Вертикальна коксова піч безперервної дії

Вертикальная коксовая печь непрерывного действия, включающая камеру термообработки с зонами теплового удара, коксования, прокаливания и боковым вертикальным односторонним выступом в зонах коксования и прокаливания, два наклонных канапа для отвода газообразных химических продуктов коксования из камеры термообработки, сообщающиеся с камерой со стороны ее выступа, обогревательные простенки, снабженные горизонтальными отопительными каналами, вертикальные сборные каналы для отвода продуктов горения, расположенные со стороны выступа камеры термообработки по обе ее стороны, и два вертикальных канала дня подачи охламсдающего газа, расположенных со стороны выступа камеры термообработки с обеих ее сторон, причем внешние стороны этих каналов совпадают с внешней стороной камеры термообработки, а внутренние стороны расположены на расстоянии от внешних сторон, равном 0,8-1,2 ширины выступа тмеры. каналы в нижней части сообщаются с вертикальными сборными каналами для отвода продуктов горения, а в верхней части - через регулирующее устройство с атмосферой, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что бокоззй выступ снабжен вертикальной перегородкой, размещенной симметрично по всей его длине, при этом верхний конец перегородки совпадает с верхним торцом бокового выступа, нижний конец ее снабжен соединенным с торцевой стеной выступа непроницаемым перекрытием, перегородка выполнена с размещенными по ее высоте окнами, с площадью поперечного сечения каждого окна равной 1,0-1,2 площади поперечного сечения наклонного канала, а торцевая стена выступа выполнена со сквозными ходами, размещенными напротив каждого окна и снабженными установленными с возможностью возвратно-поступательного перемещения запорными клапанами и наружными крышками, а нижний край нижнего окна расположен на расстоянии от верхнего торца выступа, равном 0,59-0,63 его высоты. Изобретение относится к конструкциям вертикальных коксовых печей непрерывного действия и может быть использовано в отраслях промышленности, связанных с термообработкой тиердых топлив Ближайшим аналогом предложенного технического решения является вертикальная коксовая печь непрерывного действий, включающая камеру термообработки с зонами теплового удара, коксования, прокалива (71) Український науково-дослідний вуглехімічний інститут (72) Кашаба Ірина Федорівна, Гуржи Олександр Сергійович, Карпоо Олександр Васильович, Скляр Михайло Григорович (73) Український державний науководослідний вуглехімічний Інститут (UA) О 5210 ния и боковым вертикальным односторонним выступом в зонах коксования и прокаливания, два наклонных канала для отвода газообразных химических продуктов коксования из камеры термообработки, сообщающиеся с камерой со стороны ее выступа, обогревательные простенки, снабженные горизонтальными отопительными каналами, вертикальные сборные каналы для отвода продуктов горения, расположенные со стороны выступа камеры термообработки по обе ее стороны, а также два вертикальных канала для подачи охлаждающего газа, расположенных со стороны выступа камеры термообработки с обеих ее сторон, причем внешние стороны этих каналов совпадают с внешней стороной камеры термообработки, а внутренние стороны расположены на расстоянии от внешних сторон, равном 0,8-1,2 ширины выступа камеры, каналы в нижней части сообщаются с вертикальными сборными каналами для отвода продуктов горения, а в верхней части - через регулирующее устройство с атмосферой [1]. В основу изобретения поставлена зада ча усовершенствования конструкции верти кальной коксовой печи непрерывного действия, в которой за счет изменения дли5 тельности пребывания паро-газообразных низкопиризованных продуктов в зоне непосредственного контакта их с коксовым пирогом обеспечивается возможность получения каменноугольных смол различной степени пи 10 ролиэа без изменения технологических факторов процесса непрерывного слоевого