372 1365 1371 1410 1375 13 /Ь машинная сторона .... 1258 1325 1309 1310 1315 1309 1359 1313 1330 Коэффициент избытка воздуха Температура в центре пиро- 1,15 1,25 1,23 1,34 1,3 1,21 1,07 1,33 1,1 га, °C Полное падение температур кок- совой стороны за период 996 1023 1000 1029 1050 1041 1097 998 1064 между кантовками, °C ... Температура в крайних верти- калах, °C: 55 ио ио ио —— и/ 60 53 коксовая сторона 1196 1295 1260 1287 — 1287 1332 1269 1261 машинная сторона .... Расход тепла на 1 кг сухой 1116 1231 1210 1233 — 1226 1297 1185 1185 шихты, кал ........ Термический к. п. д., % ... 575 564 577 580 582 645 704 670 690 81,1 81,5 82,5 83,15 — 82,4 82,5 82,9 84,9
Печи Гипрококса ПВР с парными вертикалами и рециркуляцией продуктов горения 45 Отопление коксовым газом Отопление доменным газом Заводы и номер батарей Таблица 2-7 Сводка конечных температур в загрузке на батареях с печами ПРВ Наименование Днепродзержинский Баглей- ский Ждановский Днепродзер- жинский Жда- нов- ский 3 4 5 2 6 горел- ки 0 31 6 горел- ки 0 24 3 5 5 Уровень обогрева от свода камеры, мм 700 700 ( 600 600 600 600 700 600 600 Разовая загрузка сухой ших- ты, m 16,15 16,27 15,7 — 15,25 15,25 16,02 15,77 15,75 Загрузка сухой шихты на .и3 полезной емкости камеры, 0,762 0,767 0,742 0,72 0,706 0,706 0,755 0,745 0,732 Влажность шихты, % ... 8,34 9,64 8,4 9,1 10,5 10,5 8,7 9,1 8,6 Оборот печей, ч 15,0 14,1 14,4 14,0 14,4 14,4 14,0 13,9 14,6 .Высота подсводового про- странства, мм 252 204 277 122 194 245 203 222 213 Коэффициент избытка возду- ха 1,15 1,25 1,23 1,34 1,3 1,3 1,21 1,33 1,1 Конечная температура, °C, в пироге на высоте от по- да камеры, м: 0,6 935 1040 981 1038 1062 1070 1065 1023 1093 2,1 957 1023 1000 1029 1050 1087 1041 998 1064 3,2 — — 942 981 969 1031 — 969 1026 3,5 912 957 965 991 934 983 985 962 1006 Перепад температур, °C, меж- ду: низом и верхом: 0,6—3,2 м — — 39 57 93 39 — 54 67 0,6—3,5 м 23 83 16 47 128 87 80 61 92 низом и центром 0,6— 2,1 м 22 17 —19* 9 12 — 17* 24 25 29 центром и верхом: 2,1—3,2 м — — 58 48 81 56 — 29 38 2,1—3,5 м 45 66 35 38 116 104 56 36 63 * Знак минус указывает на превышение температур на верхних горизонтах.
46 Коксовые печи пределение температур по высоте пирога с небольшим падением кверху. Разность тем- ператур между низом и .верхом пирога при обогреве коксовым и доменным газом и при влажности шихты от 8,3 до 9,6% во всех основных испытаниях не превышает 60—70° С между точками 0,6—3,2 м и 90° С между точками 0,6—3,5 м от пода камеры. Уменьшение диаметра горелок с 31 до 24 мм улучшило равномерность обогрева в результате увеличения рециркуляции и некоторого удлинения факела горения. За- меры температуры и осмотр кокса указы- вают на лучшую готовность верха пирога при расположении уровня обогрева на 600 мм от свода камеры. Интересно влияние коэффициента избыт- ка воздуха на равномерность обогрева. Распределение температур по высоте в за- висимости от коэффициента избытка воз- духа представлено в табл, 2-8. При отоплении коксовым и доменным га- зом изменение коэффициента избытка воз- духа в пределах 1,1—4,3 не сказывается на равномерности обогрева.. Для определения эффективности рецир- куляции при строительстве одной батареи ПВР на группе обогревательных простен- ков были наглухо закрыты рециркуляцион- ные окна. Перепады температур по высоте загрузки между уровнями 600—3200 мм от пода камеры при прочих равных условиях составили, °C: Перепад температур, °C а в печах с без рециркуляцией рециркуляции 1,16 34 79 1,26 39 190 1,52 64 238 В печах без рециркуляции перепад тем- ператур по высоте интенсивно возрастает по мере увеличения избытка воздуха, а в печах с рециркуляцией практически остает- ся постоянным. Одним из основных преимуществ ре- циркуляции продуктов горения в печах ПВР является устойчивость распределения температур по высоте при колебаниях гид- равлического режима и коэффициента из- бытка воздуха в отопительной системе. В печах ПК разность температур в за- грузке между низом и уровнем 3500 мм до- стигает 250—350° С. Длительная эксплуатация и испытания подтвердили высокую эффективность ре- циркуляции и других конструктивных особенностей печей ПВР, обеспечивших равномерность обогрева по высоте ка- меры. Температура в крайних вертикалах Сохранность головок обогревательных простенков требует поддержания высоких температур в крайних вертикалах. На всех батареях печей ПВР (см. табл. 2-6) до- стигнут хороший нагрев крайних вертика- лов, температура которых регулируется ре- гистрами в первом и втором вертикалах. Зональное армирование стен регенераторов и герметизация зеркал регенераторов ме- таллическими щитами надежно защищают головку от прососов наружного воздуха и горения доменного газа <в регенераторах. Все это способствует хорошему прогреву головок камер. Гидравлическая характеристика печей Печи ПВР имеют малое сопротивление отопительной системы. Полное сопротивле- ние отопительной системы, измеряемое пере- падом давлений между клапанами на восхо- дящем и нисходящем потоках, при обороте 14 ч составляет в среднем 3,5—4,0 мм вод. ст. при отоплении коксовым газом и. 8,5—9 мм вод. ст. при обогреве доменным газом. Сопротивление печей ПВР в 2—3 раза меньше, чем печей ПК. Малое сопротивле- ние печей достигнуто, в первую очередь, непосредственным сопряжением регенера- торов с вертикалами без горизонтальных сборных и прочих распределительных ка- налов. Другим средством для снижения сопротивления является применение ре- шетчатой насадки регенераторов. В последние годы, как известно, заменой прямоугольной и брусковой насадки на ре-1 шетчатую в действующих печах удалось значительно снизить сопротивление системы и засорение регенераторов колошниковой пылью. Преимущества малого сопротивления пе- чей заключаются в установлении мини- мального перепада давлений между каме- рой и простенком, уменьшение фильтрации газа и воздуха через «опасные» стены ре- генераторов, а также прососов наружного воздуха в крайние вертикалы н регенера- торы через фасадные стены. Гидравлический режим и распределение давлений по длине простенка, а также по длине батарей отличаются стабиль- ностью. Расход тепла на коксование Отсутствие прососов в отопительной си- стеме и вполне удовлетворительная реге- нерация тепла обусловили хорошие пока- затели расхода тепла. При высоких конечных температурах коксования расход тепла ниже норматив- ного, что видно из табл. 2-9. Анализ данных табл. 2-9 показывает, что при снижении коэффициента избытка воз- духа с 1,2—1,3 до 1,07—1,1 расход тепла заметно повышается. По-видимому, горение с малым избытком воздуха с рециркуля- цией продуктов горения не обеспечивает полного сгорания газа в вертикалах. Термический к. п. д. '(табл. 2-6) находит- ся в пределах 81—85%, что указывает на высокую теплотехническую эффективность конструкции.
Печи Гипрококса ПВР с парными вертикалами и рециркуляцией продуктов горения 47' Таблица 2-8 Распределение температур по высоте в зависимости от коэффициента избытка воздуха Обогрев Обогрев Наименование коксовым газом доменным газом Коэффициент избытка воздуха 1,15 1,23 1,48 1,09 1,33 Разовая загрузка сухой шихты, m 15,90 15,7 15,9 16,0 15,8 Помол шихты, % 91,4 91,53 90,76 89,60 89,32 Влажность шихты, % 8,18 8,37 8,27 9,12 9,12 Температура в контрольных вертикалах, °C: коксовая сторона 1346 1353 1368 1374 1375 машинная сторона 1299 1294 1304 1314 1313 Высота подсводового пространства, мм 222 277 246 247 222 Конечная температура, °C, в загрузке на высоте от пода камеры, м: 0,6 1005 981 1035 1058 1023 2,1 990 1000 995 1055 998 3,2 971 942 971 996 969 3,5 985 965 916 983 962 Перепад температур, °C, между низом и верхом, м: 0,6—3,2 34 39 64 62 54 0,6—3,5 20 16 119 75 61 между центром п верхом, м: 2,1—3,2 21 58 24 59 29 2,1—3,5 7 35 79 72 36 Расход тепла иа 1 кг сухой шихты, кал 589 577 590 701 670 Таблица 2-9 Расход тепла на коксование Заводы Батарея Отопитель- ный газ Оборот ч Влаж- ность шихты % Коэффи- циент из- бытка воздуха Расход тепла на 1 кг влаж- ной шихты кал Норматив- ный расход тепла на 1 кг влаж- ной шихты Относи- тельный расход теп- ла на 1 кг сухой шихты Днепродзержинский 3 15,0 8,34 1,15 527 560 575 4 14,1 9,64 1,25 511 568 564 5 Коксовый 14,4 8,4 1,23 530 560 577 Баглейский .... 2 14,0 9,1 1,34 528 565 580 Ждановский .... 6 14,4 10,5 1,3 521 575 582 Днепродзержинский 3 14,0 8,7 1,21 589 644 645 3 5 Доменный 13,1 13,9 9,2 9,1 1,07 1,33 639 610 648 647 704 670 Ждановский .... 5 14,6 8,6 1,1 631 643 690
48 Коксовые печи Качество кокса и химических продуктов Качество кокса изучали путем сопостав- ления работы доменной печи металлурги- ческого завода им. Дзержинского на коксе от печей ПК и ПВР. Показатели качества кокса печей ПВР и ПК за время испытаний: ПВР пк• Остаток в барабане, кг............. 345 342 •Содержание класса 0—10 мм в про- вале из барабана, кг ............ 27,2 25 .Показатели качества по методу УХИНа: средняя крупность, мм.......... 45,8 45,3 коэффициент равномерности . . 3,95 3,95 Выход металлургического кокса +25 мм за весь период испыта- ний, %........................... 96,31 94,26 Содержание класса 40—80 мм в ме- таллургическом коксе, %.......... 77,0 75,9 На основе комплексных испытаний ка- чества кокса и работы доменной печи было установлено: 1) физико-механические свойства кокса из печей ПВР более высокие, чем кокса из печей ПК; 2) работа доменной печи на коксе печей ПВР протекает более устойчиво, ход печи ровный, без подвисаний и принудительных •осадок; 3) производительность доменной печи при работе на коксе печей ПВР почти на 4% больше; 4) расход кокса на 1 т чугуна при рабо- те на коксе из печей ПВР снизился на 6%. Качество и выход химических продуктов по заводам с печами ПК и ПВР получи- лись одинаковыми. -Г ерметичность и прочность конструкции Многократные исследования -плотности «опасных» стен регенераторов показали, что величина прососов крайне незначитель- на и составляет до 1% в газовых и от 3 .до 4% в воздушных регенераторах. По- вторные определения спустя 2 и 3 года по- казали, что величина прососов даже умень- шилась. На опытном участке той же батареи, где «опасные» стены регенераторов были обыч- ной конструкции из нормального кирпича, прососы были в два раза больше. Коксование восточных углей в печах ПВР В конце 1959 г. была введена в эксплуа- тацию на Магнитогорском заводе первая на Востоке батарея печей ПВР с объемом камеры 21,6 .и3 и с уровнем обогрева 800 мм, Для сравнения готовности печей, качест- ва кокса и равномерности обогрева ВУХИН, Гипрококсом и Магнитогорским металлур- гическим комбинатом проводились испыта- ния одновременно на батареях печей ПВР, ПК-42 и ПК-49 (последняя — для обогре- ва только доменным газом). На батареях коксовали одинаковую шихту из 62% куз- нецких и 38% карагандинских углей влаж- ностью 6% с добавкой керосина в размере 0,06% от веса шихты. Вертикальная усадка шихты за период коксования составляла 417 мм. На батарее печей ПВР после окончания регулирования обогрева рециркуляционные окна были раскрыты на ‘/з сечения. В сред- ней части отопительного простенка в свя- зи с большим уплотнением шихты под средним загрузочным люком окна для ре- циркуляции продуктов горения были от- крыты полностью. Печи ПВР обогревались коксовым газом, остальные батареи доменным газом. Вре- мя оборота печей 14,5 ч. На рис. 2-16 показана динамика подъе- ма температур в коксовом пироге всех ба- тарей с девятого часа до конца коксования. Температурные кривые указывают на рав- номерный нагрев загрузки в печах ПВР н на неравномерность нагрева и перегрев центра в печах ПК-49 и ПК-42. Механическая прочность кокса по остат- ку в барабане оказалась в печах ПВР на 10 кг выше, чем в печах ПК-42 и ПК-49 (соответственно 323 и 313 кг), а содержание класса +60 мм в металлургическом коксе 51,6 и 48,5%. Рис. 2-16. Динамика подъема температур по оси коксового пирога: а — в печах ПВР; б — в печах ПК-49; в — в печах ПК-42
Печи Гипрококса ПВР большой емкости 49 Качество химических продуктов, получа- емых в печах ПВР значительно выше, чем в печах ПК: Печи ПВР Печи ПК Содержание толуола в сыром бензоле, %............... 14,7 9,3 Качество смолы: удельный вес ........... 1,186 1,196 содержание свободного углерода.............. 6,7 9,65 содержание фенолов . . 1,08 0,58 Высокому качеству химических продуктов на печах ПВР способствуют высокая рав- номерность прогрева загрузки по высоте камеры на протяжении всего процесса кок- сования и отсутствие перекидных каналов, перегревающих подсводовое пространство камеры. ПЕЧИ ГИПРОКОКСА ПВР БОЛЬШОЙ ЕМКОСТИ Дальнейшее повышение технико-экономи- ческой эффективности строительства кок- сохимических заводов и производительно- сти труда требуют увеличения производи- тельности коксовых батарей. Повышение производительности за счет сокращения периода коксования лимити- руется качеством выжигаемого кокса. Кок- сование типовых угольных шихт нельзя вести на повышенных скоростях. Поэтому коксовые печи современных конструкций ПВР н ПК-2К с шириной камеры 407 мм работают с периодом коксования 14,5— 15 ч вместо 13—13,5 ч. Эффективность производства кокса мож- но повысить, путем увеличения полезного объема камеры и разовой выдачи кокса из одной печи и увеличением числа печей и производительности коксовой батареи. До 1950 г. в качестве типовых строили печи длиной 13 120 мм, шириной 407 лг.н, высотой 4300 дни е полезной емкостью ка- меры 20 м3 и производительностью 23,6 т сухой шихты в сутки. С 1953 по 1958 гг. в основном сооружали печи той же ширины и высоты, длиной 14 080 мм с полезной емкостью камеры 21,6 м3 н производительностью 25,5 т сухой шихты в сутки, что дало рост производи- тельности на 8%. В 1958 г. на одном из южных заводов была введена в действие первая батарея из 77 комбинированных печей с камерами следующих размеров: Длина, мм...................... 15 040 Высота, мм ..................... 5000 Ширина, мм...................... 45о Полезный объем, м3 . . ........... 30 Расстояние между осями печей, мм 1300 Загрузка сухой шихты, m ........22,73 Так как ширина камеры в печах большой емкости составляет 450 мм, то период кок- сования при тех же температурах верти- калов, что и в печах шириной 407 лг.м, удли- няется на 2,5 ч и составляет 17,5 ч. ’ Коксовые печи ПВР большой емкости ятяются самыми мощными печами в мире 4 Справочник коксохимика, т. II Производительность одной печи составляет 31,1 т сухой шихты в сутки, что на 20% превышает производительность наиболее мощных печей в США и Западной Герма- нии. При сохранении числа выдач на сущест- вующем уровне (37 печей в смену для од- ной батареи) производительность одной батареи с печами большой емкости на 48— 57% выше производительности типовой ба- тареи из 61—65 печей с емкостью камеры 21,6 м3. В печах большой емкости принята та же принципиальная схема обогрева, что в пе- чах ПВР-51. В отличие от типовых печей ПВР косые ходы и горелка размещены по длинной оси вертикала (рис. 2—17 и 2—18). Такое рас- положение косых ходов благодаря умень- шению поверхности контакта между бед- ным газом и воздухом ухудшает смешение газов и удлиняет факел горения. Размеще- ние горелки 1 сбоку одного из двух косых ходов 2 и в значительном удалении от вто- рого косого хода 3 также затрудняет сме- шение коксового газа с воздухом и замед- ляет горение, факел при этом вытягивается. Конструкция пода вертикала позволяет устанавливать горелки разной высоты и конфигурации. Для повышения интенсивности рецирку- ляции сечения перевальных и рециркуля- ционных окон увеличены по сравнению с типовыми печами ПВР. Специальные кир- пичи-регистры позволяют полностью или частично перекрыть сечения рециркуляцион- ных окон для регулирования интенсивности рециркуляционных потоков в больших пре- делах. На первой батарее печей большой емко- сти были предусмотрены отдельные участки обогревательных простенков с различным устройством рециркуляционных окон, го- релок и регулирующих регистров. Путем различной расстановки регулиро- вочных средств можно регулировать обо- грев по высоте в значительных пределах. Регенераторы непосредственно сопряжены с отопительными простенками. Ширина ка- мер регенераторов 420 мм. Стены, разде- ляющие регенераторы с разноименными по- токами, выполнены со смещением горизон- тальных рядов из фасонного кирпича «ла- сточкин хвост». Насадка регенераторов вы- ложена из решетчатого кирпича. Учитывая увеличение высоты камеры на 700 мм, ширина отопительного простенка по условиям статической прочности увели- чена с 736 мм (в типовых печах) до 850 мм. Сечения косых ходов и подовых каналов регенераторов увеличены пропорционально росту производительности печей большой емкости. Загрузка печей производится через три люка, как и в типовых печах, но для обес- печения быстрой загрузки диаметр загру- зочных люков увеличен с 430 до 550 мм. В связи с увеличением количества шихты, подлежащей разравниванию при загрузке
50 Коксовые печи Рис. 2-17 6. Печи ПВР большой ем- кости для обогрева только коксо- вым газом Рис. 2.-17 а. Печи Гипрококса ПВР большой емкости. Поперечный разрез печей, соответственно увеличена ширина и высота планирной штанги. Для печей большой емкости предусмот- рена механизация трудоемких операций по загрузке печей и чистке дверей и дверных рам. На протяжении 1958—1963 гг. было вве- дено в эксплуатацию несколько батарей с Рис. 2-18. Печи Гипрококса ПВР большой емкости. Расположение горелки и косых хо- дов: а — печи ПВР большой емкости; б — типо- вые печи ПВР печами большой емкости с комбинирован- ным обогревом и обогревом только коксо- вым газом. Печи ПВР большой емкости для обогрева только коксовым газом В последние годы благодаря интенсив- ному развитию добычи природного и попут- ного нефтяного газа и транспорта их на> дальние расстояния металлургические заво- ды с большой эффективностью начали при- менять этот дешевый высококалорийный и бессернистый газ в мартеновском и прокат- ном производстве взамен коксового газа. Вместе с тем значительно возросло потреб- ление доменного газа на собственные нуж- ды металлургии. В условиях дефицита до- менного газа и при наличии избытка кок- сового газа большое число батарей с комбинированными печами обогревается в настоящее время только коксовым газом. По условиям газового баланса и эконо- мическим соображениям представляется це- лесообразным часть батарей в составе кок- совых цехов, связанных с металлургиче-
Печи Гипрококса ПВР большой емкости 51 скими заводами, проектировать только с обогревом коксовым газом (рис. 2-175). На коксохимических заводах, удаленных от металлургических заводов, следует все батареи проектировать также с отоплением печей только коксовым газом. Схема обогрева в основном та же, что и для комбинированных печей ПВР при обогреве их коксовым газом. Размеры и емкость печных камер те же, что и в комбинированных печах. Под каждой печью размещается один ши- рокий воздушный регенератор (вместо двух — газового и воздушного — в комби- нированных печах), в основании которого устроен подовый канал, разделенный по- средине продольной перегородкой, поддер- живающей колосниковую решетку. Каж- дый вертикал соединен одним косым ходом с регенератором. Перед входом в вертикал косой ход разделяется рассекателем на две части для образования воздушного потока оптимальной конфигурации для удлинения факела горения. Регенераторы, работающие на воздухе и продуктах горения, чередуются через один по длине батареи. Каждый регенератор об- служивает два смежных отопительных про- стенка. Конструкция камеры, отопитель- ного простенка и перекрытия печей аналогична печам ПВР большой ем- кости с комбинированным обогревом. Помимо значительного упрощения кладки отпадает необходимость устанавливать в этих печах отопительную арматуру, газо- проводы и контрольно-измерительные при- боры для доменного газа, уменьшаются се- чения боровов, высота дымовой трубы и т. д. При одинаковой высоте печных камер общая высота строения батареи значительно снижена. По примерным подсчетам для батарей равной мощности капиталовложения на пе- чи с обогревом только коксовым газом по сравнению с комбинированными печами сни- жаются па 5—6%. Результаты обследования печей большой емкости На южном и восточном заводах печи ис- пытывали при обогреве коксовым газом и обороте 17,5 ч. На южном заводе коксова- лась шихта из донецких углей, па восточ- ном заводе — из кузнецких. Основные показатели технологического режима печей приведены в табл. 2-10. Данные замеров температур в осевой плоскости пирога перед выдачей кокса при- ведены в табл. 2-Н. Испытания показали, что при достижении достаточной полноты загрузки печей (по- рядка 22,7—23,0 т сухой шихты) обеспечи- вается весьма равномерное распределение температур по высоте коксового пирога. С увеличением высоты камеры заметно возрастает величина вертикальной усадки шихты, поэтому верхний уровень обогрева (по отношению к своду камеры) в печах Таблица 2-10 Показатели технологического режима печей Наименование Полезный объем камеры, л:3 . . Разовая загрузка сухой шихты, m............................ Влажность шихты, %........... Содержание класса 0—3 мм в шихте, %................... Оборот печей, ч.............. Температура в контрольных вер- тикалах, °C: коксовая сторона ............ машинная сторона . . . . Коэффициент избытка воздуха Температура в центре пирога пе- ред выдачей, °C.............. Полное падение температуры в вертикалах за период между каитовками с коксовой сторо- ны, °C....................... Температура в крайних вертика- лах, °C: коксовая сторона......... машинная сторона . . . . Сопротивление верхнего строе- ния печей—перепад между глазками газовых регенерато- ров с коксовой стороны, мм вод. ст...................... Сопротивление, всей отопитель- ной системы—перепад между клапанами газовых регенерато- ров с коксовой стороны, мм вод. ст...................... Расход тепла на 1 кг сухой ших- ты, кал...................... Термический к.п.д.%.......... вс о и 30 23,1 10,2 90,5 17,5 30 22,75 6,6 94,5 17,5 1343 1294 1,36 1005 1397 1347 1,3 991 40 62 1246 1186 1240 1174 2,0 3,5 601 81,9 1,6 3,4 568 81,1 большой емкости должен быть снижен по сравнению с типовыми печами. Результаты испытания показали, что для камер высотой 5 м при коксовании донец- ких углей с вертикальной усадкой 350— 400 мм верхний уровень обогрева должен располагаться примерно на 700 мм, а для кузнецких углей, ввиду большей вертикаль- ной усадки их, на 800—900 мм ниже свода камеры. При установлении этого размера, кроме вертикальной усадки, следует учиты- вать также влажность шихты. Сравнение степени готовности кокса на участках батареи с различной толщиной степ камер (табл. 2-'11) указывает, что утол- щение стен камер с 105 до 115 мм при про- чих равных условиях заметно снижает го- товность кокса и, следовательно, уменьпга>- ет производительность печей. Длительный опыт эксплуатации коксовых печей подтверждает также, что стены ка- мер толщиной 105 мм по прочности и плот-
52 Коксовые печи Таблица 2-11 Температуры в осевой плоскости пирога перед выдачей кокса Наименование Южный завод Восточный завод У частки * и 1 1 И | Ш Уровень обогрева от свода камеры, мм 700 800 800 800 1000 Толщина стеики ка- меры, мм . . . Вертикальная усад- ка шихты, мм 105 105 105 115 115 350 350 360 560 5G0 Температура, °C, в пироге перед вы- дачей на рассто- янии от пода ка- меры, м: 0,6 370 370 1015 1048 1105 1063 1042 2,45 ..... 1005 1005 1066 991 973 3,9 978 983 1022 974 885 4,2 941 953 974 941 855 Перепад темпера- тур, °C: между низом и центром: 0,6—2,45 м 10 43 39 72 69 между низом и верхом: 0,6—3,9^ . . 37 65 73 89 157 0,6—4,2 м . . 74 95 131 122 187 пости вполне обеспечивают длительный срок службы коксовых печей. В конструкции обогревательного простен- ка предусмотрены приспособления, позво- ляющие регулировать распределение темпе- ратур в загрузке применительно к свойст- вам угольной шихты по заданному режиму коксования. После пуска первой батареи с печами большой емкости на южном заводе, запро- ектированной с уровнем обогрева 500 мм, был установлен значительный перегрев вер- ха пирога, который в ходе наладки бата- реи был устранен путем уменьшения ре- циркуляции продуктов горения, установ- ки горелок с диффузионными соплами и дополнительных регистров в устьях косых ходов. Изучение распределения температур в за- грузке показало, что печи большой емкости обладают хорошей равномерностью обо- грева. Качество кокса изучали сопоставлением механической прочности и ситового соста- ва кокса, полученного при одновременном коксовании одинаковой шихты в печах большой емкости и в типовых печах. По- казатели качества кокса за время испыта- ний представлены в табл. 2-12. Доменные плавки, проведенные на южном и восточном металлургических заводах, подтвердили высокое качество кокса печей большой емкости. Таблица 2-12 Качество кокса за время испытаний Южный за вод Восточный завод Показатели с ле- вшой S « ф о С 1 а и о Л о к ,Х О s ь я S о h S * та та S С =г Ф s = Ф 5 О. * та 3 f- и ~ та о s О Е 2 батареи чами бол емкости батареи ТИ ПОВЫМ1 печами Класс металлурги- ческого кокса, мм +25 -}-25 +40 +40 Механическая проч- ность по стан- дартному бараба- ну, кг: остаток в ба- рабане . . . 339,4 339,4 321,0319,0 класс 0—-10 мм в провале 25,0 24,9 32,0 33,0 Механическая проч- ность по малому барабану, %: прочность Л14(, 78,0 78,0 истираемость Л410 • - 6,8 6,8 — — Ситовый состав, мм, металлургическо- го кокса, %: +80 19,3 10,8 19,3 15,2 80—60 .... 44,9 36,4 35,8 36,8 60—40 .... 19,6 32,4 38,2 40,7 40—25 .... 15,4 17,4 4,3 5,5 —25 2,7 3,1 2,4 1,8 Сумма классов +60 ММ 64,2 47,2 55,1 52,0
Печи Гипрококса ПВР со всеми широкими регенераторами 53- Проверка выходов и качества химических продуктов на указанных выше заводах по- казала, что ресурсы и качество химических продуктов одинаковы на типовых и на боль- шеемких печах. Строительство батарей с печами большо- го объема наряду с повышением выпуска продукции и производительности труда дает значительную экономию на капиталовложе- ниях и оборудовании. На основе накопленного опыта Гипро- коксом разработаны проекты печей с ка- мерами высотой 5,5—6,0 м, длиной 16 м с полезным объемом камеры 35—40 м3. Ширина камеры в каждом случае долж- на выбираться в зависимости от качества коксуемых углей. При переработке шихт с большим участи- ем слабоспекающихся углей, по-видимому, не следует увеличивать ширину камер бо- лее 410 мм. ПЕЧИ ГИПРОКОКСА ПВР СО ВСЕМИ ШИРОКИМИ РЕГЕНЕРАТОРАМИ Применение широких регенераторов все- гда привлекало конструкторов коксовых печей, так как при этом упрощается и уде- шевляется кладка, уменьшается количество клапанов, упрощается армирование кладки и обслуживание печей. Печи с парными вертикалами для обогре- ва только коксовым газом всегда имеют широкие регенераторы (по одному регене- ратору на каждое расстояние между осями печей). В довоенное время в Советском Союзе были сооружены печи с парными вертика- лами и широкими регенераторами системы Копперса. При восстановлении в послевоен- ное время в конструкцию этих печей Гнп- рококсом был внесен ряд изменений и до- полнений для упрощения конструкции клад- ки и улучшения теплотехнических качеств печей. Широкие регенераторы, расположенные по оси печных камер, соединяются кресто- виной с надрегенераторными каналами про- тивоположной стороны. Воздух и бедный газ поступают в подовый канал регенерато- ра и при помощи колосниковой решетки распределяются по насадке. Пройдя насад- ку, часть воздуха и бедного газа по длин- ным косым ходам поступает в вертикалы стороны, расположенной иад регенератором, работающим на восходящем потоке. Дру- гая часть воздуха и бедного газа через кре- стовину поступает в надрегенераторный ка- нал, откуда по коротким косым ходам пи- тает вертикалы противоположной стороны простенка. Отопительный простенок разбит на замк- нутые пары вертикалов. В верхней части разделительной стены размещается пере- вальное окно, в нижней части —• рециркуля- ционное. Продукты горения, образующиеся при сгорании газа, опускаются по вертикалам, работающим на нисходящем потоке, и че- рез косые ходы уходят в надрегенераторные каналы и регенераторы противоположной стороны. При этом в тех парах вертикалов, куда воздух и бедный газ поступал непо- средственно из регенератора через длинные косые ходы, продукты горения отводятся через короткие косые ходы, надрегенератор- ные каналы и крестовину. В тех парах, где газ и воздух поступали через надрегеиераториые каналы и корот- кие косые ходы, продукты горения отводят- ся по длинным косым ходам непосредствен- но в регенератор. Из описанной схемы движения газов сле- дует, что все регенераторы, расположенные на одной стороне батареи, работают на одноименных потоках. Это облегчает регу- лирование и уменьшает опасность прососов через стены регенераторов. Соприкосновение разноименных потоков может быть только у центральной перего- родки регенераторов и горизонтальной раз- делительной стенки между регенераторами и надрегеиераторными каналами. Модернизация кладки, произведенная при реконструкции печей, в основном заключа- лась в размещении основания всех косых ходов на одном уровне и перемещении га- зо-воздушного сопла на ось простенка. Это обусловило одинаковую конфигурацию и размеры всех косых ходов по длине про- стенка. Крестовина была выпрямлена и укорочена. Однотипность кладки в четных и нечетных вертикалах вызвала некоторое из- менение схемы подачи газа. В печах Коп- перса питание крайних вертикалов произ- водилось только из надрегенераторных ка- налов. В модернизированных печах пита- ние крайних вертикалов происходит пооче- редно— из надрегенераторных каналов и непосредственно из регенераторов. Распределение газов по отопительному простенку наполовину (для той части его, которая питается из иадрегенераторного канала) не зависит от распределения газов в камере регенератора. Полная незави- симость этих распределительных систем достигается в печах Гипрококса ПВР с отделенными регенераторами (рис. 2-19). Каждый регенератор соединяется при по- мощи окон, расположенных у центральной перегородки с распределительным каналом, проходящим по всей длине печи. Косые хо- ды соединяют распределительные каналы с вертикалами. Корнюрная зона и верх распределитель- ных каналов полностью аналогичны кор- нюрной зоне и верху регенераторов типовых печей ПВР. Отопительный простенок состоит из пар- ных вертикалов. Окна для рециркуляции размещаются во всех разделительных сте- нах между вертикалами. Подвижные шибе- ры позволяют, в зависимости от надобно- сти, организовать одностороннюю рецирку-
54 Коксовые печи ляцию внутри замкнутых пар или двусто- роннюю рециркуляцию. Как и в комбинированных печах Коппер- са, все регенераторы одной стороны батареи работают на одноименном потоке. Сопри- косновение разноименных потоков проис- ходит по центральной перегородке между регенераторами, по перекрытию регенера- торов, отделяющему его от надрегенератор- ПЕЧИ ГИПРОКОКСА С НИЖНИМ ПОДВОДОМ КОКСОВОГО ГАЗА В печах этой конструкции, предназначен- ной для отопления только коксовым газом, (рис. 2-20) осуществляется нижнее регули- рование распределения воздуха и коксово- Рис. 2-19. Печи с парными вертикалами, рециркуляцией продуктов горения и отделенными регене- раторами ных каналов и «опасной» стенке между разноименными надрегенераторными кана- лами. Разноименные потоки в надрегенера- торных каналах (как и в регенераторах пе- чей ПВР) чередуются через два. Вся клад- ка, разделяющая разноименные потоки, на- ходится в зоне высоких и сравнительно стабильных температур. Поэтому герметич- ность этой кладки можно легко сохранить и предотвратить возможность серьезных прососов. Отделение простеночной распределитель- ной системы от регенеративной обеспечи- вает лучшую регенерацию тепла. С этой целью были предусмотрены верхняя и ниж- няя колосниковые решетки для равномер- ного омывания насадки на обоих потоках. Утолщение зеркал регенераторов (до 700 мм) должно обеспечить улучшение тем- пературных условий в туннеле. Отделение этих систем должно обеспе- чить независимость распределения темпе- ратуры в обогревательных простенках от гидравлического режима регенераторов. Исследование батареи опытных печей под- твердило преимущества этой конструкции. го газа по вертикалам обогревательного простенка. В разделительной стенке между регене- раторами, расположенной по оси простен- ка, проходят вертикальные каналы для под- вода коксового газа в вертикалы. Кладка подовых каналов выполнена из более термостойкого многошамотного мате- риала и отделена от верхней динасовой ча- сти стен регенераторов швом скольжения. Регенератор разделен поперечными пере- городками на секции — по одной секции на каждый вертикал. В верхней части каждая секция регенератора косым ходом соеди- нена с одним вертикалом. Таким образом, группа из двух сопряженных вертикалов и двух секций регенераторов является неза- висимым элементом отопительной системы. Подвод воздуха в каждую секцию регене- ратора регулируется при помощи специаль- ных устройств. Чтобы предотвратить опасность коротко- го замыкания газовой струи, рециркуляци- онное окно разделено на две половины так, что разделяющая их перегородка разме- щается против выхода трубчатого канала для коксового газа в. вертикал.
Печи Гипрококса с нижним подводом коксового газа 55 Рис. 2-21. Печи с нижиим подводом, нижиим регулированием и комбинированным обогревом
56 Коксовые печи Конструкция остальной части отопитель- ных простенков и перекрытия такая же, как и для печей корнюрного типа. На рис. 2-21 представлены печи с комби- нированным обогревом — с нижним подво- дом коксового газа и нижним регулирова- нием и распределением доменного газа и воздуха. Уширенная стена между регенераторами, в которой проходят вертикальные каналы для подвода коксового газа, расположена под обогревательным простенком. Она яв- ляется «опасной» стеной, разделяющей раз- ноименные потоки в регенераторах. Таким образом между осями двух смеж- ных простенков расположены два регенера- тора — газовый 1 и воздушный 2, работа- ющие на одноименном потоке. Из этих регенераторов газ и воздух по длинным -и коротким косым ходам 3 и 4 поступают в вертикалы обоих смежных простенков. Продукты горения отводятся в следую- щую пару регенераторов 5 и 6, работаю- щих на нисходящем потоке Такая схема сопряжения регенераторов с простенками влечет за собой шахматное горение; если в одном простенке на горе- нии находятся четные вертикалы, то в дру- гом — нечетные. Регенераторы разбиты на секции, каждая из которых приходится на один вертикал. Таким образом, группа из двух сопряжен- ных вертикалов и четырех связанных с ни- ми ячеек регенераторов (двух газовых и двух воздушных) является самостоятель- ным элементом отопительной системы, не связанным с другими элементами. Подвод воздуха и доменного газа в подовые кана- лы производится через газо-воздушные клапаны. Распределение воздуха и бедно- го газа по секциям регенератора регули- руется снизу при помощи специальных уст- ройств в подовых каналах. Кладка зоны подовых каналов также выполняется из другого, более термостойкого материала, чем остальная часть стен регенераторов, и армируется раздельно от них. Конструкция отопительных простенков такая же, как и для печей корнюрного типа.
Г л а в a 3 ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ, СОСТАВ И КОМПОНОВКА КОКСОВОГО ЦЕХА ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ КОКСОВОГО ЦЕХА И ЕЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ Определение оптимальной производитель- ности коксового цеха имеет большое зна- чение для обеспечения высокой эффектив- ности и надежности эксплуатации коксохи- мического завода, а также для достижения минимальной стоимости передела, т. е. из- держек производства и капитальных затрат на единицу продукции. Естественно, что с увеличением произво- дительности коксового цеха снижаются удельные капитальные и эксплуатационные затраты. Как правило, новые коксохимические за- воды сооружаются в СССР в непосредст- венной близости от металлургических заво- дов, имеющих в своем составе доменные цехи, являющиеся основным потребителем металлургического кокса. Поэтому произ- водительность вновь проектируемого коксо- вого производства определяется в основном потребностью доменного цеха. Значительная часть коксохимических за- водов входит прямо в состав металлурги- ческих заводов. Отдельные коксохимические или газококсохимические заводы могут со- оружаться в районах добычи угля для по- крытия потребности в коксе многочислен- ных мелких потребителей, для экспорта кокса либо для снабжения газом заводов синтеза аммиака и др. В табл. 3-1 представлена характеристика мощностей крупных коксовых цехов на за- водах Советского Союза по состоянию на 1950 и 1960 гг. Рост производства кокса в СССР сопро- вождался высокой концентрацией производ- ства, т. е. значительным наращиванием мощностей отдельных предприятий. За де- сятилетие 1950-—1960 гг. средняя мощность коксового цеха возросла более чем на 60%. Значительно возросла и производитель- ность динасовых печей и батарей, что ха- рактеризуется табл. 3-2. Годовую производительность коксовой батареи по сухой шихте определяют по- формуле, т _ „ nV? Мш = 365 • 24 —~ , где п—количество печей в батарее; V— полезный объем печной камеры, лг3; у—насыпной вес сухой шихты в 1 м3 загрузки, т/м3; Ру— разовая загрузка сухой шихты од- ной печи, т; t — время оборота печи (период кок- сования плюс время на обработ- ку), ч. Таблица 3-1 Распределение коксохимических предприятий и СССР по объему производства кокса 1950 г. 1960 г. Предприятия с годовым произ- водством С 5 значе- .ем про- кокса, значе- ем про- кокса, валового кокса S о 6% влажности тыс, пг S О с § ° 5 А» Ч О Е 2 с и <и (РОИ s «.© И S cS О о о. о са ST с' ? е‘ >> a s До 100 3 0,8 1 0,2 101—400 7 4,5 8 2,7 401—800 2 4,5 3 3,5 801—1200 7 25,4 3 3,8 1201—1600 2 10,3 6 15,1 1601—2000 5 33,0 3 9,7 2001—3000 1 7,6 5 23,0 3001—4000 1 13,9 5 31,9 4001 и выше — — 1 10,1 Итого . . . 28 100,0 35 100,0 Средняя мощ- ность коксово- го цеха, тыс. m в год . . — 990 — 1610
58 Производительность, состав и компоновка коксового цеха Таблица 3-2 Рост производительности типовых коксовых батарей и печей Периоды сооружен и я новых батарей годы 1 Число печей । в батареях Полезный объем камеры, м3 Производительность батареи по сухой шихте, тыс. m 'г Производительность одной коксовой печи по сухой ших- те, т,'е 1948—1952 61 20,0 510 8360 1952—1955 61 21,6 550 9016 1955—1959 65 21,6 590 9016 1959—1965 77 30,0 876 11380 1963—1965 77 35,5 1060 13800 Годовая производительность коксовой ба- тареи в сухого валового лургическому кокса формулам Л4“ или метал- определяется по V 100 К 100 где К — выход сухого валового кокса от су- хой шихты, %; Хм —выход сухого металлургического кокса от сухого валового кокса, %. Для определения производительности коксового цеха применяют следующие нор- мативы: Время оборота печей при коксовании на- сыпной шихты и средней ширине камеры 407 — 41 0 мм, ч: печп Гипрококса ПК-47 ..............15,5* печи Гипрококса ПВР, ПК-2К и ПК бескорнюрные........................15,0* Время оборота печей Гипрококса при кок- совании насыпной шихты и средней ши- рине камеры 450 мм, ч .......... 17,5* Разовая загрузка в пересчете на сухую шихту, пг, для печей: полезным объемом 20 № при высоте ка- меры 4,3.м ..................14,4 полезным объемом 21,6 м3 при высоте камеры 4,3 At................15,6 полезным объемом 30 м3 при высоте ка- меры 5 м ................ 22,8 полезным объемом 30,3 .и* 1 2 3 4 5 при высоте камеры 5,5 м...............23,2 полезным объемом 35,5 м3 при высоте камеры 5,5 м ............. 27,2 Расчетное количество рабочих дней в году 365 .Расчетное время оборота печей по всем конструкциям печей из условия возмож- ного форсирования работы печей для вы- бора количества и мощности машин, ме- ханизмов и технологического оборудова- ния коксового цеха, ч, при ширине каме- .ры, мм: 407—410 ........................ 1 4,0 450 ............................. 16, 5 Выход сухого валового кокса из сухой ших- ты для предварительных расчетов**, %: донецких углей ........................ 77 кузнецких, карагандинских и печорских углей............................... 7 8 Выход сухого металлургического кокса от сухого валового кокса дмя предваритель- ных расчетов ***, %: крупностью кокса выше 25 мм: для шихт из донецких углей .........94,6 для шихт из кузнецких, карагандин- ских и печорских углей ........ 93,9 крупностью выше 40 мм: для шихт из донецких углей.........88,0 Для шихт из кузнецких, карагандин- ских и печорских углей............86,5 * Для шихт с пониженной спекаемостью для улучшения качества кокса время оборота печей может быть увеличено для камер шириной 407 — —410 мм до 15,5 — 16 ч. и для камер шириной 450 мм до 18—18,5 ч. ** В уточненных расчетах новых угольных шихт выход сухого валового кокса принимается по данным опытного коксования, для изученных шихт _ по данным технических отчетов действую- щих заводов. *** Для окончательных расчетов выход сухого металлургического кокса принимается по данным заводов, работающих на аналогичных шихтах, для новых шихт по данным опытного коксования. ВЫБОР ЧИСЛА ПЕЧЕЙ В БАТАРЕЕ Для получения технико-экономического эффекта оптимальное число печей в бата- рее должно обеспечивать наибольшую про- изводительность батареи наряду с наилуч- шим использованием коксовых машин и наибольшей производительностью труда. При равном числе коксовых печей в кок- совом цехе меньшее число батарей с боль- шим количеством печей в каждой батарее требует меньших капитальных затрат за счет: 1) сокращения числа крайних обогрева- тельных простенков, изоляционных стен и железобетонных контрфорсов; 2) сокращения числа промежуточных межбатарейных площадок и протяженности путей коксовых машин; 3) уменьшения числа дымовых труб н сборных боровов к ним; 4) снижения общего числа и веса канто- вочных механизмов и лебедок, контрольно- измерительных и регулирующих приборов и внешних коммуникаций; 5) сокращения общей протяженности и площади коксового цеха. Стоимость комплекта коксовых машин со- ставляет 35—40% от стоимости самой ба- тареи, поэтому от степени загрузки машин зависит себестоимость производства кокса. В типовой компоновке коксового цеха из четырех коксовых батарей с мокрым туше- нием кокса каждая батарея обслуживается отдельным комплектом коксовых машин, за исключением тушильного вагона с электро- возом, который обслуживает две смежные батареи.
