Автор: Кауфман А.А.
Теги: технология топлив химия металлургия издательство металлургия химическое производство коксохимия
Год: 1994
Похожие
Текст
МАСТЕР
КОКСОВОГО
ПРОИЗВОДСТВА
МАСТЕР
КОКСОВОГО
ПРОИЗВОДСТВА
МОСКВА "МЕТАЛЛУРГИЯ" 1994
УДК 662.741.3.662.49
Мастер коксового производства А.А. Кауфман, А.З.С м е л я н с к и й,
Г.Д.Х арлампович, Н.В.Б р а у н. М.: Металлургия, 1994. 240 с.
Изложены основные сведения о коксохимическом производстве. Кратко
рассмотрены основные конструкции коксовых печей, оборудование для подвода
отопительного газа и отвода продуктов коксования, машины коксовых печей.
Даны рекомендации по технологии обогрева коксовых печей в условиях
применения для отопления различных газов, нормальному функционированию
газоподводящей и газоотводящей арматуры, предотвращению аварийных ситуаций,
предотвращению преждевременного разрушения кладки коксовых печей.
Предназначена для повышения квалификации и подготовки основного
персонала по эксплуатации коксовых печей, а также может быть использована
студентами вузов специальностей 25.04 и студентами средних учебных
заведений . в качестве пособия по курсу технологии коксохимического
производства во время прохождения технологических и преддипломных практик.
Ил. 49. Табл.11. Библиогр. список: 18 назв.
Из дан же фжнансжровано коксохжмжческжм производством
Нижнетагильского металлургического комбината
/
v -280402000 0—004
040(01)—94
КБ 18/19.24.93
ISBN М 5-229-01017-7
(£) А.А.Кауфман, А.З.Смелянский,
Г.Д.Харлампович, Н.В.Браун,
издательство "Металлургия", 1994.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие.........................................................5
Глава I. Основные сведения о коксохимическом предприятии... .6
1. Структура и технологическая схема коксохимического
производства .................................................6
2. Основные цехи коксохимического производства ................8
Глава II. Уголь как сырье для коксования............................11
1. Основы классификации углей ...................................11
2. Принципы составления угольных шихт .........................18
3. Подготовка углей к коксованию ..............................19
4. Углеподготовительный цех коксохимического завода ...... 23
5. Основные направления развития новых процессов подготовки
углей к коксованию ............................................29
Глава III. Процесс коксования и качество кокса ...................33
1. Процесс коксообразования в коксовых печах ..................33
2. Требования к качеству кокса ................................35
Глава IV. Конструкции коксовых печей и коксовых батарей .... 41
1. Конструктивные элементы коксовых батарей ...................41
2. Огнеупорные материалы и изделия кладки коксовых печей .... 47
3. Классификация и конструкции коксовых печей .................53
4. Строительство и технология пуска коксовых печей ............70
5. Перспективы развития конструкций коксовых печей ............74
Глава V. Технологическое оборудование коксовых батарей .... 77
1. Анкераж, брони, рамы, арйатура герметизации ................77
2. Газоподводящая и газоотводящая арматура отопительной
системы .......................................................82
3. Арматура для отвода парогазовых продуктов коксования из
печей .........................................................89
4. Транспорт прямого и обратного коксового газа по схеме
коксохимзавода ..................................................93
5. Основные контрольно-измерительные приборы и автоматизация
работы коксовых печей ...........................................96
Глава VI. Машины и основные механизмы коксовых печей...............112
Глава VII. Загрузка коксовых печей и выдача кокса.
Послепечная обработка кокса.......................................137
1. Загрузка печей и выдача кокса ..............................137
2. Охлаждение и сортировка кокса ..............................146
3. Экологическая оценка углекоксового блока ...................153
г
Глава VIII. Технология обогрева коксовых батарей..................160
1. Основные положения технологии обогрева коксовых печей .... 160
2. Температурный режим коксования .............................169
3. Основные принципы гидравлического режима коксовых печей . . . 173
4. Основы регулирования обогрева коксовых батарей .............179
3
Глава IX. Влияние технологии коксования на качество
продукции и продолжительность службы коксовых печей . 190
1. Влияние технологии коксования на качество кокса, выход и
качество химических продуктов коксования ..........................190
2. Влияние технологии эксплуатации коксовых печей на их
сохранность................................................ . .194
3. Особые случаи эксплуатации коксовых печей ...................202
Глава X. Пронз детве иные обязанности мастеров коксового
производства. Основы техники безопасности и
производственной санитарии.........................................213
1. Производственные обязанности мастеров коксового
производства...................................................213
2. Основы организации техники безопасноси и производственной
санитарии ......................................................217
Глава XI. Индустриальная психология в работе мастера..............227
От чего зависит поведение людей и как им можно управлять.......228
Особенности управления трудовым коллективом.....................230
Выбор стиля руководства.........................................232
Пути укрепления авторитета мастера .............................235
Пути и средства формирования сознательной дисциплины и
укрепления ее ..................................................236
Рекомендательный библиографический список........................ 239
4
ПРЕДИСЛОВИЕ
Мастер коксовых печей является непосредственным руководителем трудовых
коллективов, которые определяют качество продукции и срок службы коксовых
печей. Последнее издание книги В.НДухана "Мастер коксового производства"
было в 1974 году. За последний двадцатилетний период в коксовом производст-
ве произошли значительные изменения.
Изменилась сырьевая база коксования, запасы хорошо спекающихся углей
уменьшились и для сохранения заданного качества кокса возникла необходи-
мость поиска новых процессов подготовки шихты к коксованию, что, в свою
очередь, повлияло на технологию коксования. Значительно постарел печной
фонд, средний срок службы коксовых батарей увеличился с 10,7 до 21,1 года,
разработаны конструкции и построены новые высокопроизводительные коксовые
батареи, появились новые коксовые машины. Значительно повысился общеобразо-
вательный уровень персонала, обслуживающего коксовые печи.
Увеличение срока службы коксовых батарей привело к тому, что в эксплуа-
тации находится большое количество разнотипных коксовых печей и оборудова-
ния. В этих условиях особое значение приобретают, кроме теоретических зна-
ний особенностей конструкции той или иной системы коксовых печей, также
изучение и знание приемов поддержания их в рабочем состоянии, причин, вызы-
вающих выход из строя основного оборудования, мероприятий по ликвидации
этих причин.
Значительное внимание сегодня уделяется вопросам экологии коксохимичес-
кого производства. В изданиях прошлых лет эти понятия даже не упоминались.
Мастер производства должен знать причины увеличения вредных выбросов коксо-
вого производства, методы и приемы их уменьшения, воспитывать персонал обс-
луживающий, коксовое производство, в духе бережного отношения к окружающей
среде.
В последние годы специалистами Коксохимстанции и коксохимических заводов
разработано и внедрено большое количество мероприятий по поддержанию в
эксплуатации изношенных коксовых батарей за счет индивидуального подбора
гидравлического и температурного режимов отдельных печей, новые методы про-
филактических и капитальных ремонтов коксовых батарей и др., которые позво-
лили продлить срок службы печей и получать кокс удовлетворительного качест-
ва.
Работа с людьми — самое важное в работе мастера. Специальными исследова-
ниями установлено, что до 80% своего времени мастер затрачивает на межлич-
ностные контакты. По данным социологических исследований, результаты работы
мастера на 65 — 75% определяются уровнем его работы с людьми, умением ор-
ганизовать коллектив, создать оптимальный психологический климат в коллек-
тиве. Поэтому в книгу впервые введен раздел по основак индустриальной пси-
хологии.
Настоящая книга не исключает, а предполагает использование изданных ра-
нее руководств по технологическому обслуживанию коксовых печей.
5
Глава L ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ
О КОКСОХИМИЧЕСКОМ ПРЕДПРИЯТИИ
1. СТРУКТУРА И ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА
КОКСОХИМИЧЕСКОГО ПРОИЗВОДСТВА
Коксохимические предприятия по организационной структуре существуют как
отдельные коксохимические и коксогазовые заводы, а также входят как коксо-
химическое производство в состав металлургических заводов и комбинатов.
В их составе имеются основные (технологические), вспомогательные цехи
(подразделения) и заводоуправление; технологические участки и отделения мо-
гут существовать как самостоятельные подразделения так и могут входить в
состав цехов. Организационное оформление процессов и оборудования, в
котором они проводятся, в цехах, участках и отделениях зависит от сырья,
технологической схемы и объемов производства и может меняться как по
объединению технологических и вспомогательных подразделений, так и по
разделению однотипных цехов.
К основным цехам на большинстве коксохимических предприятий относятся:
углеподготовительный, углеобогатительный (углеобогатительная фабрика), кок-
совый, улавливания химических продуктов коксования (цех улавливания),
очистки коксового газа от сероводорода (цех сероочистки), переработки сыро-
го бензола (цех ректификации), смолоперерабатывающий, пекококсовый. На не-
которых предприятиях имеются основные цехи по глубокой переработке углей и
продуктов коксования: термоантрацитовый, фталевого ангидрида, роданистых
соединений, пиридиновых оснований и др.
Технологическая схема производства во многом зависит от качества исход-
ного сырья. Поскольку угли разных бассейнов разнятся по качеству, то и схе-
мы коксохимического производства могут отличаться наличием или отсутствием
тех или иных переделов. Так, например, угли Донецкого бассейна характерны
повышенным содержанием серы. Поэтому в технологической схеме коксохимпроиз-
водства, работающего на донецких углях, обязательно предусмотрена очистка
коксового газа от сероводорода и выработка из него товарных продуктов. Одна
из возможных технологических схем коксохимического производства представле-
на на рис.1.
Технология производства кокса заключается в нагреве коксующихся углей
без доступа воздуха в специальных печах до температуры порядка 1050 °C, с
последующим охлаждением кокса до 180 — 200 °C и его сортировкой на классы
по крупности.
Технология извлечения и переработки химических продуктов коксования зак-
лючается в охлаждении летучих парогазовых продуктов, выходящих из камеры
коксования с температурой от 700 — 800 до 30 — 40 °C, конденсации и улавли-
вания из прямого коксового газа ценных компонентов.
При коксовании углей для производства металлургического кокса из одной
тонны исходной угольной шихты получается 750 — 790 кг кокса, 30 — 40 кг ка-
менноугольной смолы, 9 — 11 кг сырого бензола, 2,5 — 4,5 кг аммиака,
1,5 — 2 кг сероводорода, до 350 м3 газа.
Кокс используется и в химической промышленности для производства желтого
фосфора и карбида кальция, который является промежуточным продуктом в про-
цессе производства синтетического каучука.
Каменноугольная смола в препарированном виде (обезвоженная), используется
для производства изоляционных материалов, толя, рубероида. Основное коли-
чество смолы подвергается переработке, которая заключается в нагреве смолы
до 400 °C и последующим разделением на фракции (части). Из этих фракций
извлекаются содержащиеся в смоле нафталин, антрацен, фенолы, пиридиновые
6
основания. Эти продукты, в свою очередь, являются исходным сырьем для полу-
чения пластмасс, синтетических волокон, красителей, лекарственных препара-
тов, лаков, ядохимикатов.
При переработке смолы получается 60 — 65 % остатка — каменноугольного
пека. Пек используется для производства токоподводящих устройств электродов
и анодов, необходимых в процессах получения качественных сталей и цветных
металлов. Основное количество пека снова подвергается коксованию для полу-
чения пекового кокса. Характерная особенность пекового кокса очень малая
зольность 0,25 — 0,3 %. Пековый • кокс используется для изготовления электро-
дов и анодов.
Сырой бензол — сырье для производства чистых бензола, толуола, ксилолов,
а также смол для производства лаков и пластмасс.
Угли разных марок
9глеподготоВительный цех
Гараж размораживания » Углеприемный склад Дробильное отделение Дозировка смесительное отделение
Угольная шихта
Обратный
коксовый газ
на обогрев
Коксовый цех
Коксовые Охлаждение Сортировка
батареи кокса кокса
Кокс
Прямой коксовый газ
> ЬОмм (>25мм '
40~25мм \25~Юмм
25-Омм 110-ОмМ)
Обратный
коксовый
газ
Цех улавливания
Конденсация Улавливание
смолы
аммиака
Улавливание
бензола
Сульфат
аммония
(аммиачная
вода, жидкий
аммиак)
Смола
Сырой, бензол
Смолоперегонный цех
Цех ректификации
$ь
&
$
Пекококсовый цех —*• Пековый
кокс
Пековые дистилляты
Рис.1. Технологическая схема коксохимического производства
7
Аммиак, улавливаемый из коксового газа, производится на коксохимических
производствах в виде сульфата аммония, в виде аммиачной воды и в виде жид-
кого безводного аммиака.
Сероводород коксового газа является сырьем для получения элементной се-
ры, которая используется для борьбы с вредителями сельского хозяйства, и
серной кислоты, которую могут применять для получения сульфата аммония на
коксохимическом заводе или использовать в других отраслях народного хо-
зяйства. Из роданистых солей получаемых при очистке газа от сероводорода
получают дефолианты. Отходы угля после обогащения используют для мелиорации
супесчаных почв, из них извлекают бокситы, производят стройматериалы.
Очищенный коксовый газ обычно применяют для отопления самих коксовых пе-
чей или для нагревательных печей металлургического передела на металлурги-
ческих комбинатах. Коксовый газ может использоваться в быту, а также как
химическое сырье. Многотоннажные продукты коксования имеют большое значение
для народного хозяйства страны.
Некоторые продукты, такие как пиридин, пиколин, лутидИн, антрацен, фе-
нантрен народному хозяйству дает только коксохимическая промышленность.
2. ОСНОВНЫЕ ЦЕХИ КОКСОХИМИЧЕСКОГО ПРОИЗВОДСТВА
Современное коксохимическое производство металлургического комбината или
отдельно расположенный коксохимический завод включает основные производст-
венные цеха, перечисленные ниже.
Узлеподеотовителъный цех. Обычно состоит из отделений: углсприема, где
выполняются работы по разгрузке в вагонах угля; угольных складов, где хра-
нится оперативный запас всех марок углей, производится их усреднение; пред-
варительного дробления углей, где угли измельчаются до крупности 80 — 0 или
50 — 0 мм; дозировочного, предназначенного для составления угольной шихты;
окончательного измельчения угольной шихты или ее компонентов.
В составе некоторых углеподготовительных цехов может быть отделение из-
бирательного измельчения угольной шихты и смесительное, где производится
смешивание отдельных компонентов шихты или предварительно отсеянной неизме-
льчаемой части шихты с подвергшейся окончательному измельчению.
В состав некоторых углеподготовительных цехов входят углеобогатительные
фабрики. В их составе отделения: классификации по крупности; гравитационно-
го обогащения, флотационного обогащения; обезвоживания и дробления концент-
ратов; осветления оборотной воды; сушки мелкого и флотационного концентра-
тов; усреднения концентратов; накопления и погрузки породы, промежуточного
продукта и отходов флотации.
Коксовый цех. В состав коксового цеха входят: батареи коксовых печей со
вспомогательными и обслуживающими устройствами и сооружениями; обслуживаю-
щие их коксовые машины (коксовыталкиватели, углезагрузочные вагоны, две-
ресъемные машины, тушильные, коксовозные вагоны с электровозами), угольные
башни, где накапливается оперативный запас угольной шихты. Газовое хозяйст-
во коксовых батарей: газоподводящая и газоотводящая арматура, устройства
для переключения и регулирования газовых, воздушных и дымовых потоков, ре-
гулирования гидравлического режима. Комплекс агрегатов для охлаждения (ту-
шения) кокса мокрого — тушильные башни с насосными и отстойниками воды,
коксовые рампы и кокса сухого — установки сухого тушения кокса (УСТК).
Охлажденный кокс поступает на коксосортировки, оборудованные комплексом
агрегатов для классификации кокса по крупности, отбора проб для анализа,
погрузки в железнодорожные вагоны или транспортировки в доменные цехи.
Цех улавливания химических продуктов коксования. В состав цеха обычно
8
входят следующие отделения: конденсации, машинное, сульфатное, аммиачное,
бензольное/обесфеноливающая и утилизационная установки.
В состав отделения конденсации входят осветлители для отделения воды и
механических примесей (фусов) от каменноугольной смолы, первичные газовые
холодильники для охлаждения прямого коксового газа и выделения из него смо-
лы и воды, электрофильтры для тонкой очистки газа от смоляного тумана.
В машинном отделении располагаются газодувки-нагнетатели, отсасывающие
прямой коксовый газ из газосборников коксовых печей и осуществляющие даль-
нейшую транспортировку его через улавливающую аппаратуру, и далее потреби-
телям.
В сульфатном отделении производится улавливание аммиака и пиридиновых
оснований.
В аммиачном отделении можно получать концентрированную аммиачную воду
или безводный аммиак, либо извлекать из надсмольной воды аммиак, направляе-
мый на пиридиновую установку или в газопровод перед установкой вырабатываю-
щей сульфат аммония.
На обесфеноливающей установке из надсмольной воды извлекаются фенолы и в
виде фенолят натрия отправляются на централизованную переработку.
В бензольном отделении из прямого коксового газа поглотительным маслом
улавливаются бензольные углеводороды (сырой бензол), которые после выделе-
ния из поглотительного масла направляются на дальнейшую переработку. В этом
отделении производится также регенерация поглотительного масла.
Утилизационная установка служит для переработки смолистых веществ, полу-
чающихся в различных цехах: кислой смолки сульфатного отделения и цеха рек-
тификации, фусов и др. Из этих отходов на установке получается водяная эму-
льсия, которая должна равномерно подаваться на угольную шихту.
В составе некоторых коксохимических заводов, перерабатывающих донецкие
угли, имеются химические установки по извлечению редкоземельных элементов
из продуктов коксования.
Цех очистки газа от сернистых соединений. Такие цехи имеются на заводах,
перерабатывающих угли с высоким содержанием серы, которые передают газ ме-
таллургическим, химическим предприятиям и цехам. При улавливании сернистых
соединений получают плавленую или коллоидную элементарную серу или серную
кислоту. При извлечении сероводорода из коксового газа мышьяково-содовым
способом образуются балластные соли, содержащие гипосульфит и роданистый
натрий, которые иногда выделяют как товарные продукты. На некоторых заводах
из газа отдельно улавливают цианистый водород, который затем перерабатывают
в роданистый натрий. На крупных коксохимических заводах имеются цеха пере-
работки химических продуктов.
Цех ректификации сырого бензола. Служит для переработки поступающего из
цеха улавливания или привезенного с других коксохимических производств сы-
рого бензола. Основными товарными продуктами являются чистые бензол и его
гомологи: толуол, ксилолы. На некоторых коксохимических производствах и за-
водах вырабатываются инден-кумароновые смолы, дициклопентадиен, чистые пи-
ридин, лутидин, коллидины и другие продукты. В цехе имеются отделения: дис-
тилляции сырого бензола, в составе некоторых цехов отделения ректификации
легких пиридиновых оснований, сернокислотной мойки или гидроочистки, реге-
нерации серной кислоты, склад готовой продукции, погрузки.
Смолоперерабатывающий цех. В состав цеха входят отделения: дистилляции,
где смолу обезвоживают и получают отдельные фракции смолы и каменноугольный
пек; кристаллизации, где получают каменноугольные масла и кристаллические
продукты (сырые антрацен, нафталин); установки для гранулирования пека и
установки для получения электродного пека; склады и погрузбчные устройства
для хранения и погрузки кристаллических продуктов и различных видов пека, а
9
также масел, фенолов. Обычно в состав смолоперерабатывающего цеха входит
отделение биохимической очистки сточных вод. Такое отделение есть в настоя-
щее время на каждом коксохимическом производстве.
Пекококсовый цех. Назначение цеха — осуществлять коксование каменноу-
гольного пека с целью получения пекового кокса. В цехе имеются следующие
отделения: пекоподготовки, где пек, поступающий из смолоперерабатывающего
цеха, окисляется воздухом для получения высокотемпературного пека (темпера-
тура размягчения 140 — 150 °C), при этом получается еще и товарный продукт
— пековые дистиллаты, используемые в производстве сажи.
Печное отделение для коксования пека с устройствами для загрузки пека в
печи, комплектом коксовых машин (коксовыталкиватель, двересъемная машина,
тушильный вагон с электровозом), газоподводящей и газоотводящей арматурой,
устройствами для переключения газовых потоков и их регулирования, устройст-
вами для охлаждения (тушения) пекового кокса мокрым или сухим способом.
Отделение охлаждения, конденсации и очистки пекококсового газа с холоди-
льником, масляным скруббером, газодувками для отсоса газа с печей и переда-
чи его по тракту, отстойниками и сборниками смолы и пековых дистиллатов.
К вспомогательным цехам относят: подчиненные главному механику ремонтно-
механический цех (участок), специализированный цех по ремонту коксохимичес-
кого оборудования и другие отделения и участки, занятые ремонтом оборудова-
ния и изготовлением запасных частей.
Подчиненные главному энергетику цехи — паросиловой и ТЭЦ, цехи электро-
ремонтный, водоснабжение и канализация, КИП и автоматики, участки связи и
Др.
Железнодорожный цех, осуществляющий внутризаводские перевозки, а также
перевозки на участки от завода до станции примыкания МПС сырья, материалов,
оборудования и готовой продукции. Этот же цех может выполнять и погрузочно-
разгрузочные работы.
Автотранспорный цех, или цех безрельсового транспорта, может быть объе-
динен с железнодорожным в единый транспортный цех.
Центральная заводская лаборатория (ЦЗЛ), вместо которой могут быть отде-
льные контрольно-аналитическая, исследовательская и лаборатория охраны ок-
ружающей среды.
Лаборатория выполняет аналитический контроль прибывающего сырья и мате-
риалов, реактивов, отправляемой продукции, контролирует качество и состоя-
ние полуфабрикатов и продуктов по технологическим потокам в цехах и между
цехами, состояние водно-воздушной среды на заводе (на рабочих местах, це-
хах, отделениях, участках).
В составе ЦЗЛ могут быть следующие отдельные группы (лаборатории): угле-
коксовая, выполняющая анализы углей и кокса, химическая, выполняющая анали-
зы химической продукции цехов и газовые анализы, контрольные группы по тех-
нологическим процессам в цехах (обычно помещаются непосредственно в цехах);
исследовательская группа (лаборатория), которая выполняет научно-
исследовательские изыскания проводимые самостоятельно или совместно с инс-
титутами, другими организациями. Лаборатория охраны окружающей среды (сани-
тарно-промышленная лаборатория, группа) контролирует состояние сточных вод
и выбросов в атмосферу, состояние воздушной среды и шума на рабочих местах
и выполняет ряд других анализов, обеспечивающих соблюдение санитарных норм
на всех участках завода.
Отдел (участок) технического контроля (ОТК) осуществляет отбор и
подготовку проб поступающего сырья и реактивов, готовой продукции,
проверяет правильность упаковки, маркировки и погрузки продукции, оформляет
сопроводительные документы (сертификаты).
К вспомогательным службам относятся хозяйственный цех (участок) с сани-
10
тарно-бытовыми корпусами и службой благоустройства; газоспасательная стан-
ция, пожарная команда, охрана завода.
Руководство всей производственной и хозяйственной деятельностью завода
(коксохимического производства комбината) осуществляет администрация заво-
доуправления. Эта работа осуществляется через отделы: производственный
(производственно-технический), технический, капитального строительства, ма-
териально-технического снабжения, плановый, финансовый, сбыта продукции,
административно-хозяйственный, технической учебы, кадров, техники безопас-
ности, служб главного механика и главного энергетика.
Основные цехи и вспомогательные службы, общезаводские сооружения распо-
лагаются по-разному, однако так, чтобы обеспечивались наиболее короткие
тракты движения материалов, полуфабрикатов, готовой продукции, энергоснаб-
жения, транспорные связи. При этом обеспечиваются соблюдение противопожар-
ных норм и возможность расширения производства.
Глава II. УГОЛЬ КАК СЫРЬЕ ДЛЯ КОКСОВАНИЯ
1. ОСНОВЫ КЛАССИФИКАЦИИ УГЛЕЙ
Угли, из которых можно получать металлургический кокс,
должны обладать уникальными свойствами, совокупность ко-
торых позволяет относить их к коксующимся углям — спе-
каемостью и коксуемостью.
Спекаемость — это свойство углей при нагревании без
доступа воздуха до температуры выше 450 - 500 °C перехо-
дить в стадию пластического состояния с выделением жидкой
фазы и образовывать при дальнейшем повышении температуры
спекшийся остаток кокса.
Коксуемость — это свойство спекающихся углей давать
при * коксовании кокс определенной прочности и грануломет-
рического состава.
Уголь может обладать спекающими свойствами, но при са-
мостоятельном коксовании давать непрочный кокс. Смесь
спекающихся углей может давать прочный металлургический
кокс. Пригодность углей для коксования определяется по
показателям технического анализа и специальных анализов
(таких, как показатель отражения витринита, индекс Рога,
пластометрические показатели).
Технический анализ углей заключается в определении со-
держания в них влаги, минеральных составляющих, серы, а
также выхода летучих веществ при нагреве образца угля без
доступа воздуха при температуре 850 °C в течение 7 мин.
11
Наиболее распространенный способ определения спекае-
мости углей — это пластометрический метод Л.М.Сапожнико-
ва, в аппарате которого* определяется толщина пластическо-
го слоя, образующегося при медленном послойном нагревании
пробы угля. Большая или меньшая ценность угля для коксо-
вания определяется большей или меньшей измеренной толщи-
ной пластического слоя.
Технологические свойства углей зависят от их геологи-
ческого возраста, условий формирования угольного пласта,
степени окисленности, условий накопления растительного
материала, сформировавшего пласт, условий добычи и подго-
товки к коксованию.
Для определения путей технологического использования
углей их необходимо классифицировать по определенном па-
раметрам.
Сырьевая база предприятий коксохимической промышлен-
ности базируется на использовании в основном, углей До-
нецкого, Кузнецкого, Карагандинского, Печорского и Кизе-
ловского угольных бассейнов. Небольшое количество коксую-
щихся углей добывается в Львовско-Волынском угольном бас-
сейне Украины, Грузии и Республики САХА.
До 1989 года по каждому угольному бассейну имелась
своя классификация, закрепленная соответствующим ГОСТом.
Основами этих классификаций для разделения углей на марки
и внутри каждой марки на группы были: выход летучих ве-
ществ, толщина пластического слоя и характеристика неле-
тучего остатка при определении выхода летучих веществ. С
1990 г.введена общесоюзная Единая классификация каменных
углей. По стандарту, который предусматривает новые клас-
сификационные параметры, угли делятся по видам, в зависи-
мости от величины показателя отражения витринита1, тепло-
ты сгорания и выхода летучих веществ на бурые, каменные и
антрациты. Эти виды в зависимости от генетических (проис-
хождение) особенностей делятся на классы по среднему по-
казателю отражения витринита; категории, по содержанию
фюзенизированных компонентов на чистый уголь и типы.
Для каменных углей разделение на типы производится по
выходу летучих веществ на сухое беззольное вещество. Да-
1Витрикит — одна из главных видимых петрографических составляющих угольного
вещества. Блестящая, наименее зольная.
12
лее на подтипы по толщине пластического слоя и индексу
Рога (международный показатель коксуемости, определяется
по прочности коксового остатка, полученного при нагреве
без доступа воздуха до 900 °C в специальном сосуде).
В результате угли обозначаются семизначным кодом, в
котором для каменных углей первые две цифры обозначают
класс (минимальное значение показателя отражения), третья
цифра категорию (минимальное значение суммы фюзенизиро-
ванных компонентов), четвертая и пятая указывают тип, то
есть минимальный выход летучих веществ, шестая и седьмая
цифры подтип (минимальная толщина пластического слоя). В
зависимости от технологических свойств угли объединяют в
технологические марки, группы и подгруппы, которые уста-
навливают для каждого угольного пласта.
В соответствии со стандартом введена единая маркировка
углей по их технологическому назначению по всем угольным
бассейнам, приведенная в табл.1.
По сравнению с ранее действовавшими классификациями в
новой к коксующимся углям отнесены длиннопламенные (марки
Д) и тощие (марки Т), введены новые обозначения марок
(ГЖО, КО, КСН, КС), изменены обозначения групп.
Новая классификация отражает наиболее характерные об-
щие признаки, генетические особенности и основные техно-
логические характеристики. Это позволяет оперативнее, на
научной основе, решать вопросы взаимозаменяемости углей
(вопросы перешихтовки), разрабатывать и внедрять автома-
тизированные системы прогноза качества кокса и оптималь-
ного распределения углей между коксохимическими предп-
риятиями. Важным является также определение коэффициентов
технологической ценности углей различных марок и групп.
Основные характеристики качества углей, добываемых в
угольных бассейнах, составляющих основу сырьевой базы,
приведены в табл.2.
Характеристику коксующихся углей, которые могут быть
использованы в будущем для производства кокса можно найти
в "Справочнике коксохимика" (Т.1. М: Металлургия, 1963
г.).
Донецкий бассейн занимает ведущее место по добыче уг-
ля, в том числе для коксования. Коксующиеся угли этого
бассейна, которые составляют основу угольных шихт коксо-
химических заводов Донбасса и Приднепровья, характери-
13
Таблица 1
Марки Группы Подгруппы
Слоевое коксование
кж — —
к 1К 1КВ, 1КФ
2К 2КВ, 2КФ
ж 1Ж, 2Ж —
гж 1ГЖ, 2ГЖ
ОС 1ОС 1ОСВ, 1ОСФ
2ОС 2ОСВ, 2ОСФ
гжо 1ГЖО 1ГЖОВ, 1ГЖОФ
2ГЖО 2ГЖОВ, 2ГЖОФ
ко 1КО 1КОВ, 1КОФ
2КО 2КОВ, 2КОФ
г 1Г 1ГВ, 2ГФ
2Г
КС 1КС 1КСВ, 1КСФ
2КС 2КСВ, 2КСФ
ксн — КСНВ, КСНФ
ДГ - ДГВ, ДГФ
ТС — ТСВ, ТСФ
СС ICC, 2СС ЗСС
Специальные процессы
подготовки и коксования
Все марки, группы, подгруппы каменных углей, используемые для
слоевого коксования, а также:
Т IT 1ТВ, 1ТФ
, 2Т 2ТВ, 2ТФ
Д - ДВ
Примечание: К — коксовый; Ж — жирный; Г — газовый; Д — длиннопламенный;
Т — тощий; С — спекающийся; СС — слабоспекающийся; О — отощенный;
Н — низкометаморфизованный; В — витринитовый; Ф — фюзинитовый.
зуются легкой и средней обогатимостью, повышенным содер-
жанием серы (до 4,4 %) и пониженным азота (до 1,6 %). Ос-
новные марки углей, идущих на коксование, коксовые, газо-
вые, жирные, отощенные, тощие. В связи с тенденцией к
уменьшению производства кокса в Донбассе и Приднепровье,
отработкой лучших по качеству угольных пластов добыча уг-
лей для коксования в Донбассе будет снижаться.
Кузнецкий бассейн из всех действующих бассейнов имеет
наибольшие запасы коксующихся углей и в ближайшей, и в
дальней перспективе их добыча увеличивается, в связи с
ростом производства кокса на Востоке и в Центре России.
Угли Кузнецкого бассейна характеризуются низким, по срав-
нению с донецкими, содержанием серы (до 0,8 %) и повыше-
14
Таблица 2 Сырьевая база коксованжя
Бассейн (место- рождение) Основные марки углей Характе- ристика обо- гатимости по ГОСТ 1010084 Технический анализ, %
Ad ♦
Донецкий Все марки Легко- средне- и труднообогатимые 7-16 1,1-4,2 0,001-0,004
Кузнецкий То же То же 7-16 0,3-0,8 0,01-0,09
Караган- динский Трудно- и очень труднообога- тимые 12-18 0,6-1,0 0,004-0,02
Печорский Ж, ГЖО, КЖ Средне-и трудно- обогатимые 6-12 0,3-9-0,07 0,001-0,003
Кизеловский Львовско- Волынский Ж< 1 ж г,гж Средне-и трудно- обогатимые Среднеобогати- мые 18-32 16-24 4,6-6,8 2,3-3,9 0,003-0,009 0,002-0,006
Грузинский Ж и Г Средне- и труд- нообогатимые До 45 1,0-1,8 0,002-0,006
Южно-Якутс- кий Все марки, . кроме га- зовых Труднообогати- мые До 10 0,3-0,5 Следы 0,07
нием азота (до 3%) и фосфора (до 0,15 %). Поэтому на за-
водах, перерабатывающих кузнецкие угли, не строят цехи
сероочистки и выработка аммиака (сульфата аммония) выше,
чем на заводах, перерабатывающих донецкие угли.
В бассейне добывают все марки коксующихся углей. Бла-
гоприятные горно-геологические условия залегания коксую-
щихся углей, небольшая глубина их отработки — эти и дру-
гие факторы (мало серы) делают использование этих углей
экономически целесообразным даже на заводах Юга,притом
что Кузнецкий бассейн по-прежнему останется основной сы-
рьевой базой черной металлургии восточных районов страны.
Карагандинский угольный бассейн, так же как и Кузнец-
кий является основой сырьевой базы восточных заводов.
Карагандинские угли характеризуются трудной обогати-
мостью, так как минеральные составляющие очень тонко
распределены в органической массе угля. В этом бассейне
также добываются все основные марки коксующихся углей,
которые, как и кузнецкие, имеют низкое содержание серы
(до 0,8%).
Печорский угольный бассейн. Угли марок ГЖО, К, Ж лег-
кообогатимые, с низким содержанием серы (до 1,0 %). Осно-
15
ва сырьевой базы заводов Центра. В связи со специфически-
ми условиями добычи (бассейн расположен за полярным кру-
гом) и относительно небольшими запасами пригодных для
коксования углей значительных перспектив не имеет. Добыча
коксующихся углей в перспективе будет снижаться.
Кизеловский угольный бассейн обеспечивает углями толь-
ко один Губахинский коксохимический завод. В связи с вы-
соким содержанием серы (до 6,0 %) кокс, получаемый на
этом заводе, не используется в черной металлургии, а пос-
тавляется предприятиям цветной металлургии. Вследствие
отработки запасов добыча углей для коксования в бассейне
будет снижаться. Обеспечение Губахинского завода шихтой в
течение 30 — 40 лет будет зависеть от реконструкции шахт
и обогатительной фабрики.
Угли Грузии (газовые и жирные) месторождений Ткибули и
Ткварчели используются в малом количестве только на одном
Руставском металлургическом заводе. Возможностей расшире-
ния использования грузинских углей для коксования нет
ввиду сложных горно-геологических условий их добычи. По
технологической ценности угли всех бассейнов, поставляю-
щих угли для коксования, условно разделены на три группы:
хорошококсующиеся, слабококсующиеся и некоксующиеся. В
группе "хорошококсующихся" выделена подгруппа углей, оп-
ределяющих спекаемость шихты. К ней отнесены угли, без
которых при традиционной технологии подготовки и коксова-
ния углей невозможно получить кокс, отвечающий по прочно-
сти требованиям современного доменного производства (куз-
нецкие Ж, карагандинские К, печорские и донецкие Ж и К).
Исследованиями ВУХИНа и УХИНа установлено, что при
современном состоянии печного фонда .коксохимической про-
мышленности и технологии производства кокса с показателя-
ми максимально возможной прочности на предприятиях Восто-
ка и Центра России участие в среднем составе угольной
шихты углей группы "хорошококсующиеся" должно составлять
не менее 82,0 %, в том числе углей, определяющих спекае-
мость шихт на уровне 45 %. На предприятиях Донбасса и
Приднепровья, перерабатывающих угли Донецкого бассейна,
участие "хорошококсующихся" углей в среднем должно сос-
тавлять 50 %, в том числе углей, определяющих спекаемость
шихты, на уровне 38 %.
Особенностью сырьевой базы коксования является то, что
16
в настоящее время марочный состав на детально разведанных
и освоенных участках месторождений не соответствует ма-
рочному составу угольных шихт, обеспечивающих получение
кокса заданных параметров. Так, например, доля газовых
углей в разведанных запасах составляет 46 %, а доля в
шихте для коксования — менее 30%.
В то же время запасы жирных углей составляют 18 %,
коксовых — 18%, а использование их в шихте для коксова-
ния — соответственно до 37 и 27 %.
Условия добычи газовых углей значительно легче, в то
время как жирные и коксовые угли залегают на больших глу-
бинах и отличаются сложными горно-геологическими условия-
ми.
В силу сложившихся условий доля углей, определяющих
спекаемость угольной шихты, снижается (в 1980 г. была
45,2 %, в 1985 г. — 39 %), а участие хорошококсующихся
углей в шихте, например, на Востоке страны было ниже 1,5
— 5,2 %. Поэтому обеспечение производства кокса, соот-
ветствующего современным требованиям в условиях перспек-
тивы невозможно без внедрения новых технологических про-
цессов, направленных на экономию "хорошококсующихся" уг-
V
леи.
Коксующиеся угли перечисленных выше угольных бассейнов
отличаются друг от друга по выходу летучих, толщине плас-
тического слоя, распирающим свойствам и другими характе-
ристиками. Поэтому уголь одной и той же марки, но добытый
в разных бассейнах дает при самостоятельном коксовании
разный по прочности и крупности кокс.
Запасы коксующихся углей крайне ограничены, они, как
правило, добываются шахтным способом и поэтому дороги.
Поэтому в последнее время стараются привлечь для коксова-
ния так называемые слабоспекаюшиеся угли, которые обозна-
чаются маркой СС. При пластометрическом испытании у них
невозможно измерить толщину пластического слоя, но при
коксовании в смеси с другими углями они в небольших коли-
чествах могут использоваться.
Поскольку угли СС залегают неглубоко и могут добывать-
ся открытым способом, значит с малой себестоимостью, их
использование перспективно.
17
2. ПРИНЦИПЫ СОСТАВЛЕНИЯ УГОЛЬНЫХ ШИХТ
Из всех имеющихся видов коксующихся углей только угли
марки К могут дать при самостоятельном коксовании метал-
лургический кокс. Но так как их крайне мало, то коксова-
нию в промышленных печах подвергается смесь коксующихся
углей — шихта. Шихтование углей является специфической
особенностью коксохимического производства. Угольные ших-
ты, используемые для коксования, должны удовлетворять
следующим основным требованиям:
обеспечивать получение металлургического кокса задан-
ной прочности, гранулометрического состава, зольности,
сернистости и с другими регламентируемыми свойствами;
обладать необходимым химическим потенциалом для обес-
печения выходов химических продуктов коксования, требуе-
мых количеств и состава;
обеспечить нормальное ведение технологического процес-
са коксования (при слоевом коксовании без затруднений
должна происходить выгрузка кокса из коксовой камеры, в
процессе коксования не должно возникать опасное давление
на стенки камеры).
Количественными характеристиками угольной шихты яв-
ляются: компонентный состав по маркам (в массовых процен-
тах), спекаемость, зольность, сернистость, выход летучих
веществ, рассчитанные с учетом самостоятельных свойств
отдельных компонентов.
Несмотря на различия в основных показателях техничес-
кого анализа и в спекающих свойствах, угли одной и той же
марки разных месторождений и бассейнов имеют ряд общих
черт. Так, при самостоятельном коксовании газовые угли
дают мелкий, разбитый трещинами, но относительно прочный
кокс, коксовые — (жирные и коксовые) дают прочный, хорошо
проплавленный плотный кокс, жирные угли дают хорошо проп-
лавленный, но пористый, вспученный и поэтому непрочный
кокс, а (лощенные спекающиеся угли дают при самостоятель-
ном коксовании плохосплавленный, скорее слипшийся и поэ-
тому истирающийся непрочный кокс.
Для получения прочного кокса необходимо такое сочета-
ние компонентов в шихте, при котором обеспечивались бы ее
оптимальная спекаемость и коксуемость (для данных условий
подготовки углей к коксованию).
18
Качественные характеристики угольной шихты дает техни-
ческий анализ: показатели влажности, зольности, сернис-
тости и выхода летучих веществ; помол (уровень дробления
или степень измельчения), плотность насыпной массы, т.е.
масса в единице объема.
i
3. ПОДГОТОВКА УГЛЕЙ К КОКСОВАНИЮ
Обогащение углей перед коксованием
Обогащением называется процесс удаления из углей минеральных примесей.
Эти примеси удаляются в виде породы (хвосты), практически не содержащей
угольного вещества и промежуточного продукта (промпродукт), который предс-
тавляет собой минерализованную часть угля и трудноразделимые сростки угля с
породой. В промпродукте может содержаться до 30% угольного вещества и его
можно использовать в качестве топлива. Обогащенная часть угля называется
концентратом. Следует указать, что наименование угля, как сырьевого продук-
та в технике меняется по мере прохождения им ряда операций по подготовке.
Так, уголь, добытый на угольном предприятии, называется рядовым, этот же
уголь, расклассифицированный по крупности, называется грохоченным, а под-
вергшийся обогащению— обогащенным.
В настоящее время отечественная коксохимическая промышленность перераба-
тывает практически только обогащенные угли, но зольность их разная — от 7
до 14%. Содержание минеральных веществ в рядовом угле чрезвычайно различ-
но. Практически можно обогатить уголь до содержания в нем 1 % золы. Но со-
держание золы в идущем на коксование угле зависит от его обогатимости, пос-
кольку с породой и промпродуктом в отвал уходит значительная часть угля.
Обогатимость это оценка возможной степени полноты разделения компонентов
полезных ископаемых при обогащении. Обогатимость углей меняется от легкой
до очень трудной. Легкообогатимый уголь дает до 90 % концентрата, т.е. из
каждой тонны угля, добытого в шахте, пойдет на коксование 900 кг этого угля
с определенной заданной зольностью. В то же время труднообогатимый уголь
может дать, например, 50 % концентрата и зольность его может быть выше, то
есть на коксование из тонны добытого угля пойдет только 500 кг и зольность
кокса будет выше.
Поскольку обогащение процесс очень дорогой, уровень зольности в угле,
идущем на коксование, определяется в каждом отдельном случае, исходя из
соображений экономической эффективности получения необходимого количества
концентрата (для получения необходимого количества кокса) оптимальной золь-
ности.
Обогащение осуществляется на обогатительных фабриках, расположенных при
отдельных шахтах (ОФ), на центральных обогатительных фабриках, где обога-
щается уголь одной или нескольких марок, поступающих с разных шахт (ЦОФ), а
также непосредственно на ОФ в составе коксохимзавода.
Обогащение углей основано на различии физико-химических свойств органи-
ческой массы угля и минеральных составляющих. Для обогащения углей практи-
чески всегда применяют два метода обогащения: гравитационный и флотацион-
ный.
Гравитационный метод основан на различии плотности зерен угля и мине-
ральных примесей. При этом процесс разделения материала происходит в опре-
деленной среде движущегося потока жидкости или воздуха. Жидкостью чаше все-
го является вода или вода с примесью каких-либо веществ. То есть может быть
19
сухое (пневматическое) и мокрое обогащение. Самые распространенные грави-
тационные методы обогащения углей — это промывка их в пульсирующем (восхо-
дящем и нисходящем) потоках воды (отсадка), промывка угля в тяжелой жидкос-
ти (водах добавлением вещества, повышающего ее удельную плотность) промыв-
ка в струе воды, текущей по наклонной плоскости (моечный желоб), промывка
угля водой в циклоне (гидроциклон).
Пневматическое обогащение осуществляется в воздушной, непрерывно и пре-
рывно восходящей струе.
Флотационные методы обогащения основаны на различной смачиваемости угля
и породы водой и органическими жидкостями. Угольное вещество плохо смачи-
вается водой, а минеральные вещества (порода) хорошо. Органические жидкости
хорошо смачивают уголь и породу. Флотация очень дорогой процесс, поэтому
этим методом обогащают только мелкие классы угля (менее 0,5 —1,0 мм), и то
тогда, когда зольность этих классов выше 14 %.
Из общего количества обогащаемых углей отсадкой обогащают свыше 50 %, в
тяжелых средах — около 25 %, флотацией — около 10 %, пневматикой — до 9 % и
другими способами — 6%.
Основным рабочим аппаратом обогащения отсадкой является отсадочная маши-
на, которая состоит из камеры, разделенной перегородкой на два сообщающихся
отделения: рабочее и поршневое. В рабочем отделении установлено решето, на
котором происходит расслоение зерен угля и породы в движущимся вверх-вниз
потоке воды. Восходящие и нисходящие струи воды в рабочем отделении обра-
зуются при поступательно-возвратном движении поршня или действия сжатого
воздуха в поршневом отделении. В потоке воды происходит разделение угля,
его легкие зерна с меньшим содержанием минеральных составляющих концентри-
руются в верхних слоях и уходят с водой, а тяжелые породные частицы накап-
ливаются на решетке. Процесс идет непрерывно. Производительность отсадочной
машины определяется по исходному углю и достигает 500 — 550 т в час.
Все большее значение в настоящее время приобретают обогащение углей в
тяжелых средах, в особенности труднообогатимых углей.
Тяжелой средой называется водная суспензия, т.е. взвесь какого-либо тон-
коизмельченного материала — утяжелителя (песок, глина, магнезит и др.) в
воде. Плотность такой тяжелой жидкости является промежуточной между плот-
ностями разделяемых компонентов обогащаемого материала.
Обогащение углей крупных классов (не более 300 мм) производится в сепа-
раторах — аппаратах, состоящих из ванны, заполненной тяжелой жидкостью, и
устройства для удаления всплывшей части угля — концентрата и затонувшей ми-
нерализованной, т.е. породы или промпродукта.
Для обогащения сравнительно мелких классов углей (25 —1,0;
1,0 — 0,5 мм) в тяжелых жидкостях применяют гидроциклон. С каждым годом в
силу развития и совершенствования методов добычи углей возрастает количест-
во мелких классов в рядовых углях. Классы крупностью менее 0,5 мм можно
обогатить только флотацией.
В флотационную машину поступает пульпа, представляющая смесь воды и мел-
ких классов угля. В пульпу вводят воздух и флотореагент, создающий условия,
при которых образующиеся в пульпе пузырьки воздуха не разрушаются. Гидро-
фобные (не смачивающиеся водой) частицы угля прилипают к пузырькам и выно-
сятся на поверхность пульпы, образуя пену, которая снимается с поверхности
пульпы специальным устройством — пеноснимателем.
Минеральные частицы хорошо смачиваются водой, не прилипают к пузырькам
воздуха, поэтому они тонут на дно машины, откуда непрерывно выводятся. В
качестве флотореагентов используют продукты переработки нефти, древесины и
Др.
20
Для флотации углей применяют машины разнообразных конструкций, однако
основные операции при флотации углей одинаковы и заключаются в следующем:
угольные частицы перемешиваются с водой и реагентами пульпа насыщается воз-
духом (аэрация), к пузырькам прилипают угольные частицы, всплывающие на по-
верхность пульпы и образующие пену, которая непрерывно снимается с поверх-
ности. Неефлотировавшаяся часть пульпы также непрерывно удаляется из маши-
ны. При флотации углей наибольшее распространение получили механические
флотационные машины, снабженные устройством — вращающимся импеллером для
перемешивания пульпы и ее аэрация.
На обогатительной фабрике процесс обогащения состоит из подготовитель-
ных, основных и вспомогательных технологических операций. Подготовительные
операции предшествуют процессу обогащения, к ним относятся: прием угля,
предварительное дробление, классификация по крупности (грохочение), обеспы-
ливание (дешламация), т.е. выделение из угля частиц менее 0,5 — 1,0 мм.
Основные операции — собственно процесс обогащения с получением продуктов
концентрата, промпродукта и породы.
Вспомогательные операции: обезвоживание и сушка концентрата, сгущение
шламовых вод (воды, которыми промывали уголь, содержащие некоторое коли-
чество тончайших классов угля) и их осветление, дозирование продуктов обо-
гащения, транспортирование и складирование продуктов обогащения.
Обогащению могут подвергаться как отдельные угли, так и угольные смеси,
в том числе готовая шихта для коксования. Спекающие свойства углей после
обогащения улучшаются.
В связи с большими объемами обогащаемого угля, особое значение приобре-
тают использование отходов обогащения — промпродукта и породы. Промпродукт
сжигается на электростанциях, порода частично используется как строитель-
ный, дорожный материалы и сырье для приготовления вяжущих веществ.
Основные схемы подготовки углей
на коксохимическом производстве
Углеподготовительный цех коксохимического производства
должен выполнять следующие необходимые операции по подго;
товке углей к коксованию: разгрузку и складирование уг-
лей, при необходимости их обогащение, усреднение углей,
составление угольных шихт, дробление и измельчение, сме-
шивание углей и обеспечение угольной шихтой коксовых пе-
чей.
Все эти операции осуществляются в определенной после-
довательности в специальных устройствах. Последователь-
ность операций определеют схему углеподготовки, которая в
свою очередь определяется местоположением отделения окон-
чательного измельчения углей.
В отечественной коксохимической промышленности рабо-
тают следующие основные схемы подготовки шихты (рис.2).
Схема ДШ (дробление шихты) (рис.2, а). По этой схеме,
составленная в дозировочном отделении смесь углей — шихта
подается в дробильное отделение для окончательного изме-
21
льчения и затем в угольную башню коксовых печей. При этой
схеме прием углей не связан с окончательным измельчением,
схема высокопроизводительна, но у нее имеется крупный не-
достаток. Все компоненты шихты дробятся вместе и поэтому
твердые недоизмельчаются, а мягкие переизмельчаются.
Схема ДК (дробление компонентов, рис.2, б). При этой
схеме каждый компонент шихты сначала подвергается оконча-
тельному измельчению, потом компоненты дозируются и сос-
тавляются шихты, после этого шихта перемешивается.
Производными этой схемы являются схемы ГДК (групповое
дробление компонентов — рис.2, г), когда для окончатель-
Рис.2. Основные схемы подготовки углей для коксования:
а — схема ДШ; б - схема ДК; в — схема ДДК; г — ГДК; 1 - дозировочный бун-
кер; 2 — дробилка; 3 — смесительное устройство
22
ного дробления обхединяются в группу близкие по прочности
угли, например Ж и КЖ или ДДК (дифференцированное дробле-
ние компонентов (рис.2, в), когда отдельно дробится один,
наиболее прочный уголь — Г или Т.
Эти схемы обеспечивают оптимальный режим дробления
каждого компонента, но имеют и большие недостатки. Во-
первых, окончательное измельчение связано с углеприемом,
а значит, менее - производительно, а во-вторых, необходимо
дополнительное отделение по смешиванию шихты.
Большие перспективы имеет схема ИД (избирательное
дробление). При подготовке углей по этой схеме от состав-
ленной из принятых на завод углей вначале отсеивается
весь класс крупности 0 — 3 мм, а крупный уголь идет на
окончательное измельчение, причем крупные классы все вре-
мя отсеиваются и возвращаются в цикл дробления.
Таким образом, в схеме ИД одновременно как соблюдается
прицип "не дробить ничего лишнего”, так и подвергаются
дополнительному измельчению крупные, наиболее минерализо-
ванные классы, что положительно сказывается на качестве
кокса.
4. УГЛЕПОДГОТОВИТЕЛЬНЫЙ ЦЕХ КОКСОХИМИЧЕСКОГО ЗАВОДА
Углеподготовительный цех современного коксохимического
производства должен принять и перерабатывать 10 —
20 тыс.углей в сутки, а с учетом неравномерности поста-
вок и до 40 тыс.т, при этом число поставщиков (шахт, ОФ)
достигает 15-20, а число марок углей (компонентов шихты)
5 или 6.
Участки приема углей, поступающих на завод, включают
комплекс сооружений и оборудование для разгрузки углей из
вагонов, его транспортирования и складирования.
Подавляющее количество прибывающих вагонов с углем
разгружается на вагоноопрокидывателях — устройствах,
обеспечивающих высыпание угля - из открытого вагона путем
его опрокидывания. Высыпающийся уголь поступает в углеп-
риемные ямы, оборудованные питателями производительностью
до 1000 т/ч. На некоторых заводах имеются разгрузочные
ямы или эстакады вне вагоноопрокидов. На них разгружают
неисправные "больные" вагоны или малые партии углей. В
зимнее время уголь в вагонах может смерзаться. Поэтому
23
углеподготовительные цехи имеют в своем составе специаль-
ные "гаражи размораживания" — помещения, в которых может
размещаться до 20 железнодорожных вагонов, обогреваемые
продуктами сгорания коксового газа.
После разгрузки уголь может передаваться непосредст-
венно на производство или временно располагаться на
угольном складе. Склады выполняют роль буферной вмести-
мости между поставщиком и потребителем, для создания опе-
ративного запаса, обеспечивающего непрерывную работу кок-
сохимического производства. Чем дальше шахты-поставщики
находятся от коксохимзавода, тем больше должна быть опе-
ративная вместимость склада, которая может быть от 50000
до 300000 т угля (четырех-двадцатисуточный запас).
Эксплуатируются два вида угольных складов: открытые и
закрытые. Открытые склады представляют собой площадки,
где располагаются штабеля угля. В каждом штабеле вмести-
мостью 10 — 12 тыс.т угля накапливается одна марка угля.
Открытые склады оборудованы мостовыми перегружателями или
грейферными кранами и специальными штабелерами.
Закрытый склад состоит из одного или двух рядов желе-
зобетонных бункеров цилиндрическо-конической формы с диа-
метром цилиндрической части 13 м, высотой 35 м, вмести-
мостью 2500 т каждый. Применяют бункера других размеров и
форм. Внутри бункера футерованы плиткой с гладкой поверх-
ностью. Обычно вместимость закрытого угольного склада
достигает 50000 т.
Кроме создания оперативного запаса угольный склад вы-
полняет важнейшую роль по усреднению углей перед коксова-
нием. Усреднение необходимая операция, обеспечивающая
постоянство качества угольной шихты, а значит и пос-
тоянство качества кокса.
Основные показатели, по которым уголь относят к той
или иной марке — выход летучих и толщина пластического
слоя — неодинаковы не только для углей, добываемых на
разных угольных предприятиях одного бассейна, но и по
простиранию одного пласта разрабатываемого одной шахтой.
На завод прибывают угли разных шахт и ОФ, представ-
ляющих одну марку углей. Качественные показатели: выход
летучих веществ, зольность, влажность, сернистость, тол-
щина пластического слоя у них различны. Поэтому угли, от-
24
несенные к одной марке, необходимо смешать — усреднить,
т.е. подравнять по качеству.
На открытом угольном складе усреднение углей осуществ-
ляется путем послойной укладки их в штабеля и заборе на
производство вразрез уложенным слоям. В закрытых складах
усредненние углей достигается за счет выдачи на сборный
конвейер, расположенный внизу бункеров, угля одной и той
же шахтогруппы из нескольких бункеров.
Для определения степени усреднения углей на складах
пользуются коэффициентом усреднения К: К = tf/tfycp.
среднеквадратичное отклонение какого-либо показателя
(зола, сера, выход летучих веществ, толщина пластического
слоя) качества до и после усреднения, подсчитываемое по
формуле:
где с — показатель; х — среднеарифметическое значение по-
казателей качества; п — число определений.
Чем больше К, тем лучше усреднение, при К = 1 усредне-
ния нет. Усредненные угли каждой марки (технологической
группы) подают в дозировочные силоса железобетонные бун-
керы цилиндрической формы вместимостью до 800 т. В нижней
конической части силосов устанавливаются дозировочные
устройства, дозирующие строго определенные количества
каждого компонента угольной шихты. Закрытый угольный
склад сам по себе является дозировочным отделением, так
как нижняя часть бункеров оборудована дозирующими уст-
ройствами.
При подготовке углей по схеме ДШ дозируются неизмель-
ченные компоненты. Точность дозирования несколько ниже,
но уголь меньше зависает в бункерах. При подготовке углей
по схеме ДК дозируются измельченные компоненты шихты.
Точность дозирования выше, но уголь может зависать в бун-
керах. Для предотвращения зависания угля в бункерах (си-
лосах) они оборудуются устройством для пневматического
обрушивания углей.
Угли дробят и измельчают в молотковых, дробилках. Схема
Устройства молотковой дробилки представлена на рис.З. От-
сев мелких классов 3-0 мм в схеме подготовки угля ИД
производится в отделителе (с кипящим слоем) (ОКС рис.4).
25
Уголь
Дробленый продукт
Рис.З. Молотковая дробилка:
1 — вал; 2 — диск; 3 — ось; 4 — молоток; 5 — загрузочное отверстие; 6,
7 — дробильные плиты; 8 — сита или колосники; 9 — рама; 10 — эксцентриковый
диск; 11 — затвор
В аппарат подается нагретый воздух и в восходящем потоке
воздуха мелкие классы накапливаются в верхнем слое, избы-
ток которого выводится из аппарата, а крупные тяжелые
классы идут в молотковую дробилку и снова на рассев.
Важнейшим условием получения качественного кокса яв-
ляется тщательное смешение компонентов шихты. Степень
смешения угольных шихт можно определить различными мето-
дами.
Правилами технической эксплуатации (ПТЭ—1985) коксохи-
мических предприятий установлено, что степень равномер-
ности качественных показателей угольной шихты должна ха-
рактеризоваться коэффициентами равномерности: Каш — по
золе, Квш — по влажности, Кш — по выходу летучих веществ,
Кещ — по сернистости, Кпш — по помолу. Коэффициенты опре-
26
деляются за смену по среднечасовым пробам, за сутки — по
среднесменным данным лаборатории. Коэффициент равномер-
ности определяется по формуле К = (п—п0)/п, где п — общее
число анализов за соответствующий период, п0 — число ана-
лизов с отклонениями, превышающими: по зольности ±0,5 %,
по влажности ±1,0 %; по сернистости ±0,05 %; по выходу
летучих веществ ±0,7 %. Допустимые отклонения могут быть
изменены только в сторону уменьшения в зависимости от ус-
ловий работы данного предприятия.
Дробление (уменьшение размеров частиц материала по
крупности выше 5 мм) и измельчение (уменьшение размеров
частиц материала до крупности меньше 5 мм) углей обязате-
льное звено в технологии их подготовки к коксованию, так
как при этом создаются условия для лучшего перемешивания
испекания компонентов шихты, различающихся по свойствам
угольных зерен. Помол (уровень дробления) углей и шихт
характеризуется содержанием в них материала класса .круп-
ности 0 — Змм (масс %). В качестве дополнительных пока-
Исходный уголь
Рис.4. Принципиальная схема отделителя мелких классов с кипящим слоем
(ОКС):
1 — отделитель; 2 — скребковый транспортер; 3 — переливные пороги;
4 — калорифер; 5 — труба; 6 — вал; 7 — воздухораспределительный клапан;
8 — ресивер; 9 — воздуховоды; 10 — воздухораспределительная решетка;
11 — ведущие шестерни
27
зателей используют содержание класса более б мм (содержа-
ние крупных классов) и класса 0-0,5 мм (содержание пыле-
видных частиц).
Показатель помола колеблется для разных коксохимичес-
ких производств в широких пределах 70 - 90 % класса
0-3 мм, что связано с широким диапазоном свойств углей,
применяемых для коксования, различными условиями их под-
готовки и коксования.
Очень важно правильно определить уровень дробления,
поскольку эта стадия является самой дорогостоящей в про-
цессе подготовки углей.
При повышении помола до определенного предела увеличи-
вается прочность кокса, но одновременно снижается плот-
ность насыпной массы угольной шихты, а значит и произво-
дительность коксовых печей. Чем тоньше помол, тем в угле
больше пыли, а значит из-за запыленности ухудшаются усло-
вия труда на коксовых печах, при очень низком помоле не
удается получить прочный кокс, поэтому обычно для каждой
шихты определяют оптимальный уровень опытным путем.
Показано, что чем выше спекаемость шихты, тем ниже мо-
жет быть уровень ее дробления. На заводах, работающих в
основном на донецких углях, спекаемость которых выше,
уровень дробления шихт ниже, чем на заводах Урала и Вос-
тока страны, где коксуются кузнецкие и карагандинские
угли.
При равной спекаемости угольных шихт количество кокса
в значительной степени зависит от свойств отдельных клас-
сов крупности шихты, которые, в основном, зависят от сте-
пени (глубины) обогащения углей.
При дроблении плохообогащенных углей в крупных классах
шихты концентрируются неспекающиеся и плохо спекающиеся
частицы, являющиеся источниками местных напряжений и тре-
щин в коксе. Отрицательное влияние этих частиц на качест-
во кокса уменьшается лишь с увеличением помола, то есть
чем больше в шихте минерализованных частиц в породе, тем
выше должна быть степень измельчения.
Важной характеристикой угольной шихты является плот-
ность ее насыпной массы, чем она выше, тем больше загруз-
ка коксовых печей и лучше условия спекаемости, так как
частицы угля плотнее прилегают друг к другу. Плотность
28
насыпной массы зависит от влажности и фракционного™ сос-
тава, то есть от полола.
Угольные шихты, которые коксуют на наших заводах, име-
ют влажность 7 — 10 %. При этой влажности угли наиболее
пригодны для переработки, дробления, перемешивания, пе-
регрузки, дозирования. Большая влажность приводит к нали-
панию углей на поверхность транспортирующих устройств и
бункеров, а низкая — к чрезмерному пылевыделению, особен-
но на перегрузках.
Но следует иметь в виду, что при 7 — 10 %-ной влажнос-
ти плотность насыпной массы шихты минимальна. Поэтому в
настоящее время разработан метод термической подготовки
угольной шихты перед коксованием, т.е. нагрев ее до 120 —
180 °C с последующей загрузкой в нагретом состоянии спе-
циальными устройствами в коксовые печи.
Плотность насыпной массы угля обратно пропорциональна
степени измельчения. Чем выше помол, тем она меньше. Тех-
нические возможности современного цеха углеподготовки
позволяют в значительных пределах регулировать качество
угольной шихты.
Важной операцией при подготовке углей является извле-
чение посторонних предметов (металл, бетон, дерево), ко-
торые могут попадать в уголь при добыче и транспортировке
(крепежные стойки, детали добычных и транспортирующих
устройств). Попадание этих предметов на тракт может выз-
вать забивку желобов, порез транспортных лент, разрушение
дробящих и измельчающих аппаратов. Извлечение металла
обычно производится электромагнитами, установленными на
тракте конвейров.
S. ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ РАЗВИТИЯ НОВЫХ ПРОЦЕССОВ
ПОДГОТОВКИ УГЛЕЙ К КОКСОВАНИЮ
Новая технология подготовки углей к коксованию экономически целесообраз-
на в следующих условиях:
1) Если применение новых технологических приемов и оборудования позволя-
ет повысить физико-механические свойства кокса, уменьшить дробимость и ис-
тираемость, улучшить гранулометрический состав и, таким образом, улучшить
технико-экономические показатели доменной плавки: снизить расход кокса,
увеличить производительность доменных печей.
2) Если новая технология подготовки углей позволяет ввести в угольную
шихту более дешевые угли. Обычно это угли плохо коксующиеся, но добываемые
открытым способом, длиннопламенные, газовые, слабоспекающиеся. В этом слу-
29
чае задачи новой технологии обеспечить сохранение качественных показателей
кокса на прежнем уровне, при улучшении технико-экономических показателей
коксового производства.
3) Если необходимо получение кокса специального назначения с заранее за-
данными свойствами.
Совершенствование существующей и создание новой технологии подготовки
углей для коксования включает комплекс мероприятий и технических приемов,
основными из которых являются внедрение новых приемов обогащения углей, ра-
циональное составление угольных шихт, оптимальные степень и условия измель-
чения углей, увеличение плотности угольной загрузки, сушка и предваритель-
ный нагрев перед коксованием (термическая подготовка) и др.
Значительное повышение плотности угольной загрузки, направленное в ос-
новном на улучшение качества кокса, который получают из шихт с большим
участием слабоспекающихся углей, достигается различными способами. К ним
можно отнести: трамбование угольной шихты и частичное брикетирование. Прак-
тическое осуществление этих методов приводит также к повышению производите-
льности коксовых печей.
Термическая подготовка углей перед коксованием
Термическая подготовка углей перед коксованием заключается в нагреве их
до определенной режимной температуры и преследует цель уменьшить влажность
угольной шихты до оптимального уровня (сушка), или удалить практичски пол-
ностью внешнюю влагу угля, загружая при этом нагретую угольную шихту в кок-
совые печи. Коксование термически подготовленной угольной шихты имеет сле-
дующие преимущества: улучшается качество кокса (прочность, равномерность по
крупности); расширяется сырьевая база коксования за счет увеличения в шихте
доли слабоспекающихся и газовых углей; увеличивается производительность
коксовых печей на 25 — 40 %; уменьшается количество сточных вод.
Влияние термической подготовки на процесс коксования углей является
сложным и, в основном, проявляется в следующем: при уменьшении влажности
угля увеличивается плотность насыпной массы загрузки в камере коксования.
Это приводит к тому, что спекаемость угольной загрузки повышается за счет
повышения плотности поверхностного контакта зерен угля, увеличивается ско-
рость нагрева до перехода в полукокс: уменьшается трещиноватость кокса за
счет снижения перепада температур в загрузке и уменьшения градиента скорос-
тей усадки смежных слоев полукокса-кокса, имеется тенденция к снижению сер-
нистости кокса.
Положительное влияние предварительной термической подготовки на качество
кокса тем больше, чем меньше спекаемость шихты и больше выход летучих ве-
ществ из нее.
Производительность коксовой батареи может быть повышена на 40 %, расход
тепла на коксование снижается на 10 — 12 %, в состав шихты может быть вклю-
чено 20 — 25 % слабоспекающихся углей.
