Технологія високотемпературного коксування з отриманням недоменного коксу

БОЛЬШАЯ ЛЕНИНГРАДСКАЯ БИБЛИОТЕКА - РЕФЕРАТЫ - Технологія високотемпературного коксування з отриманням недоменного коксу

Технологія високотемпературного коксування з отриманням недоменного коксу

Зміст

1. Аналітична частина

1.1 Технологія виробництва недоменного коксу компанії "Indiana Harbor"

1.2 Технологія виробництва недоменного коксу компанії " Illawara Coke Company PTY LTD"

1.3 Технологія виробництва недоменного коксу компанії "Sesa Kembla Coke Company LTD"

1.4 Технологія виробництва недоменного коксу компанії PENNSYLVANIA COKE TEHNOLOGY,INC & Thyssen Krupp encoke\Koch transporttechnik

1.5 Технологія виробництва недоменного коксу компанії "Shanxi Sinochem Wonder Industries Company LTD"

Резюме

2. Технологічна частина

2.1 Схема з частковим використанням печей для отримання недоменного коксу

2.2 Устаткування коксохімічних заводів без уловлювання летких продуктів коксування

2.2.1 Коксові печі

2.2.1.1 Конструкція коксових печей "Jewell - Thompson"

2.2.1.2 Конструкція коксових печей "Sesa Kembla"

2.2.1.3 Конструкція коксових печей "TSOA/PACTI"

2.2.1.4 Конструкція коксових печей "TKEC"

2.2.2 Вуглезавантажувальний вагон

2.2.3 Коксовиштовхувач

2.2.4 Коксогасильний вагон

2.2.5 Гасильна башта

3. Розрахунок обладнання коксохімічних заводів без уловлювання летких продуктів коксування

3.1 Розрахунок вуглезавантажувального вагону

3.2 Розрахунок коксовиштовхувача

4. Екологічна частина

Висновки

Перелік посилань

Вступ

Необхідність в спеціальному коксі тільки на металургійних та хімічних підприємствах Сходу досягає більш 5 млн. т/рік. Отримання спеціальних видів коксу, задовольняючих специфічні вимоги феросплавних та інших виробництв, таких як отримання ливарного чавуна, агломерація руд, виробництво фосфору та карбіду кальцію, дозволить значно скоротити в цих галузях витрати коштовного та дефіцитного низькозольного коксу, а також досягти високих техніко-економічних показників в сучасних потужних електротермічних печах феросплавного та фосфорного виробництва. Цим умовам відповідає технологія виробництва коксу без уловлення хімічних продуктів коксування.

Основна частина виробляємого в світі коксу отримується з використанням технології, яка передумовлює утилізацію попутних продуктів коксування. Частина виробляє мого коксу що залишилася отримується з використанням технологій, при яких всі попутні продукти коксування спалюються. Для характеристики таких технологій і застосовуємих при цьому печей використовується скорочений термін " без уловлювання".

Найбільш ефективно технологія "без уловлювання" застосовується у США. Тут досягнуті найкращі для такої технології технічні, економічні та екологічні показники. Розробка застосовуюємих у даний час на підприємствах США печей " без уловлювання" почалась у шести десяті роки минулого століття. Останній варіант технології печей " без уловлювання" реалізовано на заводі "Indiana Harbor Coke Company" у Східному Чикаго (штат Індіана). Виробництво коксу на підприємстві здійснюється у 268 печах конструкції "Jewell - Thompson" (чотири батареї по 67 печей). Проектна продуктивність заводу по коксу - 1,300,000 т/рік. Тепло,що отримується при спалюванні хімічних продуктів коксування, використовується для проведення процесу коксування, а також для отримання пари (520 т/год.) і електроенергії (72,8 Мвт).

Австралійська компанія,яка є одним з основних лідерів у виробництві якісного металургійного і ливарного коксу для австралійських і зарубіжних виробників кольорових металів свинцю, цинку і виплавки чавуну для сталі, Illawara Coke Company PTY LTD, взяла до уваги всі сучасні та перспективні технології коксування та запропонувала свій варіант виробництва не доменного коксу без уловлювання хімічних продуктів. Діяльність заводу направлена на досягнення високого рівня охорони навколишнього середовища і керування ними у своєму бізнесі. Підхід компанії до покращення становища навколишнього середовища шукає постійне покращення показників у всіх сферах своє діяльності: від виробництва до поставки продукції.

На даний період часу виробництвом коксу без уловлювання хімічних продуктів коксування займається декілька великих підприємств в Китаї (Shanxi Sinochem Wonder Industries Company LTD), Німеччині (PENNSYLVANIA COKE TEHNOLOGY,INC & Thyssen Krupp encoke\Koch transporttechnik),Індії (Sesa Kembla Coke Company LTD) та США(Indiana Harbor).

Проект компанії "Shanxi Sinochem" включає в себе використання відпрацьованого тепла при виробництві коксу,що покращить якість повітря та життєзабезпечення місцевого населення і співучасть у розробці енергетики. Діяльність по проекту буде спрямована на теплоутилізацію котлів та паровий цикл для виробництва електроенергії.

Sesa Kembla Coke Company LTD виробляє металургійний кокс високої якості, який використовується у виробництві чавуну, підрозділу феросплавів та цеглових заводів. В середині 80-х та початку 90-х років у Німеччині успішно працюють коксохімічні підприємства потужністю по 2 млн. т/рік коксу,які містять по дві коксові батареї і одну обслуговуючу бригаду.

Фірма Thyssen Krupp Stahl AG будує коксохімічний завод в Дуйсбурзі потужністю2,5 млн. т/рік коксу, а також має значні досягнення в області автоматизації виробництва коксу та охорони навколишнього середовища.

Отриманий при цьому кокс відповідає стандартним показникам (реакційна здатність, механічна міцність, холодний стан), тому можна зробити висновок, що розроблення в Україні технології підприємств без уловлювання летких хімічних продуктів високотемпературного коксування покращить екологічний стан,розширить енергетично-сировинну базу та принесе прибуток країні.

1. Аналiтична частина

1.1 Технологія виробництва коксу компанії "Indiana Harbor"

Основна частина виробляємого в світі коксу отримується з використанням технології, яка передумовлює утилізацію попутних продуктів коксування. Частина виробляє мого коксу що залишилася отримується з використанням технологій, при яких всі попутні продукти коксування спалюються. Для характеристики таких технологій і застосовуємих при цьому печей використовується скорочений термін " без уловлювання".

Опит роботи заводу компанії "Indiana Harbor Coke Company" показав, що умовах США підприємства працюючі по технології "без уловлювання", є прибутковими. Окрім того, дана технологія рекомендована Агентством по охороні навколишнього середовища США для застосування, як найбільш відповідаюча вимогам діючого в країні закону "Про чисте повітря". На рис. 1.1 зображена принципова схема підприємства "Indiana Harbor Coke Company" продуктивністю 1,33 млн. т коксу за рік, що генерує 94 Мвт електроенергії. Прийом вугілля здійснюється на ділянці вуглепідготовки. З ділянки вуглепідготовки шихта подається на коксові печі. Печі об'єднані в чотири батареї по 67 печей (всього 268 печей). Коксові батареї скомпоновані у 2 блоки по дві батареї, які розташовані паралельно. Кожна батарея має конвеєр для подачі вугільної шихти, машину завантаження - вивантаження, дверіз'ємну машину, гасильний вагон з локомотивом, коксонаправляючий пристрій. Кожен блок батарей має одну гасильну башту і рампу. Вузол сортування коксу на підприємстві один. Для транспортування і відвантаження коксу на заводі існує система стрічкових конвеєрів. Зверху кожної батареї встановлено чотири котли з трубами аварійного скидання продуктів горіння до атмосфери. Котли входять до складу електростанції. Поряд з електростанцією розташований вузол очищення продуктів горіння.