коксования. Поставленная задача решается тем, что в вертикальной коксовой печи непре15 рывного действия, включающей камеру термообработки с зонами теплового удара, коксования, прокаливания и боковым вертикальным односторонним выступом в зонах коксования и прокаливаний, два наклонных 20 канала для отвода газообразных химических продуктов коксования из камеры термообработки, сообщающиеся с камерой со стороны ее выступа, обогревательные простенки, снабженные горизонтальными отопительВ такой печи регулирование количества 25 ными каналами, вертикальные сборные каналы для отвода продуктов горения, и качества (степени пиролиза) получаемых расположенные со стороны выступа камеры химических продуктов коксования осущесттермообработки по обе ее стороны, и два вляют за счет изменения температуры в боковертикальных канала для подачи охлаждаювом вертикальном выступе при подаче воздуха в дополнительные вертикальные каналы, при- 30 щего газа, расположенных со стороны вымыкающие к боковому вертикальному выстуступа камеры термообработки с обеих ее пу. Поскольку каналы сообщаются в нижней сторон, причем внешние стороны этих кана своей части с вертикальными сборными калов совпадают с внешней стороной камеры налами продуктов горения, то через них возтермообработки, а внутренние стороны расможна подача только ограниченного 35 положены на расстоянии от внешних стоколичества воздуха, т. к. увеличение подачи рон, равном 0,8-1,2 ширины выступа воздуха приводит к разбалансировке гидкамеры, каналы в нижней части сообщаются равлического режима системы отопления. с вертикальными сборными каналами для Ввиду того, что в каждом горизонтале систеотвода продуктов горения, а в верхней части ма регулирования гидравлического режима 40 через регулирующее устройство с атмосфеиндивидуальная, то ее рэзбалансировка рой, согласно изобретению боковой выступ влечет за собой сложные работы по откладке снабжен вертикальной перегородкой, разрежима отопления. Регулирование же промещенной симметрично по всей его длине, цесса режима отопления возможно только ПрИ ЭТОМ ВерХНИЙ КОНеЦ ПерегОрОДКИ СОВПгЭ" в узком диапазоне. При этом в вертикаль- 45 дает с верхним торцом бокового выступа, ном боковом пространстве достигается нижний конец ее снабжен соединенным с температура ^вЭС^С и выше. Но полученторцевой стеной выступа непроницаемым ные при этих температурах каменноугольперекрытием, перегородка выполнена с разные смолы коксования относятся к мещенными по ее высоте окнами, с плопродуктам среднетемпературного коксова- 50 щадью поперечного сечения каждого окна ния, т. е. в них снижено количество легких, равной 1,0-1,2 площади поперечного сечефенольных и поглотительных фракций, больния наклонного канала, а торцевая стена ше нафталиновых, антраценовых и др. вывыступа выполнена со сквозными ходами, сококипящих компонентов. Достичь же размещенными напротив каждого окна и более низкой температуры практически не 55 снабженными установленными с позможноудается из-за указанной выше раэбалансистью возвратно-поступательного прррмещеровки отопительной системы, т. е, в печи по ния запорными клапанами и наружными прототипу невозможно получение каменкрышками, а нижний край нижнего окна расноугольных смол различной степени пироположен на расстоянии от Repxnom лиза выступа, равном 0,59 0,63 п о высоты 5210 Существенные признаки предлагаемого устройства позволяют отоодить химические продукти коксования, в частности каменноугольную смолу, без изменения технологического режима коксования с различной 5 степенью пиролиза, а зависимости от уровня расположения окна, через которое отводится смола при сохранении качества основного продукта - кокса. Строго определенные размеры окон в перегородке обеспе- 10 чивают стабильность гидравлического режима процесса непрерывного слоевого коксования. Клапаны в сквозных ходах с наружными крышками позволяют варьировать место от- 15 бора смолы, а также производить чистку