Вертикальна коксова піч безперервної дії

Изобретение относится к коксовому производству, в частности к вертикальным коксовым печам непрерывного действия. Известна вертикальная коксовая печь непрерывного действия для термической переработки каменных углей [1], содержащая вертикально установленную камеру загрузки угольной шихты, прямоугольную камеру коксования с обогревательными стенками, средство загрузки угольной шихты, состоящее из дозатора и бункера, средство (пресс-толкатель) для уплотнения порций шихты и перемещения коксуемого пирога по высоте камеры коксования и средство для выгрузки кокса. В печи этой конструкции греющие элементы стен камеры коксования выполнены по всей ее высоте из корундового или динасового огнеупора. Основным недостатком этой конструкции печи является интенсивный и быстрый износ верхней части кладки стен камер термообработки и в основном по высоте верхних отопительных каналов в связи недопустимыми для огнеупора большими распорными усилиями при проталкивании в камеру термообработки спрессованных порций угольной шихты под большим давлением. Последнее необходимо для получения металлургического кокса из слабоспекающихся газовых углей. Известна вертикальная коксовая печь [1], содержащая камеру термообработки, обогревательные простенки с горизонтальными отопительными каналами. Верхняя часть стен камер термообработки по высоте верхнего отопительного канала выполнена в этой конструкции печи в виде металлической секции, что предотвращает указанное выше интенсивное разрушение стен камеры термообработки. Помимо этого более высокая теплопроводность металла, чем у огнеупора, обеспечивает более интенсивную теплопередачу из отопительного канала в камеру термообработки (по высоте зоны верхнего отопительного канала), что укоряет процесс превращения угля в кокс в пристеночном слое. Это, в свою очередь, улучшает условия схода угольной загрузки в этой зоне (устраняет адгезию). Применение металла в этой зоне позволяет существенно снизить температуру обогрева в верхнем горизонтале (с 1350 до 850°С), В то же время срок службы металлической секции при высоких температурах работы (800-900°С) является меньшим, чем у нижележащей огнеупорной кладки камеры термообработки. Это связано с высокотемпературной коррозией металла о стороны обогрева. Поэтому металлическая секция должна периодически заменяться. В описанной выше конструкции печи сводовые кирпичи, перекрывающие верхний горизонтальный отопительный канал, опираются с одной стороны на кладку, а с другой - на металлоконструкцию греющей стенки камеры термообработки. Такое конструктивное выполнение узла стыка металлических стенок камеры с перекрывающей их кладкой перекрытия обогревательного простенка обуславливает необходимость в периоды замены металлической конструкции стенок камеры полную разборку, а затем повторное возведение кладки всего перекрытия обогревательного простенка. Это значительно удлиняет время на проведение ремонтных операций при замене металлической конструкции стенок камеры, вызывает необходимость значительного снижения, а затем повышения температуры обогрева и в связи с этим ухудшает условия службы огнеупоров, а также приводит к значительной потере производительности печи. В основу изобретения поставлена задача разработать коксовую печь непрерывного действия, в которой путем усовершенство вания конструкций перекрытия верхнего горизонтального отопительного канала увеличивается срок службы кладки обогревательных простенков и сокращается длительность ремонтных работ. Поставленная задача решается тем, что в вертикальной коксовой печи непрерывного действия, включающей выполненные в виде кладки и образующие камеру термообработки обогревательные простенки с верхними и нижними горизонтальными отопительными каналами, имеющими перекрытия, металлическую секцию, расположенную в камере термообработки по высоте верхнего отопительного канала, регенераторы обогревательных простенков, согласно изобретению, в ^обогревательном простенке перекрытия верхнего отопительного канала выполнено в виде подвесного свода из огнеупорных кирпичей, прикрепленных с помощью металлоконструкции к горизонтальной металлической полой балке, расположенной над огнеупорными кирпичами подвесного свода в кладке перекрытия обогревательного простенка на расстоянии от свода верхнего отопительного канала, равном 0,7-0,8 высоты кладки перекрытия обогревательного простенка, полая балка сообщается с одной стороны с устройством для принудительной подачи воздуха, а с другой - с регенератором