Рис. 1.1 - Схема коксохімічного заводу США компанії "Indiana Harbor Coke Company"

1.2 Технологія виробництва коксу компанії " Illawara Coke Company PTY LTD"

Австралійський двопродуктовий завод фірми "Illawara Coke Company PTY LTD"(рис. 1.2) ,розташований у Коулкліффі, у своєму розпорядженні має 58 печей коксової батареї і обслуговується комплектом устаткування, що складає дві завантажувальні машини, коксовиштовхувач та гасильний вагон.

Батареї коксових печей обладнані вугільною баштою, як включає виштовхував коксу та спеціальний приймальний бункер. З бункера кокс подається стрічковим конвеєром до коксосортування, а потім він відправляється транспортом відповідному споживачу. Продуктивність такого заводу складає 130000 тон в рік. Всі попутні продукти коксування утворюються, використовуються для обпалювання коксових печей.

Рис. 1.2 -Схема коксохімічного заводу компанії "Illawara Coke Company PTY LTD"

Завантажувальні машини рухаються поряд одна з одною по верхній частині печі. Кожна із завантажувальних машин обслуговує два спеціальних отвори з чотирьох,що розташовано на кожній камері коксування. Завантажувальні машини обладнані кабіною, магнітним пристроєм для знімання та установки кришок завантажувальних отворів, бункерами з телескопами і прима роєм кондиціювання повітря.

На коксовиштовхувач встановлено планірний пристрій, пристрій виштовхування та система локалізації викидів при завантаженні шихти. Гасильний вагон має дистанційне керування. Двері кожної коксової печі мають систему підйому - тросової лебідки.

1.3 Технологія виробництва не доменного коксу компанії "Sesa Kembla Coke Company LTD"

Індійський двопродуктовий коксохімічний завод фірми "Sesa Kembla Coke Company LTD" продуктивністю 3000000 т коксу за рік та генерую чого 30 Мвт енергії (рис. 1.3)

Завод виробляє і продає якісний металургійний кокс, який використовується у виробництві чавуну, феросплавів і продукції для цеглових заводів. Більше 60% коксу поставляється Sesa Industries ООО, по виробництву чавуну.

Основним напрямком діяльності Sesa є залізна руда. На сьогоднішній день компанія є одним з найкрупніших виробників Індії по експорту залізної руди в приватному секторі. Почавши в Гоа у 1954 році, компанія також добуває корисні копалини в штаті Карнатака і Орісса.

Мета - в підвищенні своєї долі у світовій торгівлі залізною рудою і, найголовніше, вигідне зберігання позицій в якості одного з найбільш економічних в світі виробників залізної руди.

Блок виробництва коксу включає дві однотипні батареї по 42 печі, які обслуговуються однією вугільною баштою і однією гасильною баштою. Технологія отримання коксу з вугілля включає підготовку вугільної шихти з різних марок, завантаження камер коксування - вуглезавантажувальним вагоном, виштовхування коксу з печі - коксовиштовхувачем в спеціальний коксогасильний вагон. Мокре гасіння коксу відбувається під баштою водою.

Кожна коксова батарея обслуговується одним вуглезавантажувальним вагоном, одним коксовиштовхувачем і одним коксогасильним вагоном.

Коксові печі без уловлювання хімічних продуктів з утилізацією тепла відходячих газів при менших капітальних витратах потребує великих виробничих площ, яких практично немає в конурбанізованих країнах, в тому числі в країнах ЄС і в Японії. Більш того, необхідно прийняти до уваги можливості реалізації пари або електроенергії, які виробляються при утилізації парогазових продуктів коксування.

Рис. 1.3 - Схема коксохімічного заводу Індії компанії "Sesa Kembla Coke Company LTD": 0 - коксова піч; 3 - вагон для завантаження;4 - коксовиштовхувач;5 - гасильний вагон;8 - канал для видалення продуктів горіння від печей до котлів-утилізаторів;15 - труба аварійного скидання до атмосфери продуктів горіння;120 - башта гасіння коксу; 124 - бункер для прийому коксу;200 - котел-утилізатор;202 - парова турбіна; 204 - генератор; 205 - труба для скидання продуктів горіння після котла-утилізатора; вентилятор;208 - колектор підведення продуктів горіння до котла-утилізатора; 209 - вугільна башта.

Для регулювання розподілу суміші між дев'ятьма вертикальними низхідними каналами у верхній частині кожного каналу передбачена наявність цегляного ковзаю чого шибера. Доступ до шибера здійснюється через вертикальний канал в перекритті простінка. Аналогічна конструкція використовувалася в печах з перекидними каналами (ПК-45). Регулювання розподілу вторинного повітря по довжині череневих каналів реалізується за допомогою аналогічних шиберів, які дозволяють здійснювати його ступінчату подачу. Такий процес дає можливість зменшити кількість оксидів азоту в продуктах горіння летких речовин.

Температура, що утворюється за рахунок згоряння летких речовин в підсводовому просторі камери коксування складає 1200-1300С, а температура у череневих каналах 1300-1400°С.

1.4 Технологія виробництва коксу компанії PENNSYLVANIA COKE TEHNOLOGY,INC & Thyssen Krupp encoke\Koch transporttechnik

Технологічна схема коксохімічного заводу "без уловлювання", який розташований Німеччині "PENNSYLVANIA COKE TEHNOLOGY,INC & Thyssen Krupp encoke\Koch transporttechnik" наведено на рис. 1.4.

Рис.1.4 - Схема коксохімічного заводу Німеччини компанії "PENNSYLVANIA COKE TEHNOLOGY,INC & Thyssen Krupp encoke\Koch transporttechnik".

З середини 80-х і початку 90-х років в Германії успішно працюють коксохімічні підприємства потужністю по 2 млн. т/рік коксу, які включають в себе по дві коксові батареї і одну обслуговуючу бригаду. Фірма Thyssen Krupp Stahl AG будує коксохімічний завод у Дуйсбурзі потужністю 2,5 млн. т/рік коксу. Значні досягнення в області автоматизації виробництва коксу і охорони оточуючого середовища. Однокамерна система коксування, розроблена і випробувану в Германії, спеціалісти оцінюють як реального конкурента традиційної багатокамерної системи. Але переваги компактної модульної конструкції необхідно противопоставити недолікам комбінування процесів підігріву вугілля та сухого тушіння коксу. Обов'язковою передумовою досягнення економічності системи з точки зору капітальних витрат та прибутку для підприємства потужністю 2 млн. т/рік коксу вважають застосування реактивів з камерами шириною 450 мм і забезпечення періоду коксування 8,8 р. Застосування однокамерної системи коксування в концепції двопродуктового коксового заводу ще потребує додаткового вивчення, особливо в плані перспектив використання отриманого газу, наприклад в якості відновлюючого газу на металургійних заводах. Окрім того, досягнуті значні вдосконалення процесу мокрого тушіння коксу знижають переваги процесу сухого тушіння у відношенні шкідливих газоподібних викидів. Якщо окрім цього економічні переваги процесу сухого тушіння коксу будуть і далі знижатися внаслідок низьких цін на електроенергію в країнах ЄС із-за лібералізації ринку електроенергії, то доцільність застосування цього процесу становиться сумнівним і це знижає конкурентоспроможність однокамерної системи коксування.

