Реактор для системы коксования Советский патент 1993 года по МПК C10B5/00 

Изобретение относится к. системе коксования, в котором шихта, поступающая на переработку, преимущественно на основе каменного угля, порциями загружается а реактор, который обогревается возвратом тепла в регенераторах или рекуператорах.

В основе изобретения лежит задача предложения системы коксования родового типа, которая по сравнению с известной системой делает возможным предотвращение повреждения стен вследствие слишком высоких давлений вспучивания, снижение энергопотребления и эмиссий, независимость шихты, поступающей на.переработку

от сырьевой базы, а также усовершенствованное управление и регулирование. Далее, в основе изобретения лежит задача предложения подходящих реакторов, эксплуатируемых независимо с точки энергия статики и техники нагрева, а также установок, у которых несколько реакторов объединены в блоки, могущие сооружаться при помощи прогрессивных техноло.гий строительства и простым способом частично реконструироваться.

Эта задача относительно системы коксования вышеупомянутого рода решается посредством того, что реактор выполнен в

00

со

00 GJ VJ 00

А

виде реактора коксования большой емкости и имеет две неподвижные боковые стены; нагревательные стены, ограничивающие камеру реактора, расположены плоскопараллельно; нагревательные стены неподвижно поддерживаются боковыми стенами; нагревательные стены снабжены вертикально расположенными газоходами, причем для газоходов предусмотрены отдельные элементы управления и/или регулирования.

В предложенной системе коксования используются реакторы коксования большой емкости, благодаря чему раскрывается рационализаторский потенциал, дающий возможность существенного повышения продуктивности (т кокса за один процесс нагнетания) и повышения производительности (т коксэ/м2,ч) без увеличения в целом инвестиционного спроса. Так как обусловленные конструкцией и эксплуатацией силы принимаются неподвижными боковыми стенами, то могут выполняться реакторы чрезвычайно больших размеров.

Благодаря увеличению размеров камеры реактора затраты на регулирование и управление очень низки. Так как имеется меньше уплотнительных поверхностей, в расчете на количество продукции, то эмиссии значительно сокращаются.. Кроме того, уменьшается число процессов нагнетания.

При помощи предложенной системы коксований без проблем коксуются все виды угля, в том числе и предварительно нагретые. Аварии, вызванные вспучиванием, совершенно предотвращают, т.к. неподвижные боковые стены препятствуют отклонению нагревательных стен. Прежняя, имеющая недостатки гибкая система заменяется более предпочтительной, жесткой системой, выдерживающей значительно более высокие давления коксования. Благодаря этому становится возможным производство кокса из очень широкой палитры коксующихся углей, в частности, из несколько более науглероженных вспучивающихся жирных углей, соответственно, кузнечных углей. У этой жесткой системы свод реактора служит только для изоляции и поэтому может выполняться очень легко. Он не должен, как у прежней гибкой системы оказывать усилие удержания в вертикальном направлении на нагревательные стены.

Плоскопараллельное выполнение нагревательных стен ведет к значительному упрощению форматов кирпича, а также к снижению затрат при забутке. Одновременно в противоположность прежним конструкциям по всей дпине к камере реактора могут подводиться одинаковые количества тепла

и известных проблем при распределении подаваемых в продольном направлении количеств газа для нижнего подвода отопления больше не возникает.

Оказалось, что при более широких камерах их наполнение в основании усадки пре- кращается на довольно большом расстоянии от стен камеры, так что при выталкивании кокса трудностей не возникает.

0 Кроме того, теперь нагревательными стенами принимаются силы трения.

Кроме того, плоскопараллельное выполнение имеет то преимущество, что по всей длине камеры может устанавливаться на од5 неродную, максимальную температуру кирпичей, чтобы достичь коротких периодов коксования.

В системе коксования согласно изобретению к камере реактора целенаправленно

0 подводится количество тепла, соответствующее состоянию очистки наполнения камеры, и, таким образом, уменьшается энергопотребление. Одновременно наполнение камеры коксуется во всех местах рав5 номер ко1 и полностью, не приводят к нежелательным перегревам. Благодаря избеганию слишком высоких температур здесь в предписанных пределах удерживается и образование МОх в отработавшем

0 газе.

