1. РЕСПУБЛИКА КАЗАХСТАН
(19) KZ (13) B (11) 28629
(51) C10B 15/02 (2006.01)
C10B 21/10 (2006.01)
C10B 41/00 (2006.01)
КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ
МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
(21) 2011/1531.1
(22) 25.08.2009
(45) 16.06.2014, бюл. №6
(31) 10 2008 049 316.3
(32) 29.09.2008
(33) DE
(85) 14.04.2011
(86) PCT/EP2009/006137, 25.08.2009
(72) КИМ, Рональд (DE); МЕРТЕНС, Альфред (DE)
(73) ТИССЕНКРУПП УДЕ ГМБХ (DE)
(74) Русакова Нина Васильевна; Жукова Галина
Алексеевна; Ляджин Владимир Алексеевич
(56) WO 2007/057076 A1, 24.05.2007
WO 2007/087839 A1, 09.08.2007
US 4287024 A, 01.09.1981
(54) КОКСОВАЯ ПЕЧЬ И СПОСОБ
РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ВОЗДУХА В ПОДОВЫЕ
КАНАЛЫ КОКСОВЫХ ПЕЧЕЙ
(57) Изобретение относится к устройству
распределения воздуха для вторичного горения в
подовые каналы вторичного воздуха печей камер
коксовальной печи, причем указанное устройство
образовано шиберной заслонкой или
параллелепипедальным устройством или пластиной,
перемещаемой штоком, причем указанный шток
перемещается продольно параллельно стене камеры
коксовальной печи так, чтобы пластины
перемещались от отверстий вторичного воздуха и
открывали или закрывали их. Шток перемещается
посредством двигателя управления положением,
причем передача энергии производится
гидравлически или пневматически. Таким образом,
посредством соответствующих измерительных
параметров, можно оптимизировать вторичное
нагревание так, что нагревание обеспечивается
равномерно со всех сторон, и, таким образом,
достигается улучшение качества кокса.
(19)KZ(13)B(11)28629
2. 28629
2
Изобретение относится к коксовой печи,
имеющей устройству управления количеством
воздуха для вторичного горения в камерах коксовой
печи батареи коксовых печей типа "с рекуперацией
тепла" или "без рекуперации", в которых это
устройство регулирует объем воздуха через
параллелепипедальное приспособление или
пластину, управляемые двигателем управления
положением так, чтобы это устройство могло
регулироваться, например, посредством механизма
управления, работа которого зависит от измерения
величин в камере коксовой печи. Нагревание
коксового пирога батареи коксовых печей может
быть выполнено по существу равномерно и
улучшено посредством вторичного топочного
пространства топочной камеры, расположенного
под коксовым пирогом. Количество вторичного
воздуха может быть подано устройством по
изобретению с несколькими градациями количества,
если требуется. Подача вторичного воздуха в
несколько стадий обеспечивает существенное
сокращение образующихся оксидов азота.
Настоящее изобретение также относится к способу
распределения вторичного воздуха для горения в
камере коксовой печи.
Согласно технологии предшествующего уровня
техники нагревание камер коксовой печи
выполняют так, что нагревание коксового пирога
осуществляется настолько равномерно, насколько
возможно, со всех сторон, и что качество
полученного кокса, таким образом, улучшается. Для
коксования каменного угля в предварительно
нагретую камеру коксования коксовой печи
загружают слой угля и затем закрывают. Слой угля
может быть загружен как завершенная вершиной
угольная куча или может иметь уплотненную,
измельченную форму. При нагревании угля, летучие
вещества, содержащиеся в угле, прежде всего,
углеводороды и водород, выделяются и удаляются.
Дальнейшее выделение тепла в камере коксования
коксовых печей "без рекуперации" и коксовых печей
"с рекуперацией тепла" исключительно
производится за счет сгорания выделенных летучих
веществ угля, который дегазируется
последовательно по мере нагревания.
Согласно технологии предшествующего уровня
техники, горение регулируют так, что часть
выделенного газа, который также определяется как
неочищенный газ, сгорает прямо выше загрузки угля
в камере коксования. Воздух для горения,
необходимый для этой цели, втягивается через
отверстия в дверях или потолке. Эта стадия горения
также определяется как первая воздушная стадия
или первичная воздушная стадия. Первичная
воздушная стадия обычно не приводит к полному
сгоранию. Теплота, выделенная при сгорании,
нагревает слой угля, причем слой золы образуется
на его поверхности через короткий период времени.
Этот слой золы обеспечивает герметизацию от
воздуха при дальнейшем течении процесса
коксования каменного угля, и это предотвращает
выгорание слоя угля. Часть теплоты, выделенной
при сгорании, преимущественно переносится
излучением в слой угля. Однако, простое нагревание
угольного слоя от вершины, применяя только одну
воздушную стадию, привело бы к неэкономно
длительному времени коксования.
