Спосіб та машина для трамбування вугілля, спосіб завантаження і коксування вугілля

1. Спосіб трамбування подрібненого вугілля з його одночасною дегазацією для підвищення позірної густини подрібненого вугілля для завантаження у горизонтальну коксову піч, який включає такі операції: подавання подрібненого вугілля на розташовану ззовні горизонтальної коксової печі завантажувальну плиту, яка має бічні стінки та щонайменше одну рухому торцеву стінку для утворення на завантажувальній плиті видовженого шару сухого нетрамбованого вугілля, що має верхню поверхню, та прикладання ударного тиску до верхньої поверхні шару сухого нетрамбованого вугілля з одночасною дегазацією вугілля для утворення шару сухого трамбованого вугілля з позірною густиною від 3 3 приблизно 960 кг/м до приблизно 1200 кг/м . 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що дегазацію шару вугілля здійснюють шляхом підключення джерела вакууму до одного або більше зондів, введених у шар нетрамбованого вугілля. 3. Спосіб за п. 2, який відрізняється тим, що під час здійснення дегазації джерело вакууму створює у шарі нетрамбованого вугілля вакуум від прибли3 зно 185 мм рт. ст. (24,6-10 Па) до приблизно 280 3 мм рт. ст. (37,3-10 Па). 2 (19) 1 3 96446 4 (116) для прикладання періодичного ударного тиску до пресувальної плити (100). 10. Машина (10) для трамбування вугілля та завантаження горизонтальної коксової печі (12) за п. 8, яка відрізняється тим, що додатково включає в себе перфоровані зонди (102), прикріплені до пресувальної плити (100), для дегазації шару нетрамбованого вугілля під час здійснення процесу трамбування. 11. Машина (10) для трамбування вугілля та завантаження горизонтальної коксової печі (12) за п. 8, яка відрізняється тим, що додатково включає в себе опору (118) для підтримування завантажувального візка (14) під час здійснення процесу трамбування. 12. Машина (10) для трамбування вугілля та завантаження горизонтальної коксової печі (12) за п. 8, яка відрізняється тим, що додатково включає в себе заслінний пристрій (80), прикріплений поряд із щонайменше однією рухомою торцевою стінкою (72) для утримання трамбованого вугілля у горизонтальній коксовій печі (12) тоді, коли транспортувальну плиту (32) витягають з цієї печі (12). 13. Машина (10) для трамбування вугілля та завантаження горизонтальної коксової печі (12) за п. 8, яка відрізняється тим, що завантажувальний візок (14) додатково включає в себе механізм (34) регулювання висоти для регулювання висоти транспортувальної плити (32) під час здійснення процесу завантаження цієї коксової печі (12) трамбованим вугіллям. 14. Машина (10) для трамбування вугілля та завантаження горизонтальної коксової печі (12) за п. 8, яка відрізняється тим, що додатково включає в себе призначений для подавання нетрамбованого вугілля у завантажувальний візок (14) пристрій (16) для подавання та розрівнювання вугілля, який включає в себе висувний лоток (96) та бункердозатор (92) вугілля, з якого вугілля потрапляє у згаданий лоток (96) для подавання заздалегідь визначеної кількості вугілля у завантажувальний візок (14) та для розрівнювання нетрамбованого вугілля на транспортувальній плиті (32). 15. Спосіб завантаження і коксування вугілля низької якості у горизонтальній нерегенеративній коксовій печі, який включає такі операції: подавання подрібненого вугілля на транспортувальну плиту, яка містить пересувну лопату, бічні стінки та щонайменше одну рухому торцеву стінку, для утворення шару сухого нетрамбованого вугілля, прикладання тиску до верхньої поверхні шару сухого нетрамбованого вугілля з одночасною дегазацією вугілля для утворення шару сухого трамбованого вугілля з позірною густиною від приблизно 3 3 960 кг/м до приблизно 1200 кг/м , подавання лопати з трамбованим вугіллям у коксову піч, витягання лопати з горизонтальної коксової печі з утриманням трамбованого вугілля у ній, та виконання процесу коксування трамбованого вугілля у цій коксовій печі. 16. Спосіб за п. 15, який відрізняється тим, що дегазацію виконують шляхом вакуумування шару вугілля. 17. Спосіб за п. 16, який відрізняється тим, що вакуумування шару вугілля виконують із застосуванням джерела вакууму, яке створює вакуум від 3 приблизно 185 мм рт. ст. (24,610 Па) до приблиз3 но 280 мм рт. ст. (37,310 Па). 18. Спосіб за п. 15, який відрізняється тим, що тиск на верхній поверхні шару нетрамбованого вугілля створюють енергією удару від приблизно 2 кгс·м (19,6 Па) до приблизно 3,5 кгс·м (34,3 Па) на 1 кг вугілля. 19. Спосіб за п. 15, який відрізняється тим, що дегазація включає підключення джерела вакууму до одного або більше зондів, введених у шар нетрамбованого вугілля. 20. Спосіб за п. 15, який відрізняється тим, що дегазація включає вільне відведення повітря через один або більше зондів, введених у шар нетрамбованого вугілля. 