Камера для охлаждения кокса установки сухого тушения кокса

 

Изобретение относится к коксохимическому производству, в частности к установкам сухого тушения кокса. Оно позволяет повышать производительность установки путем стабилизации гидравлического режима камеры и повышения ее надежности. Камера для охлаждения кокса установки сухого тушения кокса включает вертикальную шахту, сборный коллектор, разделенный на верхний и нижний кольцевые газоходы горизонтальной перегородкой, снабженной окнами, разделенные стенками газоотводы, соединяющие вертикальную шахту и нижний кольцевой газоход, причем нижний газоход разделен на отсеки вертикальными перегородками, а каждое окно делится вертикальной плоскостью, нормальной к нижнему кольцевому газоходу, на два одинаковых полуокна, боковой отводной канал, соединенный с верхним газоходом, стенки между газоотводами с выступами призматической формы, причем одна боковая грань выступа горизонтальна, а две другие образуют с горизонтальной плоскостью внутренние углы, вычисленные по формулам, приведенным в описании. 2 табл. 4 ил.

Изобретение относится к коксохимическому производству, в частности к установкам сухого тушения кокса.

Известна установка сухого тушения кокса (УСТК), включающая камеру тушения, коллектор, состоящий из кольцевого канала, газоотводов, соединяющих камеру тушения и кольцевой канал, боковой отводной канал, причем сечение некоторых газоотводов частично перекрыто, преимущественно с помощью регистров.

Недостатком этой УСТК явилась низкая степень равномерности распределения газового потока по газоотводам и вследствие этого неполное тушение кокса и потеря вторичных энергоресурсов (Давидзон Р.И. Мастер установки сухого тушения кокса. М. Металлургия, 1980, с. 56-59) (аналог).

Известна камера для сухого охлаждения кокса, в которой для устранения указанного недостатка сборный коллектор разделен горизонтальной перегородкой на верхний и нижний газоходы, горизонтальная перегородка снабжена окнами, соединяющими газоходы (а.с. СССР N 582674, кл. C 10 B 39/02, 1975) (прототип).

Недостатком этой конструкции является то, что в нижнем газоходе на верху стенок, разделяющих соседние газоотводы, скапливается пыль, коксовая мелочь. Это происходит вследствие того, что между струйными потоками тушильного газа, идущими от газоотводов через нижний газоход к окнам, образуются "мертвые зоны", где осаждаются твердые частицы. В результате этого процесса на верху стенок между газоотводами образуются наросты неправильной формы; с ростом этих образований, являющихся непрочными, возникает тенденция к их разрушению. Как правило, наросты разрушаются частично, причем как их образование, так и разрушение приводят к резким изменениям гидравлического режима камеры тушения. При этом дело усугубляется тем, что рост и разрушение наростов происходят неравномерно, чем нарушается симметрия местных сопротивлений относительно вертикальной плоскости, проходящей через ось бокового отводного канала. Геометрические формы поверхностей, огибаемых газовым потоком, искажаются, растет сопротивление потоку вследствие сгибания препятствий неправильной формы. В результате нарушений устойчивости гидравлического режима камеры для сухого охлаждения кокса снижается производительность УСТК.

Предлагаемое техническое решение позволяет повысить производительность установки сухого тушения кокса путем стабилизации гидравлического режима камеры для охлаждения кокса.

Этот результат достигается тем, что камера для охлаждения кокса установки сухого тушения кокса, включающая вертикальную шахту, сборный коллектор, разделенный на верхний и нижний кольцевые газоходы горизонтальной перегородкой, снабженной окнами, разделенные стенками газоотвода, соединяющие вертикальную шахту и нижний кольцевой газоход, причем нижний газоход разделен на отсеки вертикальными перегородками, а каждое окно делится вертикальной плоскостью, нормальной к нижнему кольцевому газоходу, на два одинаковых полуокна, боковой отводной канал, соединенный с верхним газоходом, стенки между газоотводами выполнены в верхней части с выступами призматической формы, причем одна боковая грань выступа горизонтальна, а две другие образуют с горизонтальной плоскостью внутренние углы αk и βk, вычисляемые по формулам если c > ka + (k 1/2)b, если c ≅ ka + (k 1/2)b где k порядковый номер газоотвода, считая от ближайшей вертикальной плоскости, разделяющей окно на два полуокна; номер стенки и призматического выступа между k -ым и (k+1)-ым газоотводами; αk внутренний угол наклона боковой грани k-го призматического выступа, примыкающего к k-му газоотводу, рад; βk внутренний угол наклона боковой грани (k+1)-го призматического выступа, примыкающей к k-му газоотводу, рад; H высота нижнего газохода, м; a ширина газоотвода между соседними стенками, м;
b ширина стенки между соседними газоотводами, м;
c размер полуокна в направлении, нормальном вертикальной плоскости, разделяющей окно на полуокна, м.

По сравнению с прототипом предлагаемое техническое решение имеет следующие существенные отличительные признаки: выполнение стенок между газоотводами в верхней части с выступами призматической формы; выполнение одной боковой грани выступа горизонтальной, двух других образующими с горизонтальной плоскостью внутренние углы αk и βk, вычисляемые по формулам, приведенным выше. Наличие отличий от прототипа подтверждает соответствие заявляемого решения критерию "новизна".

По каждому отличительному признаку проведен поиск известных технических решений по основным и смежным индексам МКИ C 10 B 39/02. Известных технических решений, содержащих аналогичные существенные признаки, не выявлено. Заявляемое техническое решение соответствует критерию "существенные отличия".

Покажем, как отличительные признаки (выполнение стенок между газоотводами в верхней части с выступами призматической формы, причем одна боковая грань выступа горизонтальна, а две другие образуют с горизонтальной плоскостью угол αk, равный
если ka + (k + 1/2)b, или равный если c ≅ ka + (k 1/2)b, и угол βk, равный
позволяет достичь требуемого результата.

Выступ призматический формы наклонен под углом βk, что препятствует отложению пыли и коксовой мелочи на стенках между газоотводами. Выполнение угла αk при c > ka + (k + 1/2)b равным
позволяет направить газовый поток из k-го газоотвода раструбом в соответствующее полуокно. При c ≅ ka + (k 1/2)b вычисление по первой из формул для αk приводит к отрицательной величине; геометрически это означает, что внутренний угол призматического выступа, находящийся со стороны ближайшего полуокна, является тупым. Выполнение в этом случае угла позволяет устранить "нависающий" выступ в конструкции и тем самым предотвратить разрушение выступа.

Вследствие того, что выступ обтекается потоком газа, не образуются "мертвые зоны"; частицы пыли и кокса не осаждаются на выступах, наросты не образуются. Гидравлический режим камеры для охлаждения кокса стабилизируется, и вследствие этого производительность установки сухого тушения кокса повышается. Тем самым достигаются положительный результат и преимущество рассматриваемого технического решения по сравнению с прототипом. Предлагаемое техническое решение соответствует критерию "положительный эффект".

Предлагаемое устройство изображено на фиг. 1 осевое сечение камеры для охлаждения кокса, проходящее через ось бокового отводного канала; фиг. 2 - разрез А-А на фиг.1; фиг. 3 разрез В-В на фиг.1; фиг. 4 развертка участка сечения сборного коллектора.

Камера для охлаждения кокса установки сухого тушения кокса включает вертикальную шахту 1, сборный коллектор, разделенный на верхний кольцевой газоход 2 и нижний кольцевой газоход 3 горизонтальной перегородкой 4, снабженной окнами 5, причем окно 5 делится плоскостью 6, нормальной к нижнему кольцевому газоходу 3, на полуокна 7, газоотводы 8, разделенные стенками 9, соединяющие шахту 1 и нижний кольцевой газоход 3. Нижний кольцевой газоход 3 разделен на отсеки 10 вертикальными перегородками 11. Стенки 9 выполнены в верхней части с выступами 12 призматической формы, причем одна боковая грань 13 выступа горизонтальна, а две другие наклонены к горизонтальной плоскости: грань 14 под внутренним углом αk, грань 15 под внутренним углом βk. Верхний газоход 2 соединен с боковым отводным каналом 16.

При выполнении выступа 12 необходимо знать высоту выступа. Вычислим эту величину. В случае c > ka + (k 1/2)b имеем:

где hk высота k-го выступа, м. Отсюда

В случае c ≅ ka + (k 1/2) имеем

Устройство работает следующим образом.

Раскаленный кокс поступает через загрузочное устройство в вертикальную шахту 1, по которой вверх поднимаются тушильные газы. Эти газы эвакуируются из вертикальной шахты 1 через газоотводы 8 и далее следует по отсеку 10 нижнего кольцевого газохода 3, расположенному между вертикальными перегородками 11, окно 5 в горизонтальной перегородке 4, верхний кольцевой газоход 2 и боковой отводной канал 16. Выполнение стенки 9 между газоотводами 8 с выступом 12 призматической формы, нижняя грань которого горизонтальна, а боковые грани 14 и 15 наклонены к горизонтальной плоскости под углами αk и βk соответственно, позволяет направить газовый поток к ближайшему газоотводу 8, полуокну 7, отделенному вертикальной плоскостью 6 от окна 5; при этом в случае газовый поток направлен точно в створ полуокна 7, а в случае одна из поверхностей газовой струи, идущей из газоотвода 8, направлена к дальнему краю полуокна 7, а вторая поверхность принимает искривленную форму от газоотвода 8 до ближайшего края полуокна 7. При этом газовый поток огибает выступ 12. Над стенкой в силу выполнения выступа 12 с внутренними углами αk и βk "мертвая зона" не образуется и поэтому не происходит отложений коксовой пыли и мелочи. При c ≅ ka + (k 1/2)b остается участок "мертвой зоны", однако там отложений также не образуется в силу того, что при этот участок расположен над газоотводом 8, т.е. отсутствует площадка для отложений. В результате этого в нижнем кольцевом газоходе 3 в процессе эксплуатации камеры не происходит искажения геометрических форм поверхностей, огибаемых газовым потоком. Следовательно, гидравлический режим верхней зоны камеры остается стабильным на протяжении длительного времени. Гидравлическое сопротивление зоны перехода из газоотводов 8 в нижний кольцевой газоход 3 снижается, это позволяет повысить производительность УСТК. В то же время в силу того, что в выступе 12 отсутствуют "нависающие" элементы, в силу чего надежность камеры для охлаждения кокса существенно повышается.

Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет достичь цели - повысить надежность камеры для охлаждения кокса.

Для примера приведем результаты расчета величин выступов на стенках между газоотводами для Авдеевского коксохимического завода и меткомбината в г. Раахе (Финляндия).

Расчет размеров выступов (Авдеевский КХЗ, УСТК-4).

Геометрические размеры параметров следующие: a 0,300 м; b 0,440 м Н 2,134 м c 0,825 м. Нижний газоход делится на 4 отсека, в каждый отсек входят 7 газоотводов, между которыми находятся 6 стенок, которые нумеруются числами k 1, 2, 3, 4, 5, 6. Основание каждого из выступов имеет ширину b 0,440 м. До формулам, приведенным выше, вычисляются углы αk и βk и высота выступа hk (см. табл. 1).

Расчет размеров выступов (меткомбинат в г. Paaxe).

Геометрические размеры параметров следующие: (a 0,300 м b 0,440 м, H 2,050 м, с 0,900 м. Нижний газоход делится на 4 отсека, в каждый из которых входят 7 газоотводов; между которыми находятся 6 стенок. Количество полуокон равно 8; следовательно, к каждому окну выходит по 3 стенки, k 1, 2, 3. Основание каждого из выступов имеет ширину b 0,440 м. По формулам, приведенным выше, определяют углы αk, βk, и высоту выступа hk (см. табл. 2). ТТТ1

Формула изобретения

Камера для охлаждения кокса установки сухого тушения кокса, включающая вертикальную шахту, сборный коллектор, разделенный на верхний и нижний кольцевые газоходы горизонтальной перегородкой, снабженной окнами, разделенные стенками газоотводы, соединяющие вертикальную шахту и нижний кольцевой газоход, причем нижний газоход разделен на отсеки вертикальными перегородками, а каждое окно делится вертикальной плоскостью, нормальной к нижнему кольцевому газоходу, на два одинаковых полуокна, боковой отводной канал, соединенный с верхним газоходом, отличающаяся тем, что стенки между газоотводами выполнены в верхней части с выступами призматической формы, причем одна боковая грань выступа горизонтальна, а две другие образуют с горизонтальной плоскостью внутренние углы α_k и β_k, вычисляемые по формулам


где k порядковый номер газоотвода, считая от ближайшей вертикальной плоскости, разделяющей окно на полуокна, номер стенки и призматического выступа между k-м и (k + 1)-м газоотводами;
α_k- внутренний угол наклона боковой грани k-го призматического выступа, примыкающей к k-му газоотводу, рад;
β_k- внутренний угол наклона боковой грани k-го призматического выступа, примыкающей к (k + 1)-му газоотводу, рад;
H высота нижнего газохода, м;
a ширина газоотвода между соседними стенками, м;
b ширина стенки между соседними газоотводами, м;
c размер полуокна в направлении, нормальном к вертикальной плоскости, разделяющей окно на полу окна, м.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6