Поэтому неочищенный газ, частично сгоревший
в первичной воздушной стадии, сгорает в другой
стадии, причем выделяющаяся теплота, таким
образом, передается угольному слою с низа или со
стороны. Это последующее горение, определяемое
как вторичное горение, обычно, происходит в так
называемых вторичных топочных пространствах,
расположенных под камерой коксовой печи и под
коксовым пирогом, так, что частично сгоревший газ
коксования полностью выгорает там, в то время как
теплота сгорания, выделяющаяся там, нагревает
коксовый пирог снизу. Таким образом,
распределение тепла в коксовом пироге является по
существу равномерным со всех сторон, и качество
произведенного кокса заметно улучшается. За
направление частично сгоревшего коксового газа
обычно отвечают так называемые
"циркуляционные" каналы, которые, например,
расположены в боковой кладке камеры коксовой
печи.
Согласно этому подходу, воздух, необходимый
для вторичного горения, который называют
вторичным воздухом, поставляют через так
называемые отверстия вторичного воздуха,
расположенные под боковыми дверями камеры
коксовой печи в типичном стиле строительства.
Оттуда, вторичный воздух течет в так называемые
подовые каналы вторичного воздуха, где воздух
собирают и подают во вторичную топочную камеру,
расположенную выше. Там вторичное горение
происходит. Поступающий воздух для горения,
обычно подают в определенно
сверхстехиометрическом количестве. Таким
образом, гарантировано, что частично сгоревший
коксовый газ выгорает полностью, так что теплота
сгорания, содержавшаяся там, полностью
расходуется. Таким образом, также предполагается
предотвратить выпуск не полностью сгоревших
продуктов коксования, например, углеводородов.
Однако, поставляемый вторичный воздух,
обычно достигает температуры окружающей
атмосферы, таким образом, весьма существенно
снижая температуру подовых каналов вторичного
воздуха и вторичного топочного пространства под
коксовым пирогом. При нерегулируемой поставке
воздуха для вторичного горения во вторичное
топочное пространство, температура вторичного
топочного пространства не может регулироваться,
так что температура вторичного топочного
пространства может определенно отличаться от
температуры в первичном топочном пространстве,
которое также определяется как свод коксовой печи.
В результате кокс нагревается неравномерно с
различных сторон. Кроме того, количество
поставляемого вторичного воздуха не может
регулироваться в зависимости от количества
кислорода во вторичном топочном пространстве.
Это может вызывать образование загрязняющих
3. 28629
3
веществ, более конкретно, образование несгоревших
углеводородов или оксидов азота типа NOX.
WO 2007/057076 А1 описывает устройство
вентиляции для подачи первичного и вторичного
воздуха для сгорания коксового газа из коксовых
печей, построенных в плоском стиле строительства
и выполненных в виде батареи, причем указанное
вентиляционное устройство включает по меньшей
мере одно вентиляционное отверстие для
первичного воздуха на камеру коксования, где
указанное вентиляционное отверстие проходит
через соответствующую дверцу коксовой печи или
через стену каркаса, и, кроме того, включает по
меньшей мере одно вентиляционное отверстие на
камеру коксования для вторичного воздуха, причем
по меньшей мере для части вентиляционных
отверстий предусмотрены подвижные запирающие
элементы, при этом согласно изобретению по
меньшей мере часть указанных запирающих
элементов вентиляционных отверстий механически
соединяют с позиционирующим элементом,
который регулируется и управляется из
центрального положения, причем запирающие
элементы должны приводиться в действие
посредством позиционирующего элемента в
зависимости от потребности в воздухе для горения в
камерах коксования, и причем является возможным
установить механическое соединение каждого
запирающего элемента с центральным
позиционирующим элементом индивидуально; в
частности, является возможным установить
стартовое положение каждого индивидуального
запирающего элемента в начале цикла коксования
ассоциированной камеры коксования отдельно и
независимо от других запирающих элементов
соседних камер коксования. Варианты конструкции
предъявляют права на запирающие элементы,
устройства положения и на способ.
Процедура не автоматизирована, и часто
управляется чувствительными к температуре
цепями, проходящими вокруг коксовой печи.
Устройства предшествующего уровня техники часто
включают устройства положения или запирающие
элементы, которые характеризуются только
ограниченным сроком службы, если подвергаются
воздействию высоких температур коксовых печей.
Следовательно, сейчас целью изобретения
является обеспечить устройство, которое управляет
количеством вторичного воздуха, подаваемого в
вентиляционные отверстия вторичного воздуха.
Устройство должно быть установлено
предпочтительно ниже дверей камер коксовой печи,
потому что в типе строительства, с которым часто
сталкиваются, вентиляционные отверстия для
вентиляции подовых каналов вторичного воздуха
расположены ниже дверей камер коксовой печи.
Кроме того, устройство должно быть выполнено из
материала, устойчивого к высоким температурам,
чтобы иметь достаточно длительный срок службы
при этих высоких температурах, которые обычно
преобладают на внешних стенах камер коксовой
печи. Устройство должно также быть способно
открывать или закрывать полностью
вентиляционные отверстия для вентиляции подовых
каналов вторичного воздуха, и должно быть
нечувствительно к загрязнению и атмосферным
влияниям.
