Вертикальна піч безперервного шарового коксування

Изобретение относится к области термической переработки каменных углей и может найти применение в коксохимической промышленности для производства металлургического кокса. Прототипом изобретения является вертикальная печь непрерывного слоевого коксования, содержащая необогреваемую металлическую загрузочную секцию, пресс-толкатель, камеру термообработки, снабженную обогревательными простенками, анкерные колонны с пружинными узлами для горизонтального армирования кладки обогревательных простенков и несущие колонны. Недос татком является наличие зазора между загрузочной с екцией и камерой термообработки, который исключает возможность обжатия кладки прос тенк ов печи в вертикальном направлении, а это в свою очередь, приводит к возникновению в огнеупорной кладке в момент проталкивания и коксования порций загрузки значительных рас тягивающих напряжений, приводящих к появлению трещин и других дефектов и, следовательно, к снижению срока с лужбы коксовых печей. В основу изобретения поставлена задача усовершенствования вертикальной печи непрерывного слоевого коксования путем размещения загрузочной секции непосредственно на кладке обогревательного простенка без зазора и снабжения жестко связанными с несущими колоннами горизонтальными упорными балками с пружинными узлами, контактирующими с верхней торцевой частью загрузочной секции, что обеспечивает снижение уровня растягивающих напряжений в огнеупорной кладке и за счет этого повышается срок службы печи, Поставленная задача решается тем, что в вертикальной печи непрерывного слоевого коксования, содержащей необогреваемую металлическую загрузочную секцию, пресс-толкатель, камеру термообработки, снабженную обогревательными простенками, анкерные колонны с пружинными узлами для горизонтального армирования кладки обогревательных простенков и несущие колонны, согласно изобретению, загрузочная секция установлена над камерой термообработки без зазора и выполнена высотой, равной 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 торцевой частью загрузочной секции печи. Совокупность существенных признаков обеспечивает следующее: размещение загрузочной секции над камерой термообработки без зазора позволяет создать усилие нагрузки на обогревательные простенки (вертикальное обжатие кладки), что обеспечивает снижение уровня растягивающих напряжений в огнеупорной кладке и, таким образом, способствует повышению срока службы вертикальных коксовых печей; выполнение загрузочной секции высотой 2,3-3,0 ширины камеры термообработки приводит к частичному затуханию механической составляющей распорных горизонтальных усилий шихты, действующи х на огнеупорную кладку камеры термообработки в момент проталкивания угольной загрузки, что, естественно, способствует уменьшению в ней растягивающих напряжений; оснащение печи жестко связанными с несущими колоннами горизонтальными упорными балками с пружинными узлами, контактирующими с верхней торцевой частью загрузочной секции обеспечивает возможность регулирования величины вертикального обжатия огнеупорной кладки печи и увеличение срока ее службы. 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, пресстолкатель 2, камеру термообработки угольной шихты 3, имеющую обогревательные простенки 4 с отопительными каналами 5. Для горизонтального армирования кладки обогревательных простенков 4 имеются анкерные колонны 6 с пружинными узлами 7. . Загрузочная секция 1 установлена над камерой термообработки угольной шихты 3 без зазора и выполнена высотой равной 2,3-3,0 ширины камеры. Кроме того, печь имеет несущие колонны 8, которые жестко связаны с упорными балками 9. Упорные балки 9 снабжены пружинными узлами 10, размещенными с возможностью контакта с верхней торцевой частью загрузочной секции 1 печи, Коксовая печь содержит загрузочный бункер 11 и разгрузочное устройство (не показано). Вертикальная коксовая печь работает следующим образом. При подъеме пресс-толкателя 2 вверх в металлическую загрузочную секцию 1 из бункера 11 поступает порция угольной шихты. Эта порция шихты и вся коксующаяся нижележащая загрузка, находящаяся в камере термообработки 3, при движении пресс-толкателя 2 вниз перемещается (проталкивается) на определенный шаг по высоте загрузочной секции 1 и камеры термообработки 3. При движении пресс-толкателя 2 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 стенки загрузочной секции 1 и верхнюю часть стен (по высоте двух вер хних отопительных каналов) камеры термообработки 3. Эти усилия максимальны на уровне прессующей поверхности толкателя и постепенно затухают книзу секции. В верхней части камеры термообработки 3 на огнеупорную кладку кроме этих (механических) горизонтальных усилий действуют также распорные усилия, возникающие при коксовании угольной загрузки вследствие набухания угольных зерен и выделения ими значительного количества летучи х продуктов, эвакуация которых, в этой зоне затруднена. Дополнительные напряжения в верхней части огнеупорной кладки стен камер термообработки 3 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 обогрсиателыюго простенка 4. в верхней зоне огнеупорной кладки действуют значительные суммарные горизонтальные усилия, вызывающие растягивающее напряжение в нагретой кладке. Высокий уровень растягивающих напряжений в верхних рядах кладки обогревательных простенков 4 постепенно приводит к деформации стен, образованию трещин и смещению элементов кладки. Снижение уровня растягивающих напряжений в огнеупорной кладке обогревательных простенков возможно как за счет уменьшения горизонтальных (распорных) усилий шихты при перемещении очередных порций из загрузочной секции в камеру термообработки, так и компенсацией этих напряжений путем создания нагрузки на обогревательные простенки в вертикальном направлении (вертикальное обжатие кладки). Согласно предлагаемому те хническому решению, для снижения распорных усилий ши хты при ее перемещении в камеру 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 термообработки 3. 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 меньшей высоте загрузочной секции, чем нижний предел, распорные усилия шихты, действующие на огнеупорную кладку простенка в верхней его части весьма большие, что обусловливает соответственно большие растягивающие усилия и как следствие малый срок службы кладки печи. При большей высоте загрузочной секции, чем верхний предел (3,0 ширины камеры термообработки) срок службы кладки печи увеличивается незначительно и, кроме того, вертикальное давление шихты на вы ходе из загрузочной секции при этом настолько затухает, что оно не позволяет протолкнуть нижерасположенную коксуемую загрузку, находя щуюся 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. Вертикальное обжатие кладки печи осуществляется при помощи пружинных узлов 10, которыми снабжены упорные балки 9, жестко связанные с несущими колоннами 8. 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 величина вертикального обжатия, тем в большей степени компенсируются растягивающие напряжения в кладке печи. Максимальный уровень нагрузок на пружины (вертикального обжатия) определяется 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 сопоставительные данные, иллюстрирующие работу печи НСК по прототипу и по предлагаемому те хническому решению с вертикальным обжатием кладки печи. Как видно из данных табл.3 в результате вертикального обжатия кладки простенков печи (18 т) и выполнения загрузочной секции высотой 0,92 м (2,6 ее ширины) суммарно привело к снижению величины растягивающих напряжений в верхней части кладки печи со 143,6 до 21.5 т/м 2 и, как следствие, к увеличению срока службы печи с 2-х до 8,6 лет.