21. Спосіб за п. 15, який відрізняється тим, що подрібнене вугілля трамбують від початкової позі3 рної густини від приблизно 640-800 кг/м до позір3 ної густини приблизно 960-1200 кг/м за менше ніж приблизно 3 хв. 22. Спосіб за п. 15, який відрізняється тим, що операція прикладання тиску до верхньої поверхні шару нетрамбованого вугілля включає трамбування шару нетрамбованого вугілля шляхом завдавання від одного до приблизно п'яти ударів по пресувальній плиті, яка перебуває у контакті з верхньою поверхнею шару нетрамбованого вугілля. 23. Спосіб за п. 15, який відрізняється тим, що процес коксування включає нагрівання трамбованого вугілля у горизонтальній коксовій печі за певної температури та протягом певного часу у відновній атмосфері для отримання металургійного коксу. [0001] Винахід має відношення до способу та машини для виготовлення коксу з вугілля, зокрема, до вдосконаленого способу та машини для трамбування вугілля перед подаванням у нерегенеративну коксову піч. [002] Кокс являє собою тверде вуглецеве паливо і джерело вуглецю, яке застосовується для розплавлення і відновлення залізної руди при виробництві сталі. У процесі виробництва заліза в доменну піч подають залізну руду, кокс, нагріте повітря і вапняк або інші флюси. Нагріте повітря підтримує горіння коксу, який забезпечує тепло і джерело вуглецю для відновлення оксидів заліза до заліза. Вапняк або інші флюси можуть додаватись для реагування і видалення з розплавленого заліза кислих домішок, які називають шлаком. Вапнякові домішки спливають на поверхню розплавленого заліза, звідки їх скачують. 5 [003] За одним зі способів, відомим як "томпсонівський спосіб коксування", кокс, який застосовують для переробки металевих руд, як описано вище, одержують шляхом періодичного подавання пилоподібного вугілля у герметично закриту піч, яку нагрівають до дуже високих температур впродовж 24-48 год за умов ретельно контрольованої атмосфери у печі. Коксові печі застосовують впродовж багатьох років для перетворення вугілля на металургійний кокс. У процесі коксування тонкоподрібнене вугілля нагрівають за контрольованих температурних умов для видалення летких речовин з вугілля і одержання розплавленої маси, яка має заздалегідь визначену пористість і міцність. Оскільки виробництво коксу є періодичним процесом, одночасно працюють багато коксових печей, які у подальшому називають "коксовою батареєю". [004] Після завершення циклу коксування готовий кокс видаляють із печі і гасять водою. Охолоджений кокс може просіюватись і завантажуватись у залізничні вагони або вагонетки для перевезення або пізнішого застосування чи доставлятись безпосередньо у чавуноплавильну піч. [0005] Процес розплавлення та спікання зерен вугілля, який відбувається під час процесу нагрівання, являє собою найбільш важливу частину процесу коксування. Ступінь розплавлення та ступінь асиміляції зерен вугілля у розплавлену масу визначають характеристики виготовленого коксу. Для виготовлення найбільш міцного коксу з певного вугілля або суміші вугілля існує оптимальне співвідношення активних складників вугілля до інертних. Пористість та міцність коксу є важливими параметрами для процесу переробки руди та визначаються родовищем вугілля та/або способом коксування. [006] Вугільні зерна або суміш вугільних зерен завантажують у гарячі печі за заздалегідь визначеним графіком, і вугілля нагрівають впродовж заздалегідь визначеного періоду часу у печах для видалення летких речовин з одержуваного коксу. Процес коксування значною мірою залежить від конструкції печі, типу вугілля і застосовуваної температури перетворення. Печі у процесі коксування можна регулювати так, щоб коксування вугільної шихти кожного разу здійснювалося впродовж приблизно однакового періоду часу. Після завершення коксування вугілля кокс виштовхують із печі і гасять водою для охолодження коксу нижче температури займання. Гасіння необхідно ретельно контролювати для того, щоб кокс не абсорбував забагато вологи. Після гасіння кокс просівають і завантажують у залізничні вагони або вагонетки для перевезення. [0007] Оскільки вугілля завантажують у гарячі печі, більшість операцій процесу завантаження вугілля автоматизовані. У печах із щілиноподібною камерою вугілля звичайно завантажують через щілинні отвори або люки у верхній частині печей. Як правило, такі печі високі та вузькі. Пізніше для виготовлення коксу застосовували горизонтальні нерегенеративні або регенеративні коксові печі. Горизонтальні печі описані, наприклад, у патентах США № 3,784,034 та № 4,067,462 на ім'я Томпсон (Thompson). У нерегенеративних або регенерати 96446 6 вних коксових печах для горизонтального подавання подрібненого вугілля у печі застосовують транспортери, де утворюється видовжений