ВЕРТИКАЛЬНАЯ ПЕЧЬ НЕПРЕРЫВНОГО СЛОЕВОГО КОКСОВАНИЯ Советский патент 1995 года по МПК C10B3/00 

Изобретение относится к термической переработке каменных углей и может найти применение в коксохимической промышленности для производства металлургического кокса.

Цель изобретения продление срока службы вертикальных печей непрерывного слоевого коксования за счет снижения уровня растягивающих напряжений в огнеупорной кладке.

На чертеже изображен общий вид предложенной вертикальной коксовой печи непрерывного действия с частичным поперечным разрезом по камере термообработки и узлу загрузки.

Вертикальная коксовая печь содержит необогреваемую металлическую загрузочную секцию 1, размещенную непосредственно на огнеупорной кладке обогревательных простенков 2, состоящих из отопительных горизонталов 3, пресс-толкатель 4, камеру 5 термообработки угольной шихты, анкерные колонны 6 с пружинными узлами 7 для армирования огнеупорной кладки в горизонтальном направлении, загрузочный бункер 8 угольной шихты, упорные горизонтальные балки 9 с пружинными узлами 10, контактирующими с верхней торцовой поверхностью загрузочной секции 1, несущие колонны 11, разгрузочное устройство (на чертеже не показано).

Вертикальная коксовая печь работает следующим образом.

При подъеме пресса-толкателя 4 вверх в металлическую загрузочную секцию 1 из бункера 8 поступает порция угольной шихты. Эта порция шихты и вся коксующаяся нижележащая загрузка, находящаяся в камере 5 термообработки, при движении пресс-толкателя 4 вниз перемещается (проталкивается) на определенный шаг по высоте загрузочной секции 1 и камеры 5 термообработки. При движении пресс-толкателя 4 вниз развиваемое им усилие расходуется не только на проталкивание загрузки, но и на прессование свежезагруженной порции угольной шихты, при котором развиваются горизонтальные распорные усилия на стенке загрузочной секции 1 и верхнюю часть стен (по высоте двух верхних отопительных горизонталов) камеры 5 термообработки. Эти усилия максимальны на уровне прессующей поверхности толкателя и постепенно затухают к низу секции. В верхней части камеры 5 термообработки на огнеупорную кладку кроме этих (механических) горизонтальных усилий действуют распорные усилия, возникающие при коксовании угольной загрузки вследствие набухания угольных зерен и выделения ими значительного количества летучих продуктов, эвакуация которых в этой зоне затруднена. Дополнительные напряжения в верхней части огнеупорной кладки стен камеры 5 термообработки возникают также из-за периодических теплосмен, связанных с проталкиванием в эту зону относительно холодной угольной шихты из необогреваемой загрузочной секции 1. Таким образом, если металлическая загрузочная секция 1 находится в подвешенном состоянии, а не опирается на огнеупорную кладку обогревательного простенка 2, в верхней зоне огнеупорной кладки действуют значительные суммарные горизонтальные усилия, вызывающие растягивающие напряжения в нагретой кладке. Высокий уровень растягивающих напряжений в верхних рядах кладки обогревательных простенков 2 постепенно приводит к деформации стен, образованию трещин и смещению элементов кладки.

Снижению уровня растягивающих напряжений в огнеупорной кладке обогревательных простенков возможно как путем уменьшения горизонтальных (распорных) усилий шихты при перемещении очередных порций из загрузочной секции в камеру термообработки, так и путем компенсации этих напряжений созданием нагрузки на обогревательные простенки в вертикальном направлении (вертикальное обжатие кладки).

Согласно предлагаемому техническому решению для снижения распорных усилий шихты при ее перемещении в камеру 5 термообработки загрузочную секцию 1 выполняют такой высоты, чтобы горизонтальные распорные усилия шихты на выходе из нее были минимальны, но достаточны для перемещения нижележащей части угольной загрузки, находящейся в камере 5 термообработки.

Обоснование правомерности выбора диапазона изменения высоты загрузочной секции проводили на опытной установке Харьковского ОКХЗ без вертикального обжатия при использовании шихты, характеристика которой представлена в табл. 1.

