ОГНЕУПОРНЫЕ ПЕЧНЫЕ ДВЕРИ И ОГНЕУПОРНЫЕ СТЕНКИ, ОКРУЖАЮЩИЕ ПЕЧНЫЕ ДВЕРИ, БАТАРЕИ КОКСОВЫХ ПЕЧЕЙ
REFRACTORY FURNACE DOORS, AND REFRACTORY WALLS ENVELOPING FURNACE DOORS; BATTERIES OF COKE FURNACES

[0001] Настоящее изобретение относится к запорному устройству коксовой печи, обычно используемой в так называемых батареях коксовых печей “без утилизации” или с “утилизацией тепла”. Настоящее изобретение также относится к способу работы таких коксовых печей с запорным устройством по изобретению. Запорное устройство закрывает герметично, насколько это возможно, горизонтально направленные отверстия батарей коксовых печей. Эти отверстия, расположенные на передней и задней стенках печи, служат для загрузки горизонтальных камер коксовой печи, которые работают в циклическом режиме и которые выталкиваются и загружаются, соответственно, после завершения цикла коксования угля.
[0002] Некоторые типы коксовых печей также загружаются через отверстия, расположенные в своде печи. Отверстия, расположенные в боковых стенках печи, при этом служат для сглаживания коксового пирога с помощью выравнивающих устройств, например выравнивающей штанги. Таким образом, могут быть сглажены насыпные конусы, часто возникающие при загрузке и неблагоприятно воздействующие на процесс коксования угля, при этом с помощью выравнивающего устройства можно установить оптимальную для процесса коксования угля плотность засыпки коксового пирога.
[0003] Часто печные двери встраивают в стенки печи, которые их окружают. В зависимости от размера отверстий или дверей, они могут герметично закрывать всю нижнюю область печи или только ее часть для достижения оптимальной загрузки и гомогенизации коксового пирога. В зависимости от особенностей установки, процесс коксования занимает 16-192 часа на один цикл коксования и проводится при температуре от 800 до 1500°C. В углах коксовой печи температура немного ниже, чем в центре.
[0004] В связи с тем, что коксовая печь имеет форму с углами, у нее имеются ниши и недоступные места, которые неблагоприятно влияют на процесс коксования, поскольку из-за теплопроводности по направлению изнутри наружу кокс, в особенности, находящийся в углах кокс, заметно холоднее основного коксового пирога внутри. В частности, из-за конструкции печи, кладка которой имеет стыки и зазоры, углы и края коксовой печи имеют большую теплопроводность в наружном направлении. Кроме того, около двери устанавливаются несущие устройства, что также не способствует нагреванию. Донные каналы вторичного воздуха часто не достигают нижней стороны двери, так что эта область заметно более холодная.
[0005] Стенки коксовых печей часто изготавливают из огнеупорного кирпича. Обычным материалом для сооружения стенок является строительный кирпич или другие подходящие огнеупорные строительные материалы. Эти вещества имеют высокую стойкость к нагреву в процессе коксования угля и пропускают наружу только небольшую часть тепла, образующегося при коксовании, поэтому, как правило, отсутствует необходимость во внешних источниках нагрева. Нагревание коксовых печей осуществляется путем подачи воздуха в камеру печи с частичным сжиганием загруженного угля. Для этой цели подается точно дозированное количество воздуха. При загрузке коксовой печи ее обычно заполняют углем не до самого свода печи, а только на некоторую часть от общей высоты печи.
[0006] Находящееся выше сборное пространство используется для улавливания газов, которые образуются во время процесса коксования. В этом пространстве происходит частичное сгорание веществ, выделяющихся при нагревании угля. С этой целью подается воздух, количество которого ниже стехиометрического количества, требуемого для сгорания, так называемый первичный воздух. Отверстия для подачи первичного воздуха расположены таким образом, что воздух поступает в сборное пространство, находящееся выше коксового пирога. Это осуществляется через отверстия, расположенные в области стенки выше печной двери, или через отверстия, расположенные в области свода печи.
[0007] Частично сгоревшие газы, образующиеся во время процесса сгорания, собираются и проходят по каналам, расположенным внутри коксового пирога, в стенке или дверях, в область под днищем печи. Эти каналы также называются “нисходящими” каналами. Так называемые донные каналы вторичного воздуха, сформированные проходящими под днищем печи, в которых образованные при коксования угля газы сжигают с помощью дополнительно подаваемого воздуха, так называемого вторичного воздуха, расположены под днищем печи. Поскольку днище коксовой печи обычно обладает высокой теплопроводностью, то процесс коксования также получает тепло снизу за счет вторичного сжигания.