шар вугілля висотою приблизно 101 см, довжиною приблизно 13,7 м та шириною приблизно 3,6 м. [0008] Оскільки ресурси джерел вугілля, придатного для виготовлення металургійного вугілля, скорочуються, то були здійснені спроби виготовлення сумішей слабококсівного або некоксівного вугілля з коксівним вугіллям для одержання вугільної шихти, придатної для завантаження печей. Одна зі спроб являє собою застосування трамбованого вугілля. Вугілля може бути утрамбоване перед або після його подавання у піч. Якщо вугільні транспортери є придатними для завантаження печей подрібненим вугіллям, яке згодом частково трамбують у печі, то такі транспортери, як правило, непридатні для завантаження печей утрамбованим вугіллям. В ідеалі вугілля має бути утрамбоване до густини більше ніж 50 фунтів на 3 кубічний фут (245 кг/м ) для поліпшення придатності до коксування вугілля нижчої якості. Відомо, що коли процент вугілля нижчої якості у вугільній суміші підвищується, то потрібні вищі рівні трамбування вугілля приблизно до 65-70 фунтів на кубіч3 ний фут (315-340 кг/м ). [0009] Однак наявні на цей час процеси непридатні для виготовлення ( трамбованого вугілля з по суті однорідною позірною густиною по усій глибині видовженого шару вугілля. Такі процеси також є складними та вимагають значних витрат часу. Виходячи з цього, існує потреба у способі та машині для трамбування вугілля та завантаження коксових печей трамбованим вугіллям. Також існує потреба в машині, яка забезпечує зведення до мінімуму часу, потрібного для утворення по суті однорідного шару трамбованого вугілля для виготовлення металургійного коксу. [00010] У відповідності з вищезгаданим та іншими потребами цим винаходом запропоновані високошвидкісні способи підвищення позірної густини подрібненого вугілля, машина для підвищення позірної густини подрібненого вугілля та способи виготовлення металургійного коксу. Оскільки такий спосіб включає подавання подрібненого вугілля на розташовану ззовні коксової печі завантажувальну плиту для утворення на завантажувальній плиті видовженого шару сухого нетрамбованого вугілля, що має верхню поверхню. Завантажувальна плита має бічні стінки та щонайменше одну рухому торцеву стінку. До верхньої поверхні шару сухого нетрамбованого вугілля прикладають ударний тиск з одночасною дегазацією вугілля для утворення шару сухого трамбованого вугілля, яке має позірну густину від 3 3 приблизно 960 кг/м до приблизно 1200 кг/м . [00011] За іншим аспектом приклад здійснення винаходу передбачає машину для трамбування вугілля та завантаження коксової печі. Машина включає в себе транспортувальну плиту для розміщення шару вугілля, яка має бічні стінки, щонайменше одну рухому торцеву стінку та механізм пересування транспортувальної плити для завантаження трамбованого вугілля у коксову піч. Для трамбування вугілля передбачений пристрій тра 7 мбування вугілля. Цей пристрій трамбування вугілля має пресувальну плиту для прикладання тиску до верхньої поверхні шару сухого нетрамбованого вугілля, розміщеного на транспортувальній плиті. Застосовано також джерело вакууму для дегазації шару нетрамбованого вугілля під час здійснення процесу трамбування для утворення шару сухого трамбованого вугілля, яке має позірну 3 густину від - приблизно 960 кг/м до приблизно 3 1200 кг/м . [00012] За іншим аспектом приклад здійснення винаходу передбачає спосіб використання горизонтальної нерегенеративної коксової печі із застосуванням джерела вугілля відносно низької якості. Спосіб включає стадію подавання подрібненого вугілля на транспортувальну плиту з утворенням шару сухого нетрамбованого вугілля. Транспортувальна плита має пересувну лопату, бічні стінки та щонайменше одну рухому торцеву стінку. Тиск прикладають до верхньої поверхні шару сухого нетрамбованого вугілля з одночасною дегазацією вугілля для утворення шару сухого трамбованого вугілля, яке має позірну густину від приблизно 960 3 3 кг/м до приблизно 1200 кг/м . Лопату з трамбованим вугіллям подають у коксову піч та витягують із коксової печі з утриманням трамбованого вугілля у коксовій печі. Після цього здійснюють процес коксування трамбованого вугілля у коксовій печі. [00013] Описані спосіб та машина забезпечують унікальні переваги для здійснення коксування, включаючи виготовлення вугілля з відносно високою позірною густиною за відносно короткий час. Інша перевага цього способу та машини полягає у тому, що для трамбування вугілля та подавання трамбованого вугілля у коксову піч можуть бути застосовані відносно прості механічні пристрої. Ще одна перевага полягає у тому, що утворений у такий спосіб шар вугілля по суті є утрамбованим по глибині до приблизно однакової однорідної позірної густини. [00014] Переваги описаних варіантів здійснення можуть бути зрозумілими з посиланням