Горизонтальна коксова піч

Горизонтальна коксова піч, яка містить пічні камери, кожна з яких з боків обмежена обігрівальними простінками, які є зовнішніми стінками спарених опалювальних каналів, з перпендикулярними до них перегородками та рівновіддаленою від зовнішніх стінок розподільною стінкою, при цьому розподільна стінка в кожному опалювальному каналі має вгорі перевальну прорізь, а внизу - рециркуляційну прорізь, аналогічні прорізі мають і перегородки, під пічними камерами з C2 2 83774 1 3 83774 на режим коксування, а й на міцність кладки коксової печі із-за різних температурних деформацій. Відома конструкція коксової печі як піч Діпрококсу ПВР з відділеними регенераторами, де обігрівальний простінок розділений на вертикали поперечними суцільними перегородками, розподільна стінка кожної пари вертикалів вгорі оснащена перевальним вікном, а внизу - рециркуляційним вікном. Кожна пара вертикалів працює самостійно. Коли спалювання газів опалення проходить в одному вертикалі, то відведення газів спалювання проходить через другий вертикал і навпаки. До основних недоліків цієї конструкції коксової печі належить не контрольованість самостійного функціонування парних вертикалів, як результат, нерівномірність нагріву обігрівальних простінків, бо в кожному парному вертикалі температура може бути як вищою за норму, так і нижчою, а вирівняти температури практично неможливо, що погіршує режим коксування, відповідно, якість одержуваного коксу, та зменшує термін експлуатації коксової печі. Відома конструкція горизонтальної коксової печі [Патент України №27068 «Горизонтальна коксова піч» від 08.08.95, опубл.28.02.2000, бюл.№1], що містить пічні камери, утворені суцільними обігрівальними простінками, які і є стінками пічних камер, між обігрівальними простінками розміщена вертикальна стінка з перевальними прорізями вгорі та рециркуляційними - внизу, та вертикальними перегородками перпендикулярними до обігрівальних простінок. Обігрівання пічної камери даної горизонтальної коксової печі проходить за рахунок спалювання газів опалення в одному із вертикалів обігрівальних камерах з боку однієї обігрівальної стінки і відведенням продуктів спалення газів опалювання через другий вертикал обігрівальної камери з боку другої обігрівальної стінки з періодичною зміною напрямків газових потоків через рівні проміжки часу. Недоліком цієї конструкції коксової печі є температурна нерівномірність обігрівальних простінків, так як обігрівальна стінка, де в прилеглому вертикалі спалюються гази, має вищу температур у, ніж та обігрівальна стінка, що омивається продуктами газів спалення. Це призводить до нерівномірних температурних де формацій, відповідно, зниження міцності кладки, негативно впливає на режим коксування, наявна інерційність зміни температурного режиму. Відома конструкція горизонтальної коксової печі, вибрана як прототип [деклараційний патент України на корисну модель №3378 «Горизонтальна коксова піч», ЗАТ «Донецьксталь - металургійний завод»,УХШ, від 05.02.2004, опуб. бюл.№11,2004p.], що містить пічні камери, котрі з боків обмежені обігрівальними простінками, які утворені з попарно згрупованих опалювальних каналів з перпендикулярними до них перегородками та рівновіддаленою від обігрівальних простінок розподільною стінкою, котра, як і перегородки, має зверху і знизу перевальні та рециркуляційні прорізі. Обігрівання пічних камер даної горизонтальної коксової печі проходить за рахунок спалювання газів в опалювальних камерах з боку однієї обігрівальної стінки і відведенням продуктів спа 4 лювання газів через опалювальні канали з другого боку другої обігрівальної стінки сусідньої пічної камери з періодичною зміною через рівні проміжки часу напрямку газових потоків. До недоліків цієї конструкції, як і до вище згаданої, відносяться температурна нерівномірність обігрівальних простінків, так як обігрівальний простінок, де спалюються гази, має вищу температур у, ніж той обігрівальний простінок, що омивається продуктами спалювання опалювальних газів. Це призводить до температурної нерівномірності нагріву обігрівальних простінків, нерівномірних температурних деформацій, відповідно, зниження міцності кладки печі, зменшення терміну експлуатації коксової печі, негативно впливає на режим коксування, наявна інерційність зміни температурного режиму, хоча наявність перевальних та рециркуляційних прорізей інтенсифікує процеси переміщення газів опалювання, що сприяє вирівнюванню тиску газів опалення , відповідно, і температур в обігрівальних простінках. В основу винаходу поставлена задача розробки такої конструкції горизонтальної коксової печі, яка забезпечила б вирівнювання температур