КОНСТРУКЦИЯ ПОДА ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ КОКСОВЫХ ПЕЧЕЙ Российский патент 2012 года по МПК C10B5/00 F27D1/00 

Изобретение относится к коксовой печи горизонтальной конструкции, так называемой коксовой печи без рекуперации тепла или коксовой печи с рекуперацией тепла, в которой под коксовой печи образован по меньшей мере из двух слоев, причем слои выполнены из одинаковых или различных огнеупорных материалов. Первый слой, если смотреть от пламенного пространства печи, выполнен из сплошного материала, а второй слой содержит большое число отверстий, щелей, проемов или тому подобных, причем газовые пространства этих отверстий, щелей, проемов или тому подобных сообщаются с газовым пространством проходящего под ними дымоходного канала. Далее, изобретение относится к подовому сегменту, который содержит по меньшей мере оба этих слоя, а также способу, при котором используют одну или более названных коксовых печей.

Нагрев печей для коксования с рекуперацией тепла обычно производится путем сжигания газа, образующегося при коксовании. При этом сжигание управляется таким образом, что часть газа сжигается в печной камере поверх угольной засыпки с использованием первичного воздуха. Этот частично сожженный газ через каналы, которые также называются как «опускной канал», подается в нагревательные каналы пода печной камеры, и здесь при подведении дополнительного воздуха для сжигания, то есть вторичного воздуха, сжигается полностью. Таким образом, тепло подводится к угольной засыпке непосредственно сверху и опосредованно снизу, что благоприятно сказывается на скорости коксования и тем самым на производительности печи.

Эти известные коксовые печи в принципе работают надежно, но имеют тот недостаток, что требуется продолжительное время коксования до 60 часов, для формирования коксового пирога. Тем самым задача изобретения состоит в представлении коксовой печи и способа, с помощью которых достигаются менее продолжительные периоды времени коксования.

Удалось обнаружить, что время коксования обусловливается массивным подом печи, который должен нести на себе угольную засыпку. Под имеет значительное термическое сопротивление, так что нижняя сторона угольной засыпки подвергается коксованию заметно медленнее, чем верхняя сторона. Поэтому в изобретении задача решается с помощью горизонтальной коксовой печи, которая содержит камеру коксовой печи, под коксовой печи и многочисленные, проходящие в горизонтальном направлении ниже пода коксовой печи, дымоходные каналы в области пода печи. Под коксовой печи, расположенный между камерой коксовой печи и дымоходным каналом, выполнен в вертикальном направлении по меньшей мере из двух слоев и опирается на стенки дымоходного канала. Каждый из этих слоев выполнен из одинаковых или различающихся огнеупорных материалов, таких как силикатный материал, шамот и т.д. Коксовая печь согласно изобретению отличается тем, что первый, если смотреть от пламенного пространства печи, слой выполнен из сплошного материала, и второй слой содержит большое число отверстий, щелей, проемов, маленьких каналов или тому подобных, причем газовые пространства этих отверстий, щелей, проемов, каналов или тому подобных сообщаются с газовым пространством проходящего под ними дымоходного канала.

Предпочтительно, второй слой имеет изогнутую сводчатую форму, а первый слой имеет по меньшей мере одну плоскую верхнюю сторону, на которой во время коксования согласно технологии располагается коксовый пирог или, соответственно, угольная или коксовая засыпка. При этом коксовая печь еще более может быть усовершенствована в том отношении, что между первым и вторым слоями располагаются по меньшей мере еще один слой или переходные элементы.

При данных температурах около 800°С конвективные доли теплопереноса являются второстепенными по отношению к излучательной части теплопереноса, так что в отверстиях, каналах и т.д. не должен протекать газ. При введении второго слоя в форме такого рода решетчатой структуры статическая характеристика печи тем самым подвергается лишь минимальному влиянию, но толщина несущего пода коксовой печи снижается почти на 40%. Это ведет к значительному уменьшению среднего термического сопротивления пода коксовой печи и в результате этого также к существенному сокращению времени коксования и, соответственно, повышению производительности печи. Создается положительный сопутствующий эффект в том, что повышенная неровность поверхности свода дымоходного канала обусловливает локальное уменьшение скорости течения, благодаря чему также достигается увеличение количества переносимого тепла в единицу времени.

