Горизонтальна коксова піч

Горизонтальная коксовая печь, включающая печные камеры и расположенные между ними обогревательные простенки, состоящие из попарно сгруппированных отопительных каналов, образованных вертикальными сплошными стенками печных камер ^перпендикулярными к ним перегородками, соединенных с каналами для подвода газа и регенераторами, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что на равном расстоянии между вертикальными сплошными стенками печных камер выполнена дополнительная вертикальная стенка, снабженная перевальными вверху и рециркуляционными внизу окнами, расположенными между перегородками. vj О ON 00 Изобретение относится к коксохимической промышленности, в частности к конструкции отопительной системы горизонтальных коксовых печей системы ПВР - печей со спаренными вертикальными отопительными каналами. Одним из основных направлений развития коксового производства, обусловливаемым причинами экономического характера, являлось и является увеличение по лезного объема коксовых печей, то есть производительности батареи. В основном это увеличение полезного объема шло за счет увеличения длины (с 9-11 до 17-18 м) и высоты (с 3,5-3,8 до - 8 м) и, в меньшей степени, за счет увеличения ширины печной камеры (с 400 до 550-600 мм), так как последняя является основным конструктивным размером, влияющим на параметры технологического режима коксования. Объем печ О 27068 ной камеры вырос с 12-16 м 3 (30-е годы) до 40-60 м 3 в настоящее время. При этом в России, на Украине и в дальнем зарубежье в настоящее время ведутся интенсивные разработки коксовых батарей с печными камерами объемом 80-150 м 3 . Более чем полувековой отечественный и зарубежный опыт эксплуатации горизонтальных коксовых печей с обогревательными простенками, состоящими из объединенных попарно вертикальных отопительных каналов, показал, что продолжительность эксплуатации батареи тем больше, чем меньше объем камеры коксования (ее длина и высота). Так, печи с объемом камер - 2 0 м 3 эксплуатируются без капитального ремонта 25-30 лет, с объемом камер - 3 0 м 3 - 15-18 лет, с объемом камер - 4 0 м 3 - 8 - 1 2 лет. Это объясняется тем, что с увеличением длины и высоты печной камеры резко снижается механическая устойчивость обогревательных простенков к термомеханическим нагрузкам в процессе коксования и выгрузки готового кокса. Попытки повышения механической устойчивости простенка за счет увеличения его ширины, применения новых видов огнеупорных изделий для кладки простенка в большеемких коксовых печах не принесли заметного увеличения эксплуатационного периода. Экономический выигрыш от использования высокопроизводительных (до 1,5 млн тонн кокса в год) коксовых батарей с печами большего объема оказался существенно меньше ожидаемого в связи с уменьшением срока эксплуатации батарей и ростом затрат на текущие и капитальные ремонты. Поэтому создание высокопроизводительной коксовой батареи с печными камерами большого объема и увеличение (сверх 10 лет) периода эксплуатации будет возможно при существенном увеличении прочности простенка и иной его конструкции. Регламентом работы коксовых печей предусматривается подача в крайний отопительный канал простенка в 1,5-2,0 раза большего количества газа (и воздуха) для компенсации теплопотерь в окружающую среду. Поскольку крайний отопительный канал соединен с предкрайним и количества поступающих в него газа и воздуха определяются суммарным гидравлическим сопротивлением тракта "крайний отопительный канал - предкрайний отопительный канал", то имеет место следующее. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 После перемены направления газовых потоков в отопительной системе на противоположное подачу газа и воздуха ведут уже в предкрайний отопительный канал, в который (по регламенту работы) нужно подавать в 1,5-2,0 раза меньше, чем в крайний, количества газа и воздуха. А поскольку гидравлическое сопротивление тракта "крайний отопительный канал - предкрайний отопительный канал" равно гидравлическому сопротивлению тракта "предкрайний отопительный канал крайний отопительный канал" (так как эти тракты симметричны), то мы вынуждены подавать в предкрайний отопительный канал те же увеличенные в 1,5-2,0 раза количества газа и воздуха. В результате имеет место перегрев кокса напротив предкрайнего отопительного канала, что обеспечивает ухудшение качества производимого кокса и уменьшение выработки металлургического кокса, то есть уменьшение производительности батареи. Кроме этого, имеет место более быстрое разрушение кладки простенка напротив предкрайнего отопительного канала, что сокращает период работы батареи до капитального ремонта и снижает ее производительность. Известна горизонтальная коксовая печь, включающая камеру коксования, обогревательные простенки, состоящие из вертикальных отопительных каналов, соединенных попарно посредством перевальных и рециркуляционных окон внутри каждой пары, при этом каждая крайняя пара отопительных каналов обогревательного простенка снабжена торцевым дополнительным каналом, соединенным с ним в верхней части их разделительной стенки посредством перевального окна, а также каналы для подвода отопительного газа из распределительных