Кільцева піч

Кільцева піч

ВСТУП

Основними методами хімічної переробки твердого палива є термічні процеси: піроліз (напів коксування, коксування), газифікація й гідрогенізація.

В теперішній час 97% всього вугілля, пригодного для коксування, добувають в Донецькому, Кузнецькому, Карагандинському і Печорському вугільних басейнах.

Донецький басейн є головним постачальником енергетичного й технологічного палива для центральних і південних промислових районів Європейської частини.

Середній вміст попелу для більшості вугільних пластів складає 9-18%, сірки 0,9-4,0%. Вугілля Донецького басейну відносяться до легко - і середньо збагачувальних. При збагаченні вугілля вміст сірки в них знижується на 20%. Для Донбасу характерна відносно мала потужність вугільних пластів, що обумовлює перевагу тут шахт невеликої продуктивності. Шахти, в яких розробляється вугілля марок Ж, К і ОС, мають велику глибину (1000 м і більше). Тому собівартість здобичі головних марок вугілля в 1,9-2,1 рази вище, ніж такого ж вугілля в Кузбасі. Для відшкодування дефіциту вугілля, пригодного для коксування, на Україну постачають вугілля з інших басейнів.

У процесі напів коксування (нагрівання не вище 550?С) вугілля перетворюється в коштовну хімічну сировину. Нелетучий продукт, що виходить при напів коксуванні, по составі займає проміжне положення між вихідним вугіллям і коксом називається напівкоксом. Смола й газ при напів коксуванні також значно відрізняються по составі й властивостям від відповідних продуктів коксування й називається первинною смолою й первинним газом.

Гідрогенізація вугіль являє собою сукупність реакцій перетворення складних з'єднань вугілля в присутності водню в суміш більш простих - вуглеців. Залежно від умов гідрогенізації (тиску, температура, каталізатор) органічну масу вугіль можна повністю перевести в рідкі вуглеводні. Отримані продукти використаються як штучне рідке паливо.

Під коксуванням у загальному вигляді розуміють складний процес перетворення палива при нагріванні до високих температур без доступу повітря. Вугілля, що йде для виробництва доменного й ливарного коксу, повинен містити обмежені кількості золи й сірки.

Сукупність певних властивостей вугіль, необхідних для одержання гарного коксу, служить характеристикою здатності, що коксує, вугіль. Всі фактори, що визначають здатність, що коксує, вугіль, можна розділити на дві групи:

1. фактори, що залежать від природи вугілля;

2. фактори, що залежать від технологічного режиму підготовки вулик (шихти) і процесу коксування.

Для одержання коксу з вугіль підбирається суміш, що повинна давати при коксуванні міцний кокс із невисоким змістом золи й сірки. При підборі шихти керуються технологічною класифікацією вугіль, щоб вони давали кокс, що легко буде видаватися з печей і мати гарні якісні показники.

При нагріванні твердих горючих копалин без доступу повітря їхня органічна маса підлягає складному перетворенні, у результаті яких залежно від кінцевої температури й ін. умов проведення процесу з того самого вугілля утвориться в різній кількості й різному складі газоподібні, пароподібні (рідкі й тверді продукти). За інших рівних умов здійснення процесу нагрівання вугіль без доступу повітря характер всіх продуктів, що утворяться, визначається природою, стадією зрілості й особливостями молекулярної структури органічних речовин вихідних вугіль.

Комплекс всіх процесів перетворень різних твердих горючих копалин, що викликані дією тепла, прийнято називати термічною деструкцією. Цією назвою підкреслюється, що при нагріванні вугілля насамперед відбуваються зміни молекулярної структури органічної маси вугіль.

Основним достоїнством і перевагою термічної переробки вугілля в кільцевій печі є:

1. безперервність процесу;

2. можливість регулювання в широких межах технологічних параметрів;

3. можливість коксування слабо спікчогося вугіль і брикетів;

4. можливість повної автоматизації процесу.