Выбор числа печей в батареи 59 Число коксовых печей в батарее опреде- ляется по формуле 3600 (t — tt) N = -----. где t — время оборота печи, ч\ ti—суммарное время цикличных ос- тановок коксовых машин за один оборот печей, ч; г—время, потребное на обработку од- ной печи коксовыми машинами по взаимносогласованному графику, сек. Цикличную остановку машин для про- филактики и мелкого ремонта производят один пли два раза за цикл, т. е. за оборот печей. На большей части заводов останов- ку делают два раза через равные проме- жутки времени после выдачи половины пе- чей. Суммарная длительность циклических остановок t = .1 -т- 1,5 ч. Время, потребное для обработки одной печи коксовыми машинами, зависит от: 1) скоростных характеристик рабочих ме- ханизмов на коксовых машинах; 2) степени механизации операций, кото- рые до последнего времени производились вручную, а именно: съем и установка кры- шек загрузочных люков, уборка шихты во- круг люков после загрузки, открывание и закрывание шиберов угольной башни при заполнении вагона углем, чистка дверных рам, дверей и планирных дверец от фусов, уборка концов и т. д.; 3) влажности загружаемой шихты, по ме- ре увеличения которой длительность опера- ций по заполнению вагона, загрузке и пла- нированию печей значительно возрастает. Наличие устройства по пневмообрушению шихты в угольных башнях снижает время набора шихты в вагон; 4) степени автоматизации отдельных опе- раций набора шихты в загрузочный вагон, планирования шихты по заданной програм- ме и т. д.; 5) технологического режима, графика серийности выдачи печей и способа за- грузки. Следует учитывать также, что механиза- ция некоторых операций загрузки и выда- чи печей требует удлинения времени обра- ботки печи. Например, ручное открывание и закрывание загрузочных люков произво- дится люковыми независимо от загрузочно- го вагона, который в это время занят на других операциях (заполнение вагона ших- той, чистка стояков, передвижение и т. д.). При установке на загрузочном вагоне ме- ханизмов для люкосъема требуется допол- нительное время для проведения этих опе- раций. Механизация чистки дверных рам, открывания и закрывания крышек, клапа- нов н кранов пароинжекции на стоянках также удлиняет время обработки печи. В табл. 3-3 и 3-4 приведены примерные данные о времени обработки печи при ме- ханизации операций люкосъема, чистки две- фей н рам, открывания шиберов угольной башни и автоматизации взвешивания и пла- нирования. Данные таблиц составлены по материалам обследования и хронометража, проведенных конструкторским бюро коксо- химического машиностроения на южном (Ясиновском) и на восточном (Кузнецком) заводах. Таблица 3-3 Средние приведенные продолжительности операций по обработке одной печи загрузочным вагоном при работе с одной пустой печью, сек Наименование Количество батарей и печей . Оборот печей, ч ........... Полезная емкость печи, м3 . . Расположение угольной башни Число загрузочных люков . . Диаметр люка, мм.............. Влажность шихты, % ... . Очередность выгрузки шихты из бункеров загрузочного ва- гона ......................... Набор шихты (с пневмообру- шением) .................... Переезд к печи для чистки стояков .................... Установка вагона па оси печи Чистка стояков.............. Переезд к печи и установка вагона для загрузки .... Съем крышек люков........... Загрузка и планирование ших- ты (с открыванием затворов и опусканием и подъемом телескопов) и уборка шихты (вручную) .................. Установка крышек люков лю- косъемом . ................. Переезд к угольной башне и установка под воронками для набора шихты ............... Набор шихты из бункера ски- пового подъемника . . . . Вынужденные простои из-за не- готовности коксовыталкива- теля к планированию и ре- зерв на незначительные от- клонения от графика . . . 2 по 61 2 по 7 15,0 17,5 21,6 30,0 В центре ме.жду дву- мя батарея- ми 3 3 430 550 10,5 6—6,5 Вначале два крайних буш кера, затем средний 70 50 28 250 27 50 10 100 95 50 15 40 35 35 170 30 60 10 100 Итого.........585 640 * Чистка стояков от графита производится не систематически.
60 Производительность, состав и компоновка коксового цеха Таблица 3-4 Средние приведенные продолжительности операций по обработке одной печи коксовыталкивателем при работе с одной пустой печью, сек Наименование операций Снятие двери па печи В* . . Переезд и установка выталки- вающей штанги против печи В* Выдача кокса из печи и об- ратный ход выталкивающей штанги ...................... Уборка концов и очистка по- рога печи.................... Чистка дверной рамы (чистка двери совмещается с выдачей кокса и специального времени не требует) ................. Переезд для установки двери на выгруженной печи Б - . . . Установка двери на этой печи Переезд для планирования пе- чи Б ........................ Открывание планирной дверцы Планирование печи Б ... Закрывание планирной дверцы на печи Б ................... Переезд к печи Г........... Переезд к скиповому подъ- емнику, выгрузка шихты в бун- кер скипа и переезд к печи . . Переезды в конце серии . . Вынужденные простои из-за неготовности печи к планирова- нию, неготовности тушильного вагона к приему кокса и резерв на незначительное отклонение от графика.................... . 40 10 80 60 60 10 50 20 15 150 10 20 50 10 85 60 60 ►I 15 70 15 10 75 15 10 20 10 95 20 10 95 Итого . . . . 650 600 * Выдача печей производится по графику в последовательности А, Б, В, Г и т. д. Средние приведенные продолжительности операций по обработке одной печи электро- возом и тушильным вагоном при одновре- менном обслуживании двух батарей по 61— 77 коксовых печей следующие, сек-. Прием кокса в тушильный вагон............ 40 Передвижение к тушильной башне........... 40 Тушение кокса...........................120 Отстаивание вагона после тушения ........ 30 Передвижение к коксовой рампе............ 25 Выгрузка кокса на рампу.................. 20 Передвижение к следующей печи, подлежа- щей выдаче .............................. 25 Подготовка к выдаче кокса и резерв на не- значительные отклонения от графика ... 50 Итого , . . 350 Пример. При обслуживании одним ту- шильным вагоном (с электровозом) двух батарей на обработку двух печей требуется [2 • 350 = 700 сек. Расчет ведут по тушильному вагону, требующему наибольшее время на обслу- живание печей. Количество печей в батарее составит: а) для печей с шириной камеры 407— 410 мм при минимальном времени оборота печей 14 ч (14- 1,5). 3600 -----------------= 65 печей; 700 б) для печей с шириной камеры 450 шг при минимальном времени оборота печей 16,5 ч (16,5—1,5) • 3600 -----------------— 77 ГТРЦАИ В типовых проектах коксовых цехов г мокрым тушением кокса для печей с шири- ной камер 407 мм принято в батарее 65 печей, для печей с шириной камеры 450 мм — 77 печей. Если для получения кокса оптимального качества или крупности время оборота пе- чей должно быть удлинено, то число печей в батарее может быть соответственно уве- личено. Сухое тушение кокса позволит сократить продолжительность обслуживания одной пе- чи электровозом и коксоприемным вагоном, так как при этом отпадает необходимость в стоянке вагона под тушильной башней и выгрузке кокса на рампу. Если принять, что время обслуживания одной печи коксовыталкивателем и загру- зочным вагоном составляет 650 сек, то мак- симальное число печей в батарее при про- чих равных условиях составит: а) для печей с шириной камер 407 мм (14—1,5) • 3600 --------—--------= 69 печей; 650 б) для печей с шириной камер 450 мм (16,5—1,5) • 3600 --------—--------= 83 печи. 650 При обслуживании каждой батареи от- дельным тушильным вагоном и тушильной башней потребуется значительно увеличить разрыв между батареями для сооружения дополнительно двух тушильных башен с от- стойным и прочим хозяйством, построить четыре коксовые рампы вместо двух, допол- нительные перегрузочные станции, галереи и мост для транспортирования кокса и т. д. По капитальным затратам этот вариант до- роже типового и не компенсирует незна- чительного увеличения числа печей в ба- тарее.
Компоновка коксового газа 61 КОМПОНОВКА КОКСОВОГО ЦЕХА Компоновка коксового блока или цеха включает в себя: выбор количества коксовых батарей в коксовом цехе и печей в каждой батарее; взаимное расположение этих батарей и условия обслуживания их коксовыми маши- нами; расположение угольных башен, башен мокрого тушения с отстойниками для воды; расположение устройств для выдачи, рас- сева, хранения и погрузки кокса в желез- нодорожные вагоны или на транспортеры доменного цеха; Рис. 3-1. Компоновка типового коксового цеха: 1, 2, 3, 4 — батареи; 5, 6 — угольные башни; 7, 8— тушильные башни; рампа; 11 — сортировка кокса 9—10 — коксовая устройство и расположение установок сухого тушения кокса; размещение дымовых труб коксовых батарей; устройство и размещение вспомогательных служб коксо- вого цеха и т. д. От выбора того или иного варианта компоновки коксо- вого цеха зависит потребность в коксовых машинах, стои- мость которых составляет от 20 до 30% затрат на сооруже- ние цеха, количество произ- водственных и вспомогатель- ных рабочих н ИТР и т. д. Коксовые батареи, как пра- вило, располагаются в один ряд, что упрощает подачу уг- ля па угольные башни и раз- Рис. 3-2. Компоновка коксового цеха мещение коксовых рамп и коксосортиро- вок. Такая планировка батарей позволяет наиболее удобно и выгодно разместить уг- леподпотовку и цехи улавливания химиче- ских продуктов, а также сети железнодо- рожных путей и всех коммуникаций. На рис. 3-1 представлена компоновка ти- пового коксового цеха из четырех батарей по 65 печей с объемом камеры 21,6 м3 и производством 1850 тыс. т кокса :в год. При изменении числа печей в батарее с 61 до 69 компоновка сохраняется без изменения. Четырехбатарейный коксовый блок с 61— 69 печами в каждой батарее имеет две угольные башни, размещенные симметрично между батареями, две тушильные башни по концам блока, две коксовые рампы и кок- сосортировку в центре блока. Коксовый цех из восьми батарей компо- нуется из двух четырехбатарейных коксо- вых блоков и размещается в одну линию. Для экономии капитальных затрат и места тушильные башни, располагающиеся в цент- ре цеха, проектируются с общей насосной и отстойниками (рис. 3-2), По такому же типу можно разместить тушильные башни и при шести батареях. На рис. 3-3 представлен план современ- ного коксового цеха, состоящего из четы- рех батарей по 77 печей с объемом камер 30 м3. Каждые две батареи печей снабжаются углем от своей угольной башни, располо- женной между ними. Дымовые трубы размещены с машинной стороны против центра батареи за линией габарита выталкивающей штанги. Кантовочные помещения с контрольно- измерительной аппаратурой размещены на промежуточных площадках между батарея- ми и угольными башнями или под ними. На концевых площадках коксового бло- ка, примыкающих к батареям 1 и 4, и на междубатарейной площадке между батаре- ей 2 и 3 размещены разные ремонтные уст- ройства, стоянки для резервных коксовых машин, помещения для хранения огнеупор- ных растворов, кладовые материалов, за- пасных частей и т. д. Служебные п админи- стративные помещения коксового цеха рас- полагаются обычно под угольными башня- ми на уровне обслуживающих площадок коксовых печей.
62 Производительность, состав и компоновка коксового цеха Рнс. 3-3. План коксового цеха: /, 2, 3, 4 — батареи коксовых печей; 5 — дымовые трубы с боровами; 6 — пути коксовыталкива- теля; 7 — путь тушильного вагона; 8 — обслуживающие площадки коксового блока: 9 — проме- жуточные площадки, между угольными башнями и батареями; 10 — концевые площадки на краях блока; 11 — межбатарейная площадка в центре коксового блока; 12 — газопровод прямого газа от газосборииков; 13 — трубопровод аммиачной воды иа орошение газосборников; 14 — газопровод отопительного коксового газа к батареям; 15 — газопровод отопительного доменного газа к бата- реям; 16 — загрузочный вагон; 17 — коксовыталкиватель; 18 — двересъемная машина с коксона- правляющей; 19 — электровоз с коксотушильным вагоном; 20, 21 — угольные башни № I и 2; 22 — тушильные башнн; 23 — отстойники тушильных башен; 24 — насосные тушильных башен; 25 — обезвоживающие площадки с эстакадой и грейферной тележкой для погрузки коксового- шла?4а; 26, 27 — (коксовые рампы № 1 и 2; 28— перегрузочные станции между коксовыми пам- пами и коксссортировкой; 29 — галереи для транспортеров кокса; 30 — мосты для транспортеров кокса иа коксосортиронку; 31 — коксосортировка; 32 - мост для транспортера кокса в доменный цех; 33 — бункера мелкого кокса; 34 — вагонные весы для кокса, отгружаемого железнодорожным транспортом; 35 — железнодорожные пути для погрузки кокса; 36 — бункер возвратного кокса; 37, 38 — установки сухого тушения кокса; 39 — канавы и путь для стоянки резервного коксоту- шильного вагона; 40 — транспортерные мосты для подачи угля иа угольные башни; 41 — склад огнеупоров; 42 — автомобильные дороги коксового цеха Коксовые батареи Коксовые печи со всем оборудованием по- коятся на массивном железобетонном ос- новании, внутри которого размещены че- тыре коллектора для продуктов горения, по два для каждой стороны батареи, В центре основания находится вентиляционный кол- лектор, к которому внизу примыкают попе- речные каналы, служащие для охлаждения несущей железобетонной плиты батареи. Воздух из обслуживающих туннелей (гале- рей) поступает в каналы, оттуда через кол- лектор в вертикальную шахту в контрфор- се и отводится наружу, В холодное время года нагретый воздух используется для обо- грева затворов угольной башни, отопления транспортерной галереи, коксовой рампы и т. д. (рис. 3-4). Печи с нижним подводом отопительного газа располагаются на верхней железобе- тонной плите, покоящейся на колоннах, свя- занных с нижней плитой-основанием (рис. 3-5). Боровы-коллекторы, собирающие продукты горения от печей, размещены вдоль коксовой и машинной сторон бата- реи. Коллекторы и общие борова бывают двух типов. 1. При движении продуктов горения в коллекторе в одном направлении от одного конца батареи к другому. Дымовые трубы в этом случае располагаются против проме- жуточных площадок между батареями и угольными башнями (см. рис. 3-1). 2. При движении продуктов горения от концов к центру батареи. Дымовые трубы для этого располагаются против средины ба- тареи (рис. 3-3). Преимущества второго типа — уменьше- ние заглубления боковых боровов, сниже- ние расхода железобетона и огнеупора на их сооружение и сокращение площадок между батареями и угольной башней. Недостатком этого варианта является не- которое увеличение общего сопротивления боровов из-за встречи потоков и их пово- ротов в центре батареи. С обоих концов батареи кладка печей ограждается железобетонными контрфорса- ми. Назначение контрфорсов — создать прочный каркас батареи с ее торцов и вос- приятие усилий, возникающих в кладке пе- чей при температурном расширении ее в на- правлении продольной оси батареи в про- цессе разогрева и при эксплуатации. С коксовой и машинной сторон нижнее строение батареи ограждено обслуживаю- щими галереями (тоннелями). В самой ниж- ней части по высоте фундамента устроены туннели для подвода наружного воздуха в вентиляционные каналы фундамента. С ма- шинной стороны стена тоннеля образуется фундаментом пути коксовыталкивателя, с коксовой стороны для этой цели сооружают специальную подпорную стенку. Стены тон- неля служат основанием для фахверковых стен обслуживающих галерей. В обслуживающих галереях (тоннелях} размещаются: арматура и распределительные газопро- воды для обогрева коксовым газом; реверсивные газовоздушные клапаны; тяги кантовочных механизмов; арматура и распределительные газопро- воды для бедного (доменного, генераторно- го) газа, последние располагаются под по- лом галерей на уровне боровов. Угольные башни Угольные башни имеют полезную емкость по 3200 т, что составляет 16-часовой за- пас.
Компоновка коксового газа 63 Каждая угольная башня располагается между двумя батареями. На отдельных за- водах построена одна башня ,в центре блока. Преимущества сооружения двух угольных башен в сравнении с одной башней в цент- ре блока: а) возможность самостоятельного и неза- висимого обслуживания каждой батареи своим загрузочным вагоном; б) одинаковые условия загрузки для всех батарей и наименьший пробег загрузочного вагона; в) лучшая сохранность кладки верха пе- чей и перекрытия промежуточных площадок из-за снижения общей длины и времени пробега вагона на батареях 2 и 3 (рис. 3-3); г) отсутствие необходимости устройства временных шихтоподач и бункеров при пе- рекладке батарей; д) уменьшение единовременных капи- тальных затрат при строительстве коксово- го цеха в две очереди; е) улучшение условий выполнения ре- монтных работ и эксплуатации па бата- реях 2 и 3. Бункерная часть угольных башен делит- ся перегородками на три-четыре самостоя- тельные секции для возможности регуляр- ной очистки башен от зависаний и ремон- та внутренней поверхности сопел пневмо- обрушающих устройств. Деление на секции позволяет также при необходимости прово- дить коксование опытных шихт. Угольные башни должны быть оборудованы лифтами. На первом этаже помещений под уголь- ными башнями размещаются цеховые меха- нические и электромастерские, кабина для маслонасосных установок регуляторов КИП, распределительные электропункты, цеховые кладовые, кабина с приводами скиповых подъемников, компрессорная, души и сан- узлы. На втором этаже—кабинет диспет- чера коксового цеха с щитом КИП для двух батарей, служебные помещения начальника цеха и его заместителей, механика, электри- ка и мастеров регулировочной группы, кон- торы цеха, комнаты для приема пищи, ка- бина для приготовления и раздачи газиро- ванной воды, красный уголок и др. На вто- ром этаже предусматриваются проходы в кантовочные помещения примыкающих кок- совых батарей. В коксовом блоке, состоящем из батарей, обогреваемых только коксовым газом, пер- вый этаж угольной башни используется для размещения подводящих газопроводов кок- сового газа, кантовочпых лебедок и конт- рольно-измерительных приборов. При такой планировке длина промежуточных площа- док между батареями и башней значитель- но сокращается. Кантовочные помещения Для печей с комбинированным обогревом кантовочное помещение находится на пло- щадке между угольной башней и батареей на уровне пола второго этажа угольной башни. В кантовочном помещении разме- щаются: кантовочная и обезграфичпвающая. лебедки, управление задвижками газопро- водов и небольшой щит некоторых дубли- рующих контрольно-измерительных прибо- ров, необходимых сменным мастерам при регулировании расхода отопительного газа. Основной щит контрольно-измерительных приборов и регуляторов, общий для двух батарей, монтируется в помещении диспет- черской под угольной башней. Промежуточные площадки Промежуточные площадки служат соеди- нительным звеном между батареями и угольными башнями. В первом этаже па площадках размещают распределительные газопроводы коксового и доменного газа, подогреватель коксового газа, пароводяные коммуникации; на втором этаже устраива- ют кантовочные помещения. На одной нз двух площадок, примыкающих к угольной башне, размещается скиповый подъемник для возврата выгребаемой при планиро- вании шихты в бункер загрузочного ва- гона. На втором этаже промежуточных площа- док сооружают кантовочные помещения, от- деленные от контрфорсов коридорами для прохода с коксовой стороны батарей па ма- шинную. Устройство коридора предохраня- ет также кантовочное помещение от нагре- ва лучистым теплом от контрфорсов бата- реи. Верхнее перекрытие площадки нахо- дится на уровне верка батареи и рассчи- тывается на проезд загрузочного вагона. Межбатарейная площадка Площадка между батареями находится в центре коксового блока. В первом этаже размещены закрома для огнеупорных мертелей и замазок, цемента, песка и кладовая материалов для ремонта кладки. Предусматривается монорельсовое устройство для выгрузки материалов из ав- томашин и погрузки в закрома. На втором этаже на уровне обслуживаю- щих площадок находятся опускающиеся станции и станки для ремонта дверной фу- теровки и дверей, гараж для ремонта две- ресъемной машины и коксонаправляющей и помещение для ремонтных рабочих. На 'уровне верха печей предусматривает- ся стоянка резервного или ремонтируемо- го загрузочного вагона и маневровое устройство для замены загрузочных ва- гонов. Под промежуточной площадкой обычно, прокладываются подземные туннели для коммуникаций и для прохода под террито- рией коксового блока. Концевые площадки коксового блока Первый этаж используется для хранения запасных частей, огнеупорюа, для кладовых и т. д. На втором этаже устанавливаются опу-
<64 Производительность, состав и компоновка коксового цеха •скающаяся :и (вращающиеся станции для ремонта дверей и станции для смены выталкивающих и планарных штанг. Верхнее перекрытие используется для стоянки загрузочного -вагона и установки крана с поворотной стрелой для подъема разных грузов и запасных частей. Коксовые машины Каждая батарея из 65—77 печей обслу- живается полным комплектам машин, за исключением электровоза и тушильного вагона, которые обслуживают две батареи. По действующим нормативам для коксо- вого блока из четырех батарей принимается следующее количество коксовых машин: Рабочие Резервные Коксовыталкиватели .... 4 1 Загрузочные вагоны........ 4 1 .Двересъемные машины с кок- сонаправляющими ..... 4 1 Тушильные вагоны.......... 2 1 Электровозы............. 2 1 При тушении кокса сточными водами и выполнении тушильных вагонов из обыч- ных углеродистых сталей необходимо иметь еще дополнительный четвертый ту- шильный вагон, так как в связи с быстрым износом один тушильный вагон постоянно находится в ремонте. Коксовые рампы и коксосортировка Коксосортировка размещается по воз- можности на короткой оси коксового бло- ка; коксовые рампы — против батарей 1 и 4. Приближение рамп к тушильным баш- ням имеет следующие преимущества: а) пробег тушильного вагона (на одну лечь) получается минимальным; б) сокращается зона тумана и плохой видимости с коксовой стороны батареи; в) уменьшается протяженность лотков и улучшаются условия стока на путях ту- шильного вагона. Тушильные башни Тушильные башни размещают в конце батарей 1 и 4 на расстоянии около 40 м от осей крайних печей батарей. Насосная, резервуары осветленной воды, отстойники и площадки для коксового шлама распола- гают в одну линию. Чистка отстойников и погрузка коксового шлама в железнодорожные вагоны произ- водится монорельсовым тельфером с грей- фером. Возможна также очистка отстойников по- воротным краном с грейфером на автомо- бильном или железнодорожном ходу. Территория коксового цеха К планировке коксового цеха предъявля- ются следующие требования: 1. Пространство между путями коксовы- талкивателя, площадки у концов коксового блока асфальтируют с отводом воды в за- водские ВОДОСТОКИ. 2. Вдоль коксовых батарей, с машинной стороны, за габаритом нижнего строения коксовыталкивателя прокладывают асфаль- тированную дорогу шириной 6 м с примы- кающим к ней тротуаром шириной 1,5 м со стороны дымовых труб. 3. С коксовой стороны прокладывается вторая дорога шириной 3,5 м. 4. Входы и подъезды к коксовому блоку предусматриваются только с машинной стороны против угольных башен и межба- тарейной площадки в центре блока. 5. Для сообщения с уровнем обслужи- вающих площадок и верхом печей на че- тырехбатарейном коксовом блоке устраива- ются лестничные клетки в пяти местах: на обеих концевых площадках, в угольных башнях и на центральной площадке между батареями. 6. Для непосредственного сообщения кок- совых печей с коксосортироикой на уровне верха батарей между ними устраивается переходной мостик. 7. Все проходы выполняют шириной не менее 900 мм, углы наклона основных лест- ниц не более 45° С.
Г л а в a 4 КОНСТРУКЦИИ КЛАДКИ КОКСОВЫХ ПЕЧЕЙ ОГНЕУПОРНЫЕ И ТЕРМОИЗОЛЯЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ КЛАДКИ КОКСОВЫХ ПЕЧЕЙ Условия службы огнеупоров в кладке коксовых печей Кладка коксовых печей в процессе служ- бы подвергается механическим, физико-хи- мическим и температурным воздействиям. Коксовые печи должны беспрерывно ра- ботать в течение 25 лет без перекладки. Основные узлы кладки печей в процессе эксплуатации недоступны для ремонтов. При выборе огнеупоров для кладки кок- совых печей необходимо, чтобы огнеупор- ные материалы отвечали условиям службы .з каждой зоне и в отдельных элементах кладки. 1. В зоне подового канала регене- ратора кладка подвергается воздействию: ,а) резких колебаний температур газовых потоков в интервале от 30 до 450° С; б) водяных паров, находящихся в ото- пительном газе, воздухе и продуктах го- рения; в) колошниковой пыли доменного газа; г) окиси углерода, содержащейся в зна- чительном количестве в доменном и гене- раторном газе (до 30%). В присутствии железа происходит разложение окиси уг- лерода по реакции ЗСО^СОг+С с отло жением углерода вокруг зерен окислов же- леза, вызывающее разрушение огнеупорно- го материала. Поэтому материал кирпича для кладки в зоне подовых каналов должен обладать высокой термостойкостью и противостоять химическим воздействиям. 2. Стены регенераторов: а) несут на себе нагрузку верхнего стро- ения печей; б) разделяют разноименные газовые по- токи с большим перепадом давлений; в) испытывают напряжение вследствие рез- ких колебаний температур в период разог- рева п особенно при пепеводах обогрева 5 Справочник коксохимика, т. II печей с коксового газа на доменный и нао- борот. Кирпич для стен регенераторов должен иметь достаточно высокую механическую прочность и быть термостойким. 3. Насадка регенераторов должна: а) обладать высоким объемным весом для возможности аккумуляции больших коли- честв тепла в процессе его регенерации; б) противостоять резким изменениям тем- ператур в нижней зоне регенератора в ин- тервале ilOO—500° С; в) не давать деформации ,и шлакования вверху регенератора при температуре 1250— 1350° С; г) противостоять химическим воздействи- ям колошниковой пыли и окиси углерода; 4. В корнюрной зоне: а) крайние корнюрные кирпичи подвер- гаются воздействию резких колебаний тем- ператур газа и влаги при подаче коксового газа на обогреев н воздуха на обезграфи- чивание; б) остальные корнюрные кирпичи подвер- гаются с наружной стороны воздействию высокой температуры окружающего «х мас- сива кладки корнюрной зоны (1200— 1300° С) и с внутренней — воздействию менее нагретых воздуха и коксового газа. Поэтому крайний корнюрный кирпич дол- жен изготовляться из термостойкого ма- териала, а остальные кирпичи корнюрной зоны должны обеспечивать герметичность этой зоны. Условия службы корнюрных кирпичей в печа,х с боковом подводом и трубчатых1 кирпичей в печах с нижним подводом при- мерно одинаковы. Но из-за меньшей мас- сивности кладки между трубчатыми кирпи- чами и камерой регенератора н большего перепада давлений в печах с нижним под- водом к трубчатым кирпичам должны предъявляться более жесткие требования по условиям обеспечения герметичности, чем к корнюрным. 1 Трубчатый кирпич имеет форму прямоуголь- ного параллелепипеда с цилиндрическим отвер- стием по вертикальной оси. На практике такой кирпич часто называют дюзовым.
66 Конструкции кладки коксовых печей 5. Под о в ы е к м ,р п и ч и коксовой ка- меры подвергаются: а) резким колебаниям температур при вы- даче и загрузке печи (от 1100 до 600— 650° С); б) давлению и истирающим усилиям от коксового пирога и башмака выталкиваю- щей штанги; в) попеременному заграфичиванию и раз- граничиванию. Кирпич для подов должен иметь высо- кую механическую прочность и хорошо соп- ротивляться истиранию. 6. Сводовые кирпичи коксовой камеры подвергаются: а) изменениям температур при выдаче кокса (1000—650° С); б) действию продуктов коксования, вызы- вающих интенсивное заграфичиваиие кирпи- ча со стороны камеры и отложение гра- фита в порах кирпича. Крайние оводовые кирпичи должны обла- дать повышенной термостойкостью и меха- нической прочностью. 7. Стеновые кирпичи коксовой камеры: а) работают при высокой температуре (до 1450° С); б) подвергаются воздействию продуктов коксования, а также солей, щелочей, вла- ги и золы угия; в) должны хорошо проводить тепло из обогревательного канала к загрузке; г) подвергаются воздействию значитель- ных колебаний температур со стороны ка- меры в процессе коксования (от 600 до М00°С); д) запрафичиваются со стороны камеры коксования; г) испытывают напряжение от усилий распирания углей в процессе коксования. Кирпичи для стен коксовых камер дол- жны обладать повышенной механической прочностью, иметь высокую температуру плавления и теплопроводность и быть шла- коустойчивыми .и газонепроницаемыми. 8. Гол о в о чн ы е к и р п и ч и -обогрева- тельного простенка: а) подвергаются тем же воздействиям, что и сгеновые кирпичи; б) претерпевают резкие колебания темпе- ратур (со стороны камеры коксования) при выдаче ,и загрузке печи (от 350 до 4000° С); в) подвергаются частому попеременному заграфичиванию и разграфичиванию и ос- молению с поверхности. Головочный кирпич в зоне перекрытия вертикалов испытывает большие термиче- ские напряжения, чем головочный кирпич вертикалов из-за охлаждения кирпича до более низких температур при загрузке печи. Головочный кирпич должен удовлетво- рять тем же требованиям, что и стеновые кирпичи, и, кроме того, обладать повышен- ной термостойкостью. 9. Кирпичи перегородок в зо- нах вертикалов и перекрытия вертикалов (распорочные кирпичи); а) -работают при высоких температурах (1250—1450° С) и при относительно неболь- ших колебаниях этих температур; б) испытывают механические воздейст- вия, которые передаются на эти кирпичи гари распирании углей в процессе коксова- ния и выдаче кокса, а также при прохож- дении графитореза. Распорочные кирпичи должны иметь вы- сокую огнеупорность и механическую проч- ность. 10. Горелки коксового газа, ,р е г у л п- ровочные кирпичи, рассекатели з основании косых ходов, кирпичи для пе- рекрытия окон рециркуляции: а) должны допускать возможность их смены в процессе .регулирования обогрева и эксплуатации печей; б) должны быть шлакоустойчивыми и не подвергаться оплавлению -от мелкого угля и золы, попадающих в вертикалы сверху печей. Горелки, регулировочные кирпичи, рассе- катели должны иметь высокую огнеупор- ность, термическую стойкость и быть шлако- устойчивыми. Id. Кирпич для футеровки две- рей подвергается: а) воздействию резких колебаний темпе- ратур; б) механическим и ударным воздействи- ям при съеме, установке и чистке дверей; в) заграфичиванию и о,смолению. Футеровочный кирпич должен быть тер- мостойким и обладать высокой механиче- ской прочностью. 12. Кирпич для футеровки сто- як о в должен быть термостоек и иметь до- статочную механическую прочность. 13. Кирпичи для заделки рам за- грузочных люков подвергаются: а) воздействию резких колебаний темпе- ратур при выдаче и загрузке; б) ударам при съеме и установке крышек люка; в) заграфичиванию. Кирпич для заделки рам люков должен быть прочей и термостоек. Применение огнеупоров в кладке коксовых печей В настоящее время основным огнеупор- ным материалом, из которого сооружают коксовые печи, является динас, удовлетво- ряющий требованиям, предъявляемым к ор неупарам современных коксовых печей. Ниже приведен перечень отдельных эле- ментов кладки коксовых печей и огнеупо- ров, применяемых в них. Элемент Материал Футеровка подовых каналов . • Шамот или полу- кислый Колосниковая решетка регенера Фасадные стены регенераторов кислый (зеркала)....................- Шамот или полу- кислый
Огнеупорные и термоизоляционные материалы для кладки коксовых печей 67 Крайние сводовые и подовые кирпичи коксовых камер и крайние корнюрные кирпичи . Многошамот Горелки для коксового газа . . Многошамот Кладка над сводом камеры . . Легковесный ша- мот Загрузочные и газоотводящие люки и смотровые шахточки в перекрытии печей выше сво- да камеры....................Шамот или полу- кисл ый Верхние люковые кирпичи и верхние кирпичи смотровых шахточек.....................Многошамот Выстилка верха печей ........ Клинкер1 Забутка в перекрытии печей . . Глиняный (крас- ный) кирпич Изоляционный слой в зеркалах регенераторов, головках про- стенков, перекрытии печей и в стенах у контрфорсов . . . Изоляционный диатомовый кирпич Футеровка дверей и стояков . . Шамот или мно- гошамот Футеровка боровов под печами . Шамот или полу- Заполнение металлических щи- кислый тов для изоляции зеркал реге- нераторов ...................Совелитовые пли- ты Изоляция газовоздушных клапа- нов .........................Совелит или ас- бозурнт Изоляция броней ............. Бой изоляцион- ного диатомо- вого кирпича и глиноземис- тый цемент Изоляция крышек загрузочных люков .......................Бой шамотного кирпича и гли- ноземистый це- мент 1 При отсутствии клинкера применяют шамот повышенной прочности. В табл. 4-il, 4-2, 4-3 приведены данные качества алюмосиликатных огнеупоров, при- меняемых ,в кладке коксовых печей. Сводовые кирпичи после 3,5—4 лет служ- бы имели стойкость в 2—3 раза большую, чем из обычного шамота. В многошам-от- ных горелках, установленных только с пред- варительной подсушкой при 100° С, рас- трескивание не наблюдалось. При установ- ке шамотных горелок пластичного прессо- вания с предварительным нагревом до 500—600° С количество треснувших горелок составляло до 30%. Таблица 4-1 Термические свойства алюмосиликатных изделий для коксовых иечей Завод-изготовитель Изделие Материал изделия Термическая устойчивость Огнеупорность Дополнитель- ная усадка, % число теплосмен до потери в весе потери в весе % °C номера 1 пироскопов 1 1350° С о Красногоровский Нормальное Полукислый /6 |13 21,0 32,3 — 0,0 — фасонное » н 100 22,2 1700 1700 169/171 169/171 0,6 — Колосники » 8 20 1700 169/171 0,0 — Ручная формовка » (12 20 21,8 } 1670 167 +1.6 —— Горелки Многошамот 7 Разрушен 1750 175 — — ПОЛНОСТЬЮ । 5 20,5 — — 5 50,3 — — Просяиовский Дверевое Шамот 45 20,4 1760 175/177 — 0,8 112 22,3 — — 45 21,8 — 1,3 Семилукский Крайние сводовые Многошамот (14 114 38,0 26,6 1720 171/173 — 0,2 0,4 Люковые » >15 Не разрушен — — — 0,4 Нижне -Т агальский Нормальное Шамот 3 21,2 1700 169/171 — 0,6 Насадка решетчатая » 14 32,8 1700 169/171 — 0,3—0,5 Колосники » — — 1700 — — 0,1 Фасонное » 7 25,2 1700 — — 0,0—0,1 фасонное У> 8 34,0 1700 — — 0,0 Пироскопы — название стандартных конусов плавления огнеупоров. 5*
Таблица 4-2 Показатели качества алюмосиликатных изделий для коксовых печей Завод-изгото- витель Изделие Материал изделия Метод прессования Химический состав, % Пористость, % Объемный вес, г/см2 Водопоглощение, % Предел прочности при сжатии, кг [см2 Газопроницаемость, л-м/{м2ч мм вод.ст.) Температура начала деформации под наг- рузкой 2 кг[см\ °C п. п. п. | О й 'O!1+'OZIV О г» (У Сц СаО 1 MgO щелочи начало разрушения $ O'- Оз разрушение Красногоров- Горелка Многошамот Полусухое 0,36 58,42 38,4 1,32 0,42 0,20 1,08 25,7 1,96 13,15 — — — — — — ский Насадка Полу кислый Пластичное 0,32 64,12 30,86 1,32 0,52 0,44 2,45 19,22 2,00 9,56 159,0 — 1400 1450 1550 1550 Колосник » ъ 0,26 66,5 29,25 1,15 0,50 0,40 2,10 18,42 2,02 9,15 347 — 1270 1390 1490 1490 Фасон ручной . . . » » 0,16 66,4 28,83 1,29 0,52 0,50 2,55 20,3 1,77 10,7 100 9,62 — — — — Фасон >5 кг . . . » » 0,20 67,72 28,1 1,16 0,52 0,43 2,Н 22,2 — — — — — — — — Фасон <5 кг . . . » » 0,20 69,8 26,38 1,12 0,42 0,40 1,89 22,6 1,94 11,7 223,4 0,139 1270 1330 1460 1470 Нормальный .... » » — — — — — — — 22,4 1,9 13,95 260,8 0,139 1380 1450 1570 1580 Просяновский Дверевой Шамот » 0,24 60,0 36,93 0,82 0,73 0,47 1,02 29,2 1,81 16,1 145 5,76 1300 1380 1560 1570 Семилукский Крайние сводовые и .люковые кирпичи Многошамот Полусухое 0,22 57,46 39,34 1,68 0,46 0,52 0,54 18,56 2,2 8,72 340 0,895 1410 1460 1560 1570 Нижне-Тагиль- ский Нормальный .... Шамот » 0,14 59,4 35,98 2,48 0,82 0,68 0,88 29,2 1,83 15,92 135 1,36 1310 1360 1500 1500 Насадка » 0,12 59,22 35,97 2,57 0,90 0,61 0,92 26,6 1,91 13,97 259 0,572 1320 1390 1490 1490 Колосник » » 0,12 59,58 35,84 2,52 0,93 0,60 0,88 25,8 2,15 12,0 148 — 1330 1410 1510 1510 Ручная формовка . . » Пластичное 0,12 59,88 35,17 0,71 0,80 0,73 0,98 29,7 1,82 16,4 166,6 3,65 1300 1340 1490 1490
Огнеупорные и термоизоляционные материалы для кладки коксовых пеней 69 Таблица 4-3 Характеристика опытных партий миогошамотиых каолиновых изделий Место укладки кирпича х= к - О и S о s £ Н Т Св С « Температура начала деформации под наг» рузкой 2 кг/см\ °C ?льная с, % Термическая стойкость, водя- ные теплосмены Л о (У Кажущаяс пористости Объемный г/см3 Предел пр стн при С) кг/смъ начало разруше- ния 4% 4 0% Дополните усадка при 1500° до появ- ления трещин после потери 20% веса Огнеупорн °C Содержан! А1,О„ % Крайние сводо- вые кирпичи Шиберы .... Горелки .... 18,5— 20,9 17,8— 19,5 16,8— 19,6 2,12— 2,15 2,1— 2,14 2,14— 2,20 340 360 1460— 1480 1470 1500— 1510 1510 1640— 1620 1600 0,0— 0,2 2 2 25 без поте- ри веса 1750 1750 37,0 37,0 Мертели для кладки коксовых печей Мертели представляют собой огнеупор- ные порошки, служащие для приготовления растворов, применяемых для связывания отдельных кирпичей и рядов кладки меж- ду собой. Физические и химические свойства мер- теля для получения прочной и плотной кладки должны соответствовать этим свой- ствам кирпича. Мертель должен обладать: пластичностью и достаточным постоян- ством объема; хорошей связывающей способностью, ме- ханической прочностью в высушенном со- стоянии и способностью свариваться с кир- пичом при температуре выше 4200—1300° С; устойчивостью по отношению к шлакам и солям; огнеупорностью, близкой к огнеупорно- сти кирпича; коэффициентом расширения, сходным с таковым у кирпича; высокой температурой начала деформации под нагрузкой; способностью давать плотные швы мини- мальной толщины. С 1960 г. для кладки коксовых печей из динасового кирпича применяется динасовый пластифицированный .мертель для темпера- тур до 1500° С (ГОСТ 5338-60, марка МД2) Этот мертель отличается от .ранее при- менявшегося динасового мертеля специаль- ными добавками—пластификаторами (каль- цинированная сода и сульфитно-спиртовая барда), которые снижают водосодержание приготовленного раствора на 40—45%, одновременно повышая водоудерживающую способность и подвижность раствора. В результате этого пластифицированный мертель имеет ряд преимуществ перед обычным динасовым мертелем по рабочим и керамическим свойствам. Водозатворение и водоудерживающая способность раствора характеризуют рабо- чие свойства мертеля. Водозатворение оп- ределяется количеством воды, необходимой для получения раствора нормальной густо- ты, и составляет ’у пластифицированного мертеля 23%, а у обычного мертеля 32— 38%. С уменьшением содержания влаги ра- створ из пластифицированного .мертеля луч- ше приваривается к .кирпичу, повышается предел прочности .материального шва, умень- шается усадка и пористость шва, а следо- вательно, становится меньше его газопро- ницаемость. Водоудерживающая способность раствора определяется толщиной шва после выдав- ливания из него раствора под нагрузкой че- рез 0,5—1,0 мин после нанесения раствора (для пластифицированного мертеля толщина такого шва 1 мм, для обычного 4—5 мм). Более высокая водоудерживающая способ- ность пластифицированного мертеля обес- печивает хорошую пластичность раствора и возможность получения более тонких и хо- рошо заполненных швов. В табл. 4-4 приведены показатели кера- мических свойств пластифицированного ди- Таблица 4-4 Керамические свойства динасового пластифицированного мертеля Температура, °C Общая линейная усадка, % 1 1 ; Пористость, % Предел прочности при сдвиге, кг/см* 1 Предел прочности при сжатии, кг/см3 Газопроницаемость л-м!{м2 ч-мм вод. ст.) 400 29,5 1,0 35 0,01 600 — 30,3 5,0 76 0,02 800 2,3 30,4 — 112 0,02 1000 2,6 29,2 6,0 221 0,02 1200 2,8 28,7 23,0 440 0,39 1400 2,0 27,0 26,0 — 1,1
70 Конструкции кладки коксовых печей Таблица 4-5 Сопоставление термического расширения динасовых мертелей и коксового дииаса, % Материал Температура, °C 100 200 300 400 500 600 700 Промышленный среднетемпературный, пла- стифицированный 0,11 0,35 0,54 0,66 0,80 1,05 1,13 Промышленный низкотемпературный, пла- стифицированный 0,16 0,48 0,63 0,685 0,94 1,27 1,24 Коксовый динас, удельный вес 2,36 . . . 0,177 0,574 0,891 1,018 1,117 1,19 1,285 наС'О'Вого мертеля, которые также лучше, чем у обычного. Из данных дабл. 4-5 видно, что мертели и динас имеют примерно одинаковые коэф- фициенты термического расширения. Газопроницаемость образцов динаса с хо- рошо сваренными швами не увеличивается по сравнению с газопроницаемостью самого динасового кирпича (табл. 4—6). Таблица 4-6 Газопроницаемость динасового кирпича со сваренными материальными швами1, ммЦм2-ч-мм вод. ст.) i £ • я S О S Характеристика I Л О о F- М W I А УЗ! О д - материального шва Е О О S О S W Е е е о £ 5 СО 41 К СХ Л Л S а я л х а ® U. к SC « U- Ef Ч и я Вертикальный 3 мм .... 0,72 1,53 Горизонтальный 3 мм. . . . 0,88 0,79 Горизонтальный 6 мм .... 0,68 0,85 Вертикальный и горизонталь- ный 3 мм ........ 0,87 0,99 Горизонтальный 3 мм . . . 2,83 2,09 Горизонтальный 6 мм . . . 2,23 2,49 Газопроницаемость обожженного мертеля 1,61. При исследовании газопроницаемости ди- наса со сваренными швами последние вы- полнялись из ореднетемпературного мерте- ля. Образцы обжигались при температуре 1430° С в течение 4 ч. Вертикальные швы были параллельны, а горизонтальные перпендикулярны газовому потоку. Свойства различных видов алюмосили- катных растворов, применяемых в кладке коксовых печей, приведены в табл, 4-7, Рабочие |И керамические свойства алюмо- силикатных мертелей при введении в них пластифицированных добавок улучшаются. Раствор из этих мертелей становится более пластичным, что позволяет получать, как и при динасовом пластифицированном мерте- ле, более тонкие и хорошо заполненные швы. При испытании на ’водоудерживающую спо- собность толщина шва у шамотного пласти- фицированного мертеля получается 0,8— 1,0 мм вместо 2—3 мм у обычного шамот- ного мертеля и соответственно у полукис- лого мертеля 2—3 мм вместо 3—4 мм. ТИПЫ СОЕДИНЕНИЙ, РАЗМЕРЫ И ВЕСА ОГНЕУПОРНЫХ ИЗДЕЛИЙ В КЛАДКЕ КОКСОВЫХ ПЕЧЕЙ Для достижения прочности и герметично- сти кладки применяют шпунтовые и замко- вые соединения отдельных кирпичей, сочле- нения кирпичей с помощью специальных втулок, кладку со смещением (перевязкой) материальных швов и другие виды соеди- нений кирпичей. Шпунтовое соединение кирпичей с по- мощью гребня и паза (полукруглые выступ и выемка) показаны на рис. 4-1, а. Этот тип соединения наиболее распрост- ранеп и применяется главным образом в Таблица 4-7 Рабочие свойства растворов из промышленных шамотных и иолукислых мертелей с пластифицирующими добавками Мертель Завод-изготовитель Водозат- вореиие % Водоудерживаюшая способность через 0,5 мин при толщине шва, мм Полукислый с пластифицирующей до- бавкой Шамотный с пластифицирующей до- бавкой Красногоровский Часов-Ярский 35,0 32,5 2—3 0,8—1,0
Типы соединений, размеры и веса огнеупорных изделий в кладке коксовых печей 71 Рис. 4-1. Конструкции соединений кирпичей в кладке коксовых печей немассивной кладке (стены, головки и пе- рекрытие вертикалов, стены регенераторов и др.), где нет материальных швов боль- шой площади и протяженности, препятст- вующей сдвигу кирпичей и ;рядов кладки по отношению друг к другу. В зарубежной практике находит также применение шпунтовое соединение с помо- щью трапецеидальных гребней и пазов (рис. 4-1,6). Замковые соединения представляют со- бой сочленения кирпичей более сложной конфигурации. Соединение типа «ласточкин хвост» (рис. 4-1, в) и Z-образной формы (рис. 4-1, г) применяют для кладки степ регенераторов. Сочленения клиновидной ( рис. 4-1, д и е) и призм этической (рис. 4- 1,ж) формы идут на кладку сводового ря- да вертикалов. На кладку каналов для под- вода коксового газа из корнюров в вер- тикалы и дюзовые кирпичи в печах с ниж- ним подводом коксового газа идут кирпи- чи, представленные на рис. 4-1, з. Сочленения рис. 4-1, и применяют в сое- динении корнюрных кирпичей. Для кладки сводов вертикалов, подовых каналов реге- нераторов, ОКОН рециркуляции И .ОСНОВЭНИЯ перевальных окон используют сочленения типа рис. 4-1, к. Сочленения рис. 4-1, л мо- жно встретить в перегородках между косы- ми кодами и корнюрами, в отдельных ря- дах стен регенераторов и в перегородках между вертикалами. При замковом соединении типа «ласточ- кин хвост» достигается наибольшая моно- литность кладки и максимальное сопротив- ление проходу газов. Однако при этом тре- буется более сложная конфигурация кирпи- чей, чем при других типах соединений. Для обеспечения прочности кладку вы- полняют со смещением (перевязкой) вер- тикальных материальных швов между кир- пичами в сопряженных рядах. При увели- чении перевязки соответственно возрастает и сопротивление усилиям разрыва и сдви- га кладки по материальным швам. Величину перевязки швов между кир- пичами и отдельными рядами в различных зонах кладки принимают следующей, мм: Кладка из нормального (стандарт- ного) кирпича....................60—120 |---- \ 4 1 \ — кирпича I 2 ' Кладка из фасонного кирпича: в зоне регенераторов........... 60 — 100 в корнюрной зоне и зоне косых ходов в печах с нижним под- водом ........................ 40—100 в зоне вертикалов: между массовыми рядами сте- новых кирпичей ............ 0 5 О между массовыми рядами го- ловочных кирпичей .......... 90—100 в зоне перекрытия вертикалов: между массовыми рядами сте- новых кирпичей.............. 60—90 между массовыми рядами го- ловочных кирпичей .......... 60—90 В отдельных узлах кладки для предот- вращения прососав смещаются не только горизонтальные, но и вертикальные [.мате- риальные швы (стены, разделяющие реге- нераторы с разноименными потоками в пе- чах ПВР, узлы кладки перегородок между корнюрами и косыми ходами в печах ПВР, ПК-2К и др.).