[0008] “Нисходящие” каналы могут находиться внутри коксового пирога в виде металлических труб, но также могут быть расположены в стенках, находящихся далеко от дверей. Таким образом, давление, возникающее в сборном газовом пространстве в процессе коксования, уменьшается. Наконец, коксовые газы также могут выходить через щели в дверях. За счет этого уменьшается давление, оказываемое на двери коксовой печи.
[0009] Двери камеры коксовой печи, расположенные на передней стенке печи, часто изготавливают в виде дверной рамы с опорной плитой. Затем устанавливаются так называемые заглушки, изготовленные из очень термостойкого материала и герметично изолирующие за толстыми стенками коксовый пирог при коксовании от окружающей среды. Во время процесса коксования такие двери обеспечивают потерю незначительного количества тепла во внешнюю среду, если дверная заглушка герметично закрывает пространство между камерой коксовой печи и дверью коксовой печи. Потеря тепла происходит только во время выталкивания из камеры коксовой печи, когда холодный воздух проходит внутрь камеры коксовой печи, при этом возможна потеря тепла в результате теплообмена.
[0010] Двери коксовых печей могут быть изготовлены как из металлов, так и из огнеупорных строительных материалов для печи. Часто печные двери изготавливают из керамического материала, поскольку изготовленные из металла двери имеют несколько недостатков. Основной проблемой металлических защитных экранов является тепловое расширение. Результатом такого теплового расширения по отношению к керамическому материалу окружающей стенки является возможный перекос двери в процессе коксования, при этом она уже не будет точно соответствовать отверстию, в результате чего возможен подсос воздуха.
[0011] Другой проблемой металлических дверей является устойчивая деформация. В зависимости от используемой стали может возникать сильный изгиб, направленный внутрь или наружу. При предельной тепловой нагрузке все сорта стали обнаруживают остаточную деформацию. Кроме того, производство жаростойкой стали является дорогостоящим процессом, а процесс ее обработки - сложным. Другой проблемой является сильное поверхностное излучение металлических печных дверей, которое является следствием высокой теплопроводности этого материала.
[0012] В свою очередь, двери, изготовленные исключительно из огнеупорных строительных материалов, имеют недостаток, заключающийся в их большом весе, и требуют соответствующих устойчивых механизмов для корпуса двери и движущихся механизмов. Огнеупорные корпуса часто используются в виде так называемых заглушек в дверной раме. Такие огнеупорные дверные заглушки часто являются недостаточно плотными, поэтому газы, образующиеся в процессе коксовании, могут просачиваться наружу, и углерод может проникать в соединительные элементы, расположенные между корпусом двери и керамическим корпусом. В результате чего может произойти повреждение двери, которое часто влечет за собой значительный ремонт и преждевременную замену дверей. Между дверными рамами и заглушками часто находятся места скопления газа, которые через неплотности керамических корпусов заполняются высокодисперсной пылью и углеродом. Вследствие керамической структуры материала часто возникают трещины в заглушках, что требует дорогостоящего ремонта двери.
[0013] В DE 2945017 A1 описана дверь коксовой печи, изготовленная из металлического материала. Металлический материал, кроме того, используется в виде заглушки в механизмах, приводящих в движение дверь. Заглушка устроена таким образом, что она внутри себя в продольном направлении образует вертикально направленное газовое сборное пространство, в котором происходит скопление газа и которое доступно для газообразных продуктов коксования. Заглушка имеет отверстия на стороне, обращенной к печной камере, через которые газы могут поступать в газовое пространство печи, а далее на сжигание или дальнейшую обработку. Для получения улучшенной теплоизоляции между дверью и заглушкой может находиться изолирующее устройство, состоящее из теплоизоляционного материала. Заглушки могут состоять из множества частей или иметь компенсационные зазоры для компенсации теплового расширения. Фактически, дверная заглушка может быть соединена с корпусом двери с помощью винтового устройства. Дверь коксовой печи покрывает всю камеру коксовой печи на передней стенке печи. Вертикальное сборное газовое пространство в двери и горизонтальное сборное газовое пространство в камере связаны с помощью специальных отверстий.