Класифікація вугілля - це їх систематизація по окремим відмінним ознакам і властивостям.

Шихтою називається суміш вугілля різних марок, взятих в певних пропорціях, для одержання коксу відповідної якості.

1 ЗАГАЛЬНА ЧАСТИНА

1.1 Короткі відомості про обладнання технологічної лінії цеху

Піч для термічної обробки різних матеріалів має кільцевий нерухому тунель, стінки якого викладені із вогнетривкого матеріалу. В середині нього розміщена кільцева подина, що опирається на ролики і може обертатися в горизонтальній площині.

В стінках кільцевого тунелю є горілки для нагріву матеріалу, що термічно перероблюється в печі, штуцер для відводу продуктів згорання і продуктів термічного розкладу палива.

В випадку муфельного обігріву в верхній частині тунелю може бути передбачений кільцевий обігріваючий канал, що утворений із вогнетривкого теплопровідного перекриття, що відокремлює підсвідну площину печі від продуктів горіння. Обігріваючий канал може бути виконаний із пустотілих блоків різного перетину в яких циркулює газ-теплоносій.

В залежності від ширину подини свід нерухомого кільцевого тунелю може бути підвісним чи розпірним. В своді кільцевого тунелю є завантажувальний пристрій і смотрові люки. За завантажувальним бункером по напрямку обертання кільцевої подини може бути встановлений каток, що розрівнює і ущільнює твердий матеріал, що подається на подину.

Для розвантаження з подини готового гарячого продукту є плуг, який може бути виконаний із матеріалу і має систему охолодження чи з керамічного вогнетривкого матеріалу. Готовий гарячий продукт термічної переробки розвантажується в бункер для сухого чи мокрого гасіння, в якому він охолоджується до потрібної температури.

Герметизація печі проводиться за допомогою двух кільцевих гідравлічних затворів.

2 СПЕЦІАЛЬНА ЧАСТИНА

2.1 Опис машини або агрегату, технічна характеристика, будова, робота

Відсівання худого вугілля (0-13мм) із силосів /2/ закритого складу /1/ подаються стрічковим конвеєром на коксування /11/. З метою усереднення вугіль, що поставляють, їх варто дозувати із двох або чотирьох сплавів одночасно. Ураховують дослідно-промисловий характер установки, необхідно забезпечити переробку на цій установці рядового (0-200мм) вугілля. Тому в технологічну схему вуглепідготовчого відділення перед силосами встановлюється типова молоткова дробарка /3/, що забезпечить дроблення цього вугілля до крупності не більше 40мм.

Вугілля, що надходить на коксування, завантажується у видатковий бункер кільцевої печі ємністю не менш 150м3 /4/. З видаткового бункера вугілля подається в завантажувальний бункер /5/ кільцевої печі, звідки він надходить на обертову плоску подину кільцевої печі /1/.

Коксування шаруючи вугілля, висота якого на подині 200мм, у кільцевій печі (мал. 2)здійснюється за рахунок спалювання летучих продуктів піролізу худого вугілля й додатково вводяться через пальники, розташовані у зводі печі, коксового газу (або природного). Одночасно подається нагрітий у рекуператорі повітря. У міру руху подини вугільне завантаження проходить зони нагрівання й коксується до кінцевої температури 900?С. Коксування закінчується за один оберт подини. Прококсоване вугілля з подини кільцевої печі скидається штовхачем у проміжну камеру /6/, обладнану конусним затвором, і потім по жароміцній ринві надходить в обертовий барабан-охолоджувач /7/, стінки якого прохолоджуються водою. У барабанному охолоджувачі гарячий кокс (900?С) сухим способом прохолоджується до температури 150?С. Принцип дії охолоджувачів барабанного типу і його встаткування розроблені на установках по прокалці вуглецевих матеріалів в електродній промисловості. Рекомендується в проміжній камері /6/ кільцевої печі передбачити можливість часткового гасіння гарячого коксу, шляхом подачі води через установлені в камері форсунки. При цьому кількості води, що витрачає на порцію гарячого коксу, повинне забезпечити випарне охолодження. Охолоджений кокс від кільцевої печі по тракті, обладнаному двома взаємозамінними конвеєрами, подається у відділення коксосортування /3/.