Термическая подготовка угольной шихты газовым теплоносителем имеет ряд
недостатков, главными из которых являются большой объем теплоносителя, а
значит большие объемы оборудования, энерго-и капиталоемкость, взрывоопас-
ность.
Совмещенный процесс термической подготовки угольной шихты и тушения
кокса. В результате поиска оптимального вида теплоносителя для предварите-
льной термической обработки угольных шихт ВУХИНом (Б.И.Бабанин) разработана
новая высокоэффективная технология термической подготовки шихты, предусмат-
ривающая использование в качестве теплоносителя для нагрева угольной шихты
горячего кускового кокса, выдаваемого из коксовых печей.
30
Эта технология позволяет совместить в одном процессе термическую подго-
товку шихты и сухое тушение кокса. В результате в полной мере реализуются
положительные эффекты, которые могут дать эти процессы и достигается: су-
щественное уменьшение удельных капитальных вложений в коксовое производст-
во; сокращение (на 40 %) расхода тепла на производство кокса; уменьшение
выбросов вредных веществ в окружающую среду.
На теплообмен с угольной шихтой направляется кусковой кокс крупностью
более 25 мм. Для этого выданный из печи горячий кокс предварительно подвер-
гают сепарации с выделением коксовой мелочи. Выделенная коксовая мелочь
крупностью менее 25 мм охлаждается водой. Прямой теплообмен между угольной
шихтой и горячим кусковым коксом производится во вращающемся теплообменни-
ке.
В результате теплообмена угольная шихта нагревается до 130 — 140 °C, а
кокс охлаждается до 180 — 200 °C. Продолжительность теплообмена зависит от
величины начальной температуры кокса и составляет 5,0-7,5 мин.
При перемешивании углекоксовой смеси в теплообменнике кокс подвергается
мягкой истирающей механической обработке с образованием коксовой мелочи,
имеющей такую же крупность, как нагретая угольная шихта.
После завершения теплообмена углекоксовая смесь подвергается грохочению
для отделения нагретой шихты от охлажденного кокса. Нагретая шихта системой
пневмотранспорта подается в накопительные бункера и далее поступает на кок-
сование. Охлажденный кокс направляется на сортировку.
Частичное брикетирование угольной шихты
Анализ зарубежного опыта и работа первых отечественных установок позво-
ляет сделать определенные выводы. Увеличение содержания брикетов повышает
плотность насыпной массы частично брикетированных шихт. Увеличение содержа-
ния брикетов в шихте (и соответственно плотности всей шихты) приводит к
росту прочности кокса при некотором снижении его крупности.
Промышленные исследования показали, что повышение содержания брикетов в
шихте требует соответствующего (пропорционально плотности насыпной массы)
увеличения периода коксования, или повышения температур в обогреваемых
простенках.
С ростом количества брикетов в шихте увеличивается масса загрузки, сни-
жается усадка при коксовании и пропорцианально повышается усилие при выдаче
кокса. Учитывая это, а также возможную сегрегацию брикетов в бункерах угле-
загрузочного вагона и печных камерах, оптимальным считают содержание брике-
тов в шихте на уровне 30 %. Постоянное их содержание обеспечивает стабиль-
ное качество кокса, режимы и условия эксплуатации коксовых печей.
Добавки органических веществ к шихте
При внесении в шихту для коксования оптимальных по качеству добавок ор-
ганических веществ обычно пеков или масел (при соответствующем их расходе)
можно повысить спекаемость углей и шихт. Эффективность действия добавок за-
висит от спекающих свойств углей. Ввод добавок к углям, обладающим доста-
точной спекаемостью (Ж,К,КЖ), не приводит к какому-либо заметному положи-
тельному эффекту. Для углей низкой спекаемости (Г,ОС,СС) и неспекающихся
(Т,Д), действие добавки весьма ощутимо.
Целесообразным может быть введение добавки в угольные шихты с выходом
летучих веществ не более 25 — 26 % и толщиной пластического слоя не выше 12
— 14 мм. Количество добавки не должно превышать 10 % при оптимальном коли-
честве обычно 4-5 %. Однако достаточно четкого критерия оценки добавок, как
31
спекающего агента, пока еще нет, и конкретная задача выбора добавки решает-
ся, как правило, путем непосредственного определения.
Трамбование угольной загрузки
Коксование трамбованных шихт применяется в промышленном масштабе на ряде
зарубежных коксохимических предприятий обеспечивая получение доменного кок-
са из шихт со значительным (до 85 %) участием газовых углей.
Технология трамбования угольной шихты заключается в том, что шихта из
угольных башен, находящихся над путями коксовыталкивателя подается в трам-
бовочную камеру расположенную на коксовыталкивающей машине. В этой камере
происходит послойное уплотнение шихты падающими молотками. Процесс уплотне-
ния длится 3 — 4 мин. Полученный "угольный пирог" на поддоне, который яв-
ляется составной частью уплотнительной камеры, вдвигается в камеру коксова-
ния, поддон выдергивается из камеры коксования обратно в трамбовочную каме-
ру, дверь камеры закрывается и процесс коксования начинается. Газы, выде-
ляющиеся во время вдвигания пирога в камеру коксования, отсасываются через
отверстия в своде камеры установкой, расположенной на специальном вагоне,
передвигающемся по верху коксовой батареи. Эти газы сжигаются в топочной
камере, установленной на вагоне, промываются и, освобожденные от пыли и
несгоревших частиц, удаляются с температурой около 70 °C в атмосферу.
Повышение влажности трамбованной угольной шихты от 8 до 10 % положитель-
но влияет на плотность получаемого пирога; при превышении 10 %-ной влажнос-
ти, прочностные свойства угольного пирога снижаются. В связи с этим на за-
водах, применяющих трамбование, влажность шихты должна быть стабилизованаа
в пределах 8-10%.
С повышением степени измельчения шихты в пределах от 78 до 96 % содержа-
ния классов менее 3 мм уменьшается плотность и прочность угольного пирога
на смятие и увеличивается прочность на срез. Оптимальной степенью измельче-
ния шихты считается 90 — 92 % менее 3 мм, при этом массовая доля тонкодис-
персных классов 0,5 — 0 мм не должна превышать 35 %. Для достижения хорошей
трамбуемости шихты необходимо содержание в ней твердых газовых углей огра-
ничить 60%.
Использование шихт с большой массовой долей этих углей необходимо ком-
пенсировать одновременно применением "мягких" углей типа ОС. Трамбование
угольной шихты можно комбинировать с ее термической подготовкой и вводом
органических добавок. Угольную шихту с высоким содержанием слабоспекающихся
и неспекающихся компонентов (до 80 %) нагревают до 170 — 180 °C, смешивают
с 6 — 7 % нефтяного битума и уплотняют в такой же трамбовочной машине, ко-
торая употребляется для трамбования влажной шихты. Технология загрузки в
этом случае, как и в случае трамбования влажной шихты. Но при коксовании
трамбованной термически подготовленной шихты продолжительность процесса
сокращается на 25 — 30 %, производительность коксовых печей возрастает на
35%.
32
Глава III. ПРОЦЕСС КОКСОВАНИЯ И КАЧЕСТВО КОКСА
1. ПРОЦЕСС КОКСООБРАЗОВАНИЯ В КОКСОВЫХ ПЕЧАХ
Процесс коксования угольной загрузки шихты проходит через несколько ста-
дий, определяемых температурой нагрева. При повышении в загрузке температу-
ры до 100 — 110 °C из углей выделяется влага, при температурах 350 — 390 °C
сухой уголь начинает разлагаться с образованием жидкой и газообразной фаз —
переходит в "пластическое состояние". При дальнейшем нагревании "пластичес-
кая масса" затвердевает при температурах 400 — 500°С с образованием "полу-
кокса". Дальнейший подъем температуры приводит к выделению летучих веществ
из полукокса, его усадке, трещинообразованию образованию твердого оплав-
ленного, разбитого трещинами материала — кокса. Процесс коксообразования
заканчивется при температуре 1000 — 1050 °C.
В камере коксовых печей основное значение имеет распределение тепла в
загрузке, поскольку от способа и условий подвода тепла зависит ход
термохимических превращений и образование конечных продуктов. Температура
греющих стен современных коксовых камер составляет обычно в среднем
1100—1150 °C. После загрузки холодной угольной шихты температура стенки па-
дает до 750—800 °C, но затем в течение 2 ч вновь повышается до 850—900 °C.
Процесс коксования слоев загрузки, расположенных у греющих стен протека-
ет с высокой скоростью и эта часть быстро переходит в пластическое состоя-
ние. Для углей и пластической массы характерна низкая теплопроводность.
Поэтому прогрев слоев загрузки удаленных от стен камеры коксования протека-
ет относительно медленно. Полукокс обладает гораздо большей теплопровод-
ностью, которая возрастает по мере его перехода в кокс.
Через 4 — 5 ч после начала коксования, загрузка в камере представляет
собой несколько слоев, каждый из которых соответствует определенной стадии
процесса коксования (рис.5). По мере нагревания загрузки пластический слой
формируется во все более удаленных от стен частях, а в слоях, расположенных
ближе к стенкам, идут превращения, соответствующие стадиям формирования по-
лукокса и кокса. Внешнее же проявление процесса слоевого коксования в отно-
шении образования пластического слоя заключается как бы в движении этого
слоя от греющих стен камеры к центру загрузки. В процессе коксования проис-
ходит усадка загрузки в вертикальном и поперечном направлениях.
Вертикальная усадка зависит от свойств шихты, выхода летучих веществ,
влажности, степени измельчения и составляет 5 — 15%.
Вследствие давления развиваемого выделяющимися при разложении угольного
вещества газами, в пластическом слое и в загрузке "давление распирания",
коксуемая загрузка в течение первых 10 — 11 ч коксования прижата к стенке
камеры. Затем происходит поперечная усадка, т.е. отход боковой поверхности
коксового пирога от стенки камеры, с образованием к концу коксования зазора
4 — 10 мм.
Процессы усадки коксующейся загрузки приводят к образованию трещин. Про-
дольные (вдоль куска, т.е. в направлении от греющей стенки к осевой плос-
кости камеры) трещины возникают в результате напряжений, образующихся из-за
значительной разницы в скорости усадки соседствующих слоев полукокса и кок-
са, вследствие разницы температур по ширине коксуемой загрузки.
Развевающиеся трещины разделяют массив полукокса — кокса на куски. Этот
процесс завершается обычно за 2 — 3 часа до конца коксования (рис.6). Кроме
продольных в кусках возникают поперечные трещины, которые являются вторич-
ными. Щелевое пространство между кусками, образующееся при их отходе друг
от друга вследствие продолжающейся усадки, интенсивно прогревается лучеис-
пусканием от стен камеры. Боковая поверхность кусков, прилегающих к щели.
Рис.5. Схема ус -
ловкого разделе-
ния коксуемой
загрузки на слои:
1 — кокс;
2 — полукокс;
3 — пластический
слой; 4 — зона
сухой и подогре-
той шихты;
5 — сырая шихта
Рис.6. Пооцесс
формирования кок-
сового пирога
нагревается больше, чем внутренняя поверхность в том же сечении. Это вызы-
вает разницу в скорости усадки поперек кусков, возникновение напряжений и
трещин. При выдаче готового коксового "пирога** из камеры штангой коксовы-
талкивателя и падении в тушильный вагон "пирог** разрушается на куски.
Парогазовые продукты разложения угольного вещества двигаются из угольной
загрузки в двух направлениях: от пластического слоя к стенке коксовой каме-
ры "на горячую сторону" и внутрь загрузки к центру камеры "на холодную сто-
рону". Такое распределение газовых потоков обусловлено высокой плотностью —
сопротивлением пластического слоя. Расчеты показывают, что в общем на "го-
рячую сторону" выделяется более 70 % всех парогазовых продуктов, которые,
проходя через трещины в полукоксе, двигаются вдоль греющих стен и через
подсводовое пространство камеры коксования уходят в газоотводящий люк.
Парогазовые продукты, идущие на "холодную строну" проходят через загруз-
ку в верхнюю зону и, пройдя через загрузку, также поступают в подсводовое
пространство. Во время прохождения через трещины в полукоксе — коксе, а
также вдоль стен камеры и в подстводовом пространстве парогазовые продукты
подвергаются интенсивному пиролизу (разложению под влиянием высоких темпе-
ратур).
Чем выше температура коксования, чем больше время пребывания парогазовых
продуктов в подсводовом пространстве, тем интенсивнее пиролиз, то есть ме-
ньше выход смолы и она тяжелее. Больше отложений графита на своде камеры. В
сыром бензоле меньше ценного компонента толуола, а в смоле меньше фенолов.
Время пребывания парогазовых продуктов в подсводовом пространстве зави-
сит от его объема, то есть от полноты загрузки камер коксования.
’ Если камер? недогружена объем подсводового пространства большой, верх
загрузки перегрет и в результате интенсивного пиролиза выход и качество хи-
мических продуктов ухудшается.
34
2. ТРЕБОВАНИЯ К КАЧЕСТВУ КОКСА
Кокс используется в различных процессах: доменный кокс — для выплавки
чугуна в доменных печах; литейный кокс — для плавки чугуна и других метал-
лов в вагранках; кокс для электротермических производств — применяется для
получения фосфора, карбида кальция, ферросплавов; кокс для шахтных печей —
применяется для обжига руд цветных металлов (медь, олово, цинк, никель, ко-
бальт) и для обжига известняка; кокс для бытовых целей; кокс — для подго-
товки рудного сырья (агломерация и окатыши).
Главным потребителем кокса до 80 % является черная металлургия — домен-
ные печи и подготовка железорудного сырья. На литейные цели затрачивается
до 10 % кокса, 6 % идет для получения цветных металлов и в химическую про-
мышленность, 4 % на прочие цели.
Свойства кокса можно подразделить на физико-механические, физико-
химические и химические. К физико-механическим относятся гранулометрический
состав и "чисто" физические свойства-пористость и электросопротивление. В
свою очередь такое сложное понятие, как прочность можно подразделить на
прочность насыпной массы кокса и прочность вещества кокса. К физико-
механическим свойствам относят также трещиноватость, форму кусков, от этих
свойств кокса зависит его дробимость и истираемость. Химические свойства
кокса характеризуются показателями его технического и элементного анализов.
Главные показатели технического анализа кокса это влажность, зольность,
сернистость.
Доменный кокс
В практике коксохимического производства сложились следующие названия
различных видов доменного кокса, основанные, в основном на его разделении
по крупности и месте отбора. Кокс выдаваемый из камеры коксования называет-
ся валовым. Кокс прошедший сортировку по крупности размером > 25 мм назы-
вается металлургическим или доменным. Кокс переданный в доменный цех и про-
шедший там обязательную сортировку по крупности называется скиповым. Метал-
лургический и скиповый кокс различаются по качеству.
Любая доменная печь представляет собой конусообразную конструкцию
(рис.7) высотой 20 — 40 м, диаметром в самой широкой части 8 — 16 м, объе-
мом до 6000 м3. Металлургический корпус внутри выложен (футерован) огнеу-
порным кирпичом.
Сверху в доменную печь загружают: железорудные материалы с содержанием
железа 54 — 55 % (агломерат, окатыши), горючее — кокс, флюсы (легкоплавкие
компоненты) — известняк, доломит, флюорит и другие компоненты доменной ших-
ты, а образующийся в процессе доменной плавки газ отводят. Верхняя часть
доменной печи называется колошником, поэтому и газы называются колошнико-
выми.
Средняя часть печи — конусообразная и самая большая по объему — назы-
вается шахтой, в ней находится столб загруженных материалов и здесь проис-
ходят процессы восстановления оксидов железа в железо (а также оксидов мар-
ганца, кремния и др.) и как результат науглероживания железа, образование
чугуна.
Высокая температура, необходимая для ведения доменного процесса, дости-
гается за счет интенсивного горения кокса. Для этого через специальные от-
верстия и устройства, называемые фурмами, в домну вдувают воздух иногда
обогащенный кислородом, нагретый до 1100 — 1300 °C. Кокс, сгорающий в зоне
фурм развивает температуру до 1800 — 2000 °C. Диоксид углерода, образующий-
ся при горении кокса, поднимается вверх по шахте доменной печи и встречает-
35
Рис.7. Доменная печь (а — общий вид; — шахта печи):
7 — большой конус; 2 — зашита колошника; 3 — воздуховод; 4 — воздушная фур-
ма; 5 — чугуновоз; 6 — чугунная летка; 7 — шлаковоз; 8 — шлаковая летка
ся с опускающимися сверху кусками кокса. При температурах выше 1000 °C ин-
тенсивно проходит реакция взаимодействия углерода кокса с диоксидом углеро-
да, в результате которой образуется оксид углерода. Он то и является восс-
тановителем оксидов железа (рудной части) до металлического железа. В ре-
зультате значительная часть оксида углерода окисляется до диоксида. Чем
лучше работает домна, тем меньше в отходящих газах содержится оксида угле-
рода. Образующиеся капли железа стекают по кускам шахтных материалов вниз
навстречу поднимающимся газам. По пути железо науглероживается, образуя чу-
гун.
И кокс, и рудная часть шихты, кроме полезных составляющих углерода и же-
леза, вносят в доменную печь балласт, в основном глинозем А12О3 и кремнезем
SiO2, и наряду с этим и вредные для конечного продукта вещества (например,
серу). Минеральная часть руды и кокса, оксиды кремния и алюминия — трудноп-
лавкие вещества делают расплавленные примеси чугуна — шлак тугоплавким,
плохо отделяющимся от чугуна. Чтобы шлак хорошо отделялся, был легким, под-
вижным в доменную шихту добавляют флюсы, которые соединяясь с оксидом крем-
ния, дают легкоплавкие подвижные шлаки. Образование шлаков такой же важней-
ший процесс, как и образование чугуна. В среднем по стране получается
450 кг/т чугуна шлаков. Исскуство металлурга-доменщика заключается в том,
36
чтобы удачно отделить металл от примесей при максимальной производительнос-
ти агрегата по металлу. На основании анализа доменного процесса можно опре-
делить роль кокса и требования к его качеству.
Во-первых, кокс, сгорая в доменной печи, дает тепло и является источни-
ком получения восстановителя оксидов железа. Чем больше в коксе углерода,
тем лучше качество кокса, а чем больше в коксе минеральных веществ и влаги,
тем качество кокса хуже. Влага просто балласт, но она испаряется еще на ко-
лошнике, а вот каждый лишний процент золы в коксе на 1,5 — 2,0% снижает
производительность доменной печи, (более ста тысяч тонн чугуна в год).
Если минеральные составляющие кокса в первом приближении балласт, то
сера, которая обязательно присутствует в любом угле и на 80% переходит в
кокс, является самым вредным элементом от которого металлурги всеми средст-
вами стараются избавиться. Сера переходит в чугун, а из чугуна в сталь,
ухудшая ее качества. От серы в доменной печи избавляются так же как и от
золы путем добавления флюса — известняка. Дополнительное количество флюса
требует дополнительного количества кокса для его расплавления, а это, в
свою очередь, вносит в домну новые порции серы с коксом. Считается, что
каждая десятая доля процента серы в коксе снижает производительность домен-
ной печи на 1,5 — 2,0%.
Кроме того, что кокс является в доменной печи источником тепла и восста-
новителем оксидов железа он выполняет еще одну важную функцию — разрыхлите-
ля столба шихтового материала, поскольку является единственным материалом в
доменной печи, который практически без изменения физико-химических свойств
доходит до зоны фурм (остальные материалы расплавляются). Куски кокса обра-
зуют своеобразное сито, через которое, равномерно распределяясь по сечению
шахты, проходят газы, стекают в горн металл и шлак. Если кокс будет непроч-
ным, то легко раздробится при транспортировке, при падении в домну, или бу-
дет истираться при движении вниз по шахте вместе с другими компонентами до-
менной шихты, образующаяся коксовая мелочь забьет проходы между кусками
шихты. Газы пойдут в месте наименьшего сопротивления их движению и в этом
месте процесс образования металла и шлака пойдет интенсивнее.
В то же время там, где проход газами затруднен, температура снизится,
процесс образования металла и шлака замедлится, замедлится и оседание стол-
ба шихтовых материалов. В месте замедленного прохождения газов может обра-
зоваться монолит. Значит этот объем работать перестанет. Кроме того накоп-
ленные в горне доменной печи мелкие классы, а их по опытным данным может
образовываться до 70 — 80 кг на 1 т шлака, делают его малоподвижным. При
этом снижается "серопоглотительная* способность шлака.
Чтобы газы проходили по сечению доменной печи равномерно и каждый кубо-
метр полезного объема доменной печи работал с полной отдачей, кокс должен
быть прочным и куски кокса должны быть равномерными по крупности.
Основными показателями работы доменной печи являются: производитель-
ность — т/сутки, удельный расход кокса — т/т чугуна и коэффициент использо-
вания полезного объема доменной печи (КИПО), который представляет собой
частное от деления величины полезного объема на производительность. Чем
лучше ведется процесс, тем ниже показатель, так как с каждого м3 объема пе-
чи снимается большое чугуна. В среднем по отечественным заводам удельный
расход кокса составляет 500 кг/т чугуна, и КИПО 0,54 (лучшие показатели
410 кг/т чугуна и 0,42). В общем требования к качеству кокса могут быть
сформулированы следующим образом.
Кокс должен иметь минимум влаги, минеральных веществ, серы, быть проч-
ным. Влажность кокса зависит от способа его охлаждения (тушения). Если при-
менялась вода (мокрое тушение), его влажность составляет 2 — 4 %. Если же
тушение кокса осуществлялось "сухим" способом, т.е. путем продувки его ка-
37
ким-либо инертным газом, то влажность кокса составляет У,1 — 0,15%. Это
та влага, которую кокс поглощает из воздуха. Главное, чтобы количество вла-
ги было постоянным, чтобы в доменную печь поступало постоянное количество
углерода.
Содержание минеральных веществ в коксе зависит от содержания их в исход-
ном угле. Зольность угля зависит от условий формирования угольного пласта и
условий его добычи, так как при этом в угольную массу попадают куски поро-
ды. Зольность добываемых углей различна, от 5 до 50%. В шихте для коксова-
ния обычно до 7 — 12 % золы, но единого стандарта на кокс по зольности не
может быть, так как в разных районах страны кокс получается из углей разных
месторождений с разной зольностью. Так, кокс из углей Донецкого и Кузнецко-
го бассейнов имеет зольность около 10 %, кокс из углей Карагандинского бас-
сейна примерно 12 %, а кокс из углей Грузии около 16 %. Естественно, что и
показатели работы доменных печей при работе на коксе различной зольности
различны. Для получения одной тонны чугуна на коксе с зольностью до 10 % *
расходуется около 400-450 кг кокса, а с зольностью 16 % — более 600 кг.
Содержание серы в коксе должно быть минимальным. Поскольку сернистость
кокса также зависит от содержания серы в угле, то стандарты устанавливают
разное допустимое содержание серы в коксе из углей разных месторождений.
Так, браковочный предел по сере для кокса из шихты с участием донецких уг-
лей 1,8 %: а для кокса из углей Кузнецкого, Карагандинского бассейнов не
выше 1 %. Кокс Губахинского коксохимического завода вообще не используется
в черной металлургии из-за высокого содержания серы в угле, а целиком идет
в цветную металлургию, где сера не является вредной примесью.
Прочность кокса, как понятие складывается из прочности его насыпной мас-
сы и прочности отдельных кусков, которая определяет прочность насыпной мас-
сы. Здесь можно выделить такие показатели, как дробимость, то есть распа-
даемость кусков кокса на отдельности под влиянием внешних нагрузок, и исти-
раемость, то есть процесс образования мелких кусков при трении кусков кокса
друг о друга, или о другие компоненты доменной шихты. Дробимость кокса тес-
но связана с его трещиноватостью и "напряженностью", т.е. с реализованными
и нереализованными при формировании кускового кокса внутренними напряжения-
ми. Истираемость зависит от состава угольной шихты и режима коксования. При
повышении долевого участия в шихте слабоспекающихся углей низко- и высоко-
метаморфизованных, при снижении спекаемости шихты количество самых мелких
классов кокса крупностью меньше 10 мм разко увеличивается.
Прочность кусков кокса, кроме видимой и невидимой трещиноватости и нап-
ряженности определяется прочностью вещества кокса то есть материала стенок
пор, так как кокс — пористое вещество, их распределение по размеру, то есть
зависит от исходного угля и условий коксования.
Пористость кокса зависит от соотношения действительной и кажущейся плот-
ности кокса. Кажущаяся плотность это плотность куска кокса включающая объем
пор. Действительная плотность — это масса вещества кокса в единице объема
не содержащего пор, т.е. вещества из которого состоят перегородки между по-
рами, П = [б/ист — ^каж^ист’ где ^ист~ истинная плотность кокса г/см3;
^каж ““ кажущаяся плотность кокса г/см*. Пористость металлургического кокса
может составлять 45 — 55 %. Прочность насыпной массы определяют по затра-
ченной на его разрушение работы. Наибольшее распространение получили спосо-
бы определения прочности насыпной массы кокса при 'разрушении его в бараба-
нах разных конструкций. В производстве приняты два метода определения проч-
ности кокса, по которым оценивают качество угольной шихты и технологию про-
цесса коксования.
Для кокса, отправляемого на сторону и по поставкам за рубеж, принят ме-
тод оценки прочности кокса, который заключается в испытании пробы кокса
38
массой 50 кг, составленную пропорционально содержанию в коксе стандартных
классов крупности более 80; 60-80; 40 — 50; 25 — 40 мм, в так называемом
малом барабане.
Этот барабгн закрытого типа — цилиндр из листовой стали длиной 1 м и
диаметром 1 м. Внутри барабана по всей длине приварены через 90 ° четыре
уголка N*50. Загруженная проба вращается 4 минуты со скоростью 25 об/мин.
После 100 оборотов пробы выгружается и рассеивается на ситах с квадратными
отверстиями 40X40 мм 25X25 мм и 10X10 мм. .Показателями прочности являются
определяемые в % к навеске М25 — выход кокса крупнее 25 мм, для Донбасса
этот показатель составляет 88-89 %, для Кузбасса — 84 — 89 %, М10 — выход
кокса крупностью менее 10 мм, характеризующий истираемость кокса для Дон-
басса 6,4 — 7,2 %; Кузбасса — 7,3 — 8,5 %. Показателем является также коэф-
фициент дробимости К = dHCX* 100/dpa3p, где rfHCX и dpa3P ~ средние диаметры
кусков кокса до и после испытания рассчитанные по формуле
иср = 1/100- ° £?/, где Л/ — выход класса при стандартном рассеве,
di — средний диаметр класса.
Опеределение прочности е большом колосниковом барабане (барабан
Сундгрена). Пробу массой 410 кг, состоящую из 12 — 15 порций кокса, отоб-
ранных в течение смены из потока помещают в барабан диаметром 2 м, шириной
0,8 м. По образующей барабана с зазором 25 мм установлены круглые колосники
диаметром 25 мм, то есть это барабан открытого типа. Барабан вращается со
скоростью 10 об/мин 15 минут. При вращении барабана через зазоры между ко-
лосниками проваливаются мелкие куски, образующиеся при разрушении массы
кокса. После окончания испытания оставшийся кокс из барабана выгружается и
взвешивается. Рассеивается на ситах и взвешиваются классы подбарабанного
провала. Остаток в барабане является показателем, характеризующим грануло-
метрический состав и прочность кусков кокса, то есть его дробимость. Выход
мелочи кусков меньше 10 мм в подбарабанном провале характеризует истирае-
мость кокса, то есть прочность его вещества.
Характеристики прочности ко^са разных регионов: донецкий кокс — остаток
в барабане 335 кг, выход мелочи 10-0 мм — 33 кг. Те же показатели для кокса
из кузнецких углей составляют 325 кг и 28 кг соответственно. Метод испыта-
ния кокса в таком барабане еще принят на ряде заводов, так как накоплен бо-
льшой материал по влиянию этих показателей прочности кокса на ход доменной
плавки. Фракционный состав кокса определяется ситовым анализом — рассевом
на ситах размером: 80X80; 40X40; 25X25 мм усредненной среднесменной пробы
кокса крупностью более 40 мм, массой 300 кг.
Данные ситового анализа позволяют охарактеризовать крупность кокса, его
средний размер кусков и важный показатель — равномерность (однородность),
которая зависит от распределения кусков кокса по классам крупности.
Фракционный состав кокса зависит от многих факторов: состава шихты, тех-
нологии коксования, методов транспортирования; однотипное изменение грану-
лометрического состава может быть вызвано разными причинами.
Требования к фракционному составу кокса определяются технологией домен-
ной плавки. Для малых доменных печей используется мелкий кокс класса
25-40 мм; для крупных доменных печей с объемом 3000 м3 и более, предпочти-
телен кокс крупностью 25-60 мм.
Равномерность фракционного состава кокса определяется соотношением круп-
ных и мелких классов. В металлургическом коксе должно быть по возможности
как можно меньше фракций более 80 и менее 40 мм и минимум мелочи меньше
25 мм. Оценку кокса по его фракционному составу чаще всего ведут по средне-
му размеру кусков и коэффициентам равномерности, причем для кокса предназ-
наченого для различных доменных печей можно использовать разные коэффициен-
ты Кр = da > 80 + 25-40-*’ = 25-б0^п > 60’
39
Характеризует фракционный состав и плотность насыпной массы — чем равно-
мернее куски тем насыпная масса меньше. Для современных доменных коксов она
равняется 430-480 кг/м3. Тесно связанной с характеристиками гранулометри-
ческого состава является трещиноватость кокса, так как от нее зависит дро-
бимость оценки кокса. Все методы оценки прочности кокса имеют те или иные
недостатки, Главным образом выражающиеся в том, что конечные результаты ис-
пытания характеризуют только одну какую-нибудь сторону качества. Поэтому /
постоянно ведутся работы по созданию универсального показателя качества
кокса. Одним из таких показателей является предложенный К.И.Сысковым пока-
затель газопроницаемости насыпной массы кокса Г = 104 h , где
h — критерий гидравлических свойств по данным ситового анализа сменных проб
и испытанию их в малом барабане. Сысковым Х.И. обработан большой материал
по влиянию взаимосвязи газопроницаемости коксов разных заводов и работы до-
менных печей различных регионов (Донбасс, Кузбасс, Центр) и установлено,
что для различных коксов Г меняется в пределах 230-290 и чем больше этот
показатель, тем выше производительность доменных печей и ниже расход кокса.
Для снижения расхода кокса, который является самым дорогим компонентом
доменной шихты в доменную печь вдувают различные углеродсодержащие материа-
лы: природный газ, угольную пыль и т.д.
Специальные сорта кокса
Литейный кокс. Технико-экономические показатели работы вагранки в основ-
ном зависят от качества используемого кокса. Основная его роль в процессе
расплавления чугуна — источник тепла и создание условий газопроницаемости
загрузки.
Важнейшие показатели качества литейного кокса это его прочность и фрак-
ционый состав. Для достижения высоких температур в возможно большем объеме
вагранки и требуемой температуры металла (от этого зависит качество литья)
необходимо применять крупные куски возможно меньшей пористости. Чем больше
диаметр вагранки тем крупнее должен быть кокс. Прочность литейного кокса
должна быть высокой, особенно прочность кусков (М40 — 80 %), чтобы он не
разрушался в вагранке, увеличивая поверхность кусков. Прочность вещества
кокса (истираемость) может быть ниже, чем у доменного кокса (М10 не выше
15 %), так как вагранка значительно ниже и меньше доменной печи, поэтому
истирающие усилия в вагранке слабее.
Зольность и сернистость литейного кокса должны быть меньше, чем у домен-
ного кокса (соответственно 10,5 и 1 %). В настоящее время литейный кокс
производится только из углей Кузнецкого бассейна, поэтому его сернистость
невысока (0,5-0,6 %).
Кокс для электротермических производств. Электротермические процессы при-
меняются для производства специальных чугунов-ферросплавов (ферромарганец
до 80 % Мп, ферросилиций до 13 % Si, и др.), которые используются в произ-
водстве специальных сталей для придания им определенных свойств (жаростой-
кости, коррозионной стойкости, пластичности, твердости и пр.); производстве
карбида кальция, желтого фосфора.
Электротермические процессы осуществляются в электропечах при температу-
ре 1550 — 1570 °C. Тепло подводится за счет образующейся между двумя элект-
родами вольтовой дуги. Главными показателями качества кокса для электротер-
мических производств являются показатели технического анализа (зольность и
выход летучих), реакционная способность и электросопротивление. Механичес-
кая прочность кокса не имеет большого значения, так как кокс в невысоких
электропечах не испытывает больших нагрузок.
40
Зольность кокса должна быть по возможности меньше, однако при произ-
водстве желтого фосфора, где в шихту вводится кремнезем, его присутствие в
золе угля является положительным фактором, так как уменьшает количество
необходимой добавки последнего на плавку. Такое же положение при выплавке
ферросилиция силикокальция.
Повышенный выход летучих веществ кокса нежелателен, так как летучие заг-
рязняют продукты возгонки, например в производстве желтого фосфора. Практи-
ка показывает, что выход летучих веществ кокса не должен быть больше 3,5%.
Сернистость кокса не ограничивается, так как сера удаляется в виде лету-
чих соединений. Однако в связи с повышением требований по снижению выбросов
вредных продуктов в окружающую среду содержание серы в коксе для электро-
термических производств ограничивается 3%.
Кокс для агломерации руд. В процессе агломерации руд важнейшими показа-
телями кокса являются зольность и реакционная способность. Зольные состав-
ляющие полностью переходят в агломерат снижая его прочность. Кроме того,
минеральные составляющие уменьшают содержание углерода в единице объема
топлива, уменьшая его ценность. Поэтому его зольность ограничивается 15 —
17 %. Высокая реакционная способность [выше 4,5 — 5,0 мл /(г • с)] приводит к
существенному угару в слое шихты, повышенной скорости спекания, а значит
получению мелкого агломерата^ При этом уменьшается выход товарного продук-
та. Повышенный выход летучих веществ, особенно если в них содержатся смо-
листые вещества, приводит к образованию отложений в газоходах и на лопатках
эксгаустера, отсасывающего дымовые газы от агломашины. Это может привести к
дисбалансу рабочего колеса и нарушениям в работе эксгаустера.
Сернистость кокса для агломерации не влияет на процесс так как сера сго-
рает в рабочей зоне. Сернистость кокса применяемого в агломерации ограничи-
вается условиями охраны окружающей среды и не должна превышать 2,5 %.
Г л а в а IV. КОНСТРУКЦИИ КОКСОВЫХ ПЕЧЕЙ
И КОКСОВЫХ БАТАРЕД
1. КОНСТРУКТИВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ КОКСОВЫХ БАТАРЕЙ
Коксовой батареей называется группа коксовых печей,
работающих в едином технологическом режиме, объединенная
общими фундаментом, устройствами для подвода отопительных
газов и воздуха, отвода продуктов сгорания и коксования.
Основными конструктивными элементами коксовой батареи яв-
ляются: коксовые печи, фундаментные плиты, борова, дымо-
вая труба, обслуживающие (рабочие) площадки (рис.8).
Коксовая батарея сооружается на железобетонном основа-
нии — фундаментной плите. Различают нижнюю плиту, на ко-
торой расположены каналы для отвода продуктов сгорания
41
*
Рис.8. Конструктивное устройство коксовой батареи:
1 — дымовая труба; 2 — рабочая площадка; 3 — камеры коксования; 4 — контрфорс; 5 — газоотводящий
люк; 6 — загрузочный канал; 7 — свод камеры; 8 — перекрытие печей; 9 — уровень обогрева;
10 — вертикалы; 11 — газоподводящий канал (корнюр); 12 — регенератор; 13 — подовый канал;
14 — борова; 15 — плита; 16 — вентиляционный боров; 17 — соединительный канал (косой ход);
18 — отопительный простенок; 19 ™ под камеры; 20 — общий боров
(борова) и верхнюю, на которой размещается огнеупорная
кладка коксовых печей.
Некоторые конструкции коксовых батарей характерны тем,
что верхняя плита располагается на колоннах, опирающихся
на Нижнюю плиту, в этом случае борова' располагаются по
бокам нижней плиты. Борова печей, общим боровом соеди-
няются с дымовой трубой/ По фронту с обеих сторон коксо-
вая батарея ограничена подпорными стенками
(контрфорсами), которые выполняются из железобетона и
составляют одно целое с фундаментной плитой.
В некотрых конструкциях по длине батареи имеются нес-
колько контрфорсов, объединяющих группы печей в блоки.
Это позволяет вести ремонты отдельных блоков печей без
нарушения режима работы всей батареи.
Сторону батареи, вдоль которой движется коксовыталки-
вающая машина принято называть машинной стороной, проти-
воположную, на которую выталкивается кокс — коксовой
стороной. Коксовая печь состоит из камеры коксования и
отопительной системы. Огнеупорная кладка коксовой печи по
вертикали разделяется на пять зон, имеющих разное назна-
чение и работающих в разных условиях. В порядке располо-
жения и сооружения батареи коксовых печей эти зоны сле-
дующие: подовые каналы и регенераторы, газораспредели-
тельная (корнюрная) зона; вертикалы; перекрытие вертика-
лов, перекрытие печей.
В конструкции камеры различают под (основание камеры)
и свод, который является частью перекрытия печей, где
расположены люки для загрузки шихты и отвода летучих про-
дуктов коксования. В огнеупорную кладку этой зоны закла-
дывается металлическая арматура, рамы загрузочных люков и
смотровые лючки, а также металлические детали армирования
(укрепления) кладки. Современные камерные коксовые печи
могут быть с горизонтально или вертикально расположеными
камерами коксования.
В большинстве современных коксовых печей отечественных
конструкций по три-четыре загрузочных люка и один-два га-
зоотводящих. Камера коксования характеризуется средней
шириной, высотой, длиной и полезным объемом. Ширина каме-
ры не одинакова. Она увеличивается в направлении с машин-
ной стороны на коксовую. Это делается для гарантии облег-
чения выталкивания коксового пирога из камеры. Разница в
43
ширине -камеры между машинной и коксовой сторонами
конусность составляет для отечественных конструкций
50 мм.
Полезный объем камеры меньше общего объема, так как
при загрузке, шихта загружается не на всю высоту, для то-
го, чтобы оставался свободный проход (проект 300 мм) га-
зообразным продуктам разложения угля, поэтому полезная
высота меньше полной на эту величину. Полезная длина ка-
меры коксования меньше полной длины на величину захода
футеровки дверей коксовых печей в камеру.
Камеры коксования отечественных коксовых печей харак-
теризуются следующими параметрами: ширина — 400-480 мм,
полная длина 11000 — 17000 мм, полная высота — 3000 —
7000 мм, полезный объем 14,0-51,6 м3. Отопительная систе-
ма коксовой печи состоит из отопительных простенков, га-
зораспределительной (корнюрной или дюзовой) зоны и реге-
нераторов. К элементам отопительной системы относятся ре-
гулировочные средства. Назначение отопительной системы —
подвод необходимых количеств отопительных газов и возду-
ха, в зону горения, передача тепла сгорающего газа кок-
суемой загрузки и отвод продуктов сгорания в борова.
Основным требованием к конструкции отопительной систе-
мы является обеспечение постоянной плотности зон, сопри-1
касающихся с коксуемой загрузкой и стен разделяющих га-
зовые разноименные потоки: восходящий поток, т.е. объемы,
где проходят газ и воздух, поступающие на горение,
нисходящий поток, т.е. пространство, по которому проходят
дымовые газы (продукты сгорания). Очень важным является
также обеспечение минимального сопротивления проходу че-
рез отопительную систему газу, воздуху и продуктам горе-
ния.
Стенка камеры одновременно является стенкой отопитель-
ного простенка, поскольку всегда выкладывается толщиной в
один кирпич. Соответственно сторона кирпича, соприкасаю-
щаяся с углем в камере, называется коксовой или рабочей,
а та, которая обращена в пламенное пространство, назы-
вается огневой.
Со стороны камеры коксования от пода до свода кладка
образует ровную поверхность. Но собственно сам отопитель-
ный простенок ниже камеры на величину зоны, называемой
перекрытием вертикалов (см. рис.8). Высота отопительного
44
простенка определяется в зависимости от свойств коксуемой
шихты, в основном ее вертикальной усадкой. Расстояние
между перекрытием вертикалов (простенка) и перекрытием
камеры называется уровнем обогрева и имеет важное техно-
логическое значение. Угольная шихта составленная из до-
нецких углей характеризуется меньшей чем из углей восточ-
ных районов вертикальной усадкой. Поэтому уровень обогре-
ва коксовых печей, предназначенных для коксования донецких
углей, всегда меньше на 100 — 150 мм, чем уровень обогрева
коксовых печей заводов Урала и Сибири.
Отопительные простенки разделяются на отдельные отопи-
тельные каналы (вертикалы) разделительными перегородками.
Различают головочные (крайние) и основные части отопите-
льного простенка. Сгорающий в вертикалах газ, образует
так называемый, факел горения, который может быть короче
или длиннее в зависимости от интенсивности горения газа.
Соответственно этому при чрезмерно коротком факеле мо-
жет недогреваться верх угольной загрузки и перегреваться
ее нижняя часть.
Для замедления процесса горения применяют рециркуляцию
продуктов сгорания, то есть возвращение части дымовых га-
зов в зону горения. Это уменьшает концентрацию молекул
газа в единице объема, замедляет горение и вытягивает фа-
кел (рис.9).
Для осуществления рециркуляции в разделительных стен-
ках устраивают рециркуляционные окна и каналы, по которым
дымовые газы поступают в зону горения.
В отопительный простенок газ и воздух поступает из га-
зораспределительной зоны. Назначение этого конструктивно-
го элемента — распределение, поступающего на обогрев газа
и воздуха, по длине отопительного простенка в отдельные
отопительные каналы. В этой зоне расположены рспределите-
льные каналы богатого газа — корнюры (боковой подвод),
дюзы (нижний подвод) и соединительные каналы, подводящие
в отопительный простенок из регенераторов бедный газ и
воздух — косые ходы. По ним же продукты сгорания проходят
из отопительных каналов в регенераторы. В случае, если
коксовые печи конструируются для отопления только бедным
(доменным) газом, корнюры и дюзы отсутствуют. Ниже кор-
нюрной зоны расположены регенераторы, а ниже их кепос-
45
Рис.9. Схема движения потоков в отопительном канале при рециркуляции
продуктов горения: ч
1 — горелка; 2 — соединительные каналы (косые ходы); 3 — рециркуляционные
окна; 4 — факел горения; 5 — направление движения газовых потоков; а — без
рециркуляции; б — односторонняя рециркуляция; в — двухсторонняя рециркуля-
ция
редственно на верхней плите — подоводые каналы. Назначе-
ние регенераторов — утилизация тепла, отходящих из отопи-
тельных простенков дымовых газов, и нагрев до максимально
возможной температуры бедного газа и воздуха.
Регенератор представляет собой относительно узкую ка-
меру заполненную уложенным в определенном порядке кирпи-
чем специальной формы насадкой для создания максимальной
площади теплообмена. Насадка регенераторов укладывается
насухо без раствора.
В современных коксовых печах применяют регенераторы,
которые располагаются под каждой камерой и простенком в
направлении перпендикулярном оси батареи, поэтому их на-
зывают "поперечными". В некоторых конструкциях современ-
ных коксовых печей регенераторные камеры разделены по
46
длине перегородками на отдельные секции. Такие регенера-
торы называются "секционными".
Стенки регенераторных камер несут на. себе нагрузку
верхнего строения печей и разделяют потоки газа, воздуха
и продуктов сгорания. Как правило в регенераторах, запол-
ненных продуктами сгорания давление значительно ниже, чем
в тех, по которым идут воздух или бедный газ. Разность
давлений создает опасность перетоков газа и воздуха на
нисходящий поток, что может вызвать нарушения обогрева
печей. Стенку, разделяющую разноименные потоки, называют
"опасной".
Назначение подового канала — подвод и распределение
отопительного бедного газа или воздуха по площади регене-
ратора. Это осуществляется с помощью колосниковой
решетки, которая отделяет регенератор от подсводового ка-
нала. Отверстия колосниковой решетки имеют различные раз-
меры, чем достигается равномерное распределение газа и
воздуха по длине регенератора.
Необходимыми элементами коксовой батареи являются
рабочие площадки, по которым передвигаются обслуживающий
персонал, а с коксовой стороны и коксовые машины.
Под рабочими площадками находятся тоннели, где распо-
лагаются арматура обогрева коксовых печей: газопроводы,
кантовочные устройства, газовоздушные клапаны.
2. ОГНЕУПОРНЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯ КЛАДКИ
КОКСОВЫХ ПЕЧЕЙ
В процессе эксплуатации кладка различных констуктивных
элементов коксовой батареи подвергается разрушающему воз-
действию высоких температур, достигающих в отопительной
системе 1410 — 1450 °C, а в устройствах для отвода про-
дуктов сгорания минимум 300 °C. Кроме того кладка подвер-
гается истиранию коксом при его выдаче, резким колебаниям
температур при загрузке влажной угольной шихты, разъедаю-
щему воздействию парогазовых продуктов коксования.
Кладка печей должна также противостоять механическим
усилиям работающих коксовых машин и давлению вышележащих
слоев конструкции. Отопительные простенки подвергаются
сжатию, растяжению, изгибу (излому), сдвигу, истиранию.
47
В вертикальном направлении действуют нагрузки от
собственной массы кладки 0,147 МПа, например, в основании
простенка (для печей с высотой камеры 5 м), а также от
веса загрузочного вагона с углем. Суммарно эти нагрузки'
при условии, что масса вагона с углем распределяется рав-
номерно по всей длине печи и поровну на 4 простенка, сос-
тавляет для печей с высотой камер 5м — 0,19МПа. На пе-
чах с высотой камер 7 м по данным Гипрококса, эта величи-
на достигает 0,2 МПа.
В горизонтальном направлении нагрузки действуют пер-
пендикулярно к плоскости стен камер и параллельно продо-
льной оси простенка. В основном это: давление распирания
угля при загрузке (воспринимается в основном распорочным
кирпичем в нижней части простенка, напряжение в этом кир-
пиче составляет 0,07 — 0,1 МПа; давление распирания угля
в процессе коксования. Оно имеет максимальное значение у
пода камеры. По опытным данным допустимая нагрузка от
распирания углей на стенки камер не должна превышать
0,07 МПа. Параллельно продольной оси простенка действует
давление от сжатия кладки армирующим оборудованием. Оно
составляет 0,7-1,0 МПа.
Коксовые печи строятся из специальных огнеупорных ма-
териалов способных длительное время без разрушения выдер-
живать высокие температуры.
Огнеупорные материалы характеризуются следующими ос-
новными показателями: огнеупорностью или термостойкостью
— свойством материала противостоять, не расплавляясь,
воздействию высоких температур (°C); термической
стойкостью — способностью выдерживать резкие изменения
температур (количество резких смен температуры 1300 —
20 °C); температурой деформации под
нагрузкой — способностью противостоять одновременному
воздействию высоких температур, сжимающим и растягивающим
нагрузкам (определяется температурой при которой огнеу-
порный материал начинает деформироваться при нагрузке
0,2 МПа; пределом прочности при сжатии, характеризующим
строительную прочность материала;
теплопроводностью — (ВТ/м2*ч); дополнительным линейным
ростом или усадкой —увеличением или уменьшением линей-
ных размеров при нагреве сооружения до рабочих темпера-
тур, %. Кроме этих показателей характеристиками огнеупор-
48
ных материалов являются газопроницаемость, плотность, по-
ристость.
Для строительства коксовых батарей применяют фасонные
изделия (кирпичи специальной формы), в основном из динаса
и шамота. • Для связывания отдельных кирпичей в общий мас-
сив кладки используются сыпучие огнеупорные
материалы — тонкоизмельченные порошки динаса и шамота,
так называемые мергели, из которых приготовляется строи-
тельный раствор. j
Характеристики огнеупоров, применимых для строительст-
ва коксовых печей, приведены в табл.З. Особенностью дина-
совых изделий является сохранение их механической проч-
ности при нагреве до высоких температур, большая теплоп-
роводность и малая газопроницаемость, устойчивость по от-
ношению к разъедающему воздействию солей и щелочей, влаги
угля, истирающему воздействию кокса. Особенностью динаса
является также характер изменения его объема при нагрева-
нии и охлаждении. Как видно из данных таблицы основой ди-
Таблица 3. Основеыс характеристик* огнеупоров для коксовых печей
Вид огнеупоров
Показатели динас шамот/многошамот
Сырьевой материал Основной химический состав, % Кварцит Огнеупорная глина-каолин 94-97 SiO2, 55-60 SiO2, 2-3 CaO, 30-45 А12О3, 1,0-1,5 Fe2O3, 1-5 Fe2O3 • TiO2 • MgO
Предел прочности при сжатии, МПа Огнеупорность, °C Температура деформации под нагрузкой, 0,20 МПа, °C MgO • TiO2 • A12O3 17,1-21,6 7,8-14,7 1710-1740 ' До 1710 1650-1670 1250-1350
Термическая стойкость,
теплосмены Теплопроводность, ВТ/м, °C ВТ/(м • К) Дополнительный линейный рост или усадка при дли- тельной эксплуатации, % — 1 — 1-2 5-6 < 20 1,74-1,98 . 0,81-1,28 0,2-0,3 (—0,1)—0,3/0
Теплосмена: изделие нагревается до температуры 1300 °C и затем помещается
в проточную воду с температурой 20 °C.
49
наса является кремнезем. В природе кремнезем существует в
виде кристаллических модификаций — кварца, тридимита и
кристабалита, которые различаются структурой кристал-
лической решетки, температурными пределами, в которых они
устойчивы, и плотностью. Каждая из модификаций имеет свои
формы. При нагреве переход из одной модификации в другую
проходит с изменением кристаллической решетки, а значит с
заметным изменением объема и других физических свойств.
Переход из одной формы в другую внутри модификаций
проходит быстро и является обратимым, при нагреве и изме-
нении температурных условий объем динасовых изделий может
меняться и чем больше изделие, тем больше будет изменение
объема. Превращения форм кварца в тридимит происходит на
75 % еще на огнеупорном заводе, где изготавливают динасо-
вые изделия. Чем меньше неперерожденного кварца остается
в динасе, тем лучше качество, меньше будут измениения при
разогреве и эксплуатации коксовой батареи. О степени
превращения кварца в тридимит и кристабалит можно судить
по действительной плотности изделий, которая у лучших
сортов динаса равна 2,35 — 2,37 г/см3, общее увеличение
объема составляет до 1,15 %, а дополнительный рост в
процесе эксплуатации не более 0,2 %.
Во всех проектах коксовых печей размеры указываются в
"холодном состоянии*. Поэтому в процессе разогрева и
эксплуатации коксовой батареи приходится периодически
производить корректировку стыковки коксовых машин, обслу-
живающих батарею и каменной кладки.
Недостатком динаса является также малая термическая
устойчивость при резких сменах температур, при охлаждении
до температур ниже 600 °C (особенно ниже 300 °C), а также
дополнительное увеличение линейных размеров — рост в пре-
делах 0,2-0,3 % после начала нормальной работы коксовой
батареи.
Несмотря на указанные выше особенности динасовых ог-
неупоров динас пока еще имеет неоспоримые преимущества
перед другими огнеупорами, так как обладает высокой тер-
мической стойкостью в интервале температур 600 — 700 °C и
сопротивление высокотемпературной ползучести — ("крип").
Кроме того он имеет незначительное изменение линейных
размеров в интервале 700 — 1400 °C, реверсивное изменение
объема составляет не более 0,15 %.
50
В настоящее время ведутся исследования по разработке
новых огнеупорных материалов на динасовой основе. Таким
материалом, например, является огнеупорный бетон. Основой
огнеупорного бетона является кварцит (93,7 %), портланд-
цемент (4,5 %), диоксид титана (1,1 %), технический лиг-
носульфонат (0,8 %). Из огнеупорного бетона изготовляются
блоки 1x2 м, из которых можно сооружать отдельные элемен-
ты коксовых печей, например отопительные простенки. При
этом преимуществом блочно-бетонной кладки по сравнению со
штучной из кирпича является ее малошовность. Площадь ма-
териальных швов по сравнению с кирпичной меньше на 85 %.
А это значит, что значительно меньше возможность неплот-
ностей кладки. Очевидным преимуществом бетонных блоков
перед штучными изделиями является также возможность широ-
кого применения механизации при их изготовлении и строи-
тельстве. Важной технологической особенностью огнеупорно-
го бетона является, что его упрочнение происходит в самой
коксовой печи при ее разогреве и эксплуатации. Недостат-
ком этого материала является относительно высокая стои-
мость.
Успешно испытаны динасовые огнеупоры с добавками кар-
бонильного железа и безжелезистый динас.
Вторым по значению огнеупорным материалом, применяемым
для кладки коксовых печей, является шамот. Обожженая при
температуре 1450 — 1500 °C огнеупорная глина смешивается
снова с пластичной глиной и из этой смеси формуются изде-
лия, которые снова проходят стадию обжига. Если в смеси
обожженая глина составляет более 80 %, то такой материал
называется многошамотом. Многошамот отличается тем, что
практически не меняет объем при разогреве. Кроме того, он
имеет самую высокую термическую стойкость (до 20 теплос-
мен). Недостатком его является высокая стоимость. Положи-
тельным свойством шамотных и многошамотных огнеупоров яв-
ляется их высокая термическая устойчивость при резких ко-
лебаниях температуры. Однако его температура начала де-
формации под нагрузкой значительно ниже, чем у динаса
(табл.З). Кроме того серьезным недостатком шамота, как
строительного материала для коксовых печей, является то,
что при нагреве до работих температур, он дает усадку до
0,7 %. Поэтому в процессе работы в элементах печей, выло-
женных из шамотного кирпича, могут образовываться зазоры,
51
Рис.10. Образцы огнеупорных фасонных кирпичей и регулировочных средств:
1 — стеновой кирпич для регенераторов; 2 — стеновой кирпич для вертикалов;
3 — кирпич для соединительных каналов (косых ходов); 4 — фасонный насадоч-
ный кирпич для регенераторов; 5 — кирпич для головки отопительного простен-
ка; 6 — рассекатель; 7 — кирпич для газораспределительных каналов (корню-
ра); 8 — кирпич для свода камеры и загрузочных люков; 9 — обычная (конфу-
зорная горелка); 10 — диффузорная горелка; 11 — высокая горелка
Рис.11. Обогревательный простенок
ПК-2К:
1 — рециркуляционные каналы;
2 — вертикалы
через которые газы будут проникать из одной полости печи
в другую. В особенности это может проявляться в месте
стыковки динасовой и шамотной кладки. Работает несколько
коксовых батарей небольшой мощности, построенных из ша-
мотного кирпича.
Выбор того или иного огнеупорного материала для соо-
ружения отдельных элементов коксовых батарей зависит от
условий, в которых проходит служба огйеупоров в месте его
расположения.
52
В современных отечественных и зарубежных коксовых пе-
чах применяется 440-600 видов фасонных изделий. На их до-
лю приходится 85-93 % общей массы огнеупорной кладки, ко-
торая для современной коксовой батареи составляет
12-20 тыс.т, в том числе 69-75 % динасовых и 25-31 % ша-
мотных изделий.
Некоторые наиболее употребительные в кладке коксовых
печей изделия (кирпичи) и регулировочные средства показа-
ны на рис.10. Кладка отопительного простенка показана на
рис.11. Характерной особенностью кирпичей используемых
для кладки стен камер коксования является наличие в них
выступов и пазов для создания шпунтового соединения обес-
печивающего высокую плотность кладки (рис.11). Для точной
раздачи газа по длине отопительного простенка применяются
конфузорные и диффузорные горелки (шамот или многошамот),
высокие горелки (динас). Для изменения отверстий проходу
газов и продуктов сгорания служат регистры (динас)
рис.11. Нижние регистры — "бананы" устанавливаются в
устьях косых ходов и позволяют распределять воздух или
бедный газ по вертикали. Рассекатель, устанавливаемый на
перегородке между косыми ходами, позволяет изменять уро-
вень встречи потоков воздуха и бедного газа, которые вы-
ходят из соответствующих отверстий, и, таким образом, из-
менять высоту факела горения. Шибер окна регуляции служит
для регулирования проходного сечения рециркуляционного
окна и степени рециркуляции продуктов горения. Управление
регулировочными средствами и их смена производится через
смотровую шахточку вертикалов.
3. КЛАССИФИКАЦИЯ И КОНСТРУКЦИИ КОКСОВЫХ ПЕЧЕЙ
Главными параментрами, характеризующими конструкцию
современных коксовых печей являются:
1) Возможность использования отопительного газа. Печи
комбинированные ("компаунд"), т.е. предназначенные для
отопления или богатым, или бедным газами, в зависимости
от условий производства, и некомбинированные коксовые пе-
чи, имеющие устройства для отопления только одним из га-
зов (богатым или бедным).
2) Способ подвода отопительного газа: боковой или ниж-
ний.
53
По этим признакам коксовые печи подавляющего боль-
шинства современных отечественных и зарубежных конструк-
ций можно разделить на следующие группы: печи комбиниро-
ванные и некомбинированные; печи с боковым подводом ото-
пительного газа и воздуха; печи с нижним подводом отопи-
тельного газа и воздуха. Последние, в свою очередь, раз-
деляются на: а)печи с нижним подводом только богатого га-
за; б) печи с нижним подводом богатого газа и нижним ре-
гулированием бедного газа и воздуха.
3) Различные схемы обогрева. Схема обогрева — это спо-
соб соединения восходящего потока, где газ смешивается с
воздухом и горит, и нисходящего потока дымовых газов,
уходящих из зоны горения в регенераторы и далее в дымовую
трубу. Конструктивно это выражается в соединении отопи-
тельных каналов, работающих на разноименных потоках, спо-
собах подвода воздуха и отопительного газа к отопительным
каналам, расположением и формой регенераторов и их взаим-
ным соединением.
По схеме обогрева, в основном, определяющей особеннос-
ти конструкции отопительных простенков, печи разделяются
на системы: печи с парными вертикалами; печи с перекидны-
ми каналами; печи с групповым обогревом и сборным гори-
зонтальным каналом.
Печи с различными схемами обогрева могут быть комбини-
рованными и некомбинированными (с боковым или нижним под-
водом тепла).
Все однотипные элементы отопительной системы всех пе-
чей батареи должны быть идентичными, что обеспечит пос-
тоянство температур в одноименных точках всех камер кок-
сования, а значит и равномерность качества кокса, выраба-
тываемого коксовой батареей.
Конструкции отечественных коксовых печей
В основном горизонтальные коксовые печи конструкции
Гипрококса следующих видов: печи с парными вертикалами и
рециркуляцией, системы ПВР; печи с нижним подводом тепла;
печи с перекидными каналами, системы ПК, ПК-2К и ПК-2К с
рециркуляцией; печи с групповым обогревом системы ГПК-49,
которые могут использоваться как для коксования каменноу-
гольного пека, так и для коксования углей.
54
\ Для перспективного способа производства формованного
кокса и для коксования сланцев разработаны конструкции
вертикальных печей.
Коксовые печи с парными вертикалами и рециркуляцией
продуктов сгорания. Система ПВР.
Характерной особенностью этих печей является отопи-
тельный простенок, состаящий из попарно сгруппированных
отопительных каналов. Каждая пара смежных вертикалов сое-
динена вверху перевальным окном, а внизу рециркуляцион-
ным, для подачи части продуктов сгорания с нисходящего на
восходящий поток (рис.12).
В печах ПВР (комбинированных) под каждым отопительным
простенком расположены два регенератора — один для бедо-
Рис.12. Схема горения коксового газа в печах системы ПВР:
1 — камера коксования; 2 — отопительный простенок; 3 ~ подовый канал;
4 — колосниковая решетка; 5 — регенератор; 6 — соединительные каналы (косые
ходы); 7 — рециркуляционное окно; 8 — газоподводящий канал (корнюр);
9 — вертикал; 10 — перевальное окно; 11 — смотровая шахточка; а-г — регене-
раторы (сплошные стрелки — движение продуктов горения; пунктир с точкой
— движение воздуха; пунктир — движение газа)
55
ного газа, другой для воздуха, каждый из которых соединен
короткими соединительными каналами (косыми ходами) с вер-
тикалами одного простенка и длинными — с вертикалами
смежного простенка. Богатый газ поступает через два газо-
подводящих канала (корнюра), проходящих в газораспредели-
тельный (корнюрной) зоне под всем отопительным простен-
ком. Один корнюр подает газ в нечетные вертикалы, другой
— в четные. В одну кантовку работает только один корнюр,
поэтому в отопительном простенке горение газа происходит
через вертикал в половине отопительных каналов, а полови-
на отводит продукты сгорания. Нижний подвод тепла (нижнее
распределение газа и воздуха) влечет за собой разделение
регенераторных камер на отдельные секции, количество ко-
торых соответствует числу подводов.
Во всех системах горизонтальных коксовых печей подача
тепла, а значит отопительного газа и его распределение по
длине отопительного простенка происходит раздельно по ма-
шинной и коксовой стороне. В связи с этим газоподводящая
арматура и система отвода продуктов сгорания по сторонам
коксовой батареи работают раздельно.
Рассмотрим движение газовых потоков в печах системы
ПВР при обогреве различными газами. При обогреве коксовым
газом (схема на рис.12), если, например, работает нечет-
ный корнюр, газ поступает в нечетные вертикалы простенка.
Одновременно, в этот простенок из одного регенератора по
коротким косым ходам, а из другого регенератора по длин-
ным ходам поступает воздух.
Образующиеся продукты сгорания из нечетных вертикалов
через перевальные окна проходят в четные вертикалы, при-
чем часть продуктов горения через рециркуляционное окно
подсасывается в зону горения, удлиняя факел. Продукты
сгорания из четных вертикалов через соответствующие длин-
ные и короткие косые ходы проходят в регенераторы и далее
через подовые каналы в боров. Через определенное время
происходит кантовка. Таким образом, на каждый простенок
работает четыре регенератора: два на восходящем потоке и
два на нисходящем, а каждый регенератор, за исключением
крайних связан с двумя простенками.
По длине коксовой батареи регенераторы скомпанованы
таким образом, чтобы было как можно меньше стен, разделя-
ющих разноименные потоки. В случае обогрева бедным газом
56
корнюры, естественно не работают. В этом случае бедный
газ из регенератора по длинному косому ходу, а воздух из
регенератора по короткому поступает, например, в четные
вертикалы. Путь продуктов сгорания аналогичен пути при
обогреве коксовым газом и последние поступают в регенера-
торы, который связан со смежным простенком. У печей этой
системы ширина камер коксования 407, 410 и 450 мм; высота
4300, 5000, 5500, 6000 мм; длина 13120 до 16000 мм. Соот-
ветственно отопительные простенки имеют 26-32 вертикала.
Построено значительное количество коксовых батарей
системы ПВР с различными полезными объемами камеры коксо-
вания от 20,0 до 32,6 м3.
Коксовые печи с нижним подводом отопительного газа и
воздуха, и нижним — регулированием.
При строительстве новых коксовых батарей на отдельных
новых площадках и при строительстве новых коксохимических
заводов предпочтение отдается печам с нижним подводом. В
этом случае коксовую батарею строят на железобетонной
плите, опирающейся на колонны, расположенные на нижележа-
щей фундаментной плите (рис.13). В пространстве, образуе-
мом двумя плитами и изолированном от влияния наружного
воздуха, расположены газопроводы отопительных газов, ар-
матура подвода газов и отвода продуктов сгорания.
Устройство камер коксования, отопительных простенков и
перекрытия печей такое же, как и в печах системы ПВР.
Главное характерное отличие печей с нижним подводом тепла
заключается в том, что богатый газ через специальные ме-
таллические патрубки, заложенные в железобетонной плите
при строительстве, проходят в газоподводящие каналы (дю-
зы), выполненные в разделительных стенках регенераторов,
и из них через горелки с калиброванным отверстием выходит
в вертикалы (см.13). Это позволяет точно дозировать под-
вод тепла не только к каждому отопительному простенку, но
и к каждому вертикалу.
Регенераторы в печах этой системы разделены на отдель-
ные секции, которые соединительными каналами (косыми хо-
дами) связаны каждая с определенным вертикалом. При обог-
реве бедным газом воздух из помещения под коксовой бата-
реей (тоннель), где расположены все регулировочные уст-
ройства, под действием естественной тяги, создаваемой ды-
мовой трубой, втягивается в клапаны, расположенные по
57
сторонам подовых каналов, представляющих нижнюю часть
воздушных регенераторов отопительных простенков. Бедный
газ из газопровода поступает через газовые клапаны в по-
довый канал газового регенератора.
Подовый канал от регенератора отделен колосниковой ре-
шеткой, с калиброванными отверстиями. Регулирование (рас-
пределение) потоков бедоного газа и воздуха по секциям
регенераторов осуществляется снизу через специальные от-
верстия в опорной плите и подовых каналах. Все секции
каждого воздушного и газового регенераторов работают на
одноименном потоке. Нагретый газ и воздух по косым ходам
проходят в вертикалы (восходящий поток). Образующиеся
продукты сгорания поднимаются вверх по вертикалу, через
перевальное окно в разделительной стенке между вертикала-
ми, проходят в смежный вертикал, откуда по косым ходам
Рис.13. Коксовая печь с нижним подводом тепла (А-разрез по камере коксова
ния и регенератору; Б-разрез по отопительному простенку и дюзовым каналам:
1 — загрузочный люк; 2 — газоотводящий' люк; 3 — камера коксования;
4 — соединительный канал (косой ход); 5 — регенератор (секционный);
6 — газовоздушный клапан; 7 — боров; 8 — нижняя плита; 9 — верхняя плита;
10 — подовый канал; 11 — газопровод коксового газа; 12 — кантовочный кран;
13 — коллектор коксового газа; 14 — дюзовые каналы; 15 — перегородка между
вертикалами; 16 — вертикалы; 17 — смотровые шахточки; 18 — перевальное ок-
но; 19 — рециркуляционное окно
58
проходят в соответствующие секции регенератора, далее в
подовый канал, отводящий продукты сгорания (нисходящий
поток) и уходят через боров в дымовую трубу.