Также должно быть возможно автоматизировать
устройство по изобретению так, чтобы регулировать
количество распределенного вторичного воздуха в
зависимости от содержания кислорода во вторичном
топочном пространстве или в зависимости от
температуры свода коксовой печи.
Настоящее изобретение решает эту задачу
посредством системы распределения вторичного
воздуха в коксовых печах, которым можно
управлять в зависимости от отношения между
температурой свода и пода, и которая закрывает
вентиляционные отверстия вторичного воздуха
параллелепипедальными колпаками.
Параллелепипедальные элементы
сконфигурированы так, что соединительная шейка
или соединительный стержень, соединенный со
штоком, могут быть соединены с ним так, что
параллелепипедальные элементы располагаются
поперек этому штоку вдоль стены камеры коксовой
печи. Посредством этого продольного перемещения
вентиляционные отверстия могут быть полностью
закрыты, частично закрыты или полностью открыты
так, что эти параллелепипедальные элементы в
комбинации со штоком оказывают действие на
систему распределения воздуха.
Шток и параллелепипедальные приспособления
предпочтительно изготавливают из стали,
устойчивой при высоких температурах, так чтобы
все устройство имело долгий срок службы, если
подвергается воздействию преобладающих
температур. В варианте конструкции по настоящему
патенту параллелепипедальное приспособление
может быть выполнено в виде пластины.
Одним объектом изобретения является коксовая
печь, имеющая устройство управления количеством
воздуха для вторичного горения в коксовой печи
батареи коксовых печей или группы коксовых печей
типа "без рекуперации" или "с рекуперацией тепла",
в которой
воздух для вторичного горения поступает через
отверстия в стороне коксовыталкивателя или
коксовой стороне фронтальной стены камеры
коксовой печи ниже двери камеры коксовой печи в
каналы, которые лежат ниже камеры коксования, и
где частично сгоревший коксовый газ смешиваются
с воздухом для вторичного горения и полностью
сгорает, так что коксовый пирог нагревается снизу
посредством горения частично сгоревшего
коксового газа,
и которая характеризуется тем, что
отверстия на их передней стороне обеспечены
параллелепипедальным приспособлением, которое
на кубовидной стороне, обращенной от печи,
соединены со вторым меньшим прямоугольным
параллелепипедом, и
на верхней стороне меньшего прямоугольного
параллелепипеда установлен соединительный
стержень или соединительная шейка, через которую
4. 28629
4
задний меньший прямоугольный параллелепипед
соединен со штоком,
при этом шток может перемещаться двигателем
управления положением или вручную параллельно
фронтальной стене камеры коксовой печи, и
шток при продольном перемещении вдоль стены
камеры коксовой печи перемещает
параллелепипедальные приспособления
посредством продольного перемещения вдоль
отверстий так, что они открывают или закрывают
отверстия в зависимости от положения
параллелепипедальных приспособлений.
Например, параллелепипедальное устройство
может являться пластиной. Но оно может также
представлять собой красный кирпич или
металлический блок. Для выполнения устройства по
изобретению параллелепипедальное устройство
предпочтительно обеспечивают другим
параллелепипедальным приспособлением, причем
передний прямоугольный параллелепипед
соединяют с задним прямоугольным
параллелепипедом так, что он сужается к заднему
прямоугольному параллелепипеду. С одной
стороны, это снижает количество загрязнения, а с
другой стороны, это также указывает, что
предусматривается механическое соединение со
штоком. Например, механическое соединение может
быть осуществлено соединительной шейкой или
соединительным стержнем. Это гарантирует
хорошую прочность при действующих
механических силах.
В предпочтительном варианте конструкции по
настоящему патенту фронтальным
параллелепипедальным приспособлением является
пластина. В другом предпочтительном варианте
конструкции как переднее параллелепипедальное
приспособление, так и сужение, а так же задний
прямоугольный параллелепипед, изготовлены из
стали, устойчивой к высокой температуре. В случае,
если передним параллелепипедальным
приспособлением является пластина, тогда ее также
предпочтительно изготавливают из стали,
устойчивой к высокой температуре. В случае, если
передний прямоугольный параллелепипед, стоящий
перед печью, выполняется как пластина, то сужение
может быть очень узким или быть опущено. В
типичном варианте конструкции соединения
параллелепипедальных приспособлений, соединение
с соединительными шейками и соединение со
штоком могут быть осуществлены сваркой. Шток с
соединительными шейками может быть выполнен
как ниже отверстий вторичного воздуха, так и выше
отверстий вторичного воздуха.
В другом предпочтительном варианте
конструкции шток соединяют через карданные
соединения с соединительными стержнями или
соединительными шейками и, таким образом, с
двигателем управления положением. Смещения или
механические напряжения штока могут, таким
образом, быть, лучше компенсированы.
В простом варианте конструкции по настоящему
патенту двигателем управления положением может
быть электрический двигатель управления
положением. В предпочтительном варианте
конструкции он состоит из цилиндра давления,
который может быть заполнен под давлением газом
или жидкостью и освобожден от давления. Цилиндр
давления включает поршень, который соединен со
штоком и который управляется газом или
жидкостью вследствие наполнения и освобождения.