обігрівальних простінків пічних камер шляхом їх дискретного нагріву при зміні черговості спалення опалювальних газів в опалювальних каналах, відповідно, і відведення газів спалювання при дзеркальному відображенню опалювання опалювальних каналів в обігрівальних простінках пічної камери з використанням наступних варіантів опалення обігрівальних простінків: - в першому варіанті - шляхом спалювання газів опалення в кожній парі спарених обігрівальних простінків через одну пару; - в др угому варіанті - шляхом спалювання газів опалення через один канал спарених опалювальних каналів обігрівальних простінків, тобто в шаховому порядку. Поставлена задача вирішується тим, що горизонтальна коксова піч, котра містить пічні камери, кожна з яких з боків обмежена обігрівальними простінками, які є зовнішніми стінками спарених опалювальних каналів, з перпендикулярними до них перегородками та рівновіддаленою від зовнішніх стінок розподільною стінкою, при цьому розподільна стінка в кожному опалювальному каналі має вгорі - перевальну прорізь, а внизу - рециркуляційну прорізь, аналогічні прорізі мають і перегородки, під пічними камерами з опалювальними каналами розміщена парна кількість регенераторів (два або чотири) для підігріву повітря та о холодження газів спалювання, нижче них встановлений колектор подачі опалювального газу з двома патрубками та кантовочним механізмом почергової-подачі опалювального газу в патрубки, при цьому кожний опалювальний канал з'єднаний з одним з патрубків колектора подачі опалювального газу і з одним з регенераторів (або парою), згідно винаходу кожен опалювальний канал по довжині обігрівального простінку з кожного боку від розподільної стінки почергово через один з'єднаний сполучним каналом то з одним, то з другим патрубком колектора подачі опалювального газу, опалювальні канали суміжних обігрівальних простінків пічної камери є 5 83774 дзеркальним відображенням один одного і тому з'єднані з одним і тим же регенератором, при цьому один опалювальний канал з'єднаний коротким косим ходом, другий опалювальний канал з'єднаний довгим косим ходом, з'єднання опалювальних каналів з патрубками колектора подачі опалювального газу проводиться по двом варіантам: - по першому варіанту обидва спарені опалювальні канали повздовж обох обігрівальних простінків через «один» з'єднані то з одним патрубком подачі опалювального газу, то з другим; - по другому варіанту один зі спарених опалювальних каналів з'єднаний з одним патрубком колектора подачі опалювального газу, другий опалювальний канал зі спарених опалювальних каналів з'єднаний з другим патрубком колектора подачі опалювального газу, наступна пара спарених опалювальних каналі з'єднана з патрубками колектора подачі опалювального газу навпаки, тобто, в ша ховому порядку. Запропонована конструкція горизонтальної коксової печі дозволяє практично підтримувати одинакові температури на обох обігрівальних простінках пічних камер коксування. Дискретний нагрів і дискретне охолодження дозволило практично анулювати температурну нерівномірність обігрівальних простінків, дозволило значно зменшити інерційність зміни температур на обігрівальних простінках. До того ж, збільшення кількості опалювальних каналів в обігрівальних простінках з перевальними прорізями вгорі внутрішньої стінки та рециркуляційними прорізями внизу - створили єдиний обігрівальний простір з перетіканням газів опалювання з одного каналу в інший і вирівнюванням тиску в усіх опалювальних каналах, тобто вирівнювання температур на обігрівальних стінках пічних камер коксування, що покращує умови коксування, підвищує міцність коксової печі, відповідно, термін її експлуатації. Таке дискретне обігрівання обігрівальних стінок пічних камер коксування за рахунок спалювання опалювальних газів в одному каналі спарених обігрівальних каналів, а відведення продуктів спалювання опалювальних газів в сусідньому прилеглому каналі змінило і з'єднання опалювальних каналів косими ходами з регенераторами підігріву повітря та охолодження продуктів газів спалювання. Кожний регенератор з'єднаний з опалювальними каналами обох обігрівальних простінків пічної камери так, що опалювальний канал однієї обігрівальної стінки з'єднаний коротким косим ходом з тим же регенератором, що і опалювальний канал другої обігрівальної стінки пічної камери тільки довгим косим ходом, і так через один опалювальний канал. Така конструкція з'єднань опалювальних каналів з регенераторами значно покращує теплообмінні процеси в регенераторах, так як збільшується турбулентність газових процесів в регенераторах, відповідно, інтенсивніше проходять процеси теплообміну, швидше підігрівається повітря та