У відділенні коксосортування вихідний продукт - кокс крупністю 0-13мм (або 0-40мм) піддається розсіву, а великі класи дробленню й розсіву за наступною схемою.

З конвеєра кокс надходить по закритій ринві на двох ситний вібраційний гуркіт /8/ з розміром осередків сит: верхнього 7мм, нижнього 2,5мм. Під решітні продукти, відповідно 7, 0-2,5мм й 2,5-0мм, транспортуються по закритій ринві (або конвеєру) і завантажуються в бункери готової продукції /10/. Над решітний продукт верхнього сита (класу 7мм) з гуркоту надходить на конвеєр, за допомогою якого транспортується на дроблення. У схемі необхідно передбачити можливість подачі цього класу коксу разом із класами 2,5-7мм в один з бункерів готової продукції /10/, з конвеєра кокс класу 7мм електровібраційним живильником подається в зазор між верхніми валками чотири валкової дробарки /9/.

Ця дробарка при розмірі щілини верхніх валків 10мм і нижніх 6,5мм забезпечить вихід кондиційного дробленого продукту (менш 7мм) на 95%. Кокс після дроблення надходить на стрічковий конвеєр або елеватор, за допомогою яких повертається на двох ситний гуркіт /8/.

Товарні класи коксу - карбюризатора 0-2,5мм й 2,5-7мм поставляється споживачам роздільно в залізничних вагонах.

Бункера готової продукції обладнаються типовим устаткуванням для вивантаження дрібно дисперсійного матеріалу і його запаковування у залізничні вагони закритого типу.

Для надійної роботи коксосортування рекомендується передбачити два конвеєри на тракті подачі валового коксу, два гуркоти для його розсіву (одну резервний) і одну валкову дробарку.

Димові гази виводяться з підведення кільцевої печі через два відводи й із центрального кабана направляється на дожигання й утилізацію тепла, для чого послідовно встановлюється: камера дожигання /11/, рекуператор /12/ для підігріву до 400?С повітря, що подається в піч на зниження летучих речовин вугілля й коксового газу, і казан-утилізатор /13/, що виробляє пару; температура газів на вході в казан 800-850?С.

Після утилізатора охолоджені димові гази з температурою 200-250?С віддаляються через димар /14/ в атмосферу.

Опис принципу роботи й основного встаткування кільцевої печі

Кільцева піч для термічної обробки вугіль являє собою виконаний з вогнетривкої цегли нерухомий, кільцевий тунель, усередині якого розташована обертова в горизонтальній площині кільцева подина.

Простір печі окремо від атмосфери двома кільцевими гідро затворами - зовнішнім і внутрішнім.

У зводі кільцевого тунелю є отвори для установки завантажувального бункера й відводу парогазових продуктів, установки пальників й ін.

Для вивантаження з подини готового продукту передбачене розвантажувальний пристрій, а в бічних стінах тунелю прорізи для евакуації готового продукту в зону гасіння.

Подина кільцевої печі футерована вогнетривким матеріалом і встановлена на візках, які котяться по рейках, установленим на кільцевих стовпах фундаменту.

Обертання подини забезпечується спеціальним механізмом із цівочним закріпленням. Кладка нерухомого кінцевого тунелю й кільцеві гідро затвори встановлюються на анкерних колонах.

До анкерних колонів кріпляться спеціальні кінцеві анкерні стяжки, що забезпечують автоматичне регулювання сили натискання на кладку по всьому периметрі примикання.