Дальнейшая оптимизация заключается в том, что второй слой выполнен из фасонных кирпичей, состоящих из сплошного материала и расположенных таким образом, что между соседствующими фасонными кирпичами или стенкой образованы отверстия, щели, свободные пространства или тому подобные. Преимуществом этой конструкции является простота взаимозаменяемости, поскольку могут быть использованы идентичные клиновидные фасонные сводовые кирпичи, которые уже применяются для выкладывания всей поверхности свода канала согласно известному современному уровню технологии.

Если одна оптимизация коксовой печи состоит в том, что второй слой выполнен из фасонных кирпичей, причем каждый отдельный фасонный кирпич имеет по меньшей мере одно отверстие, щель, проемы, канал или тому подобное, а, предпочтительно, каждый отдельный фасонный кирпич имеет многочисленные отверстия, щели, просветы, каналы или тому подобные. При этом в зависимости от конструктивных потребностей могут быть скомбинированы также обе вышеназванных возможности для создания проемов с помощью пустотелых фасонных кирпичей с каналами из сплошных фасонных кирпичей.

Для определенных требований открытое поперечное сечение отверстий, щелей, проемов или каналов в расчете на квадратный метр в нижнем слое может быть различным. Различные поперечные сечения отверстий позволяют оптимизировать газовый поток и теплоперенос. Так, в частности, может случиться, что открытое поперечное сечение названного оборудования увеличивается в области дверей и стенок печи, чтобы обеспечить возможность равномерного распределения теплового потока во всей зоне газовыводящего канала. Для точного выбора размерных параметров отверстий их профили могут быть калиброваны. Благодаря этому, в зависимости от варианта выполнения изобретения, процесс коксования угля может быть организован однородным по всей длине печи. К тому же при таком типе конструкции отверстий могут быть компенсированы дефициты обогревания. Дальнейшее улучшение теплопереноса может быть достигнуто, если между первым и вторым слоями расположен по меньшей мере один дополнительный слой, причем сам фасонный кирпич, составляющий первый слой, образует наружный слой и нижний слой, причем наружный слой выполнен из сплошного материала, а нижний слой формирует отверстия, щели, проемы, каналы или тому подобные и образует этот дополнительный промежуточный слой.

Если первый слой имеет две плоскопараллельных стороны, а второй слой выполнен изогнутым в виде свода, как правило, требуется предусматривать выравнивающий промежуточный слой или переходные элементы, чтобы первый слой мог идеально опираться на второй слой. В этом случае усовершенствованный вариант осуществления состоит в том, что промежуточный слой или переходные кирпичи, которые предназначены для выравнивания различающихся профилей слоев, состоит из фасонных кирпичей, которые имеют по меньшей мере одно отверстие, щель, проем, канал или тому подобные.

На кладку пода коксовой печи, образованного из очень большого количества отдельных кирпичей, должно затрачиваться очень продолжительное время. Эти затраты времени могут быть значительно сокращены с помощью дальнейшего варианта выполнения коксовой печи согласно изобретению, если под коксовой печи в вертикальном направлении образован только из одного сплошного подового сегмента, который объединяет наружный слой и нижний слой, причем наружный слой выполнен из сплошного материала, а нижний слой имеет большое количество отверстий, щелей, проемов, каналов или тому подобного.

Предпочтительно, если эти подовые сегменты выполнены таким образом, что они на своей нижней стороне имеют вогнутую форму. Нижний слой этих подовых сегментов в выполнении способа согласно изобретению может образовывать также свод дымоходного канала. При соответствующей эксплуатации установки коксовый пирог или коксовая засыпка находятся на наружном слое пода коксовой печи. Поэтому наружный слой, как правило, не формируется прогнутым, а имеет ровную горизонтальную компоновку.