на докладний опис прикладів здійснення винаходу та прикладені креслення, виконані не у масштабі, на яких однакові позначення позицій означають аналогічні або подібні елементи на кількох фігурах. Фіг. 1 являє собою виконаний не у масштабі схематичний вигляд зверху завантажувального візка, дільниці завантажування вугілля та дільниці трамбування для коксової батареї за одним із варіантів здійснення винаходу; Фіг. 2 являє собою виконаний не у масштабі вигляд збоку завантажувального візка за одним із варіантів здійснення винаходу; Фіг. 3 являє собою виконаний не у масштабі вигляд з торця завантажувального візка за одним із варіантів здійснення винаходу; Фіг. 4 являє собою виконаний не у масштабі вигляд збоку механізму регулювання висоти за одним із варіантів здійснення винаходу; Фіг. 5 являє собою виконаний не у масштабі розріз завантажувального візка за одним із варіантів здійснення винаходу; Фіг. 6-7 являють собою виконані не у масштабі вигляд збоку частини завантажувального візка, 96446 8 виконаного за одним із варіантів здійснення винаходу для здійснення завантаження вугілля; Фіг. 8 являє собою виконаний не у масштабі вид у перспективі заслону та рухомої рами за одним із варіантів здійснення винаходу; Фіг. 9-10 являють собою виконані не у масштабі вигляд збоку частини завантажувального візка, виконаного за одним із варіантів здійснення винаходу, після здійснення завантаження вугілля; Фіг. 11 являє собою виконаний не у масштабі вигляд у перспективі регульованої торцевої стінки завантажувального візка за цим винаходом; Фіг. 12 являє собою виконаний не у масштабі вигляд збоку дільниці завантажування вугілля за одним із варіантів здійснення винаходу; Фіг. 13 являє собою виконаний не у масштабі вигляд збоку дільниці трамбування вугілля за одним із варіантів здійснення винаходу; Фіг. 14 являє собою схематичний вигляд вакуумного насоса та системи уловлювання пилу для дільниці трамбування вугілля, показаної на Фіг. 13. Фіг. 15 являє собою виконаний не у масштабі вигляд збоку частини дільниці трамбування вугілля, показаної на Фіг. 13; та Фіг. 16 являє собою графік залежності позірної густини від енергії удару для вугілля, трамбованого із застосуванням способів та машин за описаними варіантами здійснення. [00015] Як більш докладно описано нижче, високошвидкісна система 10 для трамбування та завантаження вугілля у коксові печі 12 показана на схематичному вигляді зверху, показаному на Фіг. 1. Система включає в себе пересувний завантажувальний візок 14 для завантаження вугілля, машину 16 завантажування вугілля, призначену для наповнювання завантажувального візка для завантаження вугілля, а також стаціонарну машину 18 трамбування вугілля для утрамбовування вугілля у пересувному завантажувальному візку 14 для завантаження вугілля. Система 10, зокрема, придатна для утворення шару трамбованого вугілля товщиною від приблизно 75 см до приблизно 125 см, довжиною від приблизно 10 м до приблизно 15 м та шириною від приблизно 2 м до приблизно 5 м для завантаження горизонтальної нерегенеративної коксової печі 12. [00016] Типова горизонтальна нерегенеративна коксова батарея включає в себе множину суміжних коксових печей 12. Кожна з коксових печей 12 має бік 20 завантаження вугілля та бік 22 вивантаження коксу, протилежний до боку 20 завантаження вугілля. Цикл коксування вугілля може становити від 24 год до 48 год або більше залежно від кількості вугілля, яке завантажують у коксову піч 12. Наприкінці циклу коксування кокс виштовхують з печі 12 у коксонапрямний візок, розташований з боку вивантаження коксу з печі із застосуванням виштовхувача, розташованого поблизу боку 20 завантаження вугілля печі 12. Штовхач може бути розташований на завантажувальному візку 14, на якому також може бути встановлений механізм для відсування дверей печі з боку 20 завантаження вугілля перед виштовхуванням коксу з печі 12. [00017] Як показано на Фіг. 1, завантажувальний візок 14 виконаний з можливістю пересування 9 рейками 24, розташованими поблизу печі 12, яка має бути завантажена, до дільниці 25 завантажування для наповнення завантажувального візка 14 заздалегідь визначеною кількістю вугілля, та до дільниці 27 трамбування, на якій розташована машина 18 для трамбування. Машина 16 завантажування вугілля також виконана з можливістю окремого пересування піднятими рейками 26, перпендикулярними до рейок 24, для пересування вздовж завантажувального візка 14 та для пересування до розташованої поблизу вугільної башти 28 для заповнення машини 16 завантажування вугілля заздалегідь визначеною кількістю вугілля. [0018] На Фіг. 2-12 більш докладно показані та описані різні аспекти компонентів системи 10. На Фіг. 2 показано, що завантажувальний візок 14 включає в себе основну опорну раму 30, транспортувальну плиту