[0014] В EP186774 B1 описана дверная заглушка, изготовленная из керамического материала. Дверная заглушка привинчена или прикреплена к металлической несущей раме. В направлении наружу от печи у дверной заглушки имеется изоляционный слой, который вместе с дверной заглушкой формирует сборное газовое пространство. Таким образом, разгружаются уплотнители двери, поскольку газ отводится в газовое пространство и, в конечном счете, в донные каналы вторичного воздуха. В рабочем состоянии заглушки выступают в камеру печи и способствуют тому, что материал в печи удерживается на некотором расстоянии от корпуса двери, при этом во время процесса коксования корпус двери прижимается к дверной раме печи запорным устройством. В частности, в качестве керамического материала используется гидравлически связанный огнеупорный бетон. Основные компоненты огнеупорного бетона представляют собой оксид алюминия, оксид кремния и оксид железа. Керамические пластины также могут состоять из сменных элементов. Это позволяет легко менять их в случае повреждения. За исключением некоторых небольших ниш, дверь коксовой печи на передней стороне печи занимает всю переднюю стенку камеры коксовой печи.
[0015] Все имеющиеся конструкции дверей имеют недостаток, заключающийся в том, что они могут легко повреждаться, поскольку подвержены воздействиям значительных механических усилий при открытии и закрытии. Двери, изготовленные из керамического материала, могут легко повреждаться и, в целом, имеют более короткий срок службы. Дверные заглушки, изготовленные из металлического материала, наоборот, подвержены нагрузкам, связанным с тепловым расширением, в результате которых они могут деформироваться и, следовательно, спустя короткий промежуток времени не могут плотно закрывать дверь. Кроме того, из-за теплового расширения двери могут застревать в закрытом положении, что подразумевает угрозу безопасности для коксовой печи с высокой выработкой тепла.
[0016] Двери камеры коксования печи должны плотно закрывать камеру печи, прежде всего, во время процесса коксования. В процессе коксования образуются побочные продукты, которые могут просачиваться из камеры коксования печи через неплотно закрытые двери. Они представляют собой, в частности, коксовые газы и смолистые конденсаты. Эти вещества вредны и опасны для окружающей среды и обслуживающего персонала. Кроме того, при проталкивании кокса через открытую дверь камеры коксования в коксовую печь проникает холодный воздух, что приводит к охлаждению камеры коксования печи. Это является недостатком, поскольку сжигание газа в коксовой печи часто является достаточным только для генерации энергии коксования. Следовательно, охлаждение стенок камеры коксования печи увеличивает потребление угля и ухудшает качество кокса.
[0017] Следовательно, объектом настоящего изобретения является предоставление конструкции двери для батареи коксовых печей или для агрегата печей, которая не создает никаких проблем, связанных с высоким перепадом температур при выталкивании из камеры коксовой печи. Она должна плотно закрывать внутреннее пространство печи, таким образом препятствуя утечке любых мельчайших частиц из камеры печи во внешнюю среду, которые могут усложнить работу камеры коксовой печи и которые представляют опасность для окружающей среды и создают проблемы, связанные с работой коксовой печи. При проталкивании содержимого камеры коксовой печи внутрь камеры должно проникать как можно меньше холодного воздуха для поддержания потери тепла в результате его теплоотдачи на самом низком, насколько это возможно, уровне.
[0018] Материал дверной конструкции должен быть термостойким и прочным, таким образом, обеспечивая длительный срок службы и низкую стоимость эксплуатации. Наконец, материал должен быть дешевым в производстве. Другой объект настоящего изобретения устраняет неравномерное распределение температуры коксового пирога, обусловленное формой камеры коксования, имеющей углы. По возможности необходимо улучшить качество коксования в более прохладных углах батареи коксовых печей.
[0019] Настоящее изобретение решает эту задачу путем предоставления состоящей из одной или нескольких частей конструкции печной двери, изготовленной из огнеупорного материала, которая точно подогнана под отверстие коксовой печи без каких-либо зазоров, при этом нижняя часть сконструирована и изготовлена в виде подвижной двери камеры коксовой печи, а верхняя часть сконструирована и изготовлена в виде неподвижно установленной стенки коксовой печи, изготовленной из указанного материала. Состав материала должен быть таковым, чтобы температурное расширение материала сохранялось на низком уровне, при этом материал должен иметь высокую прочность к разрушению. Верхняя часть отверстия камеры коксовой печи заканчивается стенкой камеры коксовой печи. Большая часть стенки, окружающей дверь камеры коксовой печи, находится выше двери камеры коксовой печи. При открытии коксовой печи стенка камеры коксовой печи остается в качестве внешней стенки камеры коксовой печи у отверстия коксовой печи стенки.
[0020] Нижняя часть сконструирована и изготовлена в виде подвижной двери, которая в зависимости от типа дверной конструкции может менять направление или двигаться вертикально или полностью выдвигаться из камеры коксовой печи. Меньшая часть стенки камеры коксовой печи может окружать дверь сбоку. Герметичность достигается благодаря точной подгонке дверной рамы коксовой печи, при этом между дверью коксовой печи и стенкой коксовой печи отсутствуют зазоры.