Двигатель управления положением также включает
насосы и клапаны. Двигатель управления
положением и приводное устройство могут также
включать защитные экраны или защитные маты,
которые экранируют приводное устройство и
двигатель управления положением от высоких
температур у стены камеры коксовой печи. Они
предпочтительно расположены на штоке между
цилиндром давления и соединительной шейкой.
Защитные экраны могут быть сделаны из любого
материала, устойчивого к высоким температурам.
Например, таким материалом может быть сталь или
стекловолокно.
Объектом изобретения является также способ
распределения воздуха для вторичного горения в
подовые каналы вторичного воздуха камер коксовой
печи батареи коксовых печей или группы коксовых
печей, в котором
воздух для вторичного горения входит через
отверстия вторичного воздуха на стороне
коксовыталкивателя или коксовой стороне
фронтальной стены камеры коксовой печи в нижней
области камеры коксовой печи ниже двери камеры
коксовой печи, в подовые каналы вторичного
воздуха и затем течет во вторичное топочное
пространство, расположенное выше, и
коксовый газ, частично сгоревший в верхней
области камеры коксовой печи, полностью сгорает
там, причем полностью сгоревший коксовый газ
проводят через все топочное пространство
вторичного воздуха так, что коксовый пирог также
нагревается с нижней стороны,
причем отверстия вторичного воздуха закрывают
параллелепипедальным приспособлением,
соединенным через соединительный стержень со
штоком так, что параллелепипедальное
приспособление открывает или закрывает отверстия
вторичного воздуха с их передней стороны в каждом
положении вдоль продольной стены камеры
коксовой печи, при перемещении штока продольно
вдоль фронтальной стороны камеры коксовой печи
так, чтобы количество вторичного воздуха,
впущенное в подовые каналы камеры коксования,
было пропорциональным,
при этом шток может перемещаться через
соединительные шейки посредством двигателя
управления положением или вручную так, что
количество вторичного воздуха, впущенное в
подовые каналы камеры коксования, распределяется
при совершении перемещения штока.
Способ может быть осуществлен вручную,
просто смещая шток вручную. Посредством
параллелепипедальных устройств отверстия
вторичного воздуха могут быть полностью закрыты,
частично закрыты или полностью открыты. Это
осуществляется простым смещением
5. 28629
5
прямоугольных параллелепипедов. Чтобы
автоматизировать способ, шток приводят в
движение двигателем управления положением.
Соответственно, двигатель управления положением
расположен на конце штока, и он может быть
расположен, например, в конце батареи коксовой
печи, но также и в любом положении у батареи
коксовых печей или у группы коксовых печей. В
варианте конструкции по настоящему изобретению
передачу энергии производят пневматически,
электрически или гидравлически. Однако, в
принципе передача энергии может быть произведена
произвольно.
Способ по изобретению позволяет
эксплуатировать отверстия вторичного воздуха как
одной коксовой печи батареи коксовых печей
совместно, так и отверстия вторичного воздуха
одной коксовой печи индивидуально. В
предпочтительном варианте конструкции отверстия
вторичного воздуха единственной коксовой печи
батареи коксовых печей управляются совместно.
Однако, в другом варианте конструкции,
отверстиями вторичного воздуха одной коксовой
печи батареи коксовых печей можно управлять
индивидуально. Таким образом, распределением
температур в пределах подовых каналов вторичного
воздуха можно намного лучше управлять. В случае,
если подовые каналы вторичного воздуха включают
четыре отверстия вторичного воздуха в типичном
варианте конструкции, тогда они обычно включают
для этого способа четыре цилиндра давления,
включая ассоциированные поршни, штоки,
соединительные шейки и параллелепипедальные
приспособления. Также возможно обеспечить
другие относящиеся к изобретению устройства, чем
существующие отверстия вторичного воздуха.
Чтобы управлять процедурами закрытия и
открытия, штоки имеют устройства, которые
предусматривают оптический или электрический
контроль положения параллелепипедального
приспособления. Например, это может быть
световой барьер. Преимущественно, устройства
расположены на штоке на достаточном расстоянии
от отверстий вторичного воздуха, чтобы быть
адекватно устойчивыми к температурным
воздействиям. Однако эти устройства могут также
быть закреплены на соединительных шейках или
параллелепипедальных приспособлениях.
Посредством этих устройств положение
параллелепипедального приспособления может
регистрироваться или контролироваться так, чтобы
автоматическое регулирование было выполнимо.
В обычной форме применения отверстия
вторичного воздуха таким образом дозируются на
обеих фронтальных сторонах камеры коксовой печи.
Но также возможно управлять только одной
фронтальной стороной камеры коксовой печи
согласно настоящему изобретению. Это может быть
как фронтальная сторона, которая также
определяется как сторона камеры
коксовыталкивателя коксовой батареи, так и задняя
сторона камеры коксовой печи, которая также
определяется как коксовая сторона камеры коксовой
печи. Применение способа по изобретению также
выполнимо только на одной стороне, если имеются
отверстия вторичного воздуха на обеих сторонах.