окон перегородки и канала, образованного перегородкой и торцевой стеной вертикального выступа. На фиг. 1 изображен общий вид печи 20 термообработки, фиг. 2 - разрез по А-Л фиг. 1, Вертикальная коксовая печь включает: камеру термообработки 1, с зонами спекания 2 и прокаливания 3. боковым вертикаль- 25 ным односторонним выступом 4 в зонах спекания и прокаливания, обогревательные простенки с горизонтальными отопительными каналами 5, соединенные с двумя сборными вертикальными каналами продуктов 30 горения 6, связанные боровом 7 с дымовой трубой (на рис. не показана), два вертикальных канала 8 для охлаждения бокового вертикального выступа 4 камеры термообработки 1, в нижней части каналы 8 сообщают- 35 ся с вертикальными сборными каналами 6, для отвода продуктов горения, в в верхней с атмосферой через регулирующее устройство 9, два наклонных канала 10 и 11 для отвода паро-гэзообразных продуктов 40 коксования, Боковой вертикальный выступ 4 разделен подлине на два равные части перегородкой 12, в верхней части перегородка ограничена верхним торцом бокового высту- 45 па 4, нижний конец ее соединен с торцевой стеной выступа 4 непроницаемым перекрытием 15. По высоте перегородка 4 имеет окна 13, На высоте (hi) рапной 0,59-0,63 высоты выступа (h) нэ перегородке расположен 50 нижний край нижнего окна 13. Площадь ПО' перечного сечения каждого окна 13 равна 1,0-1,2 площади поперечного сечения наклонного канала 10. Прошв каждого из окон 13 в торцевой стене бокового выступа 4, U5 соосно с ними, выполнены сквозные ходы 16, перекрываемые наружными крышками 17, а кодах 16 размещены с возможностью возвратно-поступательного перемещения запорные клапаны "И Печь работает следующим образом. Определенная порция угольной шихгы с. помощью загрузочных механизмов и уплотненная пресс-толкателем (на рис. не показаны}, поступает о камеру термообработки 1, где она проходит последовательно технологические стадии -тепловогоудара, коксования и прокаливания. Полученный кокс после охлаждения выгружается из уижней части камеры термообработки 1. Обогрев камеры термообработки (1) осуществляется через отопительные простенки, снабженные горизонтальными обогревательными каналами (5), в которых протекает процесс сгорания отопительных газов, подаваемых с одной стороны каналов (5); продукты горения с противоположной стороны каналов (5) поступают в 2 сборных вертикальных канала (6) продуктов горения и отводятся совместно с охлаждающим воздухом через боров (7) в дымовую трубу (на рис. не показана). Газообразные продукты коксования поступают в боковое вертикальное пространст во (4), охлаждаемое через дополнительные каналы (8) воздухом, количество которого регулируется специальным устройством 9. Образовавшиеся при коксовании шихты кизкои высокопиролизованкые газо-парообразные продукты, разделяются из потоки за счет: непроницаемого перекрытия 15, соединяющего нижний конец вертикальной перегородки 12 с торцевой стеной бокового выступа 4 в перегородке 12; окон 13 с запорными клапанами 14, которые могут перемещаться в соосных с ними ходах 16 в торцевой стене бокового выступа 4 и выводятся через два наклонных канала 10 и 11 в улавливающую аппаратуруВысокопиролизованные газо-парообразные продукты из зоны прокаливания с температурой 1000-1050°С. близкие по компонентному составу к восстановительным газам, выводят через нижний наклонный канал 11 и в дальнейшем используют в качестве восстановительного газа, например, в доменном производстве. Низкопиролиэованные паро-газообразные продукты отводятся из зоны спекания 2 при температуре 830-850°С через одно из окон 13 в перегородке 12 при закрытых остальных окнах и через образовавшийся между перегородкой 12 и торцевой стеной бокового выступа 4 канал, в котором температура их ~700°С и поступают в верхний наклонный канал 10, а затем в гаэосбориик, расположенный наверху печи, где они охлаждаются до температуры 80°С и направляются на дальнейшую переработку. 