Внутрішні й зовнішні анкерні колони з'єднані між собою поперечними анкерними стяжками. Для забезпечення газо щільності кладки нерухомого кільцевого тунелю передбачається його охолодження. Кільцева піч характеризуються наступними параметрами:

1. Зовнішній діаметр (по кожусі)-24,56м

2. Внутрішня ширина тунелю печі (по футеровці)-4,9м

3. Діаметр подини (середній)-18,5м

4. Ширина подини повна-4,8м

робоча-4,0м

Кільцевий тунель перебуває під невеликим розрідженням, створюваним димарем, що підтримується постійним за допомогою шибера, установлюваного в димаря.

Завантажувальний пристрій печі

Шихта з бункера - накопичувача стрічковими живильниками подається в завантажувальний бункер, з якого надходить на обертову подину кільцевої печі.

Висота шаруючи завантаження регулюється за допомогою встановлюваної за бункером засувки й може зміняться в межах від 100 до 300м.

Завантажувальний бункер виконується плоским, прохідним. Бункер знімний, для можливості заміни у випадку зношування.

Бункер установлюється у вогнетривку кишеню, що захищає його від впливу випромінювання й високих температур. Вогнетривка кишеня встановлюється на водо охолоджуваних балках.

Бункер постачений трьома покажчиками рівня, що регулюють ступінь наповнення бункера таким чином, щоб мінімальна товщина шаруючи шихти забезпечувала герметичність бункера. Крайні покажчики рівня розташовані в живильників і включають їх у роботу з мері виробітку шихти, а середній відключають живильники при заповненні бункера.

Технічна характеристика

Привод гвинтовий моторний, тип ПВМ 600Ч250-1;

Потужність номінальна - 1,4 квт;

Потужність споживана - 2,5 квт;

Тягове зусилля - 600 кг;

Хід штока - 250 мм;

Кут повороту заслінок - 90?

Зіштовхуючий пристрій

Призначено для автоматичного зіштовхування коксу з подини печі у водо охолоджувану тічку розвантажувального пристрою печі.

Складається з механізму пересування й механізму повороту.

Пристрій складається з поворотної «Лопати», що скидає готовий продукт термообробки з подини печі в розвантажувальний пристрій.

«Лопата» має привод, що забезпечує зворотно-поступальне переміщення й поворот у вертикальне положення при холостому ході.

На випадок заміни «лопати» у кладці передбачається проріз, що закриває при роботі спеціальним пристроєм. Привод і напрямні пристрою, що зіштовхує, розташовані у внутрішній частині кільцевої печі.

Механізм пересування призначений для переміщення візка скидання коксу з подини в розвантажувальний пристрій і повернення її у вихідне положення.

Візок оснащений водо охолоджуваною штангою зі шкребками й механізмом повороту.

Привод візка складається з електродвигуна змінного струму, черв'ячний редуктор і ланцюгова передача. Сигнал на пересування візка вперед надходить від кінцевого вимикача. Ролик якого відхиляється лінійними, розташованими на внутрішньому діаметрі подини.

Функція крайніх положень візка й сигнал на подачу води у форсунки камери гасіння розвантажувального пристрою печі здійснюється кінцевими вимикачами.

Технічна характеристика

Електродвигун типу МТКН 412-6;

N=30 квт; n=935 об/хв;

Редуктор типу 4-160-8; u=8;

Швидкість пересування візка 1 м/с;

Хід візка 4750мм.

Привод обертання подини

Привод служить для безперервного обертання подини й регулювання швидкості обертання. Привод складається із двох плечового, горизонтально розташованого важеля із двома тягами й двох притискних пристроїв. Рух тяг здійснюється від гідравлічного циліндра, у наслідку чого відбувається безперервний поворот важеля на певний кут, перемінний вхід захватів тяг у зачепленні із цівками й обертання подини. Контакт захватів тяг із цівками забезпечують притискні пристрої. Хід двох плечових важелів фіксується кінцевими вимикачами. На печі встановлений другий привод обертання подини, як аварійний. Він установлений під кутом 180? щодо основного.