[0021] Верхний край коксового пирога преимущественно заканчивается немного ниже части стенки камеры коксовой печи, расположенной выше двери. Расстояние между нижним краем верхней части стенки камеры коксовой печи и верхним краем коксового пирога преимущественно находится в пределах от 50 до 500 мм. Но предпочтительно оно должно находиться в пределах от 100 до 200 мм. Таким образом, коксовый пирог может выталкиваться без риска проникновения холодного воздуха в камеру коксовой печи, так как верхняя часть стенки камеры коксовой печи препятствует этому. Таким образом, минимизируется потеря тепла.
[0022] Стенка, окружающая печную дверь, предпочтительно изготовлена из огнеупорного материала или из того же материала, что и печная дверь. Таким образом, дверная конструкция не будет перекашиваться или застревать, поскольку коэффициенты теплового расширения двери камеры коксовой печи и окружающей дверь стенки примерно одинаковы. Дверь по изобретению может быть изготовлена в виде заглушки, если это необходимо согласно конструкции двери. Однако предпочтительно она монтируется непосредственно в отверстие, предназначенное для этой цели. Выталкивающее устройство предпочтительно имеет такое же поперечное сечение, что и дверное отверстие и дверь камеры коксовой печи. Таким образом, коксовый пирог может выдвигаться без риска сползания кокса позади выталкивающего устройства. При этом также минимизируется потеря тепла и проникновение холодного воздуха из окружающей среды.
[0023] Дверная конструкция по изобретению не содержит сборного газового пространства, чтобы уменьшать таким образом давление газа, возникающее в процессе коксования. Вместо него используются так называемые "нисходящие" каналы, которые расположены в боковых стенках, не имеющих дверей. Эти "нисходящие опускные" трубы служат для отведения образующихся коксовых газов в донные каналы вторичного воздуха. Во время работы устройства по изобретению могут также исключаться заглушки, при этом между коксовым пирогом и дверью образуется незаполненное пространство. Оно может уменьшать возникающее давление.
[0024] Также предоставляется устройство для запирания и герметизации коксовой печи, которую загружают или подготавливают к процессу коксования через горизонтально направленное отверстие на передней стороне и задней стороне печи, причем
по меньшей мере одно отверстие снабжено дверным устройством по изобретению, которое должно открываться для загрузки или подготовки коксовой печи и которое должно снова закрываться после загрузки, и
дверь вставлена в вертикальную стенку, которая герметично запирает снаружи горизонтально направленные стенки печи, причем при открытии дверь отходит от стенки, и при этом
дверь снабжена подходящим устройством в виде рамы и подходящим механизмом для открывания и закрывания,
отличающееся тем, что
отверстие камеры коксовой печи со стороны двери герметично закрывается с помощью комбинации из неподвижной стенки камеры коксовой печи и подвижного или съемного корпуса двери, изготовленного в виде заглушки и окруженного стенкой камеры коксовой печи, причем эти двери при закрывании точно вставляются в отверстие коксовой печи, при этом
основная часть или вся стенка камеры коксовой печи, окружающая дверь, расположена выше двери камеры коксовой печи, и
нижний край части окружающей дверь стенки камеры коксовой печи, расположенной выше двери камеры коксовой печи, расположен выше верхнего края коксового пирога.
[0025] Для разработки устройства по изобретению дверь изготавливают таким образом, что она может быть вмонтирована в отверстие печи непосредственно без дополнительных структур, необходимых для установки. Дверь сконструирована таким образом, чтобы она закрывала насколько возможно плотно отверстие печи, чтобы никакие примеси или продукты коксования не могли проникнуть во внешнюю среду. Выведение продуктов сгорания из камеры печи должно происходить исключительно за счет "нисходящих" каналов, расположенных в повернутых от двери стенках печи.
[0026] Предпочтительно дверь закрывает стенку камеры печи заподлицо таким образом, чтобы не возникало никаких выступов или уступов. В этом случае из двери камеры печи выступает только окружающее дверь устройство, которое может функционировать, например, в качестве рамы или решетки. Дверь также может монтироваться в виде заглушки перед дверным полотном. Дверь по изобретению, изготовленная из огнеупорного материала, привинчивается к передней стороне металлической пластины, например, которая соединена с движущим механизмом для открытия или закрытия. Огнеупорная заглушка также может быть сформована на металлической раме, к которой она прикрепляется с помощью болтов, резьбовых соединений или аналогичных приспособлений.