5210 Открывая или закрывая то или иное из окон 13, мы изменяем длительность пребывания паро-газообразных низко пи роли зо ванных продуктов в зоне непосредственного контакта их с коксовым пирогом, т. е. изменяем сте- 5 пень пиролиза продуктов. В зависимости от требовании потребителей в процессе НСК появляется возможность регулировать компонентный состав пэро-газообразных продуктов коксования путем изменения места отбора их 10 при открытии и закрытии соответствующих окон 13 в перегородке 12. При этом, технологические параметры всего процесса коксования остаются неизменными, т. е. изменения в выходе и составе паро-газообразных про- 15 дуктов не затрагивают качества кокса. 8 Площадь поперечного сечения каждого окна была равна 160-192 мм , что соответствовало 1,05-1,2 площади поперечного сечения наклонного канала. 8 табл. 1 приведены данные по обоснованию правомерности выбора предела изменения высоты hi соответствующей расстоянию от верхнего торца бокового оыступа до нижнего края нижнего окна перегородки в долях высоты бокового выступа h. Как видно из приведенных в табл. 1 данных, расположение нижнего края нижнего окна ниже 0,63 высоты бокового выступа приводит к полному пиролизу смолы до сажи и неконденсируемых газов при отборе летучих продуктов коксования через нижнее окно перегородки. Таким образом максиКроме того, сквозные ходы 16 с крышками 17 на торцевой стене докового выступа 4, мально низкое положение нижнего края нижнего окна 0,63 высоты бокового выступа. соосные с окнами 13 перегородки 12, позво20 Верхний предел положения нижнего ляют производить чистку бокового вертикального выступа 4 и окон 13 от края нижнего окна выбран на уровне 0,59 сажеобразной и коксовой пыли без остановвысоты бокового выступа, поскольку дальки работы всего устройства. нейшийего подъем приводит к уменьшению . Пример работы устройства выхода смолы через верхний наклонный гаДля получения данных, позволяющих 25 зоотводящий канал. При этом часть летучих продуктов коксования, содержащих смолу, сопоставить работу вертикальной печи неустремляется к нижнему стояку, пиролизупрерывного действия по основному и предясь на раскаленном коксе, образуют сажу. лагаемому изобретениям, нами были Кроме того, сокращается диапазон регулипроведены исследования на опытно-промышленных установках Харьковского опыт- 30 рования качества смолы в связи с уменьшением высоты перегородки, а следовательно, ного коксохимического завода при и сокращением количества располагаемых одинаковых температурах в обогревательна ней окон. ных простенках, при одинаковом охлаждении бокового вертикального выступа и Расположение перегородки таким обрарежиме проталкивания коксуемой загрузки. 35 зом, что она делит выступ по длине на равКоксовали шихту следующего марочного соные части, обусловлено необходимостью става: сохранить одинаковые скорости движения паро-газообразных продуктов коксования Г-40%; Ж - 3 0 % ; К-15%; ОС - 15% по обе ее стороны. При этом обеспечивается с показателями: Wd = 1,50%; V d a f = 29,41 %; A d = 7,54%; 40 максимальная скорость эвакуации пэро-газообразных продуктов из камеры коксовах = 28 мм; у — 15 мм. ния. Температурный режим обогревательВ табл, 2 приведены данные по обосноных простенков был следующим, °С; ванию правильности выбора пределов изме- зона теплового удара - 1400 45 нения проходного сечения окон в - зона спекания - 1300 вертикальной перегородке при положении Режим проталкивания; нижнего края нижнего окна равном hi = 0,63 - шаг проталкивания - 380 мм h - высоты бокового выступа. - период проталкивания - 60 мин Из данных табл. 2 видно, что /меньшеВысота камеры - 2900 мм 50 ние проходного сечения окон уменьшает выШирина камеры - 360 мм ход целевого продукта (каменноугольной Длина камеры - 1000 мм смолы) из верхнего газоотводпщего стояка. Высота бокового выступа - 1800 мм При этом увеличивается степень пиролиза Расстояние от верхнего торца выстуее. па до нижнего края нижнего окна (hi) = Увеличение сечения окон по сравнению = 1060-1130 мм, что соответствует 0,59-0.63 55 с сечением газоотводящих наклонных канавысоты выступа (h). лов в 1,1-1,2 раза не снижает выхода целеКоличество окон в перегородке - 3 шт. вого продукта и незначительно изменяет Площадь поперечного сечения каждого степень его пиролиза. Дальнейшее увеличенаклонного канала для эвакуации химичение сечения окон нецелесообразно,т. к. не ских продуктов составляла 160 мм 2 . 