Горячие среды для каждого отдельного газохода в раздельных регенераторах или рекуператорах предварительно нагреваются, соответственно, охлаждаются, и расход5 ные потоки соответственно регулируются индивидуально. Благодаря этому можно согласовывать подвод тепла по длине камеры реактора с локальной потребностью наполнения камеры,- .

0 Целесообразно предложенный реактор коксования большой емкости имеет полезную высоту по меньшей мере 8,5 м и полезную длину по меньшей мере 18 м, а также ширину камеры реактора по меньшей мере

5 0,7 м. Это соответствует полезному объему реактора 1.07 м3 и производству кокса 71т. Исследования имели результатом, что еще возможны высота реактора 12 м, полезная длина реактора 25 м, а также ширина каме0 ры 0,85 м, что соответствует полезному объему реактора 255 м и тем самым производству кокса 165т. Известные до сих пор обычные камеры имеют максимально полезный объем 70 м , соответственно, про5 изводство коса 45 т.

У предпочтительного варианта выполнения предложенного реактора коксования большой емкости регенераторы или оператора коксования большой емкости регенераторы или рекуператоры расположены

между нагревательными стенами и неподвижными боковыми стенами, Посредством этого выполнения возможна сравнительно низкая общая габаритная высота.

Неподвижные боковые стены целесооб- разно в зоне свода жестко соединены между собой. Это осуществляется предпочтительно за счет расположения распорных элементов и продольных анкеров между неподвижными боковыми стенами. Эти распорные элементы могут быть, например, элементами свода.

Неподвижные боковые стены реактора коксования большой емкости снабжаются предпочтительно зажимными анкерами, ко- торые целесообразно охлаждают принудительным подводом охлаждающей среды.

У предложенного реактора коксования большой емкости толщина ложковой стены может уменьшаться до 50 мм, т.к. согласно изобретению статические функции передаются на неподвижные стены, соответственно, принимаются ими, тогда как нагревательные стены камер реактора принимают лишь теплотехнические функции, так что они сами рассчитываются с точки зрения теплотехники и могут соответственно легко сооружаться.

Таким образом, улучшается передача тепла на уголь, находящийся в ограничен- ных нагревательными стенами камерах реактора. Тем самым не только упрощается конструктивное сооружение реактора с большими объемами камер, но и значительно улучшается режим эксплуатации. За счет уменьшения толщины ложковой стены, кроме того, возможно дальнейшее сокращение образования NOx на основании снижения температуры нагрева, без того чтобы было необходимо увеличение продолжительно- сти рафинирования.

Неподвижные боковые стены, принимающие обусловленные конструкцией и эксплуатацией силы реактора коксования большой емкости, соединены с фундамент- ной плитой преимущественное геометрическим замыканием. Благодаря этому обеспечивается, что устанавливаются опорные точки неподвижных боковых стенок.

Для передачи сил от камеры реактора на неподвижные боковые стены реактора коксования большой емкости к тычковым стенам примыкают целесообразно поперечные стены, между ними в продольном на- правлении камеры расположены регенераторы или рекуператоры.

Согласно варианту выполнения изобретения между неподвижной боковой стеной и нагревательной стеной реактора коксования большой емкости могут быть расположены два регенератора с текущими в противоположном направлении средами, разделенными проходящей в продольном направлении камеры перегородкой и соединяющимися друг с другом верхним или нижним местом обратного движения.

Вместо регенератора вблизи неподвижной стены реактора коксования большой емкости может быть расположен вертикальный канал без теплообменного материала, чтобы уменьшить термическую нагрузку неподвижной стены.

При этом, чтобы уменьшить ширину реактора, в особом варианте выполнения изо- бретения изоляционный слой между регенератором и нагревательной стеной реактора коксования большой емкости в холодной зоне (вверху) регенератора может быть толще, соответственно, менее теплопроводным, чем в тепловой зоне (внизу), а изоляционный слой между каналом и регенератором в тепловой зоне (внизу) может быть толще, соответственно, менее теплопроводным, чем в холодной зоне (вверху) регенератора.