Коксові батареї скомпоновані у два блоки по дві батареї. Блоки розташовані паралельно (дзеркально - коксовою стороною один напроти одного). У кожній батареї пічні агрегати об'єднані у чотири групи по 6 шт. ( до складу одного пічного агрегату входить 2 камери коксування). Кожна з вугільних башт обслуговує один блок з двох батарей. На підприємстві є один відстійник, який відноситься до башт гасіння коксу. Рампи призначені для прийому коксу з гасильних вагонів. Останні обладнані штовхачами коксу з гасильних вагонів. Штовхачі мають загальний привід і працюють по черзі. Рампи обслуговують тільки один блок батареї.

Котел - утилізатор обслуговує дві групи пічних агрегатів і призначений для отримання пари, яка поступає на електростанцію. Типовий завод виробляє кокс у кількості 150000 т та електроенергії 90 МВт.

1.5 Технологія виробництва не доменного коксу компанії "Shanxi Sinochem Wonder Industries Company LTD"

Китай є найкрупнішим виробником коксу в світі. Двопродуктовий завод фірми "Shanxi Sinochem Wonder Industries Company LTD" розташований в провінції Шанси (рис. 1.5). Технологічною особливістю заводу є використовування трамбованого вугільного завантаження.

Рис. 1.5 - Схема коксохімічного заводу Китаю компанії "Shanxi Sinochem Wonder Industries Company LTD"

Sinochem була зареєстрована 1 березня 1950, спочатку мав назву Китайська національна хімічна корпорація експорту та імпорту. Це перше державне підприємство що спеціалізується на експорті .

Запропонований проект передбачає використання відпрацьованого тепла при виробництві коксу і генерувати електроенергію та продавати її в Північному Китаї на основі угоди о закупках електроенергії. Однією з особливостей технології "Shanxi Sinochem Wonder Industries Company LTD" є надмірно низький рівень забруднення повітря. Печі експлуатуються при негативному напорі і температурі, при якій всі потенційні забруднювачі розбиваються в горючі речовини. Продуктом даної технології є чиста електрична енергія. Усереднене вугілля з складу відкритого типу поступає у башту на зберігання, а потім через завантажувальні отвори подається у вагонетку для трамбування. Шари вугілля різної глибини вкладаються у форми для трамбування вугільного брикету. Глибина шару вугілля у формі для штампування брикету не повинна перевищувати 1000-1100 мм.

Після розподілу вугілля по формах для трамбування, жолоб для "підйому-спуску" підіймається, вагонетка для трамбування займає своє місце і трамбований плунжер приводиться до дії. Для трамбування поданого вугілля кожен цикл супроводжується розподілом по формах поки вугілля у кожній формі не утрамбується в брикет розміром 1265 мм * 3300 мм * 1050 мм з густиною 1, г/см3. Вугільний брикет подається у спеціальну трубу, яка транспортується до передньої сторони коксової печі завантажувальним електровозом. Перш ніж здійснити процес завантаження дверці коксової печі машинної і коксової сторони відкриваються,готовий кокс вивантажується на приймаючий візок, потім дверці на коксовій стороні повертаються на своє місце. Після чого відбувається завантаження труби разом з брикетом. Як тільки труба займає потрібне положення, штовхач натискає на торцеву сторону брикету. Труба відходить назад, вугільний брикет падає до коксової печі. Останнім процесом є закривання дверці машинної сторони коксової печі коксовиштовхувачем. Продуктивність заводу по коксу складає 1,4 млн. т/рік і по електроенергії 60 МВт.

Резюме

Для виробництва не доменного коксу шихта повинна складатися з таких компонентів, щоб вихід летких речовин не перевищував 30% від загальної суми. Якщо вихід летких речовин буде більше зазначеної цифри, то відходи будуть подаватися у крайній газопровід, що погано подіє на роботу заводу взагалі та зашкодить навколишньому середовищу. Додавши, наприклад, пісок, вихід летких речовин буде значно менший, але якість коксу не погіршиться.

Враховуючи виниклі обставини компанія " Indiana Harbor", що розташована у США та працююча по технології "без уловлювання", яка рекомендована Агентством по охороні навколишнього середовища США для застосування, як найбільш відповідаюча вимогам діючого в країні закону "Про чисте повітря" , виробляє якісний кокс майже не зашкоджуючи атмосфері.

2. Технологічна частина

2.1 Технологічна схема виробництва доменного коксу компанії "Indiana Harbor" з частковим виготовленням не доменного коксу.

На схемі представлена технологія виробництва доменного коксу, але одна з печей працює на виробництво саме не доменного коксу, тому що цей метод виробництва дуже перспективне направлення і вже зарекомендував себе за кордоном. Отримане паливо можна використовувати у інших виробництвах, а саме у феросплавному, вуглеграфітовому, агломераційному та інших виробництвах спеціальних видів коксу.

2.2Устаткування коксохімічних заводів без уловлювання летких продуктів коксування

Основна частина коксу,що отримана у світі,виробляється за технологією без уловлювання хімічних продуктів коксування. Існуючі технології припускають різноманітні рішення щодо особливостей коксування, конструкцій коксовий печей та їх завантаження, обслуговуючого обладнання і машин, які безпосередньо уявляють собою один єдиний виробничий комплекс. Основне устаткування коксохімічних заводів без уловлювання летких хімічних продуктів має ряд особливостей і модифікацій, це більшою мірою визначається технологічною схемою підготовки вугільного завантаження, подачею його до коксових камер, вивантаженням коксового пирога, гасінням та ін.

2.3 Коксові печі

Коксові печі "без уловлювання" складаються з мозаїки шамотної цеглини 30Д, 45Д, 55Д, 62Д, 70М та литих плит , які мають хороші характеристики вогнетривкості у широкому діапазоні температур.

2.2.1 Конструкція коксових печей "Jewell - Thompson"

Основні елементи конструкції печей "Jewell - Thompson" наведені на рис. 2.1, де показано ізометричний розріз ділянки батареї з чотирьох печей.

Одним з основних елементів печі є камера коксування. Камери печей, що входять до батареї, розділені перегородками. Кожна перегородка є бічною стінкою двох сусідніх камер. Знизу камера обмежена черенем, зверху - сводом. У торцях камер сформовані дверні отвори. З одного боку отвір призначений для завантаження шихти і введення у камеру штанги для виштовхування коксу (машинна сторона батареї), а з іншого боку отвір призначений для випуску з камери (коксова сторона батареї). Дверні отвори армовані металевими рамами з перемичками. Поперечне армування батареї забезпечується анкерними колонами. Протягом часу коксування обидва отвори. Після видачі коксу і перед завантаженням двері із коксової сторони закриті.

Рис. 2.1 конструкція печі "Jewell - Thompson": 1 - стіни камер коксування; 2 - черінь камери коксування; 3 - свід; 4 - перемичка; 5 - анкерна колона; 6 - двері камери коксування з машинної сторони (МС); 7 - фундаментна плита; 8 - проміжна вогнетривка плита; 9 - перегородки горизонтальних обпалювальних каналів; 10 - балка; 11 - повітряний канал; 12 - шар вугілля/коксу; 13 - вхідні отвори низхідних каналів МС камери С; 14 - вихідні отвори низхідних каналів МС камери С; 15 - вхідні отвори низхідних каналів МС камери В; 16 - низхідні канали МС камери Д; 17 - низхідні канали коксової сторони (КС) камери С; 18 - вихідні отвори висхідних каналів МС камери В; 19 - вихідні отвори висхідних каналів КС камери С; 20 - висхідні канали МС камери С; 21 - висхідні канали КС камери Д; 22 - вертикальний збірний канал МС камери А; 23 - вертикальний збірний канал КС камери В; 24 - пристрій для регулювання; 25 - збірний колектор продуктів горіння; 26 - вузол подачі повітря до горизонтальних обпалювальних каналів МС камери В; 27 - рейковий шлях машини завантаження/видачі; 28 - рейковий шлях машини КС.

