СИСТЕМА ПОДАЧИ ВОЗДУХА ДЛЯ КОКСОВОЙ ПЕЧИ С ЦЕНТРАЛЬНЫМ УПРАВЛЕНИЕМ ДЛЯ ПЕРВОГО И ВТОРОГО ПОТОКОВ ВОЗДУХА Российский патент 2011 года по МПК C10B15/00 C10B21/10 

Изобретение относится к устройству и способу подачи дутьевого воздуха для сжигания коксового газа в камерах коксования одноярусных коксовых печей, расположенных в виде батареи коксовых печей, для так называемых способов Non-Recovery или Heat-Recovery (с или без утилизации тепла). При этом устройство включает в себя, по меньшей мере, одно отверстие для подачи воздуха в каждой камере коксования, которое проходит через соответствующую дверь коксовой печи или обрамляющую ее стену, а также отверстия для подачи воздуха, обеспечивающие поступление вторичного воздуха в газоходы. Каждое отверстие для подачи воздуха снабжено подвижным перекрывающим элементом.

Все перекрывающие элементы связаны механически, по меньшей мере, с одним исполнительным элементом, который управляется и приводится в действие от центрального пульта. При этом исполнительный элемент приводит в действие перекрывающие элементы в зависимости от потребности в дутьевом воздухе в камере коксования. Механическая связь каждого отдельного перекрывающего элемента с центральным исполнительным элементом может реализовываться отдельно, причем, в частности, исходное положение отдельного перекрывающего элемента к началу процесса коксования в соответствующей камере коксования может устанавливаться независимо от остальных перекрывающих элементов соседних камер коксования.

Нагревание печей способом Heat-Recovery осуществляется обычно с сжиганием образующегося при коксовании газа. Сжигание при этом регулируется таким образом, что часть газа над загруженной партией угля сжигается в камере печи с помощью первого потока воздуха. Этот частично сгоревший газ через каналы, которые называют "Downcomer", подается в газоходы на днище камеры печи и здесь при подаче другого дутьевого воздуха, то есть вторичного воздуха, полностью сгорает.

Таким образом, к загруженной партии угля тепло направляется непосредственно сверху и опосредствованно снизу, что благоприятно влияет на скорость коксования и тем самым на производительность печи. Для осуществления способа требуется, чтобы поданный первый поток воздуха и второй поток воздуха регулировался переменно при точном измерении и в течение всего времени коксования, которое может составлять от 20 до 96 часов. Это описано в уровне техники в отношении печей Heat-Recovery и Non-Recovery одноярусной конструкции. В качестве примера можно назвать документы US 4344820, US 4287024, US 5114542, GB 1555400 или СА 2052177 С.

В соответствии с существующим уровнем техники первый поток воздуха всасывается из атмосферы через отверстия в двери. Второй поток воздух всасывается через отверстия, расположенные вблизи днища, и направляется в газоходы по каналам, которые проходят, в сущности, горизонтально под камерой коксования коксовой печи. Отверстия для первого и второго потоков воздуха либо постоянно открыты, либо снабжены заслонками для регулирования количества всасываемого воздуха.

Так как батареи печей расположены на очень большой длине, при этом, как правило, имеется очень высокая температура и сильное загрязнение, то в уровне техники раскрыты лишь вентиляционные заслонки, регулируемые вручную. В US 5928476 представлена такая батарея коксовых печей, причем в каждой двери коксовой печи предусмотрены три обслуживаемых вручную отверстия, в которых или перед которыми расположено соответственно по одной, соответствующей поперечному сечению отверстия и расположенной на центральной оси пластине или диску. Положение этих заслонок в отверстиях можно изменять вручную с помощью рычага.

На практике оказалось, однако, что требуемое изменение количества первого и второго воздуха (потоков воздуха) в течение времени коксования при ручном регулировании осуществляется очень разобщенно и, таким образом, не достигается оптимальное, зависящее от времени регулирование в широких пределах. Далее, ручное обслуживание представляет большую нагрузку для здоровья персонала.

Поэтому задачей изобретения является устранение описанного недостатка экономически целесообразным способом и надежное обеспечение оптимальной подачи первого и/или второго воздуха. При этом следует обеспечить надежность работы также при обычно имеющихся высоких температурах и сильных загрязнениях.