охолоджуються гази спалювання, що теж покращує температурний режим коксування. Суть запропонованого винаходу пояснюється кресленнями, на яких зображена конструкція за 6 пропонованої горизонтальної коксової печі при нижньому підведенні опалювального газу та підігрітого повітря - Фіг.1-5. Горизонтальна коксова піч (Фіг.1) містить пічні камери 1, які з боків обмежені обігрівальними простінками 2. Обігрівальні простінки 2 суміжних пічних камер 1 з'єднані між собою перпендикулярними до них перегородками 3 і утворюють опалювальний канал, який ще додатково розділений навпіл вертикальною розподільчою стінкою 5, тобто утворились спарені опалювальні канали 4 і 6. Кожна розподільна стінка 5, як і перегородки З мають внизу рециркуляційні прорізі 7 та вгорі перевальні прорізі 8. Така конструкція забезпечує створення єдиного обігрівального простору між обігрівальними стінками, що закритий зверху кладкою 9, знизу кладкою регенераторів 10 та 11. Під кожною пічною камерою 1 та суміжними спареними опалювальними каналами 4 і 6 розміщені в кладці два регенератори 10 та 11 (може бути й більше). Нижче кладки регенераторів встановлений колектор подачі опалювального газу з двома патрубками подачі опалювального газу 12 та 13 та кантовочним механізмом почергового подання опалювального газу в патрубки. Спарені опалювальні канали 4 і 6 знизу з'єднані каналами 14 та 15 з патрубками подачі опалювального газу 12 та 13 та косими ходами 16 і 17 з регенераторами 10 та 11 сусідніх пічних камер. При цьому однорівневі опалювальні канали обох обігрівальних стінок пічної камери з'єднані з одним і тим же регенератором коротким косим ходом від опалювального каналу однієї обігрівальної стінки та довгим косим ходом від опалювального каналу другої обігрівальної стінки. По першому запропонованому варіанту з'єднання опалювальних каналів з патрубками подачі опалювального газу (Фіг.2 та Фіг.4.) спарені опалювальні канали 4 та 6 повздовж обігрівальних простінків 2 пічної камери 1 знизу почергово через одну пару з'єднані сполучними каналами 14 і 15 з одним патрубком подачі опалювального газу 13, друга пара спарених опалювальних каналів 4 і 6 з'єднані каналами 14 і 15 з другим патрубком подачі опалювального газу 12. Опалювальні канали суміжних обігрівальних простінків пічної камери є дзеркальним відображенням один одного. До того ж опалювальні канали 4 та 6 обігрівальних простінків 2 пічної камери 1 знизу з'єднані косими ходами 16 та 17 з регенераторами 10 і 11 так, що коли опалювальний газ подається в однорівневі спарені опалювальні канали 4 і 6 обігрівальних простінків 2 пічної камери 1, то прилеглі до обігрівальних простінків опалювальні канали з'єднані косими ходами 16 та 17 з регенератором підігріву повітря, один з яких короткий, а другий довгий, а опалювальні канали 4 і 6, через які відводяться продукти спалювання опалювального газу, з'єднані косими ходами 16 та 17 з регенератором 11 охолодження продуктів спалювання опалювального газу. 7 83774 (На Фіг.4 і Фіг.5 використані умовні позначення: + - подача опалювального газу в опалювальні канали і їх спалювання в них з подачею підігрітого повітря з регенераторів підігріву повітря; - - відведення продуктів спалювання опалювальних газів через опалювальний канал і регенератор охолодження продуктів спалювання опалювального газу.) По другому запропонованому варіанту з'єднання опалювальних каналів з патрубками подачі опалювального газу (Фіг.3 та Фіг.5) один опалювальний канал зі спарених опалювальних каналів з'єднаний з одним патрубом подачі опалювального газу, др угий опалювальний канал зі спарених опалювальних каналів з'єднаний з другим патрубком подачі опалювального газу, відповідно, опалювальні канали спарених опалювальних каналів з'єднані або з регенераторами подачі підігрітого повітря або з регенераторами охолодження продуктів спалювання опалювального газу. Так опалювальний канал 4, один з двох спарених опалювальних каналів, з'єднаний сполучним каналом 15 з патрубком подачі опалювального газу 12 і косим ходом 17 з регенератором 11 подачі підігрітого повітря під сусідньою пічною камерою. Другий опалювальний канал 6 зі спарених опалювальних каналів з'єднаний каналом 14 з другим патрубком подачі опалювального газу 13 і косим ходом 16 з регенератором 10 охолодження продуктів спалювання опалювальних газів, котрий розміщений під попередньою пічною камерою. Таке «шахове» з'єднання опалювальних каналів з патрубками подачі опалювального газу та регенераторами виконане повздовж всього обігрівального простінка, а в другому обігрівальному простінку 2 сусідньої пічної камери 1 з'єднання опалювальних каналів з патрубками подачі опалювального газу та регенераторами