Для упрощения конструктивного изготовления коксовой печи подовые фасонные кирпичи в своей внешней форме преимущественно уже имеют контур готового пода. Так, предназначенные для второго слоя фасонные кирпичи уже как отдельные строительные детали обладают формой, изогнутой в виде свода. Фасонные кирпичи, предназначенные для первого слоя, напротив, в качестве отдельных строительных деталей преимущественно имеют плоский внешний вид своей верхней поверхности.

Для особого конструктивного упрощения конструкции подовые фасонные кирпичи также могут быть сформованы и подобраны по своим размерам таким образом, что они по своей общей протяженности будут приспособлены к ширине данного дымоходного канала и к толщине стенок дымоходного канала. В этом случае каждый отдельный подовый фасонный кирпич перекрывает дымоходный канал по всей его ширине и своими концами опирается на стенки дымоходного канала. Большое число подовых фасонных кирпичей, уложенных параллельно на дымоходный канал, перекрывает в данном случае дымоходный канал.

Кроме того, изобретение содержит способ получения кокса, при котором применяют коксовую печь в одном из вышеназванных вариантов выполнения.

Ниже в качестве примера будут более подробно описаны несколько вариантов осуществления, с привлечением Фигур 1-3b. На фиг.1 показана в разрезе известная коксовая печь 1 горизонтальной конструкции. Собственно камера 2 коксовой печи окружена наружными стенками 3 и снабжается воздухом для сжигания через первичный воздушный канал 9. Отходящие газы из камеры 2 коксовой печи через стенной канал, то есть так называемый опускной стояк 4, выводятся в дымоходные каналы 5, которые располагаются ниже пода 11 коксовой печи. Дымоходные каналы 5 разделены перегородками 6, но связаны между собой способом, здесь не показанным. Под дымоходными каналами 5 пролегают вторичные воздушные каналы 8, с помощью которых может регулироваться сгорание в дымоходных каналах 5. Угольная засыпка или, соответственно, кокс 10 располагается при производственном процессе согласно технологии в виде засыпки или спрессованного пирога на поде 11 коксовой печи.

На изображении в разрезе согласно фиг.2а под 11 коксовой печи показан более подробно. Под 11 коксовой печи, состоящий из двух слоев 11а и 11b, опирается на разделительные перегородки, которые выполнены из кирпичей для разделительных перегородок. Собственно поверхность пода 11 коксовой печи образована из плоских подовых плит, которые опираются на горизонтальные переходные кирпичи 13. Эти горизонтальные переходные кирпичи 13 образуют вертикальное завершение разделительных стенок 6. Под переходными кирпичами 13 размещены два опорных кирпича 17, которые в свою очередь расположены на гребнях соответствующих разделительных стенок 6. Разделительная стенка 6 выложена из прямоугольных фасонных кирпичей (камней) 20. В боковые стороны опорных кирпичей 17 упирается свод 12 дымоходного канала 5, который выполнен в виде дуги и образован из множества клиновидных сводовых кирпичей 16. Сводовые кирпичи 16 расположены так, что между сводовыми кирпичами 16 всегда возникает проем 18 или канал, как представлено в нижнем слое свода 12 на фиг.2а. Должно быть очевидным дальнейшее преимущество изобретения в том, что при решетчатой структуре нижнего слоя 11b требуется меньшее количество материала, что является достоинством в экономическом отношении.

На фиг.3а показано изображение в разрезе конструкции пода коксовой печи, когда применяется подовый сегмент 19 согласно изобретению. Подовый сегмент 19 в вертикальном направлении выполнен в виде цельного фасонного кирпича и в смонтированном состоянии опирается на каждую из двух разделительных стенок 6. В подовом сегменте 19 в процессе изготовления были предусмотрены отверстия, каналы 18 или тому подобные. Открытые с одной стороны каналы 18 сообщаются с газонаполненным пространством дымоходного канала 5. Каналы 18 в показанном примере проходят не перпендикулярно первому слою 11а, а расположены веерообразно так, чтобы как можно меньшая область первого слоя 11а осталась без связи с концами каналов 18. На фиг.3b представлен вид снизу подового сегмента 19. Закрытые очертания сводовых каналов 18 для лучшей наглядности показаны пунктирными линиями только для одного ряда сводовых каналов 18.