Изобретение решает эту задачу, предусмотрев устройство подачи дутьевого воздуха для сжигания коксового газа в камерах коксования коксовых печей одноярусной конструкции, расположенных в виде батареи, причем устройство подачи воздуха состоит из, по меньшей мере, одного отверстия для подачи воздуха на каждую камеру коксования, которое проходит через соответствующую дверь коксовой печи или окружающую ее стенку, при этом для каждого такого отверстия предусмотрен установленный подвижно перекрывающий элемент, причем

- все перекрывающие элементы отверстий для подачи воздуха механически связаны с, по меньшей мере, одним исполнительным элементом, который приводится в действие и управляется от центрального пульта;

- перекрывающие элементы приводятся в действие с помощью исполнительного элемента в зависимости от потребности в дутьевом воздухе в камере коксования;

- механическая связь каждого отдельного перекрывающего элемента с центральным исполнительным элементом реализована отдельно, причем, в частности, исходное положение отдельного перекрывающего элемента к началу процесса коксования в соответствующей камере коксования можно устанавливать отдельно и независимо от прочих перекрывающих элементов соседних камер коксования.

При этом под соединением перекрывающего элемента и исполнительного элемента далее следует понимать, что оба элемента непосредственно или посредством соединительного элемента, как, например, рычага, канатной тяги, цепи, плеча рычага и т.д., а также комбинации этих элементов могут быть соединены между собой с возможностью разъема.

Предпочтительные варианты выполнения предусматривают, что исполнительный элемент можно выполнить в виде проходящей в окружном направлении цепи или стального каната. Точно так же пригодный вариант выполнения состоит в применении ходового винта в качестве исполнительного элемента. Все эти исполнительные элементы позволяют длительное срабатывание в направлении движения, что является очень предпочтительным для непрерывного общего процесса.

Далее, устройство согласно изобретению может быть выполнено в этом отношении, таким образом, что в качестве перекрывающих элементов используются перекрывающие пластины, которые расположены таким образом, что они при приведении в действие посредством соединительного элемента перемещаются, по существу, параллельно двери печи.

Для направленного протекания первичного газа предпочтительно, если отверстие для подачи воздуха имеет вращательно-симметричную форму. Поэтому предпочтительно применение перекрывающих элементов, которые выполнены в виде установленных перпендикулярно перекрывающих пластин и расположены с возможностью вращения вокруг проходящее по вертикали или горизонтали центральной оси.

В случае еще более усовершенствованного варианта выполнения устройства для подачи воздуха, перекрывающие элементы выполнены из, по меньшей мере, двух перекрывающих друг друга и сдвигаемых относительно друг друга скошенных пластин, причем в случае скошенных пластин идеальным образом при частичном открытии высвобождается поперечное сечение многоугольной, точечно-симметричной или приблизительно круглой формы. Таким образом, не происходит никакого отклонения подсосанного воздуха в отверстии для подачи воздуха, и он вследствие более высокой скорости потока глубже проникает в пространство печи.

Дальнейшее усовершенствование состоит в том, что перекрывающие элементы выполнены в форме конуса, причем во вмонтированном состоянии вершины направлены во внутреннее пространство печи. Этот вариант выполнения можно еще более усовершенствовать тем, что отверстие для подачи воздуха имеет такой же или больший угол раскрытия, чем соответствующие конусообразные перекрывающие элементы. В этом варианте выполнения перекрывающего элемента для устройства согласно изобретению всасываемый воздух минимально завихряется в области перекрывающего элемента, а также отверстия для подачи воздуха, и формируется в газовую струю независимо от величины освободившегося поперечного сечения.

При различной величине угла раскрытия конуса отверстия для подачи воздуха и перекрывающего элемента можно уверенно установить, что загрязнения, которые осаждаются в отверстии, не препятствуют полному его закрытию. Конусообразный перекрывающий элемент при этом с помощью рычажного устройства и/или шпинделя перемещается в продольном направлении отверстия, так что при частичном открытии формируется щель в виде кольца круглой формы.

Устройство для подачи воздуха можно усовершенствовать благодаря тому, что перекрывающий элемент соединен с исполнительным элементом таким образом, что он в конечном положении при полном закрытии отверстия для подачи воздуха автоматически отсоединяется от исполнительного элемента.