Конструктивные и строительно-технические затраты на сооружение, соответственно, реконструкцию реактора коксования большой емкости сокращаются еще больше, если он и/или его детали, и/или неподвижные боковые стены, и/или детали неподвижных боковых стен состоят из крупноформатных или предварительно изготовленных крупнообъемных блоков, преимущественно блоков из огнеупорного бетона. Предпочтительно отлитые из бетона, например, огнеупорного бетона, неподвижные боковые стены могут иметь охлажденные армирования, например, зажимные анкеры, чтобы противодействовать снижению высоких температур и периодической смене температур.

Газоходы нагревательных стен могут выполняться по типу отопительной системы со сдвоенным газоходом, четырьмя газоходами или газоходом, разделенным на две части, причем каждой из двух нагревательных стен камеры реактора приданы собственные, отдельные нагружаемые регенераторы для воздуха, низкокалорийного газа и отработавших газов. Это делает возможным полностью независимое нагревание садки камеры двумя стенами камеры.

В отдельных случаях предпочтительным может быть, если блок возврата тепла реактора коксования большой емкости в виде регенераторов или рекуператоров размещен ниже нагревательных стен и/или камеры реактора. Благодаря этому для реактора требуется меньшая площадь основания.

Согласно другому предпочтительному варианту осуществления изобретения предлагаются установки, в которых несколько реакторов коксования большой емкости объединены в один реакторный блок причем эти реакторы коксования большой емкости выполнены в виде модулей и работают независимо от соседних модулей, и при необходимости заменяются, Отдельные реакторы коксования большой емкости являются одинаковыми между собой стандартными блоками (модулями), состоящими из камеры реактора, нагревательных стен, блока возврата тепла и свода реактора, которые или детали которых могут заменяться без перерыва выпуска продукции реакторного блока и в случае необходимости ремонтироваться,

Эксплуатация реакторного блока, кроме того, в отношении его режима эксплуатации может быть гибкой и проводиться в соответствии с изменяющимися условиями рынка, т.к. каждый реактор коксования большой емкости в теплотехническом, строительно-техническом и статическом отношениях является независимой от других реакторов единицей. Благодаря объединению реакторных блоков все же сохраняются преимущества прежней батарейной конструкции относительно обслуживания.

Таким образом, предлагается совершенно новая конструкция, допускающая строительство.реакторов коксования большой емкости с полезными размерами, превышающими обычные прежде высоты, длины и ширины камеры. Так как нагревательные стены с точки зрения отопительной техники выполнены независимо друг от друга, то отдельные реакторы коксования большой емкости реакторных блоков могут, например, работать совершенно независимо друг от друга посредством программного управления, что при прежней батарейной конструкции было невозможно из-за конструктивной и теплотехнической связи.

Следующий предпочтительный признак блочной конструкции заключается в том, что соответственно только одна неподвижная боковая стена расположена между двумя соседними реакторами коксования большой емкости,

J3 противоположность отдельным анкерным креплениям, предусмотренным между неподвижными боковыми стенами, могут применяться также продольные анкеры, простирающиеся преимущественно на своде реактора по всей длине реакторного блока. В связи с отдельными распорными элементами вследствие этого получается упрощение в продольном закреплении реакторного блока.

Поэтому изобретением в целом предлагается реакторный блок, который объединяет в себе большие объемы камер при простой возможности ремонта, а также экономичный, программируемый режим эксплуатации отдельных реакторов коксования большой емкости.

В своде реактора могут быть расположены одно или несколько продолговатых от0 верстай. Через продолговатые отверстия происходит как загрузка, так и выравнивание садки. Предпочтительно могут использоваться вторичные загрузочные системы, например, погружающиеся в камеру реакто5 ра телескопические трубы,

На фиг,1 дан разрез по вертикали реактора коксования большой емкости, в котором регенераторы расположены между нагревательными стенами и неподвижными

0 боковыми стенами; на фиг.2 - горизонтальный частичный разрез по А-Л на фиг.1; на фиг.З - соответствующий разрез по вертикали другого варианта выполнения объекта фиг.1 с вертикальным каналом, располо5 женным вблизи неподвижной боковой стены; на фиг.4 - вариант выполнения объекта фиг.З, в котором изоляционные слои выполнены различной толщины; на фиг.5 - реактор коксования большой емкости в разрезе

0 по вертикали, в котором регенераторы расположены ниже нагревательных стен и камеры реактора; на фиг.6 - разрез по вертикали, реакторный блок, состоящий из реакторов коксования большой емкости с

5 регенераторами, расположенными между нагревательными стенами и неподвижными боковыми стенами; на фиг,7 - реакторный блок аналогично фиг.6, состоящий из реакторов коксования большой емкости, у кото0 рого только соответственно одна неподвижная боковая стена расположена между двумя соседними реакторами коксования большой емкости; на фиг.З - реакторный блок аналогично фиг,6, у которого

5 регенераторы расположены под нагревательными стенками.