Технічна характеристика

Ширина подини робоча 4000мм;

Частота обертання подини 0,00238-0,0333 об/хв;

Висота шаруючи шихти на подині 50-300мм;

Продуктивність печі по коксі 50-160 тис.т/рік;

Циліндр гідравлічний тип Ш 250Ч710;

Діаметр поршня 250мм;

Робочий хід поршня 700мм;

Станція гідроприводу типу 3БНЛГ 48-85;

Насосна установка типу 9М 49-33;

Продуктивність 50/18 л/хв;

Тиск 63-40 кг/див3;

Електродвигун типу 4А-132 М6;

Потужність 7,5 квт;

Частота обертання 1000 об/хв.

Подина в зборі призначена для розміщення шихти, футерована вогнетривким матеріалом, відтинає грубний простір від атмосфери. Подина в зборі складається з наступних вузлів: кільця верхнього, трьох опорних секцій бруківок, цівочної рейки, борта зовнішнього, борта внутрішнього, косинця зовнішнього, косинця внутрішнього.

Кільце верхнє призначене для підтримування вогнетривкої футеровки, розміщення фіксації на мостових й опорних секціях і приєднання вертикальної, розділової стінки гідрозатвора. Являє собою металоконструкцію кільцевої форми, виконану з окремих секторів які з'єднані між собою болтами. Верхнє кільце укладається на нижче лежачі секції із затвором у радіальному напрямку, що дозволяє йому розширяться при нагріванні.

Секції опорні й мостові

Призначені для підтримування й фіксації верхнього кільця з вогнетривкої футеровкою, приєднання до балансирних візків і розміщення цівочної рейки. Кожна секція являє собою сектор із центральним кутом 60?; при монтажі зварюються накладними й утворять подину кільцевої форми. Опорні секції знизу мають гнізда для установки вкладиша - шарніра балансирних візків. Зовнішня окантовочна балка має кронштейни для кріплення цівочної рейки. Рейка цівочна призначена для обертання подини за допомогою тяг привода, що поперемінно входить у зачеплення із цівками рейки. Кільцева цівочна рейка виконана з окремих секцій. Кожна секція являє собою дві вигнуті по радіусі пластини, з'єднані між собою вертикальними пальцями (цівками).

Балансирний візок

Призначена для підтримування подини із шихтою, шарнірно з'єднана з подиною і її фіксованим обертанням.

Кожен балансирний візок зверху приєднується до опорної секції через шарнір. Балансирний візок виконаний із двох двовісних візок, двох вилок і поздовжньої балки, з'єднаних між собою шарнірно. Сумарне навантаження доводиться на один візок, рівномірно розподіляється між шістьома верстатами. Кожен скат має два колеса, жорстко з'єднаних з віссю й різні діаметри, що мають: внутрішній 710мм і зовнішній 840мм. Колеса мають реборду.

Скіповий підйомник

Скіповий підйомник служить для транспортування готового продукту на коксо сортування.

Корисна ємність скіпа 1,5м3. Скіп - металевий короб, футерований зсередини. Підйомник постачений покажчиками наповнення скіпа, покажчиками крайніх положень скіпа, стопорним пристроєм, знімною частиною напрямних для зміни скіпа.

Райони завантаження й вивантаження скіпа постачені аспіраційними пристроями. Лебідка підйомника розташована на нульовій оцінці в спеціальному приміщенні, постаченим вантажопідйомним пристроєм для обслуговування лебідки й заводу скіпа в напрямні.

Лебідка обладнана покажчиками слабини каната, що спрацьовує в аварійних ситуаціях (обрив каната, заклинювання скіпа й ін.).

Напрямні скіпа виконані із сортового прокату. Вертикальні напрямні утворять шахту скіпа, проходять у прорізи перекриттів, мають огородження. Верхня частина напрямних вигнута так, що у верхнім положенні скіп перекидається.

Похила частина напрямний установлюється на стаціонарній металоконструкції, а верхня, вертикальна частина прикріплена до стіни будинку коксо сортування.