Двері мають три отвори для організованої подачі повітря до камери коксування. Отвори обладнані заслінками для регулювання кількості повітря, що надходять до камери коксування. В камері за допомогою димососу або димаря підтримується тиск нижче за атмосферний. За рахунок цього в підсводовий простір камери надходить повітря через спеціальні отвори у дверях (по три в кожних дверях). Повітря, яке знаходиться у підсводовому просторі сприяє процесу горіння летких речовин, які виділяються при високотемпературному коксуванні вугільного завантаження. Частина видаленої вільної енергії витрачається на подальший нагрів вугільної шихти, забезпечуючи проходження на подальший нагрів вугільної шихти, забезпечуючи проходження процесу коксування, утворення коксу та додаткових летких речовин. Суміш летких продуктів коксування і продуктів їх горіння з камери відводиться у горизонтальні обпалювальні канали машинної і коксової сторони. Горизонтальні обпалювальні канали сформовані подовженими та поперечними перегородками, розташованими між черенем камери і проміжною плитою. Поперечні перегородки - суцільні і вони поділяють канали на машину та коксову сторони. Леткі речовини, що поступают у горизонтальні канали машинної сторони, виходять з камери через вхідні отвори трьох низхідних каналів, які розташовані у стіні коксової камери. З низхідних каналів машинної сторони парогазова суміш через вихідні отвори потрапляє до одного з чотирьох горизонтальних каналів машинної сторони. Аналогічно по трьох низхідних каналах парогазова суміш рухається з коксової сторони камери. Перехід суміші з каналу до каналу здійснюються "змійкою" через спеціальні отвори у перегородках. На початку другого по ходу горизонтального каналу до парогазової суміші додається повітря "необхідної кількості". Ця міра визначається повним згоранням продуктів коксування. Утворена частина тепла через черінь камери передається вугільному завантаженню. Таким чином, відбувається процес високотемпературного коксування. З останнього по ходу горизонтального каналу машинної сторони камери коксування, леткі продукти горіння відводяться по двох висхідних каналах, що знаходяться з коксової сторони до загального колектору. Колектор обладнаний чотирма котлами-утилізаторами, які підключені до енергетичної установки коксохімічного заводу. Для підтримки заданого гідравлічного режиму у кожній камері та в опалювальній системі існують вертикальні збірні канали з отворами. Призначення отворів - подача "необхідної кількості" повітря для забезпечення повного спалювання всіх летких продуктів коксування. Розміри камери коксування: довжина - 13,7 м: ширина - 3,7 ч; висота ( від череня до своду) -3,3 м.

2.2.2 Конструкція коксових печей компанії "sesa kembla coke compant LTD"

Піч конструкції "sesa kembla" (рис. ) уявляє собою камеру 000 своди якої 1 мають арочну форму. Зверху піч має чотири отвори 2 з кришками 36 для завантаження вугільної шихти. На верху печі є вузол 183, через який заміряється температура у камері коксування. Пічні простінки 19 між камерами мають два отвори для відведення продуктів горіння і сирого коксового газу з печі до низхідних каналів 20. Кожний низхідний канал 20 з'єднано з черенем 7. Така складна конструкція необхідна для спалювання всіх летких продуктів високотемпературного коксування. Утворене тепло йде на піроліз вугільного завантаження. Кількість череневих каналів у печі "sesa kembla" дорівнює чотирьом. Зовні печі (на рівні череневих каналів) розташовані три отвори, через які повітря надходить до летких газів де і відбувається процес горіння. Продукти горіння відводяться димарем 9 у збірний канал 8, через який вони потрапляють до котлів - утилізаторів, а потім до енергетичної установки. Димар 9 забезпечений водно-охолоджувальним регулятором гільйотини розрідження 10.

Рис. - Розріз по осі камери коксової печі: 0 - коксова піч; 00 - черен печі; 000 - камера печі; 1- арочний свід; 2 - люк; 6 - отвори для відводу летких газів; 7 - черені канали; 8 - канал збору летких речовин; 9 - димохід; 10 - регулятор розрядження; 11 - повітряні канали для охолодження фундаменту; 12 - трубопровід для транспортування нагрітого повітря; 13 - двері машинної сторони камери коксування; 14 - двері коксової сторони камери коксування; 18 - рейки вуглезавантажувального вагону; 19 - перегородка; 20 - вертикальний низхідний канал обпалювальної системи; 21 - фундамент; 22 - канал для повітря; 23 - сталева балка; 24 - вогнетривка кладка; 25 - бетонний блок; 26 - сталева колона; 27 - пружина; 28 - металевий стержень; 29 - верхня частина торцевої стінки камери коксування; 30 - направляюча для двері; 32 - шкіф для дротяного канату; 35 та 91 - тролеї; 36 - кришки завантажувального люка; 39 - трубопровід гарячого повітря; 183 - отвори для заміру температури у камері коксової печі.

Піч встановлена на листовому вогнетривкому фундаменті 21. Температура фундаменту 21 підтримується на заданому рівні чотирма повітряними каналами 11(рис. 2.2 розріз А-А), через які надходить зовнішнє повітря. Шлях повітря йде з одного кінця печі до іншого. Через канали 11 повітря потрапляє до черню печі (де відбувається процес горіння), а потім прямує по каналах 12 у котли-утилізатори, що є компонентами енергетичної установки. На печі встановлено дві двері: одна на коксовій стороні 13 та друга на машинній 14. Армування батареї реалізується у поперечному напрямку вздовж нічного простінка. По кожній стороні печі вбудовані бетонні блоки 25, що утримують цегляну кладку 24. На блок 25 встановлені сталеві колони 26, які кріпляться знизу пружинним вузлом 27, а зверху анкерним стягуванням 28. Передня частина печі нахилена під кутом 3,5°, а сталеві колони 26 притиснуті до останніх для підтримки направляючої та механізму підйому і спуску дверей. Колони 26 також необхідні для підтримування газопроводу 12, свічки гарячого повітря 39 і 91.

Печі працюють під розрядженням, що створено в системі витяжними трубами та вентиляторами, які запобігають просоченню летких речовин до навколишнього середовища.

2.2.1.3 Конструкцію коксових печей "TSOA/PACTI"

Батарея косових печей "TSOA/PACTI" складається з 4-х груп. До кожної групи входить 6 агрегатів. Агрегат складається з двох камер коксування, кожна з двох камер коксування, кожна з яких має свою обпалювальну систему, і однієї газозбірної камери. Газозбірна камера розташована в перегородці між камерами коксування (рис.2.3).

Камера коксування сформована двома вертикальними стінами, горизонтальним черенем і арочним сводом. Розміри камери коксування: довжина - 13,72 м, ширина - 3,96 м, максимальна висота від череня до своду - 2,44 м. Цеглина кладки - динасова.

Рис. 2.3 - Загальний вигляд печей "TSOA/PACTI"

На будівлю групи з 6 пічних агрегатів витрачається 3850 т динасової цеглини 36 марок та різноманітних ізоляційних матеріалів. Група пічних агрегатів має довжину - 61 м, ширину - 20 м. У торцях камери сформовані дверні отвори, армовані металевими рамами. Під час завантаження шихти і протягом всього процесу коксування отвори закриті дверима. При видачі коксу - двері підіймаються.

Дверні рами - листи з чавуну. Вся група печей знаходиться на литій вогнетривкій плиті, що спирається на залізобетонний фундамент через сталеві балки, які укладені паралельно осі камери коксування. Балки формують горизонтальні повітряні канали, наявність яких забезпечує нормальний температурний режим фундаменту.