72 Конструкции кладки коксовых печей Размеры и конфигурация огнеупорных изделий влияют на прочность и герметич- ность кладки, а также на условия изготов- ления и транспортирования изделий ,н воз- ведения самой кладки. Укрупнение изделий уменьшает матери- альные швы, увеличивает герметичность и 136 мм н весом 6—10 кг н в отдельных узлах кладки, лишь в силу необходимости, применяют фасонные кирпичи длиной до 670 мм, шириной до 170 мм, высотой до 206 мм и весом до 35 кг (кирпичи корнюп- ные, в перекрытии камеры и др.). Стандартный прямой динасовый и шамот- Т а б л и ц а 4-8 Размеры и вес кирпичей массового применения в отдельных зонах кладки коксовых печей Наименование Размеры, мм Вес, кг длина ширина высота Нормальный кирпич Прямой большой 250 123 65 3,8 Прямой малый 230 113 65 3,2 Клин большой двусторонний 250 123 65/55 3,4 Клин малый двусторонний 230 ИЗ 65/55 3,0 Фасонный кирпич Зона регенераторов: стеновой кирпич (печи ПК-2К) . . 230 190 и 95 96 8,1 и 4,0 стеновой кирпич (печи ПВР) . . . 315 148 и 77 96 6,4 стеновой кирпич (печн ПВР с ниж- ним подводом) 244 160 и 190 136 9—11 376 100 136 9,3 трубчатый кирпич (печи ПВР с нижним подводом) 276 140 140 9,2 Корнюрная зона и зона косых ходов в печах с ннжним подводом: корнюрный кирпич 475 206 206 30—31 косоходный кирпич 200—350 200—300 96 и 136 6,0—16,0 подовый кирпич 338 116 105 7,3 Зона вертикалов: стеновой ложковый кирпич . . . 326 105 96 5,9 стеновой тычковый кирпич . . . 294 275 96 10,3 перегородочный кирпич 468—500 140 96 11,8-12,7 Зона перекрытия вертикалов: сводовый кирпич 570—610 115 96 23,6—25,0 стеновой кирпич массовых рядов 236 175 96 7,5 перегородочный кирпич массовых рядов 496 ИЗ 96 10,2 Зона перекрытия печей: сводовый кирпич камеры, уклады- ваемый между люками .... 554—594 118 206 26,7 сводовый кирпич камеры, уклады- ваемый у люков 554—594 180 206 29,4 Регулировочные кирпичи: горелки ___ 0,45—0,55 регистры в основании вертикалов — — ,— 1,0-1,8 рассекатели в основании вертика- лов 1,5-1,7 шиберы для закрытия окон рецир- куляции — — — 1,3 прочность кладки и облегчает условия воз- ведения кладки. Однако укрупнение изделий ограничива- ется возможностями механического прессо- вания и обжига при их изготовлении. Чаше в кладке коксовых печей приме- няют фасонные кирпичи длиной 236— 326 мм, шириной 100—1^0 мм, высотой 90— ный' кирпич используют в основном в клад- ке стен регенераторов, в перекрытии печи и в кладке изоляционных стен у контрфор- сов (стандартный клиновой—в кладке сво- дов боровов коксовых печей). В табл. 4-8 приведены размеры и веса стандартного и фасонного кирпичей массо- вого применения.
Температурные швы и швы скольжения 73 Количество марок фасонных изделий ш пе- чах разных конструкций следующее: Печи ПК-2К и ПВР емкостью 21,6 л3 500—510 Печи ПВР емкостью 30,0 м3 ..... . 515—520 Печи ПВР емкостью 3 0 м3, обогревае- мые только коксовым газом ..... 420—430 Печи ПВР емкостью 30 jh3 с нижним подводом и регулированием для обо- грева только коксовым газом .... 540 В зависимости от сложности конфигура- ции, соотношения минимального и макси- мального размеров, веса кирпича, количе- ства входящих и острых углов, гребней и пазов фасонные изделия относятся к раз- личным категориям сложности. Классификация сложности приведена в прейскурантах на огнеупорные изделия. МАТЕРИАЛЬНЫЕ ШВЫ Для связи отдельных кирпичей друг с другом в каждом ряду и в сопрягаемых рядах и для придания кладке монолитно- сти и прочности кладка выполняется на материальных швах. Толщина материальных швов, принимае- мая в проектах кладки коксовых печей, составляет 4—5 мм. В кладке перегородок в зонах вертика- лов и перекрытия вертикалов для умень- шения числа фасонов кирпича допускается изменение толщины материальных швов по длине печи в пределах 2—8 мм. В кладке, перекрывающей проемы (колосниковая ре- шетка и оводы регенераторов, вертикалов и камеры коксования), швы конусные (вни- зу 2—3, вверху 6—7 мм) для предохране- ния от высыпания раствора. Кладка выстил- ки верха печей выполняется на материаль- ных швах толщиной 2—3 мм для уменьше- ния опасности вымывания их от дождей. Материальные швы в кладке должны быть полностью заполнены раствором. При 1Произ1водст1ве кладки коксовых пе- чей применяют растворы, приведенные в табл. 4-9. ТЕМПЕРАТУРНЫЕ ШВЫ И ШВЫ СКОЛЬЖЕНИЯ При конструвроваиии коксовых печей не- обходимо предусматривать возможность расширения кладки при нагревании. В участках кладки, которые разделяются между собой сплошными полостями или проемами, например стены камер коксова- ния, стены регенераторов, расширение клад- ки происходит в результате их сужения. В кладке, не имеющей сплошных прое- мов, для компенсации температурного рас- ширения оставляют температурные швы. Для облегчения скольжения кладки, пе- рекрывающей температурные швы, а также массивов кладки, имеющих различные ко- эффициенты температурного расширения, между скользящими поверхностями орга- низуют швы скольжения. При конструировании температурных швов необходимо 'руководствоваться следу- ющими соображениями: а) швы должны располагаться так, что- бы расширение кладки ле вызывало нару- шений в смежных элементах кладки и плот- ности материальных швов; б) швы должны располагаться таким об- разом, чтобы после расширения кладки они не стали соединительными ходами между вертикалами и камерой коксования; реге- нераторами и камерой коксования; регене- раторами и вертикалами; косыми ходами, работающими на разноименных потоках; ре- генеративными камерами, работающими на разноименных потоках; в) в кладке каждой печи предусматри- вают отдельные температурные швы; Таблица 4-9 Растворы, применяемые в кладке коксовых печей Элементы кладки или огнеупор, применяемый для кладки Вид раствора, па котором производится кладка Динасовый кирпич Шамотный, многошамотный и полукислый кирпич Футеровка подового канала и колоснико- вой решетки регенератора из шамотного или полукислого кирпича и стены регенераторов из многошамотного кирпича Изоляционный кирпич Верхние наружные части печи, фасадные части изоляционных стен у контрфорсов Футеровка боровов из шамотного или по- лукислого кирпича Раствор из динасового мертеля пластифи- цированного МД2 по ГОСТ 5338—60 Раствор из алюмосиликатного пластифици- рованного мертеля* Раствор из алюмосиликатного пластифици- рованного мертеля с добавкой 20% (вес.)1 глиноземистого цемента* Раствор из шамотного мертеля 50% и со- велнта или асбозурита 50% (вес.) Раствор из шамотного мертеля 50%, порт- ланд-цемента 30%, кварцевого песка 20%. (вес.)* Раствор из алюмосиликатного мертеля 70% и портланд-цемента 30% (вес.)* * При кладке из шамотного и многошамотного кирпича применяют шамотный мертель, при кладке нз полукислого кирпича — полукислый мертель.
.74 Конструкции кладки коксовых печей Рис. 4-2. Расположение температурных швов в кладке корнюрной зоны печей ПВР г) для устранения деформаций при рас- ширении кладки температурные ш.вы дол- жны располагаться возможно чаше, ио не более, чем через каждые 500—700 мм по ширине 'Массива. При расчете 'размеров температурных швов исходят из величины термического расширения кладки после окончания регу- лирования обогрева печей на основании ус- редненных данных фактических замеров по ряду батарей в СССР. Для динасовой кладки эти величины со- ставляют, %: В зоне нижней части регенераторов и подовых каналов...................... 1,1 В корнюрной зоне и зоне косых ходов 1 , 3 В зоне обогревательного простенка . . 1,4 •Общее расширение по высоте кладки печей...............................1,3—1, 4 Для динасовой -кладки с учетом полного термического расширения, некоторых неточ- ностей в кладке и возможных сдвигов мри растопке, ширину температурных швов при- нимают в зависимости от толщины массива между швами, %: На участке подовых каналов и регене- раторов ........................... 1,5 В зоне регенераторов (по высоте па- садки и подсводового пространства) 1,7—1,8 В корнюрной зоне и своде камеры . , 1,8—1,9 При расчете ’размеров температурных швов в кладке из алюмосиликатных огне- упоров исходят из следующего термичес- кого .расширения кладки, %: На участке подовых каналов регенера- торов (/=400-=-500° С)..............0,3—0,4 В кладке перекрытия печей (/=7004-900° С)......................0,6—0.8 В массивах кладки из алюмосиликатного огнеупора на каждое .осевое (расстояние пе- чей предусматривают 2—4 температурных шва шириной по 5 мм. На (рис. 4-2 показано расположение тем- пературных швов в корнюрной зоне печей ПВР емкостью 30 м3. В 'температурные швы между стенами (ре- генераторов и футеровкой подовых кана- лов закладывается гофрированный картон толщиной 4 мм. Швы шириной 10 мм и более в сплош- ной кладке по длине печи (карнюрная зо- на и овод камеры) засыпаются древесными опилками и сверху заливаются жидким пе- ском на глубину 1—2 см. Перед заполне- нием (Швы должны быть тщательно очи- щены от раствора и мусора. Швы с фасадов печей шириной до 10 мм уплотняются асбестовым шнуром диамет- ром 13 мм, а швы свыше 10 мм — шнуром диаметром 19 мм на глубину 1,5—2,0 см. Температурный шов между динасовой и шамотной изоляционными стенами у контр- форса выполняется сквозным по всей высо- те камеры печи шириной 30 мм, чтобы бы- ло, возможно очистить его от .раствора и мусора после окончания кладки печей, и ничем не заполняется. В качестве прокладочного материала в швах скольжения применяют соломенный .картон, пропитанный картон и асбестовый картон и (В отдельных местах —гофрирован- ный картон. В швах скольжения в кладке корнюрной зоны прокладывают пропитанный картон толщиной ,1 мм или соломенный картон тол- щиной 2 мм. В остальных швах скольжения прокладывается соломенный картон толщи- ной 2 мм. Между железобетонным контр- форсом и изоляционной стеной проклады- вается гофрированный картон в два слоя по .высоте (регенератора и в один слой по высоте корнюрной зоны и верхнего строе- ния печей. В вертикальные швы скольжения в клад- ке центральных перегородок регенераторов прокладывают асбестовый картон толщиной 3 мм. На рис. 4-3 показано расположение тем- пературных швов и швов скольжения в ре- генератор ах печей с нижним подводом, в
Конструкции основных элементов и узлов кладки 75 Рис. 4-3. Расположение температурных швов и швов скольжения в регенераторах печей ПВР с нижним подводом которых стены регенератора на высоту по- дового канала выполнены из многошамот- ного кирпича, а выше — из динасового. В связи с этим в стыке 'кладки .из м,но- гошамота и .динаса предусмотрен гори- зонтальный шов скольжения. Шов сколь- жения выполняется так: на иладке из мно- гошамотного кирпича делается подсыпка ~ 2 мм из порошкообразного графита, по- верх которой прокладывается пропитанный картон толщиной 1 мм; на картон уклады- вают кладку на растворе. КОНСТРУКЦИИ основных ЭЛЕМЕНТОВ И УЗЛОВ КЛАДКИ Ниже приводится описание основных кон- структивных элементов и узлов кладки со- временных коксовых печей: 1. Печи ПВР и ПК-2К емкостью 21,6 м3 последней конструкции. 2. Печи ПВР емкостью 30 м3 с комбини- рованным обогревом. 3. Печи ПВР емкостью 30 м3 для обогре- ва только коксовым газом. 4. Печи ПК-2К и ПВР с широкими реге- нераторами. 5. Печи ПВР с нижним подводом и ре- гулированиам отопительных газов и воз- духа. 6. Печи с нижним подводом и регулиро- ванием кооового газа и воздуха. Кладка каждой из указанных конструк- ций состоит из следующих зон: регенерато- ров; корнюрной зоны и зоны косых ходов в печах с нижним подводом; обогреватель- ных простенков; перекрытия вертикалов; перекрытия печей; изоляционных стен у контрфорсов. Регенераторы Кладка регенераторов состоит из подо- вых каналов, продольных, поперечных н фасадных стен (зеркал) и насадки. Подовые каналы. Подовые каналы служат для подвода и распределения газов по длине регенераторов и для отвода про- дуктов горения. Для защиты от резких и частых колеба- ний температур и действия водяных паров стены регенераторов в зоне подовых кана- лов футеруются шамотным огнеупором. Перекрытие подовых каналов образуется шамотной колосниковой решеткой. Футеро- вочные плиты и 'колосниковые кирпичи сое- диняются 'между собой с помощью гребней и пазов и укладываются на шамотно-це- ментном растворе. Футеровка подовых каналов отделена от стен регенераторов температурными швами.
76 Конструкции кладки коксовых печей В регенераторах шириной более 700 мм (рис. 4-4) устраиваются два подовых кана- ла с общим входным отверстием для при- мыкания газовоздушного клапана. току), обеспечивавшей равномерное рас- пределение по длине насадки только пото- ков воздуха и отопительного газа, решетка! новой конструкции позволяет достичь не- Рис. 4-4. Печи ПВР емкостью 30 л3 для обогрева только коксовым га- зом. Кладка подовых каналов, стеи и насадки регенераторов В печах с нижним подводом (рис. 4-5) и в последних проектах печей с боковым под- водом (рис. 4-6) стены (регенераторов на высоте подовых каналов выполняют из обходимое распределение на восходящем и нисходящем потоках. Условия для такого распределения пото- ков были обоснованы исследованиями Рис. 4 5. Печи ПВР с нижним подводом регулированием (комбинирован- ными обогрев) термостойкого алюмосиликатного материа- ла без специальной шамотной футеровки. Это позволяет увеличить сечение подо- вых каналов и улучшить условия распреде- ления газов по длине регенераторов. Во (Всех конструкциях печей с общим подсводовым пространством в регенерато- рах, не разделенным глухими перегородка- ми на отдельные секции (рис. 4-4, 4-6), ко- лосниковая решетка выполняется из кир- пичей с конфузорными н диффузорными отверстиями. В отличие от ранее применявшейся кон- струкции колосниковой решетки с диффу- зорными отверстиями (по восходящему По- H. М. Ханина в лаборатории Днепропет- ровского металлургического института на аэродинамических моделях. Обследованиями, проведенными на Жда- новском и Ясиновском заводах, установле- но, что эффективность от применения ре- шетки новой конструкции выразилась в снижении температуры продуктов горения, выходящих из регенератора, иа 25—30° С. В печах ПК-2К и ПВР со всеми широки- ми регенераторами для улучшения распре- деления восходящих и нисходящих потоков по длине регенератора применяют вторую колосниковую (решетку, которая укладыва- ется вверху насадки.
Конструкции основных элементов и узлов кладки 77 Установка нижних рассекателей и дрос- селирование проходного сечения вверху насадки позволяет более '.равномерно рас- пределить восходящие и нисходящие по- токи по каналам масадки в каждой секции. В табл. 4-10 приводятся данные иссле- дования УХИН на гидравлических моделях движения потоков в насадке печей с ниж- ним подводом и регулированием со всеми широкими регенераторами. Насадка регенератора. Во всех современных конструкциях коксовых печей для насадки регенераторов применя- ют фасонный решетчатый тонкостенный кирпич (рис. 4-8). Решетчатый кирпич бывает с шестью и девятью отверстиями. Кирпич с шестью отверстиями (рис. 4-9, а) укладывается в те регенераторы, где отверстия в колосниковой решетке распо- лагаются на расстоянии 120 мм друг от друга (соответственно ширине насадочного кирпича). Pirc. 4-6. Печи ПВР. Кладка стен регенера- торов из разных материалов Рис. 4-7. Печи Гипрококса ПВР емкостью 30 лг с нижним подводом и регулирова- нием для обогрева только коксовым газом Однако все описанные выше конструкции колосниковых решеток исключают возмож- ность изменения, при необходимости, раз- меров проходных сечений в них. В конструкциях печей с нижним подводом с комбинированным обогревом и для обогре- ва только коксовым газом (рис. 4-5 и рис. 4-7) предусмотрена возможность регулиро- вания потоков по секциям регенераторов че- рез отверстия в колосниковой решетке. Над колосниковым отверстием в каждой секции устанавливают специальный кирпич (рассекатель), предназначенный для регу- лирования распределения газовых потоков по вертикальным каналам в насадке. В печах с нижним подводом газа со все- ми широкими регенераторами, в которых косой ход расположен в углу каждой сек- ции, верхний ряд насадки со стороны косого хода проектируется с уменьшенным проходным сечением. Кирпич с девятью отверстиями (рис. 4-9, б) применяют в регенераторах с рас- стояниями между колосниковыми отвер- стиями 144 мм. В новых проектах для увеличения коэф- фициента теплопередачи (путем конвекции) и, следовательно, большей утилизации теп- ла в регенераторах ширина зазора умень- шена до 15—16 мм (была 20 мм) при со- хранении толщины стенки 20 мм. В табл. 4-11 приведены данные по ре шетчатой насадке, применяемой в различ ных конструкциях коксовых печей. В печах, обогреваемых только коксовым газом, со всеми широкими регенераторами по ширине каждого регенератора уклады- ваются три насадочных кирпича (рис. 4-4). Для лучшей смываемости насадки в ко- лосниковой решетке предусматривается шесть колосниковых отверстий по ширине регенератора.
78 Конструкции кладки коксовых печей Рис. 4-8. Тилы иасадочиых кирпичей: а — нормальный кирпич; б — брусковый кирпич; в — решетчатый кирпич Рис. 4-9. Типы решетчатых насадочных кирпичей Стены регенераторов. Стены, раз- деляющие регенераторы с .одноименными потоками во всех конструкциях печей с бо- ковым подводом, выполняются из нормаль* ного кирпича. Каждые 5—6 рядов ложко- вой кладки перевязываются одним рядом тычковой кладки. Стены, разделяющие регенераторы с раз- ноименными потоками («опасные стены»), в печах ПК-2К (рис. 4-10, б) выполняются из фасонного шпунтового кирпича. В печах ПВР с комбинированным обо- гревом стены, разделяющие регенераторы с разноименными потоками, выполнены из фа- сонных кирпичей с замком типа «ласточкин хвост» со смещением вертикальных и гори- зонтальных швов. Такая конструкция обес- печивает связность кладки в вертикальном и горизонтальном направлениях, в резуль- тате чего местные напряжения, возникаю- щие в кладке, воспринимаются вышележа- щими рядами кладки. Исследования печей ПВР на Днепродзержинском заводе пока- зали, что прососы доменного газа и возду- ха через стены, разделяющие регенераторы с разноименными потоками, примерно в два раза меньше, чем в регенераторах, где эти стены выполнены из нормального кирпича. В конструкциях печей ПК-2К и ПВР со всеми широкими регенераторами разно- именные потоки разделяются толстыми по- перечными стенами из нормального и пря- моугольного кирпича. Исследования, про- Таблица 4-10 Скорости движения газовых потоков в насадке широких регенераторов печей с нижним подводом коксового газа Устройство колосников и насадки Восходящий поток Нисходящий поток скорость, см/сек отноше- ние скоро• стей скорость, см[сек отно- шение скоро- стей макси- мальная мини- мальная ми ии- мальная макси- мальная Без установки рассекателя над ре- гулируемым колосниковым отверстием в секции 16,4 5,0 3,28 4,3 12,5 2,91 При установке рассекателя над ре- гулируемым колосниковым отверстием в секции 10,2 5,4 1,89 4,1 12,8 3,12 При установке рассекателя над ре- гулируемым колосниковым отверстием и дросселировании проходного сечения в верхнем ряду насадки со стороны косого хода 8,8 6,9 1,28 7,5 10,7 1,42
Конструкции основных элементов и узлов кладки 79' Таблица 4-11 Характеристика решетчатой насадки регенератора в коксовых печах различных конструкций Наименование 1 1 ПК-2К комби- нированные ем- костью 21,6 м3 ПВР комбини- рованные емко- стью 2 1,6 м3 1 ПВР комбини- рованные емко- стью 30 л3 ПВР для обогре- ва только коксо- вым газом емко- стью, 30 м3 ПВР с нижним подводэм для обогрева только коксовым газом емкостью 30 м3 Общий вес кирпича насадки в ре- генераторе, m Ш—22,4*, У—10,6 Ш—0,92, 9,55 12,5 29,8 23,4 Вес кирпича насадки на 1 .м3 полез- ного объема регенератора, m . , . . 0,98 0,99 1,03 0,98 Общий вес кирпича насадки на одну печь, m У—0,93 21,8 19,1 25,0 29,8 23,4 Вес кирпича насадки на 1 м3 полез- ной емкости печи, m 1,01 0,88 0,84 0,99 0,78 Вес кирпича насадки на 1 m сухой шихты суточной производительности одной печи при нормативном периоде коксования, m ........... 0,87 0,77 0,8 0,95 0,75- Поверхность насадки регенератора, м2 Ш—1223, 510 655 1511 1190 Поверхность стен регенератора, уча- ствующих в теплопередаче, м2 ... У—580 Ш—69, 62 63 69,0 220' Общая поверхность насадки и стен регенератора, .и2 У—65 Ш—1292, 572 718 1580 1410 Общая поверхность насадки и стен на одну печь, .м2 У—645 1291 1142 1436 1580 1410 Поверхность насадки и стен на 1 .м3 полезного объема регенератора, ju2 . . Ш—53,2, 59,0 57 55,0 55,2 Поверхность насадки и стен на 1 .м3 полезной емкости печи, .м2 У—56,7 57,2 53,0 48,0 52,8 44,0 Поверхность насадки на 1 m сухой шихты суточной производительности одной печи при нормативном периоде коксования, м2 51,6 45.7 45,8 50,6 45,0 Общая площадь живого сечения на- садки регенератора, .м2 Ш—4,75, 2,0 2,37 4,7 4,5 Гидравлический диаметр живого се- чения насадки регенератора, м ... У—2,2 Ш—0,031, 0,030 0,028 0,036 0,03 У—0,031 Ш — широкий регенератор; У —узкий регенератор. веденные на печах аналогичных конструк- ций, показали, что при такой толщине и малой поверхности этих стен почти исклю- чаются перетоки воздуха и доменного газа в регенераторы с продуктами горения. Все продольные стены регенераторов в этих конструкциях выполняются в основ- ном из нормального кирпича. Стены регенераторов в печах с нижним подводом выполняются из фасонного кир- пича. В стенах, расположенных под обогре- вательными простенками, укладывают труб- чатые (дюзовые) кирпичи, образующие вер- тикальные каналы диаметром 50 мм для подвода коксового газа. Для предотвращения перетоков коксово- го газа в регенераторы в кладке этих стен предусматривается шпунтование и смеще- ние горизонтальных швов между трубчаты- ми кирпичами и остальной частью кладки. Нижняя часть этих стен по высоте подо- вых каналов запроектирована из термо- стойкого алюмосиликатного (многошамот- ного) материала со швом скольжения меж-
«о Конструкции кладки коксовых печей Рис. 4-10. Кладка стен регенеоаторов: а — печи ПВР; б — печи ПК-2К с ком- бинированным обо- гревом; s — печи ПВР с нижним под- водом и регулирова- нием для обогрева только коксовым га- зом ду шамотной и вышележащей динасовой кладкой. В связи с различным ростом динасовой и шамотной кладки стен регенераторов про- изводят раздельное армирование участков кладки. Перегородки, разделяющие регенераторы по длине на секции, выполнены из динасо- вого кирпича со шпунтовым соединением и с запуском их в кладку продольных стен на всю высоту регенератора, включая наднаса- дочное пространство. Фасадные стены регенераторов (зерка- ла) делают внутри из шамотного, а сна- ружи из изоляционного (диатомового) кирпича. Для герметизации кладки фасад- ных стен на них навешивают металличе- ские щиты с совелитовым заполнением. Корнюрная зона и зона косых ходов в печах с нижним подводом Корнюрная зона включает кладку пере- крытия регенераторов и ходов для подвода в вертикалы отопительных газов и воздуха и отвода из них продуктов горения. Расположение ходов для подвода отопи- тельных газов и воздуха и отвода продук- тов горения в непосредственной близости друг от друга требует максимальной герме- тичности кладки этой зоны. Кладку этой зоны в печах разных типов можно разделить на две основные резко отличные по конструкции группы: 1. Корнюрная зона в печах с боковым подводом отопительного коксового газа, где корнюры, т. е. горизонтальные распреде- лительные каналы для коксового газа, раз- мещены в кладке, непосредственно примы- кающей к стенам регенераторов, или в мас- сиве кладки между регенераторами и обо- гревательными простенками, как показано на рис. 4-11. Кладка всей зоны отличается значительной массивностью. Косые ходы размещаются таким образом, что длинная ось поперечного сечения каж- дой пары ходов (бедный газ — воздух), соединяющих регенераторы с любым вер- тикалом, располагается перпендикулярно продольной оси батареи или параллельной ей 2. Зона косых ходов в печах с нижним подводом отопительного коксового газа (рис. 4-12). В результате отсутствия корню- ров кладка зоны менее массивна. Дюзовые кирпичи, образующие вертикальные каналы для подвода коксового газа, расположены на продольной оси простенка, поэтому длин- ная ось пары косых ходов располагается параллельно продольной оси батареи. Косые ходы в нижней своей части выпол- нены со значительным расширением для обеспечения плавного выхода и входа га- зовых потоков в регенераторы н более на- дежной очистки их от засорения. В печах ПВР емкостью 21,6 лР каждый из пары сопряженных вертикалов соединя- ется с регенераторами двумя короткими и двумя длинными ходами, расположенными перпендикулярно продольной оси про- стенка. Корнюры для распределения коксового газа образуются массивными кирпичами, которые соединяются между собой специ- альными муфтами. Из корнюров газ посту- пает в вертикалы .по наклонным ходам, вверху которых устанавливают калиброван- ные горелки, расположенные симметрично по отношению к обоим косым ходам (рис. 4-il3, в). Кладка зоны косых ходов печей ПВР с комбинированным обогревом емкостью 30 .и3 отличается тем, что длинная ось па- ры косых ходов в каждом вертикале рас- положена .параллельно продольной оси ба- тареи. Горелка для коксового газа распола- гается на длинной оси косых ходов (рис. 4-13, г). Такое размещение косых ходов н горелки способствует лучшей равномерности обо- грева по высоте вертикала. Для обеспечения подачи увеличенных ко- личеств газа и воздуха в крайние вертика- лы косые ходы в эти вертикалы имеют уве-. личенные сечения. В печах ПВР, обогреваемых только кок- совым газом, каждый обогревательный ка- нал соединяется с регенератором одним ко- сым ходом, разделенным в верхней части рассекателями на две половины. Это сде- лано для обеспечения необходимых скоро- стей и направления движения при вылете
Конструкции основных элементов и узлов кладки 81 Рис. 4-11. Кладка корнюрной зоны печей Гипрококса. а — ПВР емкостью 30 м3 с комбинированным обогревом; б — ПВР емкостью 30 л/3 для обогрева только коксовым газом Рис. 4-12. Кладка зоны косых ходов печей Гипрококса ПВР с нижним подводом и регулированием: а — с комбинированным обогревом; б — для обогрева только коксовым газом 6 Справочник коксохимика, т. II
82 Конструкции кладки коксовых печей Рис. 4-13. Расположение косых ходов и горелок в основании вертикалов в коксо- вых печах различных конструкций: а — печи ПК-2К со всеми широкими ре- генераторами; б — печи ПК-2К со сдво- енными газовыми регенераторами; в — печи ПВР комбинированные емкостью 21,6 м3; г — печи ПВР комбинированные емкостью 30 м3 и для обогрева только кок- совым газом; д — печи ПВР с нижним подводом и регулированием емкостью 30 л3 струй воздуха в обогревательные каналы. Длинная ось воздушного сопла в основа- нии вертикала располагается параллельно продольной оси батареи, горелка располо- жена также на этой оси. Общая высота кладки корнюрной зоны значительно меньше, чем в печах с комби- нированным обогревом. Кладка зоны косых ходов в печах ПК-2К со всеми широкими регенераторами харак- теризуется наличием надрегенераторных распределительных каналов, соединяющих с помощью накрестлежащих наклонных хо- дов («крестовина») регенераторы одной сто- роны с обогревательным простенком дру- гой стороны печей. Сводовый ряд таких регенераторов вы- полняют из длинных кирпичей с горизон- тальным шпунтовым соединением и пере- крывают для перевозки материальных швов вторым рядом кирпичей. Такая кон- струкция кладки предотвращает перетоки газов между надрегенераторным каналом и подсводовым пространством регенера- тора. В печах ПВР со всеми широкими (отде- ленными) регенераторами кладка корнюр- иой зоны такая же, как и в печах ПВР ем- костью 21,6 м3, с тем дополнением, что между зоной косых ходов и регенератора- ми расположены сборно-распределитель- ные каналы. Эти каналы соединяются с ре- генераторами с помощью пяти ходов, рас- положенных у центральной перегородки ре- генератора. В основании каналов над этими ходами расположены кирпичи для регули- рования поступления газовых потоков. Надрегенераторные каналы требуют уве- личения общей высоты массива кладки зо- ны в печах ПК-2К на 300 мм и в печах ПВР на 1200 мм. В печах с нижним подводом газа и ком- бинированным обогревом в газовоздушном сопле устанавливают регистры и нижние рассекатели для предварительной калибров- ки выходных сечений в вертикалы. Оконча- тельное распределение потоков доменного- газа и воздуха корректируется регулиро- вочными средствами в колосниковой ре- шетке. В печах ПВР с нижним подводом для: обогрева только коксовым газом (см. рис. 4-12, б, 4-13, д) косые ходы и конст- рукция верхней части кладки косого хода такие же, как -и в печах этой системы с боковым подводом. Для вытягивания факела горения в печах с комбинированным обогревом и для обо- грева только коксовым газом один из ко- сых ходов отделен от горелки угловой пе- регородкой (рис. 4-13, д). Обогревательные простенки Обогревательный простенок является наи- более ответственной частью коксовой печи поэтому кладка его должна быть наиболее- прочной, устойчивой и плотной. Конструкция обогревательного простенка, должна обеспечить необходимую поверх- ность нагрева и теплопередачу через стены- камеры к угольной загрузке. Ширина обогревательного простенка дол- жна увеличиваться соответственно с умень- шением ширины камеры коксования с кок- совой стороны на машинную. Конусность камеры коксования (по шири- не) колеблется в различных советских кон- струкциях печей в пределах 40—50 мм, а за.- рубежом 40—75 мм. Плотность горизонтальных и вертикаль- ных материальных швов между рядами и- отдельными кирпичами Кладки стен камер- достигается их шпунтованием (рис. 4-14, 1). Соединение гребень—паз препятствует сдвигу кирпичей и тем самым предохраняет материальные швы от разрушения. Вертикальный материальный шов 2 на стыке двух ложковых и распорочного кир- пичей не имеет шпунтового соединения if плотность шва здесь обеспечивается нали- чием двух поворотов на 90°. Рис. 4-14. Массовые ряды кладки обогревательных каналов: а — печи ПК-2К; б — печи ПВР
Конструкции основных элементов и узлов кладки 83 Первый ряд кладки стен от пода камеры проектируется без нижних гребней для об- легчения скольжения простенка в процессе разогрева и эксплуатации. Распорочные кирпичи 3 одним краем упи- раются в молотообразные стеновые кирпи- чи 4, а другим заходят в выемки стеновых кирпичей 5 противоположной стенки ка- меры. В каждом последующем ряде кладка кир- пичей осуществляется зеркально по отно- Рис. 4-15. Узел стыка головки простенка и брони шению к предыдущему ряду для 1перевязки материальных швов. В распорочных кирпичах печей ПК-2К предусматривается по два канала для ре- циркуляции продуктов горения. Герметичности материальных швов в кладке обогревательного простенка дол- жно способствовать заграфичивание швов со стороны камеры в процессе коксования. В связи с конусностью кладка простенка по его ширине должна выполняться нз распорочных кирпичей различной длины. Для уменьшения количества марок допу- скается изменение толщины вертикальных материальных швов при кладке этих кир- пичей от 3 до 8 мм. Головки обогревательных каналов обра- зуются из кирпичей, конфигурация и раз- меры которых определяются необходимо- стью создания прочности и герметичности этого узла кладки, а также конфигурацией брони (рис. 4-15). В фасадной части кладки головок по всей высоте обогревательного простенка укла- дывается слой изоляционного (диатомито- вого) кирпича толщиной 70 мм. Толщина стенового кирпича влияет на теплопередачу из обогревательного простен- ка в камеру коксования. Таблица 4-12 Основные размеры кладки обогревательного”простенка в коксовых печах советских конструкций (рис. 4-16J Наименование ПК-2К комби- нированные емкостью 21,6 м3 ПВР комби- нированные емкостью 21,6 м3 ПВР* комби- нированные емкостью 30 м3 Общие размеры камеры коксования, мм: 14 080 длина 14 080 15 040 высота 4 300 4 300 5 000 ширина: КС 432 432 470 МС 382 382 430 средняя ... 407 407 450 конусность 50 50 40 Расстояние между осями печей, мм 1143 1143 1 300 Расстояние от свода перевального окна (или от свода горизонтального канала) до свода ка- А** —7004-800 меры А—600-?700 А—700-4800 Б —900-41000 Б —800 Б-900-4 1000 Общее число обогревательных каналов . . . 28 28 30 Число обогревательных каналов, обслуживае- мое регенераторами и корнюрами: с коксовой стороны 14 14 14 с машинной стороны 14 14 16 Расстояние между осями обогревательных ка- 480 налов, мм 480 480 Глубина выемки от фасада печи до головки простенка (для захода брони), мм: 121 121 на оси простенка 117 по заплечикам простенка 66 66 33 * Данные относятся к печам емкостью 30 м‘ с боковым подводом, а также к печам с нижним подводом с комбинированным обогревом и для обогрева только коксовым газом. ** д — дпЯ шихт с малой усадкой: Б — для шихт с большой усадкой. 6*
84 Конструкции кладки коксовых печей В современных конструкциях коксовых печей толщина стенового кирпича прини- мается от 105 до 115 мм в зависимости от действующих нагрузок, температур верти- калов и от необходимой производительно- сти. Ширина обогревательного простенка, тол- щина стенки камеры и перегородки между вертикалами и расстояние между осями вертикалов влияют па статическую проч- ность и определяют величину активной по- В печах ПК-2К в связи с наличием кана- лов для рециркуляции в перегородках между обогревательными каналами тол- щина перегородки увеличена и соответст- венно уменьшено свободное сечение обо- гревательного канала. Показанные на рис. 4-16 специальные вы- ступы (один на уровне середины камеры по высоте и второй на уровне перевала) в кладке глухих перегородок между парами вертикалов печей предусматриваются в верхности теплопередачи к угольной за- грузке. При увеличении высоты камеры для обес- печения прочности кладки простенка более выгодно увеличить его ширину, чем утол- щать стеновые кирпичи. При значительном увеличении высоты камеры наряду с уши- рением простенка увеличивают также тол- щину перегородки между вертикалами. Основные данные по кладке обогрева- тельного простенка приведены в табл. 4-12. Набранные размеры ширины простен- ка, толщины стенки камеры и перегородки между вертикалами должны быть провере- ны расчетами на статическую прочность простенка. опытных простенках батареи для замера температуры по высоте вертикалов. В перегородках между сопряженными вертикалами в печах ПВР предусмот- рены перевальные окна и окна для рецпр куляции. В печах с нижним подводом окно для рециркуляции разделено по длине пере- городкой на две части (см. рнс. 4-12). Это вызвано необходимостью устранить короткое замыкание газовой струи в ре- зультате малой скорости вылета коксово- го газа из дюзового канала. Принятые размеры перевальных окоп и окон для рециркуляции обеспечивают опти- мальную степень рециркуляции, при которой
Конструкции основных элементов и узлов кладки 85 достигается необходимое вытягивание фа- кела горения и равномерность обогрева по высоте печи. Размеры окон в каждой из указанных конструкций печей определяются по дан- ным исследований на гидравлических моде- лях огневого вертикала и уточняются по данным исследований на опытных участках промышленных батарей. Исследования на моделях и опытном огне- вом вертикале показали, что изменение раз- меров окна рециркуляции в меньшей сте- пени влияет на величину рециркуляции продуктов горения, чем изменение переваль- ного окна. Эти данные были подтверждены в пос- ледние годы при испытании участков печей с различными размерами рециркуляцион- ных и перевальных окон на промышлен- ных батареях. Влияние размеров рециркуляционного и перевального окон на изменение темпера- тур по высоте коксового пирога видно из табл. 4-13. Таблица 4-13 Перепады температур в осевой плоскости коксового пирога, °C Точки замера температур по высоте коксового пирога м Участок печей с размерами перевального окна 100% и окна рецир- куляции 100% 0,6—2,1 0,6—3,2 0,6—3,5 Участок печей с размерами перевального окна 230% и окна рецир- куляции 175% —115 — 147 — 122 — 12 +44 +72 При мсчапне: 4- превышение нагрева низа, — превышение нагрева верха. Для изменения свободного сечения окон рециркуляции в основании обогреватель- ных каналов устанавливают специальные шиберы (рис. 4-17), которые при необходи- мости можно ввести в окна. Расположение верхней кромки переваль- ного окна в печах ПВР или горизонтально- Рис. 4-17. Узел установки шибе- ра в окне для рециркуляции го канала в печах ПК-2К (уровень обогре- ва) относительно свода камеры коксования определяет характер прогрева верхней ча- сти загрузки и температуру в подсводовом пространстве. Уровень обогрева в каждом отдельном случае выбирается в зависимости от каче- ства коксуемой угольной шихты (величины усадки, влажности, крупности помола шихты и др.). Уровни обогрева, принимаемые в различ- ных конструкциях печей применительно к шихтам с малой и большой усадкой, приве- дены в табл. 4-14. Таблица 4-14 Уровни обогрева в различных печах Система и высота печи Расстояние от свода перевального окна до свода камеры коксования, мм для шихт с малой усадкой для шихт С большой усадкой Печи ПК-2К с вы- сотой камеры 4300 мм 700—800 900—1000 Печи ПВР: при высоте каме- ры 4300 мм . . 600—700 800 при высоте каме- ры 5000 мм . . 700—800 900—1000 Изменение уровня обогрева существенно влияет на температуры в подсводовом про- странстве и на распределение температур в верхней части коксового пирога и прак- тически не сказывается на изменении темпе- ратур по высоте остальной его части. Перекрытие вертикалов Вертикалы перекрываются массивом кладки, в котором расположены смотровые шахточки (во всех конструкциях печей) и перекидные каналы в печах ПК-2К (рис. 4-18). Кладка ряда, непосредственно перекры- вающего вертикалы, образуется из массив- ных тычковых и ложковых фасонных кир- пичей, скрепленных между собой .замко- вым и шпунтовым соединениями. Конус- ность кладки простенка по ширине его осу- ществляется изменением просвета смотро- вых шахточек и длины тычковых сводовых кирпичей. Остальные ряды кладки этой зоны вы- полняют из ложковых и тычковых стеновых кирпичей со шпунтовым соединением. В печах ПВР емкостью 30 м'3 тычковые кирпичи из-за их большой длины разреза- ются на две части. При этом один из кир- пичей проектируется постоянной длины, а другой переменной соответственно конусно- сти кладки простенка по ширине его. Проемы между ложковыми и тычковыми кирпичами заполняются кладкой из пря- моугольного кирпича, в которой образуются смотровые шахточки в вертикалы. Смотровые шахточки крайних обогрева- тельных каналов проектируются увеличен- ных размеров для обеспечения лучшего прогрева кладки головочной части камеры по высоте этой зоны.