виконане дзеркально. Горизонтальна коксова піч по першому варіанту працює таким чином (Фіг.1, Фіг.2. та Фіг.4) Пічні камери 1 періодично завантажуються вугільною шихтою, яка нагрівається без доступу повітря до температури 1000-1100°С Нагрівання вугільної шихти проходить від обігрівальних простінків 2 шляхом теплопередачі. Обігрівальні простінки 2 нагріваються від спалювання опалювальних газів в спарених опалювальних каналах 4 і 6. При цьому спалювання опалювальних газів проходить в кожній парі опалювальних каналів 4 і 6 через одну пару спарених опалювальних каналів. До того ж спалювання опалювального газу в спарених опалювальних каналах проводиться з періодичною зміною подачі опалювального газу за допомогою колектора то в патрубок подачі опалювального газу 12 через канал 14, то в патр убок подачі опалювального газу 13 через канал 15. В ті опалювальні канали, де проходить спалювання опалювального газу подається підігріте повітря для горіння опалювального газу із регенераторів підігріву повітря 10. Продукти спалювання опалювальних газів (димові гази) через перевальні прорізі 8 та рециркуляційні прорізі,7 у вертикальній стінці 5 та перегородках З поступають в наступну пару спарених опалювальних газів Тобто, якщо в 8 одній парі спарених опалювальних газів проходить спалювання опалювальних газів, то наступна пара спарених опалювальних газів приймає продукти спалювання цих газів і вони потрапляють в регенератор 11, де охолоджуються, віддаючи тепло кладці, через яку підігрівається повітря, яке подається на спалювання опалювальних газів. Так як в горизонтальній коксовій печі використовується принцип періодичної (через рівні проміжки часу) зміни напрямку газових потоків в опалювальній системі з прямого на зворотній кантовочним механізмом, то в наступному періоді, в тих каналах, де було спалювання газів опалення проходить приймання продуктів газів спалювання. Аналогічна картина спостерігається і в регенераторах 10 і 11: ті регенератори, що підігрівали повітря, в наступному періоді його охолоджують. Тобто в кожний момент часу у нас проходить дискретне нагрівання і таке ж дискретне охолодження рівних ділянок кожного обігрівального простінку. Перепади температур на обігрівальних простінках 2 незначні, так як в обігрівальному простінку досить швидко вирівнюється тиск газів із-за рециркуляційних процесів через рециркуляційні та перевальні прорізі, відповідно, вирівнюється температура газів в опалювальних каналах, відповідно, вирівнюється температура на обігрівальних простінках. Аналогічно обігріваються всі обігрівальні простінки, температура їх практично одинакова, як і їх температурні деформації. Із-за дискретного нагрівання обігрівальних простінків при об'єднанні всіх опалювальних каналів обігрівального простору зміна режиму коксування проходить значно швидше, інерційність регулювання температур на кожному обігрівальному простінку зменшується По другому варіанту спалювання газів опалення в спарених опалювальних каналах 4 та 6 проходить в ша хматному порядку. Тобто в одному зі спарених опалювальних каналів проходить спалювання газів опалення, а другий спарений опалювальний канал приймає і відводить продукти газів опалення. В наступній прилеглій парі спарених опалювальних каналів 4 та 6 процес спалювання газів відбувається навпаки. При такому опалюванні в опалювальних каналах та регенераторах ще інтенсивніше проходять рециркуляційні процеси, що дозволяє зменшити інерційність змінення температурних режимів в коксових печах, краще підтримувати ідентичність температур на всіх обігрівальних простінках, якісніше підтримувати режими коксування. Тобто запропонована конструкція горизонтальної коксової печі за рахунок дискретного нагрівання обігрівальних простінків пічних камер дозволяє різко зменшити нерівномірність температур на обігрівальних простінках; можливість перетоків газів по опалювальних каналах обігрівальних стінок через рециркуляційні та обігрівальні прорізі та з'єднання опалювальних каналів з регенераторами сусідніх пічних камер дозволяє стабілізувати режими коксування в усіх пічних камерах коксування, а за рахунок зменшення поперечного перерізу опалювальних каналів «розтягнути» факел горіння по висоті, що вирівнює температуру обігрівального простінку не тільки по довжині, а й по висоті, як 9 результат, підвищується якість одержуваного коксу, зростає вихід металургійного коксу. До того ж вирівнювання температур на обох обігрівальних 83774 10 простінках камер коксування підвищує міцність кладки коксових печей та термін їх експлуатації. 11 Комп’ютерна в ерстка В. Клюкін 83774 Підписне 12 Тираж 28 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601