обогревательного простенка, причем подвесной свод размещен с зазором относительно металлической секции камеры термообработки. Выполнение перекрытия верхнего горизонтального отопительного канала в виде подвесного свода, расположенного с зазором относительно металлической секции камеры термообработки, а также конструктивные особенности подвесного свода обеспечивают увеличение срока службы кладки обогревательных простенков, сокращают длительность ремонтных работ, связанных с демонтажем металлической секции камеры термообработки, а, следовательно, способствуют повышению производительности печи. Предлагаемое конструктивное устройство коксовой печи изображено на фиг. 1, 2, 3. На фиг. 1 изображен поперечный вертикальный разрез по камере термообработки и обогревательным простенкам, На фиг. 2 изображен продольный вертикальный разрез по обогревательному простенку и перекрытию его с подвесным сводом. На фиг. 3 изображен горизонтальный разрез по металлической конструкции (секции) греющих стенок камеры термообработки. Вертикальная коксовая печь непрерывного действия включает выполненные в виде кладки и образующие камеру термообработки 1 обогревательные простенки 2 с верхними и нижними горизонтальными отопительными каналами 3, имеющими перекрытия, металлическую секцию 4, расположенную в камере термообработки 1 по высоте верхнего отопительного канала 3, регенераторы обогревательных простенков 2. Каждый отопительный канал 3 за исключением верхнего перекрывается прямоугольными оводовыми кирпичами 5, уложенными с одной стороны на стеновые кирпичи 6 камеры термообработки 1, а с другой на перегородку 7 между двумя смежными отопительными каналами 3 (фиг. 1). Верхний отопительный канал 3, образуемый со стороны камеры термообработки 1 металлической секций 4 и внутри перегородкой 7, перекрывается подвесными кирпичами 8, образуя подвесной свод над верхним отопительным каналом 3 обогревательного простенка 2. Подвесные кирпичи 8 снабжены с боковых сторон углублениями 9 для захвата эти х кирпичей с помощью металлоконструкции 10, прикрепленной к горизонтальной металлической полой балке 11. Последняя уложена над подвесным сводом на расстоянии "h" от свода верхнего отопительного канала равном 0,7-0,8 высоты "H" кладки перекрытия обогревательного простенка (фиг. 1 и 2). Металлическая балка 11 снабжена внутри каналом 12 для подачи циркулирующего воздуха и сообщается с одной стороны устройством 13 для принудительного подвода воздуха (фи г. 2), а с другой - с регенератором обогревательного простенка 2 (на фиг. не показан). Между кирпичами 8 подвесного свода и металлической секций 4 выполнен вертикальный зазор 14. Вертикальная коксовая печь непрерывного действия работает следующим образом. В отопительных каналах 3 сжигают коксовый газ, поддерживая заданный температурный режим. В канал 12 внутри металлической балки 11 подают принудительный воздух из окружающей среды (фиг. 2), охлаждающий балку 11 до допустимой температуры. Нагретый до 250-300°С воздух подают в регенераторы печи (на черт. не показаны) для повышения степени утилизации тепла продуктов горения или уменьшения расхода огнеупоров в регенераторах. В камеру термообработки 1 порциями сверху подают уплотненную угольную шихту, которая проходя последовательно по вы соте камеры превращается в полукокс кокс. При прохождении по высоте верхнего отопительного канала 3, благодаря высокой теплопроводности металлической секции 4, пристеночный слой угольной шихты быстро превращается в полукокс-кокс. Возникающие при этом большие распорные усилия воспринимаются металлической секцией 4, не вызывая ее деформаций, в связи с ее высокой механической прочностью Нижележащие стены камеры термообработки не подвергаются воздействию повышенных распорных усилий в связи с тем, что угольная загрузка уже заключена по всему периметру камеры в достаточно прочную коксовую "рубашку". Кроме того, между коксующейся загрузкой и стенами камеры термообработки 1 образовался усадочный зазор. Поскольку срок службы металлической секции 4 ограничен из-за воздействия высокой температуры и окислительной среды, периодически ее заменяют. Замену осуществляют следующим образом. У ремонтируемой камеры заготовляют новую металлическую секцию, проталкивают угольную загрузку ниже уровня металлической секции и прекращают дальнейшую подачу ши хты, демонтируют проталкивающее устройство, загрузочную горловину и металлическую секцию 4 по высоте верхнего отопительного канала 3, затем производят монтаж новой металлической секции и указанного выше оборудования и