Чтобы оптимизировать распределение
температуры камеры коксовой печи, датчик,
измеряющий температуру, может быть
предусмотрен в камере коксовой печи. Тогда
горение в подовых каналах вторичного воздуха
может управляться посредством поставляемого
количества воздуха таким образом, что температура,
достигаемая там, приблизительно равна температуре
в камере коксовой печи. Таким образом, нагревание
кокса может быть равномерным со всех сторон, что
приводит к оптимизации процесса коксования и
заметно улучшает качество произведенного кокса.
Датчики, измеряющие температуру, например,
расположены на потолке первичного топочного
пространства, который также называют сводом
камеры коксовой печи, и в стене камеры коксовой
печи, в подовых каналах вторичного воздуха или во
вторичном топочном пространстве.
Пример автоматизированного способа
управления отверстиями вторичного воздуха
приводится в DE 102006004669 А1. В данном
документе заявлен способ коксования угля, причем
применяют и используют одну коксовую печь
(включая измерительные приборы, блок
компьютеров и устройства управления
положением), которую загружают углем, затем
запускают процесс коксования каменного угля, и в
котором во время коксования каменного угля
анализируют концентрации одного или более
компонентов газа, причем эти данные передаются в
компьютер, определяющий поставку первичного
и/или вторичного воздуха на основе сохраненных
дискретных величин или модельных вычислений,
причем указанный компьютер выбирают через
линии управления регулирующих элементов
устройств остановки для первичного и/или
вторичного воздуха, таким образом, управляя и
регулируя первичный и/или вторичный воздух. Этот
способ обычно применяют в комбинации со
способом по изобретению для распределения
воздуха для вторичного горения в подовые каналы
вторичного воздуха камер батареи коксовых печей
или группы коксовых печей.
При применении способа по изобретению
температура в первичном топочном пространстве и
во вторичном топочном пространстве обычно
составляет от 1000 до 1400°С. Как правило,
температура во вторичном топочном пространстве
сильно растет в начале цикла коксования благодаря
начальному горению коксового газа.
Соответственно, уголь нагревают снизу. Наоборот,
температура в первичном топочном пространстве
падает к началу коксования каменного угля и
вследствие истощения летучего вещества. Только к
концу коксования каменного угля может расти
температура в первичном топочном пространстве,
так что коксовый пирог преимущественно
нагревается сверху. После определенного периода
времени, температура во вторичном топочном
пространстве падает, потому что количество
6. 28629
6
продуктов дегазации кокса уменьшается. Чтобы
предотвратить нежелательное охлаждение
вторичного топочного пространства,
параллелепипедальные приспособления закрывают
после определенного промежутка времени. Если
процедурой закрытия управляют посредством
отношения температур в первичном и вторичном
топочном пространстве, то она может начаться
согласно одному варианту конструкции при
разности ±100°С между температурами в первичном
и вторичном топочном пространстве. Идеально
процедура закрытия может начаться при точно
равной температуре в первичном и вторичном
топочном пространстве. Например, она может
осуществляться в автоматизированном режиме,
например, с использованием компьютерных средств,
но также и через визуальную проверку температуры.
Управление также выполнимо из комнаты
измерения. Если процедурой закрытия управляют в
течение времени, то к закрытию отверстий
вторичного воздуха можно приступить, например,
при времени коксования, составляющем 30-70
процентов предполагаемого времени коксования от
всего цикла коксования каменного угля.
Перемещение параллелепипедальных
приспособлений для закрытия отверстия вторичного
воздуха может быть произведено постепенно, шаг за
шагом, также в зависимости от требований.
Чтобы оптимизировать кислородную
стехиометрию, необходимую для сгорания в
подовых каналах вторичного воздуха, кислородный
датчик устанавливают в подовом канале вторичного
воздуха согласно предпочтительному варианту
конструкции по настоящему изобретению.
Перемещение прямоугольных параллелепипедов
или шиберных заслонок затем производят
двигателем управления положением с помощью
компьютера, который регулирует положение
шиберной заслонки в зависимости от содержания
кислорода в подовых каналах вторичного воздуха.
Сгорание может таким образом быть
оптимизировано, используя постоянно оптимальное
количество кислорода. Таким образом, снижают
количество углеводородов и загрязняющих веществ
в отходящем газе из батареи коксовых печей. Это
может также быть достигнуто в комбинации с
процедурой измерения температуры.
Способ по изобретению обеспечивает
преимущество управляемого сгорания во вторичном
топочном пространстве камеры коксовой печи.
Управление выполняют через распределение
количества воздуха, поскольку он поступает в
подовые каналы вторичного воздуха камеры
коксовой печи. Управляя сгоранием, можно
получить намного более равномерное
регулирование нагревания в коксовом пироге со
всех сторон так, что качество произведенного кокса
существенно повышается. Однако, с другой
стороны, выход загрязняющих веществ, также,
уменьшается, потому что оптимальное количество
воздуха может быть всегда точно подано, не
вызывая чрезмерного охлаждения вторичного
топочного пространства.
