РЕГЕНЕРАТИВНАЯ КОКСОВАЛЬНАЯ ПЕЧЬ Советский патент 1932 года по МПК C10B5/12 

Предлагаемое изобретение относится к регенеративным коксовальным печам, снабженным нагревательными камерами с дымовыми пролетами, расположенными в нижней части камер и служащими для канализация отработанных холодных газов.

Существующие конструкции коксовальных печей обусловлены стремлением осуществить следующие основные положения: достижение удобного и полного регулирования горения газа в коксовальных печах; уменьшение в печных каналах до минимума сопротивления течению газов и устранение необходимости создавать усиленную тягу путем установки вентиляторов; максимальное использование тепла, развиваемого при горении газа, и равномерное распределение тепла по обогревающим поверхностям печи, а также сокращение времени на уход за печью. Эти основные положения почти во всех конструкциях коксовальных печей разрешаются (в одних более удачно, в других менее) - устройством в стенках между соседними коксовальными камерами обогревательных горизонтальных (печи системы Simon-Carves, Semet-Solvay) или вертикальных (печи системы , Koppers, Otto, Still, Pietie E. и др.) каналов, которые частично (печи системы Roberts) или полностью заполняют собой всю полость (обогревательную камеру) между стенками коксовальных камер и число которых достигает нескольких десятков. Каждый канал снабжен своей горелкой и индивидуальным регенератором, а для осуществления всей печкой установки требуется несколько сот различных типов фасонных кирпичей, что все вместе взятое весьма усложняет устройство в целом.

Предлагаемое изобретение имеет целью разрешить задачу целесообразного обогрева коксовальных печей при простом конструктивном выполнении нагревательных устройств и при простом обслуживании их. Оно основывается на разработанной автором гидравлической теории движения газов, рассматривающей указанное движение, как следствие изменения плотности газов при нагревании. Анализируя естественное поведение отдельных струек газа, а также естественное направление их потоков, автор нашел, что в случае малых скоростей газов в замкнутом сверху и с боков объеме - в нагревательных каперах образуется род отстойника, в котором происходит естественное разделение газов по их плотностям. Это явление аналогично процессу, протекающему в отстойных бассейнах для жидкостей: смесь из жидкостей разных удельных весов в, отстойнике располагается и расслаивается в зависимости от удельных весов составных ее частей. Точно такое же расслоение газов будет иметь место и в замкнутом с трех сторон объеме (нагревательных камерах), при чем газовые частицы с меньшими плотностями, но более высокой температурой располагаются в верхней части нагревательных камер, а газовые частицы с большими плотностями, т.- е. менее нагретые, - в нижних их частях. По горизонталям плотность газов будет одинаковой, что соответствует одинаковой их температуре.

Изложенное выше справедливо для случая, когда нагревательная камера не имеет отдачи тепла через свои нагревательные стенки в камеру горения и торцевые стенки печи. В случае же наличия такой теплоотдачи, происходит понижение температуры газов около нагревательных стен, вследствие чего возбуждаются нисходящие конвекционные потоки газов. Эти газы отдают свое тепло нагреваемым стенкам и должны быть удалены в устройство, канализирующее холодные отработанные газы. Постоянная отдача тепла нагревательной камерой требует постоянного пополнения тепла и только в этом случае можно иметь постоянный тепловой режим печи, что достигается подачей горячих газов к нагревательным стенкам и постоянной канализацией продуктов горения. По выходе из горелки газ, смешиваясь с воздухом, загорается. Все химическое тепло, заключающееся в газе, выделяется в виде физической теплоты, идущей на повышение температуры горящей смеси. В результате от горелки получается струйка или поток частиц газа высокой температуры, плотность которых меньше плотности газов в нагревательной камере и которые, поэтому, имеют естественное стремление подниматься кверху.

Таким образом, в целях обогрева коксовальных камер при посредстве одного сплошного потока газов, имеющего при прохождении по поверхности нагревательных стенок близкую к нулю скорость, указанные стенки образуют одну сплошную камеру, поперечное сечение которой во много раз больше сечения вводного отверстия для горючей среды. При этом нагревательная камера свободна от каких-либо перегородок и только в целях сообщения стенкам печи механической прочности, она снабжена связями, соединяющими ее стенки, и сообщена с устройством для подвода и подогрева горючего газа и воздуха при помощи пролетов, устроенных в поду камеры.

На схематическом чертеже фиг. 1 изображает вертикальный разрез печи на коксовальном газе; фиг. 2 - то же, на доменном газе.

Газ подается по газопроводу 3 в камеру 2, где он смешивается с воздухом, поступающим из канала 5 через регенератор 4, и зажигается. Поток горящих газов через пролет 7, расположенный в поду камеры, направляется в лишенную каких-либо перегородок нагревательную сплошную камеру 1. Так как скорость газов в камере 1 весьма незначительна, то по всей длине ее устанавливается сама собой одинаковая, близкая к нулю температура. Некоторая разница в температуре будет только по высоте камеры. Чтобы сравнять эту температуру, необходимо затянуть время реакции горения с тем, чтобы оно шло во всем объеме камеры, для чего нужно сбавить количество воздуха до теоретического и увеличить толщину стенок в верхней трети коксовой камеры, чтобы предохранить верхнюю ее часть от перегрева. По мере отдачи тепла нагревательным стенкам газы, охлаждаясь, опускаются вниз камеры 1 и отводятся через пролет 7¹, камеру 2¹ и регенератор 4¹ в канал 5¹. Камера 1 снабжена связями 6, соединяющими ее стенки и служащими только для сообщения стенкам печи механической прочности. Число пролетов 7, 7¹, расположенных как со стороны коксовыталкивателя, так и со стороны коксовой площадки, может быть различно, в зависимости от той или иной конструкции печи, которая требует всего сорок четыре типа фасонных кирпичей и имеет, как указывает автор, весьма упрощенное обслуживание.

Подобного же типа устройство нагревательной стенки могут иметь и печи, предназначенные для отопления бедным газом (фиг. 2), и печи компаунд, при чем в печах с нагревательными стенками вышеописанного типа для использования тепла отходящих газов могут быть применены вместо регенератов рекуператоры.

Как видно из вышеизложенного описания, никаких перегородок в нагревательной стенке печи нет. Газы предоставлены самим себе. Горящая смесь газа и воздуха всплывает на верх камеры нагревательной стенки, потому что удельный вес ее меньше удельного веса окружающих газов, которые отдают свое тепло стенкам камеры и вдоль этих стенок спускаются вниз, образуя нисходящий поток рядом с восходящим в одном и том же объеме, не разделенном перегородками.

Регенеративная коксовальная печь, отличающаяся тем, что, в целях обогрева каждой стороны коксовальных камер при помощи одного сплошного потока газов, имеющего при прохождении через нагревательную стенку скорость, близкую к нулю, нагревательная стенка имеет одну сплошную камеру, поперечное сечение которой во много раз больше сечения вводного отверстия для горючей среды, каковая камера, в целях сообщения стенкам печи механической прочности, снабжена связями, соединяющими ее стенки, и сообщена с устройством для подвода и подогрева горючего газа и воздуха только при помощи пролетов, устроенных в поду камеры как со стороны коксовыталкивателя, так и со стороны коксовой площадки.