Реактор для системы коксования состоит из камеры реактора 1, неподвижных боковых стенок 2, нагревательных стен 3 с

0 лржковой стеной 4 и перегородкой 5, регенераторов 6 и 7, разделенных продольной стеной 8, стен с изоляционным слоем 9, свода реактора 10 и днища реактора 11. Эти элементы расположены между двумя непод5 вижными боковыми стенами 2, соединенными между собой внизу фундаментной. плитой 12, а вверху - распорными элементами 13. Камера реактора 1 обычным образом снабжена на своей передней стороне и на своей обратной стороне снимающимися

дверями реактора (здесь не изображены). Под днищем реактора 11 установлен распорный элемент 14, ограничивающий сверху подвал реактора 15. В подвале реактора 15 размещены подводящие и отводящие каналы 16 для горючих сред: воздуха 17, газа 18иотходящих.газов 19. Они подсоединены к вытягивающим газоходам 20 и выжигающим газоходам 21 (фиг.2). Каждый отдельный газоход 20 и 21 может управляться, соответственно, регулироваться клапанами 22. Но могут также вместе управляться, соответственно, регулироваться и несколько газоходов 20 и 21.

Между неподвижными боковыми стенами 2 расположены таким образом, все элементы, необходимые для отопления камеры реактора 1, так что каждая отдельная камера реактора 1 может работать независимо от соседней, если несколько реакторов коксования большой емкости объединены в один реакторный блок (фиг,6, 7, 8). На фиг.1 изображено направление потока воздуха, соответственно, низкокалорийного газа по подводящим каналам 16 через регенераторы 6 и 7 и через место обратного движения 23 к нижнему концу выжигающего газохода 21 (фйг.2). Не показанный на фмг,1 отвод отходящих газов 19 из отводящего газохода 20 (.2) происходит в обратном направлении через место обратного движения 23 и регенераторы 6 и 7 к отводящим каналам 16 для отходящих газов 19.

На фмг.2 фрагментарно изображена левая половина реактора коксования большой емкости фиг.1 в горизонтальном частичном разрезе, причем, в частности, видны поперечные соединения от ложковой стены 4 через полую стену 24 или сплошную стену 25, перегородку 5, поперечную стену 26 и стену 9 с изоляционным слоев до неподвижной боковой стены 2.

Далее на фиг.22 в полых стенах 24 изображены каналы 19, 17, а в газоходах 20 и 21 -выходныеотверстия 19,17и 18для ступенчатого по высоте подвода воздуха 17, соответственно, низкокалорийного газа 18 и отвода отходящего газа 19. При этом стрелками 27 указан поворот направления потока в продольном направлении камеры от выжигающих газоходов 12 к вытягивающим газоходам 20. Поворот направления потока в верхнем месте обратного движения (фиг.1) от оттягивающего регенератора к втягивающему регенератору, разделенных продольной стеной 8, обозначен стрелками 28,

На фиг.З изображен вариант выполнения стенератором, соответственно, рекуператором с одним газоходом, причем

горючие среды подводятся и отводятся через вертикальный канал 29, расположенный между неподвижной боковой стеной 2 и стеной с изоляционным слоем 30, регенератор

с одним газоходом и место обратного движения 23, Стены с изоляционными слоями 30 и 31 могут быть выполнены над уровнем камеры реактора 1 из материала различной теплопроводности.

0 На фигуре 4 изображен вариант выполнения, при котором в горячей, т.е. в нижней зоне регенератора изоляционный слой 32 выполнен более толстым, чем изоляционный слой 33, тогда как в верхней зоне реге5 нератора как раз наоборот. Это ведет к изображенному наклонному положению регенератора. При этом варианте выполнения, кроме того; отдельные элементы, расположенные между боковыми стеками

0 22, выполнены в такой конструкции, которая позволяет простую замену отдельных элементов.