При обогреве коксовым газом схема обогрева отличается
тем, что во все подовые каналы и секции регенераторов,
работающие на восходящем потоке, поступает воздух.
Стена регенераторов, в которой проходят вертикальные
каналы ("дюзы") для подачи богатого газа в вертикалы,
расположена под обогревательным простенком. Она является
"опасной" разделяющей разноименные потоки в регенерато-
рах. Таким образом, между осями двух смежных простенков
расположены два регенератора — газовый и воздушный, рабо-
тающие на одноименном потоке.
Из этих регенераторов бедный газ и воздух по длинным и
коротким косым ходам (соединительным каналам) поступают в
вертикалы обеих смежных простенков. Продукты сгорания от-
водятся в следующую пару регенераторов, работающих на
восходящем потоке. Таким образом, как и в системе ПВР с
одним простенком работают четыре регенератора. Основным
ориентиром для определения расположения газовых и воздуш-
ных косых ходов в простенке является четность или нечет-
ность печи.
При серийности выдачи 2-1 или 5-2, независимо от номе-
ра батареи, четность или нечетность печи определяется не-
посредственно по ее расположению на батаре. При серийнос-
ти выдачи 9-2 четность или нечетность печи определяется
по сумме двух последних цифр присвоенного номера, четная
сумма цифр указывает, что печь четная и наоборот.
Простенки, расположенные справа от нечетной печи по
ходу выталкивающей штанги коксовыталкивателя, являются
четными, слева — нечетными; простенки, расположенные
справа от четной печи, являются нечетными, слева — четны-
ми. Если счет печей идет справа налево, то четными ока-
жутся те простенки, которые при обычном свете были нечет-
ными. Под нечетными печами расположены газовые регенера-
торы, под четными — воздушные.
Косые ходы в вертикалах этих печей по своему положению
делятся на располагающиеся по оси простенка и перпендику-
лярно его оси. Для определения расположения косых ходов,
располагающихся вдоль оси простенка, необходимо восполь-
зоваться следующим правилом: если номера вертикалов и
59
простенков разноименны (четные вертикалы нечетных прос-
тенков и нечетные вертикалы четных простенков), газовый
косой ход расположен к машинной стороне. Если номера вер-
тикалов и простенков одноименные, то газовый косой ход
расположен к коксовой стороне.
При расположении косых ходов перпендикулярно оси прос-
тенка газовый косой ход располагается слева по направле-
нию выдачи кокса, если номера простенка и вертикала од-
ноименные и справа если номера вертикала и простенка раз-
ноименные.
В печах с нижним подводом тепла, полезным объемом ка-
меры 41,6 м3 расположение регенераторов чередуется в по-
рядке — воздушный, газовый, воздушный и т.д.
Расположение косых ходов в каждом простенке находится
в следующей зависимости. Воздушный косой ход располагает-
ся слева, независимо от четности простенка, а газовый ко-
сой ход справа.
На печах всех типов, обогреваемых бедным (доменным)
газом, кладка газовых косых ходов в головочных вертикалах
нагрета всегда до более высоких температур, чем кладка
воздушных косых ходов. Такое различие в нагреве кладки
газовых и воздушных косых ходов объясняется тем, что в
газовые регенераторы, даже при хорошей изоляции фасадных
стен, происходит подсос воздуха из тоннелей и часть горю-
чих компонентов газа сгорает, повышая его температуру.
Поэтому кладка головочной части верха газовых регене-
раторов и газовых косых ходов нагревается до более высо-
ких температур.
Построены и работают печи с нижним подводом, с полез-
ным объемом камеры коксования 30,0, 32,6, 41,6, и строит-
ся с объемом 51,0 м3, с высотой камеры коксования до 7 м,
шириной камеры 410, 450 и 480 мм, длиной до 16 м. Печи с
нижним подводом требуют более качественной очистки отопи-
тельного газа от примесей и более высокой культуры обслу-
живания.
Коксовые печи с перекидными каналами. Системы ПК.
Главным отличием всех систем с перекидными каналами яв-
ляется то, что горение отопительного газа осуществляется
одновременно во всех вертикалах одного отопительного
простенка, а дымовые газы через выполненные в зоне перек-
рытия печей — перекидные каналы переходят в смежный прос-
60
тенок на нисходящим поток и через косые ходы и регенера-
торы, расположенные над смежным простенком, уходят в бо-
рова и дымовую трубу. Печи с перекидными каналами были в
30-40 годах самой распространенной конструкцией. В нас-
тоящее время работают коксовые батареи с перекидными ка-
налами систем ПК, ПК-2К, комбинированные и некомбиниро-
ванные для отопления только бедным газом. Типичная конст-
рукция печей системы ПК-2К (печи с перекидными каналами
двухкорнюрные представлены на рис.14 и 15).
Воздух и бедный газ через регенераторы и косые ходы
Рис.14. Коксовая печь системы ПК-2К:
1 — камера коксования; 2 — отопительный простенок; 3 — соединительный канал
(косой ход); 4 — регенератор; 5 — колосниковая решетка; 6 — подовый канал;
7 — борова; 8 — вентиляционный боров; 9 — газоподводящий канал (корнюр);
10 — секция горизонтального канала; 11 — перекидной канал
61
A-A
Б-Б
Рис.15. Схема горения коксового газа в печах системы ПК-2КР (с рециркуля-
цией):
1 — камера коксования; 2 — газоподводящие каналы (вертикалы);
3 — соединительные каналы (косые ходы); 4 — газоподводяший канал (корнюр);
5 — регенератор; 6 — подовый .канал; 7 — перекидной канал (обозначение стре-
лок см.рис.12)
попадают в вертикалы отопительного простенка (схема на
рис.15). Продукты сгорания из вертикалов, работающих на
восходящем потоке, собираются в сборном горизонтальном
канале, разделенном по длине простенка на шесть секций,
объединяющих по 4-5 вертикалов. Каждая секция обслужи-
вается одним перекидным каналом, по которому продукты
сгорания попадают в соответствующую секцию сборного го-
ризонтального канала, через косые ходы, проходят в реге-
нераторы, работающие на нисходящем потоке. Газовые реге-
нераторы обслуживают по два простенка, у каждого простен-
62
ка свой воздушный регенератор. Такая компановка позволяет
уменьшить число опасных стен, разделяющих разноименные
потоки.
Каждые два простенка работают попарно, поэтому в печах
системы с перекидными каналами обязательно должно быть
четное количество простенков. При обогреве печей коксовым
газом оба регенератора — газовый и воздушный работают на
подогрев воздуха (схема на рис.15).
В печах ПК всех систем воздушные регенераторы размеще-
ны под нечетными печами, над которыми проходят перекидные
каналы, газовые регенераторы под четными печами.
В простенке печей системы ПК все косые ходы распола-
гаются перпендикулярно оси простенка, газовые косые ходы
размещаются в сторону четной печи, а воздушные косые хо-
ды — в сторону нечетной.
На печах ПК-2К косые ходы располагаются параллельно
оси простенка. В нечетных простенках газовые косые ходы
расположены в направлении на машинную сторону, в
четных— на коксовую сторону.
Богатый газ подается в отопительные каналы каждого
простенка через два газоподводящих канала (корнюра), ко-
торые в отличие от печей системы ПВР работают одновремен-
но, один подает газ в четные, другой в нечетные верти-
калы.
Для улучшения равномерности прогрева угольной загрузки
по высоте в печах ПК-2К осуществляется рециркуляция про-
дуктов сгорания по системе Н.К.Кулакова. Для этого в раз-
делительных стенках между вертикалами выполнены специаль-
ные каналы (один или два) . Из верхней части вертикала
продукты сгорания через рециркуляционный канал подсасы-
ваются в нижнюю часть вертикала, удлиняя факел горения. >
При строительстве новых коксохимических заводов и но-
вых батарей на отдельных площадках печи этих систем не
строят. Основное количество печей различных систем с пе-
рекидными каналами имеет полезную вместимость камеры 21,6
и 20,0 м3. Длина камеры 13-14 метров, 26-28 вертикалов,
высота 4,3 м, ширина камеры 407, 410 мм.
Коксовые печи с групповым обогревом. Схема обогрева
этих печей, работающих только на богатом газе представле-
на на рис.16.
63
Рис.16. Схема горения коксового газа в печах с групповым обогревом:
1 — камера коксования; 2 — отопительный простенок; 3 — подовые каналы;
4 — регенераторы; 5 — соединительные каналы (косые ходы);
б — газопрдводяший канал (корнюр); 7 — сборный горизонтальный канал;
8 — смотровая шахточка; 9 — регистр; 10 — вертикал; 11 — колосниковая ре-
шетка; 12 — центральная перегородка; (обозначение стрелок — см.подписи к
рис.12)
Отличительной особенностью этой конструкции является
то, что горение газа осуществляется одновременно во всех
вертикалах отопительных простенков поочередно с машинной
и коксовой стороны. Продукты сгорания по сборному гори-
зонтальному каналу расположенному в верхней части отопи-
тельного Простенка и проходящего по всей его длине, про-
ходят в вертикалы стороны, находящейся на нисходящем по-
токе, через косые ходы уходят в регенератор и далее через
подовые каналы в боров.
Богатый газ через один корнюр, расположенный в основа-
нии простенка, подводит газ к вертикалам одной из сторон
простенка (машинной или коксовой). Соответственно этому
все регенераторы этой стороны работают на подогрев возду-
ха, а все регенераторы противоположной стороны (нисходя-
64
щий поток) отводят продукты сгорания, поэтому "опасной"
стенкой, разделяющей разноименные потоки является центра-
льная перегородка в регенераторе.
У печей этой системы, предназначенных для коксования
углей, 3 загрузочных люка и один газоотводяший с машинной
стороны.
В случае использования таких печей для коксования пека
газоотводящий люк расположен посередине камеры коксования
и соответственно газосборник расположен по оси батареи.
Нормативный срок службы коксовых батарей составляет
25 лет, но некоторые батареи работают 40 лет (пекококсо-
вые 7-10 лет). Производительность одной печи по коксу
0,57-2,0 т/ч, 5-15 тыс.т/год при производительности одной
коксовой батареи от 200 тыс до 1 млн т/год.
Вертикальные коксовые печи
Предназначены для коксования углей, в основном, для
производства недоменного кокса из крупнокусковых неспе-
кающихся или слабоспекающихся углей, для коксования слан-
цев и для коксования угольных формовок в процессе произ-
водства доменного формованного кокса.
Наибольшее распространение получили печи с внешним
обогревом, в которых теплоотдача от сгорающего в отопите-
льном простенке газа к коксуемому материалу, осуществ-
ляется через стенку. На рис. 17 представлена схема верти-
кальной коксовой печи с внешним обогревом. Отопительный
простенок перегородками разделен на горизонтали.
Каждая печь представляет собой вертикально расположен-
ный агрегат, группа из 4-7 печей (батарея) устанавливает-
ся на железобетонной плите, опирающейся на основные и
вспомогательные колонны. Под фундаментной плитой располо-
жены разгрузочные устройства печей. Разгрузка производит-
ся отдельными порциями объемом 1 м3, которые пропускаются
через систему последовательно установленных бункеров с
затворами.
В соответсвии с технологией коксования в вертикальных
печах в -направлении сверху вниз по температурному режиму
различаются четыре зоны: нагрева, коксования, выдержки и
охлаждения. В соответствии с этим каждая зона может иметь
65
разную толщину стен и может быть выполнена из разных ма-
териалов.
Отопительная система печей (рис.17) характеризуется:
прямоточным движением газовых потоков, при котором
осуществляется одновременно горение коксового газа во
всех обогревательных каналах с одной стороны отопительно-
го простенка и отводом продуктов сгорания с другой;
Рис.17. Вертикальная коксовая печь:
1 — загрузочное устройство; 2 — загрузочные люки; 3 — камера коксования;
4 — горизонталы; 5 — коллектор коксового газа; 6 — разгрузочное тушильное
устройство; 7 — транспортер выдачи готового продукта; 8 — опорные колонны;
9 — газопровод коксового газа; 10 — газовоздушный клапан;
11 — регенераторы; 12 — дымовая труба; 13 — анкерах
66
расположением регенераторов по сторонам печи. В неко-
торых конструкциях регенераторы располагаются ниже уровня
печей. В одну кантовку коксовый газ подается в четные го-
ризонталь! с одной стороны, а в нечетные подается из реге-
нераторов воздух, который через отверстия проходит в чет-
ные горизонталы. Продукты сгорания отводятся в регенера-
торы и далее через боров в дымовую трубу. Через
20-30 минут происходит кантовка и направление газовых по-
токов меняется.
Высота камер такого типа печей составляет 8-12 м, ши-
рина 400-450 мм, длина 3-5 м. /
Разрабатываются проекты вертикальных коксовых печей с
внешним и внутренним обогревом.
Основные зарубежные конструкции коксовых печей
За рубежом строятся и эксплуатируются принципиально
такие же горизонтальные, периодические, регенеративные
коксовые печи с боковым и нижним подводом тепла отопи-
тельного газа, комбинированные и некомбинированные. систе-
мы обогрева, в основном, с парными вертикалами, с группо-
вым обогревом.
Камера коксования печей зарубежных конструкций, в ос-
новном, имеет следующие размеры: длина 13-16 м, высота
4,5-7,8 м, ширина 420-590 мм, полезный объем 23-70 м3.
Печи с групповым обогревом имеют как две, так и четыре
и более групп вертикалов, работающих на одноименных пото-
ках, поэтому регенератор может быть разделен по длине на
соответствующее количество секций.
Конусность камеры коксования значительно больше, чем в
отечественных конструкциях и составляет 60-80 мм. Толщина
стен коксования 80-115 мм, по сравнению с отечественной
105-115 мм. Применяемые огнеупоры имеют повышенную теп-
лопроводность (2,2-3,9) ВТ/(м-К), в том числе благодаря
добавкам в динасовый материал при изготовлении некоторых
количеств оксидов меди и железа. Для обеспечения равно-
мерности обогрева по высоте камеры коксования практически
в каждой конструкции применяется подвод отопительного га-
за в вертикалы на разной высоте, путем установки высоких
горелок для газа и специальных каналов для подвода возду-
ха в разделительных стенках вертикалов на разной высоте.
67
Рис.18. Коксовая печь системы Сумитомо (Япония):
1 — сборный горизонтальный канал; 2 — вертикалы; 3 — газораспределительная зона; 4 — секционный регенератор;
5 — рабочая площадка; 6 — газовоздушный клапан; 7 — дымовой боров; 8 — газопровод доменного газа; 9 — газопровод
коксового газа; 10 — воздухопровод; 11 — дюзовый канал; 12 — нижняя плита; 13 — верхняя плита; 14 — коллекторы
коксового газа; 15 — газосборник; 16 — стояки; 17 — камера коксования
8 10 9 10 11 12
Это хорошо видно на примере конструкций коксовых печей
систем Вилпутт (рис.18) Штилль (рис.19) и Сумитомо
(японская) (рис.20).
В печах системы Штилль подвод воздуха осуществляется
через каналы расположенные в разделительных стенках вер-
тикалов, в печах Сумитомо богатый газ подается через вы-
сокие горелки. В обеих конструкциях имеется сборный гори-
зонтальный канал по всей длине простенка. Печи последних
конструкций имеют 4-5 загрузочных люков в случае коксова-
ния влажной угольной шихты насыпным способом и 2 загру-
зочных люка в случае коксования термически педготовлен-
Рис.19. Коксовая печь системы Штилль:
1 — борова; 2 — регенератор; 3 — отопительный простенок; 4 — сборный гори-
зонтальный канал; 5 — газосборник; 6 — воздухоподводящие каналы;
7 — газоподводящие каналы; 8 — камера коксования; 9 — разделительные стены
регенераторов; 10 — подовые каналы
69
Рис.20. Коксовая печь системы Вилпутт:
1 — дымовой боров; 2 — газовоздушный клапан; S — регенераторы;
4 — отопительный простенок; 5 — камера коксования; 6 — смотровая шахточка;
7 — газоотводящий люк; 8 — загрузочный люк; 9 — сборный горизонтальный ка-
нал; 10 — колосниковая решетка; 11 — подовый канал; 12 — верхняя плита;
13 — газопровод и коллекторы коксового газа; 14 — нижняя плита;
15 — опорные колонны; 16 — газопровод доменного газа
ной. Как правило в печах последних конструкций имеется
только один газосборник, расположенный с машинной сто-
роны.
4. СТРОИТЕЛЬСТВО И ТЕХНОЛОГИЯ ПУСКА КОКСОВЫХ ПЕЧЕЙ
Строительство' коксовых батарей разделяется на несколько самостоятельных
этапов, которые не связаны иепрерыным процессом. Так, в первую очередь осу-
ществляется строительство основной и верхней фундаментных плит, на которых
70
впоследствии возводится огнеупорная кладка батареи. И, если сооружение фун-
даментных плит может идти в любых условиях, то огнеупорная кладка проводит-
ся только в закрытом помещении, так как динасовый материал на должен под-
вергаться влиянию атмосферных осадков и температура в помещении не должна
быть ниже +5 °C.
Поэтому перед началом огнеупорной кладки сооружается (на фундаментной
плите) специальное обогреваемое помещение-тепляк, которое разбирается толь-
ко перед началом растопки батареи. Строительство батареи начинается только
тогда, когда кирпич, поставленный для кладки, соответствует по соотношению
плюсовых и минусовых допусков, по размерам изделий, в противном случае не-
возможно будет выдерживать соответствующие жесткие допуски по размерам наи-
более ответственных элементов коксовых печей. Например, допуск по размерам
камеры коксования составляет ±3 мм, при ширине материального шва между кир-
пичами 4 мм ±1 мм.
После окончания каменной огнеупорной кладки коксовых батарей производит-
ся предрастопочный монтаж, то есть установка тех необходимых металлоконст-
рукций, которые обеспечат сохранность кладки коксовых печей (брони, рамы,
анкерные продольные стяжки, анкерные болты, анкерные колонны и все пружи-
ны). Устанавливаются газовоздушные клапаны для того, чтобы иметь возмож-
ность удалить дымовые газы, которыми разогревается коксовая батарея, в ды-
мовую трубу.
В комплекс предрастопочного монтажа входит также устройство временных
газопроводов, временных выносных и внутренних топок к камерам коксования,
рабочих обслуживающих площадок.
После выполнения предрастопочного монтажа можно начинать работы по вводу
коксовой батареи в эксплуатацию, то есть осуществлять ее пуск, состоящий из
отдельных операций сушки, разогрева и собственного пуска.
Сушка и разогрев, которые часто называются растопкой коксовых печей,
следуют один за другим и являются отдельными стадиями единого технологичес-
кого процесса, от которого во многом зависит производительность коксовых
печей и продолжительность их работы.
Сушка — это постепенное и возможно более полное удаление влаги из масси-
ва огнеупорной кладки. Разогрев — это повышение температуры кладки до уров-
ня, позволяющего перевести печи на обогрев по постоянной схеме, то есть до
уровня, когда отопительный газ будет сам загораться при поступлении в ото-
пительную систему печей.
Вес огнеупорной кладки современной коксовой батареи составляет
11-18 тыс.т. По опытным данным содержание влаги в кирпиче может составлять
до 1,5 %, а влажность высохших материальных швов находится на уровне
20-30 %. Поэтому в процессе сушки из кладки батареи удаляется около 700 т
влаги. Ее полное удаление достигает при нагреве массива до температуры ПО
- 125 °C.
Огромный массив кладки невозможно нагреть одновременно одинаково и рав-
номерно; и влага, удаляющаяся из более нагретых участков печного массива,
может конденсироваться на более холодных участках. Поэтому нагрев ведут
таким образом, чтобы температура теплоносителя на выходе из системы была
выше температуры точки росы. Это можно осуществить только соблюдая условие
очень высокого коэффициента избытка воздуха порядка 25-30. После того, как
влага удалена, начинается собственно разогрев кладки. Сушка и разогрев сле-
дует один за другим и имеют одинаковую схему движения теплоносителя. Прак-
тически установлено, что сушка должна длиться 9-10 дней и суточный подъем
температуры огнеупорной кладки не должен превышать 9 — 10 °C.
Главная технологическая задача сушки и разогрева заключается в том. что-
бы сохранить нормальные напряжения в кладке, и таким образом целостность
кладки при объемных превращениях динаса.
71
При нагреве динасового кирпича возникает разность температур между по-
верхностью соприкасающейся с теплоносителем и последующими слоями кирпича.
Таким образом в динасовых изделиях происходят неравномерные расширения в
результате полиморфных превращений кварца. Поскольку кладка коксовых бата-
рей представляет собой огромный массив динасового кирпича, который невоз-
можно прогреть равномерно по глубине, полиморфные превращения наступают в
разных участках неравномерно и напряжения в кладке будут тем больше, а зна-
чит и возможность нарушений целостности массива, чем больше разница темпе-
ратур в массиве.
Единственный способ предотвращения возникновения опасных напряжений в
кладке — регулирование скорости нагрева кладки, замедление подъема темпера-
туры в период полиморфных превращений. Один из важнейших моментов сушки и
разогрева это не допусть значительной разницы температур между вертикалами
и регенераторами, чтобы избежать относительных смещений эон кладки при ее
расширении по мере подъема температуры.
Практически выработана безопасная норма суточного расширения кладки кок-
совой батареи, которая составляет — 0,035 %.
Условием наилучшего сохранения целостности кладки является также то,
чтобы температура в зоне регенераторов составляла не менее 95% от темпера-
туры зоны вертикалов в начале разогрева и не менее 80 % в конце, а темпера-
тура эоны подовых каналов 70 % от температуры зоны вертикалов и нс выше
320 °C, перед переводом батареи на постоянный обогрев. Подъем температуры
при сушке и разогреве осуществляется по графику, составляемому Институтом
огнеупоров на основе анализа образцов динасового кирпича отобранных при
строительстве батареи из различных зон кладки. При нагреве образцов до
750 °C определяют термическое линейное расширение и рассчитывают график по-
дъема температур на основе допустимого суточного расширения.
В интервалах максимальных объемных превращений 100-117; 140-175; 228-252
и 573 °C подъем температуры замедляется. Основной рост — 80 % расширения
кладки проходит до температуры 400 °C, но разогрев до этой температуры за-
нимает 80% времени всего процесса растопки.
Схема движения теплоносителя при сушке и разогреве коксовой батареи
представлена на рис.21.
Дымовые газы, получающиеся при сжигании топлива в выносной временной
топке, поступает в камеру коксования, в которой выложена внутренняя топка,
представляющая при разогреве газообразным топливом — накопитель тепла, а
при разогреве твердым топливом — защиту стенок камеры коксования от ошлако-
вывания. Из. камеры коксования дымовые газы через специальные
растопочные отверстия проходят в растопочный канал и, распре делясь по длине
отопительного простенка в вертикалы, откуда по косым ходам попадают в реге-
нераторы, подовые каналы, далее в борова и дымовую трубу.
Топки располагаются с обеих сторон камеры коксования и работают самос-
тоятельно. Изменения направления газовых потоков при разогреве не произво-
дится. Поскольку теплоносителем при сушке и разогреве коксовой батареи яв-
ляются дымовые газы, то можно использовать практически любое топливо.
В практике пуска коксовых батарей использовались: уголь, кокс, газы:
коксовый и доменный, генераторный, природный и пропан-бутановая смесь. На
уже работающем коксохимическом производстве разогрев новых коксовых батарей
проводят коксовым газом.
В процессе сушки и разогрева коксовой батареи особое значение имеет ра-
бота анкеража, поддержание постоянных нагрузок на кладку. В процессе разог-
рева кладка коксовой батареи увеличивается в объеме на 1,13 — 1,19%. Учи-
тывая размеры кладки по высоте коксовая батарея увеличивается на 113 —
150 мм, а по длине камеры коксования на 150 — 200 мм. При расширении кладки
72
в этих направлениях, которое измеряется ежесуточно,производится регулировка
анкеража с тем, чтобы нагрузка на кладку была постоянной.
По длине коксовая батарея, в зависимости от количества печей, может
иметь длину 80 — 100 м и должна вырасти в длину на 1,1 — 1,3 м. Такое нере-
гулируемое увеличение длины предотвращается устройством в газораспредели-
тельной (корнюрной) зоне, перекрытии печей и других массивных зонах кладки
Рис.21. Движение теплоносителя при разогреве коксовой батареи:
1 — выносная временная топка; 2 — внутренняя топка; 3 — растопочные отверс-
тия; 4 — растопочный канал; 5 — временный газопровод; 6 — борова;
7 — дымовая труба; стрелки - направление движения теплоносителя (дымовые
газы)
73
специальных температурных швов, пустот шириной до 10 мм по всей длине ряда
кладки с машинной стороны на коксовую незаполненных раствором. При расшире-
нии кладки эти швы сходятся и кладка уплотняется. V
Во время растопки батареи продолжаются монтажные работы по подготовке к
ее пуску, то есть к загрузке шихты. В это время монтируется газоподводящая
и газоотводящая арматура, устанавливаются газосборники, подготавливаются
двери коксовых печей. Если пускается коксовая батарея уже работающего кок-
сохимического производства, то после окончания всех монтажных работ и дос-
тижения в кладке температур более 1000 °C, камеры коксовых печей отключают-
ся от отопительной системы специальными растопочными пробками на растворе
устанавливаемыми в растопочные отверстия (рис.21), и в простенки подается
отопительный газ по постоянной схеме обогрева. Батарея переводится на пос-
тоянный обогрев. После установки дверей на печи, батарею можно загружать
угольной шихтой. Первая загрузка осуществляется в 10-14 печах. После заг-
рузки всех этих печей они практически одновременно включаются в газосбор-
ник, в который заранее (за 2сут) была подана вода. Парогазовые продукты
коксования вытесняют из гасосборника паровоздушную смесь, постепенно запол-
няют весь газосборник и прямой газопровод, отводящий прямой коксовый газ на
химзавод и поступают в газодувку.
Значительно более сложную операцию представляет собой пуск первой кок-
совой батареи коксохимического завода, поскольку все описанные выше опера-
ции по пуску нужно проводить практически одновременно, так как нужно загру-
зить печи угольной шихтой, пропустить прямой коксовый газ через систему хо-.
лодильников, турбоэксгаустер и этим газом, очищенным от смолы, обеспечить
обогрев отопительных простенков загруженных и загружаемых печей. Особенно
трудно совмещать эти операции при разогреве первой коксовой батареи твердым
топливом. В этом случае пусковую угольную шихту подбирают с повышенным ко- у
личеством летучих веществ. Загружается одновременно не менее 14 печей и
после этого производится включение печей в газосборник. Вытеснение паровоз-
душной смеси из газосборника и прямого газопровода контролируется по мере •
их заполнения и выходу газа через специальные отверстия в верхней части га-
зосборника и прямого газопровода.
Пропуск прямого коксового газа через химзавод осуществляется по так на-
зываемому малому кольцу, то есть через минимальное количество аппаратов за-
полняемых газом: газосборник — прямой газопровод — первичный
холодильник — эксгаустер — конечный холодильник — обратный
газопровод — общий газопровод коксовой батареи. Охлаждающую воду в первич-
ные холодильники подают тогда, когда температура газа перед газодувкой дос-
тигает 35 — 40 °C. Газодувку включают на самых малых оборотах, когда давле-
ние газа в газосборниках коксовых печей будет 70 — 100 Па, а содержание
кислорода в газе перед газодувкой будет не более 2-3%. Коксовый газ по-
дается в обогревательные простенки печей, когда содержание кислорода в про-,
бе газа, отобранной из газопровода печей будет не более 0,5 — 0,8%. Первые
изменения направлений газовых потоков — кантовки производят через 40 мин.
После загрузки всех камер по мере повышения общей температуры коксовых пе-
чей уменьшают продолжительность коксования и при достижении проектного
периода коксования начинают регулирование обогрева печей.
S. ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ КОНСТРУКЦИЙ КОКСОВЫХ ПЕЧЕЙ
Чтобы обеспечить повышение технического уровня и улучшение технико-
экономических показателей коксовых цехов предусматривается увеличение еди-
ничной мощности коксовой батареи и блоков установок сухого тушения кокса с
применением технических решений, соответствующих передовому отечественному
74
й зарубежному опыту. Принцип максимального использования агрегатов и машин,
участвующих в процессе производства кокса, получил дальнейшее развитие в
технических решениях, принятых при разработке коксовых батарей с печами ем-
костью камер коксования 51,0 м3. В этих коксовых батареях, наравне с увели-
чением производительности, заложены конструктивные решения, обеспечивающие
большую надежность работы печей и оборудования, увеличение прочности и дол-
говечности огнеупорной кладки, заложены средства механизации и автоматиза-
ции процессов на современном уровне, улучшены условия эксплуатации, что по
существу, определило создание современных коксовых батарей нового поко-
ления.
Типовая новая коксовая батарея большой емкости принята из двух блоков по
41 печи в каждой. Между блоками размещается угольная башня. Эта компановка
коксовых батарей является принципиально новой, при которой повышается на-
дежность обеспечения шихтой, уменьшается на 50 % количество резервных заг-
рузочных машин, сокращается длина концевых площадок, появляется возможность
осуществлять перекладку и другие ремонты в пределах каждого блока независи-
мо, что обеспечивает в этих случаях минимальную потерю объема выпускаемой
продукции.
Основные данные по новой коксовой батарее следующие:
полезный объем, м3 — 51; длина общая, мм —16820; высота общая,
мм — 7000; ширина камеры средняя, мм — 480; загрузочных люков — 4; конус-
ность, мм — 50; толщина стен камеры коксования
(трехступенчатая) — 130/115/105; производительность батареи, тыс.т в год
валового кокса 6 %-ной влажности — 1140.
Впервые в практике строительства предусматнивается выносной гараж для
ремота двересъемных машин, который оборудован грузоподъемным устройством,
необходимым станочным парком и приспособлениями. В конструкции машин широко
применяется гидропривод, электрическая схема построена на бесконтактной
электроаппаратуре. Машины разработаны с учетом возможности осуществления
дистанционного управления.
Устранение пылевыделения при выдаче кокса из печей обеспечивается уста-
новкой беспылевой выдачи кокса. Установка состоит из передвижного пылеотса-
сывающего зонта, устанавливаемого на двересъемной машине, стационарного
коллектора вдошь фронта печей, устройств очистки и дымососа, обеспечивающе-
го разрежение в коллекторе. В конструкции установки учтен опыт эксплуатации
действующих установок. "Концы** кокса, а также возможные обвалы головок кок-
сового пирога подлежат уборке при помощи специальных конвейеров скребкового
типа, установленных на обслуживающих площадках с машинной и кокосовой сто-
рон батареи параллельно фронту печей. Конвейеры имеют небольшое заглубление
по отношению к уровню настила обслуживающих площадок и малую скорость дви-
жения цепи, что обеспечивает безопасность конструкции. "Концы" кокса транс-
портируются конвейером за пределы батареи, где выгружаются в контейнеры для
вывоза автотранспортом или при помощи перегрузочных устройств передаются в
коксовозные вагоны.
Производительность труда на этой батарее по сравнению с батареей с печа-
ми емкостью 41,6 м3 увеличивается на 15 %, себестоимость кокса снижается на
15 %. Разработана конструкция коксовых печей для коксования трамбованной
шихты. Разработана конструкция коксовых печей с камерами шириной 600 мм.
За рубежом основная стратегия в реконструкции и модернизации коксового
производства определялась снижением производства черных металлов, а значит
и производства кокса. Уменьшение производства кокса происходит в основном,
за счет вывода из эксплуатации устаревших, маломощных коксовых батарей, с
работой которых и связаны, в основном, отрицательные экологические пос-
ледствия. Основным направлением развития конструкций коксовых печей являет-
75
ся сооружение коксовых батарей большой мощности с печами повышенной емкос-
ти: 42, 47, 62, 70 м3. Проектируется коксовая батарея с печами объемом
83 м3. Увеличение полезного объема камеры коксования достигается за счет
увеличения ширины камеры до 590 — 600 мм и высоты до 7,85 м.
Увеличение ширины камеры по мнению специалистов фирмы Крупп-Коппере име-
ет следующие преимущества. При одинаковых условиях коксования, температура в
шихте повышается медленнее, т.е. скорость коксования становится меньше, что
положительно сказывается на качестве кокса. Величина внутреннего давления
повышается пропорцианально квадрату скорости коксования, т.е. при более ши-
рокой камере внутреннее давление меньше. Степень усадки коксового пирога
пропорцианальная ширине камеры; при более широкой камере щель между коксо-
вым пирогом и нагревательной стенкой больше. Это приводит к более легкому
выталкиванию коксового пирога. Меньше нагрузки в связи с благоприятным
соотношением усадки и выталкивания действуют положительно на долговечность
батареи. Содержание оксидов азота в дымовом газе снижается, так как конус-
ность камеры коксования может выдерживаться меньшей и< температура нагрева
от машинной стороны к коксовой возрастает медленнее, чем при узких камерах,
благодаря этому можно коксовать при более низких температурах.
Характерной особенностью конструкций коксовых печей, вводимых в послед-
ние годы за рубежом является уменьшение толщины греющей стенки до 90 —
95 мм с использованием сверхплотного динаса, кордиеритового кирпича и дру-.
гих материалов.
Широко применяется автоматизация обогрева коксовых батарей. Стабилизация
оптимального теплового режима процесса коксования достигается при автомати-
зации обогрева, обеспечивает повышение их производительности на 1-3 %, сни-
жение расхода тепла на коксование на 5-15%, улучшение качества кокса на
03-13%. Следует отметить рост стоимости' строительства и ремонтов коксо-
вых батарей с печами большой емкости. На вновь вводимых коксовых батареях
применяется весь арсенал средств по защите окружающей среды: бездымная заг-
рузка, беспылевая выдача кокса и др.
По оценке зарубежных специалистов переход к коксовым печам большой ем-
кости позволяет повысить технико-экономическую эффективность процесса кок-
сования и снизить выбросы в атмосферу. Так, например, число рассеянных ис-
точников выбросов на установках мощностью 2млн.т кокса в год с печами вы-
сотой 7,5 м в 23 раза меньше, чем на производстве такой же мощности с пе-
чами высотой 4 м. Кроме того, число выдач кокса на батареях с печами боль-
шой емкости уменьшается, что способствует дальнейшему сокращению количества
выбросов на 1 т произведенного кокса.
Повышение скорости коксования достигается в зарубежной практике путем
применения огнеупоров повышенной теплопроводности и термической устойчивос-
ти. Рабочие характеристики динасовых огнеупоров улучшают добавками оксидов
меди, титана, железа. Проходили испытания нединасовые огнеупоры: магнезит
(основа MgO), муллифракс (плавленый муллит), рефракс (силикон-карбид со
связующим силикон-нитридом). Во многих странах испытания новых огнеупоров
совмещали с уменьшением толщины стенки камеры коксования и повышением тем-
пературы в отопительных каналах. Установлено, что уменьшение толщины стенки
камеры коксования с 110 до 70 мм соответствует при одинаковом качестве кир-
пича повышению температуры в отопительных простенках на 100 °C, или же сок-
ращению периода коксования на 3 ч.
По некоторым данным совершенствование технолологии коксования позволяет
повысить удельную производительность коксовых печей (абс.%) при более одно-
родной по плотности загрузке на 8 %; при улучшении обогрева печей с более
однородной загрузкой — на 4 %; при загрузке сухой шихты при температуре
100 °C — на 28 %; при загрузке шихтой, нагретой до 220 °C — на 16 %; за
76
счет кладки печи из динасового кирпича с более высокой теплопроводностью —
на 20 %.
Все это позволяет снизить относительное число печей при той же выработке
кокса со 100 до 52. Термический КПД системы коксования может быть повышен
за счет утилизации тепла кокса и сырого коксового газа, улучшения системы
обогрева печей, снижения .потерь тепла на излучение и с отходящими газами.
Производительность коксовой печи шириной 450 мм из плотного динаса (теп-
лопроводность 7,5-9,2 вместо 6,6 кДж м/(ч • град) у обычного может достичь
45 кг/м3" ч без применения вспомогательных технологий, но при условии испо-
льзования всех технических возможностей и при температуре в. отопительных
каналах 1350 °C (вместо 1280 °C). С применением ТПШ удельная производитель-
ность возрастает до 70 кг/м3 ч.
В институте "Бергбауфоршунг* (Германия) в качестве модели будушего агре-
гата для получения кокса рассматривают печь с размерами 9700X750X20000 мм
полезным объемом 145 м3 и разовой выдачей кокса 100 т с использованием тер-
мически подготовленной шихты перед коксованием.
Глава V. ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ
КОКСОВЫХ БАТАРЕЙ
1. АНКЕРАХ. БРОНИ, РАМЫ, АРМАТУРА ГЕРМЕТИЗАЦИИ
Анкераж печей. Арматура крепления кладки. Для сохран-
ности кладки коксовых печей и поддержания ее в рабочем
состоянии применяется специальное оборудование, называе-
мое анкеражем. В состав анкеража коксовых печей входят
анкерные колонны, брони и рамы печных камер, верхние и
нижние анкерные болты, пружины, броневые листы, продоль-
ные анкерные стяжки. Взаимное расположение основных дета-
лей и узлов анкеража показано на рис. 22, 23 и 24.
Основное назначение анкеража — это сохранение монолит-
ности и плотности каменной кладки коксовых печей, начиная
с момента их разогрева после строительства и в продолже-
нии всего времени эксплуатации. Кроме того, к анкерным
колоннам крепятся рабочие, обслуживающие площадки и кронш-
тейны, на которых в верхней части колонн располагаются
газосборники, а в тоннелях печей — газопроводы отопитель-
ного богатого газа.
После окончания кладки отопительного простенка на его
головочную часть надевают чугунную бронь (рис.22, 23 и
24). Пространство между металлом брони и каменной кладки
простенка заливают жидким раствором, после его схватыва-
77
2
Рис.22. Схема армирована кладки и коксовых печей:
1 — верхние поперечные стяжки; 2 — верхние основные пружины анкерных ко-
лонн; 3 — пружинные узлы армирования брони; 4 — пружина узла армирования
регенераторов; 5 — армирование стен подовых каналов выполненных из шамота;
6 — нижние основные пружины; 7 — нижняя анкерная стяжка; 8 — пружины малого
анкеража
Рис.23. Взаиморасположение дверей и анкеража коксовых печей:
7 —корпус; 2 — кирпичедержатель; 3 — изоляция; 4 — уплстаяющий асбестовый
шнур; 5 — нож; 6 — рама; 7 — уплотняющий шнур; 8 — аякеражная колонна;
9 — крюк; 10 — стаканчик; 11 — регулировочный вигн; 12 — масленка;
13 ~ ригельный винт; 14 — ригель; 15 — изоляция; 16 — кладка отопительного
простенка; 17 — изоляционная заливка; 18 — бронь
78
ния бронь и головка простенка представляют собой монолит,
поэтому давление анкерной колонны на бронь передается на
кладку. Лве брони на соседних простенках соединяют рамой
(рис.23, б), которая жестко их связывает и, кроме того,
плотно удерживает дверь соответствующей стороны печи.
Анкерные колонны представляют собой короба, выполнен-
ные из сваренных двутавровых балок №36 или №40, которые
устанавливают по оси каждого простенка с противоположных
его сторон — коксовой и машинной — и стягивают нижними и
верхними анкерными болтами.
Низ колонн гтоижимается к кладке пружиной и специальной
гайкой. Верхняя часть колонны закрепляется хомутом,, через
который с машинной стороны на коксовую пропущены два ан-
керных болта, закрепленных также пружинами и гайками.
Внутри колонны по высоте расположены пружины, передающие
давление колонны на верх, середину и низ брони.. Для пе-
редачи давления колонны на кладку в нижних зонах (регене-
раторы, подовые каналы) устанавливают броневые листы, ко-
торые прижимаются к кладке стен регенераторов пружинами,
также расположенными в колонне.
В период пуска коксовых печей и в процессе их эксплуа-
тации в течение 25 лет нагрузки на кладку меняются, клад-
ка расширяется, а иногда и уменьшается в объеме, изме-
няется температура печного массива, давление коксовытал-
киваюшей штанги передается отопительным простенкам и поду
камеры коксования, устройства для съема дверей работают
рывками и толчками. Сохранить монолитность кладки можно,
регулируя нагрузку на кладку с ‘помощью . анкеража, и под-
держивая ее постоянной.
Колонна работает как упругая конструкция только тогда,
когда ее прогиб не превышает 20 — 30 мм. Обычно нормаль-
ным рабочим прогибом анкерных колонн, который поддержива-
ют постоянным, регулируя нагрузки - два раза в год (весна,
осень), является 15 — 25 мм. При разогреве и пуске бата-
реи большое значение имеет продольное армирование, осу-
ществляемое путем регулирования нагрузок на контрфорсы
продольными анкерными стяжками и пружинами, расположенны-
ми в верхней части контрфорсов.
Арматура герметизации коксовых печей. Важным условием
нормальной работы коксовых печей является обеспечение
герметичности камеры коксования и создание условий, иск-
79
Рис.24. Поперечное сечение печных дверей (а — отечественный констукции;
б — японской):
1 — ригель; 2 — нажимный винт; 3 — кирпичедержатель; 4 — нажимное устройст-
во; 5 — пружинный затвор; 6 — уплотняющая рамка; 7 — анкеражная колонна;
8 — бронь
80
лючающих возможность выбросов газа в атмосферу. Это дос-
тигается применением арматуры герметизации, к которой от-
носятся загрузочные люки камер, смотровые лючки вертика-
лов, наблюдательные глазки регенераторов, двери коксовых
печей.
Загрузочный люк состоит из чугунной рамы, которая зак-
репляется с помощью раствора в кладке верхней части заг-
рузочного отверстия камеры, и крышки, устанавливаемой в
раму после загрузки шихты. Смотровые лючки служат для
наблюдения за процессом горения в вертикалах, измерения
температур в отопительной системе, установки и смены рас-
положенных в вертикалах регулировочных средств, горелок,
регистров. Смотровой лючок состоит из чугунного седла с
коническим отверстием и конической крышкой, которая плот-
но входит в седло. Наблюдательный глазок в регенераторе
позволяет наблюдать за состоянием регенераторов, измерять
в них температуру и давление с целью регулирования гид-
равлического режима. Наблюдательный глазок состоит из ко-
робчатого корпуса (рамки) и крышки, прикрепленной к кор-
пусу на шарнире.
Общим для большинства отечественных конструкций арма-
туры герметизации дверей, люков, лючков, глазков является
принцип уплотнения "железо по железу", то есть необходи-
мая герметичность создается плотным прилеганием чистых
металлических поверхностей друг к другу без какой-либо
прокладки.
Двери коксовых печей (см.рис.22, 23, 24) служат для
герметичного закрывания камеры коксования с торцовых сто-
рон ее — машинной и коксовой. Дверь состоит из коробчато-
го корпуса с прикрепленными к нему кирпиче держа телями,
футерованными шамотным, фасонным кирпичем, или огнеупор-
ным бетоном, уплотняющей рамки, состоящей из стального
гибкого листа и уголка или тавровой балки, окантовывающей
лист (мембрану). Сторона тавра, примыкающая к раме камеры
коксования, имеет толщину 2 мм, она называется ножом.
Дверь уплотняется путем прижатия ножа к обработанной
поверхности рамы камеры. Плотность прижатия регулируется
винтами, расположенными в кронштейнах, и стаканчиками
(стальными цилиндрами), которые передают на нож давление
винтов. К корпусу двери прикреплены карманы для подвеши-
вания двери на устройства для ее съема и ригельные, или
81
пружинные затворы для прижатия дверей к раме камеры, сос-
тоящей из ригелей и ригельных винтов. При зажатии двери
ригели упираются в крюки, прикрепленные к раме камеры. На
дверях машинной стороны имеется планирная дверца, служа-
щая для закрывания отверстия для планирования (разравни-
вания) загружаемой шихты. Планирная дверца .закрепляется
рычагом, ширнирно связанным с корпусом двери. Двери кок-
совых печей в зависимости от высоты камеры коксования мо-
гут иметь два или три ригельных, или пружинных затвора.
X»
2. ГАЗОПОДВОДЯЩАЯ И ГАЗООТВОДЯЩАЯ АРМАТУРА
отопительной системы
Газоподводящая арматура
Газоподводяшая арматура служит для подвода и распреде-
ления богатого и бедного отопительного газов в отопитель-
ные простенки коксовых печей. Магистральные газопроводы
богатого и бедного газов подводятся к коксовой батарее
обычно в месте расположения кабины — пульта управления
обогревом батарей, в котором сосредоточены управление
всеми отсекающими задвижками, кантовочный. механизм,
производящий изменение направления газовых потоков в ото-
пительной системе коксовых печей, указывающие и регистри-
рующие приборы.
В настоящее время обогрев коксовых печей чистым домен-
ным газом, как правило, не производится, в доменный газ"
добавляется 5-15 % коксового для повышения теплоты сгора-
ния смеси до 4190-6285 кДж/м3. Поскольку подача газа в
отопительные простенки коксовой камеры осуществляется
раздельно с машинной и коксовой стороны, подводящие га-
зопроводы разветвляются на две нитки, проходящие по тон-
нелям коксовых печей. На участке общего газопровода кок- ‘
сового газа перед раздачей газа по сторонам монтируется
газоподогреватель, представляющий собой обычный трубчатый
теплообменник, где газ можно подогревать паром до
40-60 °C, чем предотвращается выпадение в газопроводах и
отопительной арматуре простенков нафталина и конденсата,
а также обеспечивается постоянство температуры отопитель-
ного газа.
82
Газоподводящая арматура коксовых печей с боковым и
нижним подводом несколько различна, но в то же время ха-
рактеризуется и несколькими общими для всех конструкций
чертами. Так, при подаче коксового газа из распредели-
тельного газопровода в отопительный простенок газ вначале
проходит двухходовой стопорный кран, с помощью которого,
в случае необходимости может прекращаться подача газ в
простенок. Затем газа проходит кантовочный — реверсивный
трехходовой, или для печей с нижним
подводом — четырехходовой кран, который рычагом сообщает-
ся с устройством, периодически эти краны перекрывающим
для изменения направления газовых потоков (кантовка).
Арматура в печах с боковым подводом богатого газа
снабжена декарбонизанионным устройством, через которое на
нисходящем потоке в систему подсасывается воздух для вы-
Рис.25. Узел арматуры коксового газа печей с нижним подводом тепла:
7 — коллектор коксового газа; 2 — стопорный кран; 3 — кантовочный кран;
4 — пробка с цилиндрической диафрагмой; 5 — резиновый рукав; б ~ дюзовый
канал
83
В бород
Рис.26. Клапан реверсивный для воздуха и продуктов горения:
1 — корпус; 2 — ведущий рычаг; 3 — дымовой клапан; 4 — воздушная крышка;
5 — дроссельный клапан регулирования тяги
84
жигания графита, образующегося в результате разложения
углеводородов богатого газа, при прохождении по нагретому
до 1000 — 1200 °C газоподводящему каналу (корнюру) и в
горелке.
Устройство посредством рычагов и тяг соединяется со
специальным механизмом — декарбонизационной лебедкой, пе-
риодически на нисходящем потоке включающим подачу воздуха
бедного газа
Рис.27. Газовый клапан бедного газа для кокосовой батареи с нижним подводом
тепла:
1 — патрубок; 2 — корпус; 3 — приводные -рычаги к кантовочной тяге;
4 — дымовой клапан; 5 — кантовочный кран; 6 — стопорный кран;
7 — указатель; 8 — регулировочный клапан Сбабочка")
85
Рис.28. Газовоздушный клапан и арматура отопления доменным газом коксовых
печей с нижним подводом тепла:
1 — боров; 2 — газопровод доменного газа; 3 — регулировочный (стопорный
кран); 4 — кантовочный кран; 5 — коллекторы коксового газа; 6 — трубы для
подвода газа или воздуха; 7 — подовый канал; 8 — клапан газа или воздуха;
9 — дымовой клапан; 10 — корпус клапана; 11 —• дроссельный клапан для регу-
лирования тяги
через 5 мин после кантовки и выключающим его за 5 мин до
нее.
В печах с нижним подводом в корпусе каждого кантовоч-
ного крана имеется отверстие, через которое в газоподво-
дящий канал поступает воздух для обезграфичивания
(рис.25).
86
Для подвода в отопительную систему воздуха к бедного
газа служат газовоздушные клапаны. Из большого количества
эксплуатирующихся в настоящее время различных конструкций
клапанов можно выделить: клапаны для печей с боковым и
нижним подводом и среди них воздушные, то есть предназна-
ченные только для подвода воздуха и отвода продуктов сго-
рания (рис.26) и газовые, т.е. предназначенные для подво-
да бедного газа и отвода продуктов сгорания (рис.27 и
28).
В случае обогрева кбксовой батареи богатым газом эти
клапаны могут работать как воздушные. В этом случае на
патрубках подвода бедного газа устанавливаются заглушки.
Газовоздушные клапаны могут быть одинарными и сдвоен-
ными, т.е. каждый клапан обслуживает два регенератора.
При работе на бедном газе в один из патрубков сдвоен-
ного клапана подводится доменный газ. Периодическое пос-
тупление бедного газа производится кантовочным краном,
переключение которого производится при помощи рычага,
соединенного со штангой кантовочного механизма. Между
распределительным газопроводом по стороне и кантовочным
краном имеется стопорный кран.
Общим для всех конструкций газовоздушных клапанов, не-
зависимо от того для какой конструкции коксовой батареи
они предназначены, является наличие тарельчатых клапанов,
периодически отсекающих сообщение подового канала с боро-
вом, куда уходят продукты сгорания или с линией подачи
бедного газа.
Главным условием нормальной работы является обеспече-
ние плотной посадки тарельчатого клапана на рабочую по-
верхность.
Кантовочный механизм
Кантовочный механизм предназначен для периодического
изменения направления (кантовка) потоков газа, воздуха и
продуктов сгорания — в отопительной системе коксовой ба-
тареи.
Приводными устройствами кантовочного механизма в печах
с боковым подводом являются кантовочная и обезграфичиваю-
щая лебедка.
87
В печах с нижним подводом обезграфичиваюших лебедок
нет, воздух на обезграфичивание подается через отверстие
в корпусе кантовочного крана и канал в пробке крана.
В состав кантовочного механизма входят кантовочные тя-
ги, тросы и цепи, посредством которых тяги, проходящие
вдоль всей батареи, соединяются с лебедками, рычаги, ко-
торые соединяют тяги с кантовочными кранами богатого и
бедного газа и газовоздушными клапанами, кронштейнов и
направляющих роликов, обеспечивающих точное перемещение
кантовочных тяг.
Любая конструкция кантовочной лебедки и кантовочного
механизма должна обеспечить следующую последовательность
операций при изменении направления движения потоков в
отопительной системе. Сначала прекращается подача отопи-
тельного газа, то есть закрываются кантовочные краны бо-
гатого или бедного газа, или клапаны бедного газа (при
обогреве бедным газом) где отсутствуют кантовочные краны.
После паузы в 4 — 5 с, в течение которой должен выгорать
газ, оставшийся в отопительной системе печей, в клапанах,
которые подавали воздух на восходящий поток, закрываются
крышки воздушных отверстий и поднимаются (открываются)
клапаны продуктов сгорания, соединяя подовые каналы реге-
нераторов с боровами. Одновременно в клапанах, работавших
на нисходящем потоке, опускаются (закрываются) клапаны
продуктов сгорания, отключая подовые каналы от боровов, и
открываются крышки отверстий для подачи воздуха.
После указанного переключения через 4-5 с, необходимых
для заполнения воздухом системы восходящего потока, отк-
рываются краны богатого газа, или клапаны бедного газа. К
этому моменту в системе должно находиться количество воз-
духа, достаточное для загорания газа без хлопков. Общая
продолжительность изменения направления потоков составля-
ет в зависимости от конструктивного устройства механизмов
и конструкций коксовой батареи 30-40 с. Через 20-30 мин
происходит следующая кантовка. Последовательность опера-
ций сохраняется, меняются только номера кранов и клапа-
нов.
Лебедки работают от электропривода и включаются авто-
матически по заданной программе. Время между пантовками и
пауза между кантовкой и включением декарбонизации уста-
навливается с учетом особенностей конструкции каждой сис-
QQ
О О
темы коксовой батареи. На печах с нижним подводом при
обогреве коксовым газом продолжительность паузы в кантов-
ке, когда кантовочные краны закрыты удлиняется на
60-70 с. Это необходимо для вентиляции подпростеночных
коллекторов (корнюров, дюзовых каналов) от остатков газа
с целью предотвращения хлопков в газоподводящей арматуре.
Эта вынужденная мера ухудшает теплотехнические показатели
печей. В настоящее время имеются разработки, которые поз-
воляют ликвидировать удлиненную паузу.
Кантовочные лебедки, как правило, оборудованы резерв-
ными пневматическим и ручным приводами. Каждая действую-
щая коксовая батарея должна быть оборудована автоматичес-
ким устройством предупреждения аварийных ситуаций при лю-
бых поломках кантовочного механизма и сигнализацией про-
пуска времени кантовки.
Дополнительно на батареях должно быть смонтировано
устройство для кантования до полного перекрытия кранов
отопительного газа при падении давления газа и уменьшении
разрежения в регенераторах ниже установленной величины.
Управление кантовкой возможно в автоматическом, по-
луавтоматическом и аварийном режимах, а при неисправности
электродвигателя или отсутствии электропитания — также от
пневмопривода или ручного привода.
3. АРМАТУРА ДЛЯ ОТВОДА ПАРОГАЗОВЫХ ПРОДУКТОВ
КОКСОВАНИЯ ИЗ ПЕЧИ
В состав этой арматуры входят: стояки с клапанными ко-
робками (рис.29), газосборники, перекидные газопроводы,
прямой газопровод, аммиакопроводы- для орошения и гидроин-
жекции, а также паропроводы.
Парогазовые продукты с температурой 700 — 800 °C отво-
дятся из камеры коксованя через стояки, стальные трубы,
футерованные шамотным кирпичем либо огнеупорным бетоном,
установленные на газоотводящих люках с машинной и коксо-
вой стороны коксовых камер. Футеровка стояков препятству-
ет охлаждению парогазовых продуктов, отложению тяжелой их
части на стенках стояков (рис.30 а, б у в).
Из стояка через колено и клапанную коробку продукты
коксования проходят в газосборники — стальные трубы, диа-
89
Подвод пара
Заливка
Верх печи
Устройство для
парогазовых
из камеры
30.
Рис.
отвода
продуктов
коксования (а — обычный
газосборник; уплотнение
крышки стояка "железо
по железу"; б — корыто-
образный газосборник;
уплотнение; в — водяной
гидрозатвор):
1 — футеровка; 2 — сто-
як; 3 — колено; 4 —
крышка; 5 — гидроза-
твор; 6 — клапанная та-
релка; 7 — газосборник;
8 — газоотводящий люк
90
рйс.29. Расположение арматуры для отвода парогазовых продуктов из камеры
коксования:
I — прямой газопровод; 2 — смоляной переточный ящик; 3 — газосборник;
4 — стояк; 5 — аммиакпровод; 6 — дроссельные клапаны; 7 — перекидной газоп-
ровод; 3 — профиль бункеров загрузочного вагона
91
. .етром 1100 ~ 1600 мм, расположенные с машинной и коксо-
вой стороны батареи, или только с машинной (рис.30с).
На рис.306 представлено другое решение конструкции га-
зоотводящей арматуры. Газосборник имеет корытообразную
форму и клапанная коробка помещена внутри газосборника.
Такие конструкции применяются на новых зарубежных и оте-
чественных конструкциях коксовых печей.
На колене имеется крышка, с помощью которой печь перед .
выдачей кокса сообщается с атмосферой. В клапанной короб-
ке находится вращающийся на валу тарельчатый клапан с по-
мощью которого образуется гидрозатвор, препятствующий
проникновению коксового га'за из газосборника в атмосферу
во время отключения печи на период выдачи кокса и загруз-
ки угольной шихты.
На рис.31« показано уплотнение крышки колена стояка
"железо по железу". В последнее время, в связи с повыше-
ными требованиями к плотности арматуры коксовых печей
внедряется уплотнение крышек стояков (рис.31в). Вода или
воздух, поступающие в кольцевой канал создают затвор, пре-
пятствующий выделению парогазовых продуктов в атмосферу.
На колене имеются форсунки подачи аммиачной воды для
первичного охлаждения парогазовых продуктов. В колене
также имеется подвод пара или аммиачной воды для осу-
ществления инжекции, выделяющихся во время загрузки печей
газов и паров в газосборники.
Основное охлаждение газа происходит в колене куда из
аммиако-провода через форсунки подается аммиачная вода.
Давление аммиачной воды ~ 250 КПа (2,5 кгс/см2) темпера-.
тура 80-90 °C, температура в газосборнике обычно поддер-
живается на уровне 80-85 °C, давление 120-150 Па. Посере-
дине коксовой батареи устанавливается перекидной газопро-
вод, соединяющий газосборники машинной и коксовой сторон
с отводом прямого коксового газа для охлаждения и улавли-
вания химических продуктов.
На перекидном газопроводе в общем отводе газа устанав-
ливаются дроссельные клапаны с' приводами от автоматичес-
ких устройств, для поддержания постоянным заданного дав-
ления газа в газосборниках коксовой и машинной сторон и
предотвращения перетоков газа с машинной стороны на кок-
совую. На газосборниках имеются свечи, которые автомати-
92
чески открываются при повышении давления газа в газосбор-
нике свыше допустимого, для каждой батареи.
Смола и аммиачная вода из газосборников поступает в
переточный ящик. Газосборники, перекидной и прямой газоп-
ровод имеют отверстия для ручной чистки от отложений. Но-
вые конструкции предусматривают также гидросмыв отложений
аммиачной водой под давлением.
4. ТРАНСПОРТ ПРЯМОГО И ОБРАТНОГО КОКСОВОГО ГАЗА
ПО СХЕМЕ КОКСОХИМЗАВОДА
Эвакуация парогазовых продуктов коксования из коксовых
печей (прямой коксовый газ, смола, аммиачная вода), про-
хождение передача его по тракту коксохимзавода через сис-
тему газопроводов и улавливающей аппаратуры, а также по-
дача его на коксовые печи имеет большое значение для ор-
ганизации обогрева коксовых печей; их гидравлический ре-
жим (рис.31). От того, как произведена очистка коксового
газа от смолы, аммиака, нафталина, сырого бензола зависит
Отделение очистки
коксового газа от аммиака
ММ М М
На переработку
Обратный
——
коксовый газ
потребителю
Рис.31* Транспорт коксового газа по схеме коксохимического производства:
1 — коксовые печи; 2 — стояк с клапанной коробкой; 3 — газосборник;
4 — сепаратор; 5 — первичный холодильник; • 6 — нагнетатель;
7 — электрофильтр; 8 — верхняя секция; 9 — нижняя секция конечного холоди-
льника; 10 — отстойник; 11 — градирня; 12, 15, 17 -- насосы; 13, 14,
16 — отстойники; —коксовый газ; • —> коксовый газ; —, —► аммиачная
вода; —охлажденния техническая вода на переработку; х—х—х—х— — смола;
а — аммиачная вода цикла газосборника
-J Бессатурагпорныи способ |-
Отделение очистки
к оксо даго газа от бензола
1 Нафталин
93
состояние газоподводящей аппаратуры, периодичность ее
очистки, коррозия и износ, то есть условия ее эксплуата-
ции. Это прямо связано также с сохранностью и продолжи»
тельностью успешной эксплуатации коксовых печей.
В газосборниках коксовых печей поддерживается темпера-
тура 80 - 85 °C и давление на уровне 120-150 Па. Для ох-
лаждения парогазовых продуктов на печи подается аммиачная
вода под давлением 2-3 МПа и температурой 40 — 60 °C. При
этом испаряется около 3% подаваемой на орошение воды, в
газосборниках конденсируется около 50% находящихся в па-
рогазовых продуктах паров смолы (так называемая тяжелая
смола). Газ из газосборника поступает в сепаратор, где
освобождается от брызг смолы и воды, которые смешиваются
со смесью смолы и воды, стекающей по прямому газопроводу
(рис.30) и поступают в отстойники. i
Газ из сепаратора проходит в первичные холодильники,^
где. конденсируются оставшаяся смола и большая часть водя-1,
ных паров насыщающих газ, а газ охлаждается до 25 — 35 °C
(на некоторых заводах до 40 — 45 °C), и далее поступает
на всасывающую линию нагнетателя. Конденсат из холодиль-
ников стекает в специальную емкость. Сжатый газ из нагне-
тателя, нагретый на 10 — 15 °C, за счет адиабатического
сжатия поступает в электрофильтр. В газе после холодиль-
ников содержится большое количество капель воды и смолы.
Значительная часть капель жидкой фазы отделяется в цент-
робежном поле нагнетателя, а остаток ее в электростати-
ческом поле электрофильтра. Конденсат отделяемый в / нагне-
тателе и электрофильтре стекает в ту же специальную ем-
кость.
В отстойниках за счет разности плотностей происходит
разделение надсмольной воды, каменноугольной смолы и фу-
сов. Последние представляют собой сгустки, состоящие из
смолы, частиц угольной и коксовой пыли. Фусы собираются
на дне остойника, с помощью скребкового транспортера вы-1
носятся из него и периодически удаляются на утилизацион-
ную установку, откуда в виде эмульсии подаются на уголь-
ную шихту. Вода насыщенная аммиаком и салями аммония (ам-
миачная вода) отводится с верху отстойника в емкость от-
куда через фильтры насосом подается на коксовые печи для
охлаждения парогазовых продуктов. Смола отводится на пе-
реработку. Для охлаждения парогазовых продуктов коксова-'
94
ния на печи необходимо подавать 5-6 м3 этой аммиачной во-
ды на т коксуемой угольной шихты.
После первичных газовых холодильников, которые предс-
тавляют собой водяные или воздушные кожухотрубные холо-
дильники с вертикально или горизонтально расположенными
трубами, объем парогазовых продуктов уменьшается в 2-2,5
раза. Транспортирование коксового газа осуществляется
центробежными нагнетателями (газодувками). С их помощью
газы удаляются из коксовых печей, перемещаются через все
трубопроводы и аппараты отделений цехов улавливания и
доставляются потребителю. На выходе из коксохимического
производства газ должен иметь избыточное давление
4-6 кПа. Максимальное разрежение перед нагнетателями
4-5 кПа, а избыточное давление на стороне нагнетания 20-
30 кПа. Суммарный напор используемых в настоящее время
нагнетателей составляет 30-36 кПа. Температура газа после
нагнетателя повышается на 10-15 °C.
Для транспортирования газа используются нагнетатели
производительностью 72-114 тыс.м3/ч с числом оборотов ра-
бочего колеса 3000-5000 об/мин. Обычно для обслуживания
четырех типов коксовых батарей используют три нагнетателя
(два рабочих и один резервный). В качестве привода приме-
няются одноступенчатые паровые турбины или электродвига-
тели. В большинстье случаев из трех нагнетателей, уста-
новленных в машинном отделении, два имеют электрический,
а один паровой привод, что позволяет работать при аварий-
ном отключении электроэнергии. После нагнетателей также
могут быть установлены электрофильтры для улавливания
смоляного тумана.
Следующим по ходу газа располагается отделение улавли-
вания аммиака. Хотя аммиак коксового газа может быть ис-
пользован как самостоятельное удобрение, или как сырье
для получения других удобрений, однако серьезного влия-
ния на общий баланс связанного азота он не оказывает. Так
общие ресурсы аммиака содержащиеся в коксовом газе сос-
тавляют не более 2 % объема производства синтетического
аммиака. Необходимость улавливания аммиака обусловлена в
настоящее время следующими причинами.
По принятой в настоящее время технологии значительная
часть аммиака, остающегося в газе, поглощается водой при
конечном охлаждений и выделяется в атмосферу на градирне;
95
аммиак, совместно с находящимся в газе цианистым водоро-
дом усиливает коррозию оборудования; оставшийся в газе
аммиак при сжигании превращается в токсичные и кор-
розионно-активные оксиды; стабилизирует эмульсии воды и
масла при улавливании бензола.
Все это затрудняет работу коксохимического производст-
ва, поэтому по правилам технической эксплуатации допусти-
мое содержание аммиака в газе не должно превышать
0,03 г/м3. Коксовый газ после нагнетателей и электро-
фильтров поступает в нагреватель, а оттуда в аппараты для
улавливания аммиака раствором серной кислоты (сатураторы,
или абсорберы, при бессатураторном методе). Газ, выходя-
щий из аппаратов, направляется для улавливания сероводо-
рода, содержание которого в газе на сжигание не должно
превышать 0,02 г/см3 и сырого бензола. Перед аппаратами,
в которых осуществляется улавливание бензола газ подвер-
гается конечному охлаждению, как правило, в полочных хо-
лодильниках непосредственного действия. При этом из газа
выделяется значительное количество нафталина. Улавливание
бензола из газа осуществляется соляровым маслом. После
отделения улавливания бензола в газе должно содержаться
не более 0,3 г/м3 нафталина, 5—6 г/м3 бензольных угле-
водородов.
