Cokesovenbatterijen: apparaat, werkingsprincipe, doel. Cokesproductietechnologie

2024 Auteur: Howard Calhoun | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2023-12-17 10:36

Metallurgische productie is gewoon ondenkbaar zonder het gebruik van cokes, die energie levert voor het smelten van ijzererts in de hoogovenschacht. Het verkrijgen van coke is echter vrij arbeidsintensief en langdurig. Om het te maken, worden speciale industriële eenheden gebouwd die "cokesovenbatterijen" worden genoemd. Hun apparaat, doel en karakteristieke kenmerken worden in dit artikel besproken.

Definitie

Cokesovenbatterijen zijn een heel metallurgisch complex, met als hoofddoel de productie van cokes in het vereiste volume voor het daaropvolgende transport naar hoogovenwinkels. Deze productiefaciliteiten kunnen qua grootte van elkaar verschillen, maar hun afmetingen zijn in ieder geval behoorlijk indrukwekkend.

Ontwerp

De opstelling van de cokesovenbatterijen is als volgt. De belangrijkste elementen van deze ovens zijn de zogenaamde cokeskamers. Het is in hen dat het proces van het leggen van grondstoffen plaatsvindt. Er zijn meer dan een dozijn cokeskamers in de oven. Ook kunnen de belangrijkste elementen van de batterij worden beschouwd als verwarmingsspleten waarin brandstofverbranding plaatsvindt. De lineaire afmetingen van de cokeskamer zijn bij benadering als volgt:

• Lengte - van 12 tot 16 meter.
• Hoogte - 4-5 meter.
• Breedte - 400-450 millimeter.

In het algemeen omvat het complex, waardoor de cokesovenbatterijen gedurende een lange tijd ononderbroken kunnen werken, de volgende componenten:

• Een stortbunker die ruwe steenkool ontvangt.
• Afdeling steenkool mengen en breken.
• Verdeeltoren.
• Trolley laden.
• Cokeskamer.
• Coke-ejector.
• Blussende auto.
• Blussende toren.
• Het platform waarop het gekoelde eindproduct wordt gelost.

De oven zelf voor de productie van cokes in zijn algemene vorm bestaat uit:

• Kamers voor het laden van kolenlading.
• Verwarmingsmuur met een systeem van verwarmingskanalen.
• Gasdistributie- en luchttoevoersysteem.
• Regenerator voor het verwarmen van lucht en uitlaatgassen.
• Isolatiekleppen en mechanismen.

Classificatie

Cokesovenbatterijen, afhankelijk van de werkingsmodus, zijn intermitterend en continu. Deze batterijen kunnen worden verwarmd:

• Exclusief hoogovengas.
• Alleen cokesovengas.
• Een mengsel van hoogoven- en cokesovengas.

Het batterijverwarmingscircuit kan het volgende omvatten:

• Omschakelkanaal, waardoor gassen de mogelijkheid hebben om tussen de muren te komen.
• Stoomkanaal voor recirculatie.

Verwarmingsgas voor de batterij wordt eraan geleverd in twee versies:

• Zijkant, wanneer cokesovengas door de cornuru (gasdistributiekanaal) stroomt, en lucht en hoogovengas - door de haardkanalen van de regenerator.
• Van onderaf via een speciaal luchtdistributienetwerk.

Een paar woorden over de regenerator

Deze speciale warmtewisselaar zorgt ervoor dat de warmtedrager in contact kan komen met de duidelijk gedefinieerde oppervlakken van de cokesoven. Het is belangrijk op te merken dat de hete warmtedrager de koude wand en het mondstuk verwarmt en daarna op hun beurt warmte overdragen aan de toch al koude warmtedrager.

Er zijn andere soorten warmtewisselaars, die "recuperatoren" worden genoemd. Daarin wisselen koude en hete koelmiddelen onderling energie uit via een speciaal tussen hen opgetrokken muur. Tegelijkertijd dalen eerst de hete gasstromen en daarna worden de omschakelkleppen geactiveerd, waardoor de toch al koude luchtstroom van onder naar boven begint te stijgen.

Brandstofbesparende methoden bij de productie van cokes

Het verkooksingsproces zelf is behoorlijk energie-intensief, wat wordt veroorzaakt door het verbruik van een zeer grote hoeveelheid brandstof. Om het verbruik van het verbruik te verminderen, worden daarom de volgende methoden gebruikt:

• Gebruik de technologie van het blussen van droge cokes. Dankzij dit wordt de thermische energie van het product besteed aan stoomverwarming.of water. In het bijzonder wordt ongeveer 1 GJ warmte in de vorm van stoom verkregen uit één ton afgewerkte cokes.
• Modernisering van gebruikte regeneratoren voor maximale warmteterugwinning uit verbrandingsproducten. Zo is het bijvoorbeeld heel goed mogelijk om het verwarmingsoppervlak bij het mondstuk te vergroten.
• Berekening van het optimale tijdsinterval tussen schakelkleppen. Het spreekt voor zich dat hoe vaker ze worden geschakeld, het op de lange termijn mogelijk zal zijn om het volume van regeneratoren en het warmteverlies daarin te verminderen. Tegelijkertijd moet worden opgemerkt dat een te frequente werking van de kleppen onvermijdelijk zal leiden tot een snelle storing en extra belasting van alle aangrenzende componenten en onderdelen.
• Batchverhitting en droge cokesquenching worden gelijktijdig uitgevoerd.