[0027] Предпочтительно, дверь камеры коксовой печи с нижней стороны печи имеет эллипсовидные выступы или скосы, или края с уступами, направленные внутрь, продольная сторона которых направлена вниз, и которые проходят внутрь печи с тем, чтобы коксовый пирог был оттеснен от углов камеры коксовой печи. Толщина уступа предпочтительно равна половине толщины двери камеры коксовой печи, а высота предпочтительно равна 50-500 мм. Однако уступ может иметь другую толщину или другую высоту. Уступ или уступы могут быть направлены вверх, вниз или в сторону, и их количество может быть различным, и они могут иметь любое направление. Также стенка камеры коксовой печи, окружающая дверь камеры коксовой печи, может иметь на верхней стороне камеры коксовой печи эллипсовидный выступ или скос, или край с выступом, продольная сторона которого направлена вверх с тем, чтобы коксовый пирог был оттеснен от верхних углов камеры коксовой печи.
[0028] Предпочтительным материалом для дверной конструкции для печной двери представляет собой материал, содержащий оксид кремний или оксид кремния и оксид алюминия. Эти вещества имеют очень низкий коэффициент теплового расширения, поэтому дверная конструкция не будет меняться в процессе коксования. Наконец, подходящими являются все материалы, которые охватывают материалы, содержащие оксид кремния, или оксидные материалы кремния и алюминия. Список подходящих материалов приведен на фиг.1, в которой предпочтение отдается материалам, содержащим практически чистый оксид кремния. Двери предпочтительно изготавливают из однородного материала. Однако для некоторых целей изобретения некоторые части могут быть изготовлены из другого материала. Например, это может быть металлический материал или гидравлически связанный торкрет-бетон.
[0029] Двери могут быть сформированы таким образом, чтобы коксовый пирог был спрессован в форму, гарантирующую существенно более однородное нагревание коксового пирога. Из-за наличия углов, в частности углов с тех сторон, где находится дверь, направленных из камеры печи, часто происходит неоднородное нагревание батареи коксовых печей, что затягивает процесс коксования в углах. Температура также уменьшается из-за нехватки нагревательных каналов и отсутствия несущих устройств, способствующих процессу нагревания днища около двери. В результате, получается кокс более низкого качества. Поэтому, двери по изобретению могут иметь эллипсовидные выступы во внутреннюю часть для дальнейшего улучшения устройства по изобретению. Вместо эллипсоидной формы также могут быть скосы или края с уступами.
[0030] Проблема, связанная с коксованием в углах со стороны дверей батареи коксовых печей, решается с помощью эллипсовидных выступов или скосов, или краев с уступами, которые, начиная от двери, могут вдаваться внутрь камеры печи. Эти эллипсовидные выступы также предпочтительно изготавливают из материала, содержащего оксид кремния или оксиды кремния и алюминия. Благодаря уменьшенной глубине двери можно существенно увеличить количество загружаемого угля для одного цикла.
[0031] Эллипсовидные выступы непрерывно продолжаются внутрь печи, увеличиваясь ближе ко дну и округляя углы со стороны двери. Таким образом, процесс коксования в целом улучшается, поскольку более прохладные углы печи остаются свободными. Такие выступы могут быть сформированы также в своде печи, при этом они будут непрерывно продолжаться внутрь печи, увеличиваясь ближе к своду печи. Это имеет смысл, если батареи коксовых печей отчасти загружаются через свод печи. Таким образом, углы свода печи также скругляются, улучшая процесс коксования.
[0032] Компоненты описанного устройства предпочтительно изготавливают из содержащего оксид кремния материала. Эти материалы представляют собой, например, материалы из прессованных кремнеземистых горных пород или кремнистых горных пород. Эти материалы предпочтительно должны иметь низкий коэффициент теплового расширения, они должны быть механически стабильными и, следовательно, устойчивыми к излому. Материал может быть изготовлен любым способом. Для изготовления дверного устройства по изобретению подходящим является процесс спекания, а также процессы прессования и литейного формования. Наконец, любой процесс, результатом которого являются двери коксовой печи с низким коэффициентом теплового расширения, что обеспечивает механическую стабильность или низкую тенденцию к повреждению материала, также является подходящим для изготовления устройства по изобретению.
[0033] Устройство может иметь стенки, направленные внутрь камеры печи, изготовленные из материала с высоким коэффициентом отражения тепла, так называемого ″покрытия с высоким коэффициентом излучения″. В качестве примера подходящих теплоотражающих материалов можно, в частности, привести неорганические оксиды металлов в смеси с карбидами, особенно оксиды хрома или железа в смеси с карбидом кремния. Подходящий материал с высоким коэффициентом отражения для покрытия стенок внутри печи устройства по изобретению описан в EP 742276 A1. Путем нанесения такого покрытия энергетическая эффективность процесса коксования существенно возрастает, и также возрастает термостойкость стенок и дверного устройства по изобретению. Огнеупорным отражающим материалом фактически можно покрывать не только запорное дверное устройство, но также и внутренние стенки всей батареи коксовых печей.