Очищенный от летучих продуктов коксования газ может
использоваться для обогрева коксовых печей.
5« ОСНОВНЫЕ КОНТРОЛЬНО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ
И АВТОМАТИЗАЦИЯ РАБОТЫ КОКСОВЫХ ПЕЧЕЙ
Основными величинами (параметрами), которые необходимо контролировать
при работе коксовой батареи, и с которыми приходится непосредственно рабо-
тать мастеру коксовых печей, являются: температура различных сред, расход,
давление и состав газов. Определение этих величин производится измеритель-
ными преобразователями (датчиками), измерительными приборами и измеритель-
ными системами. Измерительный преобразователь это средство измерения (пер-
вичный прибор), дающее сигнал для преобразования его измерительным прибором
(вторичный прибор) в форму, доступную для непосредственного восприятия наб-
людателем. Измерительная система — совокупность измерительных преобразова-
телей и приборов, обеспечивающих измерение физической величины без участия
человека. При каждом измерении происходит сравнение той или иной физической
величины с известными единицами (система СИ), которые как бы заложены в
шкалу прибора.
Контрольно-измерительные приборы (КИП) должны удовлетворять следующим
основным требованиям:
96
1) иметь минимальную вариацию показателей, то есть минимальную разность
между повторными показаниями прибора при неизменных внешних условиях. Появ-
ление вариации обусловлено наличием люфтов, износа, трения и т.д.
2) иметь высокую чувствительность, т.е. способность измерительного уст-
ройства количественно реагировать на изменение измеряемой величины. Наг.ри-
мер, при повышении температуры на 100 °C сигнал хромель-алюмелевой термопа-
ры увеличивается на 4 мВ, следовательно, чувствительность термопары соста-
вит 4 мВ/100 град = 0,04 мВ/град.
Порог чувствительности — наименьшее значение измеряемой величины, спо-
собное вызвать появление выходного сигнала.
3) работать надежно, т.е. сохранять рабочие характеристики в течение
требуемого промежутка времени.
4) обладать соответствующим быстродействием, которое характеризуется
временем от начала измерения величины до установления показаний прибора.
Для периодических кратковременных измерений, регулировки исследований
применяют средства ручного контроля производства. Это могут быть переносные
или стационарно устанавливаемые местные показывающие приборы. Для автомати-
ческого контроля и автоматического регулирования применяются измерительные
системы с дистанционными датчиками и регулирующими устройствами.
Приборы для измерения температуры
Следует обратить внимание на особенность этого параметра — температура,
являясь характеристикой состояния вещества, не может быть непосредственно
измерена как длина, время, масса. О температуре судят косвенно, используя
для этого другие. характеристики, свойства, которые, с одной стороны, одноз-
начно связаны с температурой, а с другой — могут быть измерены точно отно-
сительно простыми методами. Представление о таких свойствах названия прибо-
ров, а также пределах температур, для которых они предназначены, дает
табл.4. Существующими датчиками можно измерять температуры от 200 до
6000 °C, то есть весь диапазон, который используется в технике.
Для измерения температур на коксовых печах применяются термометры раз-
личных видов: термометры расширения, термометры сопротивления, манометри-
ческие термометры, термоэлектрические термометры (термопары), оптические
пирометры.
Термометры расширения используются для измерения сравнительно низких
температур до 400-500 °C. Как правило, термометры расширения являются жид-
костными в стеклянном исполнении. В качестве рабочей жидкости чате всего
применяют ртуть и спирт.. Принцип действия таких термометров: расширение
жидкости при нагревании. Выпускаются такие термометры двух видов: прямые
типа П и угловые типа У. w ,
Важнейшим требованием; предъявляемым при установке такого термометра,
для получения наиболее точных данных, является правильность их установки,
обеспечивающей наиболее благоприятный приток тепла к термобаллону с рабочей
жидкостью.
При измерении температуры ртутными термометрами необходимо учитывать
поправку, зависящую от температуры выступающего из зоны измерения столбика
ртути, который как правило, имеет более низкую температуру, чем рабочая
часть термометра, погруженная в измеряемую среду. Поправка вычисляется по
формуле:
ДГ •=• 0,00016 t(t - ГД
где t — показание термометра; ~ температура выступающего столбика.
0.00016 — коэффициент видимою объемного расширения ртуги в стекле.
Например, показание ртутного термометра, установленного в патрубок подового
97
канала 340 °C. При этом температура в тоннеле печей на уровне подовых
каналов 65 °C. Поправка будет равна 14,9 °C, температура в подовом канале
354,9 °C. Термометры такого типа используют для разовых замеров, их широко
применяют при разогреве коксовых печей, для контроля температуры в кладке
до 300 - 350 °C.
Термометры сопротивления. Принцип действия такого термометра основан на
изменении сопротивления электрического проводника, при изменении его темпе-
ратуры. Пределы измерений таких термометров от —200 до +500 °C. Зная зави-
симость сопротивления проводника от температур и измерив его сопротивление,
можно судить о температуре среды, в которую помещен термометр. Сопротивле-
ние проводника измеряется в производственных условиях
прибором — логометром.
Недостатком термометров сопротивления является их взрывоопасность.
Манометрические термометры. Принцип действия манометрического манометра
основан на использовании зависимости между температурой и давлением термо-
метрического вещества (газа, жидкости), заполняющего замкнутую систему тер-
мометра. При изменении температуры термобаллона заполняющая его жидкость
или газ изменяют объем, при этом двигается пружина и связанная с ней стрел-
ка. В качестве жидкости может использоваться ртуть. Достоинством манометри-
ческих термометров является простота и надежность конструкции, взрывобезо-
Таблжца 4. Щ >Ъоры для измерения температур
Параметры Прибор Пределы измерения, °C
ЭШЖНИЙ верхний
Тепловое расши- рение Жидкостные стек- —200 ляннце термометры Дилатометрические и —60 биметаллические термо- метры 756 1000
Изменение давления Манометрические термо- —150 метры 600
Электрическое соп- Электрические термо- —200 650
ротивление метры сопротивления (металлические) Полупроводниковые тер- —270 мометры сопротивления (терморезисторы) 300
Термоэлектричес- кий эффект Стандартные термоэлект—200 рические термометры Нестандартные термо- —270 электрические термомет- ры 2500 3000
Тепловое излучение Пирометры спектрально- 300 го отношения Радиационные пирометры 300 Пирометры частичного излучения: фотоэлектрические . 450 оптические 800 4000 2500 4000 6000
98
пасность, возможность передачи показаний и использование для сигнализации и
регулирования, нечувствительность к внешним магнитным полям. Недостатком
является ограниченная дальность передачи (до 40 м) показаний, необходимость
абсолютной герметичности системы. На коксовых печах манометрические термо-
метры используются для регулирования температуры подогрева коксового газа,
идущего на обогрев печей.
Термоэлектрические термометры (термопары). Принцип действия заключается
в измерении возникающей в месте спая двух разных металлов помещенного в эо-
ну повышенной температуры, термоэлектрической электродвижущей силы (ТЭДС).
Схема термопары с измерительным прибором показана на рис.32. Термопара
представляет собой две проволоки из разных металлов, сваренные на одном
конце и отделенные по длине друг от друга изолятором, обычно фарфоровыми
бусами. Спай, помещенный в измеряемую среду, называют горячим или рабочим
концом, свободный конец термопары, который обычно находится при нормальной
температуре рабочего помещения, называется холодным спаем. Для измерения
возникающей ТЭДС включают в холодный спай прибор, обычно милливольтметр.
При нагревании горячих спаев термопар в цепи возникает ток, фиксируемый
стрелкой прибора, шкала которого градуирована на температуру. ТЭДС термопа-
ры не изменяется от введения в ее цепь третьего проводника, которым являет-
ся прибор. Способ изготовления спаев (сварка, пайка) также не влияют на ве-
личину ТЭДС, если только их размеры таковы, что температура во всех точках
одинакова. При неравенстве температур концов третьего проводника (холодный
спай, прибор), ТЭДС термопары будет меньше на величину ТЭДС, развиваемой
третьим проводником (прибор, соединительные провода). Поэтому в показания
прибора нужно вяосчпъ поправку, равную величине ТЭДС холодного спая. Прак-
тически в промышленности это обеспечивают с помощью соединительных прово-
дов, которые предназначены для удаления холодных слоев термопары возможно
дальше от объекта измерении, го епъ от зоны с меняющейся температурой.
Соединительные провода должны быть подобны термоэлектродам термопары и их
изготовляют обычно чз таких же материалов.
Обычно поправка для определенных термопар уже внесена в градуировочную
шкалу прибора и практически это осуществляется путем установки стрелки при-
бора на температуру холодного конца, которую можно зафиксировать обычным
жидкостным термометром. Установка стрелки производится установочным винтом
и систематически проверяется. При низких температурах холодного спая (менее
100 °C) разрешается вносить расчетную поправку, определяемую по формуле:
Рис.32. Схема измерения темне •
ратуры с помощью термоэлектричес-
кого термометра (термопары):
1 — термоэлектроды;
2 — компенсационные провода;
3 — коробка свободных концов;
4 — медные провода;
5 — измерительный показывающий
прибор
99
At - С(^—t0), где At — поправка, которая прибавляется к показателям прибо-
ра; tx — температура холодного спая; t0 — температура, на которую обычно
установлена стрелка прибора при отключенной термопаре, т.е. обычно О °C;
С — коэффициент, который для кромель-алюмелевых термопар обычно применяемых
для измерений на коксовых печах, близок к единице.
Таким образом, практически поправку на температуру холодного спая надо
вносить,-прибавив полную температуру холодного спая к показаниям прибора.
Термопарами можно измерять температуру в пределах 0 — 2500 °C. По ГОСТу
на технические термопары с металлическими термоэлектродами принято пять ти-
пов термопар.
Платинородий (10% родия) — платиновая (тип ТПП). Эти термопары обычно
служат эталоном и образцом для проверки рабочих термопар так как длительное
время устойчиво работают практически не меняя характеристик. Недостатком их
является то, что они быстро разрушаются в присутствии оксидов углерода и
кремния, поэтому нужна тщательная изоляция от измеряемой среды. Пределы
300-1300 °C.
Платинородий (30% родия) — платинородиевая (6 % родия). Применяемая для
измерения самых высоких температур (тип ТПР). Не требует ввода поправки на
температуру холодного спая. Пределы 300 — 1600 °C. Вольфрамий (5 % рения) —
вольфраморениевая (20% рения) тип ТВР. Пределы 0-2200 °C.
Термопары типа ТПП и ТПР изготовляются в виде проволоки диаметром 0,5
или 1 м изолированной фарфоровыми бусами или трубаками.
Хромелъ-алюмелевая термопара (тип ТХА). Применяется для измерения темпе-
ратур от “200 до 1600 °C, кратковременно до 1300 °C, (алюмель — сплав, со-
держащий 94 % никеля, 0,5 % железа, 2,0 % алюминия, 2,5 % марганца, 1 %
кремния). Хромель 89%, никеля, 1% железа, 10% хрома). Может длительно
работать при температурах 1000 °C. При температурах 1200 — 1300 °C после
трех-четырех замеров снижает показания и необходима систематическая градуи-
ровка. Восстановительная среда вредно действует на термопару.
X ромель-копелевая термопара (тип ТХК). Из всех стандартных термопар раз-
вивает наибольшую ТЭДС, что позволяет изготовлять термоэлектрические термо-
метры с узкой температурной шкалой, например с диапазоном 0 — -300 °C, Ус-
тойчиво работают до температур 500 °C. (Копель—сплав 43-44% никеля и 57-
56% меди).
Стандартные термопары ТХА и ТХК изготовляются из проволоки диаметром 0,7
и 3,2 мм и изолируются керамическими бусами.
В особых случаях применяют специальные нестандартные термопары, которые
в обязательном порядке должны градуироваться и проходить метрологическую
проверку.
Из специальных термопар следует указать на многозонную термопару, приме-
няемую для одновременного измерения температур на разных уровнях по верти-
кали, например по высоте коксового пирога в его осевой плоскости. Чехол та-
кой термопары представляет собой трубу, в которой помещен пучок изолирован-
ных одна от другой термопар различной длины. Холодные спаи каждой термопары
укрепляются под винтами фарфоровой контактной колодки. Соединительные про-
вода выводятся из головки через специальное сальниковое уплотнение.
Независимо от конструкций термопара должна удовлетворять следующим тре-
бованиям. Изоляция электородов должна исключать возможность короткого замы-
кания и электрических утечек. Термоэлектроды должны быть надежно защищены
от механических повреждений. Термоэлектродные провода должны быть надежно
подключены к термопаре.
Термопарами на коксовых печах измеряют температуры в коксе и подсводовом
пространстве коксовых печей, в подовых каналах и других точках, температура
100
которых превышает 300 °C и не находится в поте зрения наблюдателя. В тех
случаях, когда раскаленное тело находится в *поле трения наблюдателя (верти-
калы коксовых печей, кладка регенераторов и т.д.) измерение температуры
можно производить оптическими пирометрами.
Ориентировочно о температуре кладки коксовых печей можно судить по нака-
лу (интенсивности свечения):
Цвет накала
Температура, °C
Начало свечения ............. 525
Темно-красный ........ 700
Вишнево-красный ......... 900
Ярко-вишневый-краенЫй .... 1000
Темно-оранжевый......... 1100
Светло-оранжевый ..................... 1200
Белый................... 1300
Ярко-белый ........................... 1400
Ослепительно-белый .......... 1500
Оптический пирометр. Действие оптического пирометра основано на принципе
сравнения яркости свечения раскаленного тела, температуру которого нужно
определить с яркостью свечения нити электрической лампы, помещенной в пиро-
метр. Оптический пирометр (рис.33) состоит из зрительной трубы с выдвигаю-
щимися окулярной и объективной частями, лампы накаливания с металлической
нитью, красного светофильтра, дымчатого светофильтра, реостата, источника
питания и милливольтметра, проградуированного в градусах Цельсия.
При включении тока в цепь с помощью реостата нить лампы начинает све-
титься. Яркость изображения нити регулируется перемещением окулярной труб-
ки, светящейся поверхности — перемещением объективной трубки. В зависимости
от силы тока, проходящего через нить лампы, нить может быть темнее или ярче
светящейся поверхности (например, кладки печей). Вращением движка реостата
можно быстро достигнуть одинаковой яркости нити лампы и кладки. В этот мо-
мент контур нити сливается со светящимся фоном и как бы исчезает па фоне
раскаленной поверхности. В этот момент производится отсчет температуры по
шкале прибора, градуированной по накалу нити. Поэтому пирометры такого типа
называются пирометра с исчезающей нитью.
Данный тип пирометров позволяет измерять температуру от 700 до 800 °C.
Для оптических пирометров промышленного применения в интервале температур
погрешность измерения составляет ± 20 °C. При измерениях температур в зтом
диапазоне и выше обязательно пользование красным светофильтром. При измере-
нии температур выше 1400 °C необходимо пользоваться дымчатым светофильтром.
Оптический пирометр позволяет быстро измерять высокие температуры, отлича-
ется легкосгью наводки и представляет собой в работе легкий компактный при-
бор.
Для правильного замера необходимо, чтобы отверстие, через которое произ-
водится замер, по сравнению с замеряемым пространством было невелико; необ-
ходимо, чтобы были хорошо видны замеряемая поверхность и контуры нити лампы
накаливания, и накал последней регулировался с перекала, то есть с того по-
ложения peon аза, при котором нить ярче поперхости. В эксплуатации на кок-
совых печах применяется оптический пирометр (рис 33), ГОСТ 8335 — 81 ОППИР-
017 "Преминь” первой модификации, шкала которого имеет два участка — первый
от 800 до 1400 °C с ценой деления 20 °C и точностью измерения ±20 °C, вто-
рой от 1200 до 2000 °C с точностью измерения ±30 °C. Однако измерения с по-
101
мощью этого оптического пирометра можно производить только вручную и дл$
автоматического контроля он не пригоден.
Рис.33. Принципиальная схема оптического пирометра "Проминь”:
1 — нагретое тело; 2 — линза; 3 — выдвижная оправа; 4 — серый светофильтр;
5 — лампа; 6 — шкала милливольтметра; 7 — милливольтмерт; 8 — визирующий
окуляр; 9 — диаграмма; 10 — красный светофильтр; 11 — реостат; 12 — батарея
Автоматически можно измерять температуру раскаленных тел (кладки печей,
Кокса и т.д.) с помощью пирометров суммарного излучения (радиационных и фо-
тоэлектрических).
Принцип действия радиационного пирометра основан на фиксации всего излу-
чения нагретого раскаленного тела. Датчик пирометра выполняется в виде те-
лескопа, в который вмонтирован термочувствительный приемник, на котором
линза объектива фокусирует лучи, излучаемые нагретым телом. В качестве тер-
мочувствительного элемента используются термопары, термобатареи, биметалли-
ческие спирали и т.д. Наиболее широко применяются термобатареи, в которых
используется несколько (6-10) термопар, например, хромель-копелевых соеди-
ненных последовательно. Поток излучения попадает на расположенные в виде
лепестков рабочие концы термопар и нагревают их. ТЭДС измеряется милли-
вольтметром.
На результатах измерения сильно сказывается загрязненность воздуха между
замеряемым объектом и телескопом. Жестко должно выдерживаться расстояние до
измеряемого объекта.
В фотоэлектрическом пирометре используется принцип зависимости интенсив-
ности излучения от температуры. В качестве приемников используются фотоэле-
менты, фотодиоды, фотоумножители, фотосопротивления. Эти пирометры надежны
в работе, но относительно громоздки и имеют те же недостатки, что и радиа-
ционные пирометры.
Вторичные приборы для измерения температуры по принципу действия разде-
ляют на приборы потенциометрической системы (автоматические уравновешенные
мосты и потенциометры) и приборы магнитоэлектрической системы (логометры и
Милливольтметры).
Приборы потенциометрической системы компенсируют (уравновешивают) изме-
нение физических свойств датчиков, поэтому после окончания процесса измере-
102
ния измерительная схема их находится в состоянии равновесия. Благодаря это-
му изменение некоторых внешних факторов (температуры окружающей среды, нап-
ряжения питания и т.д.) не оказывает влияния или мало влияет на это прибо-
ры, поэтому они имеют более высокий класс точности, чем магнитоэлектричес-
кие приборы. Последние развивают лишь незначительное усилие, которое может
быть использовано только для перемещения указывающей стрелки. В приборах
потенциометрической системы это усилие значительно больше и может быть при-
менено не только для перемещения стрелки, но и перемещения подвижной систе-
мы датчика, или какого-либо другого устройства.
Милливольтметры служат для измерения напряжения различных источников
ЭДС, как правило, небольшой (термопары, радиационные пирометры и т.д.).
Принцип действия милливольтметра основан на взаимодействии двух магнитных
полей. На рамку с током от датчика, помещенную в магнитное поле действует
вращающий момент. Движение рамки под действием этой силы вызывает вращение
скрепленной соней пружинки, противодействующей повороту рамки. При равенст-
ве величин вращающегося момента и момента сопротивления пружинки рамка
остановится и стрелка, сочлененная с рамкой, укажет значение измеряемой
температуры на шкале прибора. Милливольтметр имеет установочный
винт — корректор, с помощью которого можно устанавливать стрелку на отмет-
ку шкалы, соответствующую температуре холодного спая термопары.
Принцип действия логометра основан на взаимодействии двух магнитных по-
лей: поля, создаваемого постоянным магнитом, и поля, создаваемого электри-
ческим током от датчика, который протекает через проводник, помещенный в
поле постоянного магнита.
1
Приборы для измерения давления
Приборы для измерения давления подразделяются на следующие основные
группы: 1) жидкостные, в которых измеряемое давление уравновешивается дав-
лением столба жидкости соответстсвующей высоте; 2) деформационные, в кото-
рых измеряемое давление определяется по величине деформации различных упру-
гих чувстительных элементов или по развиваемой ими силе; 3) грузопоршневые,
в которых измеряемое или воспроизводимое давление уравновешивается давле-
нием, создаваемым массой поршня и грузов; 4) электрические, действие кото-
рых основано на изменении электрических свойств некоторых материалов при
воздействии на них давления.
По наименованию приборы для измерения давления подразделяются на баро-
метры (для измерения атмосферного давления), манометры (для измерения избы-
точного давления), вакууметры (для измерения давления в вакууме, моноваку-
уметры), (для измерения избыточного и вакууметрического давления), маномет-
ры абсолютного давления, отсчитываемого от абсолютного нуля, дифференциаль-
ные манометры (для измерения перепада давлений).
Манометры, вакууметры и дифференциальные манометры, предназначенные для
измерения небольших давлений, разряжений и перепадов газовых сред (до
40 кПа) называют соответственно напоромерами и тягонапоромерами.
Приборы, предназначенные для высокоточных измерений малых давлений (обыч-
но не превышающих 2,5 кПа) называют микроманометрами.
Жидкостные приборы. Действие жидкостных приборов основано на гидростати-
ческом принципе, при котором измеряемое давление уравновешивастя давлением
столба затворной (рабочей) жидкости. Разница уровней, в зависимости от
плотности жидкости является мерой давления. Простейшим прибором для измере-
ния давления или разности давлений является (7-образный манометр (рис.34).
Он представляет собой стеклянную трубку, согнутую в форме вытянутой буквы
103
U3 заполненную жидкостью и прикрепленную к панели со шкалой для отсчета.
Один конец трубки соединяется с атмосферой, другой с измеряемой средой.
Разность уровней, отсчитанная по шкале равняется давлению согласно вираже-
Рис,34. Схемы жидкостных манометров (а — U-образного: б — чашечного:
а — микроманометра)
нию Р « Лpq, где P-измеряемое давление, Па; Л-разность уровней жидкости, м;
р-плотность жидкости, кг/м3; (/-ускорение силы тяжести, м/с2. х
Равенство показывает, что точность измерения определяется точностью отс-
чета разности уровней, плотности жидкости и не зависит от диаметра трубки.
Более удобным прибором является однотрубный (чашечный) манометр, в кото-
ром одна из трубок заменена сосудом, диаметр которого в несколько раз бо-
льше диаметра трубки. Манометр заполняют рабочей жидкостью до тех пор, пока
мениск в трубке не установится на нулевую отметку по шкале прибора.
Для измерения избыточного давления широкий сосуд соединяется с измеряе-
мым пространством, а конец трубки оставляется открытым, при этом уровень
жидкости в трубке поднимается, а в широком сосуде опустится, но вследствие
значительно большего поперечного сечения сосуда понижение уровня в нем бу-
дет очень малым.
При измерении вакууметрического давления объект, где измеряется вакуум,
соединяется с трубкой, а широкий сосуд — с атмосферой. При этом жидкость в
измерительной трубке будет повышаться до тех пор, пока вес столба жидкости
в трубке не уравновесит разность между атмосферным давлением и вакуумом
контролируемой среды.
Однотрубные манометры имеют верхний предел измерения 1,6-10 кПа, приве-
денная погрешность измерения составляет 0,4-0,25%. Измерение малых давле-
ний (до 2кПа) обычными двухтрубными или однотрубными приборами дает большую
погрешность из-за неточности отсчета. 3 этом случае применяются микромано-
метры. Простейшим из них является стеклянный однотрубный микроманометр с
наклонной трубкой, у которого трубка расположена не вертикально, а под
углом а к горизонту; при этом точность измерения увеличивается в несколько
раз. Чем меньше угол а, тем меньше предел измерения прибора и тем больше
растянуты деления шкалы, что и предопределяет высокую точность измерения.
104
Чашку микроманометра заполняют спиртом определенной плотности. Плотность
спирта меньше плотности воды и он меньше смачивает стекло. Вследствие чего
спирт дает больший чем вода масштаб отсчета и меньший мениск. Так как отс-
чет по микроманометру с наклонной трубкой зависит от угла наклона этой
трубки, то во время измерения прибор должен находиться в строго горизонталь-
ном положении. Для этой цели микроманометр снабжен уровнем, по которому
устанавливают прибор перед началом измерения и периодически проверяют поло-
жение уровня жидкости при отключении прибора. Микроманометры широко приме-
няют для регулирования гидравлического режима коксовых печей и проверки
стационарных приборов.
Деформационные приборы. Деформационные приборы широко применяются для
измерения давления и его перепада благодаря своей портативности, простоте и
большому диапазону измерения — от нескольких Па до тысячи МПа.
Мембранные приборы. Мембранные приборы применяются для измерения неболь-
ших давлений нейтральных газовых сред. Принцип действия приборов основан на
уравновешивании избыточного, абсолютного или вакууметрического давления си-
лами упругой деформации мембраны. Упругие элементы выполняют в форме тон-
костенных металлических коробок, состоящих из двух гофрированных круглых
мембран, выполненных из бериллиевой бронзы и сваренных между собой по кон-
туру. Если внутреннюю полость мембранной коробки соединить с измеряемой
средой, то по прогибу ее жесткого центра можно судить о величине измеряе-
мого избыточного давления. Такие мембраны называются манометрическими.
Сильфонные приборы. Сильфонные приборы предназначены для измерения избы-
точного и вакууметрического давления воздуха и неагрессивных газов и испо-
льзуются как напоромеры, тягомеры и тягонапоромеры с пределами измерения до
40 кПа, как манометры до 400 кПа, вакууметры до 100 кПа, мановакууметры
(-100Ж0)+(+300 кПа).
Принцип действия сильфонных приборов основан на уравновешивании измеряе-
мого давления силами упругой деформации сильфона и диапазонных цилиндричес-
ких пружин. Чувствительным элементом прибора является сильфон, представ-
ляющий собой тонкостенную цилиндрическую емкость с поперечной гофрировкой,
которая изменяет свои линейные размеры при перепаде давлений внутри и вне
ее.
Конструктивно приборы состоят из двух частей: сильфонного блока и пока-
зывающей (самопишущей) части, встроенных в один корпус. Сильфонные маномет-
ры используются также в качестве вторичных измерительных приборов в комп-
лекте с пневматическими преобразователями для передачи показаний на рас-
стояние. В этом случае втооичне поиборы имеют пределы измерения 0-100 кПа.
Т рубчато-пружинные приборы. Приборы с трубчатой пружиной принадлежат к
числу наиболее распространенных манометров, ваку у метров и мановаку у метров.
Действие их основано на использовании зависимости между упругой деформацией
трубчатой пружины и внутренним давлением. Трубчатая пружина представляет
собой тонкостенную согнутую по дуге окружности трубку вытянутого поперечно-
го сечения. Изготавливаются трубчатые пружины в основном из медных сплавов
или из нержавеющей стали в зависимости от назначения прибора и пределов
измерения. Трубку в приборе располагают таким образом, чтобы малая ось се-
чения лежала в полости изгиба трубки. При заполнении полости трубки газом
или жидкостью под давлением происходит деформация сечения в направлении
приближения к ее круглому, это вызывает появление усилий, которые застав-
ляют трубку сгибаться. Таким образом, в пружинных приборах используется
свойство спиральной трубки раскручиваться при увеличении давления внутри
нее и сжиматься при уменьшении давления.
Дифференциальные манометры. Дифференциальные манометры применяются для
измерения разности (перепада) давления жидкостей и газов.
105
Дифманометры могут быть использованы для измерения расхода газа или жид-
кости по перепаду давления в сужающем устройстве, для измерения уровня жид-
кости, находящейся под атмосферным избыточным или вакууметрическом давле-
нием, а также для измерения малых избыточных и вакууметрических давлений в
качестве тягомеров, напоромеров и тягонапоромеров. По принципу действия и
конструктивным признакам дифманометры разделяются на двухтрубные, кольцевые
поплавковые, колокольные, мембранные и силофонные. Колокольные дифманометры
являющиеся бесшкальнымч первичными измерительными приборами, предназначенны-
ми для измерения тяги, напора и разности давлений неагрессивных газов при
низких статических давлениях.
Измерение расхода и количества газов
Приборы, измеряющие количество вещества, протекающего через поперечное
сечение трубопровода за определенный промежуток времени, называют счетчика-
ми количества. Количество вещества определяется в них разностью показаний
счетчика в начале и конце этого промежутка времени и измеряется в единицах
объема Go (м3, л) или единицах массы GM (т, кг).
Расходомерами называют приборы, определяющие количество вещества, проте-
кающее через поперечное сечение трубопровода в единицу времени. Расходомеры
измеряют объемный Qo или массовый QM расходы, выражаемые в м3/ч, л/ч или
кг/с, кг/ч, т/ч соответственно. Допускаются единицы, выраженные отношением
объема или массы к минуте, м3/мин, кг/мин и т.д.
Расход иногда определяют по показаниям счетчиков как средний между двумя
отсчетами, имеются расходомеры со счетчиком, которые позволяют одновременно
измерять расход и количество вещества. Для получения сравнимых результатов
измерений количества и расхода измеренный объем приводят к нормальным усло-
виям и называют приведенным объемом QH. В промышленной практике нормальными
условиями считаются температура Гн»20°С, давление Рн = 101325 Па и отно-
сительная влажность <р = 0.
В практике контроля тепловых режимов большое применение получили расхо-
домеры газа, воздуха, использующие объемные принципы измерения, то есть ха-
рактеризующие объемный расход среды в единицу времени Q м3/ч. Так как сече-
ние трубопровода F, по которому транспортируется среда, известно, то все
применяемые методы направлены на измерение скорости потока в этом сечении
F. Тогда Q = VCP F. Большинство методов, используемых для определения Q,
базируется на измерении кинетической энергии движущегося потока. Самый рас-
пространенный из них — метод переменного перепада давления. Его идея сво-
дится к следующему: на прямом участке трубопровода устанавливается сужающее
устройство — диафрагма, сопла. Простейшим из них является диафрагма — ме-
таллический диск с отверстием, диаметр которого меньше диаметра трубопрово-
да (рис.35).
Это устройство представляет собой аэродинамическое сопротивление. По-
ток, например, газа, обладает при движении определенным запасом потенциаль-
ной энергии (энергией давления) и кинетической, которая зависит от скорости
потока. При прохождении газа через диафрагму происходит преобразование
энергии —• возрастает кинетическая за счет потенциальной. После диафрагмы
поток вновь заполняет сечение трубопровода (уменьшается скорость до прежне-
го значения). Однако восстановления давления не происходит, так как часть
потенциальной энергии оказалась израсходованной на компенсацию потерь. Та-
ким образом, изменение давления (потенциальной энергии) до и после диафраг-
мы обусловлено изменением скорости и аэродинамическими потерями. Нетрудно
представить, что величина перепада Р = Р2 зависит от расхода (скорости):
чем больше расход, тем больше преобразование энергий, тем больше потеря и,
следовательно, больше перепад. По этой причине метод измерения и получил
106
Рис.35. Установка измерительной диаф-
рагмы:
1 — газопровод; 2 — диафрагма;
3 — отбор давлений
название метода переменного перепада давлений. Проектирование и установка
подобных устройств в соответствии с действующими правилами позволяют до-
биться измерения расхода с высокой точностью.
В приборах переменного перепада сужающее устройство служит датчиком,
формирующим сигнал, в виде перепада давления, который следует замерить и
передать на пульт управления. Таким образом, система измерения расхода дол-
жна, кроме сужающего устройства, включать прибор для измерения Р, систему
преобразования сигнала и передачи его на измерительный прибор. В качестве
измерителя Р используются различного рода манометры. Дифференциально-
трансформаторная система передачи показаний включает в качестве основных
элементов различные преобразователи.
Контроль состава газов
В коксохимическом производстве приходится контролировать газы различных
видов: горючие газы, продукты сгорания, защитные атмосферы, газы технологи-
ческих процессов, вредные и взрывоопасные примеси в воздухе в промышленных
помещениях и др.
Для автоматического анализа отходящих газов на отдельные компоненты при-
меняют приборы, основанные на оптико-акустическом; термокондуктометрическом
и термомагнитном принципах.
В последние годы для полного анализа отходящих газов на содержание в них
СО, СО2, О2, N2 начали применять хроматографические и масс-
спектрометрические методы измерения.
При контрольных испытаниях, наладке процессов, а также при проверке и
настройке стационарных газоанализаторов применяют главным образом перенос-
ные механические газоанализаторы, основанные на объемно-химическом принци-
пе. Наибольшее распространение получили переносные (ручные) газоанализато-
ры, применяемые для анализа газов на три компонента: СО2, О2, СО. Их работа
основана на методе последовательного удаления анализируемых компонентов из
взятой на анализ пробы при проведении химических реакций. Это удаление осу-
ществляется поглощением определенного компонента соответствующим реактивом.
Гак, реактивом для поглощения СО2 служит раствор едкого кали КОН, для О, —
смесь едкого кали с пирогалловой кислотой С5Н3(ОН)3; для СО — раствор СиС12
в водном растворе аммиака.
Схема механического переносного газоанализатора химического поглощения
107
типа ГХП-3 представлена на рис.36. Прибор состоит из трех поглотительных
сосудов 1—3, измерительной бюретки 4, соединительной гребенки 5 и напорной
подвижной банки 6’. Измерительная бюретка емкостью 100 см3 для увеличения
Рис.36. Схема газоанализатора химического поглощения:
2, 2, 3 — измерительные сосуды; 4 — измерительная бюретка;
5 — соединительная гребенка; 6 — трехходовый кран; 7 — фильтр;
8 — подвижная напорная банка; 9 — резиновая груша
точности в нижней части сужена и для выравнивания температуры помешена в
цилиндр, заполненный водой. Банка 5, играющая роль насоса, частично, запол-
нена водой. Для увеличения поверхности соприкосновения между анализируемым
газом и реактивом поглотительные сосуды заполнены стеклянными трубками.
Распределительная гребенка с имеющимися на ней кранами Кр К2 и К3 служит
для соединения поглотительных сосудов с измерительной бюреткой. С помощью
трехходового крана 6 гребенка сообщается с трубкой для подвода на анализ
газа и с наружным воздухом. Трубка, подводящая анализируемый газ, также
через трехходовой кран может сообщаться с наружным воздухом. Трехходовый
кран 6 соединен с фильтром 7, служащим для очистки поступающего на анализ
газа от пыли, и с резиновой грушей 9, служащей для подсоса газа на анализ.
Все детали выполнены из стекла, соединены между собой резиновыми трубочками
и заключены в деревянный футляр. Для анализа газов, в которых наряду с СО2,
со, о2 содержатся горючие составляющие Н2 и СН4, применяются приборы более
сложной конструкции, с большим числом поглотительных сосудов с различными
реактивами и дополнительным устройством для сжигания горючих компонентов
газовой смеси.
Переносные газоанализаторы объемно-химического поглощения обладают точ-
ностью в пределах 0,5—1 % при условии аккуратного производства анализов,
доброкачественных реактивов и хорошего состояния аппаратуры. Недостатками
их являются длительность производства анализа и необходимость постоянного
участия оператора.
108
Хроматографический метод анализа основан на предварительном разделении
смеси в виде газа или пара на составные компоненты, с использованием явле-
ния сорбции. Принцип хроматографического разделения анализируемого газа,
состоящего из четырех компонентов А, В, С и Д, состоит в том, что проба
вводится в хроматографическую колонку и перемещается газом-носителем через
слой наполнителя (сорбента) колонки. Если компоненты газовой смеси А, В, С и
Д обладают различной сорбируемостью (поглощаемостью) по отношению к напол-
нителю колонки, то скорости продвижения этих компонентов будут различны. С
наименьшей скоростью будет двигаться наиболее сорбирующийся компонент.
Через некоторое время уйдет вперед компонент В, как менее сорбирующийся, за
ним Д и наконец более сорбирующиеся и поэтому медленнее движущиеся
компоненты А и С. При дальнейшем их продвижении компоненты окончательно
разделяются, в результате их хроматографической колонки будут выходить
составляющие компоненты газовой смеси раздельно либо газ-носитель, либо
бинарная смесь газ-носитель—компонент.
В качестве газа-носителя применяют инертный газ по отношению к сорбенту
газ (воздух, азот, водород, аргон, гелий).
При газоадсорбционной хроматографии в качестве сорбента применяются по-
ристые вещества: активированный уголь, силикагель, окись алюминия.
Основы автоматизации обогрева коксовых пеней
Большое влияние на качество кокса оказывает поддержание постоянного ре-
жима обогреву. Задачей автоматизации режима обогрева является организация
подачи постоянного количества отопительного газа с постоянной теплотой сго-
рания и постоянного количества воздуха необходимого для сжигания газа.
Необходимым условием является также поддержание постоянного разрежения в
отопительной системе коксовых печей.
Имеется множество систем автоматизации обогрева коксовых печей, однако в
отечественной практике ни одна еще не обеспечивает должной надежной работы.
Для поддержания постоянной теплоты сгорания бедного газа на коксовых печах
монтируются автоматические калориметры регулирующие добавку коксового газа
в доменный. Для поддержания постоянной теплоты сгорания коксового газа пос-
ледний подогревают до постоянной температуры в специальном теплообменнике,
работющем в автоматическом режиме. Постоянство соотношения подаваемых на
обогрев газа и воздуха контролируется измерением коэффициента избытка воз-
духа. Для поддержания постоянства давлений в отопительной системе и камере
коксования и постоянного давления в газосборниках коксовых печей и газопро-
водах, служат автоматические регуляторы давления и расхода устанавливаемые
на газопроводах, газосборниках и боровах.
Наиболее распространенный тип регулятора давления состоит из следующих
элементов: 1) регулирующий орган; 2) исполнительный механизм; 3) собственно
регулятор.
Регулирующим органом как правило является дроссельная заслонка, исполни-
тельный механизм — сервомотор, который представляет собой цилиндр, внутри
которого перемещается поршень, цилиндр заполнен маслом. Как только давление
масла в одной половине цилиндра изменится поршень передвигается, увлекая*за
собой шток, связанный с регулирующим органом.
Наиболее распространены регуляторы в основном двух типов: гидравлические
и электрические. Принцип действия наиболее распространенных на старых заво-
дах струйных гидравлических регуляторов основан на том, что гидравлический
импульс (давления или перепад давлений) преобразуется в механическое уси-
лие, передвигающее регулировочный дроссель таким образом, что давление или
расход изменяются в нужном направлении.
109
В последнее время на вновь строящихся коксовых батареях устанавливаются
электрические регуляторы. Например, давление в газопроводах регулируется
схемой, состоящей из измерительной диафрагмы в комплекте с регулирующим и
показывающим потенциометром, имеющим задатчик, при помощи которого форми-
руется электрический сигнал соответствующей фазы при отклонении давления от
задания в ту или иную сторону. Этот сигнал небаланса поступает на вход
электрического регулятора непрерывного действия. Регулятор управляет испол-
нительным механизмом (сервомотор), который перемещает регулирующий орган
(дроссельная заслонка). При отклонении давления газа выше задания регулятор
через исполнительный механизм и регулирующий орган уменьшает расход газа, а
при отклонении давления ниже задания — увеличивает.
В системе регулирования предусмотрена блокировка и сигнализация падения
давления отопительного газа меньше 500 Па с автоматическим отключением ба-
тареи от обогрева.
На батареях применяется автоматическая работа кантовочной лебедки. До
недавнего времени основными элементами электросхем, обеспечивающих работу
кантовочной лебедки, были электрореле и командный электроприбор.
Важнейшим условием нормальной работы коксовых батарей является нормаль-
ный режим работы газосборников. В соответствии с ПТЭ-85 изменения давления
газа и газосборниках от установленного не должно превышать ± 10 Па. Однако
на большинстве коксовых батарей имеют место значительно большие отклонения.
Колебания давления в газосборниках можно разделить на три группы по ве-
личине и природе возникновения. Первая группа — это колебания связанные с
загрузкой печной камеры, включенной в газосборник с использованием паровой
инжекции. При этом наблюдаются самые значительные колебания 50-100 Па. Вто-
рая группа отклонений давления от заданных параметров связана с неравномер-
ным выделением — парогазовых продуктов из коксуемой загрузки на протяжении
периода коксования. Колебания ±20 Па. Третья группа колебаний связана с ра-
ботой нагнетателей коксового газа расположенных в машинном отделении. При
этом отклонения от заданного давления в газосборниках значительно превышает
первые две группы (до 300-550 Па).
На вновь сооружаемых коксовых батареях применяются схемы на логических
элементах. Схемы такого типа предусматривают управление работой кантовочной
лебедки в автоматическом режиме, а также дистанционное (из диспетческого
пункта) и местное (в кантовочгюм помещении), а также в случаях прекращения
подачи электропитания пневматическое и ручноее управление.
Преимуществами логических схем является: большая надежность работы и
соблюдения временных интервалов, простота в замене блоков и более быстрое
устранение неисправностей, значительно меньшие габариты.
Стабилизация давления в газосборниках при загрузке достигается путем
автоматического поддержания оптимального давления пара в паропроводе в пе-
риод загрузки печи в зависимости от обеспечения необходимого разрежения для
создания полной бездымности. В систему входит также аппаратура телесигнали-
зации начала и конца загрузки углезагрузочным вагоном.
Для сведения к минимуму влияния работы машинного отделения (нагнетателей
коксового газа) на стабильность давления газа в газосборниках разработана
система автоматической стабилизации нагрузки нагнетателей. Одним из важней-
ших факторов работы нагнетателей является обеспечение постоянства разреже-
ния прямого коксового газа перед первичными газовыми холодильниками, при
условии отсасывания всего количества коксового газа, вырабатываемого бата-
реей. Это переменная величина, которая зависит от длительности периода кок-
сования, величина Загрузки коксовых печей, состава угольной шихты, продол-
жительности и периодичности циклических установок, температуры газа перед
нагнетателями, равномерности выдачи коксовых печей и т.д. Переход на элект-
110
рический привод для нагнетателей, которые работают с постоянным числом обо-
ротов, требует повышенных требований к постоянству количества просасывае-
мого газа, так как при его уменьшении до определенных пределов нагнетатели
начинают работать неустойчиво и это приводит к сбою давления на всем
тракте. Принятый в настоящее время в практике отечественной коксохимической
промышленности контроль температур в отопительной системе коксовых печей
лмеет серьезные недостатки. При таком способе контроля местное нарушение
обогрева в одном из отопительных каналов или ошибка при измерении могут
вызвать существенные отклонения от среднебатарейной температуры. На
практике в зависимости от различных технологических факторов и условий
эксплуатации температура в отдельных отопительных каналах значительно
отличается от среднебатарейной. Поэтому создание автоматической системы
контроля температур является одной из актуальнейших и одновременно
труднейших задач.
В зарубежной практике и разработками ВНИИАчермета разработаны системы
автоматического контроля и регулирования основных параметров и главное тем-
пературы, основанные в основном на контроле температуры стен камеры коксо-
вания или температуры продуктов сгорания на перевале восходящего потока на
нисходящий.
Для контроля температуры нагрева стен камер коксования радиационные пи-
рометры устанавливаются на штанге коксовыталкивателя или на коксонаправля-
щей. Пирометры на штанге коксовыталкивателя размещаются в специальной за-
щитной арматуре и не требуют охлаждения, несмотря на» то, что средняя рабо-
чая температура достигает 350 °C. Независимость показаний от внешней темпе-
ратуры достигается за счет применения самокомпенсирующейся термобатареи с
никелевым тепловым шунтом.
Для контроля температуры кокса с коксонаправляющей применяются кроме ра-
диационных также фотоэлектрические пирометры, расположенные на разных уров-
нях по высоте. Полученные данные вводятся в ЭВМ и по разным показателям ре-
гулируется подача тепла (отопительного газа). Японские фирмы применяют сис-
тему контроля температур на перевале отопительных простенков и в стояках
коксовых печей с помощью специальных термопар (охлаждаемых инертным газом,
или специальной жидкостью). При этом решаются с помощью ЭВМ следующие зада-
чи: оптимальное регулирование процесса сгорания отопительного газа (теплота
сгорания, коэффициент избытка воздуха), определение времени окончания кок-
сования; контроль за выполнением режима обогрева печных камер; выдача дан-
ных в ходе процесса коксования и рекомендаций на очередную загрузку. Плати-
нородиевые термопары снабжены защитным кожухом из коррозионной стали и
плавленного кварца. Для увеличения срока службы их кожухи заполнены азотом
под давлением и снабжены сигнальной системой, срабатывающей при его исте-
чении.
Штанга коксовыталкивателя с пирометрами была оставлена в камере коксова-
ния на 20 мин, приборы выдержали это испытание. Важное условие применения
программированного обогрева коксовых батарей заключается в том, чтобы уго-
льная загрузка в печных камерах с обеих сторон отопительного простенка на-
ходилась примерно на одинаковой стадии коксования. Коксовую батарею разде-
ляют на группы по пять-восемь печей в каждой. Они обогреваются по одина-
ковой программе, управляемой с помощью ЭВМ. Последняя задает соответствую-
щие параметры для регулирующих клапанов подачи отопительного газа и отвода
продуктов горения, а также импульсы для регулирования гидравлического
режима. Эта программа отличается тем, что в ее основе лежит принцип
дозированной подачи тепла на разных стадиях коксования. Программа обогрева
включает две—три независимые стадии (продолжительные по времени) и нулевые,
111
когда вся система практически отключена и газ на обогрев не подается.
Дополнительным и специфическим оборудованем системы КОДЕКО являются га-
зопроводы с регулирующими клапанами подачи газа в каждую группу печей. При-
веденные примеры автоматизации обогрева коксовых батарей позволяют сокра-
тить расход тепла на коксование до 6-8%, повысить качество кокса, продлить
межремонтный безаварийный срок службы коксовых печей и сократить числен-
ность обслуживающего персонала.
В зарубежной практике на смену регуляторам индекса Воббе, которые на
изменяющиеся характеристики газа, идущего на обогрев, реагируют изменением
давления, приходит схема контроля, регистрирующая характеристики газа и
определяющая количество тепла на обогрев. При достижении заданной номиналь-
ной величины подача газа прекращается (контрольная пауза). Одновременно
уменьшается тяга дымовой трубы. Соотношение газ-воздух контролируется авто-
матически измерением содержания кислорода в дымовых газах.
h
Глава VI. МАШИНЫ И ОСНОВНЫЕ МЕХАНИЗМЫ
КОКСОВЫХ ПЕЧЕЙ
Назначение коксовых машин состоит в обеспечении опера-
ций по загрузке камер коксования шихтой, выдача коксового
пирога из печей, приемки выданного кокса и транспортиро-
вание его в "тушильное" (охлаждающее) устройство. Машины
коксовых печей должны также выполнять наиболее трудоемкие
операции по очистке технологического оборудования, уборке
верха коксовых батарей и обслуживающих площадок. Основное
требование к машинам— длительная бесперебойная работа в
условиях высоких температур, открытого пламени, интенсив-
ного пыле- и газовыделения, максимальная степень механи-
зации и автоматизации выполняемых операций. Обычно эти
машины работают на переменном токе напряжением 380 В.
Машинами коксовых печей являются углезагрузочный вагон
(загрузочный вагон); коксовыталкиватель; двересъемная ма-
шина с коксонаправляющей и тушильный или коксовозный ва-
гон с электровозом. Взаимное расположение машин по отно-
шению друг к другу и коксовой батарее современной конст-
рукции показано на рис.37. В комплекте машин коксового
цеха обычно по одному коксовыталкивателю, загрузочному
вагону и двересъемной машине на одну коксовую батарею.
Электровоз с тушильным или коксовозным вагоном один обс-
луживает две батареи. При одно-двухбатарейной или четы-
рехбатарейной компановках обязательно имеются резервные
112
машины всех назначений. Машины коксовых печей даже одного
вида могут существенно отличаться друг от друга вследст-
вие разного времени исполнения и разной конструкции кок-
совых батарей. По технологическому назначению машины кок-
совых печей различаются как специальные (применение тер-
моподготовленной или трамбованной угольной шихты) и типо-
вые, которые разделяют в зависимости от уровня механиза-
ции технологических операций и энергоемкости приводных
механизмов на машины для обслуживания печей с емкостью
камеры коксования 20-21,6; 30,3-35,5; 41,6 м3 и более.
Рис.37. Расположение машин и оборудование коксовой батареи:
1 — коксовыталкиватель; 2 — прямой газопровод; 3 — перекидной газопровод;
4 — затворы бункеров угольной башни; 5 — углезагрузочный вагон;
6 — двересъемная машина с коксонаправляющей; 7 — коксотушильный (коксовоз-
ный) вагон; 8 — коксовая батарея
Углезагрузочный вагон — предназначен для выполнения
комплекса операций связанных с приемом угольной шихты из
угольной башни, перевозкой ее по верху батареи и загруз-
кой в камеру коксования. Он выполняет также ряд вспомога-
тельных операций: съем и постановку крышек загрузочных
люков, очистку горловин и стояков коксовых печей от гра-
фита, включение паро- и гидроинжекции в стояки печей, для
обеспечения бездымной 'загрузки шихты.
113
По конструктивному исполнению загрузочные вагоны могут
быть с двумя—пятью бункерами, а также трехбункерные со
сдвоенными бункерами. Кабина машиниста может быть распо-
ложена на нижней или верхней площадках портальной конст-
рукции. В настоящее время большинство работающих на оте-
чественных коксохимических заводах углезагрузочных ваго-
нов с нижним расположением кабины. .
Углезагрузочный вагон работает циклично, совершая
определенное число операций по обслуживанию одной печи,
время которого зависит от принятого оборота и серийности
выдачи, и составляет 9-12 мин. Типовой набор операций,
выполняемых загрузочным вагоном: установка вагона по оси
затворов угольной башни, открывание затворов, включение
системы пневмооборудования шихты, заполнение бункеров
шихтой и при наличии весовых установок взвешивание, зак-
рывание затворов, переезд вагона к обслуживаемой печи,
закрывание гидрозатворов и одновременное открытие крышек
стояков, чистка колодцев стояков, переезд на два шага пе-
чей чистки колен, закрывание крышек и открытие гидрозат-
воров стояков, включение паро-или гидроинжекции, снятие
люкосъемов крышек двух крайних люков, загрузка печи из
крайних бункеров, уборка шихты у крайних люков, закрыва-
ние затворов и подъем телескопов крайних бункеров: уста-
новка люкосъемами двух крышек крайних люков, снятие лю-
косъемами крышки среднего люка; опускание телескопа и
открывание затвора среднего бункера. Выдача шихты из
среднего бункера, закрывание затвора и подъем телескопа
среднего бункера, уборка шихты у среднего люка, переезд
от печи к бункеру планирного выгреба, открывание затвора
бункера, погрузка шихты из этого бункера, закрывание зат-
вора бункера планирного выгреба, переезд к затворам
угольной башни. Для выполнения этих операций вагон осна-
щен набором соответствующих механизмов и средств автома-
тики, которые установлены на портальной металлоконструк-
ции составляющей основной каркас машины. Общий вид трех-
бункерного загрузочного вагона представлен на рис.38.
Все конструкции загрузочных вагонов имеют механизм пе-
редвижения из восьми колес с электроприводом на каждое
колесо. Механизмы передвижения снабжены тиристорной уста-
новкой, управляющей электродвигателями, что позволяет ме-
114
нять скорость вагона с номинальной на ползучую для точной
остановки по оси печи, или затворов угольной башни.
Конструкция бункеров загрузочных вагонов соответству-
ет типу вагона предназначенного для обслуживания коксовых
батарей определенной конструкции. Общим для всех конст-
рукций является повышенная, по сравнению со средним,
емкость крайних бункеров, оборудование бункеров средства-
ми улучшения схода шихты в камеру, установка в верхней
части бункеров дозирующих устройств телескопического ти-
па, состоящих из подвижных и неподвижного цилиндров,
изготовленных из листовой стали. Поднимая или опуская
подвижные цилиндры изменяют полезный объем бункера в пре-
делах 0,5-1,6 м3. Полезная емкость бункеров углезагрузоч-
ного вагона для печей 21,6-26,0 м3. Соответственно для
печей с полезным объемом камеры 41,6-60 м3. Для равномер-
ного распределения шихты по цилиндрической части бункера
по центру загрузочного отверстия расположены конический
рассекатель. На каждом бункере вагона установлены сигна-
лизаторы схода шихты из бункера угольной башни, заполне-
ния шихтой бункера углезагрузочного вагона, зависания
шихты в бункере, а также датчик принудительного схода
шихты из бункера вагона. Эти сигнализаторы обеспечивают
вклчение и вылючени устройств и механизмов автоматически
Рис.38. УГлезагрузочная машина:
1 — затворы угольной башни; 2 — бункера; 3 — механизм чистки
стояков; 4 — опорная металлоконструкция; 5 — люкосъем;
б — телескопы; 7 — загрузочные люки; 8 — кабина машиниста;
9 — ходовые тележки
115
работющих в определенной технологической последователь-
ности.
Операции связанные со съемом и установкой загрузочных
люков камеры коксования выполняются люкосъемным механиз-
мом, которым оборудованы все типы загрузочных вагонов.
Механизм установлен возле каждого выпускного отверстия
бункера и выполняет следующие операции: сцепление головки
захвата с крышкой загрузочного люка, разрыв временных
связей между крышкой и рамой загрузочного люка, снятие
крышки с подъемом и отводов в сторону, уборку просыпав-
шейся шихты вокруг люка, очистку и притирку уплотняющих
поверхностей крышки и рамы люка, установку крышки в раму
люка, заливку уплотняющей смесью стыка уплотняющих по-
верхностей. Каждый механизм имеет индивидуальный привод,
управление которым осуществляется из кабины машиниста. На
углезагрузочных вагонах могут быть установлены люкосъемы
нескольких типов: с электромагнитным захватом, гидравли-
ческим, пневматическим и электромеханическим приводами.
Наиболее отвечают требованиям производства люкосъемные
механизмы консольно-поворотного типа с гидравлическим
приводом.
Для предотвращения аварий во время работы механизма
установлены следующие электроблокировки; делающие невоз-
можным передвижение вагона при работе механизма: включе-
ние привода при .работе на ручном приводе, работу механиз-
ма при установке вагона не по оси, а также блокировка,
разрешающая работу механизма при полностью поднятом те-
лескопе.
Затворы и телескопы (рис.38), шиберные или секторные
затворы на выпускных отверстиях бункеров предназначены
для перекрытия выпускного отверстия бункера и регулировки
выпуска шихты в камеру коксования. Некоторые углезагру-
зочные машины снабжаются тарельчатыми питателями. Телес-
копы служат для направления шихты из бункера в камеру
коксования, а также для предотвращения просыпания шихты
по верху печей. Открывание и закрывание затворов, подъем
и опускание телескопов выполняются раздельно для каждого
бункера самостоятельным приводом, управление которыми
осуществляется из кабины машиниста. На современных ваго-
нах эти операции автоматизированы и выполняются по прог-
116
рамме, которая предусматривает определенную последова-
тельность в работе механизма: перед загрузкой камеры в
начале опускается телескоп, затем открывается затвор,
после выгрузки шихты закрывается затвор выпускного
отверстия бункера, затем поднимается телескоп. При работе
механизма по такой последовательности просыпание шихты в
районе загрузочного люка сводится к минимуму. Вагон не
должен задерживаться над открытыми люками печей более 4-
5 мин.
Повышение степени механизации технологического
процесса обслуживания коксовых печей неизбежно вызывает
утяжеление машинТидрофикация загрузочных вагонов позво-
лила осуществить конструкцию углезагрузочного вагона ра-
ботающего с одной установки. В этом вагоне средний бункер
машины смещен относительно крайних бункеров на два печных
шага. Новая машина предназначена для загрузки печей с по-
лезным объемом камеры коксования 41,6 м3 в два цикла: в
первый цикл разгружается шихта из крайних бункеров, а в
следующий цикл из среднего бункера. Машина предназначена
для работы по серийности 2 — 1 и может без переезда
производить следующие операции. Открывает крышки стояков
с одновременным включением клапанов гидрозатворов, снима-
ет крышку среднего загрузочного люка и установку его на
загруженную печь, , Производится чистка колен стояков,
крышки которых были открыты в предыдущем цикле загрузки.
Производится выпуск шихты из среднего бункера, закрытие
крышек стояков и включение кранов инжекции и последова-
тельный выпуск шихты из крайних бункеров машины. Работа с
одной установки позволила довести время по обслуживанию
одной печи до 8,5 мин.
Разрабатываемые углезагрузочные машины работают с од-
ной установки, технологический процесс загрузки полностью
автоматизирован, разгрузка бункеров принудительная, дози-
рованная с помощью тарельчатых питателей, бездымная заг-
рузка осуществляется с помощью стационарной системы отсо-
са и очистки газов установленной на машине, механизмы
полностью гидрофицированы, машина может управляться из
кабины и дистанционно. Основные характеристики трехбун-
керных отечественных углезагрузочных машин: скорость пе-
редвижения 1,7 — 2,2 м/с; суммарная мощность уста-
117
новленных электродвигателей, 78-190 кВт; масса без шихты
68 - 140 т.
Зарубежные конструкции углезагрузочных машин характер-
ны в первую очередь тем, что они выполняются из кор-
розионностойкой стали. В основном машины имеют
четыре—пять бункеров. Для механизмов люкосъемов исполь-
зуется электромагнит, имеется инерционное устройство для
центровки и закручивания люков. Для уплотнения загрузоч-
ных люков используются специальные жидкие мертели, для
хранения которых на машине имеется специальная емкость.
Американские машины снабжены вакуумными автоматически-
ми устройствами для уборки верха печей. Некоторые зару-
бежные машины оборудованы устройствами для отсоса и
очистки газов загрузки и, как правило, гидрофицированы.
Коксовыталкиватель. Назначение его состоит в обеспе-
чении комплекса операций по выдаче кокса из камеры коксо-
вания и загрузке в нее угольной шихты. Коксовыталкиватель
снимает дверь коксовой камеры перед выдачей кокса и уста-
навливает ее после выдачи. В промежутке между этими опе-
рациями специальным устройством дверь и рама коксовой ка-
меры должны быть очищены от отложений смолы и графита,
образующихся в процессе коксования. В период загрузки пе-
чи коксовыталкиватель специальным планирным устройством
разравнивает шихту в камере коксования для создания сво-
бодного прохода парогазовых продуктов к газоотводящим лю-
кам.
При выдачее кокса специальное устройство подает сжатый
воздух давлением 0,65 — 0,68 МПа к своду камеры коксова-
ния < для удаления образовавшегося в результате пиролиза
парогазовых продуктов, графита на своде камеры. Коксовы-
талкиватели можно классифицировать: по назначению — типо-
вая конструкция и специальная с трамбованием угольной
шихты; по технологическим операциям и компоновке основно-
го оборудования — для обслуживания коксовых печей с по-
лезной емкостью камеры 30,3 — 35,0 м3; для обслуживания
коксовых печей емкостью 41,6 — 52,0 м3; по компановке ме-
ханизмов передвижения — один механизм на четыре приводные
колеса; два механизма на восемь приводных ходовых колес;
четыре механизма со сдвоенными электроприводами на восемь
приводных ходовых колес; восемь механизмов на восемь при-
водных ходовых колес: по времени обслуживания одной печи
118
Рис.39. Коксовыталкиватель:
1 — опорная конструкция; 2 — выталкивающая штанга; 3 — планирная штанга;
4 — бункер подпланирного выгреба; 5 — компрессорная станция; 6 — механизм
передвижения
— работающие с одной установки и работающие с двух уста-
новок.
. Типовой коксовыталкиватель (рис.39) обычно состоит из
следующих основных узлов и механизмов: механизма передви-
жения; металлоконструкции; двересъемного устройства; вы-
талкивающего устройства; планирного устройства; обезгра-
фичивающего устройства; механизма сталкивания шихты.
Основное оборудование коксовыталкивателя расположено
на трех рабочих площадках металлоконструкции. На нижней
площадке расположены компрессорная станция, воздухосбор-
ники, кабина пускорегулирующей аппаратуры. На специальной
площадке у нижнего пояса опорных балок располагается ме-
ханизм передвижения. На средней площадке располагаются
выталкивающее и планирное устройства и двересъем с меха-
низмами чистки рам броней и дверей коксовых печей, привод
планирного устройства, бункера планирного выгреба и обез-
графичивающее устройство. На верхней площадке коксовытал-
кивателя расположены планирная штанга, механизм открыва-
ния и закрывания планирной дверцы, механизм сталкивания
шихты и кабина машиниста. В конструкциях коксовыталкива-
119
телей, которые предназначены для обслуживания коксовых
батарей коксующих термически подготовленную угольную ших-
ту отсутствуют планирное устройство, механизм сталкивания
шихты, и механизм управления планирной дверцей, так как
термически подготовленная шихта не требует планирования.
Выталкивающая штанга обычно расположена между планирным и
двересъемными устройствами на расстоянии кратном двум или
трем шагам печи, то есть расстоянию между осями смежных
камер. Обычно планирная штанга расположена слева, а две-
ресъемное устройство (штанга) справа от выталкивающей
штанги, что при. обычно принятом порядке нумерции печей в
батарее слева направо, позволяет коксовыталкивателю со-
вершать минимальное число перестановок при обслуживании
печей. Ко всем узлам и механизмам обеспечен свободный
доступ для проведения профилактических осмотров и текущих
ремонтов. Подвижные части машины закрыты кожухами. Прохо-
ды, площадки, лестницы и входные ступеньки лестниц выпол-
нены из рифленого листа. Для предупреждения о передвиже-
нии коксовыталкивателя установлена звуковая сигнализа-
ция.
Все механизмы и устройства коксовыталкивателя сблоки-
рованы таким образом, чтобы механизм передвижения коксо-
выталкивателя не может быть включен, если механизм вытал-
кивающей штанги, планирной штанги, двересъемной штанги,
открывания планирной дверцы и сталкивания шихты не нахо-
дятся в исходном положении.
Полный цикл обслуживания коксовыталкивателем одной пе-
чи заключается в выполнении следующих операций: подача
двересъемного устройства к двери камеры коксования;
отвинчивание ригельных винтов; прдъем захватов двери;
отвод двересъемного устройства с дверью от печи (возможен
вариант с поворотом к механизму очистки двери); передви-
жение коксовыталкивателя к печи для выдачи кокса; поворот
двересъемного устройства с дверью на 180 °; ввод двери в
механизм чистки; чистка двери; выталкивание коксового пи-
рога из печи; вывод выталкивающей штанги из печи; перед-
вижение коксовыталкивателя для чистки рамы; подача две-
ресъемного устройства для чистки рамы; чистка рамы; отвод
двересъемного устройства от печи; поворот рамы двересъем-
ного устройства на 180 °; подвод двересъемного устройства
120
к камере коксования для установки двери; установка двери
и опускание захватов; завинчивание ригельных винтов; от-
вод двересъемного устройства от печи; передвижение коксо-
выталкивателя на планирование шихты; открывание планирной
дверцы; планирование; сталкивание в бункер планирного
выгреба извлеченной планиром небольших количеств шихты;
закрывание планирной дверцы; переезд к скиповому подъем-
нику; открывание затвора бункера планирного выгреба; выг-
рузка шихты из бункера; закрывание затвора банкера; пере-
езд к обслуживаемой печи. Цикл составляет, в зависимости
от конструкции коксовыталкивателя и, главным образом, от
того какие операции можно совместить без переездов машины
9 — 12 мин. Обычно скорость передвижения коксовыталкива-
теля составляет при длинных переездах в пределах 1,5 м/с,
а при коротких — 0,33 — 0,66 м/с.
Одной из важных технологических операций обслуживания
коксовых печей является регулярное удаление отложений
графита со сводов коксовых печей камер, из загрузочных и
газоотводящих люков, с участков стен камер коксования
свободных от шихты. Графит удаляют механическими и пнев-
матическими устройствами. При механическом способе на
верху головки выталкивающей штанги в специальной обойме
устанавливаются стальные резцы — графиторезы. В процессе
выталкивания кокса происходит удаление свежеотложившегося
графита. Этот способ требует частых регулировок. высоты
резцов, может разрушающе воздействовать на кладку сводов
камеры коксования и не удаляет графит отложившееся в лю-
ках камеры. Как правило на коксохимических заводах приме-
няют одновременно с установкой графиторезов также обдув
сводов камеры коксования сжатым воздухом, который подает-
ся через специальное устройство в процессе выталкивания
кокса. Давление воздуха подаваемого в воздухосборники и
далее через автоматическое устройство в систему подачи
смонтированную на выталкивающей штанге в печь при вытал-
кивании кокса составляют 0,8 МПа. Давление поддерживается
автоматически и при выходе головки штанги из печи подача
воздуха прекращается. Из воздухосборника воздух кроме
обезграфичивания расходуется на обдувку машин и механиз-
мов коксовыталкивателя, аварийный пневмопривод выталкива-
ющей штанги.
121
Правилами технической эксплуатации коксовых печей
запрещается загрузка печей' без планирования шихты, или с
разрывом во времени между загрузкой й планированием. Опе-
рация планирования загружаемой шихты начинается сразу
после выпуска ее из крайних бункеров и заканчивается пос-
ле полного выпуска шихты из среднего бункера. В среднем
процесс планирования продолжается около 3 мин. От того
как производится планирование, от конструкции планира за-
висит величина загрузки коксовых печей и условия обогрева
верхней зоны камеры коксования. Планирование шихты произ-
водится планирным устройством, установленным на верхней
площадке коксовыталкивателя. Рабочим органом устройства
является планирная штанга, которая вводится в камеру кок-
сования через планирный лючек двери с машинной стороны
практически на всю длину камеры и совершает длинные и ко-
роткие возвратно-поступательные движения (ходы), в ре-
зультате которых происходит процесс разравнивания шихты.