або лопату 32 для подавання вугілля, опорну раму 33 транспортувальної плити та механізм 34 регулювання висоти, прикріплений до рами 30, для встановлення висоти транспортувальної плити 32 відносно пода печі для завантажування печі 12 вугіллям. Механізм 34 регулювання висоти також може бути застосований для опускання транспортувальної плити 32 на нерухомі стійки, більш докладно описані нижче, для поглинання ударних навантажень під час здійснення трамбування вугілля. [00019] Механізм 34 регулювання висоти включає в себе один або більше приводів 36 для піднімання та опускання опорних напрямних 38 з опорними роликами 40 або ковзними опорами для поступального пересування транспортувальної плити 32. Привод 36 може бути вибраний з різноманітних механізмів, таких як черв'ячні передачі, ланцюгові приводи, гідравлічні циліндри тощо. Привод 36 з гідравлічним циліндром особливо придатний для застосування у механізмі 34 регулювання висоти, описаному у цій заявці. [00020] Докладніше складові частини механізму 34 регулювання висоти для піднімання та опускання транспортувальної плити 32 показані на Фіг. 3 та Фіг. 4. Фіг. 3 являє собою вигляд з торця завантажувального візка 14, де показаний механізм 34 регулювання висоти, прикріплений до рами 30, а Фіг. 4 являє собою збільшений вигляд збоку механізму 34 регулювання висоти. Привод 36 прикріплений до рами 30 та до першого шарнірного важеля 44, на якому встановлені колеса 42. Перший шарнірний важіль 44 механічно з'єднаний тягою 45 або іншим жорстким засобом з'єднання із зовнішнім шарнірним важелем 46 (Фіг. 4), який пересувається разом із першим шарнірним важелем 44 під дією з'єднувальної тяги 45. Як перший шарнірний важіль 44, так і зовнішній шарнірний важіль 46 шарнірно з'єднані з рамою 30. [00021] При приведенні у дію приводу 36 шарнірний важіль 44 та шарнірний важіль 46 піднімаються або опускаються, таким чином піднімаючи або опускаючи напрямні 38, на які спирається транспортувальна плита 32. Колеса 42 забезпечують пересування напрямних 38 та транспортувальної плити 32 у напрямку до або від печі 12 за необхідністю для належного розташування завантажува 96446 10 льного візка 14 відносно печі 12, яка має бути завантажена. [00022] 3 причини наявності відхилень висоти печей відносно базової висоти рейок 24 механізм 34 регулювання висоти може бути застосований для виведення транспортувальної плити 32 на потрібну висоту для поступального пересування у піч 12, яка має бути завантажена вугіллям. Коливання висоти печей звичайно становить від приблизно 1 дюйма (25,4 мм) до приблизно 5 дюймів (127 мм). Відповідно механізм 34 регулювання висоти має бути здатним до пересування та утримання транспортувальної плити 32 на рівні, який може змінюватися від 1 дюйма (25,4 мм) до 5 дюймів (127 мм) відносно базової висоти транспортувальної плити 32. Зрозуміло, що діапазони рівнів висоти, які можуть бути потрібні для конкретної коксової батареї, можуть змінюватися більш ніж від приблизно 1 дюйма (25,4 мм) до приблизно 5 дюймів (127 мм). Механізм регулювання висоти може також телескопічно подавати транспортувальну плиту 32, опорні напрямні 38 та опорні ролики 40 у напрямку до печі 12 для завантаження печі та від печі для пересування завантажувального візка вздовж рейок 24 під час відсування інших конструкцій печі. Для пересування рейок 38 та транспортувальної плити 32 у напрямку до печі та від неї може бути застосований окремий привід. [00023] Рама 30 завантажувального візка 14 включає в себе колеса 50 для пересування завантажувального візка 14 вздовж рейок 24 з боку 20 завантаження вугілля печі 12, яка має бути завантажена трамбованим вугіллям. Колеса 50 також уможливлюють позиціонування завантажувального візка 14 на дільниці 25 завантажування вугіллям та на дільниці 18 трамбування вугілля, більш докладно описаних нижче. [00024] Вздовж транспортувальної плити 32 розташовані перекидні відкидні бічні стінки 52. Відкидні бічні стінки 52 можуть бути повернуті назовні від трамбованого вугілля на транспортувальній плиті 32, коли транспортувальну плиту 32 та трамбоване вугілля на ній подають у піч 12. Повертання перекидних бічних стінок 52 назовні від трамбованого вугілля забезпечує зменшення тертя між бічними стінками 52 та трамбованим вугіллям. [00025] Як показано на Фіг. 5, відкидні бічні стінки 52 шарнірно прикріплені своїми першими краями 58 опорних елементів 54 стінок та можуть бути виведені з контакту з трамбованим вугіллям або зафіксовані від можливого руху, як показано та описано. Механізми 60А та 60В фіксації можуть бути застосовані для відкидних бічних стінок 52 для запобігання руху відкидних бічних стінок 52 під час здійснення процесу трамбування вугілля. Кожний з механізмів 60А та 60В фіксації включають в себе поворотний важіль 62, який має ролик 64, розташований поблизу першого кінця 66 важеля, та привідний механізм 68, розташований поблизу від другого кінця 70 ! важеля. Механізм 60А фіксації показаний на Фіг. 5 в першому незафіксованому положенні, а механізм 60В фіксації показаний у другому зафіксованому положенні. 