Изобретение включает в себя, далее, способ подачи дутьевого воздуха в коксовую печь, при котором описанное выше устройство для подачи воздуха согласно изобретению используется в одном из своих вариантов выполнения, причем процесс протекает следующим образом:

a) после опорожнения и нового заполнения камеры коксования перекрывающие элементы установлены в своем исходном положении, при котором отверстие для подачи воздуха полностью или почти полностью открыто, соединяется с центральным исполнительным элементом;

b) во время коксования перекрывающие элементы приводятся в действие центральным исполнительным элементом непрерывно и, в основном, с одинаковой средней скоростью или частотой регулирования, так чтобы отверстия для подачи воздуха непрерывно закрывались;

c) самое позднее в конце времени коксования в камере коксования перекрывающие элементы полностью закрывают отверстия для подачи воздуха этой камеры коксования и могут отсоединиться от исполнительного элемента;

d) После опорожнения и нового заполнения способ вновь начинается с этапа а).

Усовершенствованный вариант способа состоит в том, что перекрывающий элемент в конечном положении автоматически отсоединяется от исполнительного элемента.

В другом усовершенствованном варианте выполнения способа согласно изобретению предусмотрены, по меньшей мере, два центральных исполнительных элемента, причем один исполнительный элемент перемещает перекрывающие элементы для первого воздуха, а другой исполнительный элемент - перекрывающие элементы для второго воздуха. Оба исполнительных элемента при этом в период общего времени коксования могут регулироваться полностью независимо друг от друга.

Предпочтительным образом центральный исполнительный элемент работает непрерывно и, в основном, с одной и той же скоростью или частотой регулирования.

Изобретение включает в себя также применение устройства для подачи воздуха согласно изобретению в одном из указанных вариантов выполнения при способе подачи дутьевого воздуха в камеры коксования одноярусных коксовых печей, расположенных в виде батареи.

Изобретение поясняется на основе трех вариантов выполнения в качестве примера с помощью фиг.1-3, причем изобретение не ограничивается этими вариантами выполнения. Фиг.1 показывает коксовую печь 1 в виде спереди. Коксовая печь 1 имеет в передней поверхности дверь 2 коксовой печи, в которой расположены два отверстия 3 для подачи первого воздуха. Под дверью 2 коксовой печи показаны штриховой линией газоходы 4, которые проходят под пространством печи. Отверстия 5 для подачи второго воздуха в эти газоходы 4 находятся вблизи пода под этими газоходами 4.

Далее, на фиг.1 показаны перекрывающие элементы 6 отверстий 3 для подачи первого воздуха и перекрывающие элементы 7 отверстий 5 для подачи второго воздуха. Каждый перекрывающий элемент состоит, по существу, из перекрывающей пластины 9 и плеча 10 рычага и расположен на оси 8, вокруг которой соответствующий перекрывающий элемент может поворачиваться. Плечи 10 рычагов перекрывающих элементов 6 связаны с возможностью разъема с проходящей в окружном направлении цепью 11, а перекрывающие элементы 7 - с проходящей в окружном направлении цепью 12.

Благодаря непрерывному движению цепи 11 перекрывающие элементы 6 могут двигаться против часовой стрелки на угол α, a перекрывающие элементы 7 в направлении, по часовой стрелке на угол β. Сами цепи приводятся в действие посредством центральных исполнительных элементов 13 или 14.

Фиг.2 показывает вид спереди двух коксовых печей 1, которые установлены для большой батареи коксовых печей, как обозначено стрелками I и II. Обе показанные коксовые печи находятся в различных состояниях коксования, при этом перекрывающие элементы 6 незначительно перекрывают отверстия 3 для подачи воздуха. Плечо 10 рычага в этом примере выполнения связано с проходящей в окружном направлении цепью 11 посредством меньшей цепи 15. Конструкция отверстий 5 для подачи вторичного воздуха аналогична. В этом случае перекрывающие элементы 7, или их плечи 10 рычагов, связаны с проходящей в окружном направлении цепью 12 посредством меньших цепей 16.