Штанга представляет собой балку (равного сопротивления,
или равного сечения) сварной конструкции, изготовленную
из полосовой и угловой стали длйной соответственно длине
камеры коксования. Передняя часть "носок" длиной 3 — 4м
крепится к штанге на болтах, с целью возможно быстрой за-
мены этой быстроизнашиващейся части штанги. Максимальный
ход планирной штанги зависит от длины камеры и составляет
13 — 17 м. Передвигается планирная штанга по опорным ро-
ликам , установленным в опорных стойках, фиксируют штангу
верхние упорные ролики. Ролики имеют реборды. Важное зна-
чение имеет регулировка штанги по высоте, которая произ-
водится при помощи винтов, установленных на опорных стой-
ках.
Планирная штанга приводится в движение канатным приво-
дом, который работает реверсивно один конец каната разма-
тывается, а другой навивается, обеспечивая планиру возв-
ратно-поступательные движения. Скорость передвижения пла-
нира у разных коксовыталкивателей составляет 1,1 —
1,5 м/с. При внезапном прекращении подачи электроэнергии
вывод планира из печи производится аварийным приводом от
штурвала надеваемого на хвостик быстроходного редуктора.
При поломке механизма привода штангу можно вывести из пе-
чи ручной лебедкой, установленной около привода. Управле-
122
иие планирным устройством осуществляется из кабины маши-
ниста. Электрической схемой предусмотрена работа планира
в двух режимах — автоматическом и ручном. При работе в
автоматическом режиме планирная штанга двигается по прог-
рамме.
Для приема угольной шихты выгребаемой планирной штан-
гой (планирный выгреб) устанавливается бункер вмести-
мостью 3 5 м3. Эта шихта ссыпается в бункер по лотку,
который при подъеме планирной дверцы наклоняется вперед к
люку, а при закрывании дверцы возвращается в исходное по-
ложение.
Механизм ограждений предназначен для выдвижения ограж-
дений при подаче двересъемного устройства выталкивающей
штанги в печь, работы механизма уборки "концов". Подъем-
ная площадка (грузоподъемность 200 кг предназачена для
обслуживания и ремонта анкеража, дверей, двересъемного
устройства и механизма очистки дверей. Коксовыталкиватели
работают на переменном токе 380 В от троллей. Скорость
передвижения до 1,7 м/с, масса 321т. Точность установки
по камере коксования с помощью тиристорных преобразовате-
лей составляет ±15 мм.
Зарубежные конструкции современных коксовыталкивателей
имеют следующие характерные особенности. В основном все
машины работают с одной установки при серийности 2 — 1
или 5 — 2 (см.гл.уп). Выполняя до 40 операций, эти маши-
ны могут обслуживать до 160 печей в сутки. Это достигает-
ся за счет того, что выталкивающее устройство по сравне-
нию с общеизвестной конструкцией, расположено на большем
расстоянии от фронта печей и имеет штангу с верхнераспо-
ложенной рейкой. Головка выталкивающей штанги выполнена
сварной, имеет регулируемый ползун графторез и направляю-
щую балку для возврата головки в печь при аварийном выд-
вижении ее из печи. Планирное устройство с канатным при-
водом, штанга снабжена уплотнительной муфтой, перекрываю-
щей планирный лючек двери и предотвращающей таким образом
выделение пыли и газа в атмосферу. Уплотнительная муфта и
механизм уплотнения крышкой планирного лючка снабжены
гидравлическим приводом. Двересъемное устройство и меха-
низм чистки рам имеют рабочие органы, установленные на
поворотных колоннах передвижных штанг. На коксовыталкива-
теле установлено устройство для сбора "концов" кокса, ло-
123
ток которого устанавливается у снимаемой двери. После
возвращения штанги в исходное положение лоток перемеши-
вается в обратном направлении. При этом "концы" охлаж-
даются ("тушатся") водой и сбрасываются в специальный
бункер.
В отечественной практике разрабатывается коксовыталки-
ватель, который сможет производить обслуживание 150 печей
в сутки при работе по серийности 2 — 1. За основу взята
конструкция предложенная немецкой фирмой "Хартунг-Кун и
К0" существенно переработанная с учетом особенностей оте-
чественной технологии и требований о полной механизации и
автоматизации процессов, техники безопасности и ремонтоп-
ригодности. Конструкция будет отличаться от отечественных
выталкивающим устройством с верхнерасположенной рейкой.
Расчетное машинное время коксовыталкивателя для обслужи-
вания одной печи максимум 8 мин.
Двересъемная машина. Предназначена для обслуживания
печей с коксовой стороны. Машину состоит из двух основных
частей: ведущей двересъемной и коксонапраляющей, которая
обычно транспортируется ведущей частью.
Двересъемная часть работает также как двересъемное
устройство коксовыталкивателя. Коксонаправляющая часть
служит для направления коксового пирога через рабочую
площадку в тушильный, или коксовозный вагоны. По располо-
жению коксонаправляющей относительно двересъемной части
двересъемные машины могут быть левого и правого исполне-
ния (если смотреть со стороны путей тушильного вагона на
двери коксовых печей). Левое и правое исполнение машин
вызывается различной компоновкой охлаждающих кокс устано-
вок стремлением создать наилучшие условия работы машинис-
ту двересъемной машины и обслуживающему персоналу коксо-
вой стороны.
Современные конструкции двересъемных машин имеют уни-
версальное исполнение и скомпанованы так, что правую и
левую сборки можно выполнить на батарее перестановкой
коксонаправляющей вправо, или влево относительно две-
ресъемной части. Для того, чтобы машинист имел одинаковые
возможности управления механизмами двересъемной машины
как при правой, так и при левой сборке, кабина машиниста
расположена вдоль задней стенки машины и имеет основной и
дублирующий пульт управления. Такой компоновкой дости-
124
гается достаточно хороший обзор машинисту. По устройству
двересъема машины различают со штанговым и рычажным
устройством. Типовая в настоящее время двересъемная маши-
на с рычажным устройством и раздельной коксонаправляюшей
конструкции Коксохиммаша оборудована следующими механиз-
мами и узлами: ходовой двухосной тележкой; механизмом пе-
редвижения; металлоконструкцией, смонтированной на тележ-
ке и связанной с кабиной машиниста и помещением контак-
торных панелей при помощи переходных площадок, балками
верхней и нижней связи; двересъмным устройством; поворот-
ной рамой; подвешенной внутри рамы на четырех угловых ры-
чагах люлькой; механизмом поворота рамы двересъемного
устройства; механизмом чистки дверей и механизмом чистки
рамы и брони. С одной стороны двересъемной машины и ме-
таллоконструкции прикреплена коксонаправляющая, смонтри-
рованная на специальной прицепной тележке. К другой сто-
роне машины на отдельной тележке, прикрепленной к метал-
локонструкции машины установлены механизм уборки кокса и
коксовой мелочи с обслуживающей площадки и кондиционер,
подающий воздух в кабину машиниста.
Коксонаправляющая, предназначенная для предотвращения
рассыпания коксового пирога и направлениия его в тушиль-
ный вагон состоит из ходовой тележки, металлоконструкции
и направляющей корзины. Последняя перед выталкиванием
Коксового пирога вдвигается в раму коксовой камеры спе-
циальным механизмом передвижения корзины. Двересъемная
машина питается переменным током 380 В от троллей. Ско-
рость передвижения машины 1,5 м/с, скорость вдвигания
корзины направляющей 0,06 м/с. Масса машины до 70 т. Ма-
шинное время по операциям обслуживания одной печи состав-
ляет 6 — 7 мин и состоит из следующих операций: подвод
двересъемного механизма к двери в одновременным опускание
люльки; отвинчивание ригельных винтов; подвод захватов к
карманам двери, поворот ригелей и срыв двери с подъемом
ее на 10 мм; отвод двересъема от печи с одновременным по-
дъемом люльки; поворот двересъема на 90 °; подача двери
на чистку, чистка двери; отвод двери после чистки: перед-
вижение машины для установки корзины коксонаправляющей
перед открытой камерой; вдигание корзины в раму камеры;.
отвод корзины после выдачи кокса; передвижение машины для
125
чистки рамы, чистка рамы, передвижение двересъемной маши-
ны для установки двери; поворот двересъема на 90 °; под-
вод двересъема к печи; опускание двери на порог рамы;
опускание захватов и поворот ригелей; завинчивание ри-
гельных винтов; отвод двересъема от печи с одновременным
подъемом люльки; передвижные машины к очередной печи;,
уборка "концов" кокса.
Для обеспечения безопасности работы на двересъемной
машине предусмотрены электроблокировки механизмов перед-
вижения корзины коксонаправляющей, отвода и подъема две-
ресъема, отвода, и подвода механизма чистки рам, таким
образом что передвижение машины может быть осуществлено
только в том случае, когда все перечисленные механизмы
находятся в исходном положении. Механизм поворота может
быть включен только при крайнем положении люльки. Отвод и
подъем двересъемного устройства не может быть включен во
время его поворота. Крайние положения механизмов отвинчи-
вания ригельных винтов ограничены конечными выключателя-
ми. Кроме того на механизмах имеется блокировка ручных
приводов. Для этого в кабине машиниста на рычаге конечно-
го выключателя навешен штурвал ручного управления. При
снятии штурвала с рычага конечного выключателя двересъем-
ная машина обесточивается.
Для новых коксовых батарей с полезной емкостью камеры
коксования 41,6 м3 применяются гидрофицированные две-
ресъемые машины, где гидрофицировано в основном две-
ресъемное устройство и управление механизмами движения
корзины коксонаправляющей и отсасывающего устройства.
Для повышения экологической безопасности новых коксо-
вых батарей в соответствии с современными требованиями к
промышленности по охране окружающей среды новые две-
ресъемные машины оборудованы устройством для стыковки
зонта, изолирующего выдаваемый коксовый пирог от атмосфе-
ры, с установкой по отсосу, дожиганию и очистке газов,
образующихся при выдаче с коксовой стороны батареи, что
должно обеспечивать бездымную и беспылевую выдачу кокса и
вместе с бездымной загрузкой позволяет ликвидировать
основные вредные выбросы коксовых батарей. Установка для
отсоса и сжигании газов образующихся при' выдаче кокса
состоит из газопровода проложенного вдоль фронта печей с
коксовой стороны. Газопровод снабжен патрубками располо-
126
ценными против каждой печи, в патрубках имеются дроссель-
ные затворы закрывающие отверстия патрубков в период не-
рабочей паузы. Газопровод подает газы, образующиеся при
выдаче кокса в стационарную установку расположенную в
здании, которое находится в конце батареи. В состав уста-
новки входит два дымососа с фильтрами.
Усовершенствованная двересъемная машина (рис.40) сос-
тоит из холостой коксонаправляющей тележки 8, приводной
Рис.40. Машина двересъемная гидрофицированная:
1 — внешний рельс; 2 — колесо; 3 — Г-образная рама; 4 — рычажный механизм;
5 — подвижный патрубок; 6 — труба зонта; 7 — зонт; 8 — коксодвересъемная
тележка
двересъемной тележки 3 и не имеет установки очистки газов
и стыковочного устройства. Значительно изменена коксонап-
равляющая тележка машины. С целью обеспечения устойчивос-
ти машины и статической определенности опирания ходовых
колес к ее каркасу шарнирно присоединена Г-образная рама
3 с зонтом 7 и двумя колесами 2, которые опираются на
внешний рельс 1. Стыковочный механизм машины представ-
ляет собой две трубы 6 присоединенные к зонту машины и
оснащены подвижными патрубками 5. Перемещение подвижных
патрубков к газопроводу и их возвращение в исходное поло-
жение производят рычажным механизмом' 4, рабочий орган ко-
торого одновременно производит управление дроссельными
затворами стационарного газопровода. Во время выдачи кок-
са открываются два дросселя затворов, соединенных с под-
вижными патрубками машины, а остальные дроссели затворов
остаются закрытыми. Скорость передвижения машины состав-
ляет 1,98 м/с.
127
Зарубежные конструкции машин. Машины с комбинированной
системой беспылевой выдачи и тушения кокса целесообразны
при строительстве новых коксовых батарей; машины с перед-
вижными зонтами, подсоединенными к стационарным вытяжным
газопроводам, предпочтительны в случаях, когда хотят
иметь надежную и отработанную систему беспылевой выдачи
кокса; машины с передвижными автономными системами и га-
зоотсасывающими зонтами применимы при минимальных ре-
конструкциях действующих коксовых батарей; машины рабо-
тающие с системой перекрытия коксовой стороны батарей ре-
комендуются для обеспечения полноты сбора всех выбросов.
Обязательным условием при применении указанных систем
беспылевой выдачи кокса является использование . мощного
оборудования для отсоса и очистки газов. Комбинированные
системы беспылевой выдачи и тушения кокса, различные ва-
рианты которых разработаны за рубежом, характерны тем,
что с момента начала выдачи обеспечивают полную изоляцию
кокса от окружающего воздуха и устранения загрязнений с
момента начала выдачи и до конца охлаждения кокса. На
рис.41 а, б, в показаны некоторые успешно работающие ус-
тановки по беспылевой выдаче кокса. На схеме а входят
коксонаправляющая корзина с пылеотсасывающим зонтом, при-
цепная платформа- с оборудованием для очистки и отсоса га-
зов, обычный коксотушильный вагон со съемным пылеотсасы-
вающим зонтом. Процесс тушения кокса происходит в самом
вагоне. Эта система может применяться на действующих ба-
тареях при незначительной их реконструкции. На новых ба-
тареях отпадает необходимость в сооружении тушильных ба-
шен.
На этом же рисунке, показан вариант сооружения перек-
рытия над коксовой стороной. Перекрытие сооружается из
пластика, Для принудительного направления образующихся
горячих газов в верхнюю зону перекрытия используют непод-
вижные экраны,расположенные над камерами коксования. Мощ-
ность для отсасывания газов составляет 240 тыс.м3/ч. Со-
держание пыли в отходящих газах 0,087 г/м3. Система
устойчиво работает при разрежении 380 — 500 Па.
Зарубежные специалисты считают такие системы простым
решением устранения выделений при выдаче кокса. Недостат-
ками системы является: ухудшение условий труда, обслужи-
128
вающего персонала коксовой стороны, необходимость освеще-
ния и очистки перекрытия от отложений пыли. Системы бес-
пылевой выдачи кокса с пылеотсасывающими зонтами отли-
чаются размерами, способом монтажа и расположением зонта
и мощностью и типом отсасывающих и очистных установок.
Одна из систем состоит из пылеотсасывающего зонта перек-
рывающего коксонаправляющую корзину и часть тушильного
вагона, и двух мокрых центробежных пылеуловителя, смонти-
Рис.41. Система беспылевой выдачи кокса (а — с перекрытием коксовой сторо-
ны; б и в — с пылеотсасываюшими зонтами)
129
рованных на коксонаправляющей тележке. Мощность отсоса
900 м3/мин. Усовершенствованный вариант предусматривает
расположение оборудования на специальной платформе, рас-
положенной и передвигающейся по рельсам обслуживающей
площадки коксовой стороны батареи. Пылеотсасывающий зонт
опирается на дополнительный рельс и закрывает при выдаче
кокса коксонаправляющую корзину и весь коксотушильный ва-
гон. Очистка выделяющихся газов осуществляется восемью
паровыми пылеуловителями Вентури. На плрщадке расположен
котел производительностью 750 кг/ч. Мощность отсасывания
2000 м3/мин, эффективность пылеподавления 90%, содержа-
ние пыли в отходящих газах —0,23 г/м3. Основной недоста-
ток — масса системы 130 т. На рис. 41 в, показана усовер-
шенствованная система, характеризующаяся тем, что колеса
платформы перемещаются по рельсам, расположенным сзади
обслуживающей площадки, а зонт имеет возможность передви-
гаться в поперечном направлении.
Усовершенствованные системы очистки смонтированные на
отдельной площадке передвигающейся по коксовой стороне
могут включать системы снабжения установок топливом и во-
дой через систему гибких шлангов. Есть варианты, где пе-
редвижение зонта обеспечивается независимо от двересъем-
ной машины. При выдаче кокса зонт с помощью специального
механизма электровоза отцепляется от него, а двери перек-
рывающие дверной проем зонта, открываются механизмами,
установленными на двересъемной машине. После окончания
выдачи кокса перекрывается входной проем зонта, зонт от-
соединяется от машины и вместе с вагоном перемещается к
тушильной башне. Перед началом тушения кокса зонт отсое-
диняется от вагона, а после окончания снова соединяется с
вагоном. Отмечается, что такая система предназначена для
монтажа на действующих батареях без остановки производст-
ва.
Коксотушальный вагон. Предназначен для приема кокса
выдаваемого из печи, транспортировки его в тушильную баш-
ню и после тушения водой, на коксовую рампу. Кузов предс-
тавляет собой металлическую сварную конструкцию с днищем,
наклоненным под углом 28 ° к горизонту (рис.42), что
обеспечивает нормальную выгрузку кокса самотеком. В связи
с тем, что коксотушильный вагон работает в очень тяжелых
130
условиях (тепловые удары, агрессивная среда, высокие тем-
пературы) кузов и затворы выполняют из нержавеющей листо-
вой стали. Днище и стенки кузова футеруются плитами из
жаропрочного чугуна или нержавеющей стали. Для свободного
расширения при нагревании и отвода воды и коксового шла-
ма, образующегося при тушении, плиты укладываются с зазо-
ром 5 — 8 мм. Под плитами к каркасу днища для предохране-
ния механизмов от попадания воды и шламов по всей площади
приварен стальной лист толщиной 5 мм. На боковой и торце-
вых сторонах кузова установлены защитные сетки предназна-
5255
Рис.42.Коксотушильный вагой:
1 — сигнализатор наполнения; 2 — металлоконструкция; 3 — шарнир;
4 — разгрузочный затвор; 5 — автосцепка; 6 — двухосные тележки;
7 — воздухопроводы; 8 — защитные сетки; 9 — перегородка; 10 — днище;
11 — съемные плиты; 12 — желоба сбора шлама и воды; 13 — рама;
14 — троллеи; 15 — сигнализатор установки вагона у коксонаправляющей
131
ченные для предотвращения падения кокса за пределы вагона
при выдаче кокса.
Тушильный вагон состоит из металлоконструкции рамы
13, двух двухосных поворотных тележек 6, двух затворов
с механизмами управления, воздухопроводов 7, для подвода
воздуха к пневмоприводам механизмов и тормозам.
В средней части кузова для разделения кокса на два по-
тока в разгрузочные люки установлена перегородка 9, сос-
тоящая из двух стенок облицованных чугунными плитами. К
лобовой части вагона по всей его длине на шарнирах 3 под-
вешены два затвора 4 разгрузочных люков. Над затворами
для контроля равномерного заполнения вагона коксом уста-
новлено шесть датчиков сигнализаторов 1. Для точной
установки вагона возле коксонаправляющей двересъемной ма-
шины на верхней части наклонного днища возле торцовой
стенки кузова установлен сигнализатор 14. Точность уста-'
новки вагона под загрузку фиксируется нажатием линейки
коксонаправляющей на сигнализатор, а также загоранием
лампочки в кабине машиниста электровоза. Под днищем кузо-
ва по всей длине установлены желоба для сбора шлама и во-
ды, исключающие загрязнение путей вагона во время его
движения.
Коксотушильные, коксовозные вагоны передвигаются спе-
циальным электровозом. Конструктивно электровозы, предна-
значенные для различных вагонов, различаются незначитель-
но. Они имеют раму, на которой закреплен кузов с кабиной.
Кузов имеет два отсека в которых расположены компрессор-
ные установки, создающие давление до 800 кПа. Современные
электровозы оснащены кондиционерами, системой очистки
воздуха, калориферным отоплением. В кабине машиниста
установлена пускорегулирующая аппаратура механизмов пере-
движения электровоза, управления затворами тормозной
системой электровоза и тушильного вагона. На пульте
управления расположен щит световой сигнализации для
контроля положения тушильного вагона относительно
положения коксонаправляющей и коксовой рамы. Кроме того
имеется сигнализация контроля положений затворов и равно-
мерного расположения кокса в вагоне. Для приема кокса в
тушильный вагон последний необходимо устанавливать так,
чтобы передняя торцевая сторона вагона находилась на рас-
стоянии 1,0 — 1,5 м впереди корзины двересъемной машины.
132
Во время приема кокса тушильный вагон необходимо передви-
гать со скоростью, обеспечивающей равномерное распределе-
ние кокса по поверхности вагона. Для возможности такой
укладки кокса применяются автоматизированные системы,
обеспечивающие синхронизацию движения выталкивающей штан-
ги коксовыталкивателя и вагона, перемещаемого вагоном.
После приема кокса в тушильный или коксовозный вагон он
должен для сокращения времени сгорания кокса и перегрева
металлоконструкций, перемещаться к тушильному устройству
с минимально возможной скоростью. Обычно до 7 м/с.
Оборудование установок мокрого тушения кокса. Установ-
ка мокрого тушения кокса (рис.43) состоит из тушильной
башни насосной станции, отстойников, сборника осветленной
воды, грейферного погрузчика, площадки для обезвоживания
коксового шлама и площадки с рельсовым путем для погрузки
шлама в железорудные вагоны. Тушильная башня состоит из
каркаса И, вытяжной трубы 16 и оросительного устройст-
ва. Железобетонный каркас имеет прямугольную форму. Тор-
Рис.43. Схема устройства мокро
го тушения кокса:
1 — каркас; 2 — вытяжная тру-
ба; 3 — форсунка; 4 — тушильный
вагон; 5 — монорельс;
6 — грейфер; 7 — отстойник;
8 — лоток
цевая часть каркаса со стороны противоположной въезду ту-
шильного вагона закрыта воротами 13, которые уменьшают
поступление наружного воздуха . и, таким образом улучшают
вытяжку водяных паров, образующихся при тушении. Высота
тушильной башни составляет 25 — 30 м, что достаточно для
обеспечения необходимой тяги, обеспечивающей эвакуацию во-
дяных паров. Рельсовый путь закреплен на деревянных шпа-
лах свободно уложенных на нижнем железобетонном перекры-
тии. Крепежные детали изготовляются из нержавеющей стали.
Для предотвращения смещения пути 4 — 6 шпал выполнены
133
длинее остальных, чтобы их концы упирались в противопо-
ложные концы стены каркаса башни.
Для равномерного орошения раскаленного кокса служит
оросительное устройство,-состоящее из 12-16 форсунок, ко-
торые могут быть выполнены в виде самостоятельной конст-
рукции, или располагаться прямо на трубе, проложенной под
вагоном.
В современных конструкциях тушильных башен вода по-
дается непосредственно после насоса, включение которого
производится автоматически. При подходе тушильного вагона
с горячим коксом к тушильной башне линейка, установленная
на вагоне, замыкает контакты конечного выключателя, кото-
рый включает электродвигатель насоса и реле времени,
устанавливающее продолжительность работы насоса, то есть
продолжительность залива кокса водой. При определении
места установки конечного выключателя учитывают, что с
момента включения электродвигателя до начала, орошения
кокса водой проходит определенное время 10-11 с (период
запаздывания), необходимое для заполнения трубопроводов.
Время тушения составляет 1,5-2 мин и поддерживается пос-
тоянным с точностью до 1с. По истечении заданного време-
ни автоматически отключаются электродвигатели насосов и
подача воды в оросительное устройство прекращается. После
этого тушильный вагон еще остаивается под тушильной баш-
ней 30 — 60 с для стока из него остатков воды. Тушильный
вагон может выйти из-под тушильной башни только после
окончания времени отстоя, так как на это время троллеи,
по которым вагон получает энергию, отключены. На электро-
возе имеется -также кнопочное управление системой тушения.
Насосная станция имеет два насоса (рабочий и резервный) с
моторами мощностью 100 — 160 кВт, производительность на-
сосов 1350 — 2000 м3/ч. Насосы расположены ниже нулевой
отметки и всегда залиты.
В процессе охлаждения кокса испаряется 500 — 600 кг/т
воды. Неиспарившаяся вода находится в обороте. Вместе с
мелкими частицами кокса и коксовой пылью (шлам) вода по
наклонным лоткам 14 поступает в отстойник 3, где осаж-
дается основная часть шлама. Из отстойника 3 верхние слои,
воды перетекают в отстойник 5 и затем по переточкой трубе
в сборник осветленной воды 6, откуда производится откачка
насосами. Чистка отстойников от шлама произодится грей-
134
фермой тележкой, которая двигается над отстойниками по
монорельсу. Шлам выгружается на площадку обезвоживания
откуда по' мере накопления грузится той же грейферной те-
лежкой в железнодорожные вагоны. Для пополнения отстойни-
ков имеется специальный насос, который включается автома-
тически, когда уровень воды в отстойниках опускается ниже
заданного значения и выключается при достижении необходи-
мого уровня. Пополнение водного цикла тушильной башни
производится фенольными водами после биохимической очист-
ки, или технической водой.
Коксовая рампа. Предназначена для приема и выдержива-
ния охлажденного мокрым способом кокса. Представляет со-
бой наклонную под углом 28° площадку, расположенную вдоль
путей тушильного вагона (рис.44). Угол наклона обеспечи-
вает сход кокса самоте-
ком на транспортер,
проложенный вдоль рам-
пы. Рабочая поверхность
рампы выложена плитами
(обычно из каменного
литья). Размеры рабочей
поверхности рампы (дли-
на, ширина) определяют-
ся полезным объемом
коксовых печей, так как
Рис.44. Коксова рампа:
1 — наклонная площадка; 2 — проход для
кокса; 3 — контактный датчик;
4 - секторный затвор; 5 - опора;
6 — рычаг; 7 — сигнальная рампа;
8 — контгруз; 9 — подвеска; 10 — копир;
72 — ролик; 12 — ленточный транспортер
технологически на рампе
должно находиться кокса
не более чем из четырех
печей, что достаточно
для его выдерживания на
открытом воздухе в те-
чение 10-12 мин. На рампе кокс задерживается секторными
затворами, которые шарнирно крепятся к опоре. Каждый зат-
вор удерживает кокс на участке длиной 1 м. Подъем и опус-
кание затворов производится специальным механизмом, испол-
нительный орган которого — копир надавливает на ролик
подвески и опускает рычаг затвора вниз. При этом сектор
затвора поднимается и освобождается проход для кокса.
Максимальная величина открывания затвора 0,5 м. Для об-
легчения подъема затвора к рычагу крепится контргруз. При
135
открывании затвора кокс с рампы сползает на транспортер-
ную ленту и направляется на коксосортировку. Обычно рампа
оборудована контактными датчиками наличия на ней кокса,
который соприкасаясь с датчиком замыкает цепь сигнальной
лампы, расположенной на козырьке соответствующего участка
рампы. Одновременно в кабине машиниста тушильного вагона
загорается сигнальная лампа, указывающая наличие кокса на
рампе и местоположение вагона. Это значительно облегчает
работу машиниста в условиях ограниченной видимости при
сильной запарованности, которая имеет место в осенне-
зимний период.
Оборудование коксосоргировки. Предназначено для разде-
ления валового кокса на стандартные классы крупности в
практике отечественной коксохимической промышленности
обычно это кокс крупностью более 40 мм, классы 40-25, 25-
10 и менее' 10 мм. На некоторых коксосортировках предус-
мотрено разделение крупного кокса, размером более 40 мм на
два класса: 40—60 и более 60 мм. Для разделения метал-
лургического кокса на указанные классы применяют валковые
грохоты, а мелочь крупностью менее 25 мм рассеивается на
ситчатых грохотах. Рабочая поверхность валковых грохотов
образована системой чугунных зубчатых дисков "звездочек"
насаженным на квадратные валы. Система располагается на
раме, наклоненной под углом 15 °. Вращение валов с дисками
осуществляется от приводного устройства, снабженного ко-
робкой скоростей, обеспечивающей увеличивающуюся скорость
вращения валков по длине грохота, а значит и скорость
движения потока кокса по рабочей поверхности в направле-
нии уклона. Грохоты монтируются попарно на специальных
тележках, что позволяет менять их расположение для профи-
лактических работ и ремонтов без остановки сортировки.
Кокс, поступающий на верхние диски рабочей поверхности,
увлекается вращающимися дисками и скатывается с возрас-
тающей скоростью по уклону. Зубчатая форма дисков необхо-
дима для встряхивания кусков и интенсификации процесса
рассева. Мелкие куски кокса и мелочь проваливается в за-
зоры между дисками, крупные куски скатываются с образо-
ванной дисками поверхности грохота на транспортер. Необ-
ходимая крупность продукта получается установкой опреде-
ленных зазоров между дисками. Рассев мелких классов кокса
• 136
крупностью менее 40 мм производится на ситчатых грохотах.
Мелкие фракции кокса накапливаются в специальных бунке-
рах, входящих в комплект коксосортировки.
Блокировки коксовых машин и оборудования коксового
цеха. Операции по выдаче кокса из печей и загрузки уголь-
ной шихты в печь выполняются с участием нескольких коксо-
вых машин. Согласованная работа машинистов коксовых машин
осуществляется при помощи системы сигнализаций и блокиро-
вок. Кроме того в цехе сблокированы механизмы и аппараты
многих технологических линий.
Применяется световая и звуковая сигнализации, радиос-
вязь и электрические блокировки. Блокировки коксовых ма-
шин заключаются в том, что начало работы выталкивающего
устройства коксовыталкивателя поставлено в зависимость от
готовности к приему кокса двересъемной машины и коксоп-
риемного вагона. Для этого между электровозом и две-
ресъемной машиной установлена световая сигнализация для
правильной установки вагона относительно корзины коксо-
направляющей, а между двересъемной машиной и коксовытал-
кивателем радиосвязь и электроблокировка. Выталкивание
кокса из камеры коксования может быть осуществлено только
после получения разрешающего сигнала с коксовой стороны.
Блокировка механизмов на участке коксосортировки пре-
дусматривает при остановке одного из агрегатов отключение
всех предыдущих и работу до полного опорожнения всех пос-
ледующих. Включение в работу Осуществляется в обратной
последовательности. При остановках любой агрегат может
быть разблокирован.
Глава VII. ЗАГРУЗКА КОКСОВЫХ ПЕЧЕЙ И ВЫДАЧА
КОКСА. ПОСЛЕПЕЧНАЯ ОБРАБОТКА КОКСА
1. ЗАГРУЗКА ПЕЧЕЙ И ВЫДАЧА КОКСА
Полнота и постоянство загрузки коксовых печей являются
важным фактором, обеспечивающим высокую производитель-
ность и нормальный обогрев печей.
137
Запас угольной шихты, обеспечивающий двухсменную рабо-
ту печей накапливается в угольной башне, железобетонном
бункере, который при различных вариантах компоновки кок-
совых батарей, располагается посередине между двумя или
между четырьмя коксовыми батареями. В зависимости от это-
го емкость угольной башни по шихте составляет 3-6 тыс.т.
Башня внутренними перегородками разделяется на 2-4 сек-
ции. В нижней части угольной башни по ее ширине на выхо-
дах из секций располагается ряд затворов, через которые
угольная шихта поступает в бункера углезагрузочного ваго-
на. Для предотвращения возможности зависания угольной
шихты в башне и образовании на стенах секций настылей
окисляющейся шихты, в башне на 2-3 уровня по высоте под-
водится сжатый воздух (0,3-0,6 МПа), подача которого пре-
рывистыми импульсами, обеспечивает обрушивание шихты.
Каждая секция башни, один раз в год должна полностью опо-
ражниваться и зачищаться.
Загрузка шихты в камеры коксования является важной
технологической операцией. Величина загрузки шихты опре-
деляет не только разовый выход кокса из печи, но и ка-
чество химических продуктов коксования, состояние газоот-
водящей арматуры и газосборников. Оптимальным является
положение, когда высота подсводового пространства в каме-
рах коксования сразу после загрузки шихты (планирования)
находится в пределах 250-300 мм.
Процесс загрузки коксовых печей осуществляется в сле-
дующей последовательности. Загрузочный вагон устанавлива-
ется под соответствующим рядом затворов угольной башни.
Очередность забора шихты из бункеров производится по гра-
фику, с тем, чтобы шихта длительное время не находилась в
одной из групп затворов. В зимнее время должен быть обес-
печен обогрев затворов для предотвращения их замерзания.
Набор шихты в загрузочный вагон осуществляется по мас-
се или объему. Контроль загрузки по весу осуществляется
весами, которые могут быть смонтированы на вагоне или ус-
тановлены стационарно под башней.
Колебания массы шихты в вагоне не должно превышать
± 0,8 % от установленной нормы. Набор шихты. в первый и
третий бункеры загрузочного вагона должен быть максималь-
но возможным вплоть до 85 % всей массы загрузки, а набор
шихты в средний бункер должен производиться до заданной
138
ияассы. Порядок опорожнения бункеров загрузочного вагона и
программа планирования устанавливаются производственной
инструкцией применительно к конструкции печей, конструк-
ции планирной штанги, характеру коксуемой шихты и услови-
ям максимальной бездымности процесса загрузки. При опо-
рожнении крайних бункеров расстояние от верха угольной
засыпи (конуса) до перекрытия камеры коксования не должно
быть менее 100 мм для обеспечения беспрепятственного про-
хода парогазовых продуктов в газосборники.
Мероприятия по отработке методики планирования печей
зависят от условий прогрева угольной загрузки по высоте
камеры коксования. При перегреве верхней части, распреде-
ление угольной засыпи по высоте камеры коксования по
плотности насыпной массы должно быть иным сравнительно с
условиями, когда верхняя часть недогревается. В случае
перегрева верхней части коксового пирога при загрузке пе-
чей следует добиваться минимальной высоты подсводового
пространства, а также наибольшей плотности засыпи в верху
печей, которое достигается за счет установки на планирных
штангах специальных прессующих приспособлений — "утюгов"
и "фартучков".
При регулировании работы планира следует руководство-
ваться результатами замеров положения его в камерах кок-
сования. Эти замеры следует производить для каждого кок-
совыталкивателя на батарее, которую он обслуживает, так
как имеются различия' в отметках путей коксовыталкивателя,
годов печей и, наконец, опор планиров на различных коксо-
выталкивателях. Провисание планира при подаче его на всю
длину не должно превышать 250 мм (на шихту).
Необходимый уровень высоты планиров во время их движе-
ния по длине всего подсводового пространства печей дости-
гается регулированием направляющих роликов планиров, в
том числе и балансирного (см.гл.У!).
Общий порядок планирования шихты должен быть следую-
щим: первые 1-2 хода планирной штанги должны быть длинны-
ми, т.е. по всей длине камеры коксования, а все последую-
щие короткие, при этом носок планирной штанги каждый раз
должен доходить до оси газоотводящего люка с коксовой
стороны и не проходить челночно под средним загрузочным
люком. Ходом планира считается движение штанги вперед и
назад. Не допускается работа планирной штанги с зауженным
139
(против проекта) носком. Планирный выгреб из одной печи
не должен превышать 80-100 кг.
В настоящее время осуществляется бездымная загрузка
угольной шихты в коксовые печи, практически на всех кок-
сохимических предприятиях. Установлено, что бездымность
при загрузке определяет создаваемое разрежение в подсво-
довом пространстве коксовой камеры, и порядок выпуска
шихты из бункеров загрузочного вагона, который обеспечи-
вает также и полноту заполнения камеры.
Наиболее распространенным методом бездымной загрузки
коксовых печей является паровая, или гидравлическая ин-
жекция газов загрузки в газосборники коксовых печей. Пос-
ле того, как вагон установлен над загрузочными люками,
при закрытых крышках стояков включается подача пара или
аммиачной воды в форсунку, расположенную в колене стояка
и инжектирующая струя увлекает газы, выделяющиеся при
загрузке в газосборники. Если давление пара или воды и
конструкция форсунки обеспечивают разрежение в подсводо-
вом пространстве коксовой печи, выбивания пламени, пыли и
газов из под телескопов загрузочного вагона не
происходит.
Шихта - из бункеров загрузочного вагона выпускается в
следующем порядке: сначала начинается выпуск шихты из
бункера, расположенного с коксовой стороны, затем из бун-
кера с машинной стороны, а потом и из среднего бункера.
Когда сход шихты из среднего бункера прекращается, в печь
подается планирная штанга, которая разравнивает (планиру-
ет) в камере -шихту, выходящую из среднего бункера. После
окончания процесса планирования шихты в камере коксования
и удаления планира из камеры вагон перемещается к уголь-
ной башне за новой порцией шихты. Наилучшие результаты по \
величине разовой загрузки и достижению бездымности дости-
гается, когда все операции по загрузке: установка вагона,
включение и выключение инжекции, закрывание люков, плани-
рование выполняются автоматически по заданной программе.
При инжекции газов загрузки в газосборники в них может
попадать значительное количество угольной пыли, что уве-
личивает зольность каменноугольной смолы и, соответствен-
но, пека. Поэтому паро- и гидроинжекция успешно применя-
ется при коксовании угольной шихты с влажностью не менее
7-10 %.
1.40
В зарубежной практике получил распространение метод
бездымной загрузки с очисткой газов загрузки на загрузоч-
ном вагоне. При этом газы загрузки отсасываются из камеры
через специальные отверстия, люки или через стоянки в
очистную систему, расположенную на вагоне. Система имеет
пылеулавливающие устройства и камеру дожигания газов заг-
рузки. Такие системы испытываются и у нас.
Для загрузки термоподготовленной шихты, которая имеет
влажность менее 2%, разработаны методы очистки газов на
вагоне, а также система загрузки с помощью транспортеров
и по трубопроводам.Загрузка влажной шихты вместе с плани-
рованием занимает 3-6 мин. Время подачи планирной штанги
в печь считается временем ее загрузки и фиксируется маши-
нистом коксовыталкивателя. После загрузки в камере не
должно оставаться скосов, не заполненных шихтой. Если в
бункере загрузочного вагона набрано больше шихты, или на-
рушен порядок выпуска ее из бункеров, а также при нека-
чественном планировании могут забиваться загрузочные и
газоотводящие люки. Это приводит к затруднению эвакуации
парогазовых продуктов из камеры коксования, т.е. к нару-
шению гидравлического режима и ухудшению качества, хими-
ческих продуктов коксования, а также газованию дверей.
Перегруз камеры, а также забивание загрузочных люков мо-
гут быть причиной затруднений при выдаче кокса.
Недогруз камер шихтой приводит к перегреву подсводово-
го пространства камеры коксования, повышенному отложению
графита на своде.
Перед выдачей коксового пирога из камеры, печь должна
быть подготовлена. При помощи клапана в клапанной короб-
ке, соединяющей колено стояка с газосборником, печь отк-
лючается от газосборника и с этого момента печь сообщает-
ся с атмосферой. Готовые печи должны отключаться от га-
зосборника не ранее, чем за 20 мин до выдачи. В это время
производится очистка стояка от отложений графита.
Коксовыталкиватель с машинной стороны, а двересъемная
машина с коксовой, снимают двери с печи и с коксовой сто-
роны в печь вдвигается ванна коксонаправляющей, против
которой устанавливается тушильный (коксовозный) вагон.
С машинной стороны после отвода двери коксовыталкива-
тель устанавливает выталкивающую штангу. . При получении
сигнала с коксовой стороны (через систему блокировки или
141
другим путем) машинист коксовыталкивателя включает меха-
низм передвижения штанги и производит выталкивание коксо-
вого пирога. Время подачи выталкивающей штанги в печь
считается окончанием процесса коксования. Время фиксиру-
ется машинистом коксовыталкивателя и является основой для
подсчета фактического периода коксования.
В процессе выталкивания коксового пирога из камеры
штанга коксовыталкивателя передвигается со скоростью око-
ло 0,5 м/с, соответственной должна быть и скорость перед-
вижения тушильного вагона, что обеспечивает его равномер-
ное заполнение коксом. После окончания выдачи кокса кок-
совыталкиватель и двересъемная машина устанавливаются на
камеру двери: предварительно должны быть убраны просыпав-
шиеся кокс и остатки очищенных механизмами отложений на
рамках и дверях коксовой печи, так называемые "концы”.
При правильно установленном температурном, гидравли-
ческом режиме и соблюдении заданного периода коксования
затруднений при выдаче кокса не происходит, так как в ре-
зультате усадки между коксом и стенкой камеры образуется
зазор 5-10 мм. Поэтому усилие механизма передвижения
штанги коксовыталкивателя, с коксовым пирогом на немного
отличаются от усилия "холостого хода" штанги в пустой ка-
мере. Только в первый момент "срыва" пирога с места наб-
людается пик нагрузки. Сила тока в амперах, то есть наг-
рузка электродвигателя при срыве и выталкивании кокса ха-
рактеризует легкость хода коксового пирога.
Для каждой коксовой батареи в зависимости от характе-
ристики и рода тока (постоянный, переменный), конструкции
штанги и привода, состояния кладки, устанавливается до-
пустимая норма нагрузки (сила тока) при выдаче кокса.
Поскольку мощность мотора выталкивающей штанги достаточно
велика и при заклинивании кокса в камере может быть пов-
реждена кладка коксовой камеры, на двигателях штанги кок-
совыталкивателя устанавливается токовая защита, срабаты-
вающая при повышении силы тока выше допустимых пределов.
Эксплуатировать коксовыталкиватели при отсутствии токовой
защиты не разрешается.
В процессе эксплуатации коксовых печей могут также
наблюдаться положения, когда кокс из печи выдается, но с
значительно большим усилием, чем это характерно для дан-
ной коксовой батареи, так называемый "тугой ход", а также
142
условия, когда косовый пирог при первом нажатии штанги
коксовыталкивателя не тронется с места и не выйдет из пе-
чи. Это явление называется "бурением" кокса. "Тугой ход"
коксового пирога, а тем более "бурение" являются аварий-
ным положением при эксплуатации коксовых печей. И каждый
такой случай должен подвергаться специальному анализу.
Загрузка и выдача коксовых печей должна производиться
в определенной последовательности (серийности), поскольку
в конце периода коксования в кладке отопительных простен-
ков происходит аккумуляция тепла, а после загрузки камер
шихтой некоторое время происходит значительный отвод теп-
ла и температура в них понижается.
Поэтому, если по каким-либо причинам будут загружены
угольной шихтой две рядом расположенные камеры, от прос-
тенка, расположенного между ними будет отбираться значи-
тельное количество тепла и температура в нем резко пони-
зится. На отопительный простенок с обеих сторон практи-
чески одновременно будет действовать давление распирания
коксующейся загрузки. Кроме того, в этих двух камерах
процесс коксования заканчивается почти одновременно и вы-
дачу готового кокса нужно будет производить также после-
довательно из двух рядом расположенных камер коксования.
Многократное повторение этих процессов может привести к
тому, что в результате переохлаждения, равнодействующего
давления распирания, возможных повышенных нагрузок при
выдаче кокса, кладка отопительных простенков быстро раз-
рушится, кроме того отопительные простенки могут при вы-
даче быть смещены относительно своего первоначального по-
ложения.
Поэтому последовательность выдачи кокса из печей, или,
как ее называют "серийность", должна быть строго опреде-
ленной, обеспечивающей сохранность кладки печей и сравни-
тельно одинаковые температурные условия по длине батареи.
Эти условия обеспечиваются при соблюдении следующих
принципов: при выдаче кокса из какой-либо печи соседние
печи должны быть загружены; разница в степени готовности
между двумя печами, смежными с выдаваемой должна быть та-
кой, чтобы в этих смежных печах кокс еще не отошел от
стен, как бы подпирая их и, таким образом, препятствуя
возможной деформации от усилия при выдаче коксового пиро-
га; смежные с выдаваемой пе4и должны быть, примерно, на
143
середине периода коксования; свежезагруженные печи должны
быть возможно равномерно расположены по длине батареи;
холостой пробег машин по батарее должен быть минимальным.
В общем виде серийность выдачи коксовых печей можно
представить в виде m-л, где первые цифры — число печей,
расположенных между выдаваемыми и общее число серий, а
значит и новых заездов машин, вторые — интервал между пе-
чами, выдаваемыми в этой и последующих сериях. Выбор се-
рийности определяется, исходя из возможностей коксовых
машин, а значит и числа печей в батарее.
Наиболее распространены серийности 9-2, 2-1, 4-2, 5-2. г
Для удобства счета и составления графика при этой серий-
ности в нумерации печей отсутствуют числа, оканчивающиеся
на нуль. По второму варианту выдача через печь и по
третьему — через 5 печей, по четвертому — через 4 печи.
При серийности выдачи 2-1 в течение весьма продолжи-
тельного времени на одном участке батареи концентрируются
свежезагруженные печи, что приводит к относительно нерав-
номерному распределению газа в газосборниках по длине ба-
тареи, а также неравномерности температур и тепловых по-
токов. Эта серийность наиболее удобна при проведении ре-
монтных работ на батарее, так как имеет место минимальный
по сравнению с другими серийностями пробег коксовых машин
на обслуживающих площадках по длине батареи. Кроме этого
возможно совмещать отдельные операции при выдаче кокса.
Все приведенные выше технологические недостатки серий-
ности 2-1 более целесообразно применять серийность 9-2,
5-2 и 4-2, т.е. серийности, при которых свежезагружаемые
печи равномерно распределяются по длине батареи. В связи
с тем, что в последнее время коксовые машины проектирова-
лись для серийности 2-1 с целью совмещения отдельных опе-
раций и экономии машинного времени и учитывая приведенные
выше недостатки указанной серийности на некоторых батаре-
ях, обслуживаемых этими машинами, осуществился переход н
серийность 4-2, при которой также возможно совмещение
операций при выдаче кокса, но создаются более благоприят-
ные технологические возможности.
При работе по серийности 4-2 для удобства из нумерации
печей исключаются цифры, оканчивающиеся на нуль и девять.
Число серий определяется числом печей в батарее. Рачеты
показывают, что максимальная разница по времени между се-
144
рединой периода коксования и фактическим временем в печах
по обе стороны от выдаваемой (оптимальный вариант) при
серийности 9-2 — 2-2,5 ч; 2-1 — 1,2-1,3 ч и 5-2 и 4-2 до
3,2 ч. На большинстве относительно старых коксовых бата-
рей применяется серийность 9-2, на новых (большегрузных)
2-1 и 4-2. Для соблюдения установленной оптимальной се-
рийности и постоянства периода коксования во всех печах,
составляют поминутный график выдачи. Важнейшим условием,
определяющим высокое и равномерное качество кокса, явля-
ется соблюдение постоянства периода коксования во всех
печах, из которых выдается кокс на протяжении каждой
смены.
Периодом коксования называется промежуток времени от
загрузки до выдачи кокса. Оборотом печей считается период
коксования плюс время, затраченное на обработку печей, •
т.е. между операцией планирования шихты и выталкивания
кокса.
При значительных отложениях графита на стенах и сводах
камер разрешается работать с одной, а в порядке исключе-
ния с двумя и более пустыми печами. При этом разрыв между
о^рротом печей и периодом коксования увеличивается. Обо-
рот печей за данный промежуток времени подсчитывается по
формуле: T-N(a-b)/n + d, где: Т — оборот печи в ч; N —
количество печей в батарее; п — количество пе^ей, из ко-
торых выдан кокс (за сут, мес); а — количество часов в
сутки, месяце; b — суммарное количество часов цикличных
остановок за сутки, месяц; d — продолжительность одного
цикличного простоя в часах.
Период коксования устанавливается ежемесячно для каж-
дой батареи в соответствии с плановыми показателями. Пе-
риод коксования не должен быть меньше утвержденного, ми-
нимально допустимого. Время выдачи кокса из каждой печи
определяется графиком выдачи.
Коксохимическое производство работает по так называе-
мому цикличному графику выдачи. Основными положениями
составления этого графика является то, что оборот печи
разбивается на рабочую и ремонтную части. Выдача после
цикличной остановки должна всегда начинаться с одной и
той же печи и за рабочую часть цикла должны быть выданы
Все печи батареи независимо от серийности.
145
При работе по цикличному графику смена сдается и при-
нимается на ходу. Время цикличных остановок принимается
обычно от одного до двух часов. При цикличном графике
можно знать заранее время остановок работы коксовых ма-
шин, планировать их ревизию и планово-предупредительные
ремонты, тщательно в условиях большей безопасности прово-
дить уборку.
Для контроля за выполнением графика выдачи ведется
специальный журнал, в котором записываются: заданная нор-
ма выдачи, то есть количество печей, из которых должен
быть выдан кокс за смену, заданное и фактическое время
выдачи кокса из каждой печи, вес и время загрузки шихты в
каждую камеру и ампераж при выдачи. Исполнение графика
оценивается коэффициентом равномерности выдачи, которые
также заносятся в журнал.
Расчетный коэффициент равномерности (Красч) характе-
ризует общий уровеньь эксплуатации в коксовом цехе и
подсчитывается по формуле: Красч = т-а/т\ где: т — за-
данное количество печей в смену, из которых выдается
кокс; а — количество печей, включенных в график с откло-
нением от утвержденного периода коксования более, чем на
± 5 мин.
Для оценки - работы эксплуатационных бригад подсчитыва-
ется исполнительный коэффициент равномерности выдачи кок-
са (Кисп) по формуле: Кисп _ = п-аА/пг, где т — заданное
количество печей, из которых должен быть выдан кокс за
смену; п — количество печей, из которых фактически выдан
кокс за смену; аА — количество печей, из которых Кокс вы-
дан с нарушением установленного периода коксования более
чем на ± 5 мин.
Для оценки работы персонала коксового цеха в целом по
соблюдению установленного периода коксования определяется
общий коэффициент равномерности выдачи кокса (К^щ) по
формуле. Кобш. ~ КрасчхКисп.
2. ОХЛАЖДЕНИЕ И СОРТИРОВКА КОКСА
После окончания выдачи кокса в приемный вагон, послед-
ний направляется к охлаждающему устройству, назначение
которого обеспечит охлаждение кокса до температуры и рав-
номерную постоянную влажность. Существует два метода ох-
146
лаждения — "’тушения" кокса: мокрый и сухой. При мокром
тушении охлаждение кокса производится путем орошения его
определенным количеством воды в специальном устройстве,
называемом тушильной башней. Устройство оборудовано сис-
темой трубопроводов, форсунок-распылителей, через которые
вода насосом подается на раскаленный кокс, находящийся в
вагоне. Водяной пар, образующийся при заливке раскаленно-
го кокса, удаляется через вытяжную трубу, которая оборудо-
вана специальными отбойниками для улавливания мелких ку-
сочков кокса увлекаемых паром. Время тушения кокса зави-
сит от свойств угольной шихты, температуры обогрева и пе-
риода коксования, и составляет 90-120 с из которых около
60 с собственно орошение кокса водой, а 30-50 с — отстаи-
вание вагона под тушильной башней для стояка неиспарив-
шейся воды. Время тушения кокса устанавливается постоян-
ным для каждого периода коксования, контролируется и под-
держивается автоматически.
Для тушения кокса применяют сточные воды химических
цехов. Предварительно они должны быть полностью очищены
от смолы, масел, нафталина так как они покрывают кокс
пленкой, препятствующей проникновению воды внутрь кусков.
Содержание фенолов в воде не должно превышать 50 мг/л. К
сточным водам добавляют техническую воду в количестве 20-
40 %. Расход воды на тушение кокса составляет 3-4 м3 на
тонну сухого валового кокса, причем безвозвратный расход
на испарение, капельный унос и увлажнение кокса составля-
ет примерно 0,35-0,5 м3, т.е. 10-12 % от общего количест-
ва воды, поданного на тушение. Вода стекает в специальные
отстойники, где происходит отстаивание ее от мелких час-
тиц кокса, которые увлекаются из вагона. Собирающийся в
отстойниках коксовый шлам периодически забирается грей-
ферным краном в вагоны и отгружается потребителем, чаще
всего на агломерацию железных руд.
Для того, чтобы снизить влажность кокса и повысить ее
стабильность, необходимо уменьшить время контакта воды и
кокса, что возможно при увеличении подачи воды на ороше-
ние. Однако при этом повышается скорость охлаждения и
увеличивается глубина возникновения трещин.
Д.А.Мучник предложил применить метод импульсного (пре-
рывистого) .тушения кокса. При соприкосновении воды с наг-
ретой поверхностью кокса образуется сплошная пленка пара,
147
отделяющая жидкость от поверхности нагрева и создающая
дополнительное тепловое сопротивление. Непрерывно подава-
емая на орошение вода препятствует удалению этой паровой
пленки, но если временно прекращают подачу воды, то пос-
тупающая после паузы вода будет взаимодействовать непос-
редственно с поверхностью кусков кокса, вследствие чего
эффективность процесса охлаждения возрастает. На линии
подачи охлаждающей воды устанавливается специальный кла-
пан. При закрытом клапане вода поступает обычным путем на .
орошение, при открытом — подача воды в оросительное уст-
ройство прерывается и она отводится в отстойник. Подающий
воду насос работает непрерывно все время тушения. Включе-
ние и отключение производится автоматически по заданной
программе.
Применение импульсного тушения кокса способствует бо-
лее ровному охлаждению кокса, повышению его прочности,
уменьшению выноса коксового шлама из вагона и некоторому
снижению сернистости. После окончания стока воды из ваго-
на последний разгружается на коксовую рампу, которая по
длине вмещает обычно кокс 4-5 печей. Длина рампы состав-
ляет 60-70 м в зависимости от полезного объема печей и
батареи. На рампе кокс выдерживается до подачи на сорти-
ровку 12-16 мин.
На влажность отдельных участков кокса, выданного из
одной печи, влияет характер заполнения кокСовозного (ту-
шильного) вагона, который зависит от скорости его перед-
вижения при выдаче кокса. При неравномерном заполнении
тушильного вагона в переполненной его части могут оста-
ваться недотушенные (раскаленные) куски кокса, которые
могут вызвать загорание конвейера коксовой рампы.
Для мокрого тушения характерна значительная разница
влажности крупных и мелких классов кокса, так как при
одинаковом времени тушения теплосодержание мелких кусков
меньше, чем крупных.
В случае "сухого" тушения кокса его охлаждение произ-
водится путем продувки через слой раскаленного кокса
инертного газа, циркулирующего в замкнутой системе. Наг-
ретый инертный газ проходит парообразующую установку —
котел и, таким образом, используется тепло кокса-. Принци-
пиальная схема установки сухого тушения кокса (УСТК) сис-
темы Гипрококса представлена на рис.45.
148
В этом случае электровоз передвигает две коксовозные
площадки, на которых можно разместить два приемных кузова
для кокса. Электровоз транспортирует кокс в подъемник,
который, поднимая емкость с раскаленным коксом на уста-
новку сухого тушения, одновременно опускает и устанавли-
вает на свободной площадке пустой кузов. Поднятый кокс
через специальное загрузочное устройство поступает в
собственно установку сухого тушения, состоящую из камеры
тушения, циклона — отделителя пыли, котла — утилизатора и
дутьевого устройства.
В верхней части камеры тушения, называемом форкамерой
поддерживается практическая постоянная температура. Ем-
Рис.45. Установка сухого
тушения кокса системы
Г ипрококса:
1 — кузов вагона с кок-
сом; 2 — подъемник;
3 — дистрибутор;
4 — камера тушения;
5 — газоходы;
б — форкамера;
7 — загрузочное уст-
ройство; 8 — пылеотдели-
тель; 9 — котел-утилиза-
тора
кость форкамеры обычно 3-5 печей, время пребывания в ней
кокса 40-60 мин. Ее назначение выровнять температуру во
всем массиве кокса, чтобы в зону собственно охлаждения
поступал кокс все время с одинаковой температурой. Это
позволяет отводить в котел газ-теплоноситель с постоянной
температурой и получать пар постоянных параметров. Пройдя
зону газоотвода, кокс соприкасается с подаваемым инертным
газом и охлаждается до температуры 250-280 °C. Разгрузка
кокса производится через специальное разгрузочное
устройство порциями по 20-30 кг. Инертный газ с
760-800 °C поступает в пылеотводитель-циклон, где охлаж-
149
дается до температуры 180-200 °C и вентилятором-дымососом
подается в распределительное устройство-дистрибутор.
Установки сухого тушения кокса системы Гипрококса име-
ют производительность до 70-90 т кокса и дают пара до 40
т/ч с температурой 450 °C и давлением до 2,5-3,0 МПа. -
Основными достоинствами метода сухого тушения кокса
являются значительная экономия тепла. Отсутствует тепло-
вой удар во «время охлаждения кокса и он по всей массе
имеет одинаковое содержание влаги, которая поглощается
охлажденным коксом из воздуха и составляет не более 0,1-
0,2 %. В результате механической обработки кокса в про-
цессе прохождения его в шахте камеры тушения, прочность
кокса повышается. 'Происходит реализация трещин, уменьша-
ется выход мелочи при истирании.
Сухое тушение кокса при всех его достоинствах имеет и
существенный недостаток, выражающийся в том, что при ис-
пользовании этого метода охлаждения выход кокса снижает-
ся. Это явление получило название "угара" кокса и может
составлять от 0,5 % (в соответствии с ПТЭ-85) до 1,6 % на
плохо работающих установках, где часты нарушения (ПТЭ).
Причины его следующие. Во-первых, в камере тушения может
происходить реакция С + СО2*^2СО — О. Затем "угар" кокса
происходит не только вследствие реакции диоксида углерода
с углеродом, но и при выгорании части ’Локса в результате
соприкосновения его с кислородом воздуха, который может
увлекаться в камеру тушения при загрузках, поступать в
систему путем подсоса через неплотности, реакции кокса с
водяными парами, которые могут попадать в систему с
воздухом и при неплотностях труб котла- утилизатора,
Н2О + С ♦ О + Н2. Кроме того, уменьшение количества кокса
при прохождении через УСТК может происходить просто за
счет дополнительного выделения летучих веществ кокса, а
их в коксе до 1,2 %.
По технологическому процессу тушения можно выделить
два типа установок сухого тушения кокса. На УСТК в соста-
ве коксовых цехов, входящих в металлургические комбинаты,
охлаждение кокса осуществляется циркулирующим газом, с
подпикой азотом, поступающим с кислородных установок, ко-
торые поставляет кислород конверторам происходящим сталь.
На коксохимических заводах, расположенных на отдельных
площадках, сухое тушение кокса осуществляется инертными
150
газами, образовавшимися при пуске УСТК в процессе сгора-
ния некоторой части кокса.
Угар кокса зависит от состава циркуляционного газа,
72-75 % которого составляет азот. С увеличением в нем ко-
личества СО, Н2, а следовательно и в процессе сбрасывания
излишка циркулята увеличивается "угар" кокса. Одновремен-
но увеличивается выработка пара на котле-утилизаторе. При
полной герметичности газового тракта УСТК и подпитке ее
воздухом, или техническим азотом содержание СО в циркуля-
ционном газе определяется условиями химического равнове-
сия системы С —СО —СО2. В составе газа обычно О2 в преде-
лах 1 %, но при длительных простоях может возрасти до
5 %. Это, естественно, увеличивает "угар" кокса.
В циркулирующем газе постепенно накапливаются горючие
компоненты, и это может привести к хлопкам (взрывам) в
газовом тракте. При нормальной работе (по ПТЭ) УСТК со-
держание горючих компонентов должно быть в пределах сле-
дующих величин, %: 8-12 — СО; 3-5 — Н2; 0,5-1 — СН4. Пре-
дельно допустимое количество Н2 — 8 %. При превышении
этого уровня агрегат должен быть остановлен для выяснения
причин. Для уменьшения количества горючих компонентов в
тушильном газе, УСТК оборудованы устройствами для подачи
воздуха в тракт после камеры тушения, в результате чего
горючие компоненты выгорают, или в цикл циркуляции добав-
ляется азот. Излишек циркулирующего тушильного газа сбра-
сывается в атмосферу.
Повышение скорости циркуляции тушильного газа при дан-
ном содержании кислорода уменьшает угар кокса. При ис-
пользовании азота для подпитки инертного газа как тушиль-
ного агента скорость тушения и "угар" кокса не зависят от
степени его готовности, в то же время влияние готовности
кокса в УСТК, где тушильный газ образуется в результате
взаимодействия кокса с кислородом воздуха, весьма значи-
тельно. Незавершенность структурообразования кокса спо-
собствует активизации его взаимодействия с циркулирующим
тушильным газом даже при условии проведения в форкамере
изотермической выдержки в течение до 40-50 мин. Поскольку
в УСТК, где кокс охлаждают продуктами сгорания, необходи-
мо дожигание оксида углерода до конечного содержания его
в циркуляционном газе 2-3 %, в результате повышения тем-
пературы поступающих в котел газов угар кокса, а также
151
выработка пара там выше, чем в установках, где кокс ох-
лаждают техническим азотом.
Работа УСТК, ее технико-экономические показатели зави-
сят во многом от состава циркулирующего тушильного газа,
качества подаваемого на тушение кокса, работы механизмов
обслуживающих камеру тушения и котел-утилизатор. Анализ
работы нескольких УСТК показал, что практически 70 %
простоев происходило по причине неполадок в работе меха-
нического, электротехнического, котельного оборудования в
разгерметизации газоходного тракта.
После охлаждения кокс поступает в отделение коксосор-
тировки. Назначение ее — разделение валового кокса по
классам крупности на металлургический кокс и мелочь.
Обычная схема коксосортировки предусматривает рассев кок-
са на классы крупностью > 40, 40-24 и 25-0 мм. Отсев кок-
са крупнее 40 мм производится на валковых грохотах, рас-
сев на классы 40-25 и 25-0 мм осуществляется на виброгро-
хотах. При рассеве потока валового кокса на валковом гро-
хоте, который выделяет в крупный продукт кокс крупностью
> 40 мм, с провалом уходит значительное количество кусков
кокса, "прямоугольной формы", которые по одному из разме-
ров "плоскостей" имеют > 40 мм, а по другому меньше и, в
результате этого проваливаются в зазоры между валками.
Количество кусков такой формы может быть значительным и
зависит от свойств угольной шихты, температурного режима
коксования и других факторов. Поэтому класс кокса < 40 мм
направляется для дополнительного рассева на ситчатый виб-
рогрохот, надрешетный продукт которого поступает в общий
поток кокса крупностью > 40 мм.
Некоторые схемы коксосортировок предусматривают разде-
ление металлургического кокса на классы >60 и 60-40 мм.
На отдельных коксохимических заводах применяют механичес-
кую обработку кекса во вращающихся барабанах. При этом
реализуются трещины в крупных кусках, куски окатываются и
значительно повышается прочность насыпной массы кокса.
Недостатком этого метода является повышение выхода коксо-
вой мелочи.
После коксосортировки металлургический кокс может по
транспортерам передаваться в доменный цех или грузиться в
вагоны для отправки потребителям. Мелкие классы кокса со-
бираются в бункеры-накопители для последующей отгрузки в
152
железнодорожные вагоны. В составе коксосортировки должно
быть коксопробное отделение, где производится разделка и
испытание отобранных автоматическими пробоотборниками
среднесменных проб кокса.
3. ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА УГЛЕКОКСОВОГО БЛОКА
t г
Общая характеристика выбросов
Коксохимическое производство является одним из интен-
сивных источников вредных выбросов в атмосферу, при не-
достаточной организации их подавления, ошибок и просчетов
в проектировании. В схеме коксохимического производства
углекоксовый блок (углеподготовка и коксовые печи) явля-
ется одним из основных, так как характеризуется большим
объемом перерабатываемого сырья, а значит и возможно
большим количеством Каких-либо выбросов в атмосферу. В
зарубежной литературе отмечается, что наиболее серьезная
проблема загрязнения воздуха в черной металлургии связа-
на, например, с выбросом аэрозолей. Вопросы, связанные с
горением содержащего серу топлива, представляет собой ме-
нее существенную проблему. Интересно отметить, что такой
источник загрязнений, ранее относившийся к незначитель-
ным, как выдача и охлаждение кокса сегодня вышел на пер-
вое место по величине выброса аэрозолей в черной метал-
лургии.
Выбросы в атмосферу от различных источников подразде-
ляются на организованные и неорганизованные. Организован-
ными являются выбросы, отводимые от мест образования сис-
темой газоотводов, что позволяет применять для их улавли-
вания соответствующие установки. Неорганизованными выбро-
сами являются выбросы, возникающие за счет негерметичнос-
ти технологического оборудования, газоотводящих
устройств, открытых источников, а также волновые выбросы.
В состав организованных входят две группы выбросов,
отличающихся концентрацией вредных веществ и объемами га-
зовоздушной смеси. Технологические выбросы — с большими
концентрациями вредных веществ и, как правило, малыми
объемами выбрасываемой газо- и пылевоздушной смеси. Вен-
тиляционные выбросы — со значительными объемами выбрасы-
153
ваемой смеси и малым содержанием вредных веществ. Методы
определения и обеззараживания для этих двух групп различ-
ны, поэтому источники выбросов коксохимического произ-
водства делятся не по двум, а по трем группам: .организо-
ванные технологические (ОТ), организованные вентиляцион-
ные (ОВ) и неорганизованные (Н).
В углеподготовительном вехе основными выбросами могут
быть угольная пыль, которая уносится при осуществлении
операций связанных с приемом, складированием, транспорти-
рованием и хранением углей, и аспирационные выбросы. Ор-
ганизованными могут быть в этом случае только аспирацион-
ные выбросы. Выбросы пыли при складировании угля на отк-
рытом угольном складе являются неорганизованными. При
термической подготовке угля организованным выбросом может
считаться выброс в атмосферу примерно одной трети нагре-
того теплоносителя от- общего количества, т.е. оксидов уг-
лерода, азота и серы, образующихся при сгорании коксового
газа в топках образования теплоносителя, аэрозоль мелких
классов угля, которые не могут быть уловлены необходимым
оборудованием и продукты термического разложения угольной
пыли, накапливающейся в цикле теплоносителя.