11 [00026] Із щонайменше одного боку 76 завантажувального візка 14 розташована рухома торцева стінка 72 та заслін 80, прикріплені з різних боків заслінного пристрою 78, як більш докладно показано на Фіг. 6. Заслінний пристрій 78 з рухомою торцевою стінкою 72 та заслоном 80 може бути ι опущений у нижнє положення для завантажування вугілля та трамбування вугілля на транспортувальній плиті 32. Коли заслінний пристрій 78 повертають у верхнє положення, як показано на Фіг. 6, транспортувальна плита 32 та трамбоване вугілля 74 на ній може бути подане у піч 12 для її завантаження. [00027] Під час здійснення завантаження печі заслінний пристрій 78 (Фіг. 7 та Фіг. 8), який включає в себе заслін 80, може бути повернутий вгору за допомогою приводу 82 так, щоб трамбоване вугілля 74 могло бути подане у - піч 12. Після того як піч 12 завантажена трамбованим вугіллям 74, заслінний пристрій 78 може бути опущений вниз за допомогою приводу 82 та може бути поданий у напрямку до печі за допомогою каретки 83 для введення заслону 80 у піч 12 до трамбованого вугілля 74 для утримання трамбованого вугілля 74 в печі 12 тоді, коли транспортувальну плиту 32 витягають з печі 12, як показано на Фіг. 9 та Фіг. 10. Після того як транспортувальну плиту 32 витягнуть з печі, заслін 78 піднімають вгору, після чого відводять за допомогою каретки 83 у положення, показане на Фіг. 6. [00028] 3 протилежного кінця транспортувальної плити розташована торцева стінка 84, яка може бути нерухомою або рухомою у вертикальному напрямку. За одним із варіантів здійснення торцева стінка 84 може бути подана вгору або вниз для проходу висувного лотка 96 в машині 16 завантажування вугілля (Фіг. 12). Деталі регульованої торцевої стінки 84 показані на Фіг. 11. Ця регульована торцева стінка 84 має нерухому секцію 85, прикріплену до рами 33, та рухому секцію 87, яка може бути піднята та опущена привідним механізмом 89. [00029] Транспортувальна плита 32 може подаватися у піч 12 та з неї із застосуванням передачі у вигляді системи 86, яка складається з потужного високошвидкісного ланцюга та зубчастих колес, де ланцюг прикріплений до зовнішньої частини 88 транспортувальної плити 32 для пересування цієї транспортувальної плити 32 по опорним роликам 40, встановленим на опорних напрямних 38 (Фіг. 2). Під час здійснення завантаження вугілля ланцюгова передача 86 подає частину транспортувальної плити 32 у піч 12 так, що трамбоване вугілля може бути укладене на поверхню пода печі, коли транспортувальна плита 32 видалена з печі. Транспортувальна плита 32 має товщину, яка звичайно становить від приблизно 1,5 дюймів (38,1мм) до приблизно 3 дюймів (76 мм), та за варіантом здійснення, якому віддається перевага, виготовлена з сталевого литва. [00030] У пристрої для завантаження трамбованим вугіллям, описаним у патенті США № 6,290,494, виданому на ім'я Бардолл (Barkdoll), зміст якого включено у цей документ шляхом посилання, завантажувальний візок 14, описаний 96446 12 там, факультативно може включати в себе відсік для нетрамбованого вугілля для утворення ізолювального шару нетрамбованого вугілля між транспортувальною плитою 32 та подом печі, коли транспортувальну плиту 32 подають в піч 12. Цей шар нетрамбованого вугілля може ізолювати транспортувальну плиту 32 від тепла, яке випромінює под печі, та може утворювати рівну відносно гладку поверхню для пересування транспортувальної плити 32 у піч 12 та з неї. Вага трамбованого вугілля 74 та транспортувальної плити 32 є достатньою для того, щоб стискати нетрамбоване вугілля для підвищення його густини вище рівня нетрамбованого вугілля. [00031] На Фіг. 12 показана машина 16 завантажування вугілля, призначена для заповнення завантажувального візка 14. Машина 16 завантажування вугілля включає в себе підняту рейкову конструкцію 90 для рейок 26, а також бункердозатор 92, виконаний з можливістю пересування у напрямку по суті перпендикулярному до рейок 24 для заповнення завантажувального візка 14 по суті однаковою заздалегідь визначеною кількістю вугілля. Рейки 26 також уможливлюють позиціонування машини 16 завантажування вугілля поблизу вугільної башти 28 для повторного заповнення бункера-дозатора 92 заздалегідь визначеною кількістю вугілля. Поперечний транспортер 94 подає вугілля з вугільної башти 28 у бункер-дозатор 92. Бункер-дозатор 92 є достатньо великим для розташування приблизно 50-60 тон подрібненого вугілля. [00032] 3 боку завантаження 98 бункерадозатора 92 розташований висувний лоток та розрівнювальний пристрій 