На фиг.5 изображен реактор коксования большой емкости с расположенным под

5 камерой реактора 1 регенератором. Неподвижные боковые стены 2 при этом варианте выполнения соединены между собой подпружиненными продольными анкерами 34, горизонтально установленными в своде ре0 актора 10. Неподвижные боковые стены 2, . кроме того, снабжены в вертикальном направлении охлажденными зажимными анкерами 35.

Находящийся внизу регенератор опира5 ется на одну или несколько промежуточных плит 36 над подвалом 37, которые, со своей стороны, лежат на выступах 38 боковых стен 2.

У реактора коксования большой емко0 сти нагревательные стены 3, регенератор и свод реактора 10, за исключением промежуточной плиты 36, могут иметь сплошную обмурованную конструкцию. Но отдельные детали, например, элементы свода, элемен5 ты стен или регенератор могут также полностью или частично состоять из предварительно изготовленных блоков из огнеупорного бетона, которые в значительной степени заменяются независимо, чтобы

0 упростить и ускорить ремонтные работы. Ограничивающие камеру 1 реактора поверхности нагревательных стен 3 проходят в продольном направлении камеры параллельно друг другу.

5 Во избежание слишком больших разностей температур в неподвижных боковых стенах 2 снаружи может быть нанесен изоляционный слой 39. Горячие среды подводятся к нагревательной стенке 3 от регенераторов через полые каналы 40 и ступенчатые по высоте выходные щели, из которых изображена только верхняя выходная щель 4.1. Отработавшие газы отводятся че- . рез верхнее место обратного движения 42 и затем в обратном направлении по газоходам и полые каналы 40 к регенераторам.

На фиг.6 три отдельных реактора коксования большой емкости, как они изображены на фигуре 1, показательно объединены в один реакторный блок/Между двумя соседними неподвижными боковыми стенами 2 находится соответственно зазор охлаждения 43. Так как реакторы кокрования большой емкости работают независимо друг от друга, то в реакторном блоке могут объеди- мяться любое количество реакторов..

На фиг.7 изображен вариант выполнения реакторного блока, при котором между двумя соседними реакторами коксования большой емкости согласно роду по фигуре 1 расположена соответственно только одна неподвижная боковая стена 2.

На фиг.8 несколько реакторов коксования большой емкости с расположенными под нагревательными стенами 3 и камерой реактора 1 регенераторами (соответственно фиг.5) объединены в один реакторный блок.

При этом, как на фиг.7, между двумя

соседними реакторами коксования большой емкости находится только соответственно одна неподвижная боковая стена 2, снабжённая в вертикальном направлении ох- лаждённым.и зажимными анкерами 35. Наружная неподвижная боковая стена 2 на . конце реакторного блока снабжена изоляционным слоем 39.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я 1. Реактор для системы коксования, в который шихта, поступающая на переработку, предпочтительно, на основе каменного УГЛЯ, загружается порциями, косвенно обогреваемый с помощью регулируемых обогревательныхустройств через ограничивающие с двух сторон камеру реактора нагревательные стенки восстановленных в регенераторах или рекуператорах теплом, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что он выполнен в виде крупногабаритного реактора для коксования с камерой, выполненной С шириной не менее 0,7 м, полезной высотой не менее 8,5 м и полезной длиной не менее 18 м, с ограничивающими камеру реактора нагревательными стенками из плоскопараллельных нагревательных каналов с обращенной к каждой камере ложковой стенкой и каждой разделительной стенкой, а также с расположенными между ними в поперечном направлении связывающими стенками, при этом камера реактора снабжена по меньшей мере двумя наружными стационарными боковыми стенками, размещенными после разделительных стенок, а нагревательные стенки снабжены вертикально расположенными газоходами, снабженны- 5 ми элементами управления и регулирования нагрева камеры реактора.

2. Реактор по п.1,отличающийся тем, что регенераторы или рекуператоры расположены между нагревательными сте- 0 нами и неподвижными боковыми стенами.

3. Реактор по пп.1 и 2, отличающий- с я тем, что неподвижные боковые стены реактора в зоне свода неподвижно соединены между собой распорными элементами и 5 продольными анкерами.

4. Реактор по пп.1-3, о т л и ч а ю щ и й- с я тем, что неподвижные боковые стены реактора снабжены охлажденными зажимными анкерами.