Вариант устройства для генерации газов по
изобретению поясняется более подробно
посредством пяти чертежей, причем способ
согласно изобретению не ограничивается этими
вариантами.
Фиг.1 показывает фронтальный вид камеры
коксовой печи с устройством по изобретению,
которое полностью закрывает отверстия вторичного
воздуха камеры коксовой печи. Фиг. 2 показывает
фронтальный вид устройства по изобретению,
которое полностью открывает отверстия вторичного
воздуха камеры коксовой печи. Фиг.3 показывает
фронтальный вид камеры коксовой печи с
устройством по изобретению, причем указанная
камера коксовой печи включает четыре
индивидуально управляемых отверстия вторичного
воздуха. Фиг.4 показывает вид сбоку камеры
коксовой печи с устройством по изобретению,
которое устанавливают у отверстий вторичного
воздуха ниже дверей камеры коксовой печи. Фиг.5
показывает типичный ход температур в первичной и
вторичной камерах нагревания камеры коксовой
печи при применении способа по изобретению.
Фиг.1 показывает параллелепипедальные
приспособления (1) или пластины по изобретению,
которые закрывают отверстия (2) вторичного
воздуха камеры (3) коксовой печи.
Параллелепипедальные приспособления (1)
соединены через соединительные шейки (4) со
штоком (5), который может двигаться в продольном
направлении к фронтальной стене (6) камеры
коксовой печи. Шток сохраняется в
соответствующем положении посредством
соответствующих крепежных устройств (7).
Отверстия вторичного воздуха в печи
заканчиваются во вторичных топочных
пространствах (8), где происходит полное сгорание
частично сгоревшего коксового газа и которые
протянуты здесь в скрытой форме, потому что они
не включают любые отверстия во фронтальной
стене (6) камеры коксовой печи. В этом чертеже
шток (5) управляется двигателем (9) управления
положением, который установлен на одном конце
штока (5). В варианте конструкции, поясняемом
здесь, двигатель управления положением управляет
гидравлическим или пневматическим агрегатом, в
котором перемещается поршень (9а) в цилиндре (9b)
давления. Поршень (9а) соединяют со штоком,
который управляется перемещением поршня (9а).
Выше отверстий (2) вторичного воздуха находится
дверь (10) камеры коксовой печи, которая окружена
фронтальной стеной (6) камеры коксовой печи.
Дверь (10) камеры коксовой печи можно потянуть и
открыть посредством соответствующего захвата
(10а) и подъемника (10b) двери камеры коксовой
печи, например, цепи. На верху камеры (11)
коксовой печи имеются отверстия входа (12)
первичного воздуха, которые здесь выполнены с U-
образными трубчатыми закрывающими элементами
(13).
Фиг.2 показывает параллелепипедальные
приспособления (1) или пластины по изобретению,
которые освобождаются и, таким образом,
7. 28629
7
полностью открывают отверстия (2) вторичного
воздуха камеры (3) коксовой печи. Двигатель (9)
управления положением перемещает шток
посредством гидравлического или пневматического
агрегата (9а, 9b) вбок так, что
параллелепипедальные приспособления (1), как
показано здесь, перемещаются влево и открывают
отверстия (2) вторичного воздуха. Отверстия входа
первичного воздуха (12) на верху коксовой печи
батареи коксовых печей, показанной здесь,
защищают трубами и накрывающими заслонками
(13а) от атмосферных воздействий.
Фиг.3 показывает устройство по изобретению,
которое перемещается индивидуально и, таким
образом, открывает или закрывает отверстия
вторичного воздуха в коксовой печи. В этом
варианте конструкции камера коксовой печи
включает четыре отверстия вторичного воздуха
ниже двери камеры коксовой печи, имеющие один
отдельный механизм открытия или закрытия с
параллелепипедальными приспособлениями,
предусмотренными для каждого отверстия. Каждое
индивидуальное параллелепипедальное
приспособление управляется посредством двигателя
управления положением, который перемещается
посредством его собственной гидравлической или
пневматической линии (9с). Так как в этом варианте
конструкции имеются четыре отверстия (2)
вторичного воздуха, также предусмотрены четыре
двигателя (9) управления положением и
пневматические линии (9с) с поршнями (9а) и
цилиндрами (9b) давления.
Фиг.4 показывает параллелепипедальные
приспособления (1) по изобретению, которые
показаны здесь с передним большим
прямоугольным параллелепипедом (1а) и задним
малым прямоугольным параллелепипедом (lb) . Они
связаны друг с другом через сужающийся к задней
стороне участок. Параллелепипедальные
приспособления (1) соединены вверху с
соединительной шейкой (4), которая, в свою
очередь, соединена со штоком (5). Соединительный
стержень (5), в свою очередь, закреплен через
крепежное устройство (7) на стене камеры коксовой
печи. Подовые каналы (8) вторичного воздуха
расположены позади отверстий (2) для впуска
вторичного воздуха. Также имеются
циркуляционные трубы (14), связанные с
отверстиями (14а) в первичном топочном
пространстве горения, и коксовый пирог (15).