Список кодовых обозначений

1. Коксовая печь

2. Камера коксовой печи

3. Наружная стена

4. Опускной канал

5. Дымоходный канал

6. Боковая разделительная стенка дымоходного канала

7. Фундамент коксовой печи

8. Вторичный воздушный канал

9. Первичный воздушный канал

10. Коксовый пирог, засыпка

11. Под коксовой печи

11а. первый слой, наружный слой

11b. второй слой, нижний слой

12. Свод дымоходного канала

13. Горизонтальный переходный кирпич

14. Вертикальный переходный кирпич

15. Подовая плита

16. Сводовый кирпич дымоходного канала

17. Опорный кирпич

18. Сводовый канал, проем, отверстие

19. Фасонный кирпич, подовый сегмент

20. Фасонный кирпич разделительной стенки

Изобретение относится к коксовой печи с горизонтальной конструкцией, так называемой коксовой печи без рекуперации тепла или коксовой печи с рекуперацией тепла. Горизонтальная коксовая печь содержит камеру коксовой печи, под коксовой печи и множество дымоходных каналов. Дымоходные каналы расположены под подом коксовой печи и проходят горизонтально. Под коксовой печи расположен между камерой коксовой печи и дымоходным каналом. Он образован в вертикальном направлении по меньшей мере из двух слоев. Он опирается на стенки дымоходного канала. Его каждый слой выполнен из одинаковых или различных огнеупорных материалов. Первый слой от пламенного пространства печи является наружным. Он выполнен из сплошного материала. Второй слой является нижним. Он имеет множество отверстий, щелей или проемов. Газовые пространства этих отверстий, щелей или проемов сообщаются с газовым пространством проходящего под ними дымоходного канала. Подовый фасонный кирпич образует цельный подовый сегмент. Он содержит наружный и нижний слои. Наружный слой выполнен из сплошного материала. Нижний слой имеет множество отверстий, щелей, проемов или каналов. Коксовый пирог или коксовая засыпка расположены на наружном слое. Нижний слой образует свод дымоходного канала. Техническим результатом является уменьшение времени коксования. 3 н. и 16 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Горизонтальная коксовая печь, содержащая камеру коксовой печи, под коксовой печи и множество дымоходных каналов, расположенных под подом коксовой печи и проходящих горизонтально, причем под коксовой печи, расположенный между камерой коксовой печи и дымоходным каналом, образован в вертикальном направлении по меньшей мере из двух слоев и опирается на стенки дымоходного канала, причем каждый слой выполнен из одинаковых или различных огнеупорных материалов, отличающаяся тем, что
- первый, если смотреть от пламенного пространства печи, слой представляет собой наружный слой, выполненный из сплошного материала, а
- второй слой представляет собой нижний слой, имеющий множество отверстий, щелей или проемов, причем газовые пространства этих отверстий, щелей или проемов сообщаются с газовым пространством проходящего под ними дымоходного канала.

2. Горизонтальная коксовая печь по п.1, отличающаяся тем, что второй слой имеет изогнутую сводчатую форму, а первый слой имеет по меньшей мере одну плоскую верхнюю сторону.

3. Горизонтальная коксовая печь по любому из пп.1 или 2, отличающаяся тем, что между первым и вторым слоями расположен по меньшей мере еще один дополнительный слой или переходные элементы.

4. Горизонтальная коксовая печь по п.1, отличающаяся тем, что второй слой состоит из фасонных кирпичей, выполненных из сплошного материала и расположенных таким образом, что между соседними фасонными кирпичами образованы отверстия, щели или проемы.