В коксовом цехе основными источниками выбросов являют-
ся операции по загрузке шихты в камеру коксования, выдаче
и охлаждении кокса. Самые распространенные причины это
плохое состояние оборудования, нарушения ПТЭ, газование
арматуры герметизации.
Загрузка угольной шихты в коксовые печи имеет свои
особенности, влияющие на величину выбросов, при использо-
вании влажной и термоподготовленной шихты. При загрузке
угольной шихты влажностью 7-10 % применение паровой или
гидроинжекции газов загрузки в газосборники, соблюдение
ПТЭ обеспечивает на 85-90 % отсутствие сколько-нибудь за-
метных выбросов. Основными при этом является чистота га-
зоотводящей арматуры, давление пара в паровой линии ин-
жекции не менее 0,7-1,0 МПа и порядок выпуска шихты из
бункеров загрузочного вагона.
При этом, если в районе среднего загрузочного люка в
подсводовом пространстве камеры обеспечивается разрежение
не менее 50 Па, (но не более 100 Па во избежание разгра-
фичивания кладки в зоне люка), обеспечивается полная без-
154
дымность. Большое значение имеет также точная посадка те-
лескопов углезагрузочного вагона на отверстия загрузочных
люков. При загрузке термоподготовленной шихты применять
инжекцию газов загрузки невозможно, в рузультате большого
уноса мелких классов сухого угля. Поэтому для загрузки
нагретого угля применяют трубопроводную или конвейерную
загрузку, или очищают газы загрузки на специальной уста-
новке, расположенной в вагоне, или отдельной тележке. Не-
которое количество пыли и, как следствие, образование аэ-
розолей, уносится при планировании шихты в процессе заг-
рузки, в особенности, при полном извлечении планира из
печи. Обычно планирный выгреб не превышает 40-50 кг, но
иногда при снижении влажности шихты, увеличении степени
измельчения, (если увеличивается количество класса менее
0,5 мм) планирный выгреб увеличивается. Одновременно,
особенно при ветренной погоде, увеличивается пылеунос.
После загрузки камеры коксования и отключения инжекции
основным источником выбросов является выделение газа в
результате плохой работы арматуры герметизации (двери,
планирные лючки, крышки стояков, загрузочные люки), неп-
лотности кладки верха и фасадных стенок печей. Выделение
газа из неплотностей дверей, планирных лючков, крышек
стояков и загрузочных люков происходит только в результа-
те плохой очистки их от отложений после выдачи кокса,
плохой работы прижимающих устройств, изношенности уплот-
няющих поверхностей. Новая дверь устанавливается на печь
с проверкой величины зазора между поверхностью рамы и но-
жом двери под щуп 0,1 мм.
Практика эксплуатации коксовых печей показывает, что
если неплотности в месте соприкосновения уплотняющего но-
жа с рамой не более 0,2 мм, то смолистыми отложениями па-
рогазовых продуктов разложения угля они быстро полностью
забиваются. Следует иметь в виду, что даже при отсутствии
видимого выделения газа, двери являются источником выбро-
сов. В результате плохой очистки дверей неплотности могут
быть до 5 мм. Непосредственные измерения на коксовых ба-
тареях различных систем, на отечественных заводах с раз-
ным уровнем эксплуатации показали, что на коксовой бата-
рее с 61-72 печами может быть одновременно до 60 газующих
элементов в час, причем выделение газа наблюдается от
"сильного" (130 л/с) до "слабого" (0,1 л/с). Наблюдения
155
показывают увеличенное количество газующих элементов g
вечерние и ночные смены. Исследования показывают, что да.
же при "нормальной эксплуатации" выбросы таких веществ
как синильная кислота, и бензпирен весьма значительны и
составляют соответственно 90-1200 и 3,6-20 мг на одну
дверь.
При мокром тушении кокса выбросы в атмосферу зависят
от крупности кокса и качества воды, подаваемой на туше-
ние. Мелкий кокс охлаждается быстрее, крупный медленнее.
Менее прочный кокс дает повышенное количество мелочи, ко-
торая уносится с паром в трубу тушильной башни. Другой
фактор, который оказывает влияние на качество образую-
щихся выбросов башни тушения — скорость охлаждения кокса.
При использовании разбрызгивающих форсунок образуются
мелкие капли воды, которые не могут проникнуть через слой
пара, образующегося непосредственно у поверхности кокса.
В результате скорость тушения понижается. Прямая струя
проникает через слой пара, при этом скорость охлаждения
повышается. Однако при этом усиливается растрескивание
кокса, а следовательно, выход мелких частиц, которые уно-
.сятся из башни. При тушении чистой технической водой выб-
росы 3,4 бензпирена на порядок меньше, чем при тушении
фенольной. Некоторые коксохимические заводы не имеют воз-
можности сбрасывать сточные воды и направляют их на башни
тушения. В этом случае качество фенольных вод регламенти-
руется ПТЭ.
При сухом тушении кокса основными источниками выбросов
являются сбросовые свечи, вентиляционная система разгруз-
ки кокса, вода системы промывки вентиляционных газов. В
выбросах содержатся оксиды углерода, серы и азота,
аммиак, фенолы, пыль. Выброс оксида углерода составляет
до 13% всех выбросов, пыль 7,5-1,1 кг/т потушенного кок-
са. Остальные вещества не более 13 г/т потушенного кокса.
Выдача кокса сопровождается залповыми выбросами пыли
(2,5-5,7 г/*?3) оксидов углерода, азота, серы, аммиака,
нафталина, бензола, синильной кислоты и других веществ в
пределах одного до сотен мг/т кокса. Залповый выброс
происходит в течение 30-50 с, но если учесть, что средний
восьмибатарейный коксохимический завод производит более
400 выдач в сутки, можно оценить "вклад" процесса выдачи
кокса в загрязнение атмосферы. Основным источником вред-
156
лых веществ являются участки недогретого кокса "недодал",
который является и основным "поставщиком" перечисленных
выше веществ и в установках сухого тушения. Проведенные
исследования показали, что при выгрузке готового кокса
унос пыли может составлять 0,34 кг/т кокса, в то время
как при выдаче неготового кокса эта цифра составляет 1,1
кг/т кокса.
Организованные выбросы продуктов горения коксовых ба-
тарей из дымовых труб зависят от производительности бата-
реи, срока ее службы и уровня эксплуатации. Новая коксо-
вая батарея со сроком службы до 5 лет имеет плотную
заграфиченную кладку камер коксования и прососы парогазо-
вых продуктов в отопительную систему невелики. Нормальным
считается положение, когда прососы парогазовых продуктов
не больше 2,5 % от количества выделяющегося при коксова-
нии газа. При этом положении, просочившиеся в отопитель-
ную систему печей парогазовые продукты коксования сгорают
в отопительной системе практически нацело, так как сжига-
ние газа происходит с избытком воздуха. Кроме того, неко-
торое количество воздуха подсасывается в систему через
неплотности кладки и систему обезграфичивания. Горением
просочившихся в отопительную систему продуктов коксования
объясняется наличие оксида углерода в дымовых газах, тог-
да как теоретически его не должно быть, так как на обог-
рев печей подается расчетное соответственно составу ото-
пительного газа количество воздуха.
В процессе старения коксовой батареи в кладке камер
коксования образуются трещины, прогары. При загрузке ка-
меры шихтой много парогазовых продуктов коксования попа-
дает в отопительную систему и сгорает не полностью с об-
разованием значительных количеств оксида углерода и сажи
(прямые определения показали возможное содержание сажи в
дымовых газах коксовой батареи до 170 мг/м3). Черный ды-
мовой шлейф из труб коксовых батарей, которого не должно
быть, так как отопительный газ сгорает без выделения ка-
ких-либо видимых частиц, показывает состояние кладки кок-
совой батареи и уровень ее эксплуатации. Если камеру кок-
сования продержать открытой более положенного на ее обс-
луживание времени, кладка разграфичивается и труба начи-
нает дымить.
Обычно при соблюдении установленного ПТЭ гидравличес-
157
£ого режима заграфичивание кладки печей вновь пущенной
коксовой батареи наступает через некоторое время, в тече-
ние которого величина прососов газа в отопительную систе-
му постепенно уменьшается и достигает постоянной величи-
ны, после которой стены камер можно считать заграфиченны-
ми. В этом случае дымления труб коксовых батарей не наб-
людается. Следует отметить, что на старых изношенных кок-
совых батареях, или там, где частые нарушения ПТЭ прососы
могут достигать 10 % и более.
Технология подавления выбросов углекоксового блока
В технологии подготовки угля наиболее уязвимые места,
где уголь может пылить, окожушиваются, запрещается работа
при сильном ветре, на открытом угольном складе, места вы-
тяжных устройств сбросов воздуха, или теплоносителя обо-
рудуются рукавными фильтрами, или циклонами. При термо-
подготовке газовым теплоносителем большое значение имеет
скорость подачи угля. При увеличении скорости подачи с 74
до 98 т/ч выбросы органических веществ возрастают.
При загрузке угля в камеры коксования пыле- и дымопо-
давление осуществляется следующими способами: порядком
выпуска шихты из бункера загрузочного вагона; установкой
очистной системы на вагоне; соединением бункеров загру-
зочного вагона, через отсасывающее устройство, со спе-
циальными коллекторами — сборниками газов загрузки и да-
лее со стационарными газоочистными устройствами. Исполь-
зование передвижных стационарных установок по очистке га-
зов загрузки на заводах Японии и США позволяет достигать
степени очистки 60-320 м3 газов загрузки до содержания
75-201 г пыли на одну загрузку от 27 до 26 т в одну каме-
ру. Ликвидацию выбросов газа из установленных загрузочных
люков обеспечивает качественная их очистка и уплотняющий
раствор при установке.
Герметизацию дверей и планирных лючков должна обеспе-
чивать качественная очистка привалочных поверхностей и
нормальная работа прижимных устройств. Разработан способ
уплотнения дверей с помощью прокладки асбестового шнура
по периметру уплотняющего ножа. Способ дал хорошие ре-
зультаты. Недостатком его является большой расход асбес-
та, а в результате повышенные расходы на эксплуатацию
158
«верей. Для улавливания выбросов при выгрузке кокса при-
меняют в основном три способа: 1) кожух; 2) подвижный вы-
тяжной колпак, соединяемый со стационарными коллекторами
й газоочистными установками; 3) подвижные вытяжные колпа-
ки, соединенные с подвижными газоочистными установками.
Применяется вытяжной колпак на двересъемной машине, кото-
рый соединяется при выдаче со стационарным коллектором,
отводящим выброс при выдаче на очистную установку
(см.гл.У!).
При мокром способе тушения эффективным способом умень-
шения выбросов мелких классов кокса, является устройство
специальных отбойников-сепараторов. Примерно 80 % аэрозо-
ля в тушильной башне составляют частицы размером менее 15
мкм. Сепараторы уноса пригодны для улавливания частиц не
менее 50 мкм. Примерно 90 % частиц размером менее 10 мкм
может быть удалено из потока пара форсуночными скруббера-
ми с расходом воды 4’10-4/м3 газа. Но форсунки для очень
тонкого распыления воды имеют малый диаметр и требуют по-
дачи чистой воды.
Отвод газового потока, который подлежит очистке должен
осуществляться так, чтобы вода не попадала на кокс. Чтобы
создать достаточную тягу для удаления тумана минимальная
высота тушильной башни должна быть не менее 30 м.
Применение импульсного тушения позволяет снижать выб-
рос в атмосферу капель на 48-50 %, однако при этом увели-
чивается расход энергии на тушение. На количество вредных
веществ, выделяющихся при сухом тушении кокса, оказывает
существенное влияние' техническое состояние и уровень
эксплуатации установки. При снижении производительности
УСТК с 50 до 26т/ч удельные выбросы вредных веществ че-
рез свечу дымососа и форкамеры увеличиваются в 3-50 раз.
Установлено, что в шламовых водах УСТК содержится фенол,
аммиак и другие вредные вещества. Поэтому целесообразна
передача их на БХУ.
Для снижения количества вредных выбросов УСТК нельзя
допускать поступление неготового кокса, необходимо пол-
ностью ликвидировать пропуски циркуляционного газа, обес-
печить его минимальную скорость циркуляции.
Для уменьшения количества неорганизованных выбросов из
труб коксовых батарей прежде всего необходимо вести
эксплуатацию в соответствии с ПТЭ, чтобы кладка печей не
159
разграничивалась. Необходимо также своевременно произво-
дить профилактические ремонты с целью уплотнения повреж-
денных участков.
Глава VIII. ТЕХНОЛОГИЯ ОБОГРЕВА КОКСОВЫХ БАТАРЕЙ
1. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ТЕХНОЛОГИИ ОБОГРЕВА
КОКСОВЫХ ПЕЧЕЙ
Отопление современных коксовых печей всех систем,
предназначенных для слоевого коксования угольной шихты,
осуществляется в соответствии со следующими основными
принципами:
изменение температурного режима коксования по всей
коксовой батарее в целом достигается за счет изменения
подачи тепла (количества отопительного газа) на обогрев.
Изменение температурного режима отдельных печей или эле-
ментов отопительной системы достигается за счет изменения
сечения соответствующих проходных отверстий для газа и
воздуха, соединительные каналы (косые ходы), горелки, га-
зовоздушные клапаны, газоподводящая арматура и т.д;
равномерность (одинаковость) качества кокса во всех
камерах коксовой батареи достигается за счет обеспечения
одинаковых температур в однотипных элементах отопительной
системы коксовых печей. А это, в свою очередь, может быть
достигнуто за счет одинаковых размеров газоподводящей и
газоотводящей арматуры, однотипных элементов отопительной
системы. Если обеспечены одинаковые размеры однотипных
элементов, через которые проходят отопительный газ и воз-
дух, и отводятся продукты горения, то в эти однотипные
элементы (отопительные каналы, простенки) может подавать-
ся одинаковое количество тепла и, значит, процесс коксо-
вания во всех печах батареи будет проходить одинаково;
движение газовых потоков в отопительной системе коксо-
вых печей (отопительных газов, воздуха, продуктов сгора-
ния) осуществляется за счет тяги дымовой трубы;
160
конструкция коксовых печей и тяга дымовой трубы обес-
печивают такое положение, что давление в отопительной
системе коксовых печей на всем пути прохождения газовых
потоков меньше атмосферного и меньше давления в камере
коксования. Обогрев коксовых печей основан на использо-
вании тепла, сгорающих в отопительной системе газов.
Газы для отопления коксовых печей
г
Как правило д'ля этой цели используют коксовый и домен-
ный газы, из смеси в различных соотношениях. В качестве
добавки в смесь газов иногда применяют природный газ. На
предприятиях, кооперирующихся с азотно-туковым произ-
водством для обогрева используется богатый (обезводоро-
женный) газ. Редким стало применение генераторного газа.
Характеристика отопительных газов приведена в табл.5.
Использование того или иного газа для обогрева коксо-
вых печей в значительной степени определяется коньюктур-
ными соображениями, наличием в данном экономическом райо-
не достаточных ресурсов природного газа, доменных печей,
могущих обеспечить коксовую батарею бесперебойным снабже-
нием доменным газом и др.
Коксовый газ имеет температуру воспламенения
600-650 °C, короткое пламя, отличается высокой скоростью
горения (до 75 м/с). В зависимости от работы улавливающей
аппаратуры содержит различное количество смолистых и тя-
желых углеводородов. Метан и другие углеводороды, проходя
по газоотводящим каналам в кладке коксовых печей, разла-
гаются с выделением графита, что требует принятия особых
мер для предотвращения забивания газоподводящих каналов и
горелок (декарбонизации).
Теплота сгорания богатого обезводороженного газа на
25-30 % выше, чем у коксового, так как значительно выше
содержание метана, (табл.6). Температура воспламенения
составляет 640—670 °C.
Несмотря на более высокую теплоту сгорания отапливать пе-
чи таким газом трудней, чем коксовым, так как обезводоро-
Женный газ значительно интенсивнее заграфичивает газопод-
водящую систему.
161
Состав, %, отопительных газов
Наименование При- род- ный газ Коксо- вый Домен- ный Смесь 95% домен- ного и 5% кок- сового Гене- ратор- ный Бога- z тый
Диоксид углерода, со2 2,4 11,0 10,57 4-6
Тяжелые углево- дороды 8-16 2,2 0,11 3,5-4,5
Кисло- род, О2 — 0,4 0,3 0,305 0,3-0,6 о,9-1,1
Оксид углерода, со 6,0 28,0 26,90 26-30 9-12
Водород, Н2 59,5 2,7 5,54 8-10 3-6
Метан, сн4 84-92 ‘ 25,5 0,2 1,465 1-2 50-52
Азот, N2 — 4,0 57,8 55,11 55-57 23-26
Теплота сгорания, кДж/м3 17934- 3931- 4158 4900- 22800-
18033 3712 5000 23000
В связи с низкой теплотой сгорания доменного газа и ее
колебаниями, коксовые печи отапливают смесью доменного с
коксовым или природным в количестве 1,5-15 %, которые
должны добавляться в специальных автоматических смеси-
тельных станциях, снабженных калориметрами. В результате
теплота сгорания доменного газа повышается до 4160-5408
кДж/м3.
Температура воспламенения доменного газа 640-650 °C.
Скорость горения составляет до 50 м/с, т.е. он горит зна-
чительно медленнее, чем коксовый и факел горения его зна-
чительно выше. Температура горения доменного газа ниже на
100-200 °C. Кроме низкой теплоты сгорания недостатком до-
менного газа является содержащаяся в нем пыль, которая со
временем накапливается в отопительной системе. Генератор-
ный газ близок по свойствам доменному газу.
Поскольку теплота сгорания газа определяется его сос-
тавом, а состав не остается постоянным даже на одном и
162
хом же заводе, для получения сравнимых результатов данный
объем газа пересчитывают на равноценный по количеству
тепла объем газа с некоторой условной теплотой сгорания.
В качестве такой условной теплоты сгорания принимают ве-
личину 16760 кДж/м3 для коксового газа и 4190 кДж/м3 для
доменного газа. Пересчитанный объем газа называют приве-
денным по теплоте сгорания.
Теплота сгорания может быть низшей и высшей. Низшая
теплота сгорания Qfa представляет собой количество тепла,
выделившегося при полном сгорании 1 м3 газа при условии,
что образующиеся при горении пары остаются в парообразном
состоянии. При расчетах пользуются только низшей теплотой
сгорания, так как отходящие продукты сгорания содержат
водяные пары.
Теплота сгорания с учетом тепла, выделившегося при
конденсации водяных паров, называется высшей опре-
деляется при сжигании газа в автоматическом калориметре:
- G&-600W, где W ~ количество воды.
Количество воздуха, требуемое для горения, и состав
продуктов сгорания определяют по реакциям горения компо-
нентов газа. При одинаковых температурах и давлениях в
одинаковых объемах газа содержится одинаковое число моле-
кул. Таким образом, если по реакции для сгорания 1 моле-
кулы, например, метана требуется 2 молекулы кислорода, то
ио закону Авогадро для сжигания 1 м3 метана при нормаль-
ных условиях требуется 2 м3 кислорода.
Горючими составляющими коксового газа являются: водо-
род; метан; оксид углерода; тяжелые углеводороды (в Рас*
четах процессов горения принимают, что последние пол-
ностью состоят из этилена — С2Н4. (Сероводород должен
улавливаться и в расчетах горения обычно не учитывается).
Реакции горения горючих компонентов следующие: метан —
СН4 + 2О2 = СО2 + 2Н2О; оксид углерода -
2СО + О2 = 2СО2; водород 2Н2 + О2 = 2Н2О; тяжелые углево-
дороды — С2Н4 + ЗО2 = 2СО2 + 2Н2О. Из этих реакций сле-
дует, что для сгорания 1. м3 оксида углерода при нормаль-
ных условиях требуется 0,5 м3 кислорода, при этом получа-
ется 1 м3 СО2. Таким же образом рассчитывают требуемое
количество кислорода и объем получаемых продуктов сгора-
ния для других реакций.
Чтобы узнать сколько воздуха требуется для горения,
163
нужно количество требуемого кислорода разделить на 0,21,
так как в воздухе содержится 21 % по объему кислорода и
примерно 79 % по объему азота. Для расчета требуемого ко-
личества сухого воздуха Ln пользуются следующими соотно-
шениями: требуемое теоретическое количество кислорода
О2Т:О2Т = 0,5 (СО + Н2) + 2СН4 + 3CWH„ - О2/100; теорети-
ческое количество сухого воздуха;
LT = 10002Т/21 = 02Т/0,21; практическое количество сухого
воздуха: Lw = <х • LT; где а — коэффициент избытка воздуха
(значение этого коэффициента раскрывается ниже).
При сжигании 1 м3 метана выделяется 35866,4 кДж тепла,
1 м3 оксида . углерода — 12737,6 кДж, водорода —
10852,1 кДж, тяжелых углеводородов — 71230,0 кДж.
Пример расчета горения коксового газа приведен в
табл.6. При сжигании 100 м3 кокосового газа расход теоре-
тически необходимого количества сухого воздуха составит:
Таблица б
Расчет горения коксового газа, м3 на 100 м3 газа
Компо- Содержа- Требует- Переходит в продукты сгорания
ненты ние в га- ся кисло-
зе, % рода для горения, м3 Диоксид Азот Водяной пар углеро- да, СО2
СО2 2,4
С2Н4 2,2
О2 0,4
СО 6,0
Н2 59,5
СН4 25,5
N2 4,0
из воздуха —
Н2О из
газа —
6,6 2,4 4,4 — ✓ 4,4
-0,4 — —
3,0 6,0 — —
29,75 —- — 59,5
51,0 25,5 51,0
4,0
— — 338,45 6,4
— 2,4
89,95/0,21 = 428,4 м3. Из воздуха в продукты сгорания пе-
реходит азот, количество которого составит:
428,4-89,95 = 338,45 м3. Количество водяных паров, посту-
пающих вместе с воздухом, составляет 6,4 м3, а вместе с
газом 2,4 м3 (при нормальных условиях). Таким образом,
продукты сгорания содержат:
СО2 = 38,3/504,45x100 % = 7,59; Н2О = 123,7/504,45-100 =
164
= 24,52; N2 = 342,45/504,45 • 100 = 67,89 %. Практикой теп-
лотехники установлено, что сжигание любого топлива должно
производиться при подаче большего количества воздуха на
сжигание, чем это требуется по расчету. Величина выражаю-
щая отношение фактически подаваемого количества воздуха к
теоретически необходимому, называется коэффициентом
избытка воздуха и обычно обозначается знаком а.
Установление правильного коэффициента избытка воздуха
имеет очень большое значение в технологии обогрева коксо-
вых печей. При недостаточном а отопительный газ сгорает
не полностью и расход топлива на коксование увеличивает-
ся. Так, при обогреве бедным газом при низких коэффициен-
тах избытка воздуха, отличающихся от оптимального на
0,05-0,1; перерасход отопительного газа может достигать
8-9%. -
Увеличение коэффициента избытка воздуха также приводит
к перерасходу тепла, так как повышается унос тепла с ды-
мовыми газами в дымовую трубу. Кроме того, коэффициент
избытка воздуха в значительной степени определяет равно-
мерность обогрева коксовой камеры по высоте, так как при
большом избытке факел укорачивается, а при недостатке
воздуха горение замедляется и факел вытягивается, соот-
ветственно этому может недогреваться или перегреваться
верх коксового пирога и подсводовое пространство, что от-
ражается- на "качестве химических продуктов коксования.
Фактический состав продуктов сгорания определяется хи-
мическим анализом. При этом получается состав сухих про-
дуктов сгорания, исходя из которого можно определить, при
каком коэффициенте избытка воздуха сжигается газ. Обычно
для этого пользуются формулой: а = 1+.КхО2/СО2; где К —
коэффициент, зависящий от состава отопительного газа и
подсчитывается по формуле: К = ЕСО2/О2Т (где SCO2 — коли-
чество диоксида углерода в м3, которое образуется при
сжигании газа без избытка воздуха, О2Т — теоретическое
количество кислорода в м3, необходимое для сжигания
газа).
В условиях нормальной работы коксовых печей величина
К = 0,42:0,43, при работе на коксовом газе и 2,5:2,6 при
обогреве печей доменным газом.
Если в продуктах сгорания, кроме кислорода и диоксида
углерода, содержится оксид, то количество избыточного
165
кислорода равно О2 = 0,5/СО, а вместо СО2 берут сумму
со2+СО.
л»
t
Тепловой баланс коксовых печей
и расход тепла nd коксование
Тепловой баланс коксовых печей составляется при расче-
тах и проектировании новых конструкций коксовых печей, в
условиях работающей установки для выявления неэффективных
статей расхода тепла, для его снижения, для снятия пока-
зателей после регулирования обогрева. Основное назначение
теплового баланса — определение расхода тепла на коксова-
ние. Опрделенные ’ на основании теплового баланса теплотех-
нический и термический коэффициенты полезного действия
различных коксовых батарей позволяют сравнивать эффектив-
ность их работы и оценивать различные системы коксовых
печей. Тепловые балансы составляются на единицу тепла
обычно на 1000 кг шихты или 1000 кДж тепла.
При расчете теплового баланса коксовых печей считает-
ся, что потери тепла за счет химической неполноты сгора-
ния отопительного газа не должно быть, так как при пра-
вильном сжигании весь газ должен сгореть в отопительной
системе коксовых печей.
Расход тепла на коксование зависит от вида отопитель-
ного газа, свойств угольной шихты (влажности, выхода ле-
тучих веществ), от эксплуатационных факторов (уровень
температур, период коксования и др.) и от конструкции ба-
тареи (система печей, изоляция и т.д.).
Различают полный расход тепла на коксование, который
учитывает все тепло, израсходованное в коксовой печи,
включая, кроме тепла сгорания отопительного газа, тепло
от сгорания сырого коксового газа, просочившегося через
возможные неплотности в отопительную систему и т.д.
Расход тепла зависит в значительной степени, от коэф-
фициента полезного действия коксовой батареи, то есть ее
конструкции, который является отношением полезного дейст-
вия затраченного тепла к общему количеству- израсходован-
ного тепла. "Полезное" тепло на собственный процесс кок-
сования, которое уходит с раскаленным коксом и летучими
продуктами коксования, поступающими в газосборник, тепло-
излучением кладки печей и с продуктами горения в трубу.
166
Теплотехнический коэффициент полезного действия
коксовой батареи:
КДДтвПЛ. = Собш”(0П.Г. + 0ПОТ * ЮО %/Собщ, где Собш
общее количество тепла; £?пг — потери тепла с продуктами
горения; QnoT — потери тепла в окружающую среду.
Теплотехнический КПД современных коксовых печей сос-
тавляет Bi настоящее время 72-76%. Для оценки совершества
конструкции коксовых печей важно также знать, какая часть
подведенного тепла может быть использована теоретически.
Это характеризуется показателем термического КПД:
КПДтер = Ообщ-Сп.г/Собщ • 100 %, где: еп.г. “ потери тепла
с продуктами горения в дымовую трубу; бобш ~ общее коли-
чество затраченного тепла. Термический КПД современных
коксовых печей составляет 79-85 %. С учетом коэффициента
полезного действия коксовых печей расход тепла на коксо-
вание угольных шихт составляет для новых коксовых батарей
различных конструкций при обогреве коксовым газом 2300-
2400 кДж/кг, а при обогреве смесью доменного и коксового
газами 2500-2700 кДж/кг, (сухой шихты).
В практике работы заводов расхода тепла на коксование
шихты определяется по инструкции, согласно которой для
тепловой характеристики процесса коксования, конструкции
коксовых печей и их состояния определяется расход тепла
на коксование 1 кг шихты, приведенной к влажности 8%
?прив. ~ Чф + 33,5(8-И^),
где дПРИВ — приведенный расход тепла на коксование шихты
8% влажности: кДж/кг; дф — средний расход тепла на кок-
сование 1 кг шихты фактической влажности за отчетный пе-
риод, кДж/кг; 33,5 — поправка расхода тепла на каждый 1 %
влажности шихты выше 8%; Wrt — рабочая влажность шихты в
среднем за отчетный период выше 8 %. Для шихты влажностью
ниже 8% поправка не вводится.
9ф = 1лн'Сн/ш кДж/кг,
где Ин — среднечасовой расход газа за отчетный период, с
учетом поправки на кантовку, м3/ч; — низшая теплота
сгорания отопительного газа, кДж/м3; Ш — среднечасовой
количество шихты фактической влажности, израсходованное
на коксование, кг/ч.
Расход тепла на испарение 1 кг влаги и перегрев пара в
2 раза больше, чем на коксование 1 кг угольной шихты. Но
изменения влажности влияют и на характер теплопереноса в
167
угольной загрузке, изменение температуры подсводового
пространства, то есть на температуру парогазовых продук-
тов коксования.
Увеличение влажности угольной шихты повышает расход
тепла на коксование. Повышение выхода летучих веществ
также влечет за собой увеличение расхода тепла. Поэтому с
ростом долевого участия в шихте газовых и длиннопламенных
углей следует ожидать увеличения расхода тепла на коксо-
вание. Эта же тенденция наблюдается и при увеличении в
составе шихты углей высокой степени метаморфизма, что
объясняется отрицательными тепловыми эффектами при темпе-
ратуре 950—1000 °C и повышенной величиной средней удель-
ной теплоемкости полученного кокса.
Органические вещества, добавляемые в шихту любым спо-
собом (микродобавки, спекающие добавки, частичное брике-
тирование), как правило повышают расход тепла на коксова-
ние.
Сокращение периода коксования влечет за собой повыше-
ние температуры в отопительной системе, а значит увеличи-
ваются потери тепла в окружающую среду и с дымовыми газа-
ми. Расход тепла на коксование при отоплении печей любым
богатым газом (коксовый, богатый, природный) ниже, чем
при использовании для обогрева бедного (доменный, генера-
торный) газа или его смеси с коксовым, несмотря на то,
что температура горения коксового газа выше, чем бедного,
продукты сгорания доменного газа имеют значительно боль-
шую плотность, чем у коксового и поэтому, учитывая их
теплоемкость потери тепла с дымовыми газами больше.
Расход тепла на коксование на батареях системы ПК, ПК-
2К выше, чем на батареях системы ПВР. Системы с нижним
подводом имеют более низкий расход тепла.
Общезаводская норма расхода тепла на коксование (отно-
сительный расход) устанавливается в килограммах условного
топлива на тонну сухой шихты.
Относительный расход тепла определяется по формуле
<7отн.= ?ф * Ю0/100—Wrt кДж/кг; где <?отн — относительный
расход тепла на коксование сухой шихты за отчетный пери-
од, кДж/кг; нормативная величина расхода тепла на коксо-
вание — важная характеристика коксовой батареи, так как
около 30 % расходов на передел шихты в кокс составляют
затраты на обогрев коксовых печей.
168
2. ТЕМПЕРАТУРНЫЙ РЕЖИМ КОКСОВАНИЯ
Уровень температур в вертикалах отопительных простен-
ков должен устанавливаться по готовности кокса и
соответствовать заданному обороту печей. Температура в
осевой плоскости коксового пирога в конце периода коксо-
вания должна достигать 1050 ± 50 °C в зависимости от , рода
коксуемого угля и назначения кокса. Ни в одной из точек
температура в осевой плоскости коксового пирога не должна
превышать 1150 °C для обеспечения сохранности кладки. В
связи с этим важен своевременный контроль за температурой
в осевой плоскости коксового пирога, особенно при измене-
нии отдельных параметров режима или сырьевой базы коксо-
вания. Динамика нагрева, конечные температуры в осевой
плоскости коксового пирога, равномерность нагрева по вы-
соте контролируются путем измерения температур с помощью
хромель-алюмелевых термопар через загрузочные люки на
разных уровнях в трех печах различных серий. Полученные
данные усредняются.
Кроме измерения температуры в коксе, равномерность
нагрева коксового пирога по высоте может определяться пи'-
рометрами установленными на коксонаправляющей, а также
косвенно контолироваться путем измерения оптическим пиро-
метром кладки верха и низа вертикалов в смежных отопи-
тельных простенках. Измерение температур в коксовом пиро-
ге при регулировании обогрева производится в четырех
точках по высоте камер.
Общая длина чехлов термопар определяется по следующей
формуле (все размеры в мм) l=a(H—h) + 50; где I — общая
длина чехлов; а — высота перекрытия камеры; Н — общая вы-
сота камеры; h — расстояние от пода камеры до замеряемого
уровня по высоте коксового пирога; 50 — величина выступа-
ющей части чехла над крышкой загрузочного люка.
Длина термопар для каждого замеряемого уровня коксово-
го пирога должна быть на 150 мм больше длины соответству-
ющего чехла. При этом, контрольной величиной температуры
кокса является средняя температура по всем люкам, изме-
ренная за 15 мин до выдачи кокса. Чехлы с термопарами
вводятся в загрузку на седьмом-восьмом часе периода кок-
сования через отверстия в специальных крышках загрузочных
люков. Печь, в которой должен производиться замер темпе-
169
ратуры в коксе, должна быть загружена равномерно и иметь I
высоту подсводового пространства в пределах 250—350 мм
под каждым загрузочным люком. Для проверки этого положе-
ния производится измерение подсводового пространства под
каждым загрузочным люком.
Следует отметить, что при недогрузах или перегрузах
печей шихтой температура в коксовом пироге значительно
перераспределяется в связи с изменением плотности загруз-
ки и высоты подсводового пространства. При недогрузах от-
мечается перегрев верха коксового пирога и подсводового
пространства, при перегрузах и переуплотнении шихты в
верхней части характер температур полярно изменяется и в
том и другом случае распределение температур в коксе не
может быть использовано для изменения расстановки регули-
ровочных средств в отопительной системе печей. Замеры
температуры в коксе производятся через каждый час, пред-
последний замер производится за 35 мин до конца периода
коксования и последний замер — за 15 мин.
По результатам измерений температур в осевой плоскости коксового пирога
корректируются температуры в отопительных каналах, расстановка регулировоч-
ных средств и разность температур между машинной и коксовой сторонами для
обеспечения равномерного прогрева кокса по длине и высоте камеры коксова-
ния.
Одним из важнейших показателей температурного режима является правильное
распределение температур по длине отопительных простенков и поддержание
требуемых ПТЭ соотношений температур между отдельными отопительными канала-
ми. Основные требования к распределению температур в отопительных простен-
ках следующие.
Возрастание температур по вертикалам с машинной стороны на коксовую
должно быть равномерным. Кривая температур между третьим — четвертым верти-
калами машинной и коксовой сторон должна приближаться к наклонной прямой с
максимумом на третьем — четвертом вертикале коксовой стороны. Такое распре-
деление температур обеспечивает достаточно равномерное и одновременное пос-
певание кокса по длине камеры.
Разность температур между соседними вертикалами отопительного простенка
(кроме первых третьего — четвертого вертикальных каналов машинной и коксо-
вой сторон) не должна превышать 20 °C, для печей, находящихся в эксплуатации
более 20 лет, допускается разность между соседними вертикалами 30 °C.
Разность температур между соседними вертикалами (кроме первых третьих —
четвертых вертикалов машинной и коксовой сторон) на средних из десяти прос-
тенков не должны превышать ± 10 °C, а при сроке службы батарей свыше 20 лет
± 15 °C, на общебатарейной кривой соответственно ±7 и ± 10 °C.
Максимальная температура в любой точке кладки любого вертикала отопи-
тельных простенков не должна превышать через 20 с после прекращения подачи
газа 1450 °C.
Это объясняется тем, что измерение температур в отопительных каналах
производится на поду вертикала, а максиамальная температура располагается
выше на 0,8-1,2 м в зоне ядра факела горения. При этом в зависимости от
170
конструкции печей, рода отопительного газа, степени циркуляции максимальная
температура стены отопительного канала может быть значительно выше, чем на
поДУ вертикала (на 100-150 °C). Поэтому, если допустить температуру пода
вертикала выше 1450 °C, температура в зоне ядра факела может стать опасной
для динасовой кладки, у которой температура деформации под нагрузкой в пре-
делах 1650-1680 °C.
Средние рабочие температуры на поду контрольных вертикалов не должны
превышать 1410 °C. Температура в крайних вертикалах должна устанавливаться
в зависимости от температуры кокса против оси крайнего вертикала, которая
должна поддерживаться в пределах не ниже 850-950 °C. Перепад температур по
высоте головок коксового пирога целесообразно поддерживать не более 100 °C.
Уровень температур в крайних вертикалах в значительной степени определя-
ет продолжительность службы стен камер в головочной зоне. Это связано со
специфическими условиями работы крайних ветрикалов из-за потерь тепла фаса-
дами отопительных простенков и охлаждения их головочной части при снятии
дверей. Температуры в крайних вертикалах должны поддерживаться в пределах,
исключающих ее падение на стенках камеры ниже опасных для динасовых огнеу-
поров, т.е. ниже 600 °C.
С другой стороны, чрезмерно высокие температуры в крайних вертикалах,
особенно печей системы ПВР, могут приводить к перегреву кокса и стен против
предкрайних вертикалов. Поэтому средняя температура в крайних вертикалах
(по замеру без поправки на приведение к 20 с) должна быть ниже приведенных
температур в контрольных вертикалах не более, чем на 100 °C и не превышать
1260 с машинной и 1300 °C с коксовой стороны. При работе на удлиненных пе-
риодах коксования температуры в крайних вертикалах должны поддерживаться в
среднем на батарее не ниже 1140 °C с машинной и 1180 °C — с коксовой
стороны.
Важное значение для поддержания правильного температурного режима имеет
методика и последовательность измерений.
Замер температур по контрольным вертикалам производится раз в сутки при
температурах до 1350 °C (с коксовой стороны) и раз в смену при температурах
®ыше 1350 °C, так как при этих температурах повышается опасность перегрева
ускоренною в связи с этим износа. Замеряется температура накала кирпича,
расположенного на поду вертикала между гнездом горелки и косыми ходами.
Контрольным вертикалами считаются шестой — седьмой с машинной и четвер-
тый — шестой с коксовой стороны. Выбор контрольных вертикалов производится
с учетом расположения загрузочных люков. На печах системы ПВР с горением
газа в четных, либо в нечетных вертикалах следует учитывать также и то обс-
тоятельство, чтобы контрольные вертикалы с машинной коксовой стороны были
на разных кантовках для возможности последовательного измерения в них тем-
ператур. Вне зависимости от системы печей замеры следует начинать от канто-
вочного помещения, через 5 мин после кантовки и выполнять следующим
образом:
В печах системы ПВР с горением газа одновременно во всех четных, либо
нечетных вертикалях, на печах с групповым обогревом замер должен начинать-
ся с той стороны батареи, контрольные вертикалы которой находятся на нисхо-
дящем потоке. Замер производится в контрольных вертикалах всех простенков
данной стороны батареи. После перекантовки производится замер на. другой
стороне батареи, который начинается также от кантовочного помещения.
На печах системы ПК и ПВР с шахматной схемой горения газа в вертикалах
замер начинается с коксовой стороны батареи, и в одну кантовку замеряются
При шахматной схеме обогрева на печах ПВР горение происходит в четных вер-
тикалах одного простенка, в нечетных смежного, четных последующего и т.д.
171
контрольные вертикалы, находящиеся на нисходящем потоке обеих сторон бата-
реи. Переход для замера температуры на машинной стороне делается в конце
батареи, противоположном расположению кантовочного помещения. После кантов,
ки в том же порядке замеряются температуры в контрольных вертикалах осталь-
ных простенков.
Продолжительность замеров температуры в контрольных вертикалах должна
быть постоянной и одинаковой по кантовкам. Результаты замеров записываются
в сменный рапорт по установленной форме, подсчитываются средние температуры
за сутки по простенкам и батарее с машинной и коксовой сторон, определяются
коэффициенты равномерности среднесуточных температур по контрольным верти-
калам и постоянства среднесменных температур по батарее.
Коэффициент равномерности среднесуточных температур по контрольным вер-
тикалам — Kg определяется не менее, чем из 3-х замеров по формуле:
^б = 2/H-fiM-aK/2w; где tn — количество замеряемых на батарее простенков, за
исключением двух крайних простенков, а также простенков, ремортируемых и
"буферных** печей; ам — количество простенков с машинной стороны с отклоне-
ниями средних температур в каждом простенке свыше 20 °C от средней темпера-
туры на батарее; ак — то же на коксовой стороне.
Коэффициент постоянства среднесменных температур по батарее — Кс — опре-
деляется по формуле: Кс = 2Л-ЬМ-ЬК/2Л; где П — количество произведенных за-
меров температуры по длине батареи за анализируемый период времени; Ьм —
количество отклонений средних температур по машинной стороне батареи от за-
данной температуры более на ± 10 °C для батарей со сроком службы до 20 лет
и ± 10 °C — для батарей со сроком службы более 20 лет; Ьк — то же, на кок-
совой стороне.
Определение коэффициентов постоянства среднесменных температур по бата-
рее производится по данным средних температур за сутки, месяц или другой
отрезок времени, но не менее, чем по трем замерам.
Изменение направления газовых потоков (кантовка) приводит’" к тому, что в
отопительной системе происходит непрерывное изменение температуры в сторону
понижения и повышения. Ввиду невозможности произвести измерение температуры
одновременно во всех контрольных вертикалах батареи, в период наибольшей их
величины, замеряемые в контрольных вертикалах температуры приводят к 20-той
секунде после кантовки, для чего определяются соответствующие поправки. Это
необходимо также для того, чтобы не допустить превышения установленных ПТЭ
предельных температур в вертикалах, а также для возможности сопоставления
температур в одинаковых условиях с учетом времени замера.
Величина падения температуры за время между кантовками зависит от вида
отопительного газа, температуры нагрева кладки, продолжительности периода
между кантовками, степени рециркуляции, количества воздуха, поступающего на
обезграфичивание газоподводящих каналов в кладке, коэффициента избытка воз-
духа и от того, на каком часе периода коксования находятся коксовые печи,
граничащие с обогревательным простенком, в котором производится замер тем-
пературы, т.е. в конечном счете от степени нагрева пода отопительного
канала.
Определение падения температуры должно производиться в период нормальной
работы печей, при постоянном режиме на данном марше. Методика этих измере-
ний зависит от серийности выдачи и системы печей..
Температурный режим в верхней зоне регенераторов (в печах с боковым под-
водом) и в подовых каналах (в печах с боковым и нижним подводом газа) опре-
деляет параметры, обеспечивающие оптимальные условия распределения газовых
потоков в отопительной системе печей и их сохранность. Температура в верху
регенераторов динасовых печей с боковым подводом не должна превышать
1320 °C.
172
Температура продуктов горения на выходе из подовых каналов в газовоздуш-
цЬ1е клапаны, в центре газового потока, не должна превышать ла 10-той минуте
после кантовки 450 °C.
Измерения температур в регенераторах производятся оптическим пирометром
через смотровые глазки, точкой замера является центральная перегородка ре-
гененатора.
При обогреве батарей коксовым газом замеры температур в регенераторах
производятся на восходящем потоке, а при обогреве доменным газом на нисхо-
дящем потоке. В виду небольшого изменения температуры за время между кан-
товками, приведение замеренных температур в регенераторах к 20-той секунде
после кантовки не производится. Измерение температуры продуктов горения на
еыходе из подовых каналов регенераторов производится с целью правильного
распределения продуктов горения по регенераторам и служит для определения
теплотехнического КПД коксовых печей.
Замеры производятся хромель-копелевыми термопарами или ртутными термо-
метрами, имеющими шкалу не менее 500 °C, при работе регенератора на нисхо-
дящем потоке. Глубина погружения термопар или термометров в переходный пат-
рубок должна составлять 300 мм от его наружной поверхности. Для этого на
термопарах или термометрах делается асбестовая пробка, которая удерживает
их на требуемом уровне. Термопары или термометры вводятся через специальное
отверстие в переходном патрубке при работе регенераторов на восходящем по-
токе. После перекантовки на нисходящий поток, на 10-той минуте снимаются
показания измерительных приборов и производится их перестановка в следующие
клапаны, находящиеся в данную кантовку на восходящем потоке. Средние темпе-
ратуры в подовых каналах подсчитываются отдельно для машинной и коксовой
стороны, по газовым и воздушным клапанам.
3. ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО РЕЖИМА
КОКСОВЫХ ПБЧБЙ
Гидравлический режим, т.е. регламентированное распре-
деление давлений в камере коксования и отопительной сис-
теме коксовых печей является основным фактором, определя-
ющим необходимый срок их службы. С начала эксплуатации
объем камеры коксования полностью отделен от отопительно-
го простенка и теоретически они не должны сообщаться. Од-
нако на практике даже самая совершенная каменная кладка,
какой является кладка коксовых печей, не может быть абсо-
лютно плотной. В ней могут быть пустые швы, со временем
образуются трещины и при даже очень небольшой разнице
давлений в камере коксования и отопительных простенках,
может наблюдаться переток газовых и воздушных потоков че-
рез неплотности кладки камеры коксования.
В начале процесса коксования, когда из шихты происхо-
дит бурное выделение газообразных продуктов избыточное
давление в камере может достигать 6 кПа. При этом парога-
зовые продукты, проходят через трещины в кладке, или неп-
173
лотности дверей коксовой печи разлагаются, заполняя их
графитом и, таким образом, камера коксования полностью
отделяется от отопительной системы и атмосферы.
В конце периода коксования количество выделяющихся га-
зообразных продуктов резко снижается (выход летучих ве-
ществ в коксе 1 %). В результате может создаваться такое
положение, когда давление газов в камере коксования ста-
нет меньше атмосферного и меньше давления в отопительной
системе.- В этом случае кислород воздуха в отопительных
простенках и регенераторах на восходящем потоке может
способствовать выгоранию графита в пустых швах, трещинах
и других неплотностях раскаленной кладки простенков. Тот
же процесс будет происходить с углеродистыми отложениями
уплотнившими двери печей. После того, как углерод выго-
рит, кислород воздуха, проходя камеру коксования и сопри-
касаясь с раскаленным коксом, вызовет его интенсивное го-
рение. В местах горения развивается высокая температура
до 1600 °C. Основные соединения золы кокса, реагируя с
кислой кладкой, дадут легкоплавкое соединение. Таким об-
разом, в этом месте кладка камеры ошлакуется и при выдаче
коксового пирога поверхность кладки разрушится.
При новой загрузке камеры шихтой, процесс повторится.
Вначале через разгафиченные неплотности кладки значитель-
ное количество парогазовых- продуктов будет поступать в
отопительную систему, гореть, особенно в регенераторах
восходящего потока заполненных воздухом, в отопительных
простенках, где газ сжигается с избытком воздуха.
После заграфичивания кладки и уменьшения количества
выделяющихся газов процесс пойдет в обратном порядке. При
многократном повторении этих явлений в кладке камер кдк-
сования могут образовываться прогары, насадка ренегерато-
ров может быть оплавлена.
В 1938 г инж. Р.З.Лернером были разработаны принципы
гидравлического режима коксовых печей, внедрение которых
в практику, позволило упорядочить работу и значительно
продлить срок эксплуатации коксовых печей. Эти принципы
исходят из того, что соотношение давлений в камере коксо-
вания и отопительной системе должно быть таким, чтобы
после загрузки угольной шихты исключалась малейшая
возможность попадания воздуха из отопительной системы или
атмосферы в камеру коксования. Допускается только возмож-
174
лость относительно небольшого попадания газообразных про-
дуктов коксования в отопительную систему, что в результа-
те приводит к заграфичиванию кладки и, значит, повышению
ее плотности.
Основные принципы гидравлического режима коксовых пе-
чей: давление на поду камеры коксования в конце коксова-
ния должно быть положительным; давление на поду камеры к
концу коксования всегда должно быть больше давления в
верхней части регенератора, работающего на восходящем по-
токе; распределение давлений по высоте отопительной сис-
темы должно быть постоянным в пределах одного периода
коксования.
На практике эти основные положения с небольшими изме-
нениями уточняющего характера, осуществляются следующим
образом.
Правилами технической эксплуатации коксовых печей ус-
танавливается минимально допустимое, давление на поду ка-
меры коксования перед подготовкой ее к выдаче кокса —
5 Па.
Естественно, что если в камере коксования в нижней ее
части давления, то в любой точке камеры расположенной вы-
ше, давление будет больше на величину гидростатического
подбора, который зависит от высоты (разности высот) подъ-
ема и разности температур газа в камере, и наружного воз-
духа.
Гидравлический режим камеры коксования определяется
режимом работы газосборников. Давление газа в газосборни-
ках устанавливается таким, чтобы было обеспечено, как бы-
ло указано выше, превышение давления газа на поду камеры
коксования над атмосферным давлением не менее, чем на 5
Па и не более, чем на 30 Па. Давление газа у стен камеры
коксования и давление газа в газосборнике, начиная при-
мерно с третьего часа после загрузки, связаны между собой
следующей зависимостью: Pt = P2-h(pB-pr) + SAP, где Pr —
давление газа у стенок камеры коксования на уровне пода,
Па; Р2 — давление газа в газосборнике, Па; (рв-рг) — гид-
ростатический подпор столба газов высотой h, в котором рв
— плотность воздуха и рг — плотность газа в кг/м3. При
Плотности рв — 1,293, плотности коксового газа в камере
рг = 0,35 кг/м3 и пересчете на температуру газа 800 °C
разница составит:
175
pR-pr = 1,293-0,35/1 + -
= 1,2кг/м3 т.е на
1 пог.метр высоты • гидростатический подпор составляет
11,77 Па. Эту величину можно принять за постоянную (прак-
тически для расчетов 12 Па). ГДР — суммарное сопротивле-
ние при движении газов из камеры коксования к месту отво-
да их из газосборника.
Это сопротивление слагается из двух величин: SAP' и
SAP". Одна из них (SAP') представляет сопротивление на
пути движения газа из камеры до входа в газосборник и яв-
ляется для всех печей, независимо от их положения по дли-
не батареи, постоянной величиной, которой при нормальном
состоянии стояков, колен и клапанов можно пренебречь, как
относительно небольшой. Другая величина (SAP") представ-
ляет сопротивление самого газосборника и является пере-
менной в зависимости от положения камеры по длине батареи
и тем более, чем дальше расположена камера от места отво-
да газа из газосборника. Для крайних печей, по концам га-
зосборника может доходить до 30-50 Па. При данных значе-
ниях Р2, Л(рв-рг) и постоянной величине SAP' минимальное
давление у стенок камер будет в камере, расположенной под
отводом газа из газосборника на уровне ее пода. Поэтому,
если на уровне пода у стенок камеры, расположенной под
отводом газа из газосборника, установлено давление 5 Па,
то это гарантирует в остальных камерах положительное дав-
ление по всей их высоте.
Для печи, расположенной под отводом газа из газосбор-
ника, при SAP" = 0 можно, пренебрегая значением SAP', с
достаточной точностью определить необходимую величину
давления в газосборнике по сумме заданного давления у
стенок камеры на поду и гидростатического подпора, прини-
мая его равным 12 Па на 1 м высоте: Р2 = Р1 + 1,2Л.
Пример: чтобы получить давление газа у стенок камеры
на уровне пода 5 Па, при разности в отметках пода камеры
и газосборника Л = 9 м, необходимо установить даавление в
газосборнике: Р2 = 5+ (1,2x9) = 113 Па, а .при Л = 11м:
Р2 = 5 + (1,2x11) = 137 Па. Определенная расчетом по ука-
занной методике величина давления газа устанавливается в
газосборнике и подлежит обязательной корректировке, учи-
тывая, что значение SAP' не было принято при расчете во
176
внимание, а действительные величины температуры и удель-
ной плотности газа, как и удельной плотности воздуха, в
производственных условиях имеют разные значения в зависи-
мости от температурного режима, времени года и так далее.
Давление газа в газосборнике на вновь введенной в
эксплуатацию батарее окончательно уточняется на протяже-
нии 3-5 дней после пуска и устанавливается на 30-50 Па
выше необходимого на период полного заграфичивания клад-
ки. Давление газа в газосборниках может колебаться из-за
неравномерности отсоса коксового газа. В связи с этим
приходится увеличивать расчетную величину этого давления
для того, чтобы не допустить появления разрежения на поду
камеры коксования. Величина такой поправки составляет
обычно 30-40 Па.
Контрольный замер давления газа на уровне пода камеры
производится за 15 мин до выдачи кокса. Установленное
давление газов в газосборниках должно поддерживаться при
помощи автоматических регуляторов с колебаниями от задан-
ной величины ± 10 Па.
При центральном и боковом отводе газа из газосборников
рекомендуется автоматический регулятор на общем отводе
включать в работу с отбором импульса давлений из газос-
борника машинной стороны. Равномерность давления газа в
газосборниках определяется так же стаабильностью отсоса
машинным залом, который может контролироваться по величи-
не разрежения на начальном от печей участке газопровода,
колебания разрежений не должны превышать ± 100 Па.
Второй принцип гидравлического режима осуществляется
поддержанием соответствующего давления (разрежения) в
верхней зоне регенераторов, т.е. в наднасадочном
пространстве. Величина разрежения в этой точке может быть
определена из выражения Р$ерх - /5Верт"^н + Па; где
рве₽х _ разрежение в верхней зоне регенератора на восхо-
дящем потоке, Па; Рверт — давление в верхней точке отопи-
тельной системы (под крышкой смотрового лючка), Па; Рн —
гндростатичекий подпор на участке от верхней зоны регене-
ратора до крышки смотрового лючка, Па.
Рн = Я(рвх273/273 + Гв-ргх273/273 + Гг), где: Н - высота
участка от верха регенератора до смотрового лючка; —
сопротивление на всем участке отопительной системы от
верхней зоны регенератора до крышки смотрового лючка;
177
и pr — соответственно удельные плотности воздуха и газа;
tB и tr — их температура, °C.
На практике Ри это в основном сопротивление косых хо-
дов, которые для современных систем коксовых печей могут
составлять 15—20 Па. Расчеты показывают, что разрежение в
верхней зоне регенераторов, работающих на восходящем по-
токе составляет 50-60 Па.
Увеличение или уменьшение разрежения в отдельных
участках отопительной системы коксовых печей соответст-
венно изменяет поступление в систему газа и воздуха.
Например, при обогреве бедным газом уменьшается разре-
жение в верхней зоне газового регенератора на восходящем
потоке, без изменения разрежения в сопряженном воздушном,
вызовет увеличение поступления в отопительный простенок
газа и уменьшение коэффициента избытка воздуха, так как
воздуха будет идти прежнее количество. Поэтому обогрев
коксовых печей, особенно равномерность поступления в каж-
дый простенок газа и воздуха, одинаковые температуры, а
значит одинаковое качество кокса во всех печах батареи,
при постоянном во всех печах периоде коксования, регули-
руется установлением определенного разрежения в соот-
ветствующих участках отопительной системы печей.
Это как раз и устанавливает третий принцип гидравли-
ческого режима. Если распределение давлений по высоте
отопительной системы коксовых печей будет постоянным, в
пределах одного периода коксования, значит постоянным бу-
дет поступление газа и воздуха, условия заграфичивания
кладки, качество кокса и будет обеспечена продолжительная
высокопроизводительная работа батареи. В коксовых печах
конструкции Гипрококса при соблюдении принципов гидравли-
ческого режима просачивание газов через неплотности клад-
ки минимально и потери сырого коксового газа составляют
не более 2,5 %. Следует отметить, что в зарубежной прак-
тике давление в газосборниках Коксовых печей поддержива-
ется небольшим, на уровне 20-60 Па и потери коксового га-
за в отопительную систему составляют 8-10 %.
178
4. ОСНОВЫ РЕГУЛИРОВАНИЯ ОБОГРЕВА КОКСОВЫХ БАТАРЕЙ
Определение начальных параметров режима
обогрева новой коксовой батареи
Общий расход отопительного газа на обогрев коксовой
батареи определяется с учетом установленного нормативного
для каждой конструкции расхода тепла на коксование, коли-
чества и качества перерабатываемой в единицу времени
угольной шихты: Кн = qw • Ш • 1000 • n/Q*X‘, где qn — удельный
расход тепла, кДж; III — масса шихты загружаемая в одну ка-
меру (разовая загрузка), т; п — число печей в батарее;
— низшая теплота, сгорания кДж/м3; т — число оборота
печей, ч.
В соотвествии с нормами технологического проектирова-
ния оборот печей с боковым и нижним подводом тепла при
коксовании влажной угольной шихтой насыпным способом при-
нимается, в 'зависимости от ширины камеры коксования, мм:
410—15 ч; 450—17,5 ч; 480—19,0 ч. Общезаводская норма
расхода тепла на коксование устанавливается в килограммах
условного топлива на 1 с сухой шихты. При переводе коксо-
вой. батареи с одного оборота на другой часовой расход
отопительного газа рассчитывается, исходя из фактически
определенного удельного расхода тепла на коксование сухой
и влажной шихты. Большой массив огнеупорной кладки коксо-
вой батареи (10-20 тыс.т огнеупоров) определяет то, что
можно назвать тепловой инерцией батареи. При изменении
расхода газа (тепла) температура в кладке меняется не
сразу. Поэтому при изменении оборота печей изменение по-
даваемого газа следует производить заранее по крайней ме-
ре за 16-18 ч до перехода на новый оборот печей. Измене-
ние количества подаваемого тепла при изменении оборота
можно подсчитать по формуле: Q2 = Q2'xjx£ где Qx и Q2 —
количество подаваемого в единицу времени тепла (газа) при
исходном и измененном оборотах печей; Tj и т2 — обороты
печей.
Регулирование поступления воздуха
Величина коэффициента избытка воздуха а сильно влияет
на равномерность обогрева коксовой камеры по высоте и
расход тепла на коксование. Поэтому одной из основных за-
179
дач отопления коксовых печей является поддержание посто-
янного а при выдерживании заданного температурного режима
коксования.
Количество воздуха в целом на батарею регулируют под-
держивая определенное и постоянное разрежение в боровах
коксовой батареи.
На каждый отдельный отопительный простенок воздух втя-
гивается через воздушные отверстия газовоздушных клапа-
нов, проходные сечения которых регулируются специально
наложенными пластинами. Изменяя их положение, можно изме-
нять проходные сечения. О поступлении воздуха судят по
разрежению в верхней зоне регенератора, его наднасадочном
пространстве (Разрежение "на глазках" регенераторов).
Метод регулирования количества воздуха по разрежению
"на глазках" имеет следующие недостатки:
1. Изменение температуры воздуха в тоннеле коксовых
печей на 20 °C изменяет сопротивление при входе в регене-
ратор примерно на 3—4 Па. Если разрежение в верхней зоне
регенератора поддерживать постоянным, то при изменении
температуры воздуха изменится его количество, а следова-
тельно и а. Поэтому при резких изменениях температуры
(лето, зима, а иногда день, ночь) необходимо регулировать
резрежение в верхней зоне регенератора и а, изменяя раз-
режение в боровах или меняя сечение проходных отверстий в
газовоздушных клапанах пластинами.
2. За период между кантовками при постоянном разреже-
нии в борове разрежение в верхней части регенераторов па-
дает примерно на 5 Па. Это соответствует уменьшению а на
0,03-0,05.
3. Разрежение в верхней зоне регенераторов изменяется
' также при изменении количества подаваемого газа. Если,
например, увеличить количество подаваемого газа, то воз-
растет соответственно объем продуктов горения в вертика-
лах отопительного простенка. Естественно, что сопротивле-
ние проходу газа возрастает и в результате этого умень-
шается количество поступающего в регенератор воздуха. В
настоящее время основными методами поддержания постоян-
ного а является регулирование разрежения в боровах коксо-
вых печей по составу продуктов горения и по разрежению в
верхней зоне газовых регенераторов.
Регулирование обогрева коксовой батареи начинается с
180
выбора контрольных простенков. Печь, обогреваемая конт-
рольными простенками, при регулировании давления в верх-
ней, либо нижней зоне регенераторов должна находиться на
второй половине периода коксования. На батареях, насчиты-
вающих более 65 печей, можно иметь по два контрольных ре-
генератора, расположенных посредине каждой половины бата-
реи. Регулирование распределения давлений на верхней, ли-
бо нижней зоне регенераторов, производится, как- правило,
при тихой, безветренной погоде. При этом крышки смотровых
лючков над вертикалами, перекидными каналами и в верхней
зоне регенераторов должны быть закрыты. При регулировании
давлений в верхней, либо нижней зоне регенераторов не ре-
комендуется проводить никаких изменений в режиме обогре-
ва, а именно: изменять количество подаваемого газа, раз-
режение в боровах, режим работы обезграфичивающего уст-
ройства, выключать из обогрева отдельные простенки, изме-
нять размеры воздушных отверстий для подачи воздуха в га-
зовоздушные клапаны и т.д.
Регулирование давления в верхней, либо в нижней зоне
регенераторов начинается с замера — "фотографии" давлений
по всем регенераторам на восходящем и нисходящем потоках
и установления на нисходящем потоке необходимых величин
давления в контрольных регенераторах на обоих кантовках с
учетом разрежения в туннелях печей относительно
атмосферы.
Устойчивость заданных давлений в контрольных регенера-
торах на обоих кантовках перед каждым регулированием про-
веряется в течение не менее двух кантовок на каждой сто-
роне батареи.
Приступать к регулированию давления по длине батареи
можно лишь после достижения устойчивого равенства давле-
ния в контрольных регенераторах. Во всех регенераторах
каждой стороны батареи в обеих кантовках устанавливается
такое же разрежение, как и в контрольных регенераторах.
Установка одинакового разрежения во всех регенераторах
обеспечивается достижением нулевого перепада давлений по
отношению к контрольным регенераторам. В регенераторах
крайних простенков устанавливается режим, соответствующий
Меньшей подачи в них тепла. Регулирование давления в ре-
генераторах по длине батареи на нисходящем и в восходящем
Потоках производится методом перепада давлений при помощи
181
тягомеров или микроманометров. Во время регулирования
фиксируется абсолютная величина давлений в верхней, либо
нижней зоне контрольных регенераторов обоих кантовок, в
остальных регенераторах фиксируется величина перепада
давлений по отношению к установленному давлению' в конт-
рольных регенераторах.
Основы регулирования обогрева коксовых печей
по длине батареи при обогреве бедным газом
Задача регулирования обогрева коксовых печей по длине
батареи состоит в том, чтобы в каждый отопительный прос-
тенок (за исключением крайних у контрфорсов) отдельно по
машинной и коксовой стороне подавалось одинаковое коли-
чество газа и соответственное количество воздуха для то-
го, чтобы а составлял 1,15—1,2.
После пуска батареи на основе опытных данных устанав-
ливают определенное разрежение в боровах коксовых печей.
По сторонам батареи в воздушных, газовоздушных клапанах
устанавливается примерное ("черновое") раскрытие пластин
регулирующих свободное сечение для прохода в клапана воз-
духа. Регулирующие тягу заслонки ("бабочки") в патрубках,
соединяющих клапана с боровом, также устанавливаются в
положении обеспечивающем удаление продуктов горения в бо-
рова. На контрольных простенках путем манипулирования
раскрытием пластин и положением "бабочки" клапанов уста-
навливается такое разрежение в верхней зоне газовых реге-
нераторов на восходящем и нисходящем потоках, которое
обеспечивает давление +2 Па под смотровыми лючками вер-
тикалов отопительного простенка.
После этого методом сравнения разрежений в верхней зо-
не регенераторов на восходящем и нисходящем потоках всех
отопительных простенков с контрольными устанавливаеют
одинаковое разрежение (отключение не более чем на
± 2 Па). Регулирование идет по следующим показателям:
одинаковое разрежение для газовых и одинаковое разрежение
для воздушных регенераторов на нисходящем потоке. Одина-
ковое разрежение в верхней зоне всех воздушных регенера-
торов на восходящем потоке, что обеспечит поступление
одинакового количества воздуха во все отопительные прос-
182
генки и одинаковое разрежение в газовых регенераторах,
что обеспечит поступление в них одинакового количества
отопительного бедного газа.
Изменять раскрытие пластин на отверстиях воздушных
клапанов приходится' обычно при значительном (более чем на
±2 Па) отключении разрежения в верхней зон регенератора
на восходящем потоке, а также при резких колебаниях тем-
пературы наружного воздуха.
Основы регулирования батареи
при обогреве коксовым газом
Распределение газа по длине батареи осуществляется пу-
тем установки калиброванных диафрагм в газоподводящей ар-
матуре каждого отопительного простенка. При одинаковых
размерах всей арматуры и постоянном давлении в газопрово-
дах по сторонам батареи в отопительные простенки будет
поступать одинаковое количество газа. Подача воздуха ре-
гулируется также как и при обогреве бедным газом путем
установления оптимального разрежения в верхней зоне реге-
нераторов на восходящем и нисходящем потоках с помощью
тех же регулировочных средств на газовоздушных клапанах.
Оптимальное разрежение в регенераторах должно обеспечить
постоянный а в пределах 1,3—1,35 при обогреве коксовым
газом.
Для оценки правильности выбранного гидравлического ре-
жима и расстановки регулировочных средств одновременно
измеряют давление в определенных точках по высоте отопи-
тельной системы на восходящем и нисходящем потоках. Таки-
ми точками являются: вход в подовый канал, верхняя зона
("глазок") регенератора, то есть его кадсадочное прост-
ранство, верх смотровой шахточки (под смотровым лючком).
Регулирование обогрева камеры коксования по длине
В соответствие с конусностью камеры коксования в нап-
равлении с машинной стороны на коксовую против каждого
отопительного канала располагается все больше угольной
Шихты. Поэтому количество тепла (газа) подаваемое в ото-
пительный простенок должно равномерно возрастать с машин-
ной стороны на коксовую.