Technologisch proces

Cokesproductie is erg moeilijk. Om te begrijpen hoe het in reële omstandigheden werkt, is het daarom de moeite waard om de technologische cyclus zo gedetailleerd mogelijk te kennen.

Een cokeswinkel begint altijd met een kolentoren. Hier komt de grondstof binnen. Onderaan de toren zitten speciale luiken. Via hen worden de kolen naar de opvangbunkers van de kolenlaadmachine getransporteerd. Om de mogelijkheid uit te sluiten dat kolen in de toren hangen, wordt over de gehele hoogte gecomprimeerde lucht toegevoerd, die in intermitterende pulsen wordt toegevoerd en de ineenstorting van het mengsel dat aan de wanden van de toren hecht, garandeert. De toren moet voor minimaal tweederde gevuld zijn.

De kolenlaadmachine wordt ofwel per volume ofwel per massa gevuld. Het vulproces wordt gecontroleerd door schalen. Steenkool gaat direct de oven inna afgifte van de afgewerkte cokes. In dit geval wordt de lading door de bovenkant gevoerd. Op het moment dat de cokesoven wordt geladen, plaatst de verantwoordelijke hiervoor - het luik - de oven zelf in de gascollector en activeert de injectie. Het hele downloadproces duurt drie tot zes minuten.

Daarna wordt de oven zorgvuldig afgesloten en begint het proces van het verwarmen van de lading. De cokesproductietechnologie in cokesovenbatterijen zorgt voor de volgende temperatuurprocessen:

• Bij 100-110°С is steenkool aan het drogen.
• In het bereik van 110°C - 200°C, hygroscopisch en colloïdaal vocht, komen verstopte gassen vrij.
• Bij 200°С - 300°С vindt thermische voorbereiding plaats, wat gepaard gaat met de vorming van gasvormige producten van thermische vernietiging en de eliminatie van thermisch onstabiele zuurstofbevattende groepen.
• 300-500°С is het temperatuurbereik waarbij een plastische toestand optreedt. Gas en stoom komen intensief vrij, er ontstaat een vloeibare fase.
• 550-800°С – cokesvorming op gemiddelde temperatuur. Synthese intensiveert.
• 900-1100°С – cokesvorming bij hoge temperatuur.

Verzending van cokes uit de oven

De cokesovenbatterij, waarvan het werkingsprincipe in dit artikel wordt beschreven, vereist een speciale voorbereiding voordat er eindproducten van worden gemaakt. Ten minste twintig minuten voor het begin van de afgifte moet de oven worden afgesloten van de gascollector en worden aangesloten op de atmosfeer door het deksel van de stijgleiding te openen.

Daarna, dede deuren van de oven worden verwijderd en de kokosnoot wordt met een speciale stang uit de kamer in de bluswagen geduwd. Tegelijkertijd, als er om de een of andere reden een vertraging is in de geplande levering van cokes met meer dan tien minuten, moeten de deuren weer op hun plaats worden geïnstalleerd. Het is ten strengste verboden om de deksels van de riser voortijdig te openen, omdat dit een ernstige instorting van de voering in de batterij kan veroorzaken. Bovendien moeten ovendeuren voor en na het proces van uitgifte van eindproducten worden ontdaan van grafiet en hars. Het doven van cokes in een speciale auto is een verplichte procedure, want zonder deze handeling kan de afgewerkte cokes weer ontbranden.

Berekening van cokesovenbatterijen geeft aan dat ovens een werk- en reparatieperiode moeten hebben. Tijdens de werkcyclus wordt cokes afgegeven en tijdens de reparatiecyclus worden alle eenheden en apparatuur onderhouden, schoongemaakt, enz.

Essentie

In de beginfase van cokesvorming wordt steenkool gedroogd, worden alle geadsorbeerde gassen eruit verwijderd en begint de ontbinding. Op het moment van de overgang van steenkool naar een plastische toestand begint het sinteren - een proces dat bepalend is voor de hele verkooksingscyclus. In de derde fase ondergaat semi-cokes calcinering en verharding. Het is de stroperige massa die weerstand induceert tegen de beweging van gassen op weg naar de gascollector, waardoor verkooksingsdruk ontstaat, die in de praktijk wordt gecompenseerd door de krimp van de reeds gevormde cokes.

Behoud

"Waarom kunnen de cokesbatterijen niet gestopt worden?" - precieszo'n vraag kan heel vaak worden gehoord van de lippen van een persoon die ver verwijderd is van de subtiliteiten en nuances van de cokesproductie. Het punt is dat deze units zijn georiënteerd om te werken onder bepaalde omstandigheden (hoge temperatuur, abrasieve slijtage, enz.) en in het geval van een ongeplande stop zonder de juiste voorbereiding, kunnen deze ovens hun binnenbekleding verliezen, die gewoon instort. In de praktijk is het echter soms nodig om de werking van de cokesovenbatterij te onderbreken en bepaalde conserveringsmaatregelen uit te voeren. Hoe het werkt is te lang om te beschrijven, men hoeft er alleen maar op te wijzen dat er sprake is van een zogenaamde "koele" en "warme" bewaring. Welke optie er wordt gekozen, wordt rechtstreeks door het hoofd van de onderneming beslist, afhankelijk van de huidige situatie en de redenen voor de opschorting van de eenheid.