5210 10 изменяется выход продукта, но создаются Таким образом совокупность предлагаеконструктивные трудности в выполнении мых отличительных признаков выполненных запорных клапанов, з также происходит в вертикальной коксовой печи непрерывного снижение разницы в качестве каменноудействия, позволяет изменять качественные и гольных смол, полученных из двух соседколичественные показатели одного из наиних окон. более ценного и многотонкажного продукта коксования - каменноугольной смолы, расшиВ табл. 3 приведены сопоставительные рить диапазон регулирования ее компонентданные по качеству и составу смолы и кокса, ного состава в зависимости от требований получаемых по основному изобретению и потребителей при высоком качестве получаепредлагаемому при улавливании химических 10 мого кокса. Так, каменноугольная смола, полпродуктов последовательно через три окна учаемая при эвакуации через любое окно в в вертикальной перегородке hi = 1060 мм. вертикальной перегородке соответствует Площадь поперечного сечения каждого требованиям ТУ 14-7-100-89 на "Смолу каокна равна 160 мм или 1,0 площади поперечного сечения наклонных каналов. 15 менноугольную для переработки". Таблица 1 Высота от верхнего торца выступа до нижнего Выход каменноугольной смолы от сухой шихты в долях кг/т % Плотность смолы при 20°С по ТУ 14-7-100-89, кг/м 3 0,70 0.65 0,63 0,60 0,59 0,55 0,50 0 (сажа) 12 35 36 35 34 33 0 (сажа) 1,5 3.5 3,6 3.5 3.4 3,3 1300 1200 1160 1160 1160 1160 1260 1170 ИЗО 1080 1060 990 900 Таблица 2 Окна Наклон канала Выход низ Выход к. у. Качественные показатели к. у. смолы копиролизо- смолы из Плотность Содержание в смоле, % ванных низкопиропри 20°С. газообразлизованфенола нераствори- нафталина кг/м 3 ных продукмых мых в толуотов. % газообразле веществ ных продуктов. % Отбор химических газообразных продуктов через нижнее окно 84 2,5 1201 2.5 12,80 следы 92 3,0 1171 8.2 12.30 1,8 100 3,5 5.1 12,20 1.1 1.2 100 3.5 1159 1157 5,1 12,20 2,40 2,40 100 3,5 1155 5.1 12,00 2,40 1,3 100 3,5 1160 5,5 10,50 2.50 ОЛ 0.9 1.0 12 5210 11 Продолжение габл. 2 Окна Наклон канала Выход низ Выход к. у. Качественные показатели к. у. смолы копиролизо- смолыиз Плотность Содержание в смоле, % ванных низкопиролизованпри 20°С, газообразнераствори- нафталина фенола ных ных продуккг/м 3 мых в толуогазообразтов. % ле веществ ных продуктов, % Отбор химических газообразных продуктов через среднее окно 0,8 84 2,5 1175 4,8 10,52 3,0 0,9 92 3,0 1170 4,8 10,50 3,2 1,0 100 3.7 1160 4,3 10,42 3.4 1.1 100 3.7 1160 4.3 10,42 3.4 1.2 100 3,7 1160 4,3 10,42 3,4 1.3 100 3,7 1160 4,3 10,42 3.4 Отбор химических газообразных продуктов через верхнее окно 0,8 82 2,2 1350 7,9 10,1 3,4 0,9 90 2,9 1220 5,5 10,0 3,4 1.0 100 3,4 1180 5,3 9,7 3,5 1,1 100 3,4 1180 5,3 9,7 3,5 1.2 100 3,4 1180 5,2 9,7 3,5 1.3 100 3.4 1180 4,8 9,7 3,5 Таблица 3 Показатели ~1о основно- По предлагаемому изобретению при му изобре- улавливании к.у. смолы через окна в вертикальной перегородке по высоте тению (снизу вверх) верхнее 1. Качественные показатели каменноугольной смолы по ТУ 14-7-100-89 плотность при 20°С. кг/м 3 массовая доля веществ, нерастворимых о толуоле («-фракция). % массовая доля веществ, нерастворимых в хинолине (аі-фрзкция), % зольность. % среднее нижнее 1165 1120 1160 1180 5,2 5.1 4,0-4,3 5,3 1.2 0.08 1,2 0,08 1,2 0.07 1.2 0,08 13 5210 14 Продолжение тзбл 3 Показатели По основно- По предлагаемому изобретению при му изобре- улавливании к у смолы