86 Конструкции кладки коксовых печей Рис, 4-18. Кладка перекрытия вертикалов: а — перекрывающий ряд печи ПК-2К; б — массовые ряды печи ПК-2К; в — перекрывающий ряд печи ПВР; г — массовые ряды печи ПВР Перекрытие печей при разогреве печей В кладке перекрытия печей предусматри- ваются люки для загрузки угольной щих- продуктов горения (рис. 4-19). В печах ПК-2К в кладке этой зоны проходят также перекидные каналы. Во всех отечественных конструкциях пе- чей независимо от длины камеры проекти- to. ш 'Л'Ш'Л шшлачл 5 Рис. 4-19. Печи Гипрококса ПВР: а — перекрытие печей; б — разрез по люкам для загрузки угольной шихты; в — разрез по смотровым шахточкам
Конструкции основных элементов и узлов кладки 87 В табл. 4-15 приведены размеры и отно- сительное расположение загрузочных -и га- зоотводящих люков в печах различной длины. Таблица 4-15 Размеры и расположение загрузочных н газоотводящих люков в печах различной длины Наименование Длина и емкость печи 14080 мм. 21,6л’ 15040 мм, 30 ж3 Смещение среднего люка ют оси батарей, мм .... 240 620 Расстояние от оси средне- го люка до оси люка с кок- совой стороны печи, мм , . 4220 4220 Расстояние от оси среднего люка до оси люка с машин- ной стороны печи, льи . . . 4220 4670 Расстояние от фасада печи до оси газоотводящего люка, мм 800 900 Диаметр верхнего отвер- 432* 550 стия загрузочного люка, мм 474 Размер раскрытия нижнего отверстия загрузочного люка (по длине печи), мм .... 980 1240 Диаметр верхнего отвер- стия газоотводящего люка, мм 368 368 * В числителе — для печей ПК-2К, в знаменате- ле — для печей ПВР. Газоотводящие люки располагают с кок- совой и машинной сторон печи для улучше- ния условий эвакуации газов и бездымно- сти при загрузке печи. В загрузочных и газоотводящих люках предусматривают растопочные отверстия, соединяющие камеру печи с растопочным каналом в перекрытии обогревательного простенка. По окончании разогрева отвер- стия закрывают шамотными кирпичами (пробками). Растопочные отверстия в газоотводящих люках располагаются на уровне сводово- го ряда камеры печи для облегчения до- ступа к ним с фасадов печи. В растопочном канале у смотровых шах- точек устанавливают плоские шиберы для регулирования распределения продуктов горения по обогревательным каналам в пе- риод разогрева и для отсечения теплового потока из обогревательных каналов на верх печей во время их эксплуатации. Такие же шиберы устанавливают дополнительно, в верхней части смотровых шахточек. В этих шиберах есть отверстия для на- блюдения за вертикалами и замера темпе- ратур в них. Применение шиберов способствует сниже- нию температуры поверхностей кладки и особенно металлической гарнитуры лючков, что видно из табл. 4-16. Таблица 4-16 Изменение температуры наружных . поверхностей1, °C Поверхность При открытых шиберах При закрытых шиберах Кладка между смо- 129 119 тровыми шахточками . Крышки лючков в вертикалы Рамки лючков в вер- 290 252 ТИКяЛЫ 280 249 1 Температура воздуха на верху печей-f-12° С Для более эффективного снижения темпе- ратур наружных поверхностей в рамках лючков устанавливают цилиндрические ша- мотные пробки. По замерам на коксовых печах при уста- новленных шамотных пробках температура наружных поверхностей рамок и крышек лючков в вертикалы дополнительно снизи- лась на 70—80° С. Камера коксования перекрывается одним рядом динасовых массивных кирпичей вы- сотой 210 мм. Проемы между люками над сводом ка- меры заполняют двумя рядами легковес- ного шамота, тремя рядами глиняного кир- пича («красного»), слоем из пяти рядов изоляционного диатомового кирпича и поверху выстилают клинкерным кирпичом, уложенным на ребро, а при отсутствии его — высокопрочным шамотным кирпичом. Применение в смотровых шахточках ши- беров и пробок, отсекающих тепловые по- токи, и укладка изоляционного и легковес- ного шамотного кирпича в перекрытии пе- чей позволяет при запроектированной тол- щине этих слоев принять общую толщину массива кладки перекрытия печей равной 1036 мм. При этой толщине обеспечиваются отно- сительно небольшие наружные потери тепла и нормальные условия труда на верху пе- чей. Увеличение толщины перекрытия печей с 1036 до 1174 мм практически не привело к снижению температур наружных поверхно- стей верха печей. Верхний (последний) ряд перекрытия печей на участках люков и смотровых шах- точек выкладывается из специальных фа- сонных кирпичей по конфигурации примени- тельно к закладываемой арматуре. В верх- нем ряду оставляют канавки для попереч- ных и продольных анкерных стяжек. Канавки для продольных тяг заполняют по окончании разогрева печей огнеупорной массой (из молотого шамотного кирпича на глиноземистом цементе), а для попереч-
88 Конструкции кладки коксовых печей пых стяжек — боем изоляционного кирпича и поверху перекрывают высокопрочным ша- мотным кирпичом. На участках вдоль люков поперечные ан- керные стяжки защищаются трубами из нержавеющей стали. Промежутки вокруг груб заполняются асбеститовой массой. Конструкция верхних рядов кладки за- грузочных люков и смотровых шахточек проектируется такой, чтобы уменьшить про- никновение газов из загрузочных и газоот- водящих люков в канавки для поперечных стяжек и улучшить условия службы этого узла. Фасадные части кладки перекрытия печей над бронями закладывают .после разогрева печей. Связь этой части кладки с осталь- ной выполняется в штрабу. Кладка перекидных каналов в перекры- тии печей ПК-2К выполняется из динасовых фасонных кирпичей. В каждом перекидном канале в специаль- ной нише устанавливают шибер для ре- гулирования распределения продуктов го- рения по секциям обогревательного про- стенка. В своде перекидных каналов нахо дятся смотровые шахточки для доступа к шиберам и наблюдения за вертикалами. Изоляционные стены у контрфорсов На концах батареи, между обогреватель- ными простенками крайних печей и железо- бетонными контрфорсами, устраивают изоляционные стены из динасового и ша- мотного кирпича для уменьшения потерь гепла наружу крайними обогревательными простенками и защиты железобетонных контрфорсов от действия высокой темпера- туры. В батарее из печей ПВР изоляционная стена по высоте регенератора одновремен- но является и стеной крайнего регенерато- ра. В связи с незначительной толщиной этой стены между ней и контрфорсом пре- дусматривается слой изоляционного диато- мового кирпича марки 700 толщиной в полкирпича. Изоляционная стена, прилегающая к крайнему обогревательному -простенку, вы- полняется из динасового огнеупора, а при- мыкающая к контрфорсу — из шамотного огнеупора. На участке корнюрной зоны изоляцион- ная стена выполняется из динаса. На участке перекрытия печей выше сво- да камеры обе изоляционные стены .выпол- няются из шамотного кирпича. Изоляционные стены выкладываются из нормального и прямоугольного кирпича, В динасовой и шамотной изоляционных стенах предусмотрены горизонтальные и вертикальные каналы для разогрева этих стен и охлаждения кладки, прилегающей к контрфорсу в процессе эксплуатации. Меж- ду верхним горизонтальным каналом в динасовой стене и крайним обогреватель- ным простенком устраивают соединитель- ные ходы для отвода в этот простенок продуктов горения, поступающих из кана- лов в динасовой стене при ее разогреве. Такая конструкция способствует улучше- нию прогрева крайних простенков батареи. В верхних горизонтальных каналах изо- ляционных стен устанавливают шиберы для регулирования распределения потоков по вертикальным каналам. Верхние горизонтальные каналы на время разогрева закрываются кирпичом на участ- ках головок. В печах ПК-2К, в отличие от печей ПВР, изоляционная стена, прилегающая к контр- форсу по высоте регенератора и корнюр- ной зоны, выполняется из шамотного кир- пича. Между этой стеной и кладкой стены крайнего регенератора н корнюрной зоны устраивается температурный шов для обес- печения раздельного роста этих стен. Регулировочные средства Для регулирования распределения газо- вых потоков по длине печи используют сле- дующие регулировочные средства. 1. Горелки для коксового газа в печах с боковым подводом с диффузорными (рис. 4-20, а) и конфузорными отверстия- ми (рис. 4-20, б). 2. Высокие горелки для коксового газа (рис. 4-21), применяемые при необходимо- сти перемещения начала горения на неко- торое расстояние от основания вертикалов 3. Регистры, устанавливаемые в основа- нии обогревательных каналов (рис. 4-22). Рис. 4-20. Го- релки для кок- сового газа Рис. 4-21. Вы- сока я горелка для коксового газа Рис. 4-22. Регистры, устанавливаемые в основании обогрева- тельных каналов 4. Рассекатели нижние, устанавливаемые в верхнем ряду кладки косых ходов в пе- чах ПК-2К и ПВР (рис. 4-23, а) 5. Рассекатели верхние, устанавливаемые поверх нижних в основании обогреватель- ных каналов в печах ПК-2К и ПВР (рис. 4-23, б).
Напряжения в кладке и расчет статической прочности протенков коксовых печей 89 6 Рис. 4-23. Рассекатели 6. Рассекатели, устанавливаемые над ко- лосниковыми отверстиями в печах с ниж- ним подводом и регулированием (рис. 4-23, в). 7. Шиберы, устанавливаемые в перекид- ных каналах печей ПК-2К (рис. 4-23, г). Расход огнеупоров на кладку печей Удельный расход огнеупоров на кладку коксовых печей из расчета на 1 т шихты (в сухом весе) суточной производительно- сти составляет от 6,2 до 6,8 т в зависимости от конструкции печей и объема камеры печи. * НАПРЯЖЕНИЯ В КЛАДКЕ И РАСЧЕТ СТАТИЧЕСКОЙ ПРОЧНОСТИ ПРОСТЕНКОВ КОКСОВЫХ ПЕЧЕЙ Кладка коксовых печей подвергается сле- дующим видам нагрузок: сжатию, растяже- нию, изгибу .(излому), сдвигу, истиранию. На отопительный простенок коксовой пе- чи действуют вертикальные и горизон- тальные нагрузки. Простенок связан в,низу с кладкой корнюрной зоны, вверху — с кладкой перекрытия печи и с боков — арми- рующими рамами и анкерными колоннами. Вертикальные нагрузки на кладку про- стенка составляют собственный вес кладки с оборудованием и вес загрузочного вагона с углем; горизонтальные — нагрузки дей- ствуют перпендикулярно к поверхности стен камер, и нагрузки, действующие вдоль простенка. * Расход указан с учетом запаса иа бой, без учета запаса — 5.9—6,5 т/т. Перпендикулярно к плоскости стен каме- ры действует давление угля как сыпучего тела в начале коксования и давление от распирания угля в процессе коксования. Горизонтальные нагрузки возникают от сжатия кладки анкерными колоннами. Кладка пода камеры испытывает напря- жения сдвига, возникающие при выталки- вании коксового пирога из коксовой печи. Напряжения на сжатие кладки от собст- венного веса невелики. Они увеличиваются от верха печи вниз. Для камеры высотой 4,5 м с толщиной стенового кирпича 120 мм, распорочного кирпича 150 мм и толщиной перекрытия 1000 мм напряжения на сжатие у свода печи составляют 0,322, в среднем сечении простенка 1,0 и внизу 1,5 кг/см?. Максимальные напряжения на сжатие ог собственного веса кладки для печей высо- той 5 м при расстоянии между осями ка- мер 1300 мм составляют внизу простенка' 1,5—1,6 кг)см?. Напряжение на сжатие от собственного веса кладки и веса загрузочного вагона с углем при условии, что вес вагона с углем распределяется равномерно по всей длине печи и поровну иа четыре простенка—со- ставляет для печей высотой 5 м 1,9— 2,0 кг/см2. Напряжение на сжатие от армирования кладки вызывается давлением анкерных колонн на кладку. Эти давления не должны быть настолько большими, чтобы вызывать, перенапряжения в кладке стен камеры и вместе с тем они должны обеспечить моно- литность кладки, не допуская расхождения швов в кладке головок печи в процессе ра- зогрева и при эксплуатации. Давление от армирования должно равномерно распре- деляться по всей высоте кладки. Горизонтальные нагрузки от армирова- ния, действующие вдоль простенка, состав- ляют 1,5—2,0 т на погонный метр высоты простенка, что составляет 0,7—1 кг/см2. Эта нагрузка регулируется сжатием пружин на анкерных стяжках и зональных пружин на анкерных колоннах. Напряжения сжатия, возникающие в про- стенке при загрузке печи углем, составля- ют 0,02—0,03 кг]см2 стены в нижней части простенка. Поскольку усилия, передаваемые на сте- ну печи от загрузки углем, воспринимаются распорочным кирпичом, напряжение на сжатие в распорочном кирпиче составляет 0,07—0,1 кг/см2. Боковые давления на кладку простенка, вызываемые давлением распирания угля, представляют собой величину переменную и зависят от спекающих свойств шихты, объемного веса загрузки, степени уплотне- ния шихты при загрузке, помола шихты, скорости коксования, ширины камеры, влажности шихты, способа загрузки каме- ры углем и т. д. Нагрузки от распирания угля распреде- лены неравномерно по высоте и длине ка меры. Распирание имеет максимальную не-
‘90 Конструкции кладки коксовых печей .личину у пода камеры и вверху падает до нуля. Неравномерное распределение давления распирания по длине камеры обусловли- вается различной степенью уплотнения шихты. Увеличение насыпного веса угля и умень- шение ширины камеры коксования вызыва- ют увеличение распирания угля. Уменьшение крупности зерен шихты уменьшает, а увеличение влажности повы- шает распирание. Для уменьшения давления распирания к распирающим углям необходимо добавлять отощенные угли. Для определения давления, которое про- изводит угольная загрузка на стены камер в процессе коксования, Н. К. Кулаковым были замерены давления газа в осевой плоскости загрузки на высоте 0,6; 2,45 и 3,5 м от пода камеры при коксовании ших- ты из донецких углей с влажностью 10% и выходом летучих веществ 24—26%. Максимальное давление во всех точках -было получено через 1 ч 50 мин после за- грузки и составляло, мм вод. ст.: На уровне, jm: 6,0...........1200 0,6........... 996 2,45.......... 510 3,5............. 112 Среднее давление по высоте камеры со- ставило 540 мм вод. ст. (или 0,054 кг/см2). В случае, если нагрузка на одну сторону простенка коксовой печи будет в какой- либо момент больше, чем на другую сто- рону, в простенке возникают напряжения от изгиба кладки. При этом на одной сто- роне простенка со стороны действия давле- ния распирания будут возникать напряже- ния на сжатие, а на другой — напряжения на растяжение. Допустимая нагрузка от бокового давления на стены коксовых ка- мер не должна превышать 0.07 кг)см2. Расчет статической прочности отопительного простенка Давление угольной шихты на стены ка- меры в момент загрузки, предшествующий коксованию, небольшое и поэтому в рас- четах не учитывается. Простенок находится под нагрузкой вы- шележащих слоев кладки и испытывает равномерное боковое давление «распира- ния», в процессе коксования равное 700 кг/м2. Если в момент наибольшего бокового давления в соседней камере коксовый пирог в результате усадки отошел от стены, то вся нагрузка от этого давления передается на кладку. Для расчета элемент простенка, соответствующий одному отопительному каналу (рис. 4-24), рассчитывается как бал- ка с заделанными (защемленными) конца- ми (рис. 4-25, II). Это соответствует горя- чему состоянию камеры, когда вверху и внизу произошло схватывание мертеля с : кирпичом, швы и кирпич прографичены. Примерный расчет ведется для печей ПВР нормальной емкости исходя из усло- Рис. 4-24. Элемент кладки для расчета стати- ческой прочности простенка (разрез по про- стенку) вия, что давление раопираиия равно 0,07 кг! см2 и распределяется равномерно по всей высоте стены камеры коксования. Момент инерции сечения а и с простенка М3 48 - 73,6s Za,c'- 12 — 12 = ~ 35 - 52,6s —------—J— = 1 167000 см*. То же, в сечении Ь: 48 - 73,6s lb =-------- 12 12 • 123 —--------= 1 588 000 см*. Момент сопротивления сечения а и с I 1 167 000 r-=-^ = -W“ = 3, 700rf- То же, в сечении Ь: 1 588 000 ” —------= 43 300 см3. 36,8 Статический момент полусечения а и с Sa c = 48 10,5 - 31,55+ 26,3 • 13 • 13,15= = 20 400 см3. Площадь поперечных сечений а и с Дас= 13 • 52 + 2 48 • 10,5= 1693 см2. То же, в сечении Ь: Fb = 48 - 73,6— 12 - 12 = 3380 см2. Нагрузка .простенка от собственного ве- са кладки (G, кг) в сечениях: а............... 2540 Ь................ 855 с.................1810
Напряжения в кладке и расчет статической прочности простенков коксовых печей 91 Ш Рис. 4-25. Характер нагрузок и эпюр изгибающих моментов Боковая нагрузка от давления распира- ния на 1 м высоты элемента простенка <? = 0,07 • 48 100 = 336 кг, где 48 — осевое расстояние между тельными каналами, см. Изгибающий момент для опор а ql2 ЭЗб-4,32 М = -— =-----------'—=517 а-ь 12 12 отопи- кем. Изгибающий момент в центре с о/2 ---------------= 258 кем. 24 сечение с; осж = 1,07++,814= 1,821, арасг = 0,814 — 1,07 = — 0,256, г. е. напряжение на растяжение отсутствует. Наиболее опасным из рассматриваемых сечений является сечение Ь, где ввиду ма- лой нагрузки от перекрытия печей появи- лось растягивающее усилие, равное 0,947 кг. Поперечная -перерезающая сила в сече- ниях а и Ь определяется по уравнению Мс = и b Напряжение в кладке от изгиба нии а а а W, в сече- 517 • 100 ----------- = 1,63 кг/см2; 31 700 в сечении аб = b 517 -100 ----------= 1 >2 кг/см2; 43 300 в сечении с 258 • 100 а =------------= 0,814 кг/см2. с 31 700 Напряжение в кладке от собственного неса в сечении а 2540 , _ л = --------= 1,5 кг/см2; а 1693 в сечении b , 855 п. = -------= 0,253 кг/см2; ь 3380 в сечении с 1810 о. =-------- =1,07 кг/см2. с 1693 Суммарные наибольшие напряжения от изгиба и собственного веса кладки, кг/см2: сечение а: асж = 1,5+ 1,62 = 3,12, (Траст = 1,62—1,5 = 0,12; сечение Ь: осж = 0,253 + 1,2= 1,453, <7раСт = 1,2 — 0,253 = 0,947; Во всех промежуточных точках перереза- ющая сила равна Qz= Qa — xq кг, где х — расстояние от точки а, м. Напряжение сдвига в сечении а: а" = = 0,426 кг/см2; сдв Fa 1693 в сечении b „ Qb 723 =-------= 0,214 кг/см2. 1ДВ Fb 3380 Напряжение сдвига в сечении а намного меньше напряжения в кладке от собствен- ного веса и поэтому является безопасным; в сечении Ь оно почти на пределе. Ниже приведен расчет статической проч- ности простенков на давление только от газов для типовых шихт Востока и Юга СССР. При нагрузке от давления газов нагруз- ка от низа к верху простенка изменяется по треугольнику (рис. 4-25, Ill). Максимальное давление внизу загрузки 1200 мм вод. ст. и нулевое — перед подсво- довым пространством. Изгибающий момент для балки, нагру- женной по треугольнику, в сечении а где <?max — максимальная нагрузка внизу на участке вертикала, 1200 X X 0,48 = 586 кг/м высоты.
92 Конструкции кладки коксовых печей Таблица 4-17 Изменения ширины отопительного простенка Высота камеры мм Средняя ширина камеры мм Средняя ширина простенка мм Толщина стен камеры мм 0 от изгиба кг[см* 0 от веса кладки кг/см* от изгиба н веса кладки кг/см* страст от изгиба и веса кладки кг [см* Толщина распороч- ного кирпича мм Осевое расстояние между печам и мм 4300 407 736 105 2,45 1,07 3,52 1,38 130 1143 5000 450 850 105 2,6 1,14 3,74 1,46 140 1300 5500 450 930 115 2,62 1,17 3,79 1,45 140 1380 6000 450 1000 115 2,74 1,30 4,04 1,44 140 1450 5000 410 790 105 2,90 1,15 4,05 1,75 140 1200 5500 450 850 115 3,03 1,19 4,22 1,84 140 1300 Напряжение от изгиба 541 • 100 <з„ =------------= 1,71 кг/см2. 31 700 В сечении b 586 • 4,32 Мь =-----------= 360 кгм, 30 360 100 <Т;> =---------= 0,83 кг/м2. 43 300 Суммарные наибольшие напряжения от веса кладки и изгиба, кг/см2'. сечение а: асж=1,71 4-1,5 = 3,21, араст =1,71 — 1,5 = 0,21; сечение 6: (Тсж = 0,83+;0,25 = 1,08, (Траст = 0,83 — 0,25 = 0,58. Иногда принято упрощать расчет стати- ческой прочности простенка и рассматри- вать элемент простенка как балку, лежа- щую свободно на двух опорах и равномер- но нагруженную (рис, 4-25, /). В этом слу- чае расчет ведется только для сечения с и на среднюю нагрузку от давления распи- рания. Изгибающий момент ql2 336 • 4,32 Мс = —— =--------------= 775 кгм. Напряжение от изгиба в кладке 775 • 100 ос = —7-----7— =2,45 кг/см?. с 31 700 Суммарное наибольшее напряжение °сж = 1,07 4-2,45 = 3,52 кг/см?, (Траст = 2,45—1,07 = 4-1,38 кг/см?. Напряжение на растяжение в этом случае несколько выше, чем это было в сечении с при первых двух расчетах, однако вышеука- занный расчет выполнен для типовых пе- чей ПВР, устойчивая работа простенков ко- торых, подтверждена долголетней работой. Этот упрощенный метод расчета хотя и не отражает действительного напряжения в кладке, однако может быть использован Ширина отопительного простенка, мм Рис. 4-26. Зависимость ширины кладки обогревательного простенка от высоты камеры печи для приближенного определения размеров, простенков исходя из равнопрочности. Правильно установленный график серий- ности выдачи печей обеспечивает необходи- мое противодавление соседних печей и сня- тие значительной части указанных выше растягивающих напряжений. Можно поль- зоваться любым нз рассматриваемых мето- дов расчета, если полученные результаты сопоставлять с данными проверенных в ра- боте конструкций печей и устанавливать относительное изменение прочности. Изменения ширины отопительного про- стенка печей ПВР в зависимости от высоты камеры при одинаковой средней нагрузке 0,07 кг/см2 от давления распирания приво- дятся в табл. 4-17. Область колебаний возможной ширины простенка, показанная граничными линия- ми 1 и 2 (рис. 4-26), отражает действи- тельные колебания ее в печах различных конструкций. Предел прочности на сжатие промышлен- ного динаса при температуре 1400° С сни- жается до 70—80 кг/см2, а при темпера- туре 1450° С — до 30—40 кг/см2. Максимально допустимая температура кладки вертикалов не должна превышать,, согласно ТУ на эксплуатацию коксовых пе- чей, 1450° С. Следовательно, принятые в. расчетах напряжения на сжатие обеспечи- вают большой запас прочности.
Г л а в a 5 ОБОРУДОВАНИЕ КОКСОВЫХ ПЕЧЕЙ ЗАТВОРЫ УГОЛЬНЫХ БАШЕН Затворы предназначены для выпуска •шихты из воронок угольной башни в бун- кера углезагрузочных вагонов. Наиболее распространены односекторные (рис. 5-1, а) и двухсекторные (рис. 5-1, б). Односекторные затворы проще по конст- рукции и меньше обмерзают в зимнее вре- мя (при влажной шихте). При равных про- ходных сечениях односекторные затворы больше по высоте, чем двухсекторные, на 170 мм. В узлах трения в последних конст- рукциях затворов применяют подшипники качения. Рис. 5-1. Затворы уголыюй башни: а - одпосекторные; б — двухсекторные; 1 — тяги для управления затворами: 2 -- обо- гревательная рубашка Таблица 5-1 Техническая характеристика типовых затворов Показатеяи Двухсек- торные Односек- торные Входное отверстие, мм ......... 700x500 740x600 Выходное отверстие, мм 500 x 500 500x600 Высота затвора, мм 500 670 Ход конца ведущего рычага, мм 130 400 Максимальное уси- лие на конце ведущего рычага, кг 420 260 Вес одного затвора, кг 270 360 Вес комплекта за- творов с рычагами па одну башню, кг . . . 13 000 20 000 Плоские затворы-шиберы отличаются не- большой высотой ('180—200 мм) и приме- няются только при отсутствии места для размещения обычных секторных затворов Недостатки их — большая величина хода заслонки затвора и значительные усилия при работе затвора. Последние конструкции затворов снаб- жаются обогревательными рубашками. Техническая характеристика затворов приведена в табл. 5-1. Обогрев затворов угольных башен Во избежание смерзания шихты в зим- нее время нижняя часть воронок и затво- ров угольной башни обогревается: 1) горячим воздухом из вентиляционных боровов коксовых батарей или от специаль- ных подогревателей воздуха, расположен- ных в боровах печей; 2) пламенем коксового газа, сжигаемого при помощи горелок, расположенных вбли- зи затворов;
94 Оборудование коксовых печей 3) продуктами горения коксового газа из специальных топок, устанавливаемых вдоль стен угольной башни. Чаще других способов применяют обо- грев горячим воздухом. Горячий воздух из вентиляционного бо- рова с помощью центробежного вентиля- тора направляется по воздухопроводам в пространство между воронками угольной башни. Отсюда горячий воздух через спе- циальные щели в перекрытии на уровне низа воронок выходит наружу, омывая- при этом затворы угольной башни. В каж- дую угольную башню предусматривается подвод горячего воздуха от обеих приле- гающих к угольной башне батарей. Эффективность работы устройства замет- но уменьшается при наличии сильных сквоз- няков под угольной башней, когда поток горячего воздуха рассеивается, не достигая низа затворов. Для устранения этого не- достатка в новых проектах предусматри- Рис. 5-2. Устройство для пневматического обрушения шихты в воронках угольной башни 1 — коллекторы пневмообрушения; 2 — запорные клапаны: 3 — сопла нижнего яруса; 4 — трол- леи; 5 — кнопки для ручного управления; 6 — сопла в углах угольной башни; 7 — сопла над греб- нями больших рассекателей
Затворы угольных башен 95. вается установка на затворах обогрева- тельных рубашек, в которые подводится горячий воздух по трубам из пространст- ва между воронками угольной башни. Производительность вентилятора 15000 м3/ч при напоре 100 мм вод. ст. (для нагнетания воздуха от одной батареи). Мощность электродвигателя 10 кв при 980 об/мин. Температура в нагнетательной трубе после вентилятора ПО—130° С. Воз- духопроводы снаружи теплоизолируются. ПНЕВМАТИЧЕСКОЕ ОБРУШЕНИЕ ШИХТЫ В УГОЛЬНОЙ БАШНЕ В стенках бункеров угольной башни установлены сопла, расположенные вблизи мест, где чаще всего наблюдается зависа- ние шихты. К этим соплам при надобности по трубам подводится сжатый воздух дав- лением 5—6 кг/см2. 10 мР/мин при давлении 8 кг/см2 и воздухо- сборником емкостью 10 м3. Включение подачи воздуха из коллекто- ров (рис. 5-2) в трубы к соплам произво- дится запорными диафрагмовыми клапа- нами. Типовая схема расстановки сопел и раз- водки труб по угольной башне показана на рис. 5-3. В каждой воронке башни имеется, отдельное сопло. Кроме того, имеются соп- ла над гребнями больших рассекателей угольной башни. Такая схема разводки позволяет подавать воздух только в ту во ронку, где произошло зависание шихты. В угольных башнях, построенных до 1956 г.,, сопла располагаются над гребнями малых рассекателей между смежными воронками. Управление устройствами для пневмати- ческого обрушения автоматизировано. Управление запорными клапанами осуще- ствляется электромагнитными вентилями, лишь к бесполезным потерям воздуха. Рис. 5-3. Типовая схема расстановки сопел и разводки труб пневмообрушения Обычно для восстановления нормального схода шихты достаточно кратковременной подачи воздуха в течение 1—2 сек; более длительная непрерывная подача приводит лишь к бесполезным потерям воздуха. Комплекс пневматического обрушения шихты состоит из двух основных частей: 1) коллекторы сжатого воздуха, запорные клапаны, разводящие трубы и сопла; 2) источник сжатого воздуха. Если на коксохимическом заводе отсутствует обще- заводская компрессорная станция, то для удовлетворения потребности в сжатом воз- духе на 4-батарейном коксовом блоке уста- навливают одну компрессорную станцию с двумя (рабочим и резервным) компрессора- ми типа 200В-10/8 производительностью порпых клапанов. Эти вентили выполняют ге же функции, что и импульсные краны при неавтоматизированном управлении. Взамен запорных клапанов иногда уста- навливают электромагнитные вентили Ду70, при этом отпадает необходимость в импульсных электромагнитных вентилях. В каждом ряду затворов угольной баш- ни установлены три троллеи, каждая из которых соединена с обмоткой соответст- вующего электромагнитного вентиля. На рис. 5-3 одинаковыми номерами обозначены связанные между собой воронка, сопло, запорный клапан и троллей. На углезагрузочном вагоне в верхней ча- сти каждого бункера устанавливают дат- чик— сигнализатор схода шихты. Если по-
96 Оборудование коксовых печей ступление шихты в вагон прекращается, датчик через специальные токосъемники на углезагрузочном вагоне и троллеи подает напряжение в обмотку электромагнитных вентилей. Вентили срабатывают, открывая поступление воздуха к соплам. На некоторых заводах осуществлена по- дача воздуха на обрушение по заданной программе в виде нескольких воздушных толчков независимо от схода шихты. В этом случае излишне расходуется сжатый воздух, но нет надобности в устройствах для пере- дачи импульсов с углезагрузочного вагона. Работа обрушения сблокирована с меха- низмами управления затворами угольных башен, ". е. обрушение работает только тогда, когда открыты затворы. Расход воздуха на одно обрушение ших- ты (один удар воздуха) 3—6 л3. Вес комплекта пневм>'обрушения для од- ной угольной башни — коллекторы, трубы разводки, запорные клапаны, импульсные краны и линии—11,3 т. СКИПОВЫЕ ПОДЪЕМНИКИ Подпланирная шихта из бункера на кок- совыталкивателе через проем обслуживаю- щей площадки попадает в нижний бункер скипового подъемника, откуда через авто- матический затвор поступает в скип (ковш), передвигающийся по направляю- Рис. 5-4. Скип и затвор нижнего бункера скипового подъемника: 1 — затвор нижнего бункера; 2 — весовой дозатор; 3 — конечный выключатель; 4 — направляющая металлоконструкция; 5 — скип щим. С помощью каната скип поднимается выше уровня площадки, где он поворачи- вается и шихта высыпается в верхний бун- кер, из которого периодически выгружается в бункер углезасрузочного вагона. Работа подъемника автоматизирована. На рис. 5-4 показаны положения скипа и затвора нижнего бункера в момент начала открывания затвора при опускании порож- него скипа (рис. 5-4, а) и в момент оконча- ния загрузки и начала подъема груженого скипа вверх (рис. 5-4, б). Импульс на включение приводной лебед- ки дает весовой дозатор через пусковое устройство после достижения заданного ве- са шихты в скипе. Остановка скипа в верх- нем и нижнем положениях производится конечными выключателями. В верхнем бункере подъемника устанавливается дат- чик-сигнализатор, который при заполнении бункера выключает привод и подает сиг- нал о необходимости опорожнения верх- него бункера скипа. Характеристика скипового подъемника Предельная производительность скипового подъемника, т/ч ...................... 18 Емкость скипа, лг3 .................... 1 Емкость нижнего бункера, м3............. 8,5 Емкость верхнего бункера, м3............10.5 Скорость движения скипа, м/сек......... 0,42 Мощность электродвигателя переменного тока типа КОЗ 1-8, кв................. 15 Число оборотов электродвигателя, об/мин 750 Диаметр канатного барабана, мм......... 500 Вес поднимаемого груза, кг ............ 1500 Диаметр каната, мм..................... 17 Общий вес всего скипового подъемника, т 20 ВЕСЫ ДЛЯ ВЗВЕШИВАНИЯ ШИХТЫ В БУНКЕРАХ УГЛЕЗАГРУЗОЧНОГО ВАГОНА Вес шихты в бункерах углезагрузочного вагона контролируют при помощи стацио- нарных весов, установленных под угольной башней, либо весовых механизмов, уста- новленных непосредственно на углезагру- зочных вагонах. В качестве стационарных весов под угольными башнями преимущественно рас- пространены платформенные весы типа У-75 грузоподъемностью 75 т с длиной платформы 11400 мм и передаточным отно- шением рычажной передачи 1 : 800. Обычно под угольной башней устанав- ливают два комплекта весов. Весы У-75 имеют коромысловый весовой прибор. В настоящее время на некоторых коксохимических предприятиях управление этими весами автоматизировано. Машинист загрузочного вагона может наблюдать за заполнением бункеров вагона шихтой по показаниям циферблатного указательного прибора, установленного у стены угольной башни. Внедряется также автоматическая регистрация веса шихты.
Брони, рамы и двери коксовых печей 97 БРОНИ, РАМЫ И ДВЕРИ КОКСОВЫХ ПЕЧЕЙ Брони и рамы Брони и рамы служат для армирования кладки головок камер и обогревательных простенков коксовых печей. На коксовых батареях, построенных в Советском Союзе до 1948 г., в основном устанавливали армирующие брони со сты- ком по оси простенка (рис. 5-5), Основными недостатками этих броней яв- ляются неудобство переуплотнения стыка под анкерной колонной, а также необходи- мость отвода двух анкерных колонн при замене вышедшей из строя брони. С 1948 г. начали широко применять раз- дельную конструкцию броней и рам (рис. 5-6 и рис. 5-7). Смежные брони сты- куются между собой по оси печной камеры. Броня прижимается к кладке печи одной анкерной колонной. На каждые две брони накладывается рама, образующая кольце- вое обрамление проема печи. Рама крепит- ся к броням при помощи закладных бол- тов. На раме имеется обоаботанная поверх- ность «зеркало» рамы. Конструкция устойчива против термичес- ких напряжений. Достоинства ее состоят в том, что стык броней выведен из-под ан- Рис. 5-5. Брони коксовых печей с разъемом по оси простенка Рис. 5-6. Типовые броня (а) н рама (б) для печей с высотой камеры 4300 и шириной 407 мм 7 Справочник коксохимика, т. II
98 Оборудование коксовых печей Рис. 5-7. Разрез в горизонтальной плоскости по броне, раме и двери в сборе (разрез по ригелю): 1 — броня с разъемом по оси камеры; 2 — рама; 3 — кирпичедержатели; 4 — корпус двери; 5 — керной колонны и доступен для уплотне- ния, при замене рамы не надо отводить анкерные колонны от печей, а при замене брони нужно отводить только одну ко- лонну. При высоте печей 4300 мм вес брони составляет 1600 кг, а рамы 980 кг, при вы- соте печей 5000 мм веса брони и рамы 2115 и 1160 кг соответственно. На нескольких коксовых батареях прово- дят промышленные испытания броней и рам новой конструкции (рис. 5-8). Броня выполнена в виде корытообразной отливки, прикрывающей головку обогрева- тельного простенка. Брони смежных про- стенков между собой не стыкуются. Рама представляет собой чугунное кольцо, об- рамляющее по всему периметру проем ка- меры. Эта конструкция обеспечивает удобный доступ к уплотняющей рамке двери по всему периметру. Вес брони и рамы зна- чительно меньше, чем типовой конструкции. На нижних частях броней (со стороны камеры) укрепляется съемная чугунная плита, называемая порогом. Порог являет- ся опорой двери. Верхняя плоскость поро- га должна быть на 5—7 мм ниже уровня- кладки пода печи.
Брони, рамы и двери коксовых печей 99 Места прилегания брони к заплечикам головок печей, а также стыки между ра- мами и бронями уплотняются при помощи асбопуховых жгутов, В металле броней возникают значитель- ные напряжения, вызываемые резкими из- менениями температуры боко- вых ребер броней при загрузке печей, выдаче кокса и простое печей с открытыми дверьми и механическими нагрузками (давление анкерных колонн, толчки при выдаче кокса и т. п.). Температура боковых ребер в местах прилегания к головке простенка достигает 420° С. При загрузке печи или при простое печи с открытой две- рью температура этих участков брони может снижаться до 300—320° С. Температура фасадных по- верхностей брони (под анкер- ной колонной) составляет 200—230° С, Для изготовления броней ре- комендуется чугун, имеющий механическую прочность об- разцов, вырезанных непосред- ственно из тела брони, на раз- рыв не менее 15 кг/мм2, на из- гиб не менее 32 кг/мм2. Эти показатели прочности должны выдерживаться и в эксплуата- ционных условиях. Структура металла — перли- то-феррнтовая. Сумма содержания углерода и кремния 4,7—4,9% при содер- жании углерода не более 3,2%. Содержание марганца 0,7—1%, фосфора до 0,5%. В состав шихтовых материа- лов рекомендуется вводить 10—15% природнолегирован- ных халиловских чугунов. При проектировании и изготовлении броней учитывают следующие технологические требования: Рис. 5-9. Дверь с ма- шинной стороны для печей с высотой камеры 4300 и шириной 407 мм: 1 — корпус двери; 2 — карманы для съема две- ри; 3 — бабка ригель- ного винта; 4 — ригель; 5 — ригельный винт; 6 — планирный лючек; 7 — порог печи; 8 — рама; 9 — броня; 10 — уплотняющая рамка; 11 — кирпичедержатели а) толщина фасадной плоскости и боко- вых ребер брони должна быть не менее 35—40 мм. б) высота внутренних поперечных ребер должна быть не более половины высоты поперечного сечения. в) должен быть постоянный состав про- веренных шихтовых материалов. г) отжнг броней производится на заводе- изготовителе для снятия внутренних напря- жений. д) покоробленные брони не должны пра- виться. Двери коксовых печей (рис. 5-9) Дверь машинной стороны отличается от двери коксовой стороны наличием в верх- ней части планирного лючка, закрываемого дверцей. По периметру двери имеется кольцевая уплотняющая рамка, состоящая из гибко- го листа толщиной 2—3 мм (мембрана) и уголка или таврика, окантовывающего по периметру мембрану. При установке двери в камеру заострен- ная полка рамки плотно при- жимается к зеркалу дверной рамы. На рис. 5-10 показаны два основных типа уплотняющих рамок. Клепаная конструкция рамки (рис. 5—10, а) хорошо сочетает эластичность и проч- ность. Недостатками конструк- ции являются трудоемкость из- готовления и необходимость применения специальных про- филей проката (таврика). Сварная конструкция (рис. 5-10, б) удовлетворяет основ- ным эксплуатационным требо- ваниям и отличается простотой при изготовлении. Для обеспечения необходи- мой герметичности двери необ- ходимо прижать уплотняющую рамку с усилием 7—8 т на саждый ригель. На ригельных винтах применяется' трапецеи- дальная нарезка 70 X 10. 'О' Асбестобьн а Асбестовая прокладка б Рис, 5-10. Уплотняющие рамки дверей коксовых печей: а — клепаная конструкция; б — сварная конструкция Отвинчивание — завинчивание ригельных винтов производится механизмами, уста- новленными на коксовыталкивателе и две- ресъемной машине. Величина усилия прижатия двери при одном и том же крутящем моменте, прило- женном к ригельному винту, может коле- баться в широких пределах в зависимости от состояния трущихся поверхностей — резь- бы, бабки и винта, а также заплечика вин- та н ригеля в месте и> контакта. Основной момент сил трения возникает между за- плечиком винта и ригелем. Подвод смазки к поверхностям трения пезко повышает си- лу прижатия двери. При крутящем момен- те на винте 150 кг . м и несмазанных поверх- ностях трения усилие прижатия двери со- ставляет на каждый ригель 5—6 т; при смазанных поверхностях трения (в первую 7*
100 Оборудование коксовых печей очередь, между заплечиком и ригелем) уси- лие прижатия возрастает до 11—14 т. Планирная дверца уплотняется также при помощи ножевого уплотнения «железо по железу». Прижатие дверцы к корпусу две- ри производится с помощью пружинного замка. Усилие прижатия 400—500 кг. На многих коксохимических заводах За- падной Европы за последние годы получи- ли распространение пневматические затво- ры на дверях коксовых печей. Давление на каждый ригель составляет всего 2,5— 3,5 т. Между каждым ригелем и корпусом две- ри располагается пневматический тонко- стенный стальной цилиндр. При подаче сжатого воздуха внутрь цилиндра его тор- цовые стенки выпучиваются и прижимают- ся к ригелю и корпусу двери, создавая тем самым прижатие двери к рамке. В зависимости от размеров печей вес дверей значительно колеблется, кг: Печи высотой 4300 И шири- ной 407 мм Печи высотой 5000 и шири- ной 450 мм Дверь с машинной стороны батареи Дверь с коксовой стороны батареи 1460 1376 1888 17 66 Для изготовления основных деталей две- рей применяют следующие материалы: Корпуса дверей.......... Боковые нажимные крон- штейны ................. Кирпичедержатели........ Ригели ................. Ригельные винты ........ Верхние и нижние крон- штейны, карманы, бабки винтов ................. Уплотняющие рамки .... Планирная дверца и запи- рающие рычаги дверцы . . Пружина планирной дверцы Чугун СЧ24—44 или СЧ15—32 Чугун СЧ45—50 или сталь 25Л1 Чугун СЧ 15—32 Ст. 5 Ст. 5 Сталь 25Л1 Ст. 3 Ст. 3 Сталь 55С2 Футеровка дверей коксовых печей Футеровка дверей коксовых печей обес- печивает теплоизоляцию камеры коксования со стороны дверных проемов. Футеровка изготовляется из шамотного кирпича по ТУ 39062. Пространство между футеровочными кирпичами и корпусом двери заполняется боем изоляционного кирпича на растворе. Кладку футеровки производят на раст- воре шамотного мертеля 70% и портланд- цемента 30% (объемн.). Показанная на рис. 5-11 футеровка по своим размерам является оптимальной для типовых коксовых печей с точки зрения готовности кокса и сохранности кладки в головках печных камер. На основании длительных экспериментов установлено, что уменьшение ширины и глубины захода футеровки, а также скруг- ление углов приводит к уменьшению осмо- ления дверей благодаря образованию засы- пи шихты между футеровкой и стенами камеры. В то же время увеличивается количест- во шихты и кокса, осыпающихся при сня- Рис. 5-11. Футеровка дверей коксовых печей с шириной камеры 450 мм тии дверей, и снижается температура го- ловок печей в результате значительного увеличения количества шихты, приходящей- ся на крайние вертикалы, и теплопотерь через двери. Все вместе взятое способству- ет ускорению деформации головок печей и сокращению длительности службы футе- ровки двери. Расход огнеупоров для футеровки две- рей разных типов печей приведен в табл. 5-2. Таблица 5-2 Расход огнеупоров для футеровки дверей, m Огнеупоры Батарея нз 65 пе- чей, высо- та камеры 4300, ширина 407 км Батарея из 77 пе- чей, высо- та камеры 5000, ширина 450 мм Шамотный кирпич . Изоляционный кир- 154 236 пич 11,2 16,7 Шамотный мертель . 17,5 24 Портланд-цемент 7,5 10 АРМАТУРА ДЛЯ ОТОПЛЕНИЯ ПЕЧЕЙ КОКСОВЫМ ГАЗОМ Арматура отопления печей коксовым га- зом предназначена для подачи коксового газа из распределительного газопровода в обогревательную систему коксовых печей, а также подвода воздуха для обезграфичи- вания газоподводящих каналов в кладке печей.
Арматура для отопления печей коксовым газом 101 Арматура отопления печей с боковым подводом коксового газа Известно несколько основных видов кон- струкций газоподводящей арматуры для печей с боковым подводом отопительного газа. Для печей ПК (строившихся до 1951 г.) подвод отопительного газа к каждому про- стенку батареи осуществляется по одному газоподводящему каналу-корнюру с машин- ной и коксовой сторон. Корнюр располага- одному из спаренных корнюров. При этом облегчается регулирование подачи газа в каждый из корнюров. Детали арматуры отопления печей В качестве стопорных кранов применяют стандартные пробковые сальниковые про ходные краны, изготовленные из чугуна Сч15—32 или Сч18—36. 3 акрытие кантовочных кранов (рис. 5-12) наступает после поворота проб- Рис. 5-12. Кантовочиый кран Ду50 для арматуры отопления печей коксовым газом: 1 — корпус; 2 — крышка; 3 — пробка; 4 — пружина; 5 — сальниковая набивка; 6 — болт для выжимания заклинившейся пробки; 7 — масленка ется на оси простенка ниже уровня обслу- живающей площадки печей. В двухкорнюрных печах типа ПК-2К и ПВР, строившихся до 1956—1958 гг., под- вод отопительного газа в каждый просте- нок коксовой батареи производится по двум корнюрам. Для каждого корнюра имеется самостоятельный узел подвода, включая стопорный и кантовочиый краны. Корнюры расположены выше обслуживаю- щей площадки печей. Для типовых двухкорнюрных печей ПВР с объемом печной камеры 21,6 и 30 м3 к каждому отопительному простенку газ подводится по двум корнюрам; подводы газа в каждые два смежных корнюра для двух смежных простенков попарно объеди- нены и получают газ через один стопор- ный и один кантовочный краны. В каждый из двух спаренных корнюров газ поступает одновременно. В типовых печах системы ПК-2К спа- ренными являются оба корнюра каждого простенка. Недостатком такого объединенного подво- да является то, что при необходимости пе- ререгулировки количества газа, подаваемо- го в один из спаренных корнюров, прихо- дится регулировать и диафрагму на подво- де ко второму корнюру. В последних проектах печей системы ПВР попарно объединяются два корнюра каждого простенка; газ направляется по одной из газоподводящих труб только к ки на 35° от открытого положения. При повороте пробки крана на 45° заход кром- ки окна пробки за кромку окна в корпусе крана составляет 12 мм. Коническая проб- ка прижимается к корпусу крана пружи- ной, которая позволяет регулировать силу прижатия. На корпусе крана имеются мас- ленки для смазки. Детали кантовочных кранов изготовляют нз чугуна Сч15—32 или Сч 18—36. Испытание стопорных и кантовочных кра- нов на герметичность производится возду- хом при давлении 1000 мм вод. ст. при ем- кости воздухосборника 10 л. Наружные поверхности смачиваются мыльным раство- ром. Во время испытания пробки кантовоч- ных кранов должны быть установлены под углом 45° к вертикали, т. е. в положении паузы при кантовании. Допускается паде- ние давления не более 10 мм вод. ст. в те- чение 10 мин. В верхней части корпуса воздушно- го клапана имеется отверстие, пере- крываемое крышкой, отсекающей поступ- ление воздуха в клапан. Крышка закреп- лена на поворотном рычаге, который приводится в движение кулачком, укреп- ленным на штанге кантовочного меха- низма. Регулирование количества воздуха, по- даваемого в корнюры печей для обезгра- фичивания, производится при помощи диа- фрагм, устанавливаемых в отверстиях для подвода воздуха.