возобновляют загрузку угольной шихты в печь. Разборка кладки перекрытия обогревательного простенка 2 при этом не требуется, поскольку между секцией 4 и кладкой подвесного свода предусмотрены необходимые зазоры 14. Температуру обогрева верхних отопительных каналов не снижают в связи с незначительным временем, потребным на ремонтные операции по замене металлической секции, Разрежение системе отопления предотвращает выбросы горячих газов, благодаря чему условия работы персонала при замене металлической секции 4 не осложняются. Выбор расстояния "h" от свода верхнего горизонтального отопительного канала 3 до оси металлической балки 1 обусловлен следующими соображениями. Температура в верхнем отопительном канале 3 составляет 800-900°С. В вышележащем массиве кладки температура постепенно снижается. При изготовлении балки 11 из обычных конструкционных материалов (например Ст. 3) балка 11 должна располагаться в зоне температур, не превышающих 400-450°С. При этом, даже при аварийном отключении подачи охлаждающего воздуха конструкция балки 11 не деформируется. Для определения оптимальной области расположения металлической балки 11 по высоте перекрытия произведены замеры температур в кладке и металлической балке на полупромышленной установке непрерывного слоевого коксования на Харьковском опытном коксохимическом заводе. Вертикальная коксовая печь, на которой производились испытания, характеризуется следующими данными: 1. Размеры камеры термообработки: высота 2900 мм длина 1000/1200 мм ширина 350 мм 2. Количество горизонтальных отопительных каналов - 5. Из них 4 выполнены из динасового огнеупора, а верхний в части греющи х стенок камеры термообработки - в виде металлической конструкции (секции). 3. Перекрытие обогревательного простенка над верхним отопительным каналом выполнено в виде подвесного свода из шамотных кирпичей, прикрепленных с помощью металлоконструкции к металлической полой балке, снабженной внутри каналом для циркуляции охлаждающего воздуха. На указанной печи были приведены с помощью термопар замеры температур металлической балки и кладки перекрытия обогревательного простенка, определены расходы охлаждающего воздуха и расходы электроэнергии для подачи воздуха через балку, а также расходы металла на металлоконструкцию для поддержания подвесного свода. Полученные данные приведены в таблице. Как видно из таблицы, температура охлаждаемой металлической балки поддерживалась во всех случаях одинаковой и равной 120°С, что достигалось подводом различного количества воздуха. При изменении расхода воздуха соответственно уменьшался либо увеличивался расход электроэнергии, потребляемой дутьевым устройством. Как видно из таблицы он пропорционален температуре на соответствующем уровне кладки, Масса металлоконструкций, поддерживающих подвесной свод, изменялась непропорционально уменьшению "h". При этом с уменьшением величины "h" масса металлоконструкции изменялась непропорционально этому уменьшению, а иногда даже увеличивалась. Это объясняется необходимостью увеличения поперечных сечений металлоконструкций, а следовательно и их массы при повышении температуры в кладке. Из данных, приведенных в таблице видно, что оптимальным с точки зрения расхода электроэнергии и массы металла на металлоконструкцию, поддерживающую подвесной свод, является диапазон значений "h", равной 0,7-0,8 H. Испытание предлагаемого устройства печи на полупромышленном образце показало, что, при этом время на проведение ремонтных операций по замене металлической секции камеры термообработки доведено до минимума (2-3 часа) вместо 250-300 часов при конструктивном устройстве по прототипу. Благодаря этому была исключена необходимость перекладки обогревательных простенков, а также не потребовалось снижение температуры обогрева при замене металлической секции камеры термообработки. Указанные преимущества предлагаемого устройства позволяют исключить значительную потерю производительности печи и капительные затраты на перекладку перекрытия обогревательных простенков, Подача воздуха, нагретого в каналах металлических балок до 250-300°С в регенераторы, позволит дополнительно снизить капзатраты за счет уменьшения расхода огнеупоров в них. Помимо этого, в связи с поддержанием нормального режима обогрева печи в периоды проведения ремонтных операций по замене металлических секций, в камере термообработки обеспечивается нормальный режим обогрева печи, что способствует улучшению условий и удлинению срока службы кладки печи, а следовательно и повышению производительности печи.