0 5., Реактор по пп.1-4, отличающий- с я тем, что ложковые стены выполнены с тол,щиной 50 мм.

6. Реаткор по пп,1 --5. отличающийся тем, что неподвижные боковые стены 5 реактора соединены с фундаментной плитой геометрическим замыканием.

7. Реактор по пп. 1-6, о тли чающийся тем, что регенераторы или рекуператоры расположены между поперечными сте- 0 нами реактора, примыкающими к тычковым стенам с размещением в продольном направлении камеры.

8. Реактор по пп. 1-7, отличающийся тем, что между неподвижной боковой

5 стеной и нагревательной стеной реактора расположен ы два регенератора с текущими в противоположном направлении средами, которые отделены друг отдруга проходящей в продольном направлении камеры про0 дольной стеной и соединены между собой верхним илу нижним местом обратного дви. ЖеНИЯ. :- -V.::.V;--:P-. ;.- ; . ; : . . . .-. , : I 9. Реактор по пп.1-8, о т л и чающийся тем, что вместо регенератора в области 5 неподвижной боковой стены реактора расположен вертикальный канал без теплооб- менного материала.

10. Регенератор по пп. 1-9, от л и ч а ю- щ и и с я тем, что изоляционный слой между

0 регенератором и нагревательной стеной реактора в холодной зоне регенератора толще, соответственно менее теплопроводен, чем в теплой зоне, а изоляционный слой между каналом и регенератором в теплой

5 зоне толще, соответственно менее теплопроводен, чем в холодной зоне (вверху) регенератора.

11. Реактор по пп. 1-10, о т л и ч а ю- щ и и с я тем, что он и/или его детали, и/или неподвижные боковые стены, и/или детали

неподвижных боковых стен состоят из крупноформатных или предварительно изготовленных крупнообъемных блоков.

12. Реактор по п.11, отличэющий- С я тем, что крупноформатные или предварительно изготовленные крупнообъемные блоки изготовлены из огнеупорного бетона.

13. Реактор по пп.1-12, отличающий- с я тем, что газоходы нагревательных стен выполнены по типу отопительной системы со сдвоенным газоходом, четырьмя газоходами или газоходом, разделенным на две части, причем каждой из двух нагревательных стен камеры реактора приданы собственные, отдельно нагружаемые

0

5

регенераторы для воздуха, низкокалорийного газа и отработавших газов.

14. Реактор по пп.1, 3-6, 11-13, от л - чающийся тем, что регенераторы или рекуператоры расположены под нагревательными стенами и/или камерой реактора.

15. Реактор по пп.1-14, от л ичающи й- с я тем, что для объединения в один реакторный блок реакторы коксования большой емкости выполнены в виде независимых модулей.

16. Реактор по п. 15. от л и ч а ющий- с я тем, что между двумя соседними реакторами коксования большой емкости расположена только соответственно одна неподвижная боковая стена.

Использование; переработка шихты на основе каменного угля в коксохимическом производстве. Сущность изобретения: реактор для системы коксования, в которой шихта, поступающая на переработку, преимущественно на основе каменного угля порциями загружается в реактор, который косвенно обогревается возвратом тепла в регенераторах или рекуператорах, причем реактор выполнен в виде реактора коксования большой емкости и имеет две неподвижные боковые стены, нагревательные стены, ограничивающие камеру реактора, расположены плоскопараллельно, нагревательные стены неподвижно оперты о боковые стены, а нагревательные стены снабжены вертикально расположенными газоходами, причем для газоходов предусмотрены отдельные элементы управления и/или регулирования. Несколько реакторов объединяются в реакторные блоки. Регенераторы соответственно рекуператоры быть расположены сбоку или под камерой реактора. Отдельные реакторы работают статически и теплотехнически независимо друг от друга. Соседние реакторы могут иметь общую промежуточную стену. 15 з.п. ф-лы, 8 ил. Ё

сри&.1

съ г со п со

W

CZ.C8C81

№til

/

LЈ

7/

It 91 &Г

PP QJ

/ /

/ / /

, fff 43 13 .

/ II I /

I О О О О

16 19 18 77 Iff.

4: 8 :17 &

A3

рае. 6

cpts&7

J4

фЈ/а#