102 Оборудование коксовых печей Чугунные вкладыши устанавли- ваются в кладке корнюров и служат для присоединения труб арматуры отопления к корнюру. Вкладыш состоит из прямоугольного чу- гунного корпуса с цилиндрическим отвер- стием и стальной трубки-манжета, пред- назначенной для уплотнения вертикального шва соединения вкладыша с кладкой. Вкладыш обеспечивает армирование клад- ки корнюра и изготовляется из жароупор- ного чугуна. Регулирование подачи газа в корнюры печей производится с помощью цилиндри- ческих диафрагм. Для компенсации смещения деталей ар- матуры отопления в результате изменения положения кладки печей по отношению к газопроводу поименяют гибкие рукава. Обычно они свиты из стальной профильной ленты с асбестовой прокладкой. Хорошие результаты дает применение резино-ткане- вых рукавов, сохраняющих эластичность при длительной работе при температуре ПО—120° С. Характеристика арматуры отопления для печей емкостью 30 м3-. а) диаметр проходных сечений стопорных и каптовочных кранов 50 мм, гибких рука- вов 38 мм (ГОСТ 3575—47, тип РП-Ц-А), вертикальных труб 70 мм; б) вес комплекта арматуры для бата- реи из 77 печей 24 200 кг; в) сопротивление арматуры отопления печей должно быть не более 140— 150 мм вод. ст., из которых 50—70 мм при- ходятся на регулирующую диафрагму. Ско- рость газа в трубах арматуры отопления 15—20 м/сек. Арматура отопления печей с нижним подводом коксового газа Распределительные газопроводы коксо- вого газа располагаются в помещении под верхней фундаментной плитой батареи. Из кантовочных кранов газ поступает в рас- пределительные коллекторы, откуда через боковые отводы направляется в вертикаль- ные трубы, а затем в газоподводящие вер- тикальные каналы в кладке печей. Количество и расположение коллекторов и отводов от них определяется схемой обо- грева печей. Для коксовых печей с парны- ми вертикалами (ПВР) под каждым про- стенком располагается по четыре коллек- тора: два для машинной и два для коксо- вой стороны батареи. Узел арматуры отопления печей с ниж- ним подводом коксового газа показан на рис. 5-13 и рис. 5-14. Газ подается попеременно в правый или в левый коллектор каждого простенка. Каждый отвод в вертикал соединяется с коллектором с помощью гибкого резиново- го рукава. Кантовочный кран такой арматуры отоп- ления печей является четырехходовым. В пробке крана два канала, при помощи которых газ направляется либо в правый, либо в левый отводы от крана. Одновре- менно с этим второй отвод соединяется с окном в верхней части корпуса кантовоч- ного краиа. Через это окно в трубы арма- туры отопления поступает воздух для обез- Рис. 5-13. Узел арматуры отопления пе- чей с нижним подводом коксового газа: 1 — стопорный кран Ду70; 2 — каитовоч- иый четырехходовой кран Ду70; 3 — рас- пределительные коллекторы; 4 — отвод в газоподводящий канал кладки графичивания газоподводящих каналов кладки. Основным достоинством арматуры отопле. ния печей с нижним подводом коксового газа является возможность удобной и тон- кой регулировки подачи газа в каждый из вертикалов. Регулирование производится цилиндрическими штырями (диафрагмами), установленными внутри газоподводящих труб. Характеристика элементов арматуры отоп- ления печей с нижним подводом: Условный проход кантовочных кранов, мм 70 Диаметр коллекторов, мм............. 70 Диаметр отводов в вертикалы, мм..... 40 Вес комплекта арматуры отопления для ба- тареи из 77 печей емкостью 30 мг каж- дая, .............................. 33,5 Эксплуатация арматуры отопления печей коксовым газом Арматура отопления печей нуждается в периодической очистке от отложений смолы и нафталина, а также в смазке стопорных и кантовочных кранов. Сальники стопорных кранов должны быть уплотнены.
Клапаны для газа, воздуха и продуктов горения 103 Рис. 5-14. Узел арматуры отопления печей с иижиим подводом коксового газа Пробки стопорных и кантовочных кра- нов должны проворачиваться без заклини- вания. Все муфтовые и фланцевые соединения должны быть герметичными. При чистке и ремонте арматуры отопле- ния стопорный кран должен быть перекрыт (за исключением чистки самого стопорного крана). При этом ведущий рычаг канто- вочного крана отсоединяется от штанги кантовочного механизма. При длительной остановке обогрева печей стопорные краны должны быть перекрыты. Подъем крышек на всех воздушных кла- панах должен быть одинаковым. КЛАПАНЫ ДЛЯ ГАЗА, ВОЗДУХА И ПРОДУКТОВ ГОРЕНИЯ Клапаны предназначаются для подачи воздуха и бедного (доменного или генера- торного) газа в подовые каналы регенера- торов и для отвода продуктов горения из подовых каналов в борова. Из большого количества различных кон- струкций клапанов особо следует выде- лить три группы: 1) для типовых печей ПВР и ПК-2К; 2) новая конструкция для печей емко- стью 30 л«3; 3) для печей с нижним подводом коксо- вого газа. Клапаны для печей ПВР и ПК-2К (с боковым подводом) Комплект клапанов состоит из регули- ровочных клапанов для бедного газа, газо- воздушных клапанов (сборки 1,2,3 и 4) и переходных патрубков для соединения га- зовоздушных клапанов с подовыми кана- лами печей. Регулировочные клапаны для бедного газа соединяют газовоздушные клапаны сборки 1 и 4 с распределительным газо- проводом и предназначены для регулирова- ния или полного закрытия подачи газа. На печах ПК-2К к сдвоенным регенера- торам газ подводится через регулировоч- ные клапаны с проходным сечением 225 мм. Для одинарных регенераторов печей ПВР применяют клапаны с проходным сечением диаметром 160 мм. Вес одного регулиро- вочного клапана с проходным сечением
104 Оборудование коксовых печей 225 мм 173 кг, а с проходным сечением 160 мм 131 кг. Клапаны для газа, воздуха и продуктов горения подразделяются на четыре сборки для выполнения операций, перечисленных в табл. 5-3. кового механизма и запирается стопорным устройством. При обогреве печей коксовым газов кла- пан доменного газа отсоединяется от ку- лачкового механизма. Внутри патрубка, соединяющего клапан Таблица 5-3 Сборки газовоздушных клапанов для выполнения операций по переключению обогрева коксовых печей Сборка Выполняемые функции обогрев коксовым газом обогрев доменным газом до кантования после кантования до кантования после кантования 1 Подача воздуха в регенератор Отвод продук- тов горения Подача газа в ре- генератор Отвод продук- тов горения 2 Подача воздуха в регенератор Отвод продук- тов горения Подача воздуха в регенератор Отвод продук- тов горения 3 Отвод продуктов горения Подача воздуха в регенератор Отвод продуктов горения Подача воздуха в регенератор 4 Отвод продуктов горения Подача воздуха в регенератор Отвод продуктов горения Подача газа в регенератор Рис. 5-15. Клапан для газа, воздуха и продуктов горения для типовых печей: / — корпус; 2 — клапан доменного газа; 3 — клапан продуктов го- рения; 4 — патрубок для отвода продуктов горения; 5 — дроссель для регулирования тягн; 6 — кулачковый механизм; 7 — ведущий рычаг; 8 — воздушный клапан; 9 — патрубок для доменного газа: 10 — переходный патрубок в подовый канал печи Газовоздушные клапаны сборок 1 и 4 (рис. 5-15) имеют двухтарельчатые клапа- ны для газа и продуктов горения и кла- пан для воздуха. При обогреве течей доменным газом воз- душный клапан отсоединяется от кулач- с боровом, расположена плоская дроссель- ная заслонка для регулирования тяги. Кинематическая схема кулачкового ме- ханизма осуществляет перемещение клапа- нов для газа, воздуха и продуктов горе- ния, исключающее при кантовке утечку
Клапаны для газа, воздуха и продуктов горения 105 доменного газа в борова и образование взрывоопасной смеси в обогревательной системе коксовых печей, и обеспечивает по- ступление необходимого количества возду- ха к моменту начала подачи газа. Газовоздушные клапаны сборок 2 и 3 по своему устройству и компоновке иден- тичны сборкам 1 и 4, но отличаются от них отсутствием клапана для доменного газа, а также увеличенным сечением воз- душного клапана. Особенности работы газовоздушных клапанов Кулачковые механизмы обеспечивают по мере поворота ведущего рычага следующие положения клапанов газа, воздуха и про- дуктов горения: для сборок 1 и 4 (рис. 5-16, а и г): положение I — газовый клапан при рабо- те на доменном газе (или воздушный кла- Рис. 5-16. Схемы положений клапанов для газа, воздуха и продуктов горения в зависимости от угла поворота ведущего рычага газовоздушиого клапана: а — сборка 1; б — сборка 2; в — сборка 3; г — сборка 4 пан при работе на коксовом газе) полнос- тью открыт', клапан продуктов горения закрыт; положение II — газовый клапан и клапан продуктов горения закрыты, воздушный- клапан при работе на коксовом газе час- тично открыт; положение III — клапан продуктов горе- ния закрыт, газовый клапан закрыт, воз- душный клапан частично открыт; положение IV — при работе на коксовом газе клапан для воздуха закрыт, клапан продуктов горения частично открыт, газо- вый клапан закрыт; положение V — клапан продуктов горе- ния полностью открыт, клапаны для газа и воздуха закрыты. Движение клапанов продуктов горения- происходит на участке между III и V по- ложениями, т. е. на дуге 60°. Движение воздушных клапанов происхо- дит на участке между I и IV положения- ми. т. е. на дуге 54°. Для сборок 2 и 3 (рис. 5-16,6 и в): положение I—воздушный клапан пол- ностью открыт, клапан продуктов горения закрыт; положение II — воздушный клапан открыт частично, клапан продуктов горения за- крыт; положение III — воздушный клапан пол- ностью закрыт, клапан продуктов горения открыт частично; положение IV — воздушный клапан за- крыт, клапан продуктов горения полностью открыт. Движение клапанов продуктов горения происходит на участке между II и IV по- ложениями, т. е. на дуге 60°. Движение клапанов воздуха происходит на участке между I и III положениями, т. е. на дуге 54°. Регулирование подачи воздуха произво- дится съемными стальными пластинами, частично перекрывающими проходное от- верстие. Для определения гидростатических пара- метров газовоздушных клапанов при обо- греве доменным газом и нормативном обороте печей необходимо соблюдение сле- дующих условий; Таблица 5-4 Характеристика газовоздушных клапаиов Газовоздушные клапаны Вес1 кг Проходные сечения, мм газового клапана клапана продуктов горения воздуш- ного клапана Клапан сборок 1 или 4 для печей ПВР емкостью 21,6 ма 340 150 300 230 Клапан сборок 1 или 4 для печей емкостью 30 ма 370 150 330 270 Клапан сборок 1 или 4 для сдвоенных регенера- торов печей ПК-2К 489 230 425 340- Клапан сборок 2 или 3 для печей емкостью 21,6 м3 270 300 320 Клапан сборок 2 или 3 для печей емкостью 30 ма 281 — 330 340 Без веса переходных патрубков.
106 Оборудование коксовых печей 1. Сопротивление проходу воздуха через тазовоздушный клапан должно быть не бо- лее 2 мм вод. ст. при полном открытии воз- душного отверстия. 2. Сопротивление проходу продуктов го- рения из подового канала через газовоз- душный клапан должно быть не более 4 мм вод. ст. 3. Сопротивление проходу доменного га- за из газопровода в газовоздушиый кла- пан при закрытом на 50% регулировочном клапане должно быть не более 80— 100 мм вод. ст. Характеристика типовых газовоздушных клапанов приведена в табл. 5-4. Вес комплекта регулировочных и газо- воздушных клапанов, т, для батарей: Из 65 печей системы ПВР с емкостью печи 21,6 «’ ..........................118,8 Из 65 печей системы ПК-2К с емкостью печи 21,6 м‘........................ 96.03 Из 77 печей системы ПВР с емкостью пе- чи 30 я’ ........................... 148,8 Рис. 5-17. Сдвоенный клапан для газа, воздуха и продуктов горе- ния сборки 1—4: J — корпус клапана; 2 — патрубок в боров; 3 — золотниковый клапан для доменного газа; 4 — стопорный кран; 5 — ведущий рычаг для кантовки клапанов продуктов горения н воздуха; 6 — ^ведущий рычаг для кантовки золотникового клапана; 7 — переход- ный патрубок; 8 — воздушная крышка Клапаны новой конструкции для печей емкостью 30 м3 Клапаны сдвоенные, т. е. объединены попарно. Один такой клапан обслуживает два смежных регенера- тора. Взамен раздельных кла- панов сборок 1, 2, 3 и 4 в новом исполнении имеются сборки 1—4 (рис. 5-17), 4—1, 2—3 и 3—2. Сдвоенный клапан состо- ит из корпуса, разделенного перегородкой на две части. Каждая из этих частей сое- диняется с помощью пере- ходного патрубка с подо- вым каналом. В каждой ча- сти есть клапан продук- тов горения и воздушная крышка. Продукты горения от обо- их смежных подовых кана- лов отводятся через один дымовой патрубок в боров. К обеим частям сдвоенного клапана сборок 1—4 и 4—1 имеется один общий подвод доменного газа. Поступле- ние газа регулируется с по- мощью золотникового ди- скового клапана, к которо- му газ поступает из газо- провода через стопорный кран пробкового типа. Рычажиая система управ- ления клапанами продуктов горения и воздушными крышками общая для обеих частей клапана и приводит- ся в движение одним веду- щим рычагом. Перекантовка золотнико- вых клапанов доменного газа производится отдель- ным ведущим рычагом от дополнительной штанги каи- товочного механизма, при- водимой в движение от ку- лачковой шайбы коксово- го газа на кантовочиой ле- бедке.
Кантованный механизм 107 Характеристика газовоздушных клапа- нов описанной конструкции для батареи печей ПВР с объемом камеры 30 м3: -Диаметр прохода для газа в стопорном кране, мм............................. 150 Площадь проходного отверстия в золотни- ковом диске, cjh!..................... 129 Диаметр патрубка под клапаном продуктов горения, мм........................... 300 Площадь проходного сечения под воздуш- ной крышкой, см1, для сборок: 1—4 и 4—1 600 2—3 и 3—2 ......................... 800 Вес клапана, кг, для сборок: 1—4 ................................ 685 4—1 ................................ 680 2—3 ................................ 472 3—2 ............................. 473 Вес комплекта клапанов иа батарею из 77 печей (с переходными патрубками), кг 1 18000 Штанги кантовочного механизма, приво- дящие в движение ведущие рычаги таких газовоздушных клапанов, в течение канто- вания остаются на постоянном уровне. Угол поворота ведущего рычага для кан- товки золотникового клапана 90°. Угол поворота ведущего рычага для кан- товки клапанов продуктов горения и возду- ха 75°. Последовательность открывания — закрывания клапанов такая же, как и у -описанных выше типовых клапанов, только величины углов поворота ведущего рычага уменьшены в соотношении 75 : 90. Газовоздушные клапаны и арматура отоп- ления пеней с нижним подводом коксового газа Для батарей с нижним подводом коксово- го газа применяют газовоздушные клапаны и арматуру печей с отоплением доменным газом, отличающуюся тем, что воздух для горения поступает из помещения под верх- ней фундаментной плитой батареи, а про- дукты горения поступают ,в борова, разме- щенные под обслуживающими галереями с коксовой и машинной сторон батареи. Газовоздушные клапаны выполнены сдво- енными, т. е. каждый клапан обслуживает два смежных регенератора. Подача возду- ха, газа и отвод продуктов горения осуще- ствляются при помощи тарельчатых кла- панов, размещенных внутри корпуса кла- пана. При работе на коксовом газе в обе части каждого клапана подается воздух из поме- щения под верхней фундаментной плитой батареи. При работе на доменном газе в один из патрубков каждого сдвоенного клапана подводится доменный газ. Поскольку та- рельчатый клапан поднимается и опускает- ся по закону воздушного клапана, на под- воде доменного газа устанавливается до- полнительный узел арматуры для управле- ния подачей доменного газа. Этот узел со- стоит из стопорного (регулировочного) пробкового крана и кантовочного пробково- го крана, при помощи которого производит- ся периодическое включение подачи газа. Этот кран перекантовывается при помощи ведущего рычага, соединенного со штангой кантовочного механизма. Штанга приводит- ся в движение от шайбы коксового газа на кантовочной лебедке. Условный проход стопорного и кантовочного кранов 150 мм. Вес комплекта гаэовоздушных клапанов арматуры для доменного газа на батарею из 65 печей емкостью 30 м3 составляет 171 650 кг. Испытания газовоздушных клапанов Тарельчатый газовый клапан испытывает- ся воздухом с давлением 450 мм вод. ст. при емкости воздухосборника 0,05 м3. До- пускаемое падение давления 250 мм вод. ст. в течение 5 мин. Клапан продуктов горения испытывается наливом воды в корпус доверху. Проникно- вение воды под клапан не допускается. Клапаны на седла при испытаниии следу- ет сажать только ведущим рычагом. Испытание регулировочных (стопорных) клапанов для бедного газа производится путем подачи под закрытый клапан сжато- го воздуха под давлением 2000 мм вод. ст. Падение давления допускается не более 200 мм в течение 10 мин при емкости воз- духосборника 0,05 м3. Плотность прилегания воздушной крыш- ки определяется щупом толщиной 0,05 мм. КАНТОВОЧНЫЙ МЕХАНИЗМ Кантовочный механизм предназначен для периодического изменения направления по- токов газа, воздуха и продуктов горения в обогревательной системе коксовой батареи. Приводными устройствами кантовочного механизма являются кантовочная и обезгра- фичивающая лебедки, работа которых авто- матизирована. Схема присоединения рычагов, кранов и клапанов к штангам кантовочного меха- низма, а также количество ветвей канто- вочного механизма зависит от схемы обо- грева печей и конструкции оборудования. В печах с нижним подводом коксового га- за воздух для обезграфичивания поступает автоматически через кантовочные краны при перекантовке. Поэтому надобность в обезграфичивающей лебедке отпадает. Характеристика элементов кантовочного механизма Для кантовочных кранов и газовоздуш- ных клапанов ход штанг равен 610 мм, для устройств обезграфичивания (на печах с бо- ковым подводом коксового газа) 305 мм. Ход штанг для кантовки обезграфичива- ющего устройства осуществляется обезгра- фичивающей лебедкой в два приема. Пер- вая половина хода (152,5 мм) производится за 2 мин до включения кантовочной лебед- ки, вторая половина хода (также 152,5 мм) — спустя 2 мин после выключения кантовоч- ной лебедки.
108 Оборудование коксовых печей Штанги для управления газовоздушными клапанами движутся с постоянной скоро- стью на всем продолжении кантования. В типовых печах с боковым подводом от этих же штанг получают движение клапа- ны для бедного (доменного) газа. Штаиги для управления подачей коксового газа приводятся в движение кулачковой шайбой лебедки и совершают половину хода (305 мм) за первые 6,5 сек с начала .канто- вания, затем наступает пауза длительно- стью 17 сек. Вторая половина хода начина- ется за 6,5 сек до конца кантования и окан- чивается вместе с ним. Штанги, приводящие в движение рычаги золотниковых клапанов для доменного газа, а также рычаги кантовочных кранов для доменного газа в печах с нижним подводом, связаны с кулачковой шайбой коксового газа кантовочной лебедки. Перекантовка кантовочных кранов и га- зовоздушных клапанов (работа кантовочной лебедки) продолжается 30 сек, закрывание или открывание воздушных клапанов арма- туры отопления (работа обезграфичиваю- щей лебедки) 1,25 сек. Периодичность кан- тования — каждые 20—30 мин. Усилия в звеньях кантовочного механиз- ма, т: В штангах кранов коксового газа ... 1 , 8—2,5 В штангах газовоздушных клапанов . . 3—5 В штангах обезграфичиваюшего устрой- ства ..............................0,8— I , 2 Штаиги для управления кантовочными кранами и газовоздушными клапанами из- готовляют из Ст. 3 диаметрами 25—32 мм, для устройства обезграфичивания диаметр штанг 20 мм. Для стальных канатов диаметром 19,5 мм применяют блоки диаметром 600 мм, для сварных цепей СК-16-44 применяют блоки диаметром 308 мм. На втулочно-роликовые цепи с шагом t = 45 ставят звездочки диаметром 260 мм. До 1959 г. угловые блоки устанавливали на подшипниках скольжения с подводом смазки при помощи колпачковых масленок или системы централизованной смазки. На новостроящихся коксовых батареях угловые блоки устанавливают на подшипниках ка- чения. При выборе подшипников для бло- ков, а также при расчетах на прочность кронштейнов угловых и отклоняющих бло- ков следует исходить из усилия по оси штанги не менее 6—7 т (с учетом предва- рительного натяжения тросов кантовочного механизма). Кронштейны угловых блоков изготовляют из стального литья марки 25Л1, либо дела- ют сварными из стали Ст. 3. Для устранения провисания штанг, кана- тов и цепей устанавливают поддерживаю- щие блоки диаметром 125—150 мм; макси- мально допустимый пролет между этими опорами 5—6 м. Вес кантовочного механизма для типовой батареи из 65 печей с камерами емкостью' 21,6 м3 10,6 т, для батареи из 77 печей емко- стью 30 м3 13,1 г. Особенности работы, и эксплуатация кантовочного механизма Газ (коксовый или доменный) подается после того, как сменились направления потоков продуктов горения и воздуха, и отопительная система печи (на восходящем потоке) заполнилась воздухом. Зависимость во времени между работой отдельных клапанов и кранов для типовых газовоздушных клапанов показана на рис. 5-18. При обогреве печей доменным газом ле- бедка обезграфичивающего устройства не' работает. Рычаги кантовочных кранов кок- сового газа отсоединяются от штанг канто- вочного механизма. На газовоздушиых кла- панах сборок .1 и 4 воздушные клапаны (крышки) должны быть закрыты. Зазоры между кулачковыми шайбами кантовочной лебедки и роликами на ее ры- чагах должны быть минимальными (2— 3 л.ч). Излишние зазоры уменьшают вели- чину хода конца рычага лебедки. Для того чтобы обеспечить ход штанг кантовочных кранов и газовоздушных кла- панов 610 мм, необходимо, чтобы конец ве- дущего рычага кантовочной лебедки имел- ход на 45—50 мм больше для компенсации влияния слабины ведомой части кольца кан- товочного механизма и упругого удлинения штанг, канатов или цепей. Равенство ве- личины хода штанги в различных точках по длине батареи не может быть достигнуто. Подрегулировка поворота ведущих рычагов кранов и клапанов производится корректи- ровкой высотного расположения штанг. При закреплении рычагов кантовочных кранов коксового газа к штангам кантовоч- ного механизма необходимо обеспечить сле- дующие положения кантовочного крана: а) «газ открыт»—риска на пробке крана вертикальна; б) «пауза кантовки» — кран закрыт, риска- на пробке составляет угол не менее 45° к вертикали; в) «газ закрыт» — риска на пробке гори- зонтальна. В этом положении (при избыточ- ном или недостаточном ходе штанг) допус- каются отклонения до 6—8°. Регулировка натяжения в кольцах канто- вочного механизма производится стяжными гайками. Натяжение должно быть таким, чтобы на ведомой ветви у рычага кантовоч- ной лебедки не было заметного провисания каната или цепи. При остановках обогрева производится перекантовка в положение, при котором краны коксового газа или клапаны домен- ного газа будут полностью закрыты. Это по- ложение соответствует повороту ведущих рычагов газовоздушных клапанов на 30° и рычагов кранов коксового газа на 45° от начала кантовки. При этом угол поворота шайбы кантЪвочной лебедкя от исходного рабочего положения составляет 54°.
Арматура, закладываемая в кладку 109 Клапаны или краны и номера наварок Время от начала кантовки, сек 1 1 3 * 5 « 7[в|3|ф /2|И|»|?5|и|;7|7У|»|2/?|2?|22|23|24|25|2б|27|2«|22|за Обогрев коксовым газом Кантобочные краны для коксового газа Клапаны продуктов горения - “1 Воздушные клапаны(1и2) - Клапаны продуктов горения - Воздушные клапаны(3и^} - -4 —1 Обогрев доменным газом Газовый клапан 11) Клапаны продуктов горения — Воздушный клапан(2) -- Клапаны горения - Воздушный клапан (3) 4- Газовый клапан(О) - -и Клапан закрыт Начало открывания клапан открыт клапана полностью Рис. 5-18. Зависимость во времени между работой отдельных клапанов и кранов при кантовании для типовых газовоздушиых клапанов. В скобках указаны номера сборой ШИВЕРЫ ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЯГИ В БОРОВАХ Известны два типа шиберов: поворотный •(«бабочка») и подъемный. Наиболее рас- пространены поворотные шиберы. Поворот шибера ограничивается специ- альными ограничителями в пределах от •0° — когда проход для продуктов горения открыт полностью, до 80° — когда этот про- ход значительно сужен. Полное перекрытие сечения борова запрещается. В общем борове, расположенном в торце батареи, устанавливают шибер с ручным уп- равлением, в продольных боровах под пе- чами перед подсоединением их к общему бо- рову, устанавливают шиберы с автомати- ческим управлением. Шиберы в боровах под печами объединя- ются попарно при помощи рычажной пере- дачи. Одна пара шиберов регулирует отвод продуктов горения с машинной стороны батареи, другая — с коксовой. Каждая па- ра шиберов управляется одним сервоприво- дом СП-120—250. Назначение шибера с ручным управлени- ем в общем борове — первичная грубая ре- гулировка при большом резерве тяги дымо- вой трубы. Между лопастями шибера н стенками борова должен быть по всему пе- риметру зазор 50 мм. На коксовых батареях с емкостью печной камеры 30 м3 с расположением общего бо- рова по оси средней печи батареи шиберы с автоматическим управлением располагают в поперечных боровах за путями коксовытал- кивателя. После шиберов продукты горения попадают в общий боров, где устанавлива- ется шибер с ручным управлением. Лопасти шиберов изготавливаются из жа- роупорного чугуна. Верхний конец вала подвешен .на упорном шарикоподшипнике; нижний конец вала центрируется при помо- щи скобы. АРМАТУРА, ЗАКЛАДЫВАЕМАЯ В КЛАДКУ Типовые рама и крышка загрузочного лю- ка показаны на рис. 5-19. На крышке люка имеются центрирующий штырь и сектор для захвата люкосъемным механизмом углеза- грувочного вагона. Внутренняя по- лость крышки футеруется огнеупорным бе- тоном. В настоящее время распространяются са- моуплотняющиеся загрузочные люки двух типов (рис. 5-20), не требующие заливки или чеканки и после установки крышки. Рамы и крышки типовых загрузочных лю- ков изготавливаются из жароупорного чугу- на, крышки с ножевым уплотнением — из стального литья. Наблюдательный глазок в регенератор ус- танавливается в щитах изоляции зеркал ре- генераторов и служит для наблюдения за состоянием верха регенератора и контроля температур и давления в этой зоне. Глазок состоит из трубы диаметром 1 Ча" с на- винченным в передней части трубы чугун- ным корпусом с откидной крышкой. Тру- ба глазка устанавливается на асбестовом
но Оборудование коксовых печей Рис. 5-19. Типовой загрузочный люк с теплоизо- ляцией уплотнении. От глазка отходит отводная трубка, с помощью которой можно про-, изводить замер Давления с площадки тон- неля. Наблюдательные глазки устанавливают в верхнем ряду кладки печей над вертика- лами и перекидными каналами. Наблюдательный глазок состоит из пря- моугольного корпуса — седла и конической крышки. Крышка имеет проушину для от крывания. Седло и крышка изготовляются из чугуна. СТОЯКИ ДЛЯ ОТВОДА ГАЗА ИЗ ПЕЧЕЙ В клапанных коробках стояков происхо дит интенсивное охлаждение газа путем орошения аммиачной водой. До 1960 г. типовыми были стояки, пока- занные на рис. 5-21. Сальниковое уплотне- ние расположено между клапанной короб- кой и коленом стояка. Когда печь включена в газосборник, кла- пан гидрозатвора открыт, верхняя крышка закрыта. Во время выдачи печей и при их загрузке клапан гидрозатвора закрыт, а крышка открыта; высота гндрозатвора 40 мм. Управление клапаном и крышкой раздельное и производится вручную. Вертикальные трубы стояка футеруют шамотным кирпичом толщиной 65 мм. Крышки стояков после их закрывания не- Рнс. 5-20. Самоуплотняющиеся загрузочные люки: а — с посадкой острия крышки иа горизонтальную проточку в раме люка; б — с посадкой крышки в коническое гнездо
Стояки для отвода газа из печей 11V крышкой; 9 — футеровка шамот- ным кирпичом обходимо заливать раствором или чеканить шихтой для уплотнения. В настоящее время распространяются са- моуплотняющиеся крышки стояков с посад- кой острия крышки на плоскость (рис. 5-22, а) и с посадкой острия крышки на ко- нус (рис. 5-22, 6). Второй тип уплотнения требует несколько меньших затрат труда на чистку, чем первый, но возможны закли- нивание крышки или неплотная посадка в гнездо из-за перекоса. Стояки новой конструкции (рис. 5-23) от- личаются тем, что рычажная система свя- зывает крышку стояка и клапан гидрозатво- ра. Для открывания крышки и закрывания затвора (или наоборот) требуется одно дви- жение ведущего рычага. Управление такими стояками может быть механизировано с уг- лезагрузочного вагона. Стояк имеет самоуплотняющуюся крышку с посадкой острия на горизонтальную плос- кость. Вертикальная труба и колено вплоть до места подвода пара футерованы, внут- ренняя полость крышки стояка заполнена футеровкой. Сальниковое уплотнение располагается между коленом и трубой иа вертикальном участке стояка со стороны печей. Днище клапанной коробки выполнено с большим наклоном для уменьшения отложе- ний в клапанной коробке и клапане. Рис. 5-22. Самоуплотняющиеся крышки стоя- ков При определении проходных сечений стояка принимается скорость газа при тем- пературе 700° С ие более 3,0—3,5 м!сек (без учета водяных паров). Для изготовления колен и клапанных ко- робок стояков применяют чугун СЧ. 18-32 или СЧ.21-40; для крышек стояков — чугун. ЖЧХ-0,9 или литую сталь 25Л1. Клапан гидрозатвора изготовляют из стали 25Л1.
412 Оборудование коксовых печей Рис. 5-23. Новая конструкция стояка для отвода газа из коксовой печи: 1 — клапанная коробка стояка; 2 — колено; 3 — раструб для сальникового уплотнения; 4 — вер- тикальная труба; 5 — щит-экран; 6 — крышка стояка; 7 — контргруз крышки; S — тяга; 9 — пружина; 10 н 11 — рычаги для управления стоя- ком; 12 — рукоятка ручного управления Вес колена и клапанной коробки стояка 865 кг, вес трубы стояка 265 кг, вес ком- плекта стояков на одну батарею из 65 печей 146,5 т. ГА30СБ0РНИКИ КОКСОВЫХ ПЕЧЕЙ Газосбориики устанавливают на крон- штейнах анкерных колонн на расстоянии 900—925 мм от кромки кладки до оси газо- сборника. На некоторых действующих батареях име- ется только один газосборник с машинной стороны. Два газосборника обеспечивают лучшие условия для осуществления без- дымной загрузки и работы персонала на верху печей. Газосборник представляет собой трубу диаметром 1200—1500 мм, имеющую шту- цера для подсоединения стояков, газосброс- ных свечей, гидрозатворов со смоляными ящиками. В центре каждого газосборника имеется литой стальной тройник для присое- динения перекидного газопровода. При определении диаметра газосборника принимается, что весь газ от батареи по- ступает в один газосборник. При этом раз- ность давлений по длине газосборника от места отвода газа до наиболее удаленных печей не должна превышать 1—1,5 мм вод. ст. У газосборников, изготовленных до 1957 г., как правило, все швы были клепа- ными. В настоящее время для продольных и по- перечных швов применяется автоматическая Характеристика газосборников Таблица 5-5 Тип печей и батарей Диаметр газосбор- инка мм Вес двух газосбор- ников кг Длниа каждого газосбор- ника мм Сторона батареи Место"отвода обратной аммиачной воды Разность уровней участков газосбор- ника Печи емкостью 21,6 л8; межосе- вое расстояние 1143 мм (число печей в батарее 65) 1300 98750 75070 Машинная В центре газо- сборника 220 Коксовая В одном торце газосборника 430 Печи емкостью 30 .и8; межосевое расстояние 1300 мм (число печей в батарее 77) 1500 113800 101000 Машинная В центре газо- сборника 300 Коксовая В обоих торцах газосборника 300 1400* 108000* 101000 Машинная В центре газо- сборника 300 Коксовая В обоих торцах газосборника 300 Данные относятся к газосбориикам, изготовленным из труб по ГОСТ 4015—58
Перекидной газопровод 113 сварка под слоем флюса, а штуцера прива- ривают ручной сваркой с применением элек- тродов со специальными покрытиями. В по- следних проектах предусматривается изго- товление газосборников из сварных труб заводского изготовления по ГОСТ 4015—58. Газосборники устанавливают с уклоном 0,006, благодаря чему улучшился сход фусов. В табл. 5-5 приведены основные характе- ристики газосборников для типовых бата- рей. Толщина стенок газосборников принима- ется равной 10 мм исходя из необходимости Для сброса газа в атмосферу на каждом газосборнике имеется четыре тазосбросных свечи. Управление выпуском газа в свечу производится гидравлическим затвором све- чи (рис. 5-24). На тарелку свечи непрерыв- но льется аммиачная вода, создающая гид- равлический затвор. Управление гидравли- ческим клапаном ручное. Разработана так- же конструкция автоматического гидравли- ческого клапана. При повышении давления в газосборнике сверх заданной величины гидрозатвор продавливается, и газ выхо- дит через трубу в атмосферу. Высота гидравлического затвора устанавливается Рис. 5-24. Затвор для свечи газосборника: верхний корпус; 2 — нижний корпус; <3 — перегородка; паны, 5 — рычаги с контргрузами 4 — тарельчатые кла- обеспечить длительную безаварийную рабо- ту газосборника при наличии больших тер- мических напряжений, возникающих в стен- ках газосборника под влиянием переменной разности температур по периметру и длине газосборника, в особенности при ава- рийных остановках подачи оросительной воды. Имеется два типа установки на газосбор- нике штуцеров для подсоединения стояков: все штуцера устанавливают по отношению к продольной оси газосборника на одном уровне (при наклонном положении гаю- сборника это вызывает переменную высоту стояков) и все штуцера устанавливают на постоянной высоте от верха печей. Вто- рой способ принят в настоящее время как типовой. Расстояние между смежными штуцерами принимают на 1 мм меньше, чем расстояние между смежными печами в горячем состоя- нии. Благодаря этому достигается совпаде- ние осей штуцеров на газосборниках и пе- чей при эксплуатации. Обратная аммиачная вода вместе с Фуса- ми и смолой выводится из газосборника че- рез гидрозатворы со смоляными ящиками. Высота гидрозатвора обычно принимается 80—100 лги. справочник коксохимика, т. II путем регулирования уровня слива воды из свечи. На некоторых коксохимических заводах управление затворами свечей автоматизиро- вано с помощью электрических исполнитель- ных механизмов типа ИМТ 25/120, которые устанавливают непосредственно возле за- творов. Импульсом для срабатывания этих механизмов служит повышение давления в газосборнике. ПЕРЕКИДНОЙ ГАЗОПРОВОД Перекидной газопровод (рис. 5-25) слу- жит для передачи коксового газа из газо- сборников коксовой и машинной сторон ба- тареи в газопровод прямого газа. Для под- держания перекидного газопровода предус- матривается мост, поддерживающий про- летную часть перекидного газопровода. На горизонтальном участке перекидного газо- провода установлен сальниковый компенса- тор. Два дроссельных клапана расположены на вертикальных участках газопровода над тройниками газосборника. Управление дроссельным клапаном коксовой стороны ручное с помощью рычага, который можно
114 Оборудование коксовых печей застопорить в нужном положении. Дрос- сельный клапан с машинной стороны управ- ляется автоматически с помощью сервопри- вода. Третий дроссельный клапан установлен на нисходящей трубе перекидного газопровода, диска, либо одновременным вращением и диска и кольца. Управление этим дроссельным клапаном производится автоматически сервоприводом, который располагается в будке КИП на площадке моста прямого газопровода. Рис. 5-25. Узел подвода пара к стояку для пароинжекции: 1 — звенья перекидного газопровода; 2 — сальниковый компенсатор; 3, 4, 5 — дроссельные клапаны; 6 — смоляной ящик с гидрозатвором; 7 — мост, несущий перекидной газопровод по которой проходит весь поток газа. Внут- ри корпуса клапана находятся поворотное кольцо и диск, составляющие вместе дрос- сельную заслонку. В зависимости от количе- ства газа регулирование может осуществ- ляться либо вращением только внутреннего Звенья перекидных газопроводов изготов- ляют сварными из стальных листов толщи- ной 6—7 мм. При определении площади се- чения звеньев исходят из того, что общее сопротивление перекидного газопровода не должно превышать 30—40 мм вод. ст.
Г л а в a 6 ГАЗОПРОВОДЫ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ТРУБОПРОВОДЫ НА КОКСОВЫХ ПЕЧАХ ГАЗОПРОВОДЫ Для отопления коксовых печей применяют коксовый, богатый (обезводороженный) и бедный (доменный и генераторный) газы. Газопроводы располагаются в тоннелях коксовых печей и под кантовочный помеще- нием с выводом наверх для подключения к внешним газопроводам. Коксовый и доменный газы обладают от- равляющими свойствами, поэтому к газо- проводам предъявляются высокие требова- ния по герметичности. Потребное давление газа на общем под- воде к двум батареям определяется сумми- рованием потерь давления: ~^Робщ — ^Рп А-Рр "И ^Рар> где АРП — все виды потерь давления в разветвленной сети подводов к распределительным газопрово- дам; АРр — запас давления на работу авто- матического дроссельного кла- пана с пережатием потока бо- лее 50%; ДРар — суммарное сопротивление арма- туры, подводящей газ к печам от распределительного газопро- вода. Минимальное давление при обогреве кок- совым газом 350 мм вод. ст., при обогреве доменным газом 400 мм вод. ст.; нормаль- ное давление — соответственно 450 и 500 мм вод. ст. Давление газа в распределительных газо- проводах ограничивается достигнутой гер- метичностью арматуры и не должно превы- шать при обогреве коксовым газом 250 мм вод. ст. и доменным 200 мм вод. ст. Расчетное давление газа — это макси- мальное давление, на которое отрегулиро- вано газосбросное устройство или регулятор давления, устанавливаемые на внешних се- тях газопроводов. Обычно оно должно быть не ниже 500—600 мм вод. ст. Во время кантовок давление в отопитель- ных газопроводах повышается и может до- стичь расчетной величины. Подводы газа от внешних газопроводов к коксовому блоку должны быть надземными. 8* Коксовый газ, поступающий на отопление печей, предварительно подогревается в га- зоподогревателе до 40—60° С для предот- вращения выпадения нафталина, уменьше- ния количества конденсата, а также для обеспечения постоянной температуры газа. В последние годы для защиты арматуры отопления от засорения применяется вто- ричная очистка коксового газа в электро- фильтрах типа С-7,2, устанавливаемых по- сле бензольных скрубберов перед подачей газа на обогрев коксовых печей. Доменный газ, применяемый для обогрева коксовых печей, не должен содержать пыли более 6 мг/м3 (при 0° С и 760 мм рт. ст.). Регулирование подачи газа в распредели- тельные газопроводы осуществляется авто- матически по расходу или по давлению га- за. Для этого на подводящей части газопро- водов устанавливают диафрагмы и дроссель- ные клапаны. Дроссельные клапаны лучше устанавливать после диафрагмы, так как в этом случае они не оказывают влияния на поток газа перед диафрагмой. Из-за не- больших размеров под кантовочным поме- щением и по условиям компоновки прямые участки газопроводов перед диафрагмой делаются не менее 10—13 диаметров, а пос- ле нее — не менее трех диаметров газопро- вода. Для продувки газопроводов перед пуском газа по концам распределительных газопро- водов располагаются продувные свечи. Высота свечей принимается такой, чтобы газ, выходящий из свечи, рассеивался в ат- мосфере без вреда для обслуживающего персонала коксовых печей. Выходное отверстие свечей должно быть расположено на высоте не менее 12 м от уровня земли и не менее 4 ж от уровня пло- щадки для обслуживания газосборников. Конденсат газа из подводящей части и распределительных газопроводов отводится в специальные гидрозатворы, заполненные водой. Глубина гидравлического затвора должна быть не менее расчетного давления плюс 500 мм. Для обеспечения стока кон- денсата подводящая часть газопроводов вы- полняется с уклоном 0,003—0,005. Линия от- вода конденсата от газопроводов до гидро- затворов собирается на фланцах, причем со
116 Газопроводы и технологические трубопроводы на коксовых печах стороны газопровода устанавливается кран, а со стороны гидрозатвора — задвижка. Ус- тановка бронзовой арматуры не допуска- ется. Для пропарки и продувки к газопроводам подводится пар давлением 3—4 кг!смг. Пар подводится при помощи съемного патрубка или шланга, причем со стороны газопровода устанавливается задвижка или кран, а со стороны паропровода—вентиль. После прекращения подачи пара патрубок снима- ется и на задвижку ставится заглушка. Компоновка газопроводов Газопроводы, подающие газ для отопле- ния печей, состоят из подводящей и распре- делительной частей. На рис. б-il и 6-2 показаны совмещенные схемы различных компоновок подводящих Рис. 6-1. Подводящая часть газопроводов кок- сового и доменного газа для батарей с печами ем- костью 21,6 At3:, / — газоподогреватель; 2 — измерительные ди- афрагмы; 3 — дроссельные клапаны; 4 — за- движки газопроводов, применяемых для батарей с боковым подводом газа к печам. Под кантовочным помещением подводя- щие газопроводы коксового и доменного га- за разветвляются и подсоединяются к рас- пределительным газопроводам па машинной и коксовой сторонах батареи. Газоподо- греватель для подогрева коксового газа устанавливается перед разветвлением газо- провода. Газоподогреватель включается так, чтобы газ в случае необходимости мог проходить мимо него Задвижками, установленными на подводя- щих газопроводах, управляют из кантовоч- ного помещения. Доменный газ с коксовым для повышения теплотворной способности смешивается на общецеховой смесительной станции или не- посредственно под кантовочным помеще- нием. В последнем случае, как показано на рис. 6-1, прокладывается дополнительный газо- провод Ду250, подводящий коксовый газ к распределительным газопроводам доменно- го газа. Для получения более однородной смеси на газопроводах доменного газа уста- навливают смесители. Теплотворная способность смеси домен- ного газа с коксовым обычно доводится до 1050—1100 ккал!м?. Для печей с нижним подводом коксового газа предусматривается дистанционное уп- равление задвижками и автоматическое ре- гулирование подачи газа на отопление пе- чей. Щиты КИП и пульты управления уста- новлены в диспетчерской, общей для двух батарей. Для подогрева газа устанавливается один горизонтально расположенный газоподогре- ватель на две батареи. К распределительным газопроводам каж- дой батареи с машинной и коксовой сторон газ подводится самостоятельно. На каждом подводе установлена задвижка с электро- приводом. Благодаря увеличению прямых участков до и после диафрагмы создаются лучшие условия для регулирования подачи газа по сторонам. На батареях с боковым подводом газа к печам распределительные газопроводы кок- сового газа располагаются в тоннелях под обслуживающими площадками, а газопро- воды доменного газа — в каналах за край- ними боровами с машинной и коксовой сто- рон. Распределительные газопроводы ук- ладываются на катучие или скользящие опоры горизонтально. В связи с постепенным уменьшением ко- личества проходящего газа на распредели- тельных газопроводах по длине батарей де- лают два-три перехода на меньшие диамет- ры. По концам распределительных газопро- водов устанавливают продувные свечи, ко- торые отключены от газопровода за- движкой. |В соответствии с требованиями правил безопасности установка взрывопредохрани- тельных клапанов на свечах запрещается. Штуцеры на распределительных газопро- водах доменного газа привариваются при монтаже. Звенья подводящих и распределительных газопроводов соединяют сваркой. Фланцы разрешаются только в местах установки оборудования, задвижек и арматуры, а так же в местах, где по условиям монтажа сварка не может быть осуществлена. Для доступа внутрь газопроводов преду- сматриваются лазы в количестве не менее трех на каждом распределительном газо- проводе.