У своді камери коксування знаходиться 4 завантажувальні люки. Осі люків розташовані відповідно до осі камери коксування. Для введення планірного пристрою до камер з вугільною шихтою на дверях машинної сторони передбачено спеціальний планірний люк з кришкою.

Висота шару завантаженої шихти після планування дорівнюють 700 - 1000 мм (27 -40 дюймів), що забезпечує швидкість газоповітряних потоків у підсводовому просторі 2-3 м/с, які сприяють віднесенню твердих частинок з камери коксування до обпалювальної системи печі (рис. 2.4).

Як і всіх печах без уловлювання летких речовин, основне тепло до вугільної шихти подається з двох сторін: I - від факела, який утворюється в підсводовому просторі та I I - від продуктів горіння з череневих каналів. Повітря, яке надходять у камеру коксування, має назву "первинного", а що подається в череневі канали - "вторинного".

Первинне повітря йде через отвори у дверях, а вторинне - по спеціальним каналам, розташованим с литій плиті (рис. 2.4).

Протягом всього обороту печі камера коксування і обпалювальна система знаходиться під розрядженням, що регулюється димососом, який встановлений в кінці пічного тракту. Кількість первинного повітря регулюється протягом всього періоду коксування за рахунок використання системи заслінок, які знаходяться у отворах дверей камер коксування.

Рис. 2.4 - Конструкція обпалювальної системи печей "TSOA/PACTI"

Схема руху летких продуктів в пічному агрегаті наступна. Частина первинного повітря та частина попутних продуктів коксування згорають в підсводовому просторі камери коксування. Далі разом з продуктами горіння вони по дев'яти вертикальних каналах з камери коксування потрапляють у горизонтальні череневі обпалювальні канали. Також через канали в литій плиті туди ж потрапляє вторинне повітря. Вторинне повітря необхідно суміші для забезпечення повного спалювання летких горючих компонентів. Продукти горіння, що входять з череневих каналів двох сусідніх камер одного пічного агрегату, потрапляють у загальну газозбірну камеру і далі в головний колектор групи печей. Для регулювання розподілу газоповітряної суміші між дев'ятьма вертикальними низхідними каналами у верхній частині передбачена наявність цегляного шиберу. Доступ до нього здійснюється через вертикальний канал у перекритті простінку.

Температура в підсводовому просторі камери коксування 1200 - 1300°С, а у череневих каналах 1300 - 1400°С.

2.2.1.4 Конструкція коксових печей "ТКЕС"

Варіант конструкції печей "ТКЕС", які використовуються при виробництві коксу у Коулкліфе, наведено на рис. 2.5.

Розміри камери - 2, 67 м; висота - 2,50 м. Кладка печей динасова; кількість низхідних каналів на камеру - 6 (по три з кожної сторони); розподіл газоповітряної суміші, регулюється цегляним шибером, що розташований у верхній частині низхідного каналу; вторинне повітря подається в опалювальні череневі канали кожної печі через 8 отворів; передбачено повітряне охолоджування фундаментної плити; армування кладки печей реалізується анкерною системою.

Поперечне армування кладки здійснюється шляхом стягування стінкозахисних плит за рахунок притиснення анкерних колон машинної і коксової сторони. Передача навантаження на стінко захисні плити від колон йде через болти, які встановлені на колонах.

Рис. 2.5 - Загальний вигляд печей "ТКЕС"

Кожна колонна має 12 болтів: 8 з них передають вагу на плити, притискуючи їх до простінків, 4 - на нижні стінкозахисні плити. Анкерні колони спираються на фундаментальну плиту через бруси. Стиснення анкерних колон машинної і коксової сторони відбуваються верхніми і нижніми анкерами через відповідні пружинні вузли. Верхніми пружинними вузлами обладнані всі колони, а нижніми колони з одного боку батареї.

Фронт пічних камер і анкерних колон нахилено на 3,5°.

2.2.2 Вуглезавантажувальний вагон

Вуглезавантажувальні вагони є основними машинами для обслуговування коксових печей. Вони пересуваються, по верху коксової батареї по рейкових шляхах, покладеним на металевих опорах. Вуглезавантажувальні вагони діють у комплексі з іншими коксовими машинами -- коксовиштовхувачами, дверезнімальними машинами і гасильними вагонами, робота яких визначається графіками видачі коксових печей. Вуглезавантажувальний вагон сучасної конструкції виконує визначена кількість операцій. Ці операції, віднесені до обслуговування однієї печі, утворять цикл роботи завантажувального вагона. Нижче приводяться елементи циклу, виконувані в заданій технологічній послідовності:

1) установка вагона по осі затворів вугільної вежі;

2) відкривання затворів вугільної вежі;

3) включення пневмообрушення (при необхідності) ;

4) заповнення бункерів вагона шихтою і зважування;

5) вимикання пневмообрушення;

6) закривання всіх затворів вугільної вежі;

7) пересування вагона до печі;

8) установка вагона по осі печі, що завантажується;

9) зняття люкозйомами двох крайніх кришок;

10) опускання телескопів і відкривання шиберів двох крайніх бункерів;

11) спуск шихти в піч із крайніх бункерів;

12) підйом телескопів і закривання шиберів крайніх бункерів;

13) збирання шихти в крайніх люків;

14) установка люкознімами двох крайніх кришок;

15) зняття люкознімами середньої кришки;

16) опускання телескопа і відкривання шибера середнього бункера;

17) спуск шихти в піч із середнього бункера і планування;

18) підйом телескопа і закривання шибера середнього бункера;.

19) збирання шихти в люка середнього бункера;

20) установка люкознімальної середньої кришки;

21) чищення двох стояків;

22) обслуговування двох стояків (кришки стояків, клапани і крани);

23) пересування вагона до вугільної вежі.

Відповідно до хронометражних даних, отриманими при іспиті вагона на Жданівському коксохімічному заводі, загальний час на обслуговування однієї печі коливається від 600 до 900 сек. Велика тривалість відноситься до випадку, коли одна вугільна вежа обслуговує чотири батареї. При цьому шлях пересування вагона значно збільшується, а час на пересування складає приблизно 40% загального часу на обслуговування однієї печі, для виконання перерахованих операцій вуглезавантажувальний вагон має наступні вузли і механізми:

1) механізми для відкривання-закривання шиберів бункерів і опускання-підйому телескопів;

2) прийомні бункери заданої ємності;

3) механізми пересування всієї машини;

4) ваговий механізм;

5) механізм для чищення стояків;

6) механізм для струшування шихти;

7) механізм для відкривання-закривання затворів вугільної вежі;

8) механізм для зняття й установки кришок завантажувальних люків і чищення їх від нагару;

9) механізм для відкривання-закривання кришок стояків і кранів паро інжекції;

10) пристрій для автоматичного включення пневмообрушення шихти в бункерах вугільної вежі;

11) пристрою для автоматизації набору шихти в бункери вуглезавантажувального вагона і вивантаження її в коксову піч;

12) датчики для точної установки вуглезавантажувального вагона по осі коксової печі, що обслуговується;

13) установку для створення штучного клімату в кабіні машиніста (по окремому замовленню);

14) силове електроустаткування, електровимірювальну апаратуру, а також устаткування для керування блокуваннями, сигналізацією і висвітленням;

15) металоконструкцію, що складає основний каркас машини зі сход, огородженнями і площадками.