коллекторов в отопительные каналы, при этом вертикальные отопительные каналы крайней пары снабжены индивидуальными соединительными ходами, соединенными со смежными регенераторами, каждый торцевой дополнительный отопительный канал выполнен с соединительным ходом, размещенным в кладке с возможностью сообщения с атмосферой, и соединен с двумя смежными распределительными коллекторами посредством одного или двух каналов для подвода отопительного газа, основание торцевого дополнительного отопительного канала размещено над основанием смежного отопительного канала на 0,05 - 0,15 высоты последнего, а разделительная стенка между дополнительным и смеж 27068 ным отопительными каналами в своей нижней части выполнена сплошной (патент Украины № 4187). Недостатком печи указанной конструкции является невысокая прочность 5 конструкции огнеупорной кладки обогревательных простенков, не позволяющая увеличивать полезный объем печной камеры и, в итоге, увеличивать производи10 тельность коксовой батареи. Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемой конструкции печи является горизонтальная коксовая печь, включающая печные камеры и расположенные между 15 ними обогревательные простенки, состоящие из попарно сгруппированных отопительных каналов, образованных вертикальными сплошными стенками печных камер v\ перпендикулярными к ним перегородка- 20 ми, соединенных с каналами для подвода газа и регенераторами. Каждая пара смежных вертикалов соединена вверху перевальным окном, а внизу - окном для рециркуляции части про- 25 дуктов горения из нисходящего в восходящий вертикал [1]. Недостатками конструкции печи по прототипу являются невысокая прочность конструкции огнеупорной кладки простен- 30 ков, что является ограничением для увеличения объема печной камеры и производительности коксовой батареи, а также сложность обогрева торцевых частей камер коксования, обусловленная попарным 35 группированием отопительных каналов вдоль камеры коксования, что не позволяет осуществлять подачу разных количеств^ газа и воздуха (когда это необходимо) в отопительные каналы пары. В 40 результате имеет место ухудшение качества производимого кокса и снижается выработка батареей металлургического кокса. Задачей предлагаемого изобретения 45 является усовершенствование конструкции горизонтальной коксовой печи путем разработки конструкции обогревательного простенка с повышенной механической прочностью и за счет этого обеспечение 50 существенного увеличения габаритных размеров (длина и высота) камер коксования, повышение производительности коксовой батареи при равномерном обогреве коксуемой угольной загрузки. 55 Поставленная задача решается тем, что в горизонтальной коксовой печи, включающей печные камеры и расположенные — между ними обогревательные простенки, состоящие из попарно сгруппированных отопительных каналов, образованных вертикальными сплошными стенками печных камер и перпендикулярными к ним перегородками, соединенных с каналами для подвода газа и регенераторами, на равном расстоянии между вертикальным! і сплошными стенками печных камер выполнена дополнительная продольная вертикальная стенка, снабженная перевальными вверху и рециркуляционными внизу окнами, расположенными между перегородками. Выполнение между вертикальными сплошными стенками на равном расстоянии от них вертикальной дополнительной стенки обеспечивает увеличение механической прочности конструкции простенка, повышает его устойчивость к нагрузкам, создаваемым угольной загрузкой при коксовании и выдаче готового кокса. Благодаря этому обеспечивается возможность увеличения размеров камеры коксования и повышается срок службы батареи. В итоге появляются резервы увеличения производительности коксовой батареи. Выполнение в дополнительной вертикальной стенке перевальных вверху и рециркуляционных внизу окон между вертикальными перегородками обеспечивает ориентирование попарно сгруппированных вертикальных отопительных каналов не вдоль камеры коксования, а вдоль батареи. Благодаря этому крайний и предкрайний отопительные каналы становятся изолированными один от другого и регулирование количеств газа и воздуха в любом из них не влияет на поступление газа и воздуха в остальные отопительные каналы. В результате обеспечивается правильный прогрев загрузки в зоне крайнего и предкрайнего отопительных каналов, происходит стабилизация качества производимого кокса, замедляются процессы разрушения торцевых участков обогревательных простенков и, в итоге, увеличивается срок службы печей и производительность коксовой батареи. Выполнение всех вертикальных перегородок сплошными обеспечивает увеличение механической прочности простенка и, особенно, вверху и внизу его (в зонах перевальных и рециркуляционных окон), что также повышает устойчивость простенков к термомеханическим нагрузкам, создаваемым угольной загрузкой при коксовании и выдаче кокса, и ведет, в итоге, к увеличению производительности коксовой батареи. На фиг. 1 изображен простенок, раз 7. 