[0034] Двери любой конструкции часто содержат внутреннее сборное газовое пространство, которое разработано для снятия нагрузки на дверь, возникающей из-за высокого давления газа внутри камеры коксовой печи. Однако это пространство легко заполняется пеплом и угольной пылью, причиняя трудности в управлении процессом и предъявляя высокие требования к уплотнительному материалу для двери. В работе устройства по изобретению дополнительно к эффективным ″нисходящим″ трубам также может быть предусмотрено незаполненное пространство, образованное между коксовым пирогом и дверью камеры коксовой печи. За счет этого обеспечивается лучшее отведение газов, возникающих при коксовании, при этом можно обойтись без вертикально направленного сборного газового пространства, встроенного в дверь.
[0035] В зависимости от температуры процесса коксования и нагрузки на материал стенки, окружающей дверь печи, эта стенка также может быть изготовлена из термостойкого материала. Стенка, окружающая печную дверь, предпочтительно изготавливается из того же материала, что и печная дверь. В этом случае стенки и двери имеют одинаковый коэффициент теплового расширения, поэтому при нагревании и охлаждении не будет возникать перекоса и блокировки дверной структуры. Даже эллипсовидные выступы предпочтительно состоят из того же материала, что и дверное устройство.
[0036] Для гарантии оптимальной эффективности процесса коксования дверное устройство снабжено расположенным перед ним стопорным устройством, позволяющим его вытаскивать и выполнять точную подгонку при установке. Оно предпочтительно изготавливается в виде металлической рамы, которая монтируется к тяговому механизму или цепи для управления приводным механизмом. Для открытия и закрытия, а также загрузки, могут использоваться устройства любого вида.
[0037] Для гарантии оптимального уплотнения дверь может быть снабжена уплотнительным материалом по бокам или на внутренней стенке. Часто этот материал представляет собой стекловату, минеральную вату или маты из керамического волокна. Но также могут быть использованы мембраны, описанные, например, в EP 724007 A1. Затем дверь по изобретению устанавливают в качестве заглушки перед уплотнительной мембраной и опорные плиты элемента заглушки. Наконец, для гарантии полной газонепроницаемости в процессе коксования дверь также может быть снабжена уплотнительными пружинными механизмами.
[0038] Для установки двери в коксовой печи и ее фиксации могут использоваться зажимные устройства. Но для удержания двери в отверстии печи также может использоваться коксовыталкиватель. Также могут использоваться запорные задвижки или запорные фиксаторы. Поскольку оксид кремния, используемый, в частности, в качестве материала, расширяется незначительно при повышенных температурах, обычно не требуется дополнительного герметичного материала, особенно если стенка печи окружает непосредственно печную дверь, и если стенка печи изготовлена из того же материала, что и печная дверь. Согласно настоящему изобретению одна коксовая печь или одна батарея коксовых печей может иметь любое количество печных дверей. Например, из двух отверстий только одно отверстие может закрываться с помощью запорного дверного устройства по изобретению, например, если это требуется, исходя из конструктивных условий. Однако согласно настоящему изобретению также может быть сформировано несколько дверей или отверстий или дверей и отверстий.
[0039] Для осуществления способа по изобретению камера коксовой печи или батарея коксовых печей или агрегат коксовых печей может иметь любую форму. Например, можно использовать одну батарею коксовых печей с верхней загрузкой. Для этого имеются загрузочные отверстия и соответствующие загрузочные устройства, расположенные в своде печи. Устройства для вентиляции батареи коксовых печей также могут быть расположены в своде коксовой печи. Даже двери по изобретению могут иметь вентиляционные отверстия. Они могут быть выполнены в виде клапанов или даже в виде простых труб.
[0040] Наконец можно использовать горизонтально загружаемые батареи коксовых печей. В них также могут использоваться вентиляционные устройства произвольной конфигурации. Вентиляционные устройства также могут находиться в стенке, окружающей печную дверь. Стенка печи также может быть изготовлена из огнеупорного материала по изобретению. Стенка, расположенная выше камеры коксовой печи, может дополнительно иметь используемые для вентиляции отверстия, например форсунки.
[0041] Кроме устройства по изобретению, также заявлен способ запирания и герметизации коксовой печи, который облегчает процесс производства кокса и благодаря которому можно получить кокс более высокого качества. Для использования запорного устройства по изобретению батареи коксовых печей или агрегата коксовых печей, или одной коксовой печи также не имеет значения, используются дверные устройства для загрузки коксовой печи или для оптимизации ее загрузки.