Крім того, на вуглезавантажувальному вагоні встановлені дві кабіни керування. Коксові печі завантажуються шихтою за графіком, звичайно безпосередньо за видачею з печі коксу. Відповідно до правил технічної експлуатації розривши в часі між видачею коксу і завантаженням шихти не повинний перевищувати 15 хв. Перед завантаженням коксової печі шихтою вуглезавантажувальний вагон повинний бути встановлений так, щоб осі випускних отворів бункерів збігалися з осями завантажувальних люків печі. Точність установки вуглезавантажувального вагона, тобто розбіжність осей, що допускається, повинна знаходитися в межах ±25 мм. Під час завантаження телескопи повинні бути опущені і щільне прилягати до завантажувальних люків. Цим забезпечується гарний напрямок шихти в піч і усувається висипання її через щілини. Кількість бункерів на вагоні визначається кількістю завантажувальних люків коксової печі, тобто її конструктивними особливостями. Необхідна ємність бункерів вагона визначається корисним обсягом коксової печі і коливається в межах від 16 до 38,2 м3. На коксохімічних заводах працюють трьох і чотирьох бункерні вуглезавантажувальні вагони, значно рідше застосовуються п'яти бункерні. Типовим вагоном у даний час вважається трьох бункерний з максимальною корисною ємністю бункерів 26 м3. Однак у зв'язку з будівництвом нових коксових печей великої ємності корисна ємність бункерів нового трьох бункерного вагона збільшена до 38 м3. Вуглезавантажувальний вагон керується одним машиністом. Режим роботи трьох змінний.

2.2.3 Коксовиштовхувач

По кількості і потужності встановлених, механізмів, по ваговим і габаритним даної коксовиштовхувач є самою великою коксовою машиною. Робота коксовиштовхувача визначається заданим графіком видачі і завантаження коксових печей і технологічно строго погоджується з роботою інших коксових машин, а саме: вуглезавантажувального вагона, дверезнімальної машини і коксогасильного вагона. Режим роботи коксовиштовхувача трьох змінний. Умови роботи основних механізмів машини дуже важкі; так, що виштовхує штанга працює протягом кожного циклу при температурі 1000° під час перебування в чи печі при температурі до мінус 30°, коли штангу витягають з печі в зимових умовах.

Звичайно мається одна резервна машина на два працюючих коксовиштовхувача. За допомогою сучасного коксовиштовхувача, що пересувається по спеціальному рейковому шляху, покладеному на машинній стороні уздовж фронту коксових печей, виконують наступні операції: зняття й установку коксових дверей; чищення армуючих рам і коксових дверей; виштовхування з печі готового коксового пирога; відкривання і закривання планерні дверцята; планування (розрівнювання) вугільної шихти, що завантажується в коксову піч; обезграфічування зводів коксових печей; транспортування до скіпового підйомника шихти, що вигрібається при плануванні; подачу коксових дверей до ремонтних станцій і назад до печей.

Основні механізми і вузли коксовиштовхувача наступні: механізм пересування машини; дверезнімальний пристрій з механізмами відгвинчування і загвинчування ригельних гвинтів; механізм для чищення армуючих рам; механізм, для чищення коксових дверей; виштовхуючий пристрій; планерний пристрій з механізмом для відкривання і закривання планерних дверцят; обезграфічуючий пристрій; компресорна установка з повітрозбірником; силове електроустаткування, а також устаткування для керування, блокувань і висвітлення; кабіна керування для машиніста; кабіна для установки пускорегулюючої електроапаратури; пристрій для обдування дверного повітрям; установки для централізованого змащення механізмів; лебідка вантажопідйомністю 5 т з ручним приводом; металоконструкція, що складає основний каркас машини; площадки, сходи й огородження.

На нижній площадці коксовиштовхувача встановлений електропривод механізму пересування коксовиштовхувача з чотирма балансирними візками, повітрозбірник, кабіна для пускорегулюючої апаратури і компресорна станція. На нижніх поясах головних поперечних рам установлені пружинні буфери залізничного типу. На основній робочій площадці встановлений дверезнімальний пристрій з механізмами відгвинчування-загвинчування ригельних гвинтів, чищення рам, чищення двер, зриву дверей, повороту дверезнімальної голівки, пересування дверезнімального пристрою, що виштовхує пристрій; електропривод планерного пристрою, бункер для збору шихти, що вигрібається при плануванні, і обезграфічуючий пристрій.

На верхній робочій площадці коксовиштовхувача встановлені планерна штанга, механізм відкривання-закривання планерних дверцят і кабіна машиніста. Сукупність всіх операцій, виконуваних коксовиштовхувачем при обслуговуванні однієї печі, складає цикл його роботи. Нижче приводяться розташовані в технологічній послідовності окремі операції цього циклу і їхня розрахункова тривалість. Операції пересування коксовиштовхувача по скіповому підйомнику для вивантаження шихти з бункера, а також транспортування коксових двер для їхнього ремонту на станцію, розташовану на між батарейній площадці, виробляються періодично, у міру потреби. Час, необхідне для обслуговування однієї коксової лікуй, приймається рівним 600 сек. При цьому врахований час, необхідне для пересування коксовиштовхувача на новий захід, зв'язаний з видачею нової серії коксових печей для пересування до скіпового підйомника і до станції для ремонту двер. Таким чином, розрахункова продуктивність коксовиштовхувача складає шістьох печей у годину.

Фактична продуктивність коксовиштовхувача часто буває нижче зазначеної кількості печей. По хронометражним даним, отриманим на ряді південних заводів, установлено, що час, затрачуваний коксовиштовхувачем на обслуговування даної печі коксової батареї, що складає з 61 печі, складає 12-15 хв. З іншого боку, відомі численні випадки, коли при форсованій роботі коксовиштовхувач обслуговує 10--12 печей у годину. При цьому час одного робочого циклу машини скорочується до 300--400 сек.

2.2.4 Коксогасильний вагон

Коксогасильний вагон служить для виконування наступних технологічних операцій:

1)прийом розколеного коксу з печі;

2) транспортування коксу і тушильного устаткування;

3) транспортування потушеного коксу в рампі для вивантаження (при мокрому тушінні коксу).

Пересування тушильного вагону відбувається зазвичай електровозом, який прищеплюють зі сторони, противоположної тушильній башті. Тушильний вагон состоїть з платформи (рами) з ходовими чушками, кузова з завантажувальними затворами і механізмів управління вагоном. Кузов вагону состоїть з металевого каркасу з дном, яке нахилене під кутом 28°, обліцованим всередині жаростійкими плитами. Між плитами залишаються температурні зазори розміром 5 - 8 мм. Стінки кузова обліцовані жаростійкими плитами, його дно обшивається металевими листами для оберігання розташованих під ним механізмів від води. Ємкість кузова для бокових розвантажувальних затвора з механізмами повітряного і ручного управління.

Коксотушильний електровоз має два самостійних електропривода, по одному на кожній парі ходових колес. Швидкість пересування електровозу до 4 м/с.

На пульті управління електровозу встановлена світлова сигналізація положення затворів тушильного вагону. Віконне скло обладнане склоочисниками, в наявності є сигнал і автоматично діючий гонг.

На сучасних електровозах встановлюють прилади для світлової сигналізації наявності коксу на рампі и обладнання для автоматичного прийому коксу в тушильний вагон синхронно з рухом виштовхуючої штанги коксовиштовхувача.

2.2.5 Гасильна башта

Гасильна башта представляє з себе потужний залізобетонний каркас з витяжною трубою і устаткуванням для гасіння коксу, яке складається з декількох (від двох до сіми) рядів труб, розташованих паралельно омі гасильного вагону. Труби мають отвори для пропускання води, яка подається з насосної. Кількість труб, розміри і розташування отворів в трубах вибирається, виходячи з умов отримання рівномірної вологості коксу при його заливанні. При цьому слід враховувати, що шар коксу в гасильному вагоні не однаковий по товщині і кількість води, яка подається на більш товстий шар коксу, повинно бути більше.