Полученные данные зависимости срока службы печи от высоты загрузочной секции представлены в табл.2.

Из данных табл. 2 видно, что оптимальным диапазоном высоты загрузочной секции является диапазон в пределах 2,3-3,0 ширины камеры термообработки. При высоте загрузочной секции меньше нижнего предела распорные усилия шихты, действующие на огнеупорную кладку простенка в верхней его части, весьма большие, чем обусловливает соответственно большие растягивающие усилия и, как следствие, малый срок службы кладки печи.

Если высота загрузочной секции превышает верхний предел (3,0 ширины камеры термообработки), срок службы кладки печи увеличивается незначительно. Кроме того, вертикальное давление шихты на выходе из загрузочной секции при этом настолько затухает, что не позволяет протолкнуть нижерасположенную коксуемую загрузку, находящуюся в камере термообработки.

Таким образом, увеличение высоты загрузочной секции позволяет снизить растягивающие усилия в кладке простенка только на одну треть и увеличить при этом срок службы кладки печи до 3,7 года.

Дальнейшее увеличение срока службы кладки печи возможно компенсацией растягивающих усилий в кладке печи, что достигается путем вертикального обжатия кладки.

По предлагаемому техническому решению вертикальное обжатие кладки печи осуществляется при помощи пружинных узлов 10, которыми снабжены упорные балки 9, жестко связанные с несущими колоннами 11. Давление на кладку печи от пружинных узлов 10 передается через загрузочную секцию 1, в верхний торец которой упираются пружинные узлы 10. Нагрузка на пружинные узлы 10 регулируется при помощи нажимных винтов и может изменяться в широких пределах. Чем больше нагрузка на анкерные пружины, т.е. чем больше вертикальное обжатие, тем в большей степени компенсируются растягивающие напряжения в кладке печи. Максимальный уровень нагрузок на пружины (вертикального обжатия) определяют исходя из прочностных характеристик применяемого для кладки печи огнеупорного материала, а также конструкции печи и температурного режима в ее обогревательных простенках.

В табл. 3 представлены данные, иллюстрирующие работу печи НСК по прототипу и по предлагаемому техническому решению с вертикальным обжатием кладки печи.

Как видно из данных табл.3, вертикальное обжатие кладки простенков печи (18 т) и выполнение загрузочной секции высотой 0,92 м (2,6 ее ширины) привели к снижению растягивающих напряжений в верхней части кладки печи со 143,6 до 21,5 т/м² и, как следствие, к продлению срока службы печи с 2 до 8,6 лет.

Изобретение относится к термической переработке каменных углей и может найти применение в коксохимической промышленности. Цель изобретения - повышение срока службы за счет уменьшения уровня растягивающих напряжений в огнеупорной кладке. Печь содержит необогреваемую камеру загрузки шихты, пресс-толкатель, камеру термообработки с обогреваемым простенками, анкерные колонны с пружинными узлами для армирования кладки простенков. С целью повышения срока службы печи загрузочная секция размещена непосредственно на кладке обогревательного простенка, ее высота равна 2,3 - 3, ширины камеры термообработки. При этом печь дополнительно снабжена жестко связанными с несущими колоннами горизонтальными упорными балками с пружинными узлами, контактирующими с верхней торцовой частью загрузочной секции. 3 табл., 1 ил.

ВЕРТИКАЛЬНАЯ ПЕЧЬ НЕПРЕРЫВНОГО СЛОЕВОГО КОКСОВАНИЯ, содержащая необогреваемую металлическую загрузочную секцию, пресс-толкатель, камеру термообработки с обогревательными простенками, анкерные колонны с пружинными узлами для горизонтального армирования кладки обогревательных простенков и несущие колонны, отличающаяся тем, что, с целью продления срока службы за счет уменьшения уровня растягивающих напряжений в огнеупорной кладке, загрузочная секция установлена над камерой термообработки без зазора, ее высота равна 2,3 3,0 ширины камеры термообработки, при этом печь снабжена жестко связанными с несущими колоннами горизонтальными упорными балками с пружинными узлами, размещенными с возможностью контакта с верхней торцовой частью загрузочной секции печи.