183
Регулирование обогрева по длине отопительного простен-
ка имеет целью обеспечить подачу в каждый отопительный
канал такого количества газа и воздуха, чтобы в каждой
точке коксуемой угольной загрузки готовность коксового
пирога была бы одинаковой, следовательно температура в
каждом отопительном канале считая с машинной стороны на
коксовую должна возрастать.' То есть температурная кривая
должна равномерно возрастать с машинной стороны на коксо-
вую. Коэффициент избытка воздуха должен быть одинаковым
во всех отопительных каналах. Распределение газа и возду-
ха по длине отопительного простенка при обогреве бедным
газом осуществляется изменением проходных сечений косых
ходов путем установки в них нижних регистров — "бананов"
различной толщины.
Распределение богатого газа по длине простенка осу-
ществляется путем установки калиброванных (с точностью до
0,1 мм) горелок, через которые газ из газоподводящего ка-
нала (корнюр, дюза) поступает в вертикал.
I
-ч
Особенности регулирования обогрева
действующей коксовой батареи
Регулирование распре де - ния газа по длине батареи
производится на основании измерений температур в конт-
рольных вертикалах всех отопительных простенков. При отк-
лонении температуры в контрольных вертикалах отдельных
простенков более, чем на 20 °C от средней температуры по
стороне батареи, выявляются и устраняются причины, выз-
вавшие эти отклонения: производится очистка газоподводя-
щей арматуры, проверяется правильность установки и размер
регулировочных средств на подводе газа, проверяется раз-
режение в регенераторах нисходящего и восходящего пото-
ков, осматривается состояние горелок и косых ходов, нали-
чие прососов газа и др. Если принятые меры к восстановле-
нию нормального температурного режима простенков не дадут
ожидаемых результатов в течение первых суток, то следует
изменить подачу газа в эти простенки.
При аварийных остановках выдачи, “бурениях" кокса, вы-
воде печи из серии и других аналогичных причинах измене-
ние режима работы отдельных простенков производится без-
отлагательно.
184
При удлинении оборота печей, вызывающего снижение дав-
ления газа на обогрев по сторонам ниже 500 Па, регулиро-
вочные средства в газоподводящей арматуре должны быть за-
менены на новые. Чтобы давление газа в распределительных
газопроводах было не ниже 750 Па. При необходимости пони-
жения или повышения давления газа в газопроводах по сто-
ронам батареи с сохранением постоянства температур (К$),
с достаточной для расчетов степенью точности можно поль-
зоваться формулой F2/F1 = NPjP2 , (где Fr и F2 - пло-
щадь сечения регулировочных средств коксового газа до и
после изменения давления газа; Р, и Р2 — давление газа до
и после изменения расстановки регулировочных средств).
Задаются желаемым давлением газа и для каждой стороны
батареи (на каждый простенок) расчетом подбираются новые
регулировочные средства: замена их производится по кан-
товкам, после чего восстанавливается прежний расход и
уточняется давление газа. Целесообразно на время замены
регулировочных средств работу кантовочной лебедки перево-
дить на ручное управление. При изменении количества пода-
ваемого на обогрев газа необходимо изменять разрежение в
боровах по сторонам батареи. Это изменение следует прово-
дить по формуле: Рг = Ро х Ии/К£; где Р. — определяемое
разрежение в борове, которое должно быть установлено пос-
ле изменения режима. Ро — разрежение в борове до измене-
ния режима; — объем газа, подаваемого на обогрев после
изменения режима, в нм/ч; Ио — объем газа, подаваемого на
обогрев до изменения режима в нм3/ч.
После изменения разрежения в боровах необходимо прове-
рять давление на восходящем потоке под лючками вертикалов
и скорректировать степень открытия воздушных отверстий в
газовоздушных клапанах, а также проверять коэффициент из-
бытка воздуха путем анализа проб продуктов горения, отоб-
ранных из газовоздушных клапанов. При обогреве коксовых
печей доменным газом (смесью) следует учитывать, что теп-
лотехнический КПД в этом случае вследствие увеличения по-
терь тепла с продуктами горения, ниже КПД при обогреве
печей коксовым газом приблизительно на 5-8 %. Поэтому при
переводе печей на обогрев доменным газом, при прочих рав-
ных условиях, подачу тепла необходимо увеличить в сравне-
нии с обогревом на коксовом газе и удельный расход тепла
185
на коксование увеличивается. При этом сопротивление ото-
пительной системы, р. связи с увеличением объемов газа и
продуктов горения, в 1,3—1,6 раза больше, чем при обогре-
ве коксовым газом.
Для выбора основных параметров гидравлического режима,
который должен быть установлен при переводе печей на
обогрев доменным газом, необходимо определить расчетами
сопротивление отопительной системы. Расчеты сопротивления
отопительной системы производится с учетом нормативного
удельного расхода тепла при обогреве печей доменным газом
и принятого коэффициента избытка воздуха для горения. По
составу доменного газа, расчетным путем определяют коли-
чество потребного воздуха для сжигания газа при принятом
коэффициенте избытка' воздуха.
На основе расчета сопротивления отопительной системы
определяют основные параметры гидравлического режима, ко-
торый должен быть установлен в отопительной системе после
перевода обогрева печей -с коксового на доменный газ.
Основные принципы подбора давлений в отопительной сис-
теме на восходящем потоке при обогреве печей доменным га-
зом те же, что и при обогреве коксовым газом, то есть
давление вверху вертикалов под лючками (по замеру, без
поправки на гидростатический подпор) должно поддерживать-
ся в пределах 0 ± 2 Па. Расход доменного газа при перево-
де обогрева батареи с коксового газа можно рассчитать по
формуле.
Гд = (l,05:l,08)rKQK/Q м3/ч,
где Ид и - расходы доменного и коксового газа, м3/ч;
Qk и Q — теплота сгорания доменного и коксового газов,
кДж/м3.
При обогреве батарей доменным газом разрежение в газо-
вом регенераторе на восходящем потоке характеризует коли-
чество подаваемого в данный регенератор газа, поэтому и
регулирование подачи газа ведется по величинам этих раз-
режений; увеличение подачи газа вызывает снижение разре-
жения и наоборот.
Корректировки подачи газа по разрежению на 2-4 Па
обычно бывает достаточно для изменения температуры в
контрольных вертикалах на 20-30 °C, при больших нарушени-
186
jjX температурного режима, требующих изменения разрежения
на 5—8 Па, необходимо корректировать также и разрежение в
регенераторах нисходящего потока. Большие нарушения тем-
пературного режима связаны с появлением дефектов в кладке
регенераторов: увеличением сопротивления, появлением пе-
ретоков через трещины в разделительных стенах, неплотнос-
тей фасадов и т.п. После их устранения устанавливается
нормальное разрежение в регенераторах.
При обогреве коксовых печей доменным газом особенно
важно своевременное выявление и устранение ряда неполадок
в режиме работы регенераторов.
При повышении сопротивления насадки регенераторов или
наличии перетоков газа через неплотности в разделительных
стенках могут возникать следующие нарушения режима от-
дельных регенераторов:
— на нисходящем потоке — недостаточное разрежение в
верхней зоне (на глазках) регенераторов при полностью
открытом дроссельном клапане газовоздушного клапана;
— на восходящем потоке в воздушных регенераторах — не-.
достаток воздуха на обогрев при полностью раскрытом воз-
душном окне в газовоздушном клапане;
— на восходящем потоке в газовых регенераторах — поло-
жительное давление в газовых клапанах, что недопустимо по
правилам техники безопасности.
Причинами повышенного сопротивления регенераторов яв-
ляются: отложения сажи и пыли в колосниковой решетке и
насадке регенераторов (необходим прожиг и продувка); оп-
лавление или замусоривание насадки регенераторов (необхо-
дима замена), трещин в стенках и отрывы головок (необхо-
димы ремонт и уплотнения) и т.д. Недостаточное разрежение
на нисходящем потоке может возникнуть и при нормальном
сопротивлении насадки, если засорен дымовой патрубок либо
выход в боров под газовоздушным клапаном.
Недостаточное поступление воздуха на обогрев может вы-
зываться не только повышенным сопротивлением насадки, но
и утечкой его на нисходящий поток через неплотности в
разделительных простенках. На печах системы ПК такие
учечки можно несколько снизить за счет уменьшения разре-
жения в соседнем воздушном регенераторе на нисходящем по-
токе (т.е. уменьшая перепад давлений по обе стороны
187
"опасной" стенки) при обязательном сохранении средней ве-
личины разрежения за счет повышения разрежения в смежном
регенераторе нисходящего потока.
На печах системы ПВР такой прием недопустим, так как
он приведет к неравномерному распределению газа между
простенками. Недостаточное поступление газа или воздуха
на восходящем потоке может вызываться утечкой его непос-
редственно в боров при наличии трещин в дымовой тарелке
газовоздушного клапана или неплотной посадке ее в седле
клапана.
Причинами перегрева отдельных регенераторов, оплавле-
ния насадки и горения газа в газовоздушных клапанах могут
быть: прососы из камер в отопительную систему; перетоки
газа и воздуха между смежными газовыми и воздушными реге-
нераторами на восходящем потоке; на печах системы ПВР пе-
ретоки газа с восходящего на нисходящий поток через опас-
ную стену между разноименными регенераторами; значитель-
ный подсос воздуха через неплотности фасадов газовых ре-
генераторов; догорание отопительного газа в регенераторах
на нисходящем потоке из-за недостатка воздуха на обогрев.
Для аварийного устранения или уменьшения опасного пе-
регрева регенераторов или горения газа в газовоздушных
клапанах рекомендуется в качестве временных мер (до лик-
видации основных причин — ремонта камер, корнюрной зоны
регенераторов): выпуск газов просочившихся из камеры кок-
сования в отопительную систему через смотровые ’лючки вер-
тикалов ("на выхлоп") в атмосферу; изменение разрежения в
регенераторах в сторону уменьшения перепада на раздели-
тельных стенках, через которые происходит переток.
Причинами резкого понижения температуры в регенераторе
могут быть: недостаток или отсутствие тяги при обрыве ды-
мового тарельчатого клапана, засорении дымового патрубка
на выходе в боров и т.д.; значительный просос парогазовых
продуктов коксования в отопительную систему и забивание
сажей колосниковой решетки.
При регулировании гидравлического режима по длине ба-
тареи на восходящем потоке рассчитанное соотношение коли-
чества газа и воздуха определяет необходимую разность
давлений в верхней зоне газовых и воздушных
регенераторов.
188
Для обеспечения правильности теплового баланса регене-
раторов при обогреве доменным газом необходимо, после оп-
ределения оптимальной разницы между разрежением в верхней
зоне газовых и воздушных регенераторов на восходящем по-
токе, установить на нисходящем потоке такую же по величи-
не разницу разрежений.
Наиболее эффективное сжигание газа и минимальный рас-
ход тепла достигается при одинаковой степени нагрева газа
и воздуха в регенераторах, определяемой одинаковой темпе-
ратурой отходящих из газовых и воздушных регенераторов
продуктов горения, поэтому средние температуры в регене-
раторах и на выходе из подовых каналов необходимо подсчи-
тывать отдельно по газовым и воздушным регенераторам и
поддерживать их одинаковыми.
Соотношение разрежений на восходящем потоке газовых и
воздушных регенераторов коксовых печей с боковым (в подо-
вых каналах на печах с нижним подводом), обогреваемых
смесью доменного и коксового газов, при одинаковом раск-
рытии косых ходов зависит от объемов проходящих газа и
воздуха. При равных объемах газа и воздуха разрежение в
газовых и воздушных регенераторах одинаковое (перепад —
"О"; при объеме воздуха меньшем, чем газа, разрежение в
воздушном регенераторе больше, чем в газоном (перепад со
знаком при большем объеме воздуха разрежение в воз-
душном регенераторе меньше (перепад со знаком и—").
По мере износа печной кладки, появления неплотностей,
прососов, перетоков газа и ограничения в связи с этим по-
дачи необходимого количества воздуха, сечения выходных
отверстий воздушных — косых ходов можно постепенно увели-
чивать за счет установки регистров . меньших размеров. Се-
чения газовых косых ходов не увеличиваются, а в отдельных
случаях для подачи необходимого количества тепла к голов-
кам даже уменьшаются. При этом одновременно в полной мере
используются все преимущества повышения теплоты сгорания
отопительного газа путем увеличения добавки коксового.
Таким образом, используется предварительно созданный
регулировочный запас с целью обеспечения необходимой про-
изводительности печей и рационального теплотехнического
режима в течение всей их кампании.
189
Глава IX. ВЛИЯНИЕ ТЕХНОЛОГИИ КОКСОВАНИЯ
НА КАЧЕСТВО ПРОДУКЦИИ И ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТЬ
СЛУЖБЫ КОКСОВЫХ ПЕЧЕЙ
1. ВЛИЯНИЕ ТЕХНОЛОГИИ КОКСОВАНИЯ
НА КАЧЕСТВО КОКСА, ВЫХОД И КАЧЕСТВО
ХИМИЧЕСКИХ ПРОДУКТОВ КОКСОВАНИЯ
Технология коксования складывается в основном из соб-
людения (выдерживания) основных режимов работы коксового
цеха: температурного режима коксования, т.е. установлен-
ных температур в отопительной системе коксовых печей и
температуры готового кокса; гидравлического режима коксо-
вых печей, от которого зависит температурный режим, сох-
ранность кладки коксовых печей; режима выдачи и загрузки
печей, и режима охлаждения и сортировки кокса.
Правильно подобранный и соответствующим образом выдер-
жанный температурный режим обеспечивает такие важнейшие
показатели качества кокса, как его прочность и грануло-
метрический состав.
В настоящее время правилами технической эксплуатации
процесс коксования считается законченным, когда темпера-
тура кокса достигнет уровня 1050 °C. Если по каким-либо
причинам происходит задержка выдачи кокса сверх установ-
ленного времени периода коксования — "перестой печей", то
кокс становится более мелким. В нем уменьшается количест-
во крупных классов > 60 мм и особенно крупнее 80 мм. Од-
новременно возрастает количество класса 25 — 40 мм.
Несмотря на то, что при этом кокс становится прочнее и
его истираемость уменьшается, показатели прочности кокса
по остатку в большом барабане и М40 могут уменьшаться,
так как увеличивается количество класса больше 25 мм в
провале. Показатели же выхода мелочи 10 — 0 мм в подбара-
банном провале большого барабана и показатель М10 умень-
шаются, что свидетельствует о возрастании прочности ве-
щества кокса и его устойчивости к истирающим усилиям. В
условиях перестоя печей может уменьшаться также показа-
тель М40 при определении прочности кокса в малом бараба-
не. Это следствие уменьшения среднего диаметра куска кок-
са в результате развития трещиноватости кокса.
190
При снижении температуры коксования и температуры кок-
са прочность кокса уменьшается, он становится более исти-
рающимся.
Возрастает выход мелочи 10 — 0 мм в провале при испы-
тании кокса в большом барабане и показатель М10 малого
барабана. В недогретом коксе много так называемого "недо-
пала", то есть неготового кокса. Этот кокс и является ос-
новным источником образования мелочи (показатели М10 и
класса. 10 — 0) при испытании кокса и при его попадании в
доменную печь.
Кокс, полученный при низких температурах коксования,
или выданный из печи раньше установленного времени перио-
да коксования, всегда крупнее нормального. Выход классов
крупности > 60 мм и особенно > 80 мм значительно больше,
чем у кокса, полученного при оптимальном температурном
режиме. При одновременном изменении состава угольной ших-
ты, ее помола и температурного режима коксования наиболее
существенно влияет на качество кокса изменение теплового
режима коксования.
На фракционный состав и среднюю крупность кокса значи-
тельное влияние оказывает скорость нагрева угольной заг-
рузки. Повышение конечной температуры кокса в пределах
1000 — ИЗО °C с увеличением его выдержки в печах без из-
менения скорости нагрева не оказывает заметного влияния
на крупность кокса. Повышение конечной температуры в осе-
вой плоскости коксового пирога на 100 °C при соответству-
ющем повышении температуры в отопительных простенках без
изменения периода коксования, т.е. . при интенсификации
процесса, приводило к следующим изменениям качества
кокса: снижению содержания классов крупности >80 и >60
мм соответственно на 2 — 8. 3 — 12 %; уменьшению величин
показателя М40 на 0,4 — 2,4%, а М10 на 0,3 — 1,0%; сни-
жению показателя истираемости в большом барабане на 0,6 —
1,4 кг; повышению структурной прочности на 1,2 — 1,1 %;
увеличению общей пористости на 0,6 —1,7 %; снижению
удельного электросопротивления на 40— ЮООм-см2/м;
уменьшению реакционной способности на
0,02 — 0,09 мл/(г • с).
Таким образом, при интенсификации коксования показате-
ли качества кокса, за исключением индекса М40, улучши-
191
лись. Но уменьшение этого показателя связано не с пониже-
нием сопротивления дробящим усилиям, а с уменьшением
крупности кусков кокса.
При коксовании влажной и термически подготовленной
шихты, существует обратная линейная зависимость между
крупностью и прочностью кокса, с одной стороны, и
скоростью коксования — с другой. С увеличением скорости
коксования снижается содержание классов > 40 мм и особен-
но сильно крупнее 80 мм и механическая прочность кокса
полученного из печей разной ширины. Однако при одинаковой
температуре отопительных каналов в широких камерах полу-
чается более крупный кокс с повышенной прочностью. Исти-
раемость кокса уменьшается при повышении конечной темпе-
ратуры коксования, независимо от состава шихты и ширины
печной камеры.
Большое значение имеет соблюдение требований по равно-
мерности обогрева камеры коксования по длине и высоте.
Если обогрев камеры неравномерный, то в камерах коксова-
ния наряду с участками недогретого кокса, могут быть и
участки перегретого, т.е. при неравномерном обогреве рез-
ко возрастает неравномерность качества кокса по прочности
и крупности.
Режим выдачи и загрузки камер коксования также влияет
на прочность и крупность кокса. Так, при выдаче печей
раньше положенного времени кокс имеет более низкую темпе-
ратуру, а значит, и меньшую готовность, то есть в коксо-
вом пироге могут быть участки "недопала". Нарушения тех-
нологии загрузки коксовых печей являются причиной увели-
чения неравномерной плотности насыпной массы угольной
шихты в камере коксования от 0,62 до 0,75 т/м3. Это в
свою очередь, при отрегулированном обогреве печей, приво-
дит к перегреву или недогреву менее или более плотных
участков коксуемой загрузки с соответствующими последст-
виями для качества кокса.
При недогрузах камеры коксования увеличивается объем
подсводового пространства камеры и, в результате этого,
уменьшается скорость движения и эвакуации парогазовых
продуктов. Это приводит к повышению температуры подсводо-
вого пространства, пиролизу и повышенному отложению пиро-
углерода — "графит" на сводах камеры. Нарастание графита
на сводах, особенно при плохой работе графиторезов и сис-
192
темы обезграфичивания, приводит к ухудшению условий пла-
нирования шихты при загрузке ее в печь. В результате мо-
жет снизиться разовая загрузка коксовых печей. Усиление
пиролиза парогазовых продуктов в подсводовом пространстве
камер коксования приводит К росту плотности каменноуголь-
ной смолы с увеличением содержания свободного углерода. А
это, в свою очередь, ухудшает отстаивание каменноугольной
смолы от воды при переработке смолы в химических цехах.
Перегрев подсводового пространства приводит также и к
уменьшению выхода смолы, содержанию фенолов в смоле,
толуола и ксилолов в сыром бензоле.
Правильно отрегулированный гидравлический режим обес-
печивает равномерный обогрев камеры коксования. При нару-
шениях гидравлического режима в камере коксования могут
быть участки горения кокса перед выдачей. Большое значе-
ние для качества кокса имеет режим охлаждения и сортиров-
ки кокса., При мокром тушения важен равномерный прием кок-
са в тушильный вагон. Так как время тушения, то есть время
подачи воды на заливку кокса, устанавливается постоянным
для данного оборота печей, то при неравномерной загрузке
тушильного вагона выданным коксовым пирогом на участки,
где больше или меньше раскаленного кокса, попадает одина-
ковое количество воды. Значит, влажность кокса будет не-
равномерной. Большое значение для равномерной влажности
кокса при мокром тушении имеет равномерность обогрева пе-
чей по батарее.
При неравномерном обогреве кокс, выданный из разных
печей, будет отличаться не только по температуре, но, что
особенно важно, и по крупности и, так как время тушения
постоянное, крупный кокс будет менее влажным, чем мелкий.
Неравномерный прием кокса в тушильный вагон является при-
чиной попадания на коксовую рампу недотушенных участков
раскаленного кокса, что вызывает его горение на рампе и
требует ручной заливки.
После тушения кокс должен некоторое время находиться
на коксовой рампе для того, чтобы испарилась лишняя вла-
га. Если время выдерживания кокса на рампе не соблюдает-
ся, влажность кокса увеличивается.
При сухом тушении кокса несоблюдение установленных ре-
жимов может вызывать повышенный "угар" кокса, т.е. умень-
193
шение его выхода. Нарушение режима сортировки кокса при-
водит к уменьшению выхода металлургического кокса и "заг-
рязнению" его мелкими классами.
2. ВЛИЯНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ЭКСПЛУАТАЦИИ КОКСОВЫХ ПЕЧЕЙ
НА ИХ СОХРАННОСТЬ
По принятым нормативам коксовая батарея должна рабо-
тать без снижения производительности 25 лет. В большинст-
ве случаев ускоренный износ кладки происходит вследствие
нарушений правил технической эксплуатации и создания ус-
ловий, опасных для службы динасовых огнеупоров. Продолжи-
тельность периода нормальной эксплуатации коксовых бата-
рей могла бы быть увеличена, если бы удалось замедлить
скорость разрушения отдельных быстроизнашивающихся зон.
К самым распространенным видам износа камер коксования
относятся: вертикальные трещины на крайних вертикалах и
смешения — деформация кладки между ними; заужения — де-
формация стен камер на уровне верхних рядов кладки край-
них вертикалов: деформация стен — выпуклости или вогнуто-
сти против различных вертикалов; трещины и выдвижение
кирпичей в центральной части камер, главным образом под
загрузочными люками; "подрезы" — борозды в стенках на
первых двух рядах кладки от пода; раковины — коррозия ди-
наса в зоне максимальных температур на 2 — 3 вертикалах
коксовой стороны на 5 — 8 рядах от пода; отбитости и ско-
лы кромок заплечиков со стороны армирующих броней; трещи-
ны; стертости и разрушения крайних сводовых и подовых
кирпичей; прогары в стенах.
Указанные выше дефекты в зависимости от причин появле-
ния можно условно подразделить на 3 группы: 1) возникшие
в результате механических усилий; 2) возникшие в резуль-
тате термических ударов при глубоких теплосменах; 3) воз-
никшие в результате нарушений гидравлического и темпера-
турного режимов обогрева.
К механическим повреждениям относятся все виды дефор-
мации стен камер, подрезы в стенах камер у подов, стерто-
сти и разрушения стен от соприкосновения с деформирован-
ными штангами коксовыталкивателей, истирание коксом подов
печей, смещения и наклоны простенков в сторону камер,
194
провалы стен в головочной части камер, отбитости кромок
головочных кирпичей, смещения и разрушения кладки под
загрузочными люками, разрушения фасадов простенков. Наи-
более опасными механическими повреждениями являются де-
формации стен — вогнутости и выпуклости, которые предоп-
ределяют необходимость аварийной остановки коксовых
батарей.
Анализ динамики увеличения количества камер с деформа-
циями кладки камер коксования показывает, что деформации
имеются не на всех батареях, даже со сроком службы более
20 — 25 лет, и не во всех камерах коксования, а только
там, где были в разное время допущены грубые нарушения
ПТЭ, основными из которых являются перегрузки камер ших-
той, отложения избыточного графита на стенах печей и свя-
занный с ними и другими причинами "тугой" ход коксового
пирога, то есть движение кокса при усилиях выдачи намного
превышающих нармативные, а зачастую и "бурение" — закли-
нивание в камере при выдаче кокса, выдача кокса из камер,
расположенных рядом с пустыми.
В случае "тугого хода" и "бурениях" кокса усилия на
кладку значительно превышают расчетные показатели. Появ-
ляющиеся при этом незначительные деформации в свою оче-
редь становятся причиной дальнейших случаев "бурения"
кокса и полного разрешения простенков. Как показывает
анализ случаев "бурения" кокса на 12 заводах 50 % всех
случаев происходило из-за дефектов кладки в сочетании с
нарушением особого режима загрузки недогружаемых печей,
15 — 20% приходится на различные нарушения обогрева, ос-
тальные причины — это несоответствие планируемого состава
шихты состоянию кладки старых батарей, частые перешихтов-
ки с ухудшением усадочных свойств шихты, нарушения техно-
логической дисциплины в коксовых и углеподготовительных
цехах.
Разрушения стен в головочной части камер коксования с
машинной стороны появляются в результате повторных толка-
ний кокса при его "забуривании" без выяснения причин и
принятия необходимых мер к устранению причин, вызывающих
"бурение" кокса. "Тугой ход" коксового пирога возникает в
результате сопротивлений, которые могут возникнуть при
выталкивании его из камеры. Известны два основных вида
195
таких сопротивлений: не связанные с изменением свойств
коксового пирога, возникающие в результате внешних меха-
нических сопротивлений и связанные с изменением свойств
коксового пирога, например недостаточная поперечная усад-
ка, недогрев, перегрев и т.п.
Одной из причин "тугого хода" и "бурения" кокса явля-
ются излишние отложения стенового и сводового графита
(пироуглерода), который при выдаче создает значительные
механические сопротивления. Графит, откладывающийся в ма-
териальных швах и неплотностях кладки, способствует уско-
ренному разрушению печей. Если своевременно не устранять
"свежие", еще непрочные отложения пироуглерода при каждой
выдаче кокса, то в дальнейшем эти операции значительно
усложняются, а кроме того, упрочнение отложений приводит
к возрастанию механических сопротивлений при выдаче кокса
и его "бурению".
На печах с нижним подводом газа "бурение" кокса зачас-
тую происходит из-за нарушений обогрева вследствие заби-
вания газоподводящей арматуры отложениями из газа при
плохой его очистке.
Одним из признаков возможного "бурения" кокса, особен-
но при изменении свойств угольной шихты, является "тугой
ход" (повышение ампеража при выдаче кокса) групп камер,
объединенных одной серией. В этих случаях следует выяс-
нить характер изменения качества угольной шихты для при-
нятия мер, в том числе изменение температурного режима,
периода коксования и т.д.
Из других видов механических повреждений стен камер
коксования серьезную опасность представляют собой глубо-
кие сколы кромок кирпичей между первыми и вторыми рядами
кладки, считая от пода камеры, так называемые "подрезы",
которые имеют вид борозд различной протяженности и глуби-
ны. Наличие "подрезов" приводит, как правило, к "тугому
ходу" и "бурению" кокса и, соответственно, ускоренному
износу кладки печей. Замечено, что интенсивность нараста-
ния "подрезов" связана с забрасыванием образующихся на
обслуживающих площадках при выдаче кокса из камеры коксо-
вания остатков кокса ("концов") в камеру коксования.
Большому износу подвергаются крайние 5 — 10 подовых кир-
пичей с обеих сторон печей. Крайние подовые кирпичи под-
вергаются не только истирающим усилиям в результате воз-
196
действия глубоких теплосмен при выдаче кокса и обработке
печей, но и при эксплуатации неисправных коксовыталкива-
телей, неисправных путях коксовых машин, неравномерных
осадках батарей.
К механическим причинам разрушения можно также отнести
разрушения головочных участков простенков, регенераторов,
корнюрной зоны при ослаблении или нарушении армирующих
устройств, в том числе: разрыве или вытягивании попереч-
ных анкерных стяжек, деформации анкерных колонн (особенно
при горении газа у дверей), броней, бронерам. Обеспечение
нормальной службы армирующих устройств — одно из важней-
ших условий сохранности кладки коксовых печей.
Износ камер коксования начинается с их головочных зон,
что определяется условиями службы динаса в двух крайних
вертикалах.
Неодинаковые условия сжигания газа в парах головочных
вертикалов приводит к тому, что поспевание кокса против
первых и вторых вертикалов происходит неодновременно; в
результате этого происходят разрывы в "упаковке" кокса,
что является одной из причин обвалов кокса при снятии
дверей, особенно при простоях выдачи. Вследствие коротко-
го факела во вторых вертикалах кокс в нижней части камер
поспевает раньше, чем в вышележащих зонах, и это приводит
к перегреву участков этого кокса и кладки и ее коррозии.
Кладка стен камер коксования против головочных вертика-
лов, как правило, заграфичивается недостаточно, и через
образовавшиеся трещины в головочных вертикалах происходят
прососы сырого газа в отопительную систему. Особенно это
заметно в районе смотровых шахточек в перекрытии камер.
При большом избытке воздуха догорает сырой газ перето-
ка, что приводит к резкому повышению температур, оплавле-
нию кладки, косых ходов и образованию сквозных перегаров
в крайних вертикалах.
При нормальной работе коксовых батарей на внутренней
поверхности стен печных камер за один оборот печей проис-
ходят два значительных понижения температуры: первое — во
время выдачи кокса и обработки печной камеры за счет ох-
лаждения воздухом и второе — после загрузки шихтой. Наи-
более опасными, определяющими последовательный износ ка-
мер коксования являются термические напряжения, приводя-
197
щие к развитию трещин в головочной части отопительных
простенков.
Износ кладки печных камер начинается с разрыхления по-
верхностной структуры кирпича ("рубашки"), появления тре-
щин на стеновых кирпичах против крайних вертикалов. Дина-
мика и характер трещинообразования на стенках камер про-
тив крайних вертикалов и разрушения кладки между трещина-
ми показаны на рис.46. Вначале трещины появляются на кир-
пичах в отдельных рядах кладки, а в дальнейшем количество
их непрерывно увеличивается до образования сплошной тре-
щины во всех рядах кладки от пода до перекрытия вертика-
лов. Сначала появляется одна, а затем вторая параллельная
трещина. По кромкам трещин, выходящим на поверхность стен
камер, появляются сколы кирпичей. Сколы кромок постепенно
увеличиваются и углубляются. Как только глубина скола по
краям трещины становится больше величины поперечной усад-
ки шихты, кокс остается в кромке и при выдаче создает
усилия, приводящие к смещению "столбиков" между парал-
лельными трещинами. Схема появления таких усилий показана
на рис.47. В связи с этим очень важно приступить к ремон-
ту трещин до того, как глубина сколов по кромкам трещин
не превысит критических величин (10 — 15 мм).
Смещения кладки между двумя параллельными трещинами
предшествуют, как правило, полному разрушению стен против
головочных вертикалов и провалу кирпичей в отопительные
вертикалы. Через образующиеся сквозные отверстия шихта и
кокс попадают в вертикалы, забивают горелочные и соедини-
Рис.46. Стадии разрушения головочных вертикалов коксовых печей:
1 — появление трещин в кирпичах; 2 — образование сколов кромок по трещинам;
3 — дальнейшее увеличение сколов по глубине и ширине; 4 — появление смеще-
ний кирпичей
198
Рис.47. Схема возникновения усилий при разрушении стен крайних вертикалов
(/*! — усилие выдачи штанги; Рг — усилие от кокса; Р3 — равнодействующая
усилий Рг и Pj)
A
Направление
выдачи
тельные каналы, что в свою очередь приводит к прекращению
горения, "омертвлению" отопительного канала и резкому
ухудшению готовности кокса против этих каналов. Кроме то-
го, наличие смещений кладки между двумя параллельными
трещинами, особенно при расположении их против хода кок-
сового пирога приводит к "забуриванию" кокса при выдаче и
дальнейшему последовательному износу и разрушению стен
камер против других отопительных каналов (рис.46, 47).
Последовательный износ отопительной системы печей, оп-
лавление и замусоривание насадки регенераторов, приводя-
щие к резкому повышению сопротивления движению газов, а
следовательно, и уменьшению производительности печей,
также связаны с описанными выше видами разрушений голо-
вочных вертикалов и являются следствием этого разрушения.
Для уменьшения скорости разрушения печей необходимо обес-
печить такой режим обогрева, чтобы температура в осевой
плоскости коксового пирога перед выдачей против осей
крайних вертикалов составляла не ниже 900 — 950 °C, а
температура поверхности стен не понижалась ниже 600 °C.
Наличие трещин на крайних вертикалах и смешений кладки
между ними требует уже на 4 — 5 году службы коксовых ба-
тарей проведения как горячих профилактических, так и
весьма серьезных аварийных ремонтов. После перекладки
сместившихся столбиков кирпичей, расположенных между дву-
мя параллельными трещинами, как правило, появляются суже-
199
ния кладки в районе перекрытия вертикалов. Наличие подоб-
ных деформаций приводит к массовым случаям "тугого хода",
"бурения" при выдаче кокса, необходимости уменьшать разо-
вую загрузку печей и ускоренному износу стен камер.
К дефектам кладки, возникающим в связи с температурны-
ми условиями службы динасовых огнеупоров следует отнести
коррозию динаса и появление раковин на стенах камер в зо-
не максимальных температур против второго-третьего отопи-
тельных каналов с коксовой стороны на пятом-восьмом рядах
кладки, считая от пода.
Основными показателями износа отопительной системы яв-
ляются: 1) оплавление и замусоривание отопительных кана-
лов; оплавление и замусоривание косых ходов и горелочных
каналов. Наличие этих дефектов зачастую приводит к
"омертвлению" отопительных каналов и невозможности под-
держивать заданный режим обогрева; 2) оплавление, раст-
рескивание, ошлакование регулировочных средств, в резуль-
тате которых нарушается и ухудшается равномерность прог-
рева кокса по длине и высоте камер коксования; 3) трещины
в кирпичах, образующих корнюрные каналы, главным образом
в головочной части, приводящие к перетокам газа в регене-
раторы, горению газа в них и газовоздушных клапанах, оп-
лавлению насадки, ухудшению обогрева печей; 4) трещины и
разрывы в разделительных стенках регенераторов, газо-
распределительной зоне и подовых каналах (в основном в
головочной части), приводящие к изменению заданного нап-
равления газо-воздушных потоков, перетоком газа и воздуха
из регенератора в регенератор; резкому ухудшению обогрева
печей, особенно головочной части; повышению сопротивления
отопительной системы; оплавлению насадки регенераторов;
необходимости снижать производительность печей. Одной из
основных причин отрывов головочной части корнюрной зоны и
стен регенераторов является плохое состояние армирующих
устройств.
Стены регенераторов несут нагрузку верхнего строения
печей и разделяют разноименные потоки газов (воздуха,
бедного газа и продуктов горения) с большим перепадом
разрежений, они подвергаются попеременному нагреванию
продуктами горения из отопительных каналов с температурой
1300 — 1350 °C и охлаждению воздухом и бедным газом, пос-
200
тупающим в регенераторы с температурой 30 40 °C. Темпе-
ратура верха стен регенераторов достигает 1220 — 1270 °C
при отоплении коксовым газом и 1150 — 1200 °C при отопле-
нии доменным газом.
Низ стен регенераторов нагрет соответственно до 230 —
150 °C. Колебания температур поверхности кладки в резуль-
тате реверсии газовых потоков составляют 40 — 60 °C, а в
нижней части стен эти перепады еще больше. При таких ко-
лебаниях температуры на поверхности кладки стен в нижней
части их могут проходить превращения модификаций динаса и
его разрушения (в последних конструкциях печей нижняя
часть стен регенераторов в связи с этим выполняется из
шамотных огнеупоров).
Повышение сопротивления насадки регенераторов выше
70— 80 Па делает невозможной подачу необходимого коли-
чества воздуха на обогрев и поддержание заданного темпе-
ратурного режима. При этом, естественно, снижается произ-
водительность печей. Опасными и серьезными, с точки зре-
ния службы всего печного массива и обеспечения производи-
тельности печей, являются дефекты газораспределительной
(корнюрной) зоны и стен регенераторов, главным образом
трещины в них. Количество воздуха, проходящего через неп-
лотности стен регенераторов, можно определить по разности
между объемами продуктов горения, проходящих газовый и
воздушный регенераторы по формуле:
Фв = (амс~ амс) + (акс—акс) * 100/2
где Фв — количество воздуха, проходящего через неплотнос-
ти в стенах регенераторов; а — коэффициент избытка возду-
ха по пробам продуктов сгорания, отобранных из подовых
каналов соответственно; а^с ~ воздушного регенератора ма-
шинной стороны; а^с — газового регенератора машинной сто-
роны; а®с, а£с — то же из газового и воздушного регенера-
торов коксовой стороны.
Через неплотности стен регенераторов может теряться до
50 % воздуха, поступающего на обогрев. При этом резко по-
вышается сопротивление отопительной системы. Особенно при
этом ухудшается обргрев крайних вертикалов, в них снижа-
201
ется температура, следовательно, ускоряется их износ. Это
обусловлено тем, что с увеличением сопротивления регене-
раторов возникает необходимость увеличивать разрежение в
их верхней части, что приводит к увеличению подсосов воз-
духа через неплотности в фасадах регенераторов и соот-
ветственному снижению теплоты сгорания доменного газа,
поступающего в крайние вертикалы.
*
3. ОСОБЫЕ СЛУЧАИ ЭКСПЛУАТАЦИИ КОКСОВЫХ ПЕЧЕЙ
Технологический режим
при длительных простоях выдачи кокса
При простоях выдачи, не связанных с нарушениями и пов-
реждениями газоподводящих трактов и арматуры, т.е. при
возможности продолжать осуществлять обогрев печей, темпе-
ратурный режим устанавливается в зависимости от продолжи-
тельности остановки выдачи кокса. При остановках (до 1 ч'
на батареях, где температуры в контрольных вертикалах с
коксовой стороны не превышают 1360 °C, и до 30 минут, где
температуры в контрольных вертикалах с коксовой стороны
более 1360 °C) режим обогрева не изменяется.
При срывах графика выдачи, а также плановых остановках
расход газа снижается обратно пропорционально увеличению
периода коксования : Q2 = Q1*t2/t1, где и Q2 — часовой
расход газа при исходном и удлиненном периодах коксова-
ния, м3/ч; Tj и т2 — исходный и удлиненный периоды коксо-
вания, ч. Помимо общего снижения подачи газа, простенки,
смежные с готовыми печами, отключаются от обогрева в слу-
чае повышения в них температуры ча 20 — 30 °C сверх
заданной.
Для избежания неравномерного и чрезмерного охлаждения
регенераторов отключение отдельных простенков должно про-
изводиться не более чем на 4 кантовки подряд, затем обог-
рев должен быть включен не менее чем на 2 кантовки, после
чего простенки вновь могут быть отключены не более чем на
4 кантовки и т.д. Замер температуры в таких простенках
следует производить при включенном обогреве не менее чем
после двух рабочих кантовок. За 6 — 8 я до выхода на за-
данный период коксования расход газа увеличивается до
уровня, соответствующего нормальной работе печей.
202
При плановых остановках выдачи кокса расход газа дол-
жен снижаться за 2 - 4 ч до начала остановки, при срывах
рыдачи — немедленно после предватительной оценки возмож-
ной длительности простоя. При остановках продолжитель-
ностью до 4 — 5 ч средняя температура в контрольных вер-
тикалах может быть снижена на 15 - 20 °C. Если возвраще-
ние к заданному периоду коксования предполагается через
один оборот, температуры в контрольных вертикалах снижа-
ются на 5 — 10 °C.
При простоях с ожидаемой продолжительностью до 10 —
12 ч температуры в контрольных вертикалах должны быть
снижены на 50 — 70 °C в течение первых 3 — 4 ч и в даль-
нейшем (при необходимости и возможном увеличении продол-
жительности простоя более 10 ч) снижение температур про-
изводится по 40 — 50 °C в смену, но не ниже 1150 °C. При
этом надо стремиться температуру в крайних вертикалах не
опускать ниже 1100 °C. Снижение расхода газа связано с
прикрыванием пластин на воздушных отверстиях газовоздуш-
ных клапанов и уменьшением тяги в боровах до получения
разрежения в глазках регенераторов на 10 — 20 Па выше
нормального.
Давление под лючками смотровых шахточек в вертикалы
все цремя поддерживается в пределах ± 3,0 Па. В случае
снижения давления в распределительных газопроводах по
сторонам до 500 Па и необходимости дальнейшего сокращения
расхода газа допускаются временные остановки обогрева.
Продолжительность остановок обогрева и их периодичность
устанавливаются в зависимости от уровня температур в
контрольных вертикалах. Допускается с целью поддержания
необходимого давления газа в газопроводах перекрытие сто-
порных кранов под углом 45°.
Замер температур в контрольных вертикалах во время
длительных простоев кокса следует производить не реже чем
2 — 3 раза в смену, а в крайних — не реже одного раза в
смену. При включенном обогреве замер температур следует
производить не менее чем после двух рабочих кантовок.
Для поддержания температур в крайних вертикалах при
простоях выдачи следует выполнять следующие мероприятия:
снижать теплоту сгорания отопительной смеси за счет прек-
ращения добавки коксового или природного газа с целью
уменьшения разрежения в регенераторах и соответственно
203
снижения подсосов воздуха через фасады; прикрывать регис-
тровые отверстия в перекидных каналах, кроме крайних в
печах системы ПК; уплотнять фасады отдельных, недостаточ-
но "плотных" регенераторов; при многодневной работе на
пониженных температурах следует на батареях с боковым
подводом установить "плотинки" в корнюры печей, обогрева-
емых коксовым газом, а на батареях с нижним подводом газа
максимально возможно увеличить сечения на подводах газа в
крайние вертикалы за счет удаления регулировочных элемен-
тов. При этом коэффициент избытка воздуха увеличивается
до 2,0 — 2,5. Давление газа в газосборниках в течение
второго часа простоя следует увеличить на 20 — 30 Па и на
весь последующий период простоя еще на 20 — 30 Па. Двери
коксовых камер и крышки загрузочных люков и стояков во
время простоя должны быть хорошо уплотнены, чтобы не до-
пускать выделения газа или подсоса воздуха.
При остановках продолжительностью 8 — 10 ч заданное
давление газа в газосборниках может поддерживаться за
счет прикрытия регулировочных дроссельных шиберов на пе-
рекидном газопроводе или в крайнем случае за счет прикры-
тия задвижек на общих отводах прямого газа. Прикрытие
задвижек допускается только до такой степени, чтобы был
обеспечен свободный сток аммиачной воды. Регулятор пере-
пада давления между газосборниками отключается. При оста-
новках продолжительностью более 10 ч, когда указанными
выше средствами не удается поддержать заданное давление
газа в газосборниках и нет возможности выдавать кокс И
загружать на батарее хотя бы одну печь в 1 ч, необходимо
подать в газосборники обратный коксовый газ через спе-
циальные подводы, которые должны быть выполнены на всех
батареях, а в крайнем случае подать пар.
С целью исключения перетоков газа через подсводовое
пространство камер коксования следует в шахматном порядке
отключать печи от одного из газосборников. Если остановка
выдачи кокса вызвана прекращением отсасывания газа из га-
зосборников, то при увеличении давления газа выше 200 Па
необходимо открыть газовыпускные свечи, а в случае необ-
ходимости и крышки стояков свежевыгруженных печей. Темпе-
ратура газа в газосборниках не должна превышать 150 °C
при подаче в него пара.
204
режим обогрева печей, эксплуатируемых
в особых условиях
На коксовых батареях, имеющих значительный износ клад-
ки и отопительной системы, при которых затруднена нор-
мальная эксплуатация отдельных печей, возможно наличие
камер коксования постоянно или временно работающих на
особых режимах. Это печи на удлиненных оборотах (несерий-
ные), загружаемые неполным грузом, выведенные из эксплуа-
тации на ремонт, и смежные с ремонтируемыми печами буфер-
ные камеры (с коксом или с перемычками), из которых кокс
в течение ремонта не выдается, и полубуферные, то есть
смежные с буферными, из которых кокс выдается на удлинен-
ных оборотах по готовности. Кроме этого, при невозможнос-
ти дальнейшей эксплуатации и нецелесообразности проведе-
ния ремонтов отдельные камеры могут выводиться из эксплу-
атации и засыпаться боем кирпича — "бутиться".
В случаях "бурения" кокса печи, оставшиеся с коксом
(забуренные), так же как и все перечисленные выше, требу-
ют особых условий обогрева, соответствующих тому или ино-
му состоянию печей и способу их эксплуатации. При этом
следует иметь в виду, что несвоевременная или неправиль-
ная коррекция режима печей, эксплуатируемых в особых ус-
ловиях, может нанести непоправимый ущерб смежным камерам.
При забуривании кокса по причине его неготовности более
чем в трех-четырех печах подряд в одной серии следует
остановить выдачу на всей батарее до полного поспевания
кокса, но не менее чем на 30-40 мин.
При неготовности кокса в одной печи, по всей длине ка-
меры коксования, она должна выводиться из серии до полной
готовности без снижения температуры в простенках, обогре-
ваемых эту печь.
При неготовности кокса только в районе крайнего верти-
кала перед выдачей кокса из печи должна быть произведена
зачистка (удаление неготовой части "пирога"). При "буре-
нии" кокса из-за неготовности не следует пытаться выда-
вать его повторно, не выполнив предварительно все необхо-
димые мероприятия с выводом печи из серии на период до
полной готовности кокса. Если вывод из серии этих печей
продолжался более часа, то выдача кокса из смежных печей
205
должна производиться только при его полной готовности.
Массовое забуривание кокса из-за перегрева, как правило,
связано с длительными простоями выдачи и своевременным
невыполнением описанных в предыдущем разделе мероприятий.
В таких случаях температуры в простенках должны выдер-
живаться в соответствии с режимом коксовых печей, реко-
мендуемым при длительной остановке выдачи кокса. При "бу-
рении" кокса от перегрева в одной печи ни в коем случае
нельзя производить повторного толкания. Печь следует вы-
вести из серии, снизить температуру в смежных простенках
на 100-150 °C и только через 5-6 ч после этого произво-
дить повторное толкание.
Выдачу кокса из соседних печей можно производить толь-
ко при полной готовности, как правило, с выводом их из
серии. За период удаления забуренного кокса из камер кок-
сования в последних происходит охлаждение и разграфичи-
вание кладки, а также нарушение либо полное выпадение ра-
нее нанесенной торкретмассы. В связи с этим после удале-
ния кокса камера должна тщательно осматриваться для опре-
деления объема ремонтов, подлежащих выполнению с целью
устранения нарушений в кладке, армировании и обогреве,
которые приводили к забуриванию кокса. Для загрузки шихты
в камеры коксования после удаления из них кокса простенки
должны быть нагреты до рабочих температур, заторкретиро-
ваны и заграфичены путем подачи в них газов из газосбор-
ников.
Если после "бурения" кокс не удаляется из камер, а ос-
тается в них по каким-либо причинам, то в таких печах
должен поддерживаться, кроме указанных температурных ре-
жимов, гидравлический режим, обеспечивающий сохранение
положительного давления в камерах на период полного уда-
ления кокса с тем, чтобы избежать его горения и ошлаковы-
вания стен. При этом печь включается только в один газос-
борник, на другом стояке этой печи закрывается крышка и
гидравлический клапан. Если в течение следующих 24 часов
кокс не будет выдан из такой печи, то клапан работающего
стояка следует закрыть на половину.
На батареях, оборудованных стояками с гидроприводами,,
при оставлении в камерах "забуренного" кокса предвари-
тельно рассоединяются рычажные устройства для раздельного
открывания и закрывания крышек стояков. Вывод отдельных
206
кечей из заданной серии, то есть перевод их на удлиненный
оборот, может быть вызван различными причинами, главным
образом неудовлетворительным состоянием кладки и невоз-
можностью поддерживать температуры, обеспечивающие готов-
ность кокса за время заданного для всей батареи оборота
печей. Печи выводятся из серии также и в случае их распо-
ложения рядом с ремонтным участком (полубуферные), забу-
ренными, забученными печами, то есть при вынужденном сни-
жении температур в смежных отопительных простенках. Тем-
пература в простенках, обогревающих несерийные печи, ус-
танавливается из расчета понижения на 15-20 °C на каждый
час удлинения периода коксования. Если несерийные печи
расположены с двух сторон одного простенка, то температу-
ры в нем следует понижать на 20-25 °C на каждый час удли-
нения периода коксования. При этом, во всех случаях, тем-
пературы в контрольных вертикалах простенков не следует
снижать ниже 1140 °C с машинной и 1180 °C с коксовой сто-
роны по замеру пирометром без поправки на приведение к
20-той секунде.
Период коксования несерийных печей устанавливается по
готовности кокса исходя из фактически возможной темпера-
туры в простенках с последующей корректировкой температур
машинной и коксовой сторон таким образом, чтобы в любых
двух смежных простенках одной стороны температуры разли-
чались не более чем на 80-100 °C. В качестве примера ниже
приводится ориентировочный расчет требуемых температур в
простенках, смежных с несерийной печью: заданный период
коксования на батарее — 15 ч; заданные температуры в
контрольных вертикалах батареи — машинная сторона
1280 °C, коксовая сторона 1320 °C. Фактически возможные в
связи с плохим состоянием отопительной системы темпера-
туры в простенках, смежных с данной печью (°C):
Сторона ................ Машинная
Левый простенок . . . . 1280
Правый простенок . . . 1250
Коксовая
1200
1320
В этом случае усредненная температура машинной стороны
равна (1280 + 1250) /2 = 1265 °C. Разность температур
между смежными простенками коксовой стороны чрезмерно ве-
лика (120 °C), поэтому в правом простенке температуру
207
следует снизить до 1290 °C. В этом случае усредненная
температура коксовой стороны составит
(1200+ 1290)/2 = 1245 °C. Следовательно усредненные
температуры ниже заданных для всей батареи на 15 °C с ма-
шйнной стороны и на 75 °C с коксовой стороны. При темпе-
ратуре ниже требуемой на 75 °C период коксования должен
быть удлинен на 75/20 = 3,7 ч и составит около 19 ч. Во
избежание перегрева машинной стороны усредненная темпера-
тура на ней должна быть снижена на те же 75 °C и соста-
вить 1280—75 = 1205 °C. В левом простенке машинной сторо-
ны температура не должна быть выше чем с коксовой и поэ-
тому устанавливается -1190 °C, тогда в правом простенке
следует установить: (1205 х 2) — 1190 = 1220 °C. В итоге
получаем ориентировочный температурный режим простенков
(°C):
Сторона Левый простенок . . . Машинная 1190 Коксовая 1200
Правый простенок . . 1220 1290
Указанный режим корректируется по готовности кокса несе-,
рийных и смежных печей. Если печь выведена из серии на
сравнительно небольшой срок (период разбуривания, неболь-
шого ремонта и т.д.), то поддержание в простенках пони-
женных температур может осуществляться за счет периоди-
ческого отключения от обогрева. Отключать простенки реко-
мендуется не более, чем на четыре кантовки подряд, после
чего они должны быть включены не менее чем на две кантов-
ки, затем при необходимости их можно вновь отключать не
более чем на четыре кантовки и т.д. При этом нет необхо-
димости проводить специальные регулировочные работы.
При переводе печей на постоянную или длительную работу
с удлиненными периодами коксования следует проводить ре-
гулировочные работы с уменьшением подачи тепла соответст-
венно удлинению оборота и заменой регулировочных средств.
Так, например при удлинении периода коксования с 15 до 19
ч подача тепла должна быть уменьшена в 19/15 = 1,26 раза,
т.е. на 26 % или на 13 % в каждом из полупростенков. Если
простенок имеет с обеих сторон печи, работающие на удли-
ненных периодах коксования, то обе величины снижения
тепла суммируются.
208
В недогруженных печах, в зависимости от величины не-
догруза, выделяется меньшее количество газа, чем при нор-
мальной загрузке, а" величина подсводового пространства в
зоне недогруза больше. Совокупность указанных факторов
приводит к увеличению времени пребывания газов в подсво-
довом пространстве, перегреву их, разложению тяжелых уг-
леводородов и повышенному уносу сажи. Величина уноса, за-
графичивание подсводового пространства, забивание газоот-
водящей арматуры и ухудшение качества смолы при недогрузе
камер шихтой в значительной, по существу определяющей
степени зависят от температурного режима простенков,
смежных с недогружаемой камерой. Температурный режим не-
догружаемых печей должен устанавливаться из такого расче-
та, чтобы исключить интенсивное разложение газов, и опре-
деляется величиной недогруза и состоянием смежных с не-
догружаемой камер коксования.
Пример регулировки режима обогрева при различной вели-
чине недогруза печей: при недогрузе 1/2 бункера темпера-
туры в контрольных вертикалах целесообразно оставить на
уровне заданных, но следует снизить на 15—25 °C темпера-
туру в вертикалах, расположенных в зоне недогруза за счет
изменения расстановки регулировочных средств в отопитель-
ных каналах и формы температурной кривой. Печь при этом
остается в серии (если нет других причин для вывода ее из
серии). Режим обогрева смежных с недогружаемой печью
простенков изменяется путем уменьшения подачи тепла с
учетом величины недогруза камеры шихтой.
Пример расчета изменения режима: полная норма загрузки
15 т, в том числе: для машинной стороны 48,5 % — 5,275 т;
для коксовой стороны 51,5 % — 7,725 т. Установленная нор-
ма разовой загрузки для данной печи 12 т, т.е. недогруз 3
т с коксовой стороны. Потребность в подводе тепла для
данной печи на коксовую сторону снижается на
3/7,725 х 100 = 38,83 % или 19,4 % в каждом из полупрос-
тенков, обогревающем эту печь.
При обогреве батареи коксовым газом уменьшаются на
рассчитанную величину проходные сечения в арматуре кок-
сового газа и в воздушных сечениях газовоздушных клапа-
нов. Затем снижается разрежение в спаренных регенераторах
нисходящего потока до получения прежних значений в реге-
нераторах восходящего потока данного простенка.
209
На печах системы ПВР эти изменения делаются на обеих
кантовках. При обогреве доменным газом перепад разрежений
между восходящим и нисходящим потоками уменьшается про-
порционально ^квадрату требуемого уменьшения количества
подаваемого тепла, а проходное сечение воздушного окна
газовоздушного клапана — прямо пропорционально.
Например: При нормальной величине разовой загрузки ре-
жим обогрева установлен следующий (Па):
Восходящий поток
Нисходящий поток
Газовый реге-
нератор
36
90
Воздушный реге-
нератор
30
96
Средняя величина нисходящего потока равна 93 Па. В
этом случае перепад разрежений ДР между нисходящим и вос-
ходящим потоками составит ДРГ = 93-36 = 57 Па — по газо-
вому регенератору ДРВ = 93-30 = 63 Па — по воздушному ре-
генератору. Раскрытие воздушного окна составляет 650 см2.
Требуемое уменьшение подачи тепла 19,4%. Уменьшенный пе-
репад по газу 57/(1,194)2 = 40 Па; то же по воздуху
63/(1,194)2 = 44 Па.. Перепады разрежений между газовым и
воздушным регенераторами на восходящем и нисходящем пото-
ках должны оставаться равными 6 Па. Принимаем, исходя из
опыта регулирования, что 30 % изменения перепада отра-
зится на восходящем потоке и 70% на нисходящем. Таким
образом, разрежение на восходящем потоке газового регене-
ратора увеличится на (57-40) • 0,3 = 5,1 Па, а на нисходя-
щем уменьшится на (57-40) х 0,7 = 11,9 Па. Соответственно
на восходящем потоке воздушного регенератора разрежение
увеличится на (66-44) х 0,3 = 5,7 Па, а на нисходящем
уменьшится на (66-44) х 0,7 = 13,3 Па, следовательно ре-
жим на глазках регенераторов устанавливается следующим
(Па):
Восходящий поток
газ 41
воздух 36
Нисходящий поток
газ 78
воздух 83
Раскрытие воздушных окон газовоздушных клапанов соста-
вит 650/1,19 = 546 см2. Рассчитанный выше температурный и
гидравлический режим корректируется по фактической готов-
ности кокса, температуре подсводового пространства и тем-
пературам в простенках, по готовности смежных печей, а
210
также по давлению под лючками вертикалов восходящего по-
тока. Режим работы смежных печей при этом по возможности
не меняется. При недогрузе на 1—1,5 бункера с коксовой
стороны снижается подача тепла в соответствии с уменьшен-
ной величиной загрузки согласно приведенному выше расче-
ту. Кроме этого дополнительно производится снижение тем-
ператур в контрольных вертикалах на 20—30 сС в зависимос-
ти от величины недогруза, то есть понижается температура
в полупростенке. Печь должна отключаться от газосборника
со стороны недогруза с установкой заглушки. Для постоян-
ного контроля за режимом недогружаемых печей при подсчете
Kq к установленным поправкам на приведение к 20 добавля-
ется для простенков смежных с недогружаемой печью разница
температур между заданными для батареи в целом и установ-
ленным для указанных простенков. С учетом указанной поп-
равки температура этих простенков учитывается при подсче-
те Кб.
Режим работы смежных печей не изменяется. Печи, кото-
рые вынуждены по состоянию кладки или по другим причинам
систематически недогружать на 1/2 бункера и более, подле-
жат выводу в ремонт. Как уже отмечалось выше, при прове-
дении капитальных ремонтов групп печей важным является
обеспечение провального температурного режима буферных и
полубуферных печей. В буферных печах, которые остаются на
время ремонта с коксом, должны поддерживаться температуры
в простенках, граничащих с ремонтным участком, на уровне
950—1050 °C, а. в простенках, граничащих с полубуферными
печами, на уровне 1150—1200 °C.
В буферной печи с коксом один стояк должен быть отклю-
чен от газосборника и крышка закрыта, в другом стояке
клапан должен быть открыт наполовину, а крышка стояка
закрыта. В полубуферных печах температуры в простенках со
стороны буферных печей должны поддерживаться на уровне
1150—1200 °C, а со стороны пе^ей, работающих на плановом
обороте, — такие, как во всех простенках. В полубуферных
печах один стояк должен отключаться от газосборника на
15-том часу после загрузки, а крышки обоих стояков должны
быть закрыты. Перед включением в нормальную работу буфер-
ные и полубуферные печи должны быть нагреты до рабочих
температур, а стены камер тщательно заторкретированы.
211
Нарушения нормальной работы газоотводящей арматуры
Выходящие из камеры коксования парогазовые продукты содержат пары
высоко- и низкомолекулярных жидких веществ, а также особенно в период заг-
рузки и сразу после нее, некоторое количество угольной пыли. При резком ох-
лаждении прямого коксового газа в колене^ клапанной коробке стояка, газос-
борнике происходит забивание этой газоотводящей арматуры. Основные причины
забивания отложениями газоотводящей арматуры и нарушений работы газосборни-
ков, а следовательно, гидравлического режима печей следующее: — недостаточ-
ное давление аммиачной воды на орошение, неудовлетворительное состояние
орошения (забивание аммиакопроводов, отсутствие форсунок, неправильная их
установка, неучтенные потери воды и т.д.), перетоки охлажденного газа между
газосборниками машинной и коксовой сторон через подсводовое пространство
камер коксования вследствие разного давления газа в газосборниках.
Охлажденный газ перетока понижает до точки росы температуру тяжелых по-
гонов, содержащихся в газах, выделяющихся при коксовании, происходит осаж-
дение тяжелых погонов на внутренней поверхности труб, колен и клапанных ко-
робок стояков. При недогрузах печей и работе без планирования шихты увели-
чивается образование свободного углерода в паровоздушных продуктах, частицы
которого увлекаются конденсирующимися погонами смолы, вследствие чего резко
увеличивается количество отложений в газоотводящей арматуре в
газосборниках. Потемнение кладки у газоотводящего люка и в подсводовой
части камер коксования указывает на наличие перетоков сырого газа между га-
зосборниками через подсводовое пространство камер коксования. С целью иск-
лючения этих перетоков нужно обеспечить равенство давлений аммиачной воды в
форсунках одноименных печей с машинной и коксовой сторон, для чего периоди-
чески проводить соответствующие измерения с помощью переносных манометров.
На батареях, оборудованных двумя газосборниками, необходимо поддерживать в
них одинаковое давление. Перепад давлений между газосборниками машинной и
коксовой сторон должен быть всегда нулевым и поддерживаться автоматически
при помощи регуляторов.
При увеличении оборота печей свыше 20 ч при наличии двух газосборников
за 3-4 ч до выдачи кокса необходимо отключать одну из сторон камеры от га-
зосборника. В практике эксплуатации коксовых батарей известны аварии, вызы-
ваемые закупоркой фусовыми отложениями газосборников, смоляных переточных
ящиков и газопроводов прямого газа. Это происходило вследствие недогрузов
печей, неудовлетворительного обслуживания гозоотводящего оборудования и на-
рушений гидравлического и температурного режимов газосборников, в результа-
те чего происходило обильное отложение фусов и сажистых образований непос-
редственно в перекидном и отводящем газопроводах. При этом значительные ко-
личества фусообразной массы одновременно * обрушиваются с горизонтального
участка отводящего газопровода и закупоривают сход воды и смолы из смоляно-
го ящика в газопровод прямого газа.
Сход воды может через некоторое время самостоятельно возобновиться, час-
тично или полностью. Однако, в результате падения с горизонтального участка
отводящего газопровода все новых порций смоляных отложений, нарушения схода
воды неотвратимо повторяются, и положение усугубляется вплоть до полной за-
купорки смоляного ящика со стороны газопровода прямого газа. Поскольку при
этом орошение газосбсрника машинной стороны приходится частично или перио-
дически полностью прекращать, создаются условия, когда на отходящем газоп-
роводе соединяются потоки охлажденного и горячего газа, что сопровождается
резким усилием конденсации и отложения смолы в перекидном и особенно в от-
водящем газопроводах. Поэтому процесс накопления отложений быстро прогрес-
сирует и, если оперативные меры по удалению отложений запаздывают, происхо-
дит заполнение отложениями всего тракта отвода газа. При этом не только по-
f
212
лностыо прекращается сход воды из газосборника, но зачастую затрудняется
также и отсос газа. На определенной стадии развития указанной выше аварии
происходит также ускоренное накопление отложений в газосборнике под верти-
кальным участком перекидного газопровода машинной стороны (падает с гори-
зонтального участка), и создается угроза закупорки смоляного ящика также со
стороны газосборника.
Промедление с устранением аварии одновременно вызывает быстрое забивание
колен стояков, клапанных коробок, оросительной системы, происходит деформа-
ция газоотводящего оборудования и быстрый вывод его из строя в целом. Приз-
наками закупорки смоляного ящика со стороны газопровода прямого газа явля-
ются: перелив воды из ящика, переполнение газосборника, уменьшение * уровня
воды в газопроводе прямого газа или отсутствие ее, если произошла полная
закупорка смоляного ящика. Закупорка смоляного ящика со стороны газосборни-
ка будет проявляться переполнением газосборника водой (даже при отсутствии
отложений в полости самого ящика), выходом воды через неплотности газоотво-
дящего оборудования (пробки на клапаны коробках, стыки колен с клапанными
коробками и пр), уменьшением уровня воды в смоляном ящике и газопроводе
прямого газа или отсутствием ее при полной закупорке патрубка, соединяющего
газосборник со смоляным ящиком. При полной закупорке стока воды и несвоев-
ременном принятии мер могут создаваться условия заполнения водой газосбор-
ника и попадания воды в печи. При закупорке смоляного ящика со стороны га-
зопровода прямого газа уменьшается расход воды на газосборник машинной сто-
роны за счет прекращения работы гидросмологонов и закрытых кранов на торцах
газосборника. Если после этого перелив воды из смоляного ящика не прекра-
тится, то следует отключить до 80-90 % печей от газосборника машинной сто-
роны, целесообразно оставить свежезагрузочные печи. Уменьшается общий рас-
ход воды на орошение клапанных коробок машинной стороны до температуры в
газосборнике не выше 150 °C.
В случае полной закупорки схода воды в газопровод прямого газа и необхо-
димости дополнительного уменьшения подачи воды на газосборник (уменьшения
тем самым перелива из смоляного ящика) частично прикрываются краны орошения
клапанных коробок на печах, отключенных от газосборника с машинной стороны.
После этого по специальному плану производится ремонт и очистка газосборни-
ка и газоотводящей арматуры.
Главах. ПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ ОБЯЗАННОСТИ МАСТЕРОВ
КОКСОВОГО ПРОИЗВОДСТВА.
ОСНОВЫ ТЕХНИКИ БЕЗОПАСНОСТИ
И ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ САНИТАРИИ.
1. ПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ ОБЯЗАННОСТИ МАСТЕРОВ
КОКСОВОГО ПРОИЗВОДСТВА
В коксовых цехах коксохимических заводов и кокосхими-
ческих производств металлургических комбинатов, могут
быть должности старших мастеров и мастеров. Должностные
функции этих лиц, являющихся непосредственными руководи-
213
телями трудовых коллективов, определяются должностными
руководителями трудовых коллективов, определяются долж-
ностими инструкциями разработанными на основе типовых
проектов организации рабочих мест ИТР и служащих основных
цехов металлургических предприятий. Все распоряжения, от-
носящиеся к производственной деятельности участка, пере-
даются для исполнения только через мастеров. Указания
мастера являются обязательными для подчиненных ему рабо-
чих. Указания мастера могут быть отменены вышестоящими
руководителями с обязательным уведомлением об этом мас-
тера.