Подача воздуха в левую коксовую печь 1 уже полностью перекрыта, и плечо 10 рычага или цепь 15 отсоединена от проходящей в окружном направлении цепи 11. Перекрывающие элементы 7 для регулирования вторичного воздуха представленной слева коксовой печи 1 находятся в положении перед самым перекрытием, но еще не полностью закрыты. Таким образом, очень хорошо можно видеть, что каждая коксовая печь 1, несмотря на общее центральное управление, может управляться индивидуально.

Особый вариант выполнения перекрывающего элемента 6 или 7 представлен на фиг.3. На этом, представленном в разрезе чертеже показан вращательно-симметричный перекрывающий элемент 6, который имеет перекрывающую головку 17 в форме усеченного конуса, которая закреплена на цилиндрической направляющей штанге 18. Направляющая штанга жестко связана с пружинным мостиком 19, который прикреплен к двери 2 коксовой печи. Направляющая штанга 18 перемещается в направляющей трубе 20 и задним концом соединена с проходящей в окружном направлении цепью 11 посредством малой цепи 15. К началу времени коксования пружины пружинного мостика 19 предварительно натянуты благодаря расширению, так что отверстие для подачи воздуха в достаточной степени открыто. Благодаря движению проходящей в окружном направлении цепи 11 пружинный мостик 19 ослабляется, перекрывающий элемент 6 движется в направлении двери 2 коксовой печи и перекрывающая головка 17 вводится в коническое отверстие 3 для подачи воздуха. При этом предварительное натяжение следует выбирать таким, чтобы после снятия натяжения цепи 15 и пружинного мостика 19 осуществлялось полное перекрытие отверстия 3 для подачи воздуха.

Перечень обозначений

1 коксовая печь

2 дверь коксовой печи

3 отверстие для подачи воздуха (первый воздух)

4 газоходы

5 отверстия для подачи воздуха (второй воздух)

6 перекрывающие элементы (первый воздух)

7 перекрывающие элементы (второй воздух)

8 шарнир

9 перекрывающая пластина

10 плечо рычага

11 цепь (первый воздух)

12 цепь (второй воздух)

13 исполнительный элемент

14 исполнительный элемент

15 цепь

16 цепь

17 перекрывающая головка

18 направляющая штанга

19 пружинный мостик

20 направляющая труба

Изобретение может быть использовано в коксохимии. Устройство для подачи первого и второго потоков воздуха для сжигания газа, образующегося при коксовании, содержит отверстие 3 для подачи воздуха на каждую камеру коксования для первого потока воздуха, которое проходит через дверь 2 коксовой печи или обрамляющую ее стенку, и отверстие 5 для подачи воздуха на каждую камеру коксования для второго потока воздуха. Для части отверстий для подачи воздуха предусмотрены установленные подвижно перекрывающие элементы 6, 7, механически связанные с исполнительным элементом 13, 14, который приводится в действие и управляется от центрального пульта в зависимости от потребности в дутьевом воздухе в камерах коксования. Изобретение позволяет обеспечить оптимальную подачу первого и второго потоков воздуха, а также надежность работы при высоких температурах и сильных загрязнениях. 3 н. и 15 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Устройство для подачи первого и второго потоков воздуха для сжигания газа, образующегося при коксовании в камерах коксования коксовых печей, расположенных в виде батареи коксовых печей, содержащее по меньшей мере, одно отверстие для подачи воздуха на каждую камеру коксования для первого потока воздуха, которое проходит через соответствующую дверь коксовой печи или обрамляющую ее стенку, и, по меньшей мере, одно отверстие для подачи воздуха на каждую камеру коксования для второго потока воздуха, при этом по меньшей мере, для части отверстий для подачи воздуха предусмотрены установленные подвижно перекрывающие элементы, отличающееся тем, что
- по меньшей мере, часть перекрывающих элементов отверстий для подачи воздуха механически связана с исполнительным элементом, который приводится в действие и управляется от центрального пульта, причем
- перекрывающие элементы приводятся в действие с помощью исполнительного элемента в зависимости от потребности в дутьевом воздухе в камерах коксования, при этом
- механическая связь каждого отдельного перекрывающего элемента с центральным исполнительным элементом реализована отдельно, причем, в частности, исходное положение отдельного перекрывающего элемента к началу процесса коксования в соответствующей камере коксования устанавливается обособленно и независимо от остальных перекрывающих элементов соседних камер коксования.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что, по меньшей мере, часть перекрывающих элементов для первого потока воздуха механически связана с исполнительным элементом и, по меньшей мере, часть перекрывающих элементов для второго потока воздуха механически связана с другим исполнительным элементом.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что исполнительным элементом является проходящая в окружном направлении цепь.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что исполнительным элементом является ходовой винт.