[0042] Например, батарею коксовых печей можно загружать через боковые и горизонтально направленные двери коксовой печи по изобретению. После завершения процесса коксования хорошо выпаренный кокс выталкивают из печи снова с помощью коксовыталкивателя. Печные двери открываются для загрузки и выталкивания, а после загрузки или выталкивания они снова закрываются. Уголь можно загружать в батарею печей, например, с помощью загрузочной машины, которая может перемещаться по направляющим в батарею коксовых печей. С помощью уплотнительной машины, которая увеличивает и оптимизирует плотность засыпки изначально свободно лежащего угля, и с помощью выравнивающей штанги, которая выравнивает образующиеся при загрузке конусы, производится загрузка угля для процесса коксования.
[0043] Однако для осуществления способа по изобретению также можно загружать батареи коксовых печей через загрузочные отверстия, расположенные в своде коксовой печи. Отверстия, расположенные сбоку с дверями коксовой печи по изобретению, в этом случае служат для подготовки загрузки угля для процесса коксования, например, путем увеличения плотности засыпки или выравнивания конусов, образующихся при засыпке угля.
[0044] Обычный способ верхней загрузки батареи коксовых печей описан в EP 1293552 B1. Согласно этому способу в своде коксовой печи установлены направляющие устройства для загрузки угля, что позволяет загруженным углем тележкам перемещаться по этим направляющим устройствам для загрузки соответствующей батареи коксовых печей. Во время процедуры загрузки загруженная углем тележка движется в воронку-распределитель, из которой по шнековому транспортеру и рукаву для загрузки уголь транспортируется в коксовую печь. Для точного попадания в соответствующее положение при загрузке используется автоматическое регулирующее устройство, силовая передача которого осуществляется через зубчатый механизм. В зависимости от конфигурации батареи коксовых печей на загрузочных устройствах устанавливаются приспособления для очистки свода. Также можно использовать приспособления для выравнивания, которые выравнивают уже загруженный уголь в камере коксовой печи. Пример описан в WO 2004/007640 A1.
[0045] Преимущество устройства и способа по изобретению заключается в эффективном и дешевом дверном устройстве для батарей коксовых печей. Дверное устройство, точно соответствующее отверстию печи, обладает высокой термостойкостью, низким коэффициентом теплового расширения, высокой механической прочностью и легко закрывается с помощью уплотнительных и запорных устройств таким образом, что никакой пепел или мелкодисперсные частицы углерода не могут проникнуть из батареи коксовых печей во внешнюю среду. Двери просты в изготовлении и могут быть легко установлены в обычные камеры коксовой печи. Благодаря длительному сроку эксплуатации запорное устройство камеры коксовой печи по изобретению обеспечивает низкие издержки производства в процессе коксования.
[0046] Благодаря хорошим теплоизоляционным свойствам двери обеспечивают улучшенное качество кокса, в частности, если углы при уплотнении остаются свободными благодаря эллипсоидным выступам. При выталкивании камеры коксовой печи стенка, находящаяся выше двери камеры коксовой печи, препятствует проникновению в камеру коксовой печи холодного воздуха, при этом также уменьшается потеря тепла. Следовательно, расход угля может быть снижен, а качество кокса увеличено. Благодаря уменьшенной глубине двери объем загрузки коксом для одного цикла коксования может быть существенно увеличен.
[0047] Конфигурация устройства для коксования угля по изобретению более подробно объяснена ниже с использованием четырех чертежей, при этом изобретение не ограничивается приведенными вариантами осуществления.
[0048] На фиг.1 представлена схема, показывающая подходящие материалы для конструкции двери коксовой печи.
[0049] На Фиг.2 приведен вид сбоку камеры коксовой печи с закрытым дверным запорным устройством по изобретению. Дверь коксовой печи и стенка камеры коксовой печи, окружающая дверь, изготовлены из огнеупорного материала по изобретению.
[0050] На Фиг.3 показан вид сбоку камеры коксовой печи с открытым дверным запорным устройством по изобретению. Только дверь камеры коксовой печи изготовлена из огнеупорного материала по изобретению.
[0051] На Фиг.4 показан вид сбоку камеры коксовой печи с закрытым дверным запорным устройством по изобретению. И дверь коксовой печи, и стенка камеры коксовой печи, окружающая дверь, изготовлены из огнеупорного материала по изобретению. Окружающая стенка камеры коксовой печи содержит вентиляционное отверстие в виде форсунки. Эллипсоидные выступы для закругления камеры коксовой печи установлены в нижних углах коксовой печи.