27068 рез; иа фиг. 2 - разрез вдоль батареи (разрез А~А на фиг.1); на фиг. 3 - вид в плане (разрез Б-Б на фиг. 1). Горизонтальная коксовая печь включает печные камеры 1, между которыми расположены обофевательные простенки 2, которые состоят из сгруппированных попарно отопительных каналов 3 и 4. Отопительные каналы 3 и 4 образуются вертикальными сплошными стенками 5 печных камер 1, соединенными с этими стенками 5, и перпендикулярными к ним вертикальными перегородками 6. Отопительные каналы 3 и 4 соединены с каналами 7,8 для подвода газа соответственно и каналами 9,10 с регенераторами 11 и 12. На равном расстоянии между вертикальными сплошными стенками 5 печных камер 1 выполнена дополнительная продольная вертикальная стенка 13, снабженная перевальными 14 вверху и рециркуляционными 15 внизу окнами, расположенными между перегородками 6. Вертикальные отопительные каналы 3 каналами 9 соединены с регенератором 11 и каналами 7 - е коллектором отопительного газа 16. Вертикальные отопительные каналы 4 каналами 10 соединены с регенератором 12 и каналами 8 - е коллектором отопительного газа 17. Устройство работает следующим образом. Периодически, в отдельном порядке осуществляется выдача готового кокса из печных камер 1 и производится их загрузка угольной шихтой. Угольная шихта в печной камере 1 в течение 17-30 часов нагревается без доступа воздуха до температуры -1000-1100°С. Нагрев угольной загрузки осуществляется за счет тепла, образуемого при сгорании отопительного газа в отопительных каналах 3 и 4 обогревательных простенков 2. При обогреве горизонтальной коксовой печи используется принцип периодического (через равные промежутки времени) изменения направления газовых потоков в отопительной системе с прямого на обратное. Обогрев печи осуществляется следующим образом. При прямом направлении газовых по-, токов воздух через газовоздушный клапан (не показан; отверстие для воздуха открыто, отверстие для дымовых газов закрыто), регенератор 11, где нагревается до ~1000°С, и через каналы 9 поступает в отопительные каналы 3. Отопительный газ через коллектор 16 (поступление газа в коллектор 17 перекрыто) и канал 7 пос 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 8 тупает в отопительные каналы 3, где сгорает и отдает тепло через вертикальную стенку 5 в части угольной загрузки, примыкающие к каналам 3. Дымовые газы из каналов 3 через перевальные окна 14 в вертикальной стенке 13 поступают в смежные отопительные каналы 4, из которых через каналы 10, регенератор 12, смежный газовоздушный канал (не показан; отверстие для воздуха закрыто, отверстие для дымовых газов открыто), боров и дымовую трубу (не показаны) выбрасываются в атмосферу. При обратном направлении газовых потоков воздух через смежный газовоздушный клапан (отверстие для воздуха открыто, отверстие для дымовых газов закрыто) через регенератор 12 и каналы 10 поступает в отопительные каналы 4. Отопительный газ через коллектор 17 (поступление газа в коллектор 16 перекрыто) и каналы 8 также поступает в смежные отопительные каналы 4, где сгорает. Дымовые газы из каналов 4 через перевальные окна 14 поступают в отопительные каналы 3, из которых через каналы 9, регенератор 11, газовоздушный клапан (отверстие для воздуха закрыто, отверстие для дымовых газов открыто), боров и дымовую трубу выбрасываются в атмосферу. Рециркуляционные окна 15 в вертикальной стенке 13 служат для рециркуляции части дымовых газов в отопительные каналы, в которых осуществляется горение газа. Рециркулирующие дымовые газы снижают концентрацию кислорода и, газа в горючей смеси, замедляя тем самым процесс горения и обеспечивая более равномерный прогрев загрузки по высоте печи за счет увеличения длины факела горения. Результаты проектных проработок заявляемой горизонтальной коксовой печи представлены в таблице. Анализ данных, приведенных в таблице, показывает, что прочность простенка заявляемой горизонтальной коксовой печи (величина предельно допускаемой нагрузки на простенок) в 2-2,5 раза выше, чем у простенка печи по прототипу. Благодаря этому появляется возможность резкого (с - 4 0 до -100-150 м3) увеличения объема камеры коксования, что в сочетании с несколько большей (чем у прототипа) продолжительностью эксплуатации батареи.до капитального ремонта обеспечит более чем двукратное увеличение выработки кокса из одной камеры за межремонтный период. 27068 Таким образом, предлагаемая горизонтальная коксовая печь в сравнении с известной обеспечивает увеличение прочности простенка, что позволяет су Характеристика печи 10 щественно увеличить размеры камеры коксования, межремонтный период и, в итоге, производительность коксовой батареи. Ьаявляемая 1 Типовая (по прототипу) Размеры камеры коксования: длина, м ширина, мм высота, м 18 - 20 16 - 17 6U0 - 1000 450 - 550 8 - 10 7 - 5,5 Период коксования, ч. 24 - 30 17 - 18 Усилие на простенок от коксуемой загрузки, М а П 30 - 40 25-30 Предельно допускаемые нагрузки на птюстенок. Ш1а Продолжительность работы батареи до капитального ремонта, лет Выработка *окса одной камерой до капитального ремонта, млн.тонн 170 - 150 15 - 10 0,24 - 0,30 НО 8 - 10 0,11 27068 /6 /7 H f2 Б З 797 8/0 5 4 /А З Ю to і Ю В 3 /3 фиг. З Упорядник Техред М. Келемеш Коректор А.Маковська Замовлення 550 Тираж Підписне Державне патентне відомство України, 254655, ГСП, Київ-53, Львівська пл., 8 Відкрите акціонерне товариство "Патент", м. Ужгород, вул. Гагаріна, 101