3. Розрахунок обладнання коксохімічних заводів без уловлювання летких продуктів коксування

3.1 Розрахунок вуглезавантажувального вагону

Для визначення потужності електродвигуна щодо механізму пересування вугленавантажувального вагона необхідно прийняти наступні данні : вага вагону складає G = 50 000 кг; діаметр колеса Dk = 700 мм; діаметр випускного патрубка dk = 110 мм; максимальний тиск на ходове колесо Qmax = 1300 кг; при швидкості вагона д = 110м/хв.; поверхня бокової частини вагона приймаємо F = 25м2. За формулою 3.1 знайдемо опір пересування вугленавантажувального вагона з урахуванням сили тертя:

щ1= , (3.1)

де - коефіцієнт тертя підшипника на осі ходового колеса;

- коефіцієнт тертя ходового колеса об рейку;

- коефіцієнт, що враховує тертя ходового колеса по ребордах.

Приймаємо, що відповідні коефіцієнти дорівнюються = 0,1; = 0,08 та = 1,5.

щ1 = 50000

щ1 = 1350 кг.

За формулою 3.2 отримуємо, що швидкість повітря складатиме:

щ2 = F , (3.2)

де F - поверхня бокової частини вагона, м2;

- максимальний тиск повітря, кг/ м2.

При = 25 кг/ м2 розраховуємо швидкість повітря:

щ2 = 25;

щ2 = 625кг.

Таким чином, загальний опір складатиме:

щ = щ1+ щ2; (3.3)

щ = 1350+625; щ = 1975 кг.

Знаходимо міцність електродвигуна при тому, що коефіцієнт корисної дії двигуна 0,9 за формулою:

Nm=, (3.4)

Nm= ,

Nm= 24 кВт.

3.2 Розрахунок коксовиштовхувача

Визначити міцність двину гуна та загальне зусилля штанги коксовиштовхувач, якщо його вага 135т при діаметрі ходового колеса D=800 мм і діаметрі осі d = 120мм. Швидкість пересунення машини = 100 м/хв. Та бокової поверхні F = 30м2 (механізм має підшипник ковзання).

Силу опору машини пересування знаходимо за формулою 3.5

щ = в, (3.5)

де вага машини, кг;

- діаметр ходового колеса, см;

- діаметр цапфи ходового колеса, см;

- коефіцієнт тертя та ковзання дорівнюємо 0,15;

- коефіцієнт тертя ободу ходового колеса дорівнюємо 0,08;

- коефіцієнт, що враховує тертя у ребордері ходового колеса 1,5;

в - повітряне навантаження на машину, що розраховується за рівнянням 3.6

в = F, (3.6)

де F - поверхня бокової частини вагона, м2;

максимальний тиск повітря, який приймаємо 20кг/м2

щ = ;

щ = 4040 кг.

Міцність електродвигуна знаходимо за формулою 3.7

N =, (3.7)

де =0,8 - ККД механизму пересування.

N = ~82, 5 кВт.

Для визначення загального зусилля штанги при видачі коксу приймаємо наступні данні (рис.2.13): вагу штанги 13000 кг, головки штанги 2200 кг, повзуна 890 кг; l1=1380 см; l2= 220 см; l3= 690 см; l4= 277 см; відповідно Gпер= 2200 +1590 = 3790 кг; Gср= 8280 кг; Gхв= 3130; Gn= 890 кг; діаметр опорного ролика D= 450 мм та осі його d= 90 мм;швидкість штанги v= 30м/хв.;вага коксового пирога Q= 12000 кг; довжина камери L= 13 м; t1= 0,02 с; f2= 0,65 f1= 0,49; ш= 2; Q1= 2000 кг.

Рис. 2.13 - Схематичне положення штанги у момент виштовхування коксу

Визначимо зусилля видачі коксу при першому положенні штанги в момент зіткнення головки з коксовим пирогом.

Опір пересуванню штанги по роликах знаходимо за формулою:

щ=G, (3.8)

де G - вага штанги, головки та повзуна,кг;

- діаметр осі ходового ролику,см;

- діаметр опорного ролику, см;

- коефіцієнт тертя та ковзання у підшипниках осі опорних роликів дорівнюємо 0,15;

1 - коефіцієнт, що враховує тертя у ребордері ходового колеса 2,5.

щ= 16090 = 777 кг.

Силу інерції покою коксового пирога знайдемо таким чином:

Pk = ,

де - вага коксового пирога, кг;

- швидкість сили тяжіння, 9,81 м/с2;

- швидкість встановленого руху штанги при видачі коксу, м/с ;

1 - час досягнення коксового пирога штанги, с;

Pk = 30581 кг.

Тоді опір пересування коксового пирога буде:

Pw= 2, (3.9)

де 2 - коефіцієнт тертя коксу, дорівнюємо 0,65.

Pw = 120000,65 = 7800 кг.

Знайдемо загальне зусилля штанги:

P = w1+ Pk+ Pw;

P = 777+30581+7800= 39158 кг.

Приймаємо значення Р= 40000 кг.

3.3 Розрахунок коксогасильного вагона

Розрахунок пневмоприводу: механізм підйому фартухів повинен подолати зусилля wф, яке складається з зусилля підйому половини ваги фартука G кг та опору від тертя в шарнірах:

wф = G+w, (3.10)

де w - опір тертя та перекосів у шарнірах, кг, яке визначається з виразу:

w = Gк, (3.11)

Якщо задається діаметр циліндру пневмоприводу (см), то необхідний тиск повітря знаходимо за формулою:

Pв = , (3.12)

де = 0,8 - ККД механізму пересування.

При заданому діаметрі циліндра 28,3 см пневматичного привода підйом фартухів гасильного вагону, при вазі останнього 5000 кг та = 0,9, визначимо тиск щодо повітря:

Pв= = = 22,50 см.

Розрахунок коксовиштовхувача

Визначити міцність двину гуна та загальне зусилля штанги коксовиштовхувач, якщо його вага 135т при діаметрі ходового колеса D=800 мм і діаметрі осі d = 120мм. Швидкість пересунення машини = 100 м/хв. Та бокової поверхні F = 30м2 (механізм має підшипник ковзання).

Силу опору машини пересування знаходимо за формулою 3.5

щ = в, (3.5)

де вага машини, кг;

- діаметр ходового колеса, см;

- діаметр цапфи ходового колеса, см;

- коефіцієнт тертя та ковзання дорівнюємо 0,15;

- коефіцієнт тертя ободу ходового колеса дорівнюємо 0,08;

- коефіцієнт, що враховує тертя у ребордері ходового колеса 1,5;

в - повітряне навантаження на машину, що розраховується за рівнянням 3.6

в = F, (3.6)

де F - поверхня бокової частини вагона, м2;

максимальний тиск повітря, який приймаємо 20кг/м2

щ = ;

щ = 4040 кг.

Міцність електродвигуна знаходимо за формулою 3.7

N =, (3.7)

де =0,8 - ККД механизму пересування.

N = ~82, 5 кВт.

Для визначення загального зусилля штанги при видачі коксу приймаємо наступні данні (рис.2.13): вагу штанги 13000 кг, головки штанги 2200 кг, повзуна 890 кг; l1=1380 см; l2= 220 см; l3= 690 см; l4= 277 см; відповідно Gпер= 2200 +1590 = 3790 кг; Gср= 8280 кг; Gхв= 3130; Gn= 890 кг; діаметр опорного ролика D= 450 мм та осі його d= 90 мм;швидкість штанги v= 30м/хв.;вага коксового пирога Q= 12000 кг; довжина камери L= 13 м; t1= 0,02 с; f2= 0,65 f1= 0,49; ш= 2; Q1= 2000 кг.