96 для по суті рівномірного наповнення завантажувального візка 14 нетрамбованим вугіллям. Коли бункер-дозатор 92 пересувається від одного кінця завантажувального візка 14 до іншого кінця завантажувального візка 14 рейками 26, вугілля дозовано подається у завантажувальний візок 14 та розрівнюється для утворення по суті плоскої поверхні для здійснення процесу трамбування. Висувний лоток має профіль, який утворює "лінзовий профіль" вугілля по ширині транспортувальної плити 32. "Лінзовий профіль" означає, що глибина нетрамбованого вугілля поблизу бічних стінок 52 більше, ніж глибина вугілля у більшій частині ширини подин транспортувальноъ плити 32. [00033] Вугілля, придатне для виробництва металургійного коксу, звичайно подрібнене так, що щонайменше приблизно 80% має середній розмір зерен менше ніж приблизно 3 мм, який визначають із застосуванням стандартних способів здійснення гранулометричного аналізу. Нетрамбоване вугілля також має значення вологості, що становить від приблизно 6% (мас.) до приблизно 10% (мас), та позірну густину, яка становить від приблизно 640 3 3 кг/м до приблизно 800 кг/м . Приблизно 50-60% об'єму нетрамбованого вугілля, завантаженого на транспортувальну плиту 32, звичайно становлять зерна вугілля, а приблизно 40-50% об'єму - пори. [00034] Після заповнення завантажувального візка 14 заздалегідь визначеною кількістю вугілля, яка звичайно становить приблизно 45-55 тон ву 13 гілля, завантажувальний візок 14 подають до дільниці 27 трамбування для ущільнення вугілля. На дільниці 27 трамбування встановлена машина 18 трамбування для швидкого ущільнення вугілля в завантажувальному візку 14 (Фіг. 13-15). Машина 18 трамбування включає в себе пресувальну плиту 100, яка може являти собою єдину плиту, довжина якої по суті дорівнює довжині шару нетрамбованого вугілля на транспортувальній плиті, або ж пресувальна плита 100 може являти собою декілька плит, які перекривають довжину шару нетрамбованого вугілля. Пресувальну плиту 100 опускають на нетрамбоване вугілля, подане на дільницю 27 трамбування. Як показано на Фіг. 15, пресувальна плита 100 має той самий "лінзовий профіль", що й нетрамбоване вугілля. [00035] 3 певним інтервалом на пресувальній плиті 100 розташована множина зондів 102 дегазаторів, які заходять у шар нетрамбованого вугілля на приблизно 80% глибини шару нетрамбованого вугілля для забезпечення дегазації нетрамбованого вугілля під час здійснення процесу трамбування. Придатні зонди 102 можуть бути виконані у вигляді перфорованої трубки, яка має зовнішній діаметр приблизно 5 см та довжину приблизно 60 см. Ці зонди розташовані з міжцентровою відстанню приблизно 120 см один від одного по поверхні нетрамбованого вугілля. [00036] Зонди 102 можуть бути з'єднані з атмосферою або можуть бути з'єднані через систему трубопроводів із вакуумним насосом 104 та системою 106 уловлювання пилу, як показано на Фіг. 14. Під час здійснення процесу трамбування вакуумний насос 104 може створювати на зондах 102 3 вакуум від приблизно 185 мм рт.ст. (24,6·10 Па) 3 до приблизно 280 мм рт.ст. (37,3·10 Па) для видалення захопленого повітря з шару нетрамбованого вугілля під час здійснення процесу трамбування. Об'ємна швидкість потоку газу під час здійснення процесу трамбування може становити 3 3 від приблизно 50 м /хв до приблизно 85 м /хв. Вакуумний резервуар 108 може бути застосований як короткочасне джерело вакууму для дегазації вугілля під час здійснення процесу трамбування. [00037] Гази, зібрані із шару вугілля, подаються у систему 106 уловлювання пилу через мережу 110, як показано стрілкою 112. Очищені гази, що відводяться, виходять із вакуумного насоса 104 у атмосферу, як показано стрілкою 114. [00038] Перевага застосування вакуумного насоса 104 та системи 106 уловлювання пилу під час 96446 14 здійснення процесу трамбування полягає у тому, що будь-який пил, який може утворюватися під час здійснення процесу трамбування, може бути зібраний у системі 106 уловлювання пилу, а не викинутий у атмосферу. Інша перевага застосування вакуумного насоса 104 під час здійснення процесу трамбування полягає у тому, що може бути зменшений вміст вологи у вугіллі. Завдяки цьому можуть бути зменшена витрата енергії для коксування вугілля. [00039] Іншим компонентом машини 18 трамбування є одна або більше трамбовок 116, які призначені для утворення ударного тиску на пресувальній плиті 100 для підвищення швидкості трамбування вугілля. Оскільки шар вугілля піддають дегазації під час здійснення процесу трамбування, то трамбовки 116 мають утворювати тиск від приблизно 2 кгс·м (19,6 Па) до приблизно 3,5 кгс·м (34,3 Па) на 1 кг вугілля для трамбування вугілля до потрібної позірної густини. Відомі пристрої для трамбування вугілля звичайно вимагають створення більше ніж 3,5 кгс·м (34,3 