Решения администрации по всем вопросам, касающимся
труда, быта и отдыха рабочих производственного участка,
принимаются при непосредственном участии мастера, или с
учетом его мнения.
Мастер избирается на должность на общем собрании кол-
лектива открытым или тайным голосованием и утверждается
приказом по предприятию, мастер может быть досрочно осво-
божден от занимаемой должности на основании решения кол-
лектива. Мастер, освобожденный от занимаемой должности,
может быть назначен вновь или переведен на другую работу,
в порядке установленном законодательством в отношении
лиц, освобожденных от выборной должности.
Для эффективного руководства участком и осуществления
воспитательной работы в коллективе на должность мастера,
как правило, назначаются лица с высшим или средним
специальным образованием, а также обучающиеся в высших
или средних специальных учебных заведениях и имеющие стаж
работы на производстве не менее 1 года при высшем образо-
вании и не менее 3 лет — при среднем специальном образо-
вании. Старшие мастера, как правило, подчиняются началь-
нику цеха, организуют работу на определенных участках
производства и работают по 5-ти дневной рабочей неделе.
Старшему мастеру подчинен весь персонал участка. Он имеет
право премировать рабочих за высокие производственные по-
казатели, образцовую работу и успешное выполнение заданий
за счет премиального фонда выделяемого в распоряжение
старшего мастера; а также налагать взыскания на рабочих в
установленном порядке.
Старший мастер обязан: следить за выполнением участком
плановых заданий по объему производства повышением произ-
214
водительности труда, изготовлением продукции высокого ка-
чества; устанавливать производственные задания бригадам и
отдельным рабочим; участвовать в разработке производст-
венных графиков; пересматривать в установленном порядке
нормы выработки и расценки; руководить работой машин и
агрегатов в соответствии с правилами и производственно-
техническими инструкциями; проверять прием и сдачу смены
призводственными бригадами; внедрять передовые методы
труда; проверять выполнение подчиненными инструкций по
технике безопасности, промышленной санитарии, противопо-
жарной охране и трудовому распорядку; принимать меры к
остановке оборудования, если имеют место травмы, или уг-
розы травмирования; участвовать в комиссиях по приемке
оборудования; проводить учебновоспитательную работу с
подчиненными. Организация работ, обеспечение и контроль
производства на участке — главные функции старшего мас-
тера. На их выполнение приходится до 70 % его рабочего
времени. Остальное время занимает анализ производства,
составление производственных графиков, инструктаж, оказа-
ние технической помощи рабочим участка.
Старший мастер должен иметь в своем распоряжении сле-
дующие руководящие, справочные и вспомогательные докумен-
ты, которые рекомендуется хранить на рабочем месте, это
приказы, указания, распоряжения начальника цеха -и его за-
местителя; производственный план-график; правовые положе-
ния; правила допуска к работе в специальной среде; трудо-
вое законодательство; правила технической эксплуатации
оборудования; инструкции и правила по технике безопаснос-
ти; охране труда и противопожарной охраны, промсанитарии,
правила внутреннего трудового распорядка.
Справочные документы: производственные инструкции на
сырье, материалы, продукцию, нормы, расценки на работы,
положения об оплате труда, журнал инструктажа по технике
безопасности; телефонный справочник.”
Вспомогательные документы: книга рапортов; шнуровая
книга подъемно-транспортного оборудования; книга мастера.
Старший мастер в коксовых цехах одновременно исполняет
обязанности старшего мастера по горячим ремонтам коксовых
печей, старшего мастера по регулированию обогрева коксо-
вых печей, старшего мастера УСТК. Участок горячих ремон-
215
тов выполняет работы по своевременному устранению имею-
щихся нарушений в состоянии кладки коксовых печей, своев-
ременной замены и установки регулировочных средств в
кладке. Старший мастер по регулированию обогрева коксовых
печей силами подчиненного ему персонала обеспечивает ре-
гулировку и поддержание температурного и гидравлического
режима коксовых печей, содержание батарей в рабочем сос-
тоянии, выпуск продукции соответствующей установленным
техническим условиям. Непосредственными оперативно-
техническими руководителями организующими процесс и конт-
роль выпуска продукции за смену являются сменные мастера.
Основными задачами его является обеспечение равномерной
высокопроизводительной экономичной работы коксовых печей
и машин с минимальным расходом материалов и электроэнер-
гии, получение кокса заданного качества, достижение мак-
симально длительных периодов безремонтной работы коксовых
печей, коксовых машин и механизмов.
Сменный мастер непосредственно подчиняется начальнику
участка, а в оперативном отношении начальнику смены. Ему
подчинены все непосредственные рабочие участка данной
смены. Сменный мастер обязан: до начала работы ознако-
миться с указаниями и распоряжениями начальника цеха и
его заместителей, начальника смены, проанализировать осо-
бенности работы в предыдущей смене; проверить явку на ра-
боту рабочих; оптимально расставить работников по рабочим
местам, ознакомиться с графиком выдачи печей; режимов
нагрева; обеспечить безусловное точное исполнение графи-
ка, контролировать соблюдение трудовой и производственной
дисциплины, обеспечить чистоту и порядок на рабочих мес-
тах; периодически проверять соблюдение работниками участ-
ка на местах инструкций; немедленно устранять нарушения;
следить за подготовкой машин и рабочих мест в конце смены
к сдаче; сообщать принимающему смену мастеру о неполадках
и авариях, имевшихся в смене и о принятых мерах по их
устранению; передавать смену в состоянии, позволяющем
бесперебойно работать в следующей сменене. В течении сме-
ны проверить состояние обогрева печей и при необходимости
принять меры по корректировке режима отопления.
Особое внимание мастер должен уделять режиму обогрева
камер, из которых в предыдущей смене кокс выдавался с по-
216
вишенным амперажем. Мастер должен лично присутствовать
при выдаче коксового пирога из "больных", несерийных, или
при первой выдаче пирога из камер после ремонта кладки.
. Организация и контроль производства — вот основные
функции сменного мастера, на их выполнение приходится до
80 % его рабочего времени, остальное время используется
на работу с кадрами, составление планов, проведение
инструктажей и контакты с руководством.
2. ОСНОВЫ ОРГАНИЗАЦИИ ТЕХНИКИБЕЗОПАСНОСТИ
И ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ САНИТАРИИ
Взрыво- и пожаробезопасность
к
В коксовом цехе мастер производства связан с работой
газоподводящей и газоотводящей арматуры, заполненной
взрывоопасными и токсическими газами, ему часто прихо-
дится находиться в зоне передвижения механизмов, выделе-
ния открытого пламени, угольной и коксовой пыли, парога-
зовых продуктов коксования, также и в зоне действия опас-
ного для .жизни электрического тока. Поэтому необходимо,
чтобы мастер хорошо знал "Правила безопасности в коксохи-
мическом производстве" и выполнял их сознательно, то есть
отдавая себе отчет о последствиях их нарушения, и мог
разъяснить их как рабочим высокой квалификации, так и ме-
нее квалифицированным и молодым рабочим.
В соответствии со ст.60 "Основ законодательства о тру-
де" в нашей стране действуют правила по охране труда
(правила по технике безопасности), санитарные нормы и
другие нормативные материалы, которые имеют силу закона.
Правила конкретизируются производственными инструкция-
ми, инструкциями по рабочим местам и охране труда. Боль-
шое значение имеют специальные инструкции по проведению
газо- и пожароопасных работ и инструкции по составлению
планов ликвидации аварий. Коксовый цех относится к про-
изводству категории А как взрывоопасный и пожароопасный.
Для возникновения и развития процесса горения (пожара)
необходимы: горючее вещество, кислород и источник зажи-
гания — пламя, искра или наличие самовозгорающихся ве-
ществ. Горение не возникает, если отсутствует одно из
этих условий. Вся система предупреждения пожара и взрыва
I
217
основана на том, чтобы не допустить одновременно взаимо-
действия этих трех условий. Горение может протекать в
форме взрыва. Под взрывом подразумевается внезапное изме-
нение физического состояния вещества или его химического
состава с мгновенным выделением огромного количества
энергии. Этим и объясняются большие разрушения, произво-
димые взрывом.
Пожаро- и взрывоопасность продукта и материала опреде-
ляются температурой вспышки, температурой воспламенения,
температурой самовоспламенения и пределами взрываемости
паров и газов в смеси с воздухом.
Температурой вспышки называется та низшая температура,
при которой пожароопасная жидкость, испаряясь образует с
воздухом смесь, способную загореться при поднесении к ней
источника зажигания. По степени пожароопасности жидкости
разделяются на: с температурой вспышки до 45 °C — легко-
воспламеняющиеся (ЛВЖ) (например, бензол, спирт, бензин),
а с температурой выше 45 °C — горючие (ГЖ).
Температурой воспламенения называется та низшая темпе-
ратура, при которой возможно устойчивое горение, когда
вещество загорается без внешних (посторонних) источников
зажигания от соприкосновения с кислородом воздуха.
Смесь паров горючих веществ и газов и воздуха стано-
вится взрывчатой только при определенном содержании в нем
горючего вещества или газа. Если в газовой смеси горючего
очень мало по сравнению с количеством воздуха, такая
смесь не взорвется, так как все тепло, выделяющееся в
точке зажигания, охладится окружающим воздухом и вносимо-
го тепла будет недостаточно для развития процесса горе-
ния. Смесь также не взорвется, если содержания воздуха в
ней мало, так как будет недостаточно кислорода для мгно-
венного сгорания. Такая смесь может спокойно загореться.
Наименьшая концентрация газа или паров 4 горючей
жидкости в воздухе, при котором возможен взрыв, называ-
ется нижним концентрационным пределом взрываемости, а не-
большая концентрация паров в воздухе, при которой еще
возможен взрыв, называется верхним концентрационным пре*
делом взрываемости.
Температура воспламенения и пределы взрываемости неко-
торых веществ и газов показаны в табл.8.
218
T t 6 л i ц 1 8 Температура воспламенена! а пределы взрываемости
газов и веществ применяемых в коксовых цехах
Вещество Температура воспламене- ния, °C Пределы взрываемости в воздухе, % (объемн)
низший высший
Коксовый газ 600-650 6,0 30,0
Доменный газ 600-650 16,5 75,5
Природный газ 570-600 6,0 15,0
Водород — 4,0 75,0
Бензол 15,0 1,1 9,5
Бензин 4 0,8 5,1
Соляр 160 —
Взрывоопасные пылевые смеси имеют нижний концентриро-
ванный предел взрываемости, определяемый в г/м3. Верхние
концентрационные пределы взрываемости пыли настолько ве-
лико, что практически недостижимы. А вот угольная пыль, в
зависимости от вида угля, взрывается при содержании в
воздухе от 15 до 340 г/м3.
Некоторые вещества обладают способностью энергично
адсорбировать кислород воздуха, при этом возникают реак-
ции окисления, сопровождающиеся выделением тепла. Если
отвод тепла затруднен, температура быстро повышается и
может произойти загорание. Такой процесс называется само-
возгоранием. В практике были случаи, когда обтирочные ма-
териалы, плотно уложенные в ящики, при температуре
10—15 °C загорались уже через 4—5 ч.
Ряд веществ способен к воспламенению при соприкоснове-
нии с воздухом при обычной температуре без постороннего
импульса воспламенения. Такие вещества называют пирофора-
ми. Примером может служить пирофорное железо, образующе-
еся в газопроводах и газовоздушных клапанах коксовых пе-
чей заводов, работающих на высокосернистых донецких
углях.
В , условиях коксохимического производства часто возни-
кают так называемые точечные импульсы воспламенения —
искры различного происхождения и открытый огонь, сопри-
косновение с нагретыми поверхностями. Искры возникают при
трении, ударе или вызываются электрическим током. Элект-
рические искры наиболее опасны, так как их длительность
219
действия и энергия достаточны для воспламенения. Для то-
го, чтобы предотвратить возникновение искр во взрывоопас- >
ных помещениях, применяют инструмент и приспособления из
бериллиевой бронзы, алюминия, а зубила, чеканки, ножовки
густым слоем покрывают консистентной смазкой. Чтобы пре-
дупредить образование электрических искр электрооборудо-
вание выполняется только во взрывобезопасном исполнении.
Специальные требования предъявляются к электропроводке.
Основными мерами профилактики здесь является плотное
соединение проводов и соответствие их сечений. Электрики
правильно говорят, что горючее соединение проводов (пай-
ка) всегда холодное, а холодное соединение (скрутка)
всегда горячее.
Импульсом воспламенения и взрыва может быть открытый
огонь. На коксовых печах это выбивание огня из печей и
стояков, факел, в тоннеле печей. При ремонтных работах
применяется электрогазовая сварка, а также резка металла.
Следует иметь в виду также статическое электричество, то
есть накопление электричества при прохождении жидкостей и
газов по трубопроводам, а также опасность удара молнии.
Мерой защиты от статйческого электричества является за-
земление, от молний — молниезащита. При грозе запрещается
проводить продувку оборудования даже с паром или азотом,
с выбросом газосборных продуктов в атмосферу.
В арсенале пожаротушения имеется большой набор средств
и способов тушения пожаров.
Для прекращения горения необходимо создать в очаге по-
жара определенные условия и поддерживать их' до тех пор
пока горение не прекратится. Такими условиями являются:
охлаждение горящего вещества до температуры более низкой,
чем температура воспламенения вещества и изоляция горяще-
го вещества от кислорода воздуха. Для этого применяют
различные вещества, которые называются огнегасительными.
Самым распространенным средством огнетушения является
вода. Попадая в зону огня, вода испаряется и, следова-
тельно, снижает температуру зоны. Кроме того, образу-
ющийся пар изолирует очаг горения от кислорода воздуха.
Как только концентрация, кислорода воздуха снизится до 11-
12 % горение прекратится.
Однако в некоторых случаях тушить пожар водой нельзя.
Легковоспламеняющиеся жидкости с плотностью меньше воды,
*
220
всплывая на ее поверхность, продолжает гореть и вода даже
может оказаться причиной распространения пожара.
Эффективным средством пожаротушения является, водяной
пар. Он эффективен в помещениях объемом не более 500 м3.
При содержании пара в атмосфере более 35 % горение прек-
ращается. Эффективным средством пожаротушения в случаях
невозможности применения воды является .пена. Пена безв-
редна для людей, практически неэлектропроводна, экономич-
на, может быть получена во время пожара. На практике при-
меняются два типа пены: химическая и механическая.
Для получения химической пены используют пеногенера-
торный порошок (пенопорошок), состоящий из двух смешанных
частей — кислотной и щелочной. При смешивании порошка с
водой выделяется диоксид углерода, мельчайшие пузырьки
которого обволакиваются водой с раствором преобразовате-
ля: пена может долго сохраняться на поверхности горящего
вещества или конструкций.
Механическая пена образуется в специальных устройст-
вах. К другим огнегасительным средствам относятся инерт-
ные газы (азот, углекислый газ), галоидированные углево-
дороды — их применяют в основном для тушения участков, по
каким-либо причинам находящихся под напряжением; твердые
огнегасящие средства — порошки.
Работники производства должны разбираться в средствах
пожаротушения, так как их применение далеко неравноценно,
иногда неправильно выбранное средство может даже усилить
пожар. \
Загорание легче всего ликвидировать в начальной ста-
дии, когда температура и объем пламени невелики. Поэтому
каждый работник производства обязан не теряя ни минуты
начать ликвидировать загорание имеющимися индивидуальными
средствами пожаротушения. Наиболее распространенными ин-
дивидуальными средствами пожаротушения являются пенные,
углекислотные, порошковые огнетушители. Для тушения огня
применяются также песок, мокрая глина, асбестовые и су-
конные накидки — одеяла и кошма. Накидки чаще всего ис-
пользуют для тушения человека, на котором загорелась
одежда. Причем ни в коем случае нельзя допускать, чтобы
человек бежал, потому что пламя раздувается и площадь
ожога увеличивается.
221
' Производственная санитария
Производственная санитария представляет собой систему
организации и санитарно-технических мероприятий и средств
по предотвращению воздействия на работающих вредных
производственных факторов.
На коксовых печах на работающих могут оказывать вред-
ное воздействие химические и физические факторы произ-
водственной среды: токсичные (отравляющие) вещества,
пыль, раскаленные элементы кладки печей, открытый огонь,
метеорологические условия, недостаточное и плохое качест-
во производственного освещения, шум, вибрация и др. Про-
фессиональные отравления и заболевания возможны только в
случае если концентрация вредного вещества в воздухе ра-
бочей зоны превышает определенный предел называемый пре-
дельно допустимой концентрацией (ПДК) и выражается в
мг/м3. ПДК некоторых веществ, которые могут быть в рабо-
чих зонах, где требуется присутствие мастера, приведены
ниже:
пдк............................. мг/м3
Оксид углерода (СО) "угарный газ" . . 20
Аммиак.............................. 20
Бензол ............................. 5
Толуол...............‘.............. 50
Бензин растворитель .................. зоо
Сероводород ........................ 10
Приведены данные и для веществ, которые по незнанию
некоторые работники иногда используют для чистки спец-
одежды и промывки деталей, и оборудования. Таким образом
не все вещества одинаковы по токсичности, но не следует
думать, что бензин малоопасен по сравнению с толуолом,
так как ПДК для него в шесть раз выше.
В закрытом помещении и то и другое быстро могут дать
не только опасную, но и смертельную концентрацию. Особен-
но следует остановиться на действии на человеческий орга-
низм СО — "угарного газа", то есть оксида углерода, кото-
рый в количестве до 30 % содержится в доменном и генера-
торном газах, идущих на обогрев коксовых печей. Этот газ
без цвета и запаха, более легкий, чем воздух. Он обладает
в 200-300 раз большим, чем кислород сродством к гемогло-
бину крови, который доставляет кислород к тканям тела,
222
поэтому оксид углерода, соединяясь с гемоглобином, пре-
пятстует переносу кислорода, отчего наступает удушье тка-
ней. При вдыхании оксида углерода появляется головная
боль, ощущение пульса на висках, головокружение, шум в
ушах, слабость. При продолжительном вдыхании загазованно-
го воздуха наступает потеря сознания и смерть. При отрав-
лении необходимо вынести пострадавшего на свежий воздух,
всеми доступными средствами ограничить потерю тепла — ук-
рыть пострадавшего, если возможно обложить грелками, уст-
ранить все, что стесняет дыхание, давать вдыхать кисло-
род, если дыхание остановится, то делать искусственное
дыхание. Понятно, что одновременно с принятыми мерами
нужно вызвать скорую помощь.
Метеорологические условия производственной среды скла-
дываются из температуры воздуха, его влажности и скорости
движения, а также излучения от нагретых предметов. Метео-
рологические условия оказывают большое влияние на само-
чувствие и работоспособности человека. При температуре
внешней среды около 35-39 °C, особенно при тяжелой физи-
ческой работе, организм человека перегревается и с повы-
шением температуры тела до 40-42 °C может наступить теп-
ловой удар с потерей сознания. Большая влажность среды
усиливает перегревание организма. Большие скорости возду-
шных потоков создают сквозняки, неблагоприятно действую-
щие на организм человека особенно в условиях переменных
высот и низких температур. Санитарными нормами предусмот-
рено, что температура нагретых поверхностей и ограждений
оборудования не должна превышать 45 °C. Там, где это не-
возможно, должны применяться изолирующие экраны — стацио-
нарные или передвижные. Большое значение имеет вентиля-
ция.
На производствах с высокой температурой работники
обеспечиваются подсоленой водой, чтобы компенсировать по-
терю организмом соли при обильном потовыделении. Большое
значение для защиты организма от вредных влияний условий
производства имеет спецодежда. Она должна удовлетворять
следующим условиям: — давать наилучшую защиту от вреднос-
ти, для предохранения от которой она предназначается; —
обеспечивать гигиеничность, в частности, нормальный теп-
лообмен и воздухообмен между внешней средой и телом чело-
223
века; — быть удобной в носке, при надевании и работе в
ней.
Эти условия достигаются подбором надлежащего материала
и соответствующим конструированием спецодежды.
Индивидуальные средства защиты
Работа мастера может протекать в условиях временной
высокой загазованности и запыленности. Как показывает
анализ отравлений газами, применяемыми в коксохимическом
производстве, большинство несчастных случаев произошло в
результате работы без защитных приспособлений, или в ре-
зультате неумения пользоваться ими. Для защиты органов
дыхания в условиях работы коксовых печей служат противо-
газы и респираторы. Противогазы служат для защиты от
вредных газов и паров, а респираторы от пыли.
Противогазы по принципу действия разделяются на фильт-
рующие и изолирующие. В фильтрующих противогазах воздух
очищается от вредных примесей различными поглотителями.
Изолирующие противогазы полностью изолируют органы дыха-
ния от воздушной среды, содержащей вредные примеси.
Фильтрующие противогазы состоят из резиновой лицевой. час-
ти — маски, закрывающей все лицо с ушами, или полумаски,
закрывающей только рот и нос, и коробки с поглотителем,
соединенной с маской гибкой гофрированной трубкой. При
вдохе наружный воздух проходит через коробку, и содержа-
щийся в ней поглотитель освобождает воздух от вредной
примеси, очищенный воздух по гофрированной трубке посту-
пает под лицевую часть и вдыхается тем, кто пользуется
противогазом. При выдохе воздух из легких удаляется через
выдыхательный клапан наружу, другой клапан препятствует
отработанному воздуху двигаться через коробку.
Таким образом, вдох происходит через коробку, а выдох
только через выдыхательный клапан. Важнейшим моментом
является подгонка маски по размеру для лица, которым она
будет использоваться. Несмотря на то, что в инструкциях,
прилагаемых к каждому противогазу, разъяснено достаточно
подробно как должна подгоняться маска, целесообразно при
ее подгонке пользоваться советами работников газоспаса-
тельной службы, которая имеется на каждом заводе. Если
лицевая часть противогаза одинакова для всех условий
внешней • среды, то коробка с поглотителем должна выби-
224
раться в зависимости от газов и паров, от которых нужно
защищать органы дыхания.
Так, коробки, окрашенные в белый цвет (марка СО), за-
щищают от оксида углерода, окрашенные в красный цвет
(марка М), — защищают от, кислых газов, мышьяковистого во-
дорода, смеси сероводорода с аммиаком и от оксида углеро-
да. Но в отличие от белой коробки красной можно пользо-
ваться непродолжительной время, кроме того, ею нельзя
пользоваться в присутствии паров органических веществ.
Применение фильтрующих противогазов допускается только
если в окружающей среде содержится не менее 16 % (об.)
свободного кислорода и не более 0,5 % (по объему) вредных
веществ. Противогазы марок ОС и М применяются при содер-
жании свободного кислорода в воздухе не менее 18 % (по
объему). Продолжительность защитного действия коробки за-
висит от крнцентрации вредного вещества и от физической
нагрузки человека.
Практически работающий обычно не знает, какова
концентрация вредного вещества в воздухе в данном конк-
ретном случае, и насколько поглотитель исчерпал свои
защитные свойства. Поэтому фильтрующие противогазы
применяют ' обычно для выполнения непродолжи-.
тельных работ, таких как ликвидация аварий, внезапных га-
зовыделениях, эвакуации пострадавших, а также, когда за-
ведомо известно, что концентрация вредных веществ в воз-
духе невелика. ‘
Изолирующие противогазы делятся на шланговые противо-
газы и кислородные противогазы. Первые изолируют органы
дыхания только от воздуха, в зоне рабочего места, вторые
— полностью от окружающего воздуха.
Шланговые противогазы используют, когда в воздухе ра-
бочего места ожидается недостаточное количество кислоро-
да, неизвестно, какие вещества находятся в рабочей зоне,
и, следовательно, неизвестно какую коробку необходимо
использовать. Их применяют при работе в тоннелях, колод-
цах, закрытых емкостях при их очистке. Принцип действия
шлангового противогаза прост: рабочий, находясь в загазо-
ванном пространстве, получает через шланг чистый воздух
под маску из зоны, где воздух не содержит вредных ве-
ществ. В комплект шлангового противогаза входит: маска,
аналогичная маске фильтрующего противогаза, шланг, по ко-
225
торому подается чистый воздух и пояс с прикрепленной к
нему сигнальной веревкой.
Шланговые противогазы бывают двух видов: самовсасы-
вающие и с принудительной подачей воздуха. Все работы со
шланговым противогазом обязательно с одним или. двумя дуб-
лерами, имеющими в запасе второй противогаз.
Кислородные изолирующие противогазы могут применяться
при любой концентрации вредных веществ и при значительной
нехватке кислорода в воздухе рабочего помещения. Принцип
действия распространенного изолирующего противогаза КИП-9
(рис.48) таков: выделяемые при дыхании диоксид углерода и
пары воды поглощаются химическими веществами, помещенными
Рис.48. Схема устройства
противогаза КИП-8:
1 — маска; 2 — клапанная
коробка; 3 — кислородный
балкон;
4 — регенеративный пат-
рон; 5 — кислородный бал-
кон с вентилем; 6 — блок
легочного автомата и ре-
дуктора; 7 — звуковой
сигнал;
8 — предохранительный
клапан дыхательного меш-
ка; 9 — манометр вынос-
ной; 10 ~ гофрированные
трубки; 11 — корпус с
крышкой и ремнями
в регенеративном патроне, кислород, необходимый для дыха-
ния подается из кислородного баллона 5 через блок легоч-
ного автомата 6 в дыхательный мешок 3 и оттуда под маску
1. В системе имеется звуковой сигнал, предупреждающий об
уменьшении подачи кислорода.
Для защиты органов дыхания от пыли применяются респи-
раторы. Респираторы для защиты от пыли применяются в тех
случаях, когда техническими мероприятиями предотвратить
пылевыделение невозможно.
Противопылевые респираторы бывают двух типов: бескла-
панные и клапанные. Широко распространен бесклапанный
респиратор типа "лепесток". Недостатком его является то,
что он не может защищать в условиях высокой влажности.
226
Г л а в a XL ИНДУСТРИАЛЬНАЯ ПСИХОЛОГИЯ
В РАБОТЕ МАСТЕРА
Работа с людьми — самое важное в работе мастера. Решения мастера выпол-
няются его подчиненными. От их квалификации, дисциплинированности, ответст-
венности зависит — будут или не будут они выполнены должным образом. По
данным социологических исследований, результаты работы мастера на 65-75%
определяются уровнем его работы с людьми, умением организовать, повести за
собой, создать оптимальный психологический климат в трудовом коллективе.
Отечественный и зарубежный опыт показывают, что самая совершенная техника
работает неэффективно, быстро выходит из строя, если персонал не
заинтересован в ее грамотной эксплуатации, если низка культура производ-
ства, уровень трудовой и технологической дисциплины, а руководитель — мас-
тер не пользуется авторитетом у подчиненных.
Качество работы улучшается коренным образом, если люди заинтересованы в
выполняемой ими работе, если они внутренне ощущают единство личных интере-
сов и того дела, которым они заняты, если они ощущают как растет их значи-
мость и ценность в глазах окружающих по мере улучшения труда. "Хороший
производственный рабочий — это счастливый рабочий", — говорят американские
и японские специалисты по управлению. Психологическая удовлетворенность,
психологический комфорт при выполнении своих обязанностей — вот чего доби-
вается умелый руководитель. Психологические приемы руководства людьми, ос-
нованные на знании психологии людей, психологии коллективов, опыта лучших
руководителей, широко используются во всех развитых странах. Общая черта
этих приемов — большое внимание к личности работников, воспитание у людей
гордости за выполняемую ими работу, знание дела, высокого чувства
собственного достоинства, ответственности за выполняемую работу. Успехи
промышленности США и особенно Японии в последние десятилетия, рост
производительности труда, высокие темпы научно-технического прогресса,
культура производства, по оценкам зарубежных специалистов, на 70 %
определяются новым уровнем организации работы с людьми. Поэтому изучение и
практическое использование прикладной психологии (этот предмет называют
прикладной социальной психологией или индустриальной психологией) уже
несколько десятилетий — необходимое условие подготовки специалистов и
руководителей любого ранга во всех развитых странах.
Переход к новым приемам хозяйствования, коренное повышение культуры
производства, ускоренное и квалифицированное овладение новой техникой не-
возможны без значительного повышения самостоятельности, активности и от-
ветственности персонала, а это предполагает изменение стиля работы,
ориентацию мастера на лучшее использование возможностей и способностей
каждого члена трудового коллектива. Эффективное применение знаний по
прикладной социальной психологии становится одним из важнейших средств
улучшения и облегчения работы мастера.
Люди исключительно разнообразны, крайне многообразны и возникающие в хо-
де работы ситуации. Знание психологии позволяет объяснить поведение людей,
определить направления своих действий, которые могут дать наибольший эф-
фект, избежать грубых ошибок. Однако решающее значение всегда будет иметь
знание людей, умелый, анализ ситуации, гибкость мышления, чувство такта и
житейский опыт мастера.
В этой главе рассмотрены следующие важные стороны работы мастера с людь-
ми: от чего зависит поведение людей и как ими управлять; особенности управ-
ления трудовым коллективом; выбор стиля руководства; повышение авторитета
руководителя; укрепление сознательной дисциплины; психологически правильное
227
применение поощрения и наказания; эффективное разрешение конфликтных
ситуаций.
От чего зависит поведение людей
и как им можно управлять
Члены трудового коллектива кажутся на одно лицо, только пока их плохо
знаешь. В действительности люди — крайне индивидуальны. У них резко разли-
чаются отношения к другим людям, работе и жизни, отношение к своим обязан-^
ностям, степень ответственности, правдивость, реакция на замечания, на
трудности в работе, темперамент. Характер, поведение многих подчиненных мо-
гут и не устраивать мастера. Однако пока в отделе кадров обычно нет очереди
отличных работников, стремящихся трудиться именно в данном участке. Значит
надо сделать хорошими работниками тех, кто работает сегодня. Для этого мас-
теру необходимо разобраться в их характере, особенности поведения, в полной
мере использовать положетильные черты характера и помочь изменить те черты,
которые мешают человеку стать отличным работником. Но для этого мастеру
важно понимать — от чего же зависит поведение людей.
Поведение людей в сравнительно малой степени зависит от наследственности
и в решающей степени — от их социального опыта, от сформировавшихся с детс-
ких лет представлений об окружающем мире, о взаимоотношениях с людьми, о
нормах поведения. Сложные системы нервных связей, формирующиеся в коре го-
ловного мозга, отвечающие этим представлениям и нормам, складываются при
многократном повторении ситуаций, при большом влиянии норм и традиций се-
мьи, в которой воспитывался человек, его окружения, тех людей, с которыми
он общался. Любая информация, которую человек получает от окружающего мира,
подсознательно сопоставляется с этими системами нервных связей, соответст-
вующим образом перерабатывается и в таком переработанном виде поступает в
те части коры головного мозга, где мы сознательно принимаем решение. Таким
образом, человек не воспринимает явления окружающего мира с точностью
объектива фотоаппарата. Он оценивает любые явления, основываясь на тех
представлениях, которые сформированы в подсознании. В подсознании форми-
руются, во-первых, потребности, характеризующие то, что необходимо человеку
для жизни, определяющие условия, в которых он хотел бы жить и работать. Во-
вторых, — ценности, определяющие значимость тех или иных потребностей, к
чему надо особенно стремиться и чего следует избегать. Характер и соотноше-
ние этих ценностей определяют поступки людей. Люди обычно воспринимают сло-
жившиеся у них ценности, как естественную, общую норму поведения и прини-
мают людей с другими понятиями за чудаков и неумных людей.
На основе сложившихся ценностей формируются и некоторые другие системы в
подсознании: мотивизации — то почему люди выполняют ту или иную работу.
Характер работы и ее качество будет резко различаться в зависимости от то-
го, какие из мотиваций окажутся преобладающими.
И в жизни, и во время работы людям приходится неоднократно сталкиваться
с определенными повторяющимися ситуациями. Постепенно в подсознании форми-
руются, работающие в полуавтоматическом режиме программы поведения в опре-
деленной ситуации, так называемые установки. Работа по установкам позволяет
быстро,' без особых раздумий выполнять ту или иную работу. Формирование эф-
фективных установок на выполнение основных видов деятельности — характерная
черта высококвалифицированных опытных работников. Однако, в зависимости от
ценностей и мотивов поведения, и установки могут быть разными. Так, при вы-
полнении ремонтных работ для одного, естественно, важно сделать все наилуч-
шим образом, для другого характерна установка — сделать кое-как, только
228
чтобы не ругали; третьему кажутся совершенно несообразными требования уб-
рать за собой мусор.
Очень серьезно влияют на поведение людей формирующиеся у них
стереотипы — своеобразные упрощенные образы, позволяющие на уровне подсоз-
нания просто и быстро оценивать людей, события, что хорошо и что плохо (в
зависимости от ценностей данного человека).
Так, например, у работников предприятий, отличающийся невысокой культу-
рой производства, может сформироваться представление о том, что мастер,
требующий точного соблюдения правил технической эксплуатации — придира, бю-
рократ, бездушный формалист.
Существование ценностей, установок, стереотипов намного облегчает и ус-
коряет деятельность людей в привычных условиях, позволяет не тратить време-
ни на анализ ситуаций, в полной мере использовать прошлый опыт и накоплен-
ные навыки. Однако, если набор этот неудачен, если меняются условия работы,
то привычные действия резко снижают эффективность работы. Так, например,
каждый человек со средним или неполным средним образованием читает со ско-
ростью 150-200 слов в минуту. Если он активно позанимается 1-1,5 месяца
быстрым чтением, то может достигнуть скорости чтения 450-600 слов в минуту
с тем же усвоением материала и меньшим утомлением. Однако, чтобы читать
быстрее — на определенное время приходится читать медленнее. На время пере-
учивания, изменения установки резко увеличивается расход нервной энергии,
растет психологическая напряженность.
Причина этого в том, что у каждого грамотного человека в подсознании
отработана программа чтения, программа расшифровки и индентификации набора
значков, составляющего текст и перевода его в эмоциональные или физические
образы. При переучивании эту сложную, быстро, автоматически действующую
программу приходится медленно, вручную, на уровне сознания разобрать на
блоки и смонтировать новую, более эффективную автоматическую программу
чтения. Сказанное справедливо для любой системы ценностей, любых установок
и стереотипов, любых наборов мотиваций.
Отсюда следуют три важных для практической работы вывода:
1. Любой человек обладает своим индивидуальным набором потребностей,
ценностей, мотиваций, установок и стереотипов, который определяет его пове-
дение и его направленность.
2. Этот набор обладает значительной стабильностью. Его изменение возмож-
но, но требует времени и немалого расхода нервной энергии от каждого чело-
века.
3. Если руководителю — мастеру удастся сформировать у своих подчиненных
направленность на хорошее раскрытие своих возможностей в труде, установки
на активную, самостоятельную, ответственную работу, то с такими людьми бу-
дет легко работать — отличная работа становится для них смыслом жизни,
жизненной потребностью. Для этого нужна целенаправленная индивидуальная ра-
бота с людьми, и необходимо хорошее понимание людей, изучение их характера,
их интересов и слабостей. У мастера должна быть программа индивидуальной
работы с каждым членом возглавляемого им коллектива. И в этой программе
особое внимание уделяется созданию у людей потребности в изменении своего
поведения, своего характера.
Есть два способа создания у людей такой потребности. Первый, хотя и не
самый эффективный страх. Если плохая, хотя и привычная работа неизбежно
повлечет за собой наказание или какие-то иные неприятности, то человеку
приходится менять поведение. Страх — надежный способ добиться улучшения ра-
боты в особенности у малообразованных, плохо подготовленных, мало ответст-
венных и эгоистичных людей. Поэтому в арсенале руководителя наказание долж-
229
но быть обязательно. В то же время возможности наказания не следует перео-
ценивать. Под страхом наказания человека можно заставить изменить поведе-
ние, но невозможно убедить работать наилучшим образом, с полным использо-
ванием своих способностей. И чем сложнее и ответственнее задание, тем мень-
ше будет отдачи от наказаний, от запугивания. Сложную и трудную работу хо-
рошо выполняют только люди, лично заинтересованные в этой работе.
Гораздо лучше второй путь — использование глубокой потребности каждого
человека к самореализации. Любой человек внутренне стремится к тому, чтобы
его уважали, чтобы быть значимым и заметным. В то же время, каждый человек
внутренне свой самый суровый критик. Каждый недоволен своей судьбой, своими
успехами и своим внешним видом, своей речью и своими перспективами. Комп-
лекс недовольства собой гнетет человека, лишает его веры в себя, в свою
перспективу. Уровень психологического комфорта — разница между мерой само-
утверждения и комплексом недовольства собой. И если человек чувствует, что
улучшая работу, он растет в глазах окружающих и, прежде всего, своего руко-.
водителя, то при этом уменьшается и комплекс недовольства собой. И тогда он
горы свернет и не испугается никаких затрат нервной энергии, чтобы пойти по
этому пути. Волевые люди сами найдут такой путь и пойдут по нему. Однако,
по данным социологов, таких людей 4-S %. Остальным надо помочь сделать пер-
вые шаги к эффективной работе и самореализации.
И таким помощником может быть прежде всего мастер. Он может показать
каждому ту работу, которую тот наилучшим образом может выполнить, отметить
первые успехи, показать, что можно добиться большего. И если все это делать
постепенно, с тактом, отмечая и неудачи, и показывая, как их можно преодо-
леть, то можно добиться коренного изменения человека, воспитать уверенного
в себе, знающего и ответственного работника. Это непростой путь. Среди под-
чиненных много глубоко пассивных людей, задавленных комплексом неполноцен-
ности (особенно это относится к молодежи и бывшим заключенным). Кстати,
грубость, бравирование своим безразличием к работе и любым замечаниям — это
характерный признак глубокого неверия в себя и свое будущее. Именно для
этой категории людей самоутверждение особенно важно, хотя первые шаги для
них трудны, а срывы на первых порах неизбежны и к ним нужно быть готовым.
Возникает вопрос: "А стоит ли заниматься этой воспитательной работой? У
мастера и так дел выше головы!*. Дело в том, что мастер обычно перегружен
из-за малой активности и несамостоятельности подчиненных, из-за их плохой
подготовки. Изменение стиля работы и общей направленности подчиненных тре-
бует индивидуальной работы, но в результате будет воспитан трудовой коллек-
тив, обепечиваюший качественно иные результаты, избавляющий мастера от при-
нятия многих частных решений, освобождающий его от неприятностей и ненужной
нервотрепки. Несколько большая работа сейчас даст огромную экономию времени
в последующем. Если люди не могути поверить в себя при выполнении своей ос-
новной работы, они все равно будут искать пути к самоутверждению. Это может
быть и противоправная деятельность, в которую так легко вовлекают иных под-
ростков, и пьянство — снятие критики, снятие комплекса внутренней неудов-
летворенности создает у пьяного иллюзию временного самоутверждения.
Особенности управления трудовым коллективом
Поведение человека в коллективе заметно отличается от поведения отдель-
ного человека. Коллектив — своеобразный организм, обладающий структурой,
историей, определенными нормами поведения. В любой группе объединенных
общими задачами людей складывается не только формальная структура подчине-
ния, определяемая штатным расписанием, но и неформальная- структура, опреде-
230
лающая взаимоотношения между людьми: симпатиями и антипатиями, конкуренцией
и взаимопомощью. В этой структуре выделяются люди, пользующиеся большим ав-
торитетом, к мнению которых прислушиваются, с которыми стремится большинст-
во быть в хороших отношениях; люди, пользующиеся меньшим авторитетом и за-
нимающие поэтому более низкое положение в групповой иерархии, и люди, зани-
мающие низшие ступени в иерархии, к которым большинство относится безраз-
лично или даже недоброжелательно.
В группе складываются свои ценности и нормы поведения, отношения к этим
ценностям и определяют положение человека в иерархии. Занять достаточно вы-
сокое положение в групповой иерархии для большинства оказывается важным ви-
дом самоутверждения. Группа, коллектив определенным образом воздействуют
поэтому на своих членов, заставляют принимать нормы группы. На тех, кто не
принимает эти нормы, оказывается давление — над ними смеются, их презирают,
их бойкотируют. Очень трудно выдержать групповое давление и согласиться
быть "белой вороной".
Нормы поведения группы — не обязательно положительные. В дружном, хорошо
работающем коллетиве "белой вороной" оказывается бездельник. В других усло-
виях в положении "белой вороны" может оказаться добросовестный работник,
ответственно и аккуратно выполняющий свои обязанности. Большинство — не
обязательно право. При перестройке работы трудового коллектива в первый пе-
риод в меньшинстве могут оказаться именно хорошие и прогрессивные работни-
ки. Мастеру надо очень хорошо представлять себе неформальные отношения, не-
формальную структуру, нормы и ценности возглавляемого им коллектива. И при
этом особенно важно знать, что же представляет собой неформальный коллектив
группы, ее лидеры.
Лидеры — носители норм поведения группы. Большинство идет за ними, под-
час некритично принимая их решения и требования. И если направленность ли-
дера, его ценности оказываются в противоречии с теми задачами, которые не-
обходимо решить группе, то низкой будет дисциплина и плохой работа коллек-
тива. Лучше всего, если неформальным лидером группы оказывается сам мастер,
а его ближайшие помощники*также оказываются в группе неформальных лидеров.
Особенно важна работа с неформальным активом, когда коллектив находится
еще в стадии формирования. Тогда можно подобрать и воспитать актив, который
обеспечит отличную работу группы, можно подготовить лидеров, ориентирован-
ных на хорошую работу и развенчать потенциальных отрицательных лидеров.
Дело в том, что лидер, обладающий хорошим пониманием людей, умением вести
людей за собой, активный и энергичный, уверенный в. себе человек, не обяза-
тельно окажется хорошим руководителем. От руководителя, кроме того, требу-
ется умение и готовность принимать решения, быть ответственным и целенап-
равленным. Неформальный лидер этими качествами может и не обладать. Потен-
циальных неформальных лидеров надо искать. Качества лидера обычно проявля-
ются в неординарных ситуациях, когда надо быстро принимать решения и орга-
низовывать людей. Опыт лучших коллективов показывает, что очень много для
понимания людей и их характера дают приближенные к реальным условиям учения
по технике безопасности, тушению пожаров, гражданской обороне, ликвидации
аварий. Такие учения неизмеримо ценнее самых хороших инструкций, планов и
формально проводимых экзаменов, так как, во-первых, вырабатываются устойчи-
вые установки на единственно правильное поведение в подобных ситуациях, во-
вторых, что особенно важно, именно в активных действиях ярко проявляются
черты характера людей и, главное, способности к организаторской работе. На-
конец, активные учения сплачивают коллектив, развивают чувство взаимопомо-
щи, взаимопонимание. При этом развенчиваются негативные лидеры, демагоги,
болтуны. Люди убеждаются, кто чего стоит на собственном опыте.
Мастеру крайне важно учесть следующее:
231
1. В трудовом коллективе существуют определенные групповые нормы поведе-
ния и ценности, обладающие значительной стабильностью и серьезно влияющие
на работу трудового коллектива и каждого из его членов.
2. Самое главное в работе руководителя — подбор и воспитание актива
группы.
3. Если актив хорошо подобран и воспитан, если в группе сложились поло-
жительные нормы поведения и ценности, то для нее характерным будет высокое
качество труда, отличная технологическая и трудовая дисциплина, так как на-
рушители дисциплины окажутся под давлением всего трудового коллектива.
Выбор стиля руководства
Главная задача мастера, как и всякого руководителя — обеспечить выполне-
ние определенной, поручаемой ему работы, принять все необходимые меры для
этого решения, организовать подчиненных ему людей на выполнение этой
работы.
Стиль руководства и представляет те средства и приемы, с помощью которых
руководитель побуждает членов трудового коллектива к выполнению порученной
работы. Каждому стилю отвечает определенный тип дисциплины.
Стили руководства могут быть весьма разнообразными, но их можно разбить
на несколько групп: авторитарный» (ему отвечает дисциплина принуждения), де-
мократический (сознательная дисциплина), демократический высокого уровня
(дисциплина самоконтроля), либеральный (дисциплина самоконтроля или
отсутствие дисциплины).
В табл.9 показаны особенности различных стилей руководства:
Таблица 9 Характерные черты различных стиле* руководства
Черты стиля руководства Стиль руководства
Автори- Демокра- Демократи- ческий вы- сокого уровня Либераль- ный
тарный тический
Кто принимает решения? Все — руко- водитель Главные — руководи- тель, второс- тепенные — подчинненые Решения при- нимаются сообща, ру- ководитель направляет их обсуж- дение Второсте- пенные — руководи- тель, от решения главных уклоняется
Разъясняется ли смысл ре- шений? Как пра- вило — нет Обязатель- но Смысл извес- тен всем Не всегда
Отношение к инициативе подчиненных Отрица- тельное или скеп- Большое внимание Очень боль- шое внимание Поощряется, но не нап- равляется
тическое
232
Применение администри- рования силы власти, при- каза Основное средство руководст- ва В разумных пределах В редких случаях Крайне не- последова- тельно
От кого исходит нака- зание? Только от руководителя От руководи- теля, поддер- живаемого коллективом От коллек- тива От руково- дителя
Какой харак- тер заданий и инструктажа? Очень де- тальный, до мелочей, без права на инициативу По основным показателям с правом на инициативу Наведение на мысль Непоследо- вательный
Какой харак- тер контро- ля необходим? Тщатель- ный, ме- лочной По конечным результатам Самоконт- роль В основном самоконт- роль
Преимущест- венный вид мотивации людей Страх нака- зания и же- лание зара- ботать Интерес к де- лу, понимание его и желание заработать Увлеченность делом и само- реализация в труде
Уровень под- готовленнос- ти, зрелости, организован- ности трудо- вого коллек- тива, при ко- тором стиль руководства наиболее эф- фективен Низкий Достаточно высокий Очень высокий Только очень высокий — иначе от- сутствие дисциплины
Как лучше руководить? При авторитарном стиле руководства даже плохо под-
готовленные люди дают определенную отдачу — страх наказания заставляет их
работать. Хорошо и очень хорошо подготовленные дают чуть большую отдачу: их
инициативой не интересуются, их заставляют выполнять неразъяснимые
решения, им не доверяют их подготовленность не может проявиться. При
демократическом стиле руководства плохо подготовленные люди работают хуже —
ослаблен нужный им жесткий контроль; отдача от хорошо подготовленных людей
резко увеличивается — у них появляется возможность реализовать свои способ-
ности и возможности. При демократическом стиле руководства высокого уровня
и либеральном стиле руководства плохо подготовленные люди практически пе-
рестают работать, заметно снижается отдача от достаточно хорошо подготов-
ленных людей, так как они не готовы к самоконтролю. В то же время люди с
очень высоким уровнем подготовленности и организованности в этих условиях
дают наибольшую отдачу.
233
Таким образом при выборе стиля руководства мастеру приходится оценить,
что же представляет его коллектив и отдельные подчиненные? Необходим свой,
индивидуальный стиль руководства по отношению и к коллективу в целом и к
каждому его члену.
Мастер осуществляет тактическое (оперативное) и стратегическое (перспек-
тивное) руководство. Тактическое предполагает такую организацию работы с
людьми, при которой, независимо от их уровня подготовленности, будет выпол-
нена поставленная перед коллективом задача. А целью стратегического руко-
водства является повышение уровня подготовленности и организованности кол-
лектива для того, чтобы в последующем он был бы в состоянии выполнять более
сложные и ответственные задачи.
Очень часто мастера увлекаются авторитарным, силовым стилем руководства.
Человека можно принудить выполнить определенное задание, не прибегая к
убеждению, не занимаясь какой-то особой воспитательной работой. Однако в
этом видимом удобстве скрывается ловушка. Во-первых, по принуждению никто и
никогда не будет работать с полной отдачей. Во-вторых, принуждение предпо-
лагает жесткий и мелочной контроль. Если контроль ослаблен, то отдача резко
падает, несмотря ни на какие угрозы и окрики. В-третьих, люди привыкают к
окрикам и давлению и перестают на них реагировать.
Через какое-то время даже для достижения прежнего уровня работы прихо-
дится ужесточить административное воздействие и контроль за выполнением ра-
боты. В результате все силы и время мастера уходят только на тактическое
руководство, на инструктаж, на проверки, на наказание плохих работников. Не
остается времени и сил для повышения своей квалификации, для решения стра-
тегических задач, связанных с подготовкой трудового коллектива, повышением
качества работы, техническим перевооружением. Мастер изнашивается на рабо-
те, а отдача от работы уменьшается. Постоянное применение только авторитар-
ного, силового стиля руководства формирует у подчиненных рабскую психоло-
гию, характеризующуюся полным отсутствием интереса к выполняемой работе,
низкой производительностью и низким качеством труда, безответственностью,
отлыниванием от работы. Одновременно воспитывается малограмотный и некуль-
турный мастер, рассчитывающий только на свои голосовые связки и разнообраз-
ные наказания.
И в то же время применение авторитарного стиля руководства совершенно
необходимо — в особенности при работе с плохо подготовленными, безответст-
венными подчиненными, но при этом следут постоянно вести работу, направлен-
ную на повышение уровня подчиненных, на формирование у них интереса к делу,
чувства собственного достоинства, стремления к самореализации в работе.
Демократический стиль руководства и сознательная дисциплина в коллективе
обладают огромными преимуществами перед авторитарным стилем руководства.
Это прежде всего совсем /иное отношение к делу у каждого члена трудового
коллектива, несравненно более высокая производительность труда. У мастера
появляется время для стратегического руководства, для повышения сплоченнос-
ти коллектива, для внедрения более эффективной техники и более совершенных
приемов управления. Высокая технологическая культура, чистота и порядок,
отсутствие заметных нарушений установленного порядка и постоянное улучшение
технологии благодаря реализации предложений членов коллектива — вот что да-
ет демократический стиль руководства. Однако этот результат достигается
только при работе с предварительно хорошо подготовленным трудовым коллекти-
вом. Любые попытки перейти к демократическому руководству плохо подготов-
ленными, безответственными людьми дают резко отрицательный результат — ос-
лабление контроля они принимают за слабость мастера и перестают работать.
Воспитание дружного коллектива, правильный подбор и воспитание актива, ин-
234
дивидуальная работа с людьми — вот предпосылки к переходу на демократичес-
кий стиль руководства.
Коллектив, готовый к демократическому руководству, характеризуется сле-
дующими чертами:
1. Мастер знает свой коллектив, знает не просто по фамилиям или статис-
тической информации, но представляет себе интересы и ценности каждого члена
коллектива, общую направленность его, неформальную структуру, возможности и
способности членов коллектива.
2. Коллектив знает своего мастера — его характер, его интересы, его
цели.
3. Мастер во всех основных вопросах солидаризуется с возглавляемым им
коллективом, не противопоставляет себя коллективу.
4. Коллектив воспринимает мастера, как своего неформального лидера и во-
одушевлен его идеями и энтузиазмом.
5. В коллективе царит дух товарищества.
6. Коллектив хорошо подготовлен, активен и инициативен. Мастеру с таким
коллективом работать легко. И поэтому не следует жалеть силы на подготовку
именно такого коллектива'.
Переход от авторитарного к демократическому руководству требует от мас-
тера глубокого анализа процессов, протекающих в коллективе, перемен в людях
и коллективе. Опасна торопливость, но опасно и опоздать. Дело в том, что
мастера, слишком привыкшие к авторитарному руководству, склонны переоцени-
вать себя и крайне недооценивать подчиненных. Авторитарное руководство
людьми, подготовленными к сознательной дисциплине, вызывает у них недоволь-
ство, приводит к конфликтам.
Пуги укрепления авторитета мастера
Роль мастера при демократическом руководстве, как видно из сказанного
выше, очень велика. И чем выше его авторитет в коллективе, тем лучше
работает хорошо подготовленный коллектив, и, в то же время, мастер, сам
того не замечая, постоянно находится под пристальным вниманием своих
подчиненных. Дчя определенной части подчиненных, особенно плохо
подготовленных, само существование руководителя — удар по самолюбию. Это
приводит к поискам недостатков у мастера, найденные недостатки
преувеличиваются, а у подчиненного складывается воображаемый отрицательный
образ мастера. Но люди судят о других в большей мере по созданным в
подсознании образам. И поэтому у них авторитет руководителя может быть
снижен. Это обстоятельство делает для мастера важным с большим вниманием и
ответственностью относиться к своим поступкам.
Для повышения авторитета мастера важно следующее:
1. Готовность принимать решения и отвечать за них. Подчиненные ждут от
мастера принятия решений. И если мастер избегает принимать решения, если он
очень легко отказывается от принятых решений или старается избежать
ответственности за принятие решений, то он не будет пользоваться авторите-
том.
2. Требовательность. В любом коллективе пользуется авторитетом руководи-
тель требовательный и справедливый. Дело в том, что требовательность — это
высшая форма уважения к людям. Вы отказываетесь принять посредственно вы-
полненную работу, но делаете это следующим образом: "Работа сделана халтур-
но. Я знаю, как Вы можете работать! И я слишком уважаю Вас, чтобы принять
такую работу и Вас этим унизить! Выполните работу так, как Вы на самом деле
монете сделать". Люди переделают работу, но им будет приятно. Они видят,
как высоко их оценивают. И особенно приятно им будет впредь работать с мас-
тером. Ведь Вы их поняли и признали их способности и возможности.
235
Варианты требования-похвалы могут быть самыми различными. Выбор их
определяется тем, насколько хорошо Вы знаете людей, коллектив и оцениваете
обстановку. Готового рецепта на все случаи жизни быть не может.
3. Умение видеть перспективу и показать ее. В любой работе много однооб-
разного и скучного. Люди работают неизмеримо лучше, если видна перспектива,
если видны возможные положительные результаты их работы в последующем. И
поэтому от мастера ждут понимания этой перспективы и умения ее пропаганди-
ровать. Приятно идти за тем, кто знает, куда и зачем нужно идти, умеет
убедить в правильности выбранного пути. Сказанное относится и к новым
формам организации труда, которые могут быть предложены мастером, и к новой
технике, которая может существенно улучшить условия труда.
4. Умение не подавлять своими техническими знаниями. Коллективу нужен не
все знающий и все умеющий мастер,, а хорошо подготовленные и самостоятельные
члены коллектива. Поэтому мастер не должен все решать за своих подчиненных,
даже если он на самом деле все умеет делать лучше каждого подчиненного. Ни
в коем случае не нужно принимать решения или делать за подчиненных, кроме,
естественно, смертельно опасных аварийных. ситуаций. В нормальных условиях
стоит даже посоветоваться с подчиненными (в рамках их прав и обязанностей),
если даже Вы отлично знаете ответ, помочь им придти самим к правильному ре-
шению. Этим Вы заслужите благодарность подчиненных, повысите у них веру в
себя, в свои силы и знания.
5. Непримиримость к тому, что мешает работе, и терпимость к индивидуаль-
ным чертам людей.
Мастер должен быть нетерпимым к тому, что мешает делу: технологическим
нарушениям, халтурной работе, необязательности, неряшеству и беспорядку.
Такие нарушения со стороны даже одного работника наносят ущерб всему
трудовому коллективу. Безразличие мастера к этим недостаткам подрывает его
авторитет прежде всего в глазах добросовестных работников, объективно
поощряет бездельников. Плохая работа не должна оставаться незамеченной.
В то же время нецелесообразно проявлять жесткую нетерпимость к частным
поступкам людей, которые делу не мешают. Каждый имеет право на выбор одежды
или прически, интересов и вкусов, приемов эффективной работы. И с ними не
надо бороться административными методами.
6. Принципиальность.
К этому у многих отношение неоднозначное — дескать, все это хорошо для
трибуны, а в реальной жизни "хочешь жить — умей вертеться!" Действительно
нарушение норм и правил, отступление от них могут принести сиюминутную
выгоду. Однако нарушения правил, моральных норм дают последующие
неблагоприятные последствия.
Пути и средства формирования сознательной
дисциплины и укрепления ее
Опытом многих отличных отечественных и зарубежных руководителей доказано
существование ряда общих приемов, способствующих формированию и укреплению
сознательной дисциплины, развитию коллектива, пригодного к демократическому
руководству. Нарушение этих подходов значительно снижает дисциплину.
1. Четкое определение прав и обязанностей каждого и соблюдение их
Опыт хорошо работающих коллективов показывает, что главным условием
является четкое определение прав и обязанностей, меры ответственности
каждого. Каждый работник должен знать, что такие-то вопросы решает он, и
никто больше, знает, что и с кем он должен согласовать, кто может отменить
его решения. Нельзя вмешиваться в работу каждого значительному числу
руководителей. Это равносильно освобождению работника от ответственности и
падению дисциплины. Должностная инструкция не должна быть бумагой, которую
236
показывают проверяющим комиссиям.Должностная инструкция — документ,
фиксирующий права и обязанности мастера и его подчиненных и безусловно
соблюдаемый. Не может быть сознательной дисциплины без четко определенных,
полностью понятных прав и обязанностей.
2. Информация подчиненных о всех проблемах подразделения
Каждому работнику важно знать смысл его обязанностей, обстановку в под-
разделении и на участке, проблемы и трудности, перспективы. Особенно важно
разъяснить смысл новых решений, новых заданий. Если члену коллектива не
известно и не понятно поручение, не ясна обстановка, то его начинают мучить
сомнения: "Нужно ли это? Не ухудшит ли это условия моей работы? Не скрывают
ли от меня трудности и возможные неприятности?" Чем меньше у человека ин-
формации, тем в большей мере он начинает верить в правильность самых худших
подозрений. И в этом случае он начинает внутренне сопротивляться новому по-
ручению, выполняет его хуже. Плохо и то, что постоянное отсутствие информа-
ции воспитывает безразличие к работе, рабскую психологию, формирует форма-
льного и безответственного подчиненного, который верит любым слухам и
сплетням.
Положение принципиально меняется, если работник получает всю информацию.
Во-первых, это повышает самоуважение ("Со мною считаются, меня держат в
курсе всех дел. Это значит, что меня ценят, считают перспективным, способ-
ным, нужным работником"). Во-вторых, не возникает сомнений и недовольства.
В-третьих, укрепляется авторитет руководителя. И, наконец, улучшается ка-
чество выполняемой работы.
3. Борьба с мелкими нарушениями, за трудовую и технологическую
дисциплину
Грубые нарушения дисциплины как трудовой, так и технологической
происходят обычно там, где не замечают мелких нарушений. Между тем в
большинстве технологий, а в коксохимической промышленности особенно,
необходимо точное соблюдение норм технологического регламента. Даже
небольшие отступления от оптимального режима приводят к ухудшению качества
продукции, перерасходу сырья и энергии, ухудшению экологической обстановки,
могут явиться причиной аварий. Именно поэтому необходимо пресекать
нарушения, разъясняя их опасность. При этом, естественно, по-другому
устанавливается планка допустимых нарушений. Если пресекаются мелкие
нарушения, то крупные становятся просто невозможными.
4. Внимание к приказам и распоряжениям
На любом предприятии, в любом цехе издается очень много приказов, распо-
ряжений, инструкций. Мастер не издает приказы, но участвует в их подготовке
и обсуждении, дает представления начальнику цеха. Все эти документы могут
улучшить или ухудшить дисциплину.
Недопустимы невыполнимые приказы и инструкции. Если нормальная работа
невозможна при соблюдении тех или иных инструкций, то они неизбежно будут
нарушаться. Это формирует в трудовом коллективе пренебрежительное отношение
к любым приказам, распоряжениям и инструкциям и приводит к общему падению
дисциплины. Люди привыкают к поиску обходных путей, к систематическому
нарушению установленного порядка. По этой же причине вредно давать
указания, исполнение которых не обеспечено необходимыми ресурсами или
невозможно за отведенное время. Обратный эффект дает и нереализуемое
наказание.
Недопустимо невыполнение исполнимых распоряжений и правил. Приказ
отдается для того, чтобы его выполняли. Если правила поведения, установлен-
ные в данной организации,' систематически не соблюдаются, если руководитель
принимает решения, противоречащие этим правилам, то дисциплина исчезает,
исчезают и стимулы для хорошей работы. Так, если существуют четкие правила
237
поощрения за хорошую работу, то каждый член коллектива представляет, что
ему нужно делать для получения того или иного поощрения. Если же эти
правила постоянно нарушаются, то стимул для улучшения работы исчезает.
Приказы и распоряжения должны отвечать законам. Приказ, изданный из са-
мых лучших побуждений, но противоречащий нормам КЗоТ и законам, может быть
отменен конфликтной комиссией, решением суда или по протесту прокурора. Это
во всех случаях подрывает авторитет руководителя, убеждает нарушителей дис-
циплины в их безнаказанности, неблагоприятно влияет на общий психологичес-
кий климат в коллективе. .Именно поэтому мастер должен хорошо знать Кодекс
законов о труде, иметь выписки по наиболее сложным и ответственным вопро-
сам, с которыми приходится сталкиваться в своей деятельности.
5. Необходимый и достаточный уровень контроля
Контроль за работой подчиненных эффективен тогда только, когда каждому
подчиненному ясно, что вся сообщенная им информация используется мастером
при принятии последующих решений. С другой стороны, получаемая информация
должна быть достаточной для получения представлений о состоянии дел и рабо-
те подчиненного, а количество ее должно быть таким, чтобы ее реально можно
было использовать. Принцип "Хочу все знать" здесь неприменим — невозможно
продублировать во всем каждого из подчиненных, Поэтому мастеру надо деталь-
но проанализировать технологию, обязанности людей и выбрать необходимый и
достаточный объем информации, который ему нужно получить о работе подчинен-
ных. Если же информация не используется, то у подчиненных складывается к
ней несерьезное отношение, а информация может оказаться недостоверной. Так,
приходится сталкиваться с тем, что в журналы часовых и сменных рапортов за-
писываются данные, отвечающие требованиям технологических регламентов, но
не соответствующие действительному состоянию дел.
238
Рекомендательны! библиографически! список
1. Азимов АА. Машины и оборудование коксовых батарей и пекококсовых
установок. — М: Металлургия, 1980. 80 с.
2. Бедрань НТ. Обогащение углей. — М: Недра, 1978. 224 с.
3. Бородкин Ф.М., Коряков Н.М. Внимание — конфликт. Новосибирск.: Наука,
1990. 140 с.
4. Вольфовский Г.М., Мироненко Л.И., Кауфман А А. Газовщик коксовых печей.
— М: Металлургия, 1989. 190 с.
5. Давид зон Р.И. Мастер установки сухого тушения кокса. — М: Металлургия,
1980. 124 с.
0. Духан В.Н. Мастер коксового производства. М —: Металлургия. 1974. 102 с.
7. Зашквара ВТ., Дюканов АТ. Подготовка углей к коксованию. — М:
Металлургия, 1981. 260 с.
8. Зимин АА. Мастер в системе управления предприятием. — М: Экономика,
1978.
9. Кальянов КТ. Ремонт огнеупорной кладки и анкеража коксовых печей. — М:
Металлургия, 1980. 96 с.
10. Комолов КТ., Макаров Г.Н. Новые машины и оборудование для производства
кокса. — М: Металлургия, 1987. 144 с.
11. Лейбович Р.Е., Яковлева Е.И., Филатов А.Б. Технология коксохимического
производства. — М: Металлургия, 1982. 360 с.
12. Правила технической эксплуатации коксохимических предприятий. — М:
Металлургия, 1985. 246 с.
13. Смойловский Н.И., Израэлит Э.М. Теплотехника и гидравлика коксовых
печей. — М: Металлургия, 1977. 270 с.
14. Справочник коксохимика. В 6-ти томах (под ред.Л.К. Шелкова). ~ М:
Металлургия, Т.1, 1964. 490 с.; Т.2, 1965. 343 с.; Т.З, 1966. 392 с.; Т.4,
1966. 392 с.; Т.5, 1966. 454 с.; Т.6, 1966. 360 с.
15. Ткачев В.С., Остапенко МА. Оборудование коксохимических заводов. — М:
Металлургия, 1983. 359 с.
16. Химическая технология твердых горючих ископаемых. Под
ред. Макарова Г.И., Харламповича ГД. М —: Химия, 1986. 493 с.
17. Шепель В.М. Пособие по психологии для мастера и бригадира. — М:
Экономика, 1978. 280 с.
18. Эйдельман Е.Я. Основы технологии коксования углей. — Киев-Донецк: Вища
школа, 1985. 191 с.
239
ПРОИЗВОДСТВЕННОЕ ИЗДАНИЕ
КАУФМАН Александр Абрамович, СМЕЛЯНСКИЙ Аркадий Зиновьевич,
ХАРЛАМПОВИЧ Георгий Дмитриевич, БРАУН Николай Васильевич
МАСТЕР КОКСОВОГО ПРОИЗВОДСТВА
Редакторы Л.К.Беляков, Э.М.Щербяннна
Художественный редактор С.К.Девии
Техническийредактор Н.А.Сперан ская
Корректор И.Д.Король
Обложка художника С.К. Девин а
ИБ № 4065
Лицензия ЛР № 010157 от 04.01.92. Подписано в печать 22.02.94
Формат издания 60X88 1/16 Бумага офсетная № 2 Печать офсетная
Усл.печ.л. 14,70 Усл.кр.-отт. 14,95 Уч.-изд.л. 16,06
Тираж 500 экз Заказ 351 С-004 Изд. № 2262
Набрано в издательстве "Металлургия”
операторами Ковалевой Ю., Майоровой А.
Ордена Трудового Красного Знамени издательство "Металлургия"
119857, ГСП, Москва, Г-34, 2-й Обыденский пер., д.14
Московская типография № 9 при Министерстве печати и информации
Российской Федерации
109033, Москва, ул. Волочаевская, д. 40
240
МАСТЕР
КОКСОВОГО
ПРОИЗВОДСТВА