Рис. 2.13 - Схематичне положення штанги у момент виштовхування коксу

Визначимо зусилля видачі коксу при першому положенні штанги в момент зіткнення головки з коксовим пирогом.

Опір пересуванню штанги по роликах знаходимо за формулою:

щ=G, (3.8)

де G - вага штанги, головки та повзуна,кг;

- діаметр осі ходового ролику,см;

- діаметр опорного ролику, см;

- коефіцієнт тертя та ковзання у підшипниках осі опорних роликів дорівнюємо 0,15;

1 - коефіцієнт, що враховує тертя у ребордері ходового колеса 2,5.

щ= 16090 = 777 кг.

Силу інерції покою коксового пирога знайдемо таким чином:

Pk = ,

де - вага коксового пирога, кг;

- швидкість сили тяжіння, 9,81 м/с2;

- швидкість встановленого руху штанги при видачі коксу, м/с ;

1 - час досягнення коксового пирога штанги, с;

Pk = 30581 кг.

Тоді опір пересування коксового пирога буде:

Pw= 2, (3.9)

де 2 - коефіцієнт тертя коксу, дорівнюємо 0,65.

Pw = 120000,65 = 7800 кг.

Знайдемо загальне зусилля штанги:

P = w1+ Pk+ Pw;

P = 777+30581+7800= 39158 кг.

Приймаємо значення Р= 40000 кг.

4. Екологічна частина

При їх використанні викиди в атмосферу утворюються при проведенні наступних операцій:

- спалювання попутних продуктів коксування;

- завантаження шихти в камеру коксування;

- видача коксу з камери коксування;

- охолоджування коксу в баштах гасіння.

Основним джерелом виділення шкідливих речовин на вищезгаданих підприємствах є процес спалювання попутних продуктів коксування, в результаті якого утворюються газоподібні продукти горіння, що містять шкідливі домішки: діоксид сірі, оксиди азоту, оксид вуглецю, залишки вуглеводнів, тверді частинки золи.

Перед викидом в атмосферу продукти горіння піддаються очищенню від діоксиду сірі і зважених частинок. Очищення від діоксиду сірки проводиться за допомогою вапна, очищення від зважених частинок і доочистка від діоксиду сірі - в рукавному фільтрі. Використовуваний при цьому процес називають сухою або напівсухою абсорбцією, оскільки при цьому виходить суха суміш сульфату і сульфіту кальцію з вапном, що не прореагувало. Після очищення продукти горіння потрапляють в атмосферу через димар, заввишки 91м, діаметром 6м. На заводі "Indiana Harbor" передбачений також скидання частини продуктів горіння без очищення (до 6% загального об'єму) через скидну трубу казана при його зупинці. Це обумовлено відсутністю запасу потужності енергетичної установки підприємства. При будівництві нових заводів це джерело буде відсутнє. На заводі "Indiana Harbor" для компенсації викидів по діоксиду сірі і зваженим речовинам, що відбуваються при зупинці казанів, введено додаткове очищення на інших джерелах, що викидають зважені речовини, і зроблено глибше очищення продуктів горіння після енергетичної установки від діоксиду сірі. Слід звернути увагу на низький вміст оксиду вуглецю і вуглеводнів в продуктах горіння печей "без уловлювання", обумовлених умовами спалювання побічних продуктів коксування: тривалість спалювання не меншого 6 секунд, температура 1100 - 1300°С, зміст кисню в кінці процесу 6 - 8% за об'ємом, ступінчаста подача повітря. Наприклад, вміст оксиду вуглецю в продуктах горіння складає не більш 1ррт (мільйонній частині), що менш фонових концентрацій в міському і сільському повітрі, які складають 5-50 і 1-3 ррт відповідно. Основним вуглеводнем в попутних продуктах коксування є бензол. Його залишкова концентрація в продуктах горіння складає 12-23 ррб (мільярдних частин). Джерела викидів, що відбуваються при проведенні процесів завантаження печей, видачі і гасіння коксу описані дуже стисло:

- пил, що утворюється при завантаженні печей, відводиться в систему аспірації, обладнану вбудованим рукавним фільтром; продуктивність вентилятора 54000 м7час;

- аспіраційна система для уловлювання пороши, що виділяється при видачі коксу, складається з навісів, що вкривають коксову сторону кожної батареї, повітряпрводів і загального для всіх батарей рукавного фільтру; вентилятор цієї аспірационної системи має продуктивність 290000 м3/час;

- башти гасіння обладнані інерційними уловлювачами.

За джерелами викидів пороши, що утворюється при транспортуванні, сортуванні і відвантаженні коксу у вивченій літературі інформація відсутня. Не вказані також нормативи викидів для них. При цьому нормативи викидів приведені для наступних джерел: труби аспірационної системи машин завантаження / видачі, труба аспірационної системи.

Висновки

В цій роботі були проаналізовані технології виробництва не доменного коксу на двопродуктових заводах таких країн, як США, Австралія, Німеччина, Японія та Індія. Опит заводу "Indiana Harbor" працюючого по технології виробництва коксу "без уловлювання" з 1998 року, показав, що підприємство, яке виробляє кокс в печах "без уловлювання", в умовах США є прибутковим. Результати обстеження, що наведені в літературі, дозволяють зробити наступні висновки:

- капітальні затрати на будівництво нових заводів для виробництва коксу "без уловлювання" в умовах США нижче, чим для заводів "з уловлюванням" при однаковій продуктивності;

- витрати по труду на виробництво коксу "без уловлювання" нижче, ніж "з уловлюванням".

- виробництво коксу "без уловлювання" є безстічним та не має твердих токсичних відходів;

- питомі викиди до атмосфери при виробництві коксу "без уловлювання" нижче, ніж "з уловлюванням". При цьому зменшується кількість джерел викидів, відсутні неорганізовані джерела викидів, спрощено контроль за викидами.

- застосування печей "без уловлювання" дозволяє розширити сировинну базу коксування. При однаковому складі шихти показники якості коксу, отриманого в цих печах, вище, ніж в печах "з уловлюванням".

- вугільним і металургійним підприємствам України, Росії та Казахстану, якщо брати на увагу сировинну базу коксування, доцільно мати виробництво доменного коксу без уловлювання хімічних продуктів коесування. Всі нові процеси, розробляємі в коксохімічній галузі різних країн, потребує ще підтвердження своєї технічної і економічної зрілості, а сучасний рівень розвитку традиційної технології виробництва коксу (відносно сучасного рівня знань) можна роздивлятися як оптимальний.

Перелік посилань

1. В. Г. Зашквара, А.Г. " Дюканов Подготовка углей к косованию"

2. Сысков К. И., Королёв Ю. Г. Коксохимическое производство. М., "Высшая школа", 1969.

3. Шубеко П. З., Еник Г. И. Непрерывный процесс коксования. М., "Металлургия", 1974.

4. Лейбович Р. Е. и др. Технология коксохимических производств. М., "Металлургия", 1974.

5. Луазон Р., Фош П., Буайе А. Кокс. М., "Металлургия", 1975.

6. Браун Н. В., Глущенко И. М. Перспективные направления развития коксохимического производства - М.: Металлургия, 1989. - 271 с.

7. Ткачев В. С., Остапенко М. А. Оборудование коксохимических заводов: Учеб. пособие для техникумов. - М.: Металлургия, 1983. - 360 с.