Па) на 1 кг вугілля для утворення вугілля позірної густини аналогічного рівня. [00040] Для того, щоб зменшувати ударні хвилі, які передаються через колеса 50 та рейки 24, можуть бути передбачені опори 118 у зоні 27 трамбування для підтримування завантажувального візка 14. Відповідно механізм 34 регулювання висоти може опускати завантажувальний візок 14 на відстань від приблизно 2 см до приблизно 6 см так, щоб рама 33 (Фіг. 3) завантажувального візка 14 спиралася головним чином на опори 118, а не на колеса 50 та раму 30. [00041] Машина 18 для трамбування, описана вище, може бути утрамбувати глибокий шар вугілля за менше ніж приблизно 3 хв, та може утрамбувати глибокий шар вугілля за менше ніж приблизно 30 с, наприклад, за приблизно 15 с "Глибокий шар" означає шар нетрамбованого вугілля, який має глибину від приблизно 135 см до приблизно 145 см. Машина 18 трамбування, описана тут, може утворювати по суті рівномірно утрамбований по глибині шар вугілля. Відомі процеси трамбування звичайно не забезпечують рівномірне трамбування по глибині шару вугілля. [00042] Тривалість типового циклу заповнення завантажувального візка 14 приблизно 52 тонами вугілля та трамбування вугілля до потрібної позір3 ної густини приблизно 1040 кг/м вказана у нижченаведеній таблиці. Таблиця 1 № операції 1 2 3 4 5 6 7 Назва операції Опускання висувного лотка завантаження вугілля у візок Завантажувальний візок заповнений вугіллям (довжина 14 м) Відведення висувного лотка завантаження вугілля Подавання візка до дільниці трамбування Опускання пресувальної плити у нетрамбоване вугілля Вмикання вакууму та циклу трамбовок (5 разів) Виведення пресувальної плити із утрамбованого вугілля Загальний час Тривалість (секунди) 10 45 10 25 10 30 15 2 хв 25 с 15 96446 [00043] Слід розуміти, що увесь процес заповнення та трамбування вугілля із застосуванням систем трамбування та дегазації, описаний вище, може бути здійснений за менше ніж приблизно 3 хв для кількості нетрамбованого вугілля та потрібної позірної густини, зазначеної у цьому прикладі. [00044] У наведеному нижче прикладі були проведені випробування трамбування на 13 тонах вугілля для визначення отриманої глибини та позірної густини трамбованого вугілля після трамбу 16 вання шару нетрамбованого вугілля декількома ударами з вільним відведенням повітря із шару вугілля із застосуванням зондів 102, описаних вище. Шар нетрамбованого вугілля був розташований у квадратному ящику розміром 365x365 см з початковою глибиною 129 см. Були завдані декілька ударів з потужністю кожного удару 13800 кгс-м (1,4 кПа). Пресувальна плита 100 та трамбовка мали загальну масу 23 тони. Результати показані у нижченаведеній таблиці та на Фіг. 16. Таблиця 2 Операція Вугілля у ящику (13 тон) Пресувальна плита введена у ящик (4 тони) Трамбовка та пресувальна плита (23 тони) Після першого удару (13800 кг·см=1,4 кПа) Після другого удару (13800 кгс·м=1,4 кПа) Після третього удару (13800 кг·см=1,4 кПа) Після четвертого удару (13800 кг·см=1,4 кПа) Після п'ятого удару (13800 кг·см=1,4 кПа) [00045] У попередньому описі вся машина за винятком стрічок транспортерів, електричних компонентів тощо може бути виготовлена зі сталевого литва або кованої сталі. Відповідно можливе створення міцної конструкції машини, яка забезпечує відносно довгий ресурс машини, придатної для експлуатації у середовищі, де працюють коксові печі. [00046] Машина та способи, описані вище, уможливлюють застосування менш дорогого вугілля для виготовлення металургійного коксу, таким чином зменшуючи загальну вартість коксу. Залежно від конкретного родовища вугілля та досягнутого рівня ущільнення виготовлене за цим винаходом трамбоване вугілля може включати в себе до приблизно 80% (мас.) некоксівного вугілля. Кількість коксу, виготовленого із застосуванням Глибина вугілля (см) 129 126 115 102 97 94 93 91 3 Позірна густина (кг/м ) 761 775 853 960 1013 1040 1056 1072 машини за цим винаходом, може також бути збільшена з 30-40 тон до приблизно 45-55 тон в результаті процесу трамбування. Одержання більш однорідних фізичних параметрів вугілля, наприклад, висоти, ширини та глибини шару вугілля, також являє собою перевагу машини та способів за цим винаходом. [00047] Передбачується, а для фахівців з попереднього опису та прикладених фігур є очевидним, що у описаних варіантах здійснення можуть бути виконані зміни та/або вдосконалення. Відповідно також зазначається, що попередній опис та прикладені фігури наведені лише з метою ілюстрування прикладів здійснення і не являють собою обмеження обсягу винаходу, точний зміст та обсяг якого визначений прикладеною формулою винаходу. 17 96446 18 19 96446 20 21 96446 22 23 Комп’ютерна верстка Т. Чепелева 96446 Підписне 24 Тираж 23 прим. Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601