Фиг.5 поясняет типичный ход температур в
первичном топочном пространстве и в подовых
каналах вторичного воздуха. В начале цикла
коксования, временная продолжительность которого
показана на абсциссе в интервале от 0 до 100
процентов времени, температура во вторичном
топочном пространстве растет вследствие начала
горения коксового газа. Соответственно, коксовый
пирог нагревается снизу. Наоборот, температура в
первичном топочном пространстве падает
вследствие инициирования коксования каменного
угля и вследствие дегазации летучего вещества.
Только к концу коксования каменного угля может
повышаться температура в первичном топочном
пространстве так, что коксовый пирог также
нагревается сверху. Наоборот, отверстия вторичного
воздуха медленно закрываются, потому что горение
частично сгоревшего коксового газа замедляется, и
поступает холодный воздух для горения.
Посредством такого хода температур коксовый
пирог может быть нагрет оптимально со всех
сторон. Чтобы гарантировать такой идеальный ход
температуры, параллелепипедальные
приспособления отверстий вторичного воздуха
перемещаются точно управляемым способом. Для
случая, поясняемого здесь, например, это означает
медленное закрытие отверстий вторичного воздуха
боковым перемещением параллелепипедальных
приспособлений к отверстиям вторичного воздуха
для их закрытия, начиная со времени коксования 30-
70 процентов цикла коксования. Перемещение
параллелепипедальных приспособлений для
закрытия отверстий вторичного воздуха может быть
произведено постепенно, шаг за шагом, также, в
зависимости от требований. Температуры,
достигнутые здесь, например, составляют от 1100 до
1300°С.
Список ссылочных позиций
1. Параллелепипедальные приспособления.
1а. Передний прямоугольный параллелепипед,
1b. Задний прямоугольный параллелепипед.
2. Отверстия вторичного воздуха.
3. Камера коксовой печи.
4. Соединительная шейка.
5. Шток.
6. Стена камеры коксовой печи.
7. Крепежное приспособление.
8. Вторичное топочное пространство.
8а. Подовые каналы вторичного воздуха.
9. Двигатель управления положением.
9а. Поршень штока.
9b. Цилиндр давления двигателя управления
положением.
9с. Трубы подачи газа и жидкости.
10. Дверь камеры коксовой печи.
10а. Фиксатор двери камеры коксовой печи.
10b. Подъемное устройство двери камеры
коксовой печи.
11. Потолок камеры коксовой печи.
12. Входные отверстия первичного воздуха.
13. U-образные трубчатые закрывающие
элементы.
13а. Трубы с заслонками в качестве
закрывающих элементов.
14. Циркуляционные трубы.
14а. Отверстия циркуляционных труб в
первичном топочном пространстве.
15. Коксовый пирог.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Коксовая печь, содержащая устройство
распределения воздуха для вторичного горения в
подовые каналы (8а) камер (3) коксовой печи
батареи коксовых печей или группы коксовых печей
8. 28629
8
типа "без рекуперации" или "с рекуперацией тепла",
в которой
воздух для вторичного горения входит через
отверстия (2) в стороне коксовыталкивателя или
коксовой стороне фронтальной стены (6) камеры
коксовой печи ниже двери (10) камеры коксовой
печи в каналы, которые лежат ниже камеры (3)
коксования, и где частично сгоревший коксовый газ
смешивается с воздухом для вторичного горения и
полностью сгорает, так что коксовый пирог (15)
нагревается снизу при горении частично сгоревшего
коксового газа,
отличающаяся тем, что
отверстия (2) на их передней стороне
обеспечены параллелепипедальными
приспособлениями (1), которые на стороне
прямоугольного параллелепипеда (1а), обращенной
от печи, соединены со вторым, меньшим
прямоугольным параллелепипедом (1b), и
на верхней стороне меньшего прямоугольного
параллелепипеда (1b) установлен соединительный
стержень или соединительная шейка (4), через
которую задний, меньший прямоугольный
параллелепипед (1b) соединен со штоком (5),
при этом шток (5) может перемещаться
посредством двигателя (9) управления положением
или вручную параллельно фронтальной стене (6)
камеры коксовой печи, и
шток (5) при продольном перемещении вдоль
стены (6) камеры коксовой печи перемещает
параллелепипедальные приспособления (1)
посредством продольного перемещения вдоль
отверстий так, что они открывают или закрывают
отверстия (2) в зависимости от положения
параллелепипедальных приспособлений (1).
2. Коксовая печь по п.1, отличающаяся тем, что
больший передний прямоугольный параллелепипед
(1а) соединен с меньшим задним прямоугольным
параллелепипедом (1b) посредством участка,
сужающегося к меньшему прямоугольному
параллелепипеду (1b).
3. Коксовая печь по п.1 или 2, отличающаяся
тем, что параллелепипедальное приспособление
(1а), обращенное к печи, является пластиной.
4. Коксовая печь по любому из п.п.1-3,
отличающаяся тем, что передний прямоугольный
параллелепипед (1а) или пластина для закрытия
отверстий (2) вторичного воздуха изготовлены из
тугоплавкой стали.