5. Горизонтальная коксовая печь по п.1, отличающаяся тем, что второй слой образован из фасонных кирпичей, причем каждый отдельный фасонный кирпич имеет по меньшей мере одно отверстие, щель, проем или канал, а предпочтительно каждый отдельный фасонный кирпич имеет множество отверстий, щелей, проемов или каналов.

6. Горизонтальная коксовая печь по любому из пп.4 или 5, отличающаяся тем, что второй слой образован из полнотелых фасонных кирпичей и фасонных кирпичей по п.5.

7. Горизонтальная коксовая печь по любому из пп.4 или 5, отличающаяся тем, что второй слой представляет собой комбинацию из слоистой конструкции по любому из пп.4 или 5.

8. Горизонтальная коксовая печь по любому из пп.1 или 2, отличающаяся тем, что между первым и вторым слоем расположен по меньшей мере один дополнительный слой, причем сам фасонный кирпич, образующий первый слой, содержит наружный слой и нижний слой, причем наружный слой состоит из сплошного материала, а нижний слой имеет множество отверстий, щелей или просветов и образует промежуточный слой.

9. Горизонтальная коксовая печь по п.3, отличающаяся тем, что промежуточный слой или переходные кирпичи, которые предназначены для выравнивания различных профилей слоев, выполнен из фасонных кирпичей, имеющих по меньшей мере одно отверстие, щель, проем или канал.

10. Горизонтальная коксовая печь по п.1, отличающаяся тем, что под коксовой печи состоит в вертикальном направлении только из одного цельного сегмента, включающего наружный слой и нижний слой, причем наружный слой выполнен из сплошного материала, а нижний слой имеет множество отверстий, щелей, проемов или каналов.

11. Горизонтальная коксовая печь по п.10, отличающаяся тем, что фасонные кирпичи, образующие под коксовой печи, на нижней стороне имеют вогнутую форму.

12. Горизонтальная коксовая печь по п.1, отличающаяся тем, что открытое поперечное сечение отверстий, щелей, проемов или каналов во втором или нижнем слое в расчете на квадратный метр всего слоя является различным.

13. Горизонтальная коксовая печь по п.1, отличающаяся тем, что открытое поперечное сечение щелей, проемов или каналов во втором или нижнем слое в расчете на квадратный метр всего слоя в области дверей и/или стенок терминальной камеры коксовой печи без пристроенной сбоку соседней печи увеличено по сравнению с остальной областью.

14. Горизонтальная коксовая печь по п.1, отличающаяся тем, что отверстия, щели и проемы предусмотрены для целевого нагрева основной поверхности пода печи с помощью отверстий с различно калиброванными поперечными сечениями.

15. Подовый фасонный кирпич для коксовых печей горизонтальной конструкции, отличающийся тем, что указанный фасонный кирпич образует цельный подовый сегмент, содержащий наружный слой и нижний слой, причем наружный слой выполнен из сплошного материала, а нижний слой имеет множество отверстий, щелей, проемов или каналов, причем
- коксовый пирог или коксовая засыпка расположены на наружном слое, а
- нижний слой образует свод дымоходного канала.

16. Подовый фасонный кирпич по п.15, отличающийся тем, что внешний профиль второго слоя имеет изогнутую сводчатую форму, а первый слой имеет по меньшей мере одну плоскую верхнюю сторону.

17. Подовый фасонный кирпич по любому из пп.15 или 16, отличающийся тем, что он выполнен соответствующим ширине конкретного дымоходного канала и толщине стенок дымоходного канала таким образом, что каждый подовый фасонный кирпич перекрывает данный дымоходный канал и имеет возможность опирания на стенки дымоходного канала, причем над дымоходным каналом множество параллельных подовых фасонных кирпичей перекрывает дымоходный канал.

18. Подовый фасонный кирпич по п.15, отличающийся тем, что нижний слой на нижней стороне выполнен вогнутым в сторону наружного слоя.

19. Способ получения кокса, отличающийся тем, что применяют коксовую печь горизонтальной конструкции по любому из пп.1-11.