Технічна характеристика

V - ємність скіпа 1,5м3;

Вантажопідйомність 1200кг;

Швидкість пересування 0,78 м/с;

Кут нахилу моста 40?;

Електродвигун лебідки типу МТКН-512-8, N=37 квт, n=685 об/хв;

Редуктор типу Ц-2650-31,5-ЇМ;

Передаточне число редуктора u=31,5

Діаметр барабана 680мм;

Сили в крайнім нижнім положенні опираються на ваговий зазор, що зважує обсяг коксу 1,5м3 і подає сигнал на привод лебідки.

Положення скіпа фіксується кінцевими вимикачами.

Холодильник барабанного типу

Призначений для сухого гасіння коксу до 150-180?З послу попереднього мокрого гасіння коксу. З холодильника кокс надходить у бункер розвантажувального пристрою холодильника. Кокс із холодильника подається розвантажувальним пристроєм у бункер V=1.5м3, після чого вивантажується в скіп. Розвантажувальний пристрій холодильника складається з механізму верхнього клапана, механізму нижнього клапана, бункера.

Механізм верхнього клапана служить для нагромадження порції коксу 0,1м3, скидання коксу в бункер пристрою й відсічення робочого простору холодильника при завантаженні скіпа.

Поворот клапана здійснюється на 90? приводом гвинтовим моторним, а крайнє положення фіксуються кінцевими вимикачами.

Технічна характеристика конусного затвора

Аналогічна механізму повороту пристрою, що зіштовхує.

Хід поршня 250мм. Механізм нижнього клапана служить для прийому, напрямку в бункер 1,5м3 коксу, скидання його а скіп і відсічення зовнішнього простору при прийомі коксу з холодильника. Поворот клапанів на 55? здійснюється приводом гвинтовим моторним. Крайнє положення фіксується кінцевими вимикачами.

Привод аналогічний механізму верхнього затвора.

Робочий хід поршня 230мм;

Привод холодильника - електродвигун типу АТ 292-8/6/4: N=32,7/36,2/48 квт, n=725/970/1450;

Передатне відношення редуктора u=40;

Частота обертання корпуса 3,2/4,3/6,4 об/хв;

Кут нахилу корпуса 2?.

Живильник кантівний ПЛ-30

Служить для подачі шихти двома потоками в бункери завантажувального пристрою.

Технічна характеристика

Продуктивність 22 м3/година;

Швидкість стрічки 0,14 м/сек;

Електродвигун типу АТ 2-12-6: N=0,6 квт, nдв=915 об/хв.

Бункер завантажувальний

Складається із двох камер і виконаний знімним на випадок зношування. Бункер установлюється у вогнетривку кишеню. У кожній камері встановлено два релейних апарати, які контролюють подачу шихти в бункер, включаючи й виключаючи стрічковий живильник. Мінімальна висота шихти в бункері повинна забезпечити герметичність.

Механізм керування шиберами

Служить для регулювання товщини шаруючи шихти на подині. Регулювання здійснюється ручним приводом. Завантажувальний пристрій оснащений двома механізмами керування шиберами, що мають різну довжину шибера, тому що стрічкові живильники зрушені на 100мм убік периферії подини печі. Підйом й опускання шибера здійснюється приводами гвинтовими моторними, а його крайнє положення фіксується кінцевими вимикачами.

Технічна характеристика

Привод гвинтовий моторний, тип ПВМ 600-250-1;

Потужність номінальна 1,4 квт;

(аналогічний механізму керування заслінками).

Печі для дожигання

Печі для дожигання служить для спалювання суміші, що утвориться в кільцевій парогазовій печі, що містить незгорілі летучі речовини процесу піролізу.

Піч складається з камери горіння й наступної за нею камери змішання. Подача повітря передбачається через патрубки, розташовані в стінках камери горіння й змішання, за рахунок течі димаря.

Страницы: 1, 2