Обогревательный простенок коксовой печи

 

Использование: в коксовых печах коксохимической промышленности, а именно в кладке их обогревательных простенков. Сущность изобретения: в обогревательном простенке коксовой печи, содержащей соединенные в шпунт ряды кирпичей, имеющих гребень и паз, теплопередающих стенок и выстелки пода, в ряду кирпичей теплопередающей стенки, лежащем на уровне 5 - 16% высоты камеры печи, гребень кирпичей смещен относительно их паза к центру простенка на величину "а", вышележащие ряды кирпичей соосны пазу, а шпунт нижележащих кