Коксовая печь
Настоящее изобретение относится к коксовой печи горизонтальной конструкции. Коксовая печь горизонтальной конструкции выполнена с рекуперацией тепла или без рекуперации. Она состоит из, по меньшей мере, одной камеры коксования, расположенных сбоку вертикальных каналов, донных каналов. Донные каналы расположены горизонтально и под камерой коксования для косвенного повторного нагрева камеры коксования. Один или более нагревательных элементов расположены в свободном пространстве печи. Свободное пространство в заданном режиме работы коксовой печи не предназначено для заполнения твердым веществом. Техническим результатом изобретения является уменьшение периода коксования и минимизация потерь продукта. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 3 ил.
Настоящее изобретение относится к коксовой печи горизонтальной конструкции (тип с рекуперацией тепла/без рекуперации), состоящей из, по меньшей мере, одной камеры коксования, расположенных сбоку вертикальных каналов, а также донных каналов, расположенных горизонтально и проходящих под камерой коксования для косвенного повторного нагрева указанной камеры коксования, в которой один или более нагревательных элементов расположены в свободном пространстве печи, которое в заданном режиме работы коксовой печи не предназначено для заполнения твердым веществом.
Коксовые печи горизонтальной конструкции известны из уровня техники, и они часто используются. Примеры таких коксовых печей описаны в US 4111757, US 4344820, US 6596128 B2 или DE 69106312 T2.
Из данной области техники известны разные подходы, направленные на уменьшение периода коксования угля и обеспечение равномерного процесса коксования угля из угольной шихты или штампованного угольного брикета.
Подход, рассматриваемый здесь, заключался в усовершенствовании пути прохождения газа в отделении печи. В DE 102005055483 предлагается автоматизировать подачу воздуха, которая осуществляется через двери печи, и регулировать ее в зависимости от периода коксования с помощью центрального привода. Даже если, таким образом, обеспечивается хорошая регулируемость, тем не менее, существует проблема в равномерной подаче воздуха для горения на глубину отделения печи без чрезмерного выгорания на участке около двери печи.
DE 102005025955 предлагает многошаговую подачу воздуха для горения, которая осуществляется через систему распределения, которая, в основном, расположена в верхней части печи. Через эту систему распределения воздух для горения направляется сверху через множество отверстий в верхней части печи в отделение печи. Эта система подачи газа сгорания представляет собой явное усовершенствование по сравнению с центральной подачей воздуха для горения через отверстия в двери печи. Однако, тем не менее, существует необходимость в дополнительном усовершенствовании пути прохождения газа в коксовой печи и уменьшении периода коксования, таким образом повышая экономическую эффективность данного способа.
Данная задача решается с помощью коксовой печи горизонтальной конструкции (тип с рекуперацией тепла/без рекуперации), как определено в независимом пункте. Данная коксовая печь состоит, по меньшей мере, из одной камеры коксования, расположенных сбоку вертикальных каналов, а также донных каналов, расположенных горизонтально и проходящих под камерой коксования для косвенного повторного нагрева указанной камеры коксования, в которой один или более нагревательных элементов расположены в свободном пространстве печи, которое в заданном режиме работы коксовой печи не предназначено для заполнения твердым веществом.
Нагревательные элементы могут иметь любую форму и предпочтительно выполнены в виде подвесных ребер или подвесных перегородок, которые могут быть дополнительно усовершенствованы и иметь отверстия.
В принципе нагревательные элементы могут быть закреплены любым способом в камере печи. Предпочтительно, вспомогательные нагревательные элементы закрепляются с возможностью съема с помощью соответствующих крепежных элементов, причем эти крепежные элементы установлены на стенке и/или верхней части камеры коксования. С одной стороны, это имеет преимущество в том, что вспомогательные нагревательные элементы можно легче извлечь, когда работа должна производиться в камере коксовой печи, а с другой стороны, это предотвращает процессы расширения в кирпичной кладке печи.
Другой усовершенствованный вариант коксовой печи заключается в адаптации пути прохождения газа к расположению нагревательных элементов. Таким образом, когда камера коксования разделена на секции нагревательными элементами, по меньшей мере, один канал для подачи воздуха проходит в каждую из этих секций, и один или два вертикальных канала выходят из каждой секции.
Усовершенствованный вариант коксовой печи заключается в том, что, по меньшей мере, часть внутренних стенок камеры коксования и/или часть поверхностей нагревательных элементов выполнены в виде вторичных поверхностей нагрева посредством покрытия их слоем с высокой излучательной способностью, причем степень излучения данного слоя с высокой излучательной способностью равна или больше 0,9.
Данный слой с высокой излучательной способностью состоит из веществ Cr2O3, или Fe2O3, или из смеси, содержащей эти вещества, причем доля Fe2O3 составляет, по меньшей мере, 25 мас.% в смеси, а доля Cr2O3 составляет, по меньшей мере, 20 мас.% в смеси. В качестве альтернативы, слой с высокой излучательной способностью может также содержать SiC с долей, по меньшей мере, 20 мас.%.
Кроме того, в усовершенствованном варианте данной коксовой печи слой с высокой излучательной способностью содержит одно или более неорганических связующих веществ. Кроме того, было установлено, что компоненты слоя с высокой излучательной способностью должны иметь специальный размер зерна, который меньше или равен 15 мкм и который предпочтительно находится в диапазоне от 2,5 до 10 мкм.
За счет слоя с высокой излучательной способностью излучение в отделении коксовой печи, по существу, увеличивается, и процесс быстрого коксования сверху вниз дополнительно ускоряется.
Коксовая печь может быть дополнительно усовершенствована посредством частичного или полного покрытия стенок каналов для топочного газа, проходящих горизонтально под камерой коксования, слоем с высокой излучательной способностью материала, имеющего состав, как описано выше, таким образом увеличивая косвенную теплопередачу через под камеры коксовой печи.
Кроме того, настоящее изобретение относится к способу производства кокса посредством реализации коксовой печи, описанной выше, с использованием одного из вариантов осуществления. В основном, множество описанных коксовых печей затем приводятся в действие более или менее одновременно.
В соответствии с особо предпочтительным вариантом способа предполагается, что температура в камере коксования во время процесса коксования предпочтительно составляет в среднем от 1000 до 1400°C. Кроме того, эта температура может повышаться в течение короткого периода времени.
Фиг.1 представляет собой вид в разрезе коксовой печи в соответствии с настоящим изобретением. Коксовая печь 1 состоит из верхней части 2 печи, стенок 3 печи и пода 4 печи, которые закрывают отделение 5 печи. Канал 6 для подачи воздуха, обозначенный пунктирными линиями, проходит в отделение 5 печи. Угольная шихта 7 размещается на поде 4 печи, а каналы 8 для топочного газа проходят под подом 4 печи. Кроме того, каналы 10 для подачи воздуха, расположенные в основании 9 печи, которые пропускают воздух в каналы 8 для топочного газа, показаны в разрезе.
Через вертикальные каналы 11, которые проходят в стенках 3 печи из свободного пространства отделения 5 печи в горизонтальные каналы 8 для топочного газа под подом 4 печи, могут выпускаться газы, образующиеся во время коксования угля.
Внутренние поверхности отделения 5 печи выполнены со слоем с высокой излучательной способностью, который состоит из Cr2O3, Fe2O3 и SiC в равных частях. Этот слой с высокой излучательной способностью внутренних стенок, таким образом, становящихся вторичными поверхностями нагрева, дополнительно не показан здесь. Кроме того, нагревательные элементы 12, вспомогательные поверхности нагрева, установлены в отделении 5 печи вертикально и параллельно друг другу, которые, в целом, заполняют свободное поперечное сечение над угольной шихтой 7 и которые также покрыты слоем с высокой излучательной способностью. Нагревательные элементы 12 установлены в крепежные элементы 13, которые в данном случае имеют форму анкеров для стены или крыши. В примере, показанном здесь, небольшой кольцевой зазор 14 оставлен между поверхностями внутренних стенок отделения 5 печи, угольной шихтой 7 и наружным краем нагревательного элемента 12 для обеспечения горизонтальной конвекции в отделении 5 печи и предотвращения повреждения материала вследствие различий в процессе расширения элементов конструкции.
Фиг.2 представляет собой другой вид в разрезе коксовой печи 1 в соответствии с настоящим изобретением. Ссылочные позиции на фиг.1 и 2 аналогичны. Отчетливо видно, что отделение 5 печи разделено на шесть секций нагревательными элементами 12, причем каналы 6 для подачи воздуха проходят в каждую секцию, и причем газ может выходить снова из отделения 5 печи через отверстия 15 и каналы 8 для топочного газа, а также вертикальные каналы 11. Подача воздуха для горения в секции печи, которые находятся рядом с дверью 16 печи, осуществляется через каналы 6 для подачи воздуха, которые расположены соответствующим образом в двери 16 печи. Нагревательные элементы 12 установлены в крепежных элементах 13, которые для этой цели расположены в верхней части 2 печи и на стенке 3 печи.
На фиг.3 показан вид в разрезе специальной подвески для нагревательных элементов 12, показывающий секцию коксовой печи 1, расположенную рядом с дверью 16 печи. Нагревательный элемент 12, подвешенный в отделении 5 печи, и угольная шихта 7 расположены с зазором 14. Нагревательный элемент 12 закреплен с помощью одного или нескольких крепежных элементов в верхней части 2 печи. Данный крепежный элемент в основном содержит верхнюю пластину 17, тяговый стержень 18 и нижнюю пластину 19. Тяговый стержень 18 вставлен через верхнее отверстие 20 и удерживается верхней пластиной 17, которая одновременно закрывает полностью верхнее отверстие 20. Кроме того, тяговый стержень направлен сверху вниз через нагревательный элемент 12 и/или встроен в указанный нагревательный элемент. Основной вес нагревательного элемента 12 приходится на нижнюю пластину 19 крепежного элемента, прикрепленную к нижнему концу тягового стержня 18.
Посредством разделения коксовой печи на несколько секций с путем прохождения газа и посредством обеспечения однородности излучения с помощью нагревательных элементов удалось уменьшить период коксования и минимизировать потери продукта на участке рядом с дверьми печи.
Перечень ссылочных позиций
1 - коксовая печь
2 - верхняя часть печи
3 - стенка печи
4 - под печи
5 - отделение печи
6 - каналы для подачи воздуха
7 - угольная шихта
8 - канал для топочного газа
9 - основание печи
10 - каналы для подачи воздуха
11 - вертикальный канал
12 - нагревательный элемент
13 - крепежный элемент
14 - зазор
15 - отверстие
16 - дверь печи
17 - верхняя пластина
18 - тяговый стержень
19 - нижняя пластина
20 - верхнее отверстие
1. Коксовая печь горизонтальной конструкции (тип с рекуперацией тепла/без рекуперации), состоящая из, по меньшей мере, одной камеры коксования, расположенных сбоку вертикальных каналов, а также донных каналов, расположенных горизонтально и под камерой коксования для косвенного повторного нагрева указанной камеры коксования, отличающаяся тем, что один или более нагревательных элементов расположены в свободном пространстве печи, которое в заданном режиме работы коксовой печи не предназначено для заполнения твердым веществом.
2. Печь по п.1, отличающаяся тем, что нагревательные элементы выполнены в виде подвесных ребер или подвесных перегородок, при этом указанные нагревательные элементы имеют отверстия.
3. Печь по п.1 или 2, отличающаяся тем, что нагревательные элементы выполнены с возможностью съемного подвешивания за подходящие крепежные элементы, причем крепежные элементы установлены на стенке и/или верхней части камеры коксования.
4. Печь по п.1, отличающаяся тем, что при разделении камеры коксования на секции посредством нагревательных элементов, по меньшей мере, один канал для подачи воздуха проходит в каждую из этих секций, а один или два вертикальных канала выходят из каждой секции.
5. Печь по п.1, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, часть внутренних стенок камеры коксования и/или часть поверхностей нагревательных элементов выполнена в виде вторичных поверхностей нагрева посредством покрытия их слоем с высокой излучательной способностью.
6. Печь по п.5, отличающаяся тем, что слой с высокой излучательной способностью состоит из веществ Сr2О3, или Fе2O3, или смеси, содержащей эти вещества, причем доля Fе2О3 составляет, по меньшей мере, 25 мас.% в смеси, а доля Сr2О3 составляет, по меньшей мере, 20 мас.% в смеси.
7. Печь по п.6, отличающаяся тем, что слой с высокой излучательной способностью дополнительно содержит SiC с долей, по меньшей мере, 20 мас.%.
8. Печь по п.6, отличающаяся тем, что слой с высокой излучательной способностью дополнительно содержит одно или более неорганических связующих веществ.
9. Печь по п.6, отличающаяся тем, что размер зерна компонентов слоя с высокой излучательной способностью меньше или равен 15 мкм и предпочтительно находится в диапазоне от 2,5 до 10 мкм.
10. Печь по п.6, отличающаяся тем, что стенки каналов для топочного газа, проходящих горизонтально под камерой коксования, частично или полностью покрыты слоем с высокой излучательной способностью материала, имеющего вышеописанный состав.
11. Способ производства кокса посредством использования одной или более коксовых печей по любому из пп.1-10.
12. Способ по п.11, отличающийся тем, что коксование угля выполняют при средней температуре 1000-1400°С отделения печи.