5. Устройство по любому из пп.1-4, отличающееся тем, что перекрывающие элементы являются перекрывающими пластинами, которые расположены таким образом, что они при приведении в действие с помощью соединительного элемента движутся, по существу, параллельно двери печи.

6. Устройство по любому из пп.1-4, отличающееся тем, что перекрывающими элементами являются установленные перпендикулярно перекрывающие пластины, которые расположены с возможностью вращения вокруг центральной оси, проходящей вертикально или горизонтально.

7. Устройство по любому из пп.1-4, отличающееся тем, что перекрывающие элементы выполнены из, по меньшей мере, перекрывающих друг друга и сдвигаемых относительно друг друга скошенных пластин, которые при частичном открытии образуют многоугольное и точечно-симметричное или приблизительно круглое поперечное сечение.

8. Устройство по п.1, отличающееся тем, что перекрывающие элементы имеют коническую форму, причем в смонтированном состоянии вершина конуса направлена во внутреннее пространство печи.

9. Устройство по п.8, отличающееся тем, что отверстие имеет такой же или больший угол раскрытия, чем соответствующие конусообразные перекрывающие элементы.

10. Устройство по любому из пп.8 или 9, отличающееся тем, что предусмотрен конусообразный перекрывающий элемент, выполненный с возможностью перемещения в продольном направлении отверстия, причем при частичном открытии образуется кольцевая щель круглой формы.

11. Устройство по п.1, отличающееся тем, что перекрывающий элемент связан с исполнительным элементом таким образом, что он в конечном положении, при полном перекрытии вентиляционного отверстия автоматически отсоединяется от исполнительного элемента.

12. Устройство по п.10, отличающееся тем, что перекрывающий элемент связан с исполнительным элементом таким образом, что он в конечном положении, при полном перекрытии вентиляционного отверстия автоматически отсоединяется от исполнительного элемента.

13. Способ подачи дутьевого воздуха для сжигания коксового газа в камерах коксования коксовых печей, расположенных в виде батареи, отличающийся тем, что используют, по меньшей мере, одно устройство по любому из пп.1-12, причем
a) после опорожнения и нового заполнения камеры коксования перекрывающие элементы приводят в исходное положение, в котором отверстия для подачи воздуха полностью или почти полностью открыты, и соединяют с центральным исполнительным элементом, затем
b) во время коксования перекрывающие элементы посредством центрального исполнительного элемента или центральных исполнительных элементов приводят в действие таким образом, что перекрывающие элементы непрерывно закрывают отверстия для подачи воздуха, а затем
c) перекрывающие элементы камеры коксования самое позднее в конце времени коксования в соответствующей камере коксования устанавливают в положение, в котором они полностью закрывают отверстия для подачи воздуха этой камеры коксования, и отсоединяют от исполнительного элемента,
d) повторяют этапы, начиная от а).

14. Способ по п.13, отличающийся тем, что после полного закрытия отверстий отсоединение перекрывающих элементов от исполнительного элемента осуществляют автоматически.

15. Способ по любому из пп.13 и 14, отличающийся тем, что центральный исполнительный элемент во время всего процесса коксования срабатывает непрерывно и, в основном, с одинаковой средней скоростью или частотой регулирования.

16. Способ по любому из пп.13 и 14, отличающийся тем, что предусмотрены, по меньшей мере, один исполнительный элемент для перекрывающих элементов первого потока воздуха и, по меньшей мере, один центральный исполнительный элемент для перекрывающих элементов второго потока воздуха.

17. Способ по п.16, отличающийся тем, что центральный исполнительный элемент для первого потока воздуха и центральный исполнительный элемент для второго потока воздуха независимо друг от друга во время всего процесса коксования приводят в действие непрерывно и, в основном, с одной и той же средней скоростью или частотой регулирования.

18. Применение устройства по любому из пп.1-12 для подачи дутьевого воздуха в камеры коксования коксовых печей, расположенных в виде батареи коксовых печей.