Газопроводы 117 Конденсат из подводящих и распредели- тельных газопроводов отводится в гидро- затворы, установленные под кантовочиый помещением и по концам батарей. Устройства для контроля и регулирования На подводящих и распределительных га- зопроводах предусматривают устройства, необходимые для установки приборов регу- лирования и контроля теплового режима обогрева. Обязательные объекты регулирования и контроля на подводящем газопроводе — давление, расход и температура газа до га- зоподогревателя и после него. Автоматичес- кие калориметры устанавливают на общем подводе газа к батареям. На распредели- тельных газопроводах по сторонам контро- лируют давление и расход газа; здесь при- меняют две схемы регулирования: 1) схема с автоматическим регулированием постоян- ного расхода газа и контролем давления по сторонам батареи; 2) схема с автоматичес- ким регулированием заданного давления по сторонам батареи и контролем расхода газа. Преимущества схемы регулирования по давлению в том, что в случае изменения по- дачи газа в отдельные печи — при регули- ровании, а также при нарушениях в подаче вследствие загрязнения арматуры — не тре- буется менять заданное давление, так как общий расход газа на батарею автомати- чески изменяется. Независимо от применяемой схемы регу- лирования предусматривается сигнализация понижения давления ниже допустимой ве- личины на общем подводе (50 мм вод. ст.) с автоматическим отключением обогрева. Расчет газопроводов Сечение отопительных газопроводов опре- деляется по формуле 3600ц где F — площадь поперечного сечения газо- провода, л2; Q — расход газа на обогрев печей, м3/ч; v — нормативная скорость газа, м/сек. Нормативную окорость газа для подводя- щей части газопровода к двум батареям принимают равной 20 м/сек, для подводя- щей части газопровода к каждой батарее 15 м/сек, для распределительного газопро- вода 12 м/сек. Оборудование газопроводов Газоподогреватель (рис. 6-3) представля- ет собой теплообменный аппарат, состоящий из трех секций, соединяемых на фланцах. Средняя секция газоподогревателя явля- ется кожухотрубчатым теплозбменником и
'118 Газопроводы и технологические трубопроводы на коксовых печах Рис. 6-3 Газоподогреватель Рис. 6-4. Смеситель состоит из корпуса с приваренными покой- цам решетками, на которых герметически закреплены трубы. Греющий пар с давлением 3—4 кг)см1 по- дается в межтрубное пространство. Темпе- ратура уходящего из газоподогревателя га- за регулируется автоматически. Конденсат газа отводится через штуцер в днище нижней секции, а конденсат пара — из нижней части теплообменника. На теплообменнике установлен предохра- нительный клапан. Средняя секция газоподогревателя тепло- изолируется. Дроссельные клапаны рассчитываются на устойчивое регулирование при нормальном расходе газа с углами поворота в 22—45°. Управление дроссельными клапанами осуществляется при помощи сервопри- водов. , Конструкция смесителя показана на рис. 6-4. Коксовый газ поступает в наружную полость и, проходя через отверстия внут- ренней трубы, смешивается с бедным газом. Для чистки смесителя в наружную по- лость подводится пар. Материалы, применяемые для изготовления газопроводов Звенья подводящих и распределительных газопроводов изготовляют из готовых стан- дартных труб или из листвой стали марки Ст. 3. Фланцы для звеньев газопроводов — из листовой или полосовой стали марки Ст.З. Качество труб и стали, применяемых для изготовления газопроводов, должно быть удостоверено сертификатом. Прокладки для уплотнения фланцевых соединений газопроводов диаметром до ДуЗОО изготовляют из асбестового картона, а от Ду350 и выше — из асбестового шнура, пропитанного суриком (80%) на масле (20%). Применение резины допускается для газо- проводов холодного чистого доменного газа Требования, предъявляемые при изготовлении газопроводов Газопроводы должны быть герметичны. Изготовление, испытание и приемку звеньев газопроводов следует производить в соот- ветствии со специальными техническими ус- ловиями, которые являются неотъемлемой частью проекта газопроводов. Звенья газопроводов после изготовления подвергают контрольным испытаниям на плотность: а) сжатым воздухом с избыточным дав- лением 0,65 кг!смг с промазкой мыльным раствором швов звеньев, имеющих фланцы; б) промазкой керосином швов звеньев, не имеющих фланцев, с предварительной ок- раской мелом наружной поверхности шва. Осмотр швов производится через 12 ч после промазки их керосином. Дефектные места сварных швов должны быть вырублены и вновь заварены, после чего звено подвергается повторному испыта- нию на плотность. Чеканка сварных швов не допускается. При окончании монтажа или капитально-
Газопроводы 119 го ремонта газопроводы могут быть введе- ны в эксплуатацию только после испытания па плотность. Испытание на плотность про- изводится сжатым воздухом с избыточным давлением 0,65 кг! см2 при отключенных ап- паратах н при заглушенных штуцерах рас- пределительных газопроводов коксового и бедного газа, а также отводах к изме- рительным приборам, свечам и гидрозатво- рам. Результаты испытаний считаются удовле- творительными, если величина утечки на ис- пытуемом участке в течение 2 ч не превы- шает 2% объема воздуха, находившегося в газопроводе. Утечка в процентах определяется по фор- муле где Рнач, Рнон — абсолютное давление воз- духа в начале и конце ис- пытания; Тнлп, Укон — абсолютная температура воздуха в газопроводе в начале и конце испытания. После присоединения арматуры отопления печей коксовым газом и регулировочных клапанов бедного газа распределительные газопроводы в сборе с арматурой подвер- гаются испытаниям сжатым воздухом на плотность фланцевых соединений. Испытание распределительных газопрово- дов коксового газа производят следующим образом: а) гидрозатворы для отвода конденсата заполняют водой, а крайние звенья прямого участка газопровода, штуцера для свечей и фланцы у диафрагм заглушают; б) испытание производят при давлении воздуха 0,1 кг/см2 в двух положениях ар- матуры отопления: стопорные и кантовочные краны открыты; стопорные краны открыты, кантовочные закрыты; в) результаты испытаний считают удовле- творительными, если потери давления в каждом испытании в течение 30 мин не пре- вышают 10% от избыточного давления, при- веденного к одинаковым температурным условиям. Испытание распределительных газопрово- дов бедного газа производят дважды: а) при закрытых регулировочных клапа- нах и давлении воздуха 0,2 кг/см2. Результаты испытания считают удовле- творительными, если потери давления в те- чение 30 мин не превышают 10% от избы- точного давления, приведенного к одинако- вым температурным условиям; б) при открытых регулировочных клапа- нах и закрытых газовых тарелках газовоз- душных клапанов. Испытания производят группами по 5 га- зовоздушных клапанов при сухой уплотня- ющей поверхности и давлении в газопро- воде 450 лл1 вод. ст. Результаты испытания считают удовле- творительными, если потери давления за 10 мин не превышают 20% от избыточного давлеяия, приведенного к одинаковым тем- пературным условиям. В обоих случаях воздухосборником слу- жит испытуемый газопровод. Эксплуатация -газопроводов В процессе эксплуатации необходимо строго следить за исправным состоянием и герметичностью газопроводов и всех устрой- ств, находящихся под газом. При обнаружении повреждений, влеку- щих за собой нарушение герметичности га- зопроводов, необходимо немедленно при- нять меры для их устранения. В отопительных газопроводах постоянно должно поддерживаться давление. При сни- жении давления газа в общем газопроводе до 50 мм вод. ст., а также в случае пре- кращения отсоса газа при отоплении печей коксовым газом производится остановка обогрева печей. При остановке обогрева печей кантовоч- ные краны и клапаны необходимо перекан- товать в закрытое положение и закрыть все стопорные краны, регулировочные клапаны и задвижки по сторонам батареи и на об- щем подводе. В случае остановки обогрева печей при работе газодувки отопительные газопро- воды остаются под давлением, а избы- ток газа выпускается через продувные свечи. Во всех случаях падения давления до ну- ля при длительных остановках (более 3— 4 ч), а также после вскрытия газопроводы перед пуском газа должны быть продуты паром через продувные свечи. При кратковременных ремонтах давление газа в газопроводах должно быть снижено до 10—20 мм вод. ст. После продувки паром производится про- дувка газопровода газом. При этом давле- ние газа поддерживается в пределах 80— 100 мм вод. ст. Перед пуском газа на отоп- ление печей необходимо проверить качест- во газа; при продувке коксовым газом про- верку производят путем зажигания пробы газа. Если газ чистый, проба загорается спо- койно, без хлопков. При продувке доменным газом необходи- мо убедиться в выходе доменного газа из свечи (по звуку) и анализом проверить содержание в газе кислорода. При пуске газа на отопление печей в рас- пределительных газопроводах необходимо при помощи задвижек поддерживать давле- ние газа в пределах 80—100 мм вод. ст. После включения на обогрев половины простенков закрывают продувные свечи, а после включения всех простенков устанав- ливают давление газа по сторонам батареи и включают регуляторы. В процессе эксплуатации необходимо сле- дить за состоянием газопроводов, для чего не реже одного раза в квартал производить замер перепадов давления на отдельных участках.
120 Газопроводы и технологические трубопроводы на коксовых печах ТРУБОПРОВОДЫ АММИАЧНОЙ ВОДЫ ЦИКЛА ГАЗОСБОРНИКОВ Для охлаждения коксового газа после выхода его из печей используют аммиачную или надсмольную воду, накапливающуюся в первичных газовых холодильниках при конденсации внешней и пирогенетической влаги шихты. Охлаждение осуществляется путем тонко- го распыления воды (с помощью форсунок) в коленах стояков и на вертикальных участ- ках перекидного газопровода. Аммиачная вода циркулирует в цикле по схеме: газосборники — осветлители — сбор- ники воды и снова газосборники. Темпера- тура воды устанавливается в зависимости от точки росы на уровне 80—84° С на линии нагнетания и 86—92° С на линии стока в осветлители. Для снижения накоплений в воде не- растворимых веществ часть воды система- тически выводится из цикла, который по- полняется за счет конденсата первичных газовых холодильников. В последние годы аммиачная вода широ- ко применяется для принудительного сгона фусов в газосборниках (гидравлический сгон). Форсунки устанавливают на коленах сто- яков, на свечах и по 14—16 штук на пере- кидном газопроводе для отвода прямого га- за. Для сгона фусов на дне газосборника (рис. 6-5) форсунки устанавливают через каждые две печи. Вода на охлаждение газа и огона фусов обычно отводится из верхней части распре- делительного аммиакопровода. Чтобы в этом трубопроводе не накапливалась смо- ла, уносимая с водой из осветлителей в ви- де смоловодяной эмульсии, и чтобы она не загрязняла форсунки в нижней части тру- бопровода (по его концам) имеются отво- ды воды диаметром 40—50 мм в газосбор- ник через форсунки диаметром 14—18 мм. Для охлаждения газа в последние годы применяют форсунки диаметром 6 мм (вме- сто применявшихся ранее диаметром 7— 8 мм); для сгона фусов — форсунки диа- метром 7 мм. В табл. 6-1 приведены рас- ходы воды на орошение газа через одну- форсунку в зависимости от исходного дав- ления и диаметра форсунки. Для нор- мального орошения и сгона фусов необхо- димо давление 1,5—1,8 ати. Таблица 6-1 Расход воды на орошение через одну форсунку в зависимости от ее диаметра и давления в коллекторе Давление перед форсун- кой ати Средний расход, л/мин, при диаметре форсунки, мм 6 7 8 9 0,25 11,03 14,17 17,66 21,56 0,50 13,48 19,27 25,10 28,96 0,75 15,41 24,60 29,10 34,90 1,00 20,73 27,80 33,46 39,43 1,25 23,40 31,26 37,76 43,3 1 ,50 24,30 32,73 41,10 47,1 1,75 25,76 34,70 42,36 51 ,7 2,0 28,20 37,40 46,60 — 2,25 30,00 40,36 — — С повышением давления плотность оро- шения по сечению конуса закономерно из- меняется (рис. 6-6) с увеличением в его внешней части и снижением до нуля в центральной. Лучшая равномерность по сечению достигается при малых диаметрах форсунок. Количество подаваемой воды на ороше- ние ранее рассчитывалось исходя из нормы 5—6 м?)т коксуемой сухой шихты при двух газосборниках и 4 ж3/'т при одном газосбор- нике. Характеристика устройств для оро- шения стояков и газосборников и нормаль- ные расходы воды на охлаждение газа даны в табл. 6-2 в зависимости от числа печей в батарее. С увеличением объема камер расход во- ды на тонну загруженной сухой шихты сни- жается, так как количество влаги, испаряю- щейся вследствие охлаждения газа, возра- стает незначительно, а число форсунок в расчете на одну и ту же производитель- ность сокращается. Количество испаряющейся влаги от ох- лаждения газов определяется по следующей формуле: У _ 0,85QB (7; — /2) Qi- Qiicn где <QB — тепло, уносимое из печи с га- зами, химическими продуктами и влагой шихты, ккал)т;
Трубопроводы аммиачной воды цикла газосборников 121 Qi— тепло, содержащееся в этих газах при температуре в газо- сборнике, ккал/т-, qB—количество воды, расходуемой на охлаждение, л/т; 6, h — температура воды на входе и выходе из газосборника; Фисп — теплота испарения, ккал/л; 0,85—коэффициент, учитывающий по- тери тепла стояками и газо- сборником. Скорость воды в напорном аммиакопрово- де принимается 2 м/сек, а в обратной са- мотечной трубе — не выше 1 м/сек. Из газо- сборника машинной стороны печей аммиач- ная вода через гидрозатвор высотой 100— 150 мм отводится непосредственно по пря- мому газопроводу, а из газосборника с кок- совой стороны—через гидрозатвор в от- дельный трубопровод к осветлителям. При отводе воды с коксовой стороны, вниз че- рез тоннели под путями коксовыталкива- теля, для устранения торможения стока парами и газами, выделяющимися из во- ды, скорость стока воды доводится до 0,5— 0,7 м/сек и устанавливается расширитель (рис. 6-7) для сброса газов в атмосферу. Аммиакопровод выполняется из обычных газовых труб и испытывается на давление в 6—10 ата. Рис. 6-6. Плотность орошения по конусу в зависимости от диаметра форсунки н исходного давления Таблица 6-2 Нормальный расход аммиачной воды на охлаждение газа в газосборниках. Характеристика Стояки Свечн Пере- кидной газопро- вод Сгон фусов Промыв- ка амми- акопро- вода Опций потребный расход воды, м3/ч, на батарею с 10%-ным запасом Расход воды на 1 m кок- суемой шихты, м3, in Испаряется воды в газо- сборникс от охлаждения газа и химических продук- тов, % к подведенной число форсунок d = 6 мм У л 3 число форсунок d = 6 мм У а? число форсунок d = 6 мм У а? число форсунок , d = 8 мм । 1 i I 1 число форсунок \ d — 14-н 1 8 мм м3/ч Батарея из 65 печей с объемом камеры 21,6 м3 и шириной 407 мм, пери- од коксования 15 ч . . . 130 190 16 23 16 23 64 156 4 32 475 7,0 2,0 Батарея из 77 печей с объемом камеры 30 м3 и шириной 450 мм, период коксования 17,5 ч ... 154 204 16 23 16 23 76 187 4 50 540 5,5 3,6 Батарея из 77 печей с объемом камеры 32,3 м3 и шириной 410 мм, период коксования 16 ч .... 154 204 16 23 16 23 76 187 4 50 540 4,6 5,0
a 22 Газопроводы и технологические трубопроводы на коксовых печах В связи с агрессивным действием горячей -аммиачной воды применяется стальная ар- матура. На всех отводах воды к форсункам уста- навливают проходные сальниковые краны, пробки для прочистки и фланцевые соеди- нения для снятия и прочистки отводов. Лучшее место расположения распредели- тельного коллектора на газосборнике— внешняя сторона обслуживающей площад- .ки. На подводящих трубопроводах аммиачной воды устанавливаются задвижки, а по концам распределительного трубопровода — манометры для измерения давления. Это позволяет распределять воду по коллекто- рам и поддерживать одинаковое давление на всех участках. На случай прекращения подачи аммиач- ной воды на орошение предусматривается подвод технической воды к распределитель- ным коллекторам в количестве до 25% от потребного для нормальной работы. При этом вода подается лишь в форсунки стоя- ков, а все остальные форсунки отключают- ся. Включение технической воды обычно применяют в том случае, если аварийная остановка продолжается свыше 30 мин и газосборник перегревается. ПАРОПРОВОДЫ Пар в коксовых цехах применяется для пропарки газопроводов, подогрева коксово- го газа, инжекции газов при загрузке пе- чей, чистке колен, а также для прогрева троллей и пропарки пцдрозатворов. Пот- ребность в паре на действующих батареях 15—30 кг/т сухой загруженной шихты. Практически для каждой батареи на на- грев коксового газа для отопления печей требуется 250—300 кг/ч и на пароинжекцию 300—400 кг/ч. В пересчете на 1 т шихты, с учетом конденсации в линиях подвода, это составляет от 9 до 10 кг. Остальное коли- чество уходит на пропуски пара в кранах. Число кранов на батарее в два раза пре- вышает число печей, и даже небольшие пропуски намного увеличивают расход па- ра на инжекцию. Пропуски пара через золотниковые карты увеличиваются по мере износа привалочных поверхностей, что видно из следующих данных: Давление пара, ати Утечка, кг/ч Новые краны 5 0,3 6 0,36 7 0,42 Краны, проработавшие больше года 5 2,8 6 3,4 7 4,0 Для снижения утечек па- ра при применении золотни- ковых кранов необходимо производить притирку при- валочных поверхностей. Пар от общей магистрали подводится для двух батарей по трубопроводу диаметром 80—100 мм. На отводах к каждой батарее устанавливают измерительные диафрагмы и регулирующий клапан с фиксацией давле- ния. Устанавливается также распределитель- ная гребенка для пропарки газопроводов с отдельными отводами и двойными отсекаю- щими кранами на каждом отводе. Диамет- ры отводов выбирают в зависимости от рас- хода. Отвод пара для пароинжекции имеет обычно диаметр 50—80 мм. При этом фак- тическое распределение давлений на отдель- ных участках паропровода для инжекции приведено в табл. 6-3. При одинаковом давлении пара с увели- чением его расхода увеличивается и ин- жекционная способность. При малых давле- ниях пара форсунки для инжекции должны иметь диаметр не менее 18—22 мм. Из практики эксплуатации известно, что в форсунках для инжекции, а также па участке паропровода после крана нередко наблюдаются отложения графита и уголь- ной пыли, снижающие эффективность паро- инжекции. В этих случаях необходима очистка форсунок от отложений. На паропроводах, предназначенных для пропарки газопроводов, по правилам без- опасности предусматривается съемный уча- сток для отсоединения паропровода по окончании пропарки. Арматура паропроводов выбирается исхо- дя из температуры перегрева и рабочего давления пара. Допускаемое максимальное давление пара в паропроводах коксового цеха 10 ати. Регулятор понижения давления
Отвод конденсата 123 Таблица 6-3 Давление в подводящем паропроводе при включении инжекции на одной печи и расход пара на инжекцию Насадки, мм Точки замера 14 18 22 Давление, ати: на подводе к двум ба- тареям 5 6 7 5 6 7 5 6 7 перед золотниковым кра- ном 4,5 5,5 6,5 4,0 5,0 6,0 3,5 4,5 5,5 после золотникового крана 4,0 4,9 5,9 3,55 4,5 5,45 3,1 4,1 4,8 Расход пара на собственно инжекцию (типовые рас- ширяющиеся форсунки), кг/мин 6,6 7,3 8,0 8,3 9,0 9,8 10,3 11,0 11,8 Рис. 6-8. Гидрозатвор для отвода га- зового конденсата до 4 ати устанавливается лишь на ту часть пара, которая направляется в газоподогре- ватель. ОТВОД КОНДЕНСАТА На коксовых печах имеется два вида конденсата: паровой и газовый. Паровой конденсат отводится отдельно от газового для возврата в цикл пароснабже- ния. На паровых линиях применяют серийные конденсатоотводчики типа 45с10ншт с опрокинутым поплавком и с входным диа- метром 25 мм. Газовый конденсат отводится в феноль- ную канализацию по отдельным линиям с уклоном не менее 5—10 мм на метр. При- меняют многоточечные конденсатоотводчп- ки с гидравлическим затвором; от Здо 12 вводов в зависимости от места установки (рис. 6-8). Конденсатоотводчик рассчитывается исхо- дя из максимального давления, возможного в газопроводе, плюс 500 мм вод. ст. Допу- скается установка одного общего конденса- тоотводчика для коксового и доменного га- зов, рассчитанного па максимальное давле- ние. На отводных линиях конденсата уста- навливают свечи для сброса в атмосферу возможных выделений газов, абсорбирован- ных конденсатом. Точка вывода газов располагается на 4 м выше рабочих мест. В процессе эксплуатации ведется наблю- дение за чистотой конденсатоотводчиков, уровнем воды в них и отеплением помеще- ний, где они установлены. Пар подводится для периодической пропарки и устранения твердых отложений. При пропарке и реви- зии сброс конденсата от газопроводов вре- менно отключается. Допускается сброс газового конденсата в газосборники печей путем перекачки его на- сосом.
Г л а в a 7 МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ КОНСТРУКЦИИ КОКСОВЫХ ПЕЧЕЙ АРМИРОВАНИЕ КЛАДКИ ПО ДЛИНЕ БАТАРЕИ Нагрузки на контрфорсы Батерея коксовых печей на своих кон- цах имеет упорные стены — контрфорсы, со- стоящие, из железобетонного или металли- ческого каркаса. Назначение контрфорсов — создавать про- тиводавление при разогреве и эксплуатации батареи, чтобы исключить движение масси- Рис. 7-1. Расчетная схема сил трення в корнюр- ной зоне коксовых печей ва кладки и обеспечить поглощение неиз- бежного роста ее за счет уменьшения раз- меров продольных температурных швов, оставляемых для этого в кладке коксовых печей (рис. 7-1). Продольные температурные швы в печах предусматриваются только в зонах сплош- ной кладки. Против камер коксования и ре- генераторов температурные швы отсутству- ют. Расширение кладки простенков на этих участках происходит в результате некоторо- го сужения ширины каждой камеры. В швах скольжения между температурны- ми швами при росте кладки печей возникают силы трения, величина которых зависит от нормального давления, в данном случае соб- ственного веса кладки и коэффициента тре- ния. Тонкий слой бумажного картона в швах скольжения хотя и обеспечивает неспекание раствора с одним из кирпичей, однако обуг- ливается и выгорает еще при низких темпе- ратурах, и поэтому можно считать, что тре- ние в швах скольжения происходит кирпич по кирпичу. Коэффициент трения для этого- случая принимается от 0,75 до 1,0. Массив кладки каждой печи расширяется, на обе стороны от своего центра (оси) тя- жести навстречу движению кладки соседних печей, и температурные швы уменьшаются. Силы, возникающие в швах скольжения ог трения, также направлены навстречу друг другу и поэтому уравновешиваются по всем печам батареи, за исключением крайних про- стенков, суммарная сила трения в которых должна быть поглощена контрфорсами. Таким образом, усилия, передаваемые на контрфорсы, определяются и рассчитываются по суммарной силе трения, возникающей в швах скольжения крайнего отопительного- простенка. Расчет нагрузки на контрфорсы для печей ПВР с высотой камеры 4,3 м а. На уровне свода камеры нагрузка ог собственного веса кладки на сводовые кир- пичи перекрытия камеры составляет 945 кг/м длины печи. Силы трения qT = 945 • 2 = 1890 кг/м, где 2 — удвоенная величина коэффициента трения, учитывающая случайное проникновение мертеля под картон шва скольжения. б. На уровне центра корнюрной зоны на- грузка от собственного веса кладки на среднее сечение корнюрной зоны, располо- женное между температурными швами под простенком, 7300 кг/м печи, или 7300 он = —-------= 1,325 кг/см-, Чн 55 -100 где 55 — средняя ширина участка корнюр- ной зоны против простенка (см. рис. 7-1). Суммарная площадь швов скольжения по всем рядам кладки, приходящаяся на вер-
Армирование кладки по длине батареи 125 тикальный ступенчатый ряд температурных швов зоны, FK = (10 + 5+ 14 + 16 + 5 + 5 + 4 + 4) X X 100 = 6300 сл2/л» печи. Суммарное вертикальное давление, прихо- дящееся на швы скольжения, <?н = 6300 • 1,325= 8350 кг/м. Силы трения q" = 8350 2 = 16 700 кг/м. в. На уровне пода регенераторов суммар- ная нагрузка от веса кладки на одну из •стен регенераторов 5800 кг/м. Сила трения q'^' = 5800 • 0,5 = 2900 кг/м, где 0,5 — коэффициент трения кирпичной кладки по железным листам. Эта нагрузка определена исходя из не- подвижности нижнего железобетонного ос- нования печей по отношению к кладке. Рис. 7-2, Схема контрфорсов, боровов в увязке с фундаментной плитой: а — контрфорсы, закрепленные в фунда- ментной плите; б — контрфорсы, закреп- ленные в железобетонном массиве боро- вов В действительности, кроме нагрузок от кладки, на контрфорсы в некоторых конст- рукциях фундаментов передаются усилия от трения между массивом кладки печей и же- лезобетонными боровами под печами 'г 2 2 где G6aT — вес кладки батареи из 65 пе- чей, г; f — коэффициент трения между кир- пичом и железом, смазанным маслом. Это усилие (рис. 7-2) не поглощается сопротивлением контрфорса и приводит к перекосу стен регенераторов и деформации контрфорсов. Установлено, что температур- ные швы между контрфорсами и боровами практически ие срабатывают. Крепление контрфорсов за железобетон- ный массив боровов и их скольжение ко нижней фундаментной плите вместе с боро- вами поглощает эти усилия и разгружает контрфорсы. При этом расстояние между осями соседних печей после разогрева ба- тареи увеличивается примерно на 1—2 мм в результате температурного роста масси- ва железобетонных боровов. Контрфорс рассчитывается по приведен- ным нагрузкам, как балка, свободно лежа- щая на двух опорах; определяются реак- ции на ее концах внизу у места заделки в фундаментную плиту и вверху для пере- дачи продольным анкерным стяжкам, вза- имно оттягивающим контрфорсы батареи. Продольные анкерные стяжки Расчетная нагрузка на каждую анкерную стяжку (рис. 7-3) обычно составляет 30— 35 т. Чтобы стяжки печей находились постоян- но под заданной нагрузкой и их натяжение не ослаблялось при нагреве, на обоих кон- цах устанавливают по три комплекта 10— 12-т сдвоенных больших и малых цилиндри- ческих пружин. Нагрузка на стяжки регу- лируется по усадке пружин. Для печен с длиной камеры 14—15 м необходимо шесть стяжек. После окончания разогрева батареи даль- нейшее постепенное перерождение динасо- вого кирпича до постоянного объемного ве- са 2,30—2,32 приводит к некоторому допол- нительному и необратимому росту кладки, особенно в первые годы эксплуатации. При сильно ослабленных или полностью снятых (для удобства обслуживания верха печей) стяжках контрфорсы, заделанные только в фундаментную плиту, не выдерживают кон- сольно приложенной нагрузки и смещаются в верхней части. Наклон контрфорсов на некоторых перекладываемых батареях до- стигает 100—150 мм. При этом наблюдаем- ся соответствующий перекос стен камер крайних печей. При эксплуатации печей нагрузки па стяжки могут быть наполовину меньше, чем при разогреве, так как подвижность кладки по швам скольжения обеспечена еще при разогреве печей и нет необходимости при- менять в расчете удвоенный коэффициеш трения. За нагрузками на стяжки должно вестись тщательное наблюдение. При значительных переменах в атмосферных условиях ослабле- ние натяжения стяжек не допускается.
126 Металлические конструкции коксовых печей Влияние температурных условий на арми- рование контрфорсов и работу продольных стяжек можно продемонстрировать следую- щим примером. Батарея состоит из 77 печей общей дли- ной 100 м. Температура продольных стяжек изменяется в зависимости от окружающей среды (день, ночь, атмосферные осадки и др.) на ±10, 20, 40 и 60° С. Определить Максимальные изменения в нагрузках на стяжки при отсутствии пружин (табл. 7-1), уменьшаются почти в три раза при уста- новке пружин на концах. Ливневые дожди вызывают особенно- большие изменения в температуре нагрева стяжек. Пружины на концах стяжек явля- ются обязательным элементом правильного армирования батареи. Рис. 7-3. Узел продольной стяжки у контрфорса. изменения в нагрузках на продольные стяж- ки для следующих случаев: продольные стяжки без пружин на концах; пружины на одном конце; пружины на обоих концах. Сечение продольных стяжек 9,5-2,5 = 24 см2; модуль упругости 2 106 кг!смг, допуска- емое предельное напряжение растяжения 18 кг/лж2. Пружины на концах цилиндри- ческие, работают параллельно. Комплект из трех пружин под нагрузкой 30 т дает ли- нейную усадку 46 мм. Нормальная рабочая нагрузка на стяжку 20 т. При отсутствии пружин на стяжках из- менения в рабочих нагрузках от колебания температуры можно определить по сле- дующей формуле: Xp — EFkM кг, где Е — модуль упругости, кг!см2; F — площадь поперечного сечения стяж- ки, см2; k — коэффициент линейного расшире- Стяжки (рис. 7-3) выполняются из поло- совой стали (Ст. 3) сечением 95x25 мм. По- лосы свариваются с помощью двух накла- док. Концы стяжек для удобства закрепле- ния у контрфорсов выполняются из круг- лой стали марки Ст. 3. При разогреве бата- реи стяжки от нагрева удлиняются; для компенсации удлинения на их концах до- полнительно к упорным гайкам устанавли- ваются муфты (римские гайки) с правой и левой резьбой. Продольные анкерные стяжки укладываются в углубления верха печей заподлицо с кладкой. Таблица 7-1 Изменения нагрузок на продольные иия от изменения температуры; А/ — разность температур, °C. Изменения в нагрузках, как видно из фор- мулы, не зависят от длины батареи и стяжки. При установке комплекта пружин в од- ном конце стяжки изменения в нагрузках рассчитываются по формуле Н. К. Кула- кова. стяжки при различных температурах их нагрева Измене- ние темпера- туры стяжек °C Пружины на одном конце стяжки Пружины на обоих концах стяжки Продольные стяжки без пружин 3 Х+ EF усадки где X — коэффициент изменения нагрузки от 10000 „ пружины ~ — =2150 кг/см; 3 — число пружин; /0— длина стяжки, см. При пружинах на двух концах каждой стяжки формула приобретает вид kl^t V 2 1 зх + EF кг. Исходная 20 8,3 20 8,3 20 нагрузка ±ю 5,76 2,4 3,46 1,43 2,28 ±20 11,5 4,8 6,90 2,86 4,56 ±40 23,0 9,6 13,80 5,72 9,12 ±60 34,5 14,2 20,70 8,58 13,68 8,3 0,95 1,90 3,80 5,70* Иногда применяют стяжки круглого се- чения по всей длине, однако они менее удобны в эксплуатации. Перед разогревом печей стяжки уклады- вают выше уровня верха кладки печей и у контрфорсов закрепляют на специальных подставках с болтами регулирования уров-
Поперечное армирование кладки батареи 127 ня. Когда рост кладки печей закончится, подставки удаляют. Во время эксплуатации печей нагрузка на каждую стяжку поддер- живается в пределах 20 т. ПОПЕРЕЧНОЕ АРМИРОВАНИЕ КЛАДКИ БАТАРЕИ Кладка печей по мере ее роста в процес- се разогрева и эксплуатации поддерживает- ся под некоторым напряжением, создавае- мым сопротивлением металлических колонн (рис. 7-4), располагаемых по осям отопи- Рис. 7-4. Схема поперечного армиро- вания батареи анкерными колоннами: 1 — большие анкерные колонны; 2 — малые анкерные колонны; 3 — арми- рующая балка внутри колонны; 4 — узлы пружин с предельной нагрузкой 4 т; 5 — узлы пружин с предельной нагрузкой 2 т тельных простенков с коксовой и машинной стороны. Для печей с двумя продольными регенераторами под каждой камерой уста- навливаются дополнительно малые колонны. • Анкерные колонны с обеих сторон печи взаимно стягиваются стяжками. На кон- цах стяжек устанавливают сдвоенные ци- линдрические пружины — большую и ма- лую, рассчитанные на суммарную нормаль- ную нагрузку 10 т (предельная 14,4 т). Поскольку верхние анкерные стяжки ра- нее свободно укладывали в углубление- кладки и не перекрывали сверху кирпи- чом (рис. 7-5, айв), пружины устанавли- вали только в одном конце. На нижней' стяжке, залитой бетоном в выстилке фун- даментной плиты, пружины устанавливали- с двух сторон. Исследования показали, что при пере- крытии верхних стяжек кладкой для удоб- ства уборки верха печей от просыпавшейся шихты стяжки прочно удерживаются в кладке трением и не сдвигаются при от- пуске болтов на одной из сторон. По этой причине в настоящее время как внизу, так и вверху батареи пружины устанавливают с обеих сторон. Изменение вертикально- сти фасадных стен печей дано в табл. 7-2. Таблица 7-2 Изменение вертикальности фасадных стен, мм Суммарное удлинение печей на уровне Свода камеры .... 198 210 280 Пода камеры .... 200 230 300 Корнюрной зоны . . . 188 198 210 Верха подовых каналов 155 160 160 Внутренняя и наружная полки анкерных колонн не одинаково нагреваются, разность температур между ними достигает 50— 70° С, что обусловливает обратный прогиб колонн в 8—10 мм.. По этой причине стрела прогиба нагруженных колонн всегда меньше расчетной. Анкерные колонны, не имеющие пружин- ной передачи давления армирования на. кладку печей, рассчитываются на равномер- но распределенную нагрузку 1,5—2 т/м. Ко- лонны с пружинным армированием отдель- ных зон кладки рассчитываются по диффе- ренцированным нагрузкам для этих зон. Нагрузки при дифференцированном армировании кладки каждой печи На участке армирующей рамы простенка, устанавливают две или три пружины с ра- бочей нагрузкой по 3 т на каждую (рис. 7-4 и 7-5, г). На уровне регенераторов и корнюрной зоны в основной колонне уста- навливают по три пружины с нагрузкой до- 1,5 т на каждую н на вспомогательном
128 Металлические конструкции коксовых печей анкераже две пружины с рабочей нагруз- кой по 2 г каждая. Суммарная нагрузка от внутренних пружин составляет от 14,5 до 17,5 г на каждую колонну, рабочие на- грузки на нижние н верхние стяжки — соот- ветственно от 7 до 10 т. При разогреве ба- тареи нагрузки могут быть уменьшены на 10—20% от рекомендуемых при эксплуата- ции. Сумма нагрузок по промежуточным уз- лам армирования кладки всегда меньше, чем общая нагрузка на пружины верхних и нижней стяжек анкерной колонны, из- за того, что стяжки могут нагреваться по 'разному в зависимости от времени года, условий эксплуатации и атмосферных ус- ловий. Запас в нагрузке на эти пружины компенсирует указанные температурные изменения длины стяжек, и нагрузки на кладку по промежуточным узлам армиро- вания остаются практически постоянными. На концах стяжек при этом возникают до- полнительные реакции от упора колонны в неподвижную кладку. Снижение или увеличение нагрузок на верхние и нижние анкерные стяжки и пру- жины следует производить периодически не менее 2-х раз в год (весной и осенью). Снижение нагрузок на стяжки следует производить осторожно, не допуская от- хода анкерных колонн от кладки и брони, а также учитывая, что нагрузка на них должна быть на 15—2О°/о больше сум- марной по промежуточным узлам армиро- вания. Для цилиндрических пружин на- грузки пропорциональны усадке (проги- бу) и могут рассчитываться по табл. 7-3. При кладке печей из различных материа- лов шамотная часть стен регенераторов с малым ростом при разогреве выполняется удлиненной на 60—70 мм по сравнению с динасовой частью стен. Анкерные колонны устанавливают вплот- ную к шамотной кладке. Для удержания динасовой кладки под заданной нагрузкой на колонне в узлах пружинного армирова- ния предусматриваются удлиненные упор- ные пальцы, скрепленные планкой от пере- косов при высотном росте кладки. К кон- цу разогрева батареи разность в длине ша- мотных н динасовых стен исчезает и анкер- ная колонна прилегает к кладке по всей вы- соте. Между динасовой и шамотной кладкой находится шов скольжения с заполнением тонкомолотым графитом. Коэффициент тре- ния для этого шва принимается 0,25—0,30. Низ шамотной стены заделывается в желе- зобетонную плиту и на анкерную колонну может передаваться только усилие сдвига, когда равнодействующая от силы трения и нормального давления выходит за пре- делы плиты (рис. 7-5,в). При высоте ша- мотной кладки 600—700 мм это усилие составляет около 3 г. Соответственно на время разогрева усилие на нижние стяж- ки повышается до 10—<12 т. При первичном разогреве массива печей температурный рост кладки и ее удлинение происходят по всем зонам соответственно повышению температуры. Кладка печей поддерживается под некоторым напряже- нием, чтобы у наружных головочных частей не было обрушений и выпучивания отдель- ных кирпичей. По мере роста кладки бол- товые крепления отпускаются; при этом ан- керные колонны, обеспечивая свободу роста, в то же время удерживают кладку под за- данной нагрузкой. При эксплуатации печей дополнительно- му удлинению подвержена в основном зона кладки отопительных простенков, где более высокие температуры и кирпич подвергает- ся постепенному перерождению до постоян- ного удельного веса; рост кладки происхо- дит также от переменного охлаждения и нагрева. Сдержать этот рост кладки невоз- можно, поэтому анкерные болты на колон- нах периодически отпускаются, обеспечивая некоторую свободу роста. При отходе ан- керных колонн, связанных с ростом зоны отопительных простенков, в корнюрной н регенераторной зоне, где роста кладки прак- тически нет, делается зональное армирова- ние (рис. 7-5,6). При расчете усилия армирования зоны отопительных простенков учитывается так- же усилие, передаваемое на анкерные ко- лонны от трения кокса по поду камеры н ползуна выталкивающей штанги. Эти уси- лия наиболее опасны на коксовой стороне. От скольжения кокса по поду это усилие наибольшее и затухает в кладке массива печей. При весе штанги Юти головки пресса 5 г нагрузка на головку и анкерные колон- ны составит И—12 г. Это усилие через кладку передается на две соседние анкер- ные колонны примерно поровну. Чтобы разгрузить анкерные колонны от этих периодически возникающих нагрузок, верхний пояс обслуживающих площадок с коксовой стороны выполняется жестким, способным воспринять эти нагрузки от ко лонн выдаваемой печи п рассредоточить их на смежные колонны. Усилия, возникающие при снятии дверей, передаются на армирующие рамы, а через них на колонны. Поэтому двери перед сня- тием первоначально приподнимают вверх о г порога (при этом нарушается связь их с коксовым пирогом), а затем отводят. Кроме горизонтальных нагрузок анкер- ные колонны несут вертикальные нагрузки от оборудования (мосты, газосборники, сто- яки, обслуживающие площадки, двересъем- ная машина и коксонаправляющая, упорный рельс и др.). Наибольшая вертикальная на- грузка по величине, достигающая 15—20 г, приходится с коксовой стороны на опорные колонны под мосты перекидных газопрово- дов. Опорные конструкции этих мостов рас- средотачивают нагрузки на две колонны. Анкерные колонны рассчитывают на не- обходимую жесткость от горизонтальных нагрузок, как свободно лежащую балку с рассредоточенными по длине нагрузками от пружинного армирования кладки.
Поперечное армирование кладки батареи 129 Моменты сопротивления поперечного се- чения колонн на уровне корнюрной зоны и нижней части простенка, где нагрузки мак- симальны, принимаются от 2300 до ров и корнюрной зоны — через однотавро- вые и двутавровые балки. Этим достигает- ся более равномерная нагрузка стен по всей высоте печи. Рис. 7-5. Основные узлы анкеража: а — узел верхней стяжки и упорного рельса; б — армирование стен регенераторов; в __ у3ел нижией стяжки; г — узел армирования брони; I — упорный рельс; 2 — сдвоенная пружина; 3 — армирование в большой колонне; 4 — армирование в малой колонне; 5 — пружина; 6 — фундаментный болт; 7 — броня; 8 — анкерная колонка; 9 — пружина этих периодически возникающих нагрузок, 2600 сма. Для печей с высотой камер боль- ше 5 м, моменты сопротивления соответ- ственно увеличиваются. Обычно применя- ют сварные колонны из двух балок № 36, усиленных накладными полосами в местах максимальных моментов и ослаблений для установки внутренних пружин. Применяют также полосы Ст.З, а также из широкопо- лочного двутавра, однако последние ме- нее удобны для зонального армирования кладки. Учитывая горизонтальные и вертикаль- ные нагрузки на колонны, а также неодина- ковый нагрев их частей, допускаемое на- пряжение на изгиб в ответственных сече- ниях колонн не должно превышать 1200 кг/см2. Нагрузки на кладку от колонн передают- ся на участке камеры через армирующую раму или брони, покрывающие фасадные головки простенка, а иа участке регенерате- 9 Справочник коксохимика, т. II Чтобы анкерные колонны при разогреве печей не увлекались растущей кладкой вверх, они прикрепляются к фундаменту болтами. о б Рис. 7-6. Сечение анкерных колонн в ме- стах установки: а — сварная из полосы; б — нз двутав- ровых балок
130 Металлические конструкции коксовых печей Таблица 7-3 Характеристика цилиндрических винтовых пружин Наименование Наружная для верхних и нижних стяжек анкерных колонн Внутренняя для верхних н нижних стяжек анкерных колонн Для армиро- вания стен регенераторов (устанавли- вается внутри анкерной колонны) Наружная для про- дольных анкерных стяжек Внутренняя для продольных анкерных стяжек Максимальная на- грузка, кг ... . Навивка .... Число рабочих витков Полное число вит- ков Диаметр кон- трольного стержня мм Диаметр конт- рольной гильзы, мм Диаметр прутка, мм Высота в свобод- ном состоянии, мм Диаметр по осям прутка, мм . . , . 10000 Правая 2,75±0,1 4,25±0,1 121 207 40+0,25 —0,50 195± 1 163 4400 Левая 4,75±0,1 6,25±0,1 65 120 25+0,2 —0,4 190+2 92±1 2500 Правая или левая 5,0±0,2 6,5±0,2 72 120 21+0,2 —0,4 180±2 96 10000 Правая 4,5 6,0 121 207 40+0,25 —0,50 295 ±4 163 4400 Левая 7,5 9,0 65 120 25 290 ±4 92 На- груз- ка кг Прогиб мм На- груз- ка кг Прогиб мм На- груз- ка кг Прогиб мм Наг- руз- к а кг Прогиб мм На- груз- ка кг Прогиб мм Расчетная вели- чина прогиба под нагрузкой .... Вес, кг 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 1 5±1 9±1 14±1,5 19±2 23±2,3 28+2,8 33±3,3 371 3,7 9,0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 5+1 10±1 14±1,5 19±2 24 ± 2,5 29±3,0 33±3,5 3,5 500 1000 1500 2000 12+1,3 23+2,5 34+3,5 45±4,5 1,0 3000 4000 5000 6000 7000 8000 21,6±2.2 28,8+2,9 36.0+3.6 43,2±4.3 50.4 + 5.0 54,0+ 5.4 30 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 15+1,5 22,5+2,25 30,0 ±3,0 37,5+3,7 45,0+4,5 52,5+5,25 60,0±6,0 10 Примечание. Материал пружин принимается по ГОСТ 2052—53. Для удержания броней и рам при разо- греве печей на заданной отметке пода ка- меры вверху анкерных колонн установле- ны упорные болты, одерживающие подъем рам вверх. Болты отпускаются по мере роста кладки. Верхние и нижние анкерные стяжки, за- деланные в кладку, работают при темпера- туре от 200 до 400° С и выполняются из круглого металла марки Ст. 3 диаметром 48—52 мм. Малое допускаемое напряжение в стяжках 300—600 кг^см? принимается в расчетах исходя из температурных условий их работы. Длина стяжек выбирается, ис- ходя из длины печей и роста кладки при разогреве и эксплуатации печей, запас в длине перед разогревом 300 мм на каж- дую сторону. Практика показала, что в местах загру- зочных и газоотводящих отверстий стяжки подвергаются усиленной коррозии от про- никновения из камер коксования сырых газов, содержащих агрессивные компоненты. В связи с этим в последние годы предусмат- ривают их защиту металлическими тонко- стенными трубками из нержавеющей стали. Трубки одеты на стяжки на участке против соответствующих отверстий камеры. Кроме контроля нагрузки на кладку по замеру усадки пружин на всех горизонтах на каждой анкерной колонне закрепляют натянутую стальную струну диаметром 2 мм, по которой измеряют стрелу прогиба. В табл. 7-3 приводятся характеристики цилиндрических пружин, применяемых для армирования кладки коксовых печей.
Площадки для обслуживания батареи 131 Фасадные стены регенераторов для гер- метизации и дополнительной изоляции за- крываются металлическими щитами-короба- ми. Крепятся эти короба к неподвижному коробчатому листу, подведенному под ан- керные колонны по всей высоте стен реге- нераторов п корнюрной зоны и прижатому к кладке пружинами зонального армирова- ния. Стык между коробами уплотняется ас- бестовым шнуром; короба заливаются пос- ле разогрева батареи раствором изоляцион- ной массы (асбестит). Для удобства монта- жа короба выполняются составными из грех-четырех частей (рис. 7-5). ПЛОЩАДКИ ДЛЯ ОБСЛУЖИВАНИЯ БАТАРЕИ Для обслуживания коксовых печей вдоль всего фронта батарей сооружают металли- ческие площадки с. железобетонным пере- крытием. Площадки с одной стороны опи- раются на кронштейны анкерных колонн, а с другой поддерживаются металлическими колоннами, опирающимися на подпорную железобетонную стенку с коксовой сторо- ны и на железобетонное основание первой нитки пути коксовыталкивателя с машин- ной стороны. В пространстве между колон- нами возводят фахферковые стены с окна- ми для естественного освещения и вентиля- ции тоннелей. В зависимости от климатических условии местности, кроме окон, в стенах предусмат- риваются дополнительные отверстия между кирпичами для поступления воздуха и вен- тиляции пли полностью раскрытые тоннели. В тоннелях под площадками размещается отопительная арматура, газопроводы, газо- воздушные реверсивные клапаны и другое оборудование. Для удобства уборки угольной и коксо- вой пыли площадки по верху железобетон- ной плиты выстилаются чугунными плита- ми или покрываются клинкерной плиткой. Металлическая конструкция площадок с коксовой стороны рассчитывается на гори- зонтальные и вертикальные нагрузки от двересъемпой машины и коксонаправляю- щей и от собственного веса бетонного и чу- гунного перекрытия. При расчете учитывается коэффициент динамичности, равный 1,2. Учитывая сложные условия работы пло- щадок на коксовой стороне, допускаемое напряжение для Ст. 3 принимается 1700 кг1см2 и па машинной стороне 1900 кг!см?. Все балки площадок и их закрепления рассчитываются как свободнолежащие бал- ки на двух опорах. Жесткость рельсов две- ресъемной машины при расчете площадок не учитывается. Продольные балки площа- док располагаются, как правило, непосред- ственно под рельсами и опираются иа крон штейны колонн. 9* Нагрузки двересъемной машины зависят от ее конструкции и принимаются по нагру- зочной схеме. Для современных печей с обь- емом камер 30 м3 сосредоточенная нагрузка от колеса достигла 15 т. Следует учитывать, что многие двересъ- емпые машины без пружинной передачи нагрузок на ходовые колеса при неровно- сти пути передают нагрузки на площадки в трех точках. Максимальная сосредото- ченная нагрузка от этого увеличивается до 20—21 т. К конструкции площадки коксовой сторо- ны, кроме требований как к несущей конст- рукции от вертикальных нагрузок, предъ- являются также требования на жесткость в горизонтальном направлении. Для пре- одоления усилий, возникающих при уста- новке дверей и выдаче кокса, поперечные и продольные балки усиливаются подкоса- ми, превращающими площадку в горизон- тальную ферму. После роста кладки площадки закрепля- ются (рис. 7-6) па кронштейнах анкерных колонн п их последующее перемещение свя- зывается с движением анкерных колонн. Горизонтальные нагрузки в 3 т при уста- новке дверей на упор и 4—5 т при выдаче кокса рассредоточиваются на несколько ан- керных колонн и тем самым площадки пре- дохраняются от дополнительного изгиба. На внешних опорных колоннах площадки крепятся болтами в прорезных отверстиях, обеспечивающих свободное передвижение при росте кладки в период разогрева и эксплуатации печей. Опорные колонны площадок коксовой стороны выполняются пространственными с развитой опорой, способной к частичному восприятию указанных горизонтальных на- грузок. Колонны площадок па коксовой стороне устанавливаются через два печных расстояния, на машинной — через четыре. Практика показала, что неравномерность осадок фундаментов печен и подпорных стен, на которые опираются площадки, приводит к перекосу площадок в сторону печей. Чтобы устранить перекосы на опорные ко- лонны площадок, с обеих сторон батареи при монтаже подкладывают пакеты прокла- док толщиной 40—50 мм, которые при не- обходимости можно вынимать. Участок площадки, обращенный к печам, бетонируется обычно после разогрева ба- тареи п уплотнения температурных швов в кладке головок. Чугунные плиты в междупутья укладыва- ют с уклоном 20 мм на метр для стока лиг'- невых вод в сторону от печей. В высту- пающих рельсах пути двересъемной маши- ны и наружном вертикальном бортике пло- щадки предусматриваются отверстия через каждые три печных расстояния. Чугунные плиты между первым рельсом и печами также укладывают с уклоном от печей. На внешних колоннах обслуживающих площадок на специальных кронштейнах располагают троллеи для электролиза н коксовыталкивателя. Троллеи сверху вдоль
132 Металлические конструкции коксовых печей Рис. 7-7. Площадка для обслуживания печей с коксовой стороны всего фронта печей перекрываются наклон- ным козырьком, предохраняющим их от по- падания мусора и короткого замыкания при стоке с площадок ливневых вод. Пути двересъемной машины на участке против батарей крепятся к площадкам жест- кими приварными двусторонними упорами под головку рельса, а на участке за пре- делами батареи — прижимами с болтовым креплением. При росте кладки батареи пу- ти уходят вместе с площадками; соответст- венно этому смещению они рихтуются за пределами батареи. Применяются рельсы типа Р-50. Уровень обслуживающих площадок по отношению к поду камеры принимается та- ким, чтобы удобно было производить ме- ханизированную уборку концов кокса и устанавливать боковое ограждение для без- опасности работы обслуживающего персо- нала. В печах с боковым обогревом пони- жение уровня площадки лимитируется смот- ровыми отверстиями в регенераторы и ар- матурой обогрева. Для этих печей разность отметок между головкой рельса и подом камеры с коксовой стороны не превышает 520—720 мм. В печах с нижним подводом площадки могут располагаться намного ниже. Обслуживающие площадки за пределами батарей опираются на колонны промежу- точных площадок угольной башни, а за их пределами — на специальные колонны рассчитываются только на вертикальные нагрузки, В конце коксового блока обслу- живающие площадки с коксовой стороны для вывода крайнего комплекта машин на ремонт продлевают за пределы сооруже- ний, а с машинной стороны для возмож- ности вывода крайнего коксовыталкива- теля в резерв продлевают только наруж- ную фахверковую стену с колоннами для крепления троллей. У большинства конструкций печей при их разогреве удлиняются фундаменты в сторо- ны контрфорсов и, следовательно, соответ- ственно смещаются анкерные колонны, на которые опираются площадки. Для устра- нения перекоса площадок опорная поверх- ность кронштейна на анкерной колонне вы- бирается расширенной с тем, чтобы после окончания разогрева опорные части площа док находились на кронштейнах. В тоннелях под площадками для удобст- ва обслуживания арматуры обогрева печей коксовым газом и ухода за пружинным ар- мированием кладки сооружают дополни- тельные стационарные площадки, либо при- меняют передвижные тележки. Тележки рекомендуется применять для печей с боковым подводом газа лишь при наличии централизованной смазки армату- ры отопления и при тщательной дополни- тельной электростатической очистке кок- сового газа, поступающего на обогрев когда объем работы для обслуживающе- го персонала в этом узле сведен к мини- муму. В печах с нижним подводом газа тележ- ки используют лишь для ухода за анке- ражом и за уплотнением зеркал регенерато- ров. КОНЦЕВЫЕ, ПРОМЕЖУТОЧНЫЕ И МЕЖВАТАРЕЙНЫЕ ПЛОЩАДКИ Эти площадки представляют собой стро- ительные сооружения и выполняются из ме- талла с железобетонным покрытием или полностью железобетонными. Площадки рассчитывают на нагрузки от оборудования и машин. По верхним пере- крытиям площадок движется углезагрузоч- ный вагон, на них опирается кран-укоси- на для подъема грузов, иногда металлокон- струкции скиповых подъемников, а также другое оборудование. На нижнем перекры- тии на уровне пода камеры размещают станции для ремонта дверей, смены штанг коксовыталкивателя, кантовочные лебедки, лестницы, устанавливают гаражи для ре- монта двересъемных машин и другого обо- рудования. Концевые площадки с упорами на рель- сах для загрузочного вагона рассчитывают также на горизонтальную нагрузку от пол- ной остановки движущегося вагона. К балкам перекрытия крепятся кронштей- ны с роликами для кантовочного механиз- ма. Верхние площадки для безопасности обрамляют перилами. Размеры этих площадок по ширине при- нимаются равными длине печей в горячем состоянии, а по длине определяются разме- щением на них оборудования.
Станции для смены планирных штанг 133 При определении длины концевых площа- док (14—17 -и) учитывают необходимость установки на верхнем перекрытии резерв- ного углезагрузочного вагона и метрового зазора между рабочим углезагрузочным вагоном, обслуживающим крайнюю печь батареи, и резервным. Другое оборудова- ние, располагаемое на нижних горизонтах, удобно размещается в этом габарите пло- щадок по длине. Размеры промежуточных площадок меж- ду угольной башней и батареями опреде- ляются размещением под ними подводя- щих и распределительных газопроводов для коксового и доменного газов, кантовоч- ных устройств, скипового подъемника,'лиф- та для подъема людей и грузов на верх печей и в верхнее помещение угольной баш- ни, устройством на среднем перекрытии кантовочных помещений с лебедками для ручного и автоматизированного управления обогревом батареи. На батареях с отводом дымовых газов в торце также учитывается размещение под этими площадками сбор- ного борова газов, отводимых на трубу. Длина межбатарейной площадки между батареями 2 и 3 выбирается исходя из раз- мещения станций для ремонта дверей и га- ража для двересъемных машин. Обычно размер этой площадки составляет 30 м. Все площадки в местах с жарким кли- матом делают открытыми, за исключением кантовочного помещения. В местах умерен- ного и холодного климата нижняя часть площадок выполняется закрытой, а- на верх- ней по оси батареи устанавливают перего- родки для защиты от сквозного продува. Под концевыми площадками размещают склады запасного оборудования, а под меж- батарейными — склады материалов для ре- монта кладки печей и других целей. На верхнем перекрытии этих площадок разме- щаются также краны-укосины для подъема грузов, а на промежуточной — монорельсо- вый путь с тельфером для подъема грузов и поузлового ремонта машин. Перекрытия площадок, особенно под кан- товочным помещением, тщательно покрыва- ют слоем гидроизоляционного материала и асфальтируют тугоплавким битумом. Верх площадок выполняется с необходимым уклоном для стока и сбора ливневых вод. Ливневые воды с перекрытий по трубам от- водятся за пределы площадок ниже разме- щения троллей коксовых машин. Все площадки одним или двумя своими концами опираются на консоли контрфор- сов с оставлением температурного шва в 150 мм. У стыка бетонное покрытие при- поднимается и укладываются металличес- кие листы, перекрывающие его от засоре- ния и проник нов ени я воды. Наиболее труд- но герметизированный беззазорный стык находится у опоры площадок на консоли угольной башни. От неодинаковой про- садки батареи и башни его герметичность нарушается и наблюдаются случаи про- сачивания воды в кантовочные помеще- ния СТАНЦИИ ДЛЯ СМЕНЫ ВЫТАЛКИВАЮЩИХ ШТАНГ КОКСОВЫТАЛКИВАТЕЛЯ Станции для смены штанг коксовыталки- вателя располагаются на концевых площад- ках и представляют собой два или три рельсовых пути с шириной колеи 600 мм. На путях устанавливают по две специ- альные тележки, рассчитанные на нагрузку 10 т каждая. Тележки имеют болты для закрепления штанги с головкой. Штанги коксовыталкивателя разъемные на две ча- сти по длине. Передняя часть (включая го- ловку) вмещается на станции, не мешая проходу рабочей или резервной двересъем- ной машины или коксовыталкивателя. Хвостовая часть штанги, более легкая, при трех путях размещается на второй нитке, а при двух хранится в стороне от печей и лишь при смене подается непосред- ственно на станцию. Станции используют также для первичной проверки работы при- вода при монтаже машины. Для снятия головки пресса штанги на контрфорсах всех батарей предусматрива- ют приспособления для их подвески и за- крепления. При наличии мощных передвижных средств подъема оборудования отпала необ- ходимость устанавливать специальные вы- носные станции с отдельным подъемным оборудованием. СТАНЦИИ ДЛЯ СМЕНЫ ПЛАНИРНЫХ ШТАНГ Станции располагаются на кронштейнах колонн концевых площадок и представля- ют собой два ролика, закрепленных на кронштейнах опорных колонн. Обычно в планирной штанге через 1—2 года меняется ее передняя часть, хвостовая часть служит от 5 до 8 лет. Устройства для подъема грузов В центре коксового блока на межбата- рейной площадке размещается монорельс с тельфером типовой конструкции с подъем- ным усилием 5 т. Подъемные краны с поворотной укосиной устанавливают обычно на концевых пло- щадках, они рассчитаны на подъем мало- габаритных грузов только на верх батареи. Грузоподъемность крана 3 т, вылет стрелы 3 м, поворот на 180°. Устройства для перестановки углезагрузочных вагонов На современных коксовых блоках для ремонта на концевые или промежуточные площадки можно выводить лишь три из че- тырех или пяти углезагрузочных вагонов, остальные вагоны ремонтируются в неудоб- ных условиях под угольными башнями. Для осуществления перестановки вагонов и вывода их в места, удобные для ремон- тов. применяют:
134 Металлические конструкции коксовых печей 1) подъем неисправного вагона вверх на консольных устройствах угольной башни или специальных колоннах контрфорсов; 2) выкатку неисправного вагона на меж- батарейной площадке на мост с коксовой стороны. Наиболее простым является способ вы- катки неисправного вагона на коксовую сторону. На межбатарейной площадке под скаты углезагрузочного вагона подведены малогабаритные роликовые тележки и уло- жены поперечные пути. Углезагрузочный вагон на тележках с помощью трехтонной электрической лебедки отводится на коксо- вую сторону, освобождая габарит для про- езда других углезагрузочных вагонов. Для пропуска исправных углезагрузочных вагонов подкатывают новые тележки, хра- нящиеся на машинной стороне. Мост па коксовой стороне из-за высокого расположения троллей двересъемной маши- ны сделан шарнирно подъемным с опорами на площадки печей и колонны, установлен- ные за путем тушильного вагона. Общий вес станции с соответствующим усилением площадок 20—25 т для печей с объемом ка- меры 30 л?. Гараж для ремонта двересъемных машин Двересъемные машины и коксонаправля- ющие в последние годы намного усложни- лись введением комплекса дополнительных устройств механизации и автоматизации трудоемких ручных операций. Для ремонта этих машин применяют специальные гара- жи, размещаемые под межбатарейиой пло- щадкой батарей 2 и 3 иа уровне пода ка- меры или за путями тушильного вагона против этой площадки. В зависимости от климатических условий гаражи могут быть открытыми и полузакры- тыми. В одном гараже, расположенном в торце коксового блока, можно обслужить лишь 2—3 машины, тогда как в гаражах, расположенных в центре, — все рабочие и резервные машины. Гараж находится на уровне пода каме- ры и оборудуется передвижной платформой, на которую выезжает двересъемная маши- на или коксонаправляющая. Платформа с помощью электролебедки мощностью в 1 г перемещается по путям, уложенным перпен- дикулярно оси батареи, на отведенное ме- сто. Машина выводится на ремонтную пло- щадку, а платформа снова возвращается на исходное место. Монтаж и демонтаж узлов машины производят с помощью той же ле- бедки и тельфера. Аналогичную схему имеет также гараж, расположенный за путями тушильного ва- гона. Для проезда платформы над путями тушильного вагона используют две поворот- ные балкн с уложенными на них рельсами. Этот тип гаража — более сложный и ме- таллоемкий, требует специальных сооруже- ний для укрытия, особенно в суровых кли- матических условиях, и применяется в тех случаях, когда не может быть размещен под межбатарейной площадкой.
Г л а в a 8 МАШИНЫ И МЕХАНИЗМЫ КОКСОВЫХ ПЕЧЕЙ УГЛЕЗАГРУЗОЧНЫЕ ВАГОНЫ Углезагрузочный вагон — это машина, выполняющая весь комплекс операций по набору шихты из угольной башни и почти все операции, связанные с доставкой и за- грузкой шихты в камеру печи. Отдельные операции и комплексы некоторых операций выполняются в автоматическом цикле. Так, например, полностью автоматизиро- ван набор шихты в бункеры вагона, рабо- та электровибраторов и загрузка шихты в печь по заданной программе. Кабина машиниста расположена в ниж- ней части вагона, вход в нее непосредст- венно с верха печей. Находясь на уровне верха печей, машинисту более удобно пра- вильно устанавливать вагон и наблюдать за работой механизмов для съема и уста- новки крышек загрузочных люков, меха- низмов для управления стояками и чистки стояков. Вагоны конструкции КБ Коксохиммаша оснащены механизмами с электроприводом, на вагонах Южуралмашзавода наряду с электроприводом применяют пневматичес- кий привод. Углезагрузочный вагон выполняет следу- ющие операции: 1) открывание — закрывание затворов угольной башни для набора из нее за- данного количества шихты в бункеры вагона; 2) автоматическое управление кранами пневмообрушения шихты в угольной баш- не при зависании шихты; 3) взвешивание шихты; 4) транспортировка шихты к загружае- мой печи; 5) съем и обратная установка крышек загрузочных люков; 6) открывание — закрывание затворов и опускание — подъем телескопов бунке- ров вагона для выпуска шихты в печь (при этом устраняется зависание шихты в бун- керах с помощью автоматически действу- ющих электровибраторов); 7) уборка шихты, просыпавшейся вокруг загрузочных люков; 8) открывание — закрывание крышек и клапанов гидрозатворов стояков и кранов для пароинжекции; 9) чистка трубы и колена стояков от от- ложений графита. Все операции, составляющие цикл рабо- ты углезагрузочного вагона, должны вы- полняться в определенное время, завися- щее от количества обслуживаемых в сме- ну печей. А4еталлоконструкция трехбункерного углезагрузочного вагона Металлоконструкции вагона составляют: остов, состоящий из двух порталов, соеди- ненных поперечными балками, весовая ра- ма с укрепленными на ней бункерами, ка- бины машиниста и электрооборудования, площадки, лестницы и кронштейны для крепления механизмов и оборудования. Конструкции выполнены из листовой и профильной стали электросваркой. По условиям транспортировки металло- конструкция состоит из отдельных тран- спортабельных элементов, соединяемых между собой на коксохимическом заводе монтажными болтами с последующей свар- кой. Бункера вагона Число бункеров на углезагрузочном ва- гоне определяется числом загрузочных лю- ков на коксовых печах. Имеются коксовые печи с пятью, четырьмя и тремя загрузоч- ными люками. Преобладающее количество печей и типовые печи в Советском Союзе имеют три загрузочных люка. Суммарная емкость всех бункеров ваго- на должна быть больше полезного объема печной камеры, что объясняется уплотне- нием шихты в камере в процессе загруз- ки, а также выгребом некоторого количе- ства шихты при планировании. Отношение суммарного объема бункеров вагона к по- лезному объему печной камеры должно быть не менее 1,20—1,25. Выгрузка шихты из бункеров углезагру* зочного вагона в печь самотечная, что оп- ределило форму бункера в виде воронки
136 Машины и механизмы коксовых печей (рис. 8-1), переходящей в верхней части в цилиндр. На коксовых печах с пятью загрузочными люками по условиям габаритов верхняя часть бункеров имеет прямоугольную фор- му, а нижняя — форму усеченной пирами- ды. Для обеспечения хорошего схода шихты угол наклона образующей воронки (кону- Рис. 8-1. Общий вид бункера углезагрузочно- го вагона конструкции Южупалмашзавода: 1 — пневмопривод секторного затвора бунке- ра,- 2 — пневмопривод телескопа; 3 — теле- скоп; 4 — бункер; 5 — конусный раструб- ускоритель са) к горизонту должен быть не менее 65—70°. В нижней части воронка имеет фланец, к которому прикреплен корпус за- твора бункера. Для регулировании объе- ма загрузки вверху, над цилиндрической частью, устанавливается телескопическое мерное устройство, состоящее из одного неподвижного и двух подвижных цилинд- ров высотой 200—250 мм, поднимая или опуская которые можно изменить объем набираемой в бункер шихты в пределах до 0,5—0,6 м3. Загрузка шихты в печь осуществляется через загрузочные люки в перекрытии пе- чи, закрываемые крышками. При съеме крышек вручную их диаметр принимался равным 354 мм при пяти и 430 мм при трех люках. Если диаметр за- грузочного люка 430 мм, крышка весит 32 кг. При механизированном съеме и установке крышек их вес имеет второстепенное зна- чение и диаметр загрузочного люка может быть увеличен, что способствует ускорению схода шихты. С 1958 г. для печей объемом 21,6 м3 диа- метр загрузочных люков делают равным 474 мм, для печей с объемом камеры 30— 35 м3 — 550 мм. • Выпускное отверстие бункера не должно- быть меньше загрузочного люка печи. Бункеры изготовляют сварными. Кониче- ская воронка состоит из двух частей, сое- диняемых на фланцах болтами. Цилиндри- ческую часть бункера и верхнюю часть во- ронки выполняют из листовой стали тол- щиной 6 мм. Нижняя, отъемная часть во- ронки, подверженная действию пламени, делается из листовой стали толщиной 8 мм. При конической форме бункеров уве- личение емкости углезагрузочного ваго- на неизбежно связано с ростом его высоты, что иллюстрируется данными табл. 8-1. Таблица 8-1 Увеличение емкости углезагрузочиого вагона Объем Высота вагона по верху бункеров мм Расположение нижней кромки бункера относительно верха печи мм печной камеры л8 бункеров вагона м* 21,6 26 5880 1200 30 41,6 6165 1930 32,3—35,5 49,3 6743 1660 Для уменьшения высоты вагона приме- няют бункера эллиптической или цилиндри- ческой формы с подвижным дном, в каче- стве которого могут служить вибрацион- ные или тарельчатые питатели (вращаю- щиеся столы). В 1961 г. КБ Коксохиммаша для одного завода был выполнен проект трехбункер- вого углезагрузочного вагона с вибраци- онными питателями. При емкости бунке- ров 25,7 м3 высота вагона по верху бунке- ров составляет 3860 мм. Для печей большой емкости, по-видимо- му, рациональной может оказаться оваль- ная форма бункера, при которой для уско- рения заполнения бункеров шихтой набор шихты можно производить из двух рядов затворов угольной башни. При овальной форме бункеров большая часть шихты мо- жет быть выгружена самотеком под дей- ствием силы тяжести, а остаток —- с при- менением механических питателей.
Углезагрузочные вагоны 137 Затворы бункеров Внедрение комплексной механизации трудоемких процессов на коксовых печах связано с ускорением схода шихты из бун- керов и устранением просыпания ее на верх печей при загрузке. Было предложено мно- го конструктивных решений в отношении запорных устройств бункеров вагона и телескопов, перекрывающих при загрузке зазор между низом выпускного патрубка бункера и рамой загрузочного люка. Применение механизмов для съема кры- шек загрузочных люков, действующих с од- ной установки вагона, вызывает необходи- мость увеличения зазора между верхом печей и низом выпускного патрубка для заводки в этот зазор механизма. При применении механизма для съема крышек загрузочных люков конструкции КБ Коксохиммаш зазор повышается до 600 мм вместо 230 мм для вагонов без этих механизмов. Чтобы перекрыть увели- ченный зазор без резкого повышения рас- положения затвора относительно верха печей, применяют трехступенчатый само- устанавливающийся телескоп, изображен- ный на рис. 8-2, при котором плоский за- твор расположен на высоте 1200 мм от верха кладки печей. Это приводит к уве- личению высоты вагона, а следовательно, и к увеличению высоты угольной башни. Телескоп и затвор действуют от одного электропривода. Выпускное отверстие бун- кера начинает открываться при полностью опущенном телескопе (рис. 8-3). ЮУМЗ, располагая механизмы для съе- ма крышек загрузочных люков на краю ва- гона, оставляет зазор между низом выпуск- ной воронки и верхом печей 240 мм и при- меняет более простой телескоп, общий вид которого показан на рис. 8-4. Телескоп этот также самоустанавливающийся с диа- пазоном отклонения до 40 мм. Затвор буи- Рис. 8-2. Трехступенчатый самоустанавливающий- ся телескоп и шибер конструкции КБ Коксохим- маша Рис. 8-3. Кинематическая схема механизма ши- бера и телескопа углезагрузочиого вагона. Кон- струкция КБ Коксохиммаша: / — электродвигатель; 2 — зубчатая муфта; 3 — червячно-винтовой редуктор; 4 — конечный вы- ключатель; 5 — рычажная система; 6 — шибер; 7 — трехзвепиый телескоп; 8 — подвеска нижнего звена телескопа*; 9 — рычажное балансирное устройство; 10 — контргруз; 11 — приводной рычаг телескопа; 12 — приводной рычаг шибера кера здесь секторного типа. Между затво- ром и выпускной воронкой имеется расши- ренное пространство, в котором происхо- дит свободное (без трения о стенки) паде- ние шихты с увеличением скорости, в ре- зультате чего пропускная способность вы- пускной воронки заметно возрастает. Для опускания — подъема телескопа и открывания — закрывания секторного зат- вора каждый из них подсоединен к само- стоятельному пневмоприводу поршневого типа, как показано на рис. 8-1. Секторный затвор с одноступенчатым телескопом применен также и КБ Коксо- химмаша на вагонах для печей емкостью 30 и 32,3 м3 (рис. 8-5). Затвор здесь рас- положен на высоте 1930 мм от верха печи» а высота самого вагона достигает 6165 мм- Характеристика пневмопривода к телес- копу и секторному затвору конструкции ЮУМЗ: Внутренний диаметр цилин- дра, мм .......... Рабочее давление воздуха, кг^см2 ........... Испытательное давление, кг/см1........... . Рабочий ход поршня, мм: привода телескопа . . . привода секторного за- твора ................. Материал манжет........ Материал корпуса цилиндра 125 6 8 7 0 180 Севанит Сталь марки 10
138 Машины и механизмы коксовых печей Материал крышек цилиндра Сальниковая набивка . . . . !\ 8 475 Чугун СЧ15—32 Асбест шнуровой прографичеиный 47 70,5 15,5 20 240 1,7 1420 Вес собранных приводов, кг: привода телескопа , , . привода затвора .... Рис. 8-4. Секторный затвор и самоуста- на вливающийся те- лескоп бункера ва- гона конструкции Южуралмашзавода: 1 — секторный за- твор; 2 — конусный раструб-ускоритель; 3 — выпускной пат- рубок бункера; 4 — подвижная часть те- лескопа; 5 — рычаж- ная система телеско- па V475 t Характеристика механизма шибера и те- лескопа углезагрузочного вагона КБ Кок- сохиммаша с объемом бункеров 26 м3: Мощность электродвигателя, кет....... Число оборотов в минуту ............. Редуктор червячио-виитовой: передаточное число ............... шаг резьбы винтовой пары, мм . . . . ход тяги редуктора, мм ........ Время на опускание телескопа н открыва- ние шибера, сек .............. Время иа закрывание шибера и подъем те- лескопа, сек......................... Диаметр выпускного отверстия шибера, мм Диаметр выпускной воронки, мм . ... . Ход телескопа максимальный, мм . ... . Ход шибера общий, мм ........... Расчетное усилие на тяге редуктора, кг . . 8 500 500 690 750 1000 Характеристика механизма телескопа и секторного затвора углезагрузочного ваго- на КБ Коксохиммаша с объемом бункеров 30 м3: Мощность электродвигателя, кет........ 2,8 Число оборотов в минуту................. 940 Редуктор червячио-внчтовой; передаточное число ................. 15,5 шаг резьбы винтовой пары, мм . . . . 20 ход тяги редуктора, мм ........ 240 Время иа опускаийе телескопа и открыва- ние секторного затвора, сек ....... 11,9 Время иа закрывание секторного затвора и подъем телескопа, сек.......... 11,9 Диаметр выпускного отверстия бункера у секторного затвора, мм .............. 760 Диаметр выпускной воронки, мм ...... 550 Ход телескопа максимальный, мм......... 690 Ход секторного затвора, мм.............. 1060 На углезагрузочном вагоне с объемом бункеров 49,3 м3 в приводе механизма сек- торного затвора и телескопа взамен чер- вячно-винтового редуктора применен двух- ступенчатый червячный редуктор с переда- точным отношением 328,66, что при 895 оборотах в минуту электродвигателя обес- печивает время полного цикла 22 сек. Рис. 8-5. Кинематическая схема механизма сек- торного затвора и телескопа углезагрузочиога вагона: 1 — электродвигатель; 2 — зубчатая муфта; 3 — червячио-виитовой редуктор; 4 — комаидо-аппа- рат; 5 — рычажная система механизма; 6 — секторный затвор; 7 — «плавающий» телескоп; 8 — шаровая подвеска подвижного звена теле- скопа; 9 — контргруз
Углезагрузочные вагоны 139 Механизированное управление затворами угольной башни Типовая угольная башня состоит из че- тырех секций с тремя рядами выпускных воронок в каждой. Воронки заканчиваются двухсекторными затворами с выходным от- верстием 500 X 500 мм. Всего на одной угольной башне с учетом бункера скипового подъемника 37 затво- ров. Существуют различные схемы механи- зации управления затворами угольной башни. Наибольшее распространение получила схема с установкой приводных механизмов на углезагрузочном вагоне по одному на каждом бункере; при такой схеме мож- но управлять набором шихты в каждый бункер. На коксовых печах Нижне-Тагильского металлургического комбината осуществле- но групповое управление, при котором все три затвора одного ряда соединены общей гягой и одновременно открываются или за- крываются от одного привода. Такой ме- тод управления пе позволяет регулировать набор шихты в каждый бункер и закры- вать затвор после его наполнения. В слу- чае обрушения шихта может засыпать ва- гон через открытый затврр заполненного бункера, в то время как другие бункера вагона продолжают заполняться шихтой. Индивидуальное управление затворами угольной башни позволяет просто решить вопрос автоматизации всего процесса на- бора шихты. Эта схема управления приня- та в качестве типовой. Автоматизация работы приводных меха- низмов производится с помощью реле вре- мени на открывание и датчика — сигнали- затора заполнения бункера шихтой — на закрывание затворов. Напряжение на катушку реле времени подается от внешних троллеев-коротышей, устанавливаемых по одному на каждый ряд затворов. Напряжение на троллей-коротыш каждого ряда затворов подается последо- вательно, в порядке забора шихты, при помощи специального шагового искателя, укрепленного на краю угольной башни и переключаемого вагоном при выходе из- под башни. Датчик закрепляется на кронштейне в верхней части бункера; можно регулиро- вать его положение, определяя этим объем набираемой шихты. Датчик состоит из ко- нечного выключателя и шарнирно подве- шенной пластины, отклонение которой от давления шихты передается на конечный выключатель, вызывая замыкание его кон- тактов и пуск механизма на закрывание затвора. При описанном способе закрывания за- творов угольной башни по заполнению бункера шихтой до заданного объема верхние мерные телескопы устанавливать не нужно. Характеристика механизма для управле- ния затворами угольной башни конструкции КБ Коксохиммаша: Мощность электродвигателя, кет........ 1 Число оборотов в минуту...............14 00 Общее передаточное число редуктора 168 Ход вилки, мм........................ 130 Время открывания затвора, сек............ 2,3 Время закрывания затвора, сек ........... 4,7 Общий вес одного механизма, кг . . . • . 224 ЮУМЗ для управления затворами уголь- ной башни также применяет вилку, получа- ющую двустороннее движение от пневма- тического привода. Для управления односекторны.ми затво- рами угольной башни КБ Коксохиммаша разработан кулачковый механизм. При движении вагона кулачковая шайба повернута своим выступом вниз и вагон свободно проходит под рычагами затворов угольной башни. Для открывания затвора кулачковая шайба поворачивается на 180° и, воздействуя па рычаг, поворачивает его, открывая затвор. В этом верхнем положе- нии, при открытом затворе, кулачковая шайба останавливается на время заполне ния бункера шихтой. При дальнейшем вращении кулачковой шайбы в первоначаль- ном направлении рычаг освобождается и затвор закрывается под действием пружи- ны, входящей в систему затвора. При верх- нем положении кулачковой шайбы меха- низм передвижения вагона блокируется. Характеристика кулачкового механизма для управления затворами угольной баш- ни: Мощность электродвигателя, кет......... 1,4 Число оборотов в минуту.................870 ОЗщее передаточное число редукторов . . 16 4,33 Угол поворота кулачка, град.............180 Время открывания затвора, сек ...... 4 Время закрывания затвора, сек............ 4 Ожий вес одного механизма, кг..........513 Весовой механизм Углезагрузочные вагоны для печей с объемом камер 21,6 и 30 л3 снабжены ве- совыми механизмами с весопоказывающи- ми и весопечатающими приборами (кон- струкция специального конструкторского бюро измерительных машин г. Одессы). Грузоподъемность весов 25 г для печей 21,6 л3 и 35 т для печей объемом 30 л3. КБ Коксохиммаша разработаны тензо- метрические весы, опытный образец кото- рых установлен на Енакиевском коксохи- мическом заводе. По предварительным отзывам весы ра- ботают более устойчиво по сравнению с рычажными. Углезагрузочные вагоны для печей 32,3— 35,5 л3 изготовляются без весовых меха- низмов, и набор шихты в эти вагоны будет производиться по объему, а для периоди- ческой проверки веса взвешивание произ' водится на стационарных весах под уголь- ной башней.
140 Машины и механизмы коксовых печей Механизмы для чистки стояков Углезагрузочные вагоны выпускаются с механизмами для чистки труб стояков от отложений графита. Известно три типа механизмов этого ро- да. Наиболее старый — механизм с пово- ротной стрелой, недостатком которого яв- ляется необходимость вручную поворачи- вать стрелу. В табл. 8-2 приведены сравнительные дан- ные по механизмам для чистки стояков трех систем. На Днепродзержинском коксохимическом заводе была разработана оригинальная кон- струкция механизма для очистки колен стояка от нагара. Основной элемент ее — шарошка с шарнирно закрепленными по ок- ружности бойками. Шарошка закреплена на конце длинного вала, приводимого во Таблица 8-2 Сравнительная характеристика механизмов для чистки стояков Показатели С наклонной стрелой С выкатной тележкой С поворотной стрелой КБ Коксохим- маша Южуралмаш- завод КБ Коксо- химмаша Южуралмаш- завод КБ Коксо- химмаша Мощность электродви- гателя, кет Число оборотов в ми- нуту Тип редуктора .... Передаточное число об- щее Диаметр барабана, мм Вес ерша, кг Скорость подъема ер- ша, м/мин Общий вес механизма, кг 1,7 840 Планетар- ный 73 350 131 14,1 1006 2,2 883 Цилиндри- ческий двух- ступенчатый ЦД2-35Б 48,57 400 95,3 23,6 1713 2,2 875 Червячный 40 280 130 19,2 1473 3,5 875 Планетар- ный 51,8 400 100 23 2267 3,5 900 Червячный 49 400 100 23,6 1050 ' Падение ерша свободное. Для обеспечения дистанционного управ- ления инженер Б. В. Березин предложил механизм с выкатываемой по наклонной плоскости тележкой. Механизм этот имеет значительные габариты и большой вес. В 1956 г. Южуралмашзавод по схеме, предложенной инженером Ю. П. Скорняко- вым, разработал механизм с наклонной стрелой. Стрела движется в вертикаль- ной плоскости, что позволило сделать этот механизм более компактным и более лег- ким по сравнению с механизмом Березина. Управление механизмом дистанционное, С 1958 г. эта схема была принята КБ Коксохиммаша. Очистка вертикальной трубы стояка производится резцами, расположенными по окружности тяжелого груза (ерша) кони- ческой формы. Вес ерша 90—130 кг. Фрик- ционная муфта в приводном механизме позволяет выключать барабан для обеспе- чения свободного падения ерша. Мини- мальная высота свободного падения ерша до входа в стояк должна быть не менее 300—400 мм, чтобы ерш при входе в стояк имел некоторую живую силу. Чистить стоя- ки порожних печей не разрешается, чтобы избежать повреждения пода печи при возможном обрыве ерша. вращение электродвигателем. Устройство это шарнирно крепится на специальной раме, установленной на рабочей площадке углезагрузочного вагона. Направляемая вручную шарошка заво- дится в горловину стояка и при быстром вращении бойками сбивает со стенок от- ложения графита и смолы, хорошо очищая почти всю внутреннюю поверхность горло- вины. КБ Коксохиммаша совместило механизм для чистки колен с механизмом для чистки трубы стояка в одном агрегате, полностью механизируя очистку стояка при дистанци- онном управлении механизмом из кабины машиниста. Вместо бойков применены цепи, что по- вышает качество очистки. Характеристика механизма чистки трубы и колена стояка: Лебедка: мощность электродвигателя, кет . 2,2 скорость вращения, об/мин . . . : 895 Редуктор цилиндрический двухступен- чатый ......................’ . . . . Е1Д2-35Бм Передаточное число ................... 48,4 Время опускания или подъема стрелы сек................................. 9,8 Скорость подъема ерша, м/мин .... 23,6 Вес ерша, кг........................ 100
Углезагрузочные вагоны 141 Механизм чистки колена стояка: мощность электродвигателя, кет . 1 скорость вращения, об/мин .... 1410 Передаточное число цилиндро-кониче- ского редуктора...................... 168 Время на один проход, сек.............. 7 Скорость вращения шарошки, об/мин . 1410 Для механизации открывания и закры- вания крышки и клапана гидрозатвора стояка КБ Коксохиммаша разработана Рис. 8-6. Механизм для управления стояком Эти механизмы вполне удовлетворитель- но снимали и ставили крышку, однако перед съемом крышку нужно было обсту- чать для нарушения заливки, без чего при съеме крышки происходило расшатывание рамы загрузочного люка в кладке. Отдель- ные крышки после их постановки требова- ли подправки, выполнявшейся вручную. Освободиться от этих недостатков уда- лось в конструкции Днепродзержинского коксохимического завода, внедрившего в 1955 г. механизм с вращением крышки вокруг вертикальной оси при съеме и об- ратной установке. Четкое действие и большая степень на- дежности в работе подтвердили высокую эффективность механизма с вращением крышки, и вскоре все вагоны этого завода были оснащены такими механизмами. Используя опыт Днепродзержинского коксохимического завода, КБ Коксохимма- конструкция механизма со следующей ха- рактеристикой (рис. 8-6). Мощность, электродвигателя, кет .... 1 Скорость вращения, об/мин ........ 1410 Передаточное число двухступенчатого чер- вячного редуктора................... 57 0 Радиус приводного рычага мм: коксовой^стороны .................... 825 машинной стороны....................147 5 Усилие на рычаге стояча, кг ....... 80 Окружная скорость рычага привода, м/мин 2з Длительность операции, сек............. 12,1 Механизм для съема и установки крышек загрузочных люков Из большого количества конструкций ме- ханизмов, испытанных в разное время, лишь электромагнитный конструкции За- порожского коксохимического завода и ры- чажные конструкции Гипрококса и Юж- уралмашзавода работали сравнительно долго. ша и ЮУМЗ разработали новые модифи- кации этого механизма, получившие широ- кое распространение. Конструкции этих механизмов разделя- ются иа две группы. К одной группе относятся механизмы КБ Коксохиммаша, производящие съем и обратную установку крышек, а также вы- грузку шихты в камеру печи с одной уста- новки вагона над загружаемой печыо. Механизмы второй группы, конструкции ЮУМЗ и Днепродзержинского коксохимиче- ского завода, характеризуются трехразо- вой установкой вагона — первая для съема крышек, вторая — для загрузки шихты и третья—для установки крышек в рамы загрузочных люков. Помимо более быстрого действия (нет дополнительных переездов) механизмы пер- вой группы в большей мере отвечают ус- ловиям бездымной загрузки и автоматиза- ции работы вагона по загрузке печей, и
142 Машины и механизмы коксовых печей поэтому они получили преимущественное распространение. В КБ Коксохиммаша разработаны две модификации механизма: только для съе- ма крышек загрузочных люков, и с допол- нительным устройством для уборки шихты, просыпающейся при загрузке на верх печей вокруг люка. Второе устройство представ- ляет собой вращающуюся головку со скреб камии воздушными соплами для подгре- бания и сдувания шихты в люк печи. Для подвода сжатого воздуха к соплам пневмоскребковой уборки на вагоне уста- навливается вентилятор с напором 740 мм вод. ст. производительностью 700 м3/ч. Пневмо-скребковая уборка находится до настоящего времени в стадии промышлен- ного освоения. Привод состоит из электродвигателя, со- единенного эластичной муфтой с червяч- ным двухступенчатым редуктором, и элек- тромагнитного тормоза. От первой ступени редуктора вращение передается через вертикальный телескопи- ческий вал и шестерни горизонтального ре- дуктора к захвату головки для съема кры- шек и к головке пневмоскребковой уборки шихты. Вторая степень редуктора, на го- ризонтальном выходном валу которой по- сажен кривошип, через шатун и систему тяг и рычагов перемещает в вертикальном направлении полый шток с закрепленным на нем горизонтальным редуктором. При вертикальном перемещении полого штока закрепленный на нем штырь дви- жется в прорези трубчатой опоры и пово- рачивает шток па нужный угол, осуществ- ляя установку головки захвата крышки или пневмо-скребковой уборки по оси загрузоч- ного люка или в выведенное положение, Прорезь в шатуне создает холостой ход шатуна при одновременном вращении зах- вата для крышки и головки пневмо-скреб- ковой уборки. Продолжительность холостого хода ша- туна должна быть такой, чтобы головка успела захватить крышку при съеме и сде- лать с ней 3—5 оборотов или притереть крышку к раме люка при обратной ее уста- новке и вывести захват из зацепления с крышкой. Для обеспечения нормальной очереднос- ти работы механизма па съем крышки и пневмо-скребковой уборки шихты в трубча- той опоре сделаны две прорези — одна длинная, а вторая короткая. При движении штыря по длинной про- рези осуществляется захват, вращение и съем крышки люка или обратные операции; при движении штыря по короткой проре- зи— уборка шихты. Направляет штырь в длинную или корот- кую прорезь фрикцион ппи соответствую- щем направлении вращения электродвига- теля, работающего реверсивно. Автоматизация работы механизма обес- печивается кулачковым командо-аппаратом, вал которого соединен с валом второй ступени редуктора. Характеристика механизма для съема крышек загрузочных люков конструкции КБ Коксохиммаша: Мощность электродвигателя, кет ... 2,8 Число оборотов в минуту.............. 940 Редуктор: тип..................................Червячный двухсту- пенчатый передаточное число вертикального вала ............... ............. 28 передаточное число горизонтального вала ............................. И . 3 Редуктор головки захвата и уборки: ТИП..................................ии^индои- ческиЙ передаточное число на головку за- хвата ....................... I , 22 скорость вращения головки захва- та, об/мин ............. 27,5 передаточное число головки уборки 2,55 скорость вращения головки убор- ки, об/мин ............. 13,2 вертикальный ход головки захва- та, мм .......... ..... 328 вертикальный ход головкн убор- ки, мм .... .......... . 138 Время, сек: съема и обратной установки крышек 40 упоркн шихты . ............... 12 Допускаемая несоосность головки за- хвата и крышки загрузочного лю- ка, мм .............‘........ . 4 0 Диаметр участка уборки шихты, мм . . 1035 Вес механизма, кг .......... 1380 Механизм конструкции Южуралмашзаво- да производит захват, вращение и съем крышки от одного привода. Вертикальный телескопический вал, на котором подвешен захват, вращается элек- тродвигателем через одноступенчатый ре- дуктор. Для сообщения этому валу возврат- но-поступательного движения в вертикаль- ной плоскости, для съема и обратной уста- новки крышки загрузочного люка служит комбинированный винт. Винт этот имеет правую и левую нарезки с шагом 150 мм. Штырь, входящий в винтовую впадину, закреплен в неподвижном корпусе. Простота конструкции этого механизма обеспечила надежную его эксплуатацию. На Днепродзержинском коксохимическом заводе наряду с механизацией съема кры- шек загрузочных люков была механизи- рована заливка раствором крышек загру- зочных люков после установки. Позднее на Ждановском и Запорожском коксохи- мических заводах была создана конструк- ция крышки и рамы .загрузочного люка, обеспечивающая достаточную герметич- ность без заливки. Характеристика механизма для съема крышек загрузочных люков конструкции Южуралмашзавода: Мощность электродвигателя, кет.......... 1.7 Число оборотов в минуту.................860 Редуктор: тип.................................Чеп- ВЯЧНЫЙ' передаточное число ................. 31 Вертикальный ход головки захвата, мм . . 433 Длительность съема крышки, сек .......... 15 Длительность установки крышки, сек ... 15 Длительность переезда вагона после счсма крышки и для обратной ее установки, сек 25-
Углезагрузочные вагоны 143 Механизм передвижения Углезагрузочный вагон на верху коксо- вых печей передвигается по рельсовому пути, выполненному из железнодорожных рельсов Р-50 нормального проката. Шири- на колеи выбирается в соответствии с дли- ной камеры коксования и должна быть кратной расстоянию между вертикалами для укладки рельсов между смотровыми лючками. Таблица 8-3 Ширина колеи для иечей разной длины Объем камеры коксования м3 Длина камеры коксова- ний после разогрева мм Расстояние между вертика- лами после разогрева мм Ширина колеи мм 20 13300 487 5230 21,6 14280 487 5230 30,0 15260 487 5845 32,3—35,5 16220 487 6820 В табл. 8-3 приведены размеры ширины колеи для печей разной длины. На углезагрузочных вагонах устанавлива- ют два приводных механизма на уровне нижних поясов продольных ферм металло- конструкции вагона, вращающих по одному колесу каждой стороны вагона. Установка на вагонах весов и большого количества вспомогательных механизмов, а также по- вышение емкости бункеров привели к зна- чительному росту веса груженого вагона, при котором нагрузка на одно колесо зна- чительно превосходит 14 т, что является предельной нагрузкой по условиям сохран- ности кладки печей. Для снижения нагруз- ки на каждое колесо было увеличено коли- чество ходовых колес до восьми — по два на каждой из четырех балансирных теле- жек, две из которых ведущие. Увеличение высоты вагона и связанное с этим повышение центра тяжести приво- дит к уменьшению силы сцепления ходовых колес с рельсами при торможении, когда движение вагона направлено в сторону,. Рис. 8-7. Диаграмма средней скорости угле- загрузочпого вагона в зависимости от длины проходимого пути: --------- КБ Коксохиммаша; — — — Юж- Уралмашзавода противоположную расположению приводных тележек, что удлиняет тормозный путь, а равно и длину пути разгона. Для устране- ния этого все четыре тележки вагона де- лают приводными, так что ведущими стано- вятся четыре колеса. Характеристика механизмов передвиже- ния углезагрузочных вагонов разных типов приведена в табл. 8-4, а весовая характе- ристика вагонов и их отдельных узлов в табл. 8-5. Таблица 8-4 Сравнительная характеристика механизмов передвижения Показатели ЮУМЗ КБ Коксохиммаша Год выпуска вагона Объем бункеров вагона, м3 ... . Вес груженого вагона, m Число ходовых колес Диаметр ходового колеса, мм. . . . Максимальная нагрузка на колесо, m Число приводных колес Электродвигатель переменного тока: мощность, кет число оборотов в минуту . . . передаточное число редуктора . максимальная скорость передви- жения, м/мин Тормоз 1956 26 66,7 4 800 17,4 2 2x17,6 723 16,4 НО Колодочный пневмати- ческий 1959 26 77,9 8 700 10,6 2 2x22 723 15,2 105 1959 38 94 8 700 12,7 .2 2X22 723 15,2 105 1963 41,6 101 8 700 13,2 4 4X11 710 14,9 105 1962 49,3 99,2 8 700 13 4 4x11 710 14,9 105 Колодочный гидроэлектрический
144 Машины и механизмы коксовых печей Таблица 8-5 Весовая характеристика вагонов и их отдельных узлов, кг Наименование Завод-изготовитель и емкость бункеров вагона Южурал- машзавод КБ Коксо- хим маш 22 ж" 26 JK3 26 jn»| 38 м" Металлоконст- рукции 16690 19860 22520 30890 Ходовая часть . 5670 7480 11750 11240 Механизмы затво- ров н телескопов 2720 3885 4855 4190 Механизмы чист- ки стояков (2 ком- плекта) 2950 2005 3450 3385 Механизмы уп- равления затворами угольной башни . . Нет 515 770 810 Механизмы съема крышек загрузоч- ных люков (3 комп- лекта) 1890 4380 4150 Механизмы уп- равления стояками » Нет 1320 1160 Весовой механизм » 2145 2820 3225 Пневмосистема . 1870 2200 267 267 Электрооборудо- вание 2730 4700 4100 5000 Полный вес ва- гона (тара) .... 32700 47180 58350 65300 Вес вагона на 1 м3 объема бунке- ров 1485 1820 2218 172 Для практических расчетов на рис, 8-7 приведены диаграммы средних скоростей и времени движения углезагрузочных ваго- нов в зависимости от длины пчти. Сигнализаторы установки вагона Механизмы углезагрузочного вагона обла- дают неодинаковой степенью чувствитель- ности к точности установки вагона в рабо- чем положении. Наиболее чувствительным является механизм для чистки стояков, для которого точность установки вагона долж- на быть в пределах ± 10 мм. Установка вагона по ориентирам точности не дает. Распространен трехпозиционный контакт- ный датчик, подающий световой сигнал в кабину машиниста на табло с тремя лам- пами. Загорание средней лампы свидетель- ствует о правильной установке вагона. Крайние лампы показывают направление, в котором нужно двигать вагон для пра- вильной установки. Недостаток датчика — в необходимости ручного управления подъ- емом и опусканием траверсы с контактами. Более простыми и надежными оказались бесконтактные сигнальные устройства, в которых сигнал подается с помощью ин- дуктивного датчика, находящегося над маг- нитным шунтом, расположенным в кладке. Сигнализаторы бесконтактного типа работа- ют очень четко и применяются на всех кок- совых машинах. Автоматизация пневмообрушения шихты в угольных башнях Устранение зависания шихты в угольных башнях осуществляется с помощью пневмо- обрушения. Для автоматизации управления пневмо- обрушением в верхней части каждого бунке- ра углезагрузочного вагона устанавливают специальные датчики поступления шихты. При падении шихты из угольной башни давление ее потока отжимает лепесток дат- чика. При зависании шихты поток прекра- щается, лепесток датчика под влиянием контргруза поднимается и замыкает элект- рическую цепь для подачи импульса на включение устройств пневмообрушения. Автоматизация работы вибраторов Для устранения зависания шихты в бун- керах углезагрузочного вагона применяют вибраторы — электрические или пневматиче- ские, которые устанавливают на каждом бункере и включают в работу раздельно, чтобы избежать прессования шихты при закрытом шибере какого-либо из бункеров. Управление работой электровибраторов ав- томатизировано. Импульс на включение или выключение вибратора подается датчиком флажкового типа, установленным в выпуск- ном патрубке бункера под затвором. При открытом шибере система включается в работу и начинает действовать в случае зависания шнхты, когда прекращается ее давление на флажок датчика. Флажок поворачивается под действием груза и замыкает контакты включателя к вибра- тору. Автоматизированное управление вибрато- ром ускоряет опорожнение бункеров и уст- раняет надобность в ручной шуровке. Хронометражные данные Ниже приводятся данные хронометража работы отдельных механизмов углезагру- зочного вагона конструкции КБ Коксохим- маша, установленные на Ясиновском коксо- химическом заводе. Открывание затворов угольной башни 2 сек, закрывание затворов 5 сек. Длительность установки вагона в рабочую позицию 11 сек. Опускание телескопа и открывание затво- ра бункера 11,5 сек., столько же на обрат- ную операцию. Съем и обратная установка крышек, за- грузочных люков 40 сек (без пневмо-скреб- ковой уборки). Для механизма Южурал- машзавода длительность съема и обратной установки крышки с дополнительными пере- ездами составляет 55 сек.