[0052] На Фиг.5 показан вид спереди камеры коксовой печи. И дверь коксовой печи, и стенка камеры коксовой печи, окружающая дверь, изготовлены из материала по изобретению.
[0053] Фиг.2: камера (1) коксовой печи загружена углем и закрыта дверью (2), изготовленной из огнеупорного материала. Подходящие материалы предпочтительно представляют собой материалы, содержащие оксид кремний или оксиды кремния и алюминия. Горизонтально направленная стенка (3), окружающая печную дверь, также изготовлена из этого материала с тем, чтобы дверь не перекашивалась благодаря такому же коэффициенту теплового расширения. Дверь висит на несущей раме (4), к которой прикреплено соединение (4a) для приводного механизма для выдвижения двери. На этой несущей раме также установлено соединение (4b) для подъема двери, давая доступ к камере (1) коксовой печи. Расположенный в коксовой печи коксовый пирог (5) не загружается до свода коксовой печи, а только до определенного уровня загрузки. Выше находится свободное место (5a) печи. Вентиляционные отверстия (6), через которые первичный воздух может отводиться в камеру коксовой печи, расположены в своде (7) коксовой печи. Частично сожженный газ проходит через ″нисходящие″ каналы (8) в донные каналы (9) вторичного воздуха, расположенные под днищем коксовой печи. ″Донные″ каналы, показанные здесь с отверстиями (8a) в свободном пространстве печи, могут проходить через коксовый пирог (5) или в боковых стенках. Донный канал вторичного воздуха снабжен дополнительными вентиляционными отверстиями (10), через которые может течь больше воздуха, благодаря чему коксовый газ сжигается полностью.
[0054] Фиг.3: После завершения процесса коксования камера (1) коксовой печи открывается для выталкивания коксового пирога (5). Двери (2) коксовой печи находятся в открытом и поднятом положении для обеспечения доступа к камере коксовой печи. Благодаря коксовыталкивателю (11) коксовый пирог (5) проталкивают через камеру коксовой печи к другой стороне, а затем наружу.
Стенка (3), окружающая двери, изготовлена из обычного материала. Наличие стенки (3) камеры коксовой печи, окружающей дверь спереди и сзади, препятствует проникновению холодного воздуха в камеру коксовой печи, и потеря тепла во внешнюю среду уменьшается. Потеря тепла может быть оптимизирована, если коксовыталкиватель (11) имеет такое же поперечное сечение, что и отверстие коксовой печи.
[0055] Фиг.4: камера (1) коксовой печи загружена углем и закрыта дверью, изготовленной из огнеупорного материала. Двери (2) коксовой печи находятся в закрытом положении. Эллипсовидные выступы или скосы, или края с уступами (1a) в дверях коксовой печи предназначены для округления углов и уплотнения коксового пирога (5) в камере коксовой печи, благодаря чему происходит более однородное нагревание, которое способствует повышению качества кокса. Выше печной двери в стенках (3) печи, окружающих печную дверь, установлены вентиляционные трубы в виде форсунок (12), которые нагнетают дополнительный воздух в печь наряду с крышками (6), расположенными на вентиляционных трубах.
[0056] Фиг.5: камера (1) коксовой печи находится в рабочем состоянии и показана с закрытой дверью коксовой печи. Дверь (2) коксовой печи окружена стеной (3) коксовой печи, изготовленной из того же самого материала, что и печная дверь. Здесь хорошо показано стопорное дверное устройство (4) и, в частности, вертикальный соединительный элемент (4b) для подъема двери в открытом положении. Здесь также можно видеть клапаны (13) для регулировки доступа воздуха в донные каналы вторичного воздуха.
[0057] Список ссылочных позиций
1 камера коксовой печи
1a уступы
2 дверь коксовой печи по изобретению
3 горизонтально направленная стенка коксовой печи, окружающая дверь
4 стопорное дверное устройство (дверная рама)
4a горизонтально направленный элемент соединения для приводного механизма
4b вертикально направленный элемент механизма подъема двери
5 пирог коксовой печи
5a сборное газовое пространство
6 вентиляционное устройство в виде трубы в своде коксовой печи
7 свод коксовой печи
8 ″нисходящая″ труба
8a отверстие ″нисходящей″ трубы
9 донные каналы вторичного воздуха
10 механизм подачи вторичного воздуха
11 коксовыталкиватель для выталкивания коксового пирога
12 отверстие в виде форсунки для подачи первичного воздуха
13 клапаны для регулирования подачи вторичного воздуха.