5. Коксовая печь по любому из п.п.1-4,
отличающаяся тем, что шток (5) соединен через
карданные шарниры с соединительными стержнями
или соединительными шейками (4) и, таким
образом, с двигателем (9) управления положением.
6. Коксовая печь по любому из п.п.1-3,
отличающаяся тем, что двигатель (9) управления
положением штока (5) включает цилиндр (9b)
давления и приводной поршень (9а) для штока (5),
причем является возможным двигать поршень (9а)
жидкостью или газом под давлением.
7. Коксовая печь по п.6, отличающаяся тем, что
защитный мат или защитный экран обеспечивают
между цилиндром (9b) давления и соединительной
шейкой (4), чтобы защитить двигатель (9)
управления положением и приводной поршень (9а)
для штока (5) от высоких температур.
8. Способ распределения воздуха для вторичного
горения в подовые каналы (8а) вторичного воздуха
камер (3) коксовой печи батареи коксовых печей
или группы коксовых печей, в котором
воздух для вторичного горения входит через
отверстия (2) вторичного воздуха (2) в стороне
коксовыталкивателя или коксовой стороне
фронтальной стены (6) камеры коксовой печи в
нижней области камеры (3) коксовой печи ниже
двери (10) камеры коксовой печи в подовые каналы
(8а) вторичного воздуха и затем течет во вторичное
топочное пространство (8), расположенное выше, и
коксовый газ, частично сгоревший в верхней
области камеры (3) коксовой печи (3), полностью
сгорает там, причем полностью сгоревший
коксовый газ проводят через все вторичное
топочное пространство (8) так, что коксовый пирог
(15) также нагревается с нижней стороны,
отличающийся тем, что
отверстия вторичного воздуха закрывают
параллелепипедальным приспособлением (1),
соединенным через соединительный стержень (4) со
штоком (5) так, что параллелепипедальное
приспособление (1) открывает или закрывает
отверстие (2) вторичного воздуха с его передней
стороны в каждом положении вдоль стены (6)
камеры коксовой печи, при перемещении штока (5)
продольно вдоль фронтальной стороны камеры (3)
коксовой печи (3) так, чтобы количество вторичного
воздуха, впущенное в подовый канал (8а)
вторичного воздуха, было пропорциональным,
при этом шток (5) может быть перемещен через
соединительные шейки (4) посредством двигателя
(9) управления положением или вручную так, что
количество вторичного воздуха, впущенное в
подовый канал (8а) вторичного воздуха,
распределяется при совершении перемещения
штока.
9. Способ по п.8, отличающийся тем, что
штоком (5) пневматически управляют с помощью
двигателя (9) управления положением.
10. Способ по п.8, отличающийся тем, что
штоком (5) гидравлически управляют с помощью
двигателя (9) управления положением.
11. Способ по любому из пп.8-10,
отличающийся тем, что шток (5) или
соединительные шейки (4) или
параллелепипедальные приспособления (1)
включают оптические или электрические
контрольные инструменты, через которые
положение параллелепипедального приспособления
(1) может регистрироваться и контролироваться.
12. Способ по любому из п.п.8-11,
отличающийся тем, что отверстия (2) вторичного
воздуха только одной коксовой печи (3) батареи
коксовых печей совместно управляются на обеих
фронтальных сторонах.
13. Способ по любому из п.п.8-11,
отличающийся тем, что каждое отверстие (2)
вторичного воздуха только одной коксовой печи (3)
9. 28629
9
батареи коксовых печей индивидуально управляется
на обеих фронтальных сторонах.
14. Способ по любому из п.п.12-13,
отличающийся тем, что отверстия (2) вторичного
воздуха одной коксовой печи (3) батареи коксовых
печей на только одной фронтальной стороне
управляются совместно или индивидуально.
15. Способ по любому из п.п.8-14,
отличающийся тем, что распределением
вторичного воздуха управляют посредством
двигателя (9) управления положением через
температуру в камере (3) коксовой печи, причем
указанную температуру определяют датчиками
температуры в газовом пространстве первичного
топочного пространства и вторичного топочного
пространства (8).
16. Способ по п.15, отличающийся тем, что
температуры в первичном топочном пространстве и
вторичном топочном пространстве (8) составляют
1000-1400°С.
17. Способ по любому из п.п.15 или 16,
отличающийся тем, что процедура закрытия
отверстий вторичного воздуха
параллелепипедальными приспособлениями (1)
начинается при времени коксования, составляющем
30-70 процентов полного времени цикла
коксования.
18. Способ по любому из п.п.15 или 16,
отличающийся тем, что процедура закрытия
отверстий (2) вторичного воздуха
параллелепипедальными приспособлениями (1)
начинается при разности температур между
измеренной температурой в первичном топочном
пространстве и измеренной температурой во
вторичном топочном пространстве (8),
составляющей меньше чем 100°С.
19. Способ по любому из п.п.8-14,
отличающийся тем, что распределением
вторичного воздуха управляют двигателем (9)
управления положением через содержание
кислорода в топочном пространстве (8) вторичного
воздуха, причем указанное содержание кислорода
определяют кислородным датчиком во вторичном
топочном пространстве.