Двересъемные машины 145 Длительность работы механизма чистки стояков при двухразовом опускании ерша в стояках составляет 57 сек. Длительность передвижения в зависимо- сти от проходимого пути определяется по диаграммам рис. 8-7. Автоматизированный вагон на Донецком коксохимическом заводе В 1962 г. на Донецком коксохимическом заводе был введен в эксплуатацию автома- тический углезагрузочный вагон, изготовлен- ный Одесским заводом им. Старостина по проекту специального конструкторского бю- ро измерительных машин (СКБИМ). Вагон автоматически по заданной про- грамме производит все технологические операции по набору и загрузке шихты в печь при серийности 9-2. ДВЕРЕС ЬЕМНЫЕ МАШИНЫ С коксовой стороны батареи печи обслу- живаются двересъемной машиной, которая выполняет следующие операции: 1. Отпирание и запирание двери камеры коксовой печи. 2. Подъем двери с порога на 10—15 мм и обратное опускание. 3. Отвод снятой двери от печи при откры вапии н подвод при закрывании печи. 4. Очистка привалочной поверхности рамы и боковых поверхностей брони от смоляных отложений и графита. 5. Очистка уплотняющей рамки, кирпиче- держателей и футеровки двери от смоляных отложений и графита. 6. Уборка с обслуживающей площадки просыпающегося на нее при открывании двери кокса (концов). 7. Направление в коксотушильный вагон коксового пирога, выдаваемого из печи. В настоящее время известно большое ко- личество конструктивных разновидностей двересъемных машин. Сравнительная харак- теристика наиболее применимых из них при- ведена в табл. 8-6 и 8-7. Количество и характер операций, из чис- ла перечисленных выше, выполняемых две- ресъемной машиной, в большой мере зави- сят от степени ее технического совершенст- ва. Но каждая машина имеет коксонаправ- ляющую корзину для направления в коксо- тушильпый вагон выдаваемого из печи кокса и устройство для съема и отвода двери от печи. Двересъемная машина ис- пользуется также для перевозки дверей от печи до станций ремонта дверей на конце- вых и межбатарейных площадках и обрат- но. Кроме этих основных элементов, двересъ- емные машины могут быть оснащены меха- низмами очистки дверей, рам и броней от отложений смолы и графита, а также убор- ки концов кокса с обслуживающих площа док. |0 Справочник коксохимика, т. II Таблица 8-6 Сравнительная характеристика двересъемных машин с нераздельной кокеонанравляющей Показатели Фирма и год выпуска Мпттель- дейче- Шталь- ве рке 1931 Южурал- машза вод 1 947 Длина машины, мм 7330 6836 Вес машины, кг . . Максимальная на- 30000 27400 грузка на колесо, кг Отвинчивание ри- 12500 12000 гельных винтов . . .. Мощность электро- Ручное Механи- ческое двигателя машины, кет Съем двери с поро- 1,8 га Мощность электро- двигателя съема две- РуЧНОЙ привод Механи- ческий привод двери, кет Мощность электро- двигателя механизма передвижения двере- 2,2 съема, кет Скорость передви- 7,75 2,2 жения, м/мин .... Мощность электро- двигателя механизма передвижения корзн- 17,2 14 ны, кет ....... Скорость передви- 3,5 2,2 жения корзины, м/мин Мощность электро- двигателя механизма передвижения машины, 3,82 4,4 кет Скорость передви- 20,6 16 жения машины, м/мин Общее число элект- 84,3 103,6 родвигателей .... 3 6 Двересъемная машина передвигается по рельсовому пути, уложенному на обслужи- вающей площадке, со скоростью от 60 до 120 м/мин. Вращение ходовых колес осу- ществляется от электродвигателя через ре- дуктор. Известно два типа коксонаправляющих корзин — неподвижные и подвижные. Неподвижные коксопаправляющие корзи- ны применяли в старых конструкциях, сей- час они вышли из употребления. Двересъемные устройства могут быть двух типов — штанговые и рычажные. В штанговом двересъеме двересъемная головка крепится к горизонтальной штанге, перемещающейся по направляющим роли- кам.
Таблица 8-7 Сравнительная характеристика двересъемных машин е раздельной коксонаправляющей Показатели Со штанговым двсрссъемом С рычажным двересъемом нкмз Славянс- кий маш- завод Коппере (США) Южуралмашзавод 1 КБ Кок- сохимма- ша Веллман 1 (США) Вилпутт i (США) ЮУМЗ КБ Коксохиммаша 1936 1939 1943 1947 | 1949 | 1950 | 1952 1948 1938 1942 1956 1952 1963* 1962* 1962* Общий вес машины, кг 31520 23880 39700 25728 30900 1 23800( 33465 33700 31400 26100 27000 27280 41620 47100 52180 Общая длина машины, мм 9315 9110 11280 8800 11320 5950 11224 10300 10275 9610 8657 8200 11715 11510 11550 Общее число электродвигателей Двересъемная часть 5 4 6 4 6 6 6 6 7 3 7 7 11 11 11 Вес, кг 19700 — 28200 13500 19450 17800 21865 23300 21800 17000 17500 16950 26860 28700 29800 Длина, мм 5205 — 7312 4900 7370 3940 7324 7260 6365 5800 5617 5280 7050 6570 6700 Максимальная нагрузка иа колесо, кг . . . Отношение нагрузки внешних колес к на- 10000 — 12860 6250 9600 10000 10100 10000 6900 5900 7200 6600 9800 11400 14300 грузке внутренних колес (со стороны печей) 2,78 — 6,7 4,52 4,69 1,6 2,96 4,6 1,23 1,2 1,81 1,57 — — — Дополнительный подъем двери, мм . . . . Нет Нет 647 Нет 600 Нет 600 600 700 352 430 380 430 430 502 Поворот снятой двери, град Открывание затворов дверей Коксонаправляющая » Мех. » Ручн. 90 Мех. » Ручн. 90 » 90 90 90 IV 90 еханич 90 гское 90 90 90 90 Вес, кг 11820 — 11500 12228 11450 6000 11600 10400 9600 9100 9500 8330 9480 18400** 22380*" Длина, мм 4110 — 3968 3900 3950 2380 3900 3040 3910 3900 3040 2920 2920 5000 5000 Максимальная нагрузка на колесо, кг. . . 4390 — 5800 5800 4500 4700 4600 3700 3500 — 3500 3400 4500 6000 8400 Полезный объем камеры печи, м3 .... 20 20 20 20 20 — 20 20 — — 21,6 20 21,6 30 32,3 Общая высота камеры, мм 4300 4300 4300 4300 4300 — 4300 4300 4300 4000 4300 4300 4300 5000 5500 С механизмами для чистки дверей, рам и броней. ** С механизмом для чистки рам па общей тележке.
Двересъемные машины 147 В рычажном двересъеме двересъемная го- ловка подвешивается шарнирно на рычагах так, что при повороте рычагов движется в направлении от печи (или к печи) с одно- временным подъемом (или опусканием). Оба типа двересъемных устройств имеют конструктивные модификации с поворотны- ми на 90° двересъемными головками, что создает более свободный доступ к снятой двери для ее очистки как ручным, так и механизированным способом. В некоторых конструкциях штанговых две. ресъемов также производится дополнитель- ный подъем снятой с печи двери, что зна- чительно облегчает очистку нижних частей двери, в особенности при малых расстоя- ниях от головки рельса пути машины до пода камеры коксования. Имеются двересъемные машины, у кото- рых двересъемное устройство и коксона- правляющая корзина смонтированы на од- ной общей тележке (см. табл. 8-6). Существенным недостатком такой конст- рукции является то, что коксонаправляю- щая находится в тяжелых температурных условиях, требует частых ремонтов и заме- ны основных узлов, что вызывает необхо- димость выхода из строя всей машины. Вы- пуск таких машин прекращен в 1947 г. Этого недостатка не имеют конструкции машин, у которых коксонаправляющая кор- зина и двересъемное устройство устанавли- вают на отдельных сцепленных между собой тележках. Привод для передвижения машины рас- полагают на двересъемной части, как наи- более тяжелой, для обеспечения необходи- мой силы сцепления ведущих колес с рель- сами. Такая машина называется двересъемной машиной с раздельной коксонаправляю- щей. По условиям безопасности обслуживаю- щего персонала коксонаправляющая распо- лагается со стороны тушильной башни. По расположению коксонаправляющей относи- тельно двересъемного устройства машины имеют правое и левое исполнение. Если смотреть на двересъемную машину с пути тушильного вагона, то в машинах право- го исполнения коксонаправляющая располо- жена с правой стороны. Двересъемные устройства Одним из существенных недостатков две- ресъемных устройств штангового типа явля- ется неравномерное распределение нагрузки на ходовые колеса от веса машины и сня- той двери. Это объясняется резким пере- мещением центра тяжести машины при от- воде двересъемного устройства от печи. При этом нагрузка на ходовые колеса со стороны печей резко уменьшается, а на внешних колесах сильно растет, что делает машину мало устойчивой при движении. Характеристики двересъемных устройств приведены в табл. 8-8 и 8-9. Двересъемные устройства рычажного ти- па, в отличие от штанговых, уменьшают неравномерность нагрузок на ходовые ко- леса машины. С 1950 г. двересъемные машины рычаж- ного типа начал изготовлять Славянский машиностроительный завод по проектам КБ Коксохиммаша, а с 1956 г. они были приняты к производству и на Южуралмаш- заводе. Рычажное двересъемное устройство имеет пять отдельных механизмов, из которых два предназначаются для отвинчивания — за- винчивания ригельных винтов — верхнего и нижнего, один для подъема (срыва) двери Таблица 8-8 Характеристика штангового двересъемного устройства конструкции Южуралмашзавода Механизмы Г од вы- пуска Электродвигатель Скорость Ход । Число ме- ханизмов ток, в МОЩ- НОСТЬ кет об/лин пв % Отвинчивания и завинчивания об/мин об. ригельных винтов 1950 Пост. 220 1 1440 — 11,750 1 2 1948 Пер. 380 1,8 965 25 8,5 1 2 1952 Пер. 380 2,2 875 25 7,74 1 2 Подъемно-поворотного уст- 1950 Пост. 220 м/мин ММ ройства 4,4 1000 25 1,8 600 1 1948 Пер. 380 2,2 860 25 0,94 600 1 1952 Пер. 380 3,5 870 25 1,9 600 1 Передвижения двересъемной 1950 Пост. 220 4,4 1000 25 9,43 950 1 штанги 1948 Пер. 380 2,2 860 25 10,85 900 1 1952 Пер. 380 3,5 870 25 9,5 950 1 10*
148 Машины и механизмы коксовых печей Таблица 8-9 Характеристика штангового двересъемного устройства конструкции КБ Коксохиммаша Механизм ы Электродвигатель Скорость Ход Число механиз- мов ток, в МОЩНОСТЬ кет об/мин пв Отвинчивания и завинчивания ригельных винтов Пост. 220 Пер. 380 0,55 1,6 1440 1440 25 25 об! мин 19,7 19,7 об. 1 1 2 2 Подъемно-поворотного уст- ройства Пост. 220 Пер. 380 5,3 6,0 1070 880 15 15 м/ мин 2 1,6 мм 600 600 1 1 Передвижения двересъемной штанги Пост. 220 Пер. 380 5,3 6,0 1070 880 15 15 12 10 950 950 1 1 с порога на 10—15 мм, один для отвода с одновременным подъемом двери и один для поворота двересъемного устройства с дверью на 90°. В сравнении с двересъемом штангового типа рычажный двересъем с электрическими приводами имеет на один приводной меха- низм больше. Характеристика механизмов рычажного двсресъема приводится ниже. Механизм отвода и подъема двери Мощность электродвигателя типа МТВ-21-С» при IIB 25%, кет ........................ 5 Число оборотов в MHiiyiy.................940 Редуктор червячио-винтовой: передаточное число червячной нары . . 11,33 шаг винта, мм ........................ 24 число заходов винта ................... I рабочий ход штока редуктора, мм . . 590 Величина отвода двери, мм ........ 1000 Высота подъема двери, мм................ 430 Средняя скорость отвода двери, м/мин . 3,7 Средняя скорость подьома двери, м/мин 1,45 Механизм подъема (срыва) двери Мощность электродвигателя типа ЛОП-42-4 приПЕ25%, кет ......................... 2,8 Число оборотов в минуту ...............1420 Редуктор червячно-впитовой: передаточное число червячной пары . 31 рабочий ход захватов, мм ...... 130 шаг винта, мм ....................... 20 число заходов.................... 1 скорость подвода захватов, м мин . 0,94 Механизм поворота Мощность электродвигателя, типа АО-32-4, кет .......... 1 Число оборотов в минутм ...............1410 Угол поворота механизма, град........... 90 Продолжительность поворота, сек .... 7,5 Общее передаточное число механизма . . 717^57 Секторная пара: модуль, мм .............. 8 число зубьев шестерни...... 18 число зубьев сектора........ 15 0 Редуктор червячно-цилиндрический; передаточное число цилиндрической передачи ............................ 2,775 передаточное число червячной пары . 31 ’ Механизм отвинчивания имеет следую- щую характеристику: КБ Коксо- Южурал- хпммаша машзавод Максимальный крутящий момент на тихоходном ва- лу редуктора, кем; при завинчивании ригель’ ных винтов........... 7 5 при отвинчивании ри- гельных винтов .... 100 Число оборотов отвинчиваю- щей головки в минуту . . 9,9 Возможное отклонение от- винчивающей головки в любую сторону от гори- зонтальной оси, мм .... 50 Ход (горизонтальный) клю- ча головки, мм.............. 50 Тип редуктора............Цилиндри- ческий трех’сту- псичатый Передаточное число редук- тора .................... 14G Мощность электродвигате- ля, кет .......... 1 Число оборотов в минуту . 1410 75 100 11.5 50 50 Плане- тарный 73 1 ,7 840 П р и моча н и е. Величину крутящего мо- мента изменяет сила тоьа пчи напряжение. Механизм для чистки дверей Впервые получить удовлетворительные результаты по механизированной очистке дверей коксовых печей от смолы и отложе- ний графита удалось работникам Криворож- ского коксохимического завода в 1954 г. Главным в предложенной заводом кон- струкции является схема расположения ще- ток на массивной бесконечной роликовой цепи, совершающей в кольцевой направляю- щей возвратно-поступательное движение, при котором боковые щетки очищают от графита боковые стороны кирппчедержате- лей и футеровки, а торцевые щетки очища- ют мембрану и уплотняющую рамку от от- ложений смолы. Устанавливаемые в настоящее время на двересъемных машинах механизмы для
Таблица 8-10 Сравнительная ха1)актех>истпка механизмов передвижения двересъемных машин Показатели Фирмы и год выпуска Бамаг Ми гтельдей- че-Штальвер- Веллман Вилпутт 1 Коппере I Славяиский за вод НК М3 Южуралмашзавод КБ Коксохиммаша Гипрококса 1 931 1933 1931 1938 1 942 1943 1939 1936 1947 1 950х 1947 1949 1 956 1 948 1952 1 963”|1962*”) 1962*** Электродвигатель ток Переменный Постоянный Переменный Постоянный Пер. Постоянный Переменный напряжение, в .... 380 380 220 220 220 220 220 220 380 380 220 220 380 220 380 380 380 380 мощность, кет .... 11,8 11,8 20,6 10 10 11 23 25,8 16 16 20 17,5 11 17,5 16 2x7,5 2x11 2x1) число оборотов в минуту 1000 1000 1000 600 600 650 870 850 720 720 955 970 685 1000 720 695 710 710 продолжительность включения ПВ, % 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 40 40 40 Скорость передвижения, ч/мин 62,8 81 84,3 64 — 75 114 102 103,6 90 96,6 86 82 ПО ПО 85 87,4 87,4 Диаметр ходового колеса, ми 400 500 550 600 600 762 500 600 500 600 500 600 600 600 600 600 600 600 Число приводных ходовых колес 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 4 4 4 Максимальная нагрузка на ходовое колесо, т . . . . 9,2 10,0 — 6,9 5,9 12 — 10 12 10 6,25 9,6 7,2 10 6,6 9.8 11,4 14,3 База, мм 2885 3000 2975 4075 3810 4345 2300 2300 4500 2370 2300 4450 3400 4080 3400 4150 4100 4150 Колея, мм 1800 1600 1500 1930 1780 1500 1500 1500 2750 1800 1500 1500 1500 1500 1500 1500 1800 1800 Вес двересъемной части, т 18,6 19,3 — 25 17 28,2 — 19,7 27,4 17,8 13,5 19,45 17,5 23,3 16,95 26,86 28,7 29,8 Вес прицепных частей, т — — — 9,6 9,1 11,5 — 11,82 — 6,0 12,2 11,45 9,5 10,4 8,33 14,76 18,4 22,4 Объем камер коксования, м3 — — 20 — — 20 20 20 20 — 20 20 21,6 20 20 21,6 30 32,3 * Машина тпсхосная с раздельной коксонаправляющей, чистки рам на общей тележке. В прицепе коксонаправляющая и механизм чистки рам. В прицепе коксонапэавляющая с механизмом
150 Машины и механизмы коксовых печей чистки дверей конструкции КБ Коксохимма- ша являются дальнейшим усовершенствова- нием этих механизмов. Рычажный двересъем лучше сочетается с механизмом для чистки дверей, который в этом случае устанавливается стационарно, а двересъем вводит в него дверь. При штанговых двересъемах повернутая дверь остается неподвижной, а на нее надо надвигать механизм чистки, для чего он де- лается подвижным. Это же относится и к рычажным двере- съемам при низком (295 мм и ниже) рас- положении пода камеры коксования отно- сительно головки рельса пути двересъемной машины. Характеристика механизма чистки дверей конструкции КБ Коксохиммаша следующая: Мощность электродвигателя, кет...... 3.5 Число оборотов в минуту.............. 875 Редуктор червячный: передаточное число .............. 10,33 длина хода щеток, мм ............ 1300 число проходов щеток при чистке . . 10—15 скорость движения щеток, м/мин ... 47 Длительность очистки двери, мин .... 1 Вес механизма, кг.................... 2500 Очистка двери производится одновремен- но с чисткой рам или при выдаче кокса и дополнительного времени для задалжива- ння двересъемной машины не требует. Для двересъемных машин с неповоротны- ми двересъемами механизм чистки дверей еще не создан. Механизм передвижения Передвижение двересъемных машин вдоль фронта коксовых печей производится по рельсовому пути, выполненному из же- лезнодорожных рельсов типа Р-50 нормаль- ного проката, уложенных по металлическим балкам каркаса обслуживающих площадок. Типовая ширина колеи для печей с ем- костью камер 20 м3 и 21,6 м3 составляет 1500 мм, а для печей с емкостью камер 30 и 35,6 м3 1800 мм Электропривод для передвижения всей машины установлен на двересъемной части. Коксонаправляющая и механизм чистки рам передвигаются вместе с двересъемной частью, с которой они соединены специаль- ными сцепными устройствами. Сравнительная характеристика приводных механизмов двересъемных машин разных типов приведена в табл. 8-10. Скорость передвижения двересъемных ма- шин колеблется в пределах от 62,8 до 114 м/мин. Для современных машин по техническим условиям Гипрококса скорость должна быть не менее 90 м/мин. С 1962 г. двересъемные машины обору- дуют двумя приводными механизмами для передвижения машины на четырех колесах. С 1963 г. в ходовую часть машины вве- дена балансирная подвеска одного из двух скатов машины для обеспечения распреде- ления нагрузки от веса машины на все че- тыре колеса. 10* Механизмы для чистки рам и броней Механизм для чистки рам и броней рас- полагается на тележке между двересъем- ной частью и коксаиаправляющей или на общей с коксонаправляющей тележке. Исполнительным органом служат щетки, закрепляемые на торцовых и боковых ка- ретках, движущихся возвратно-поступа- тельно в вертикальных направляющих, для очистки вертикальных и горизонтальных участков. Для подвода щеток к раме и броне и обратного отвода имеется специаль- ный приводной механизм. Основной недостаток механизма для чист- ки дверей, рам и броней — быстрый выход из строя стальных щеток. Характеристика механизма для чистки рам и броней КБ Коксохиммаша приведена ниже. Механизм подвода и отвода направ- ляющей рамы с каретками; мощность электродвигателя, кет 5 число оборотов в минуту .......... 910 Редуктор ... ..................Червячно- винтовой Передаточное число .... .............. 15,5 Шаг винта, мм ........................ 20 Привод механизма чистки: тип................................. Цепной мощность электродвигателя, кет 3,5 число оборотов в минуту............. 875 Редуктор .............................Цилинд- рический Передаточное число .................. 11,85 Скорость подвода каретки к дверной раме, м/мин........................... 1,17 Величина отвода кареток, мм .... 970 Время отвода, сек............... 13 Скорость движения щеток, м!мин . . 41 Длительность чистки, сек....... 60 Число проходов щеток............... 10—15 Ход кареток, мм.................... 1050 Длина механизма, мм ......... 1620 Полный вес механизма, кг ............ 7119 Место установки .................... Отдельная тележка Движение щеток .....................Возвратно- поступа- тельное Коксонапоазляющая Существует несколько кинематических схем специального приводного механизма подачи коксонаправляющей корзины к зер- калу дверной рамы для выдачи кокса в ту- шильный вагон и отвода в крайнее заднее положение после окончания выдачи. В одних схемах вращательное движение от привода преобразуется в прямолинейное поступательное движение корзины с помо- щью шестеренного механизма и рейки, за- крепленной на корзине снизу (Миттель- дейч-Штальверке, Славянский завод, Юж- уралмашзавод и КБ Коксохиммаша) или сбоку (НКМЗ и американский Коппере). В других схемах движение от привода осуществляется кривошипно-шатунным ме- ханизмом (Южуралмашзавод, КБ Коксо- химмаша, Веллман). Для предотвращения отхода корзины под действием силы трения проходящего через корзину кокса (усилие это достигает 3000 кг) корзину необходимо стопорить. Кинематическая схема кривошипно-шатун- ного механизма передвижения корзины кон- струкции Южуралмашзавода показана на рис. 8-8, а характерисгика—в табл. 8-11.
Двересъемные машины 151 Рис. 8-8. Кинематическая схема кривошипио-шатуиного механизма передви- жения корзины. Конструкция Южуралмашзавода 3 2 Н—350—4^----------626----------I Ось машины Рис. 8-9. Кинематическая схема механизма передвижения корзины. Конструкция КБ Коксохиммаша: 1 — электродвигатель; 2 — упругая муфта; 3 — редуктор червячно-винтовой; 4 — рама; 5 — тяга; 6 — пружинный амортизатор; 7 — треугольный рычаг; 8, 12, 13 — звенья; 9, 10, II, 14 — шарнирные углы Тяга 5 червячно-винтового редуктора шар- нирно соединена с треугольным рычагом. Звено 8 на узле 9 шарнирно соединено с корзиной, а опоры шарнирных узлов 10 и 11 жестко прикреплены к ходовой тележке. На рис. 8-9 показано положение всех звеньев механизма передвижения при крайнем заднем исходном положении кор- зины. Когда тяга червячно-винтового ре- дуктора сделает ход вверх на 270 мм, звенья механизмов располагаются так, как показано на рисунке пунктиром. При этом корзина делает ход вперед в сторону печей на 300 мм, устанавливаясь в рабочее по- ложение. При рабочем положении корзины звено 12 и треугольный рычаг устанавли- ваются по прямой, благодаря чему полу- чается надежное автоматическое стопоре- ние корзины и вся нагрузка при прохожде- нии коксового пирога передается на зве- но 13, второй конец которого в узле 14 со- единен с пружинным амортизатором.
152 Машины и механизмы коксовых печей Таблица 8-11 КОКСОВЫТАЛКИВАТЕЛИ Характеристика механизма передвижения корзины (конструкция ЮУМЗ) Ток и напряжение в Показатели перемен- постояи- ный иы й 380 220 Электродвигатель: мощность, кет . . 3,5 4,4 число оборотов в минуту .... 870 1000 продолжитель- ность включения пв, % . . . . 25 _ . Передаточное число редуктора 215,1 212 Скорость, м/мин . . 5 4,5 Ход корзины, мм . . 500 500 Если усилие, стремящееся отодвинуть корзину от печи, возрастает, что может быть при недостаточно точной установке корзины по оси коксовой печи, то оно пере- дается на пружину амортизатора. При этом пружина сжимается и вся корзина плавно отходит от печи на 15—20 мм, что практи- чески не отражается на работе коксонапра- вляющей. Механизмы передвижения корзины и осо- бенно шарнирные узлы рычажной системы работают в тяжелых температурных усло- виях; в связи с этим здесь применены втул- ки с графитной смазкой. Характеристика механизма передвижения корзины конструкции КБ Коксохиммаша приведена в табл. 8-12. Таблица 8-12 Характеристика механизма передвижения корзины (конструкция КБ Коксохиммаша) Пок азатели Ток и напряжение, в перемен- ный 380 постоян- ный 220 Электродвигатель: мощность, кет. . 1,6 2,5 число оборотов в минуту .... 1440 1000 продолжительность включений ПВ, % 25 Передаточное число редуктора 15,5 15,5 Скорость, м/мин . . 3,4 2,36 Ход корзины, мм . . 500 500 Обслуживание коксовых печей с машин- ной стороны включает следующие опера- ции: 1. Отпирание и запирание дверей коксо- вой печи. 2. Подъем на 10—15 мм двери с порога и обратная этой операция. 3. Отвод снятой двери от печи и подвод к печи при закрывании. 4. Чистка припадочной поверхности рамы и боковых поверхностей брони от смоляных отложений и графита. 5. Чистка уплотняющей рамки, кирпиче- держателей и футеровки двери от смоля- ных отложений и графита. 6. Выталкивание из печи коксового пи- рога. 7. Обезграфичиванпе сводов камеры кок- сования. 8. Открывание и закрывание планирпой дверцы. 9. Планирование (разравнивание) уголь- ной шихты, загружаемой в печь. 10. Очистка рамы планирного лючка и дверцы от смоляных отложений. 11. Транспортирование к скиповому подъ- емнику шихты, выгребаемой при планиро- вании. 12. Подача дверей к ремонтным станци- ям и обратно к печам. 13. Уборка с обслуживающей площадки просыпающегося при открывании двери кокса (концов) и шихты при планировании. Большинство перечисленных операций ме- ханизировано 11 выполняется с помощью Таблица 8-13 Компоновка механизмов коксовыталкивателей Фирма коксовыталкивателей и год выпуска Расстояние, мм от оси выталки- вающей штаиги до Расположение пла- нира относительно выталкивающей штанги оси п ла- ни ра ОСИ дверс- съем а Н ово-Краматорскпй завод, 1937 . . Южуралмашзавод, 3429 2286 Слева 1947 3450 2300 » Южуралмашзавод, 1948 КБ Коксохиммаша, 2855 2855 » 1947* 2286 3429 » Веллман, 1937 . . 1296 1677 » Коппере, 1943 . . 2819 2819 Справа Бамаг, 1931 ... 2400 0** » * В коксовыталкивателях для типовых печей с расстоянием между осями 1143 мм. ** Ось двересъемного устройства совмещается при съеме двери с осью выталкивающей штанги.
Коксовыталкиватели 153 механизмов, установленных на коксовытал- кивателе. Очистка рамы и дверцы планпр- пого лючка и уборка концов и шихты с об- служивающих площадок вдоль печей вы- полняются пока вручную. В соответствии с нормативами обслужи- вание каждой типовой батареи в 61—77 пе- чей производится отдельным коксовыталки- вателем, а на блок из четырех батарей дает- ся одна резервная машина. Расстояния от оси выталкивающей штан- ги до оси планирпой штанги в три печных шага (3429 мм) и до оси двересъемпого устройства в два печных шага (2286 лиг) позволяют уменьшить пробег машины и совмещать во времени некоторые операции при серийности выдачи печей 5—2 и 2—1. Соблюдение кратности шагу печей удобно для ориентации машиниста при установке машины для съема двери и планирования. В табл. 8-13 приводятся данные по рас- положению механизмов на различных кок- совыталкивателях. Двересъемное устройство Имеется большое количество конструк- тивных разновидностей двересъемных уст- ройств, хотя все они относятся к одному штанговому типу, позволяющему получить ход большой величины — от 2300 до 2820 мм. Есть машины, двересъемные устройства которых дополнительно поднимают снятую дверь на высоту до 600 мм и одновремен- но поворачивают па 90°, в то время как в других образцах дверь имеет только до- полнительный подъем без поворота. Пре- обладающее количество коксовыталкивате- лей ни дополнительного подъема снятой двери, ни ее поворота не производят. Дополнительный подъем снятой двери нужен для улучшения условий ручной чист- ки нижней части двери и имеет значение при расстоянии от пода печи до обслужи- вающей площадки вдоль печей 295 лмг на печах типа ПК. С 1950 г. для вновь строящихся печей ПК-2К и ПВР размер этот был увеличен до 520 мм, в связи с чем смысл дополни- тельного подъема двери отпал, что приве- ло к значительному упрощению конструк- ции двересъемов и снижению их веса. На двересъемных устройствах коксовы- талкивателей для отвинчивания и завинчи- вания ригельных винтов применяют те же механизмы, что и на двересъемных маши- нах. В двёресъемпом устройстве фирмы Вел- лман штанга установлена под углом к го- ризонту, а рейка укреплена под углом к горизонтальной осп штанги. В результате такого двойного наклона удалось осущест- вить дополнительный подъем снятой двери и а 305 мм. Для обслуживания дверей с пружинны- ми затворами фирма Вилпутт снабжает две- ресъемное устройство коксовыталкивателя двересъемной головкой с одним гидравли- ческим приводом и для отпирания дверей и для съема двери с порога. Сравнительная характеристика двере- съемных устройств коксовыталкивателей приведена в табл. 8-14. На коксовыталкивателях, изготовленных Славянским машзаводом по проектам КБ Коксохиммаша двересъемный механизм и механизм чистки рам и броней смонтиро- ваны на общем поворотном корпусе с про- тивоположных его сторон. Механизм чистки дверей установлен под- вижно в задней стороне С-образной части штаиги двересъема. После съема и отвода двери поворотный корпус разворачивается на 180° для установки двери против меха- низма чистки и при его надвигании дверь очищается. Для очистки рамы и брони штанга с повернутым вперед механизмом подается к печи для заводки механизма и очистки рамы и брони. Механизмы чистки дверей, рам и броней по проекту Южуралмашзавода смонтирова- ны на общем поворотном корпусе и дей- ствуют от одного привода. Корпус шарнир- но крепится к штанге, расположенной па- раллельно оси двересъемной штанги. При работе двересъемвого устройства корпус с механизмами повернут на 90°. Выталкивающие устройства Чтобы выдать коксовый пирог из каме- ры коксования, в тушильный вагон необ- ходимо переместить выталкивающую штан- гу на длину от 47 700 жлг (для печей с дли- ной камеры 13300 мм) до 21 065 мм (для печей с длиной камеры 16 220 мм). Для обеспечения хода такой величины приго- ден только привод реечного типа. Выталкивающая штанга делается короб- чатого сечения с высотой 700—780 мм. В передней части выталкивающей штан- ги укрепляется головка, изготовленная из литой стали. Для предотвращения повреж- дения стен на верхней части головки штанги укрепляют направляющие полосы. Наиболее распространено крепление зуб- чатой рейки па нижнем поясе штанги, одна- ко встречаются машины и с креплением рейки на верхнем поясе, что позволяет уменьшить общую длину штанги на 2—3 м. Недостатком верхнего крепления рейки яв ляется засорение ее падающими кусками кокса, вызывающими более быстрый износ зубьев рейки и ведущей шестерни. Для защиты от коробления при нагреве в печи штангу делают симметричной в обе- их плоскостях, для чего на верхнем поясе крепят стальные полосы одинаковой высо- ты с зубчатыми рейками. Южуралмашзавод делает штанги свар- ными, Славянский завод—клепаными. Длина коксовыталкивателя определяется длиной выталкивающей штанги. При необ- ходимости сокращения габарита машины хвостовая часть выталкивающей штанги делается подъемной. При поднятой хвостовой части вдоль оси- выталкивающей штанги действует горизоп-
Таблица 8-14 Сравнительная характеристика двересъейных устройств коксовыталкивателей разных фирм и годов выпуска Показатели Ново- Краматор- Южуралмашзаво д Славянский завод «Коксохиммаш» по чертежам КБ Коксохиммаша Кипперс, 1943 Веллман, 1937 1937 1947 1948 1951 1952 1956 1948 1951 1953 1961 1962 1962 Механизм передвижения двересъемной штанги Тип* Ход штанги, мм .............. Скорость движения штанги, м/мин . . . Ток Напряжение, в Мощность, кет .............. Число оборотов в минуту Передаточное число редуктора Тип редуктора I 2430 20 Пост. 220 6 1050 31 Червячный II 2400 11,4 Пер. 380 2.2 860 350 Черв II 2300 13,5 Посто 220 4,4 1000 350 ячно-ци II 2300 13,5 яннын 220 4,4 1000 350 линдрич II 2300 13,5 Пер 380 3,5 870 310 еский III 2300 4,9 еменный 380 7,5 900 И ,33 Червячно- винтовой II 2400 15,5 Пост. 220 5,3 1070 216 Червяь дву.чступе II 2400 10,8 380 3,5 900 558 IHO- ичатый III 2400 6.6 380 6,5 922 8,5 III 2600 6.75 1еременя 380 5 940 11,33 Червячн III 2600 10,6 ый 380 7.5 945 11.33 о-внптов III 2525 10,5 380 7,5 945 11,33 ой II 2300 15,8 Посто? 220 1,65 835 301 Червячно- цилиндри- ческий I 2820 15,3 нный 220 4,8 750 45 Цилиндри- ческий Механизм срыва и подъема двери Общий ход захватов, мм ......... Скорость движения захватов, м!мин . . Высота подъема двери, мм Мощность, кет. Число оборотов в минуту Передаточное число редуктора Тип редуктора Механизм отвинчивания ригельных винтов 225 2,58 15 4,5 1 100 7 Цилиндри- ческий винтовой 160 1,62 15 2,2 860 212 ЧерЕ 140 2, 1 15 4,4 1000 212 ЯЧНО-ЦН 140 1,73 375 4.4 1000 430 линдрич 130 2,0 15 3,5 870 215, 1 еский 130 0,57 15 2,2 875 3! Червячно- винтовой 100 0,5 350 5,3 1070 1030 Червя! цнлнндри^ 130 0,85 15 1,6 1440 434 IHO- 1РСКНЙ 130 0,5 15 2,7 1450 31 130 0,94 15 2.8 1420 31 Червячь 130 0,625 15 3,3 905 29 о-впнтов 230 0,695 15 29 ой 160 1,8 450 3,65 900 1668 Черв цилиндр 110 305 2,2 875 80 ячио- ический Крутящий момент на завинчивание, кгм Крутящий момент на отвинчивание, кгм Число оборотов отвинчиваемой головкн, об/мин Передаточное число редуктора Тип редуктора Мощность, кет Число оборотов в минуту Общий вес двересъема, кг ........ Объем коксовой печи, м9 75 100 18 62 Червячнэ- цилиндри- чзский 4,5 1100 7280 20 75 100 8,5 114 Ни; четыр 1,8 965 9684 20 75 100 12,4 1 14 шндриче ехступе 1.0 1410 10704 20 75 100 12,4 114 ский нчатый 1,0 1410 1 2270 20 75 100 12 73 План 2,2 875 9260 20 75 100 11,5 73 етарнын 1,7 860 21,6 75 100 68,2 Цилиндри- ческий 0,55 1440 1 1 450 20 75 100 9,85 1 46 Hhj 1,0 1440 7115 20 75 100 9,85 146 1ННДРИЧ 1,0 1440 6650 20 75 100 9,65 146 гский тре 1 1410 18146** 21,6 75 100 9,24 146 хступенч 0,85 1350 19070** 30 75 100 9,24 146 атый 0,85 1350 20000** 32,3 75 100 13,7 84 Планетар- ный 0,55 1 150 75 100 10,5 1 10 Червячно- цилиндри- ческий 0,55 1150 * Типы механизмов передвижения: I — реечный; II — кривошипно-коромысловый; III — шатунно-коромысловый. ** В том числе вес механизмов чистки дверей, рам и броней.
Коксовыталкиватели 155 тальная составляющая веса хвостовой ча- сти, стремящаяся переместить штангу в на- правлении к печам, для предупреждения чего предусматривается специальное стопор- ное устройство. Рис. 8-10. Узел разъема выталкивающей штан- ги (конструкция Южуралмашзавода): 1 — передняя часть штанги; 2 — задняя часть штанги; 3 — соединительный палец; 4 — боковые накладки При хранении выталкивающих штанг на концевых площадках выступающие над об- служивающими площадками концы штанги создают большие неудобства, поэтому штангу делают с разъемом посередине. Наи- более удачная конструкция разъема предло- жена Южуралмашзаводом. Чтобы разъеди- нить штангу, надо вынуть только два вали- ка (рис. 8-10). В пределах рабочей пло- щадки машины выталкивающая штанга за- крывается разъемным кожухом. Характеристика выталкивающих уст- ройств коксовыталкивателей разных конст- рукций приведена в табл. 8-15. В 4961 г. скорость движения выталкиваю- щих штанг увеличили до 30,5 м/мин. В качестве аварийного привода для из- влечения штанги из печи при выходе из строя электродвигателя или при прекраще- нии подачи электроэнергии должен уста- навливаться пневматический двигатель, а для извлечения штанги при выходе ее за контрольный зуб, т. е. при выходе привод- ной шестерни из зацепления с рейкой, дол- жна быть установлена лебедка с ручным приводом. На коксовыталкивателях немецких фирм в качестве аварийного устанавливают бен зиновый двигатель. Исследования показали, что при нормаль- ном ходе коксового пирога усилие вытал- кивания составляет 12 100 кг для печей объемом 21,6 м3 и для преодоления этого усилия необходим электродвигатель мощ- ностью 67 кет при средней скорости вытал- кивания 26 м]мин. При испытании коксовыталкивателя пе- чей с объемом камеры 30 м3 на Ясиновском коксохимическом заводе максимальное уси- лие на выталкивающей штанге составило 18 900 кг при срыве пирога, а развиваемая электродвигателем мощность 105 кет. При мощности установленного электродвигателя 80 кет кратковременный перегруз двигателя в момент срыва пирога составил 1,31 при допустимом для этого двигателя перегру- зе 3,3. Расчет выталкивающей штанги и всех де- талей выталкивающего устройства на проч- ность следует производить по максимально допустимому перегрузу двигателя, имея в виду возможные случи более тугого хода коксового пирога. Планарное устройство Чтобы разравнивание (планирование) шихты происходило быстрее, планирная штанга уширяется до возможного предела и двигается со скоростью до 88 м/мин, а процесс планирования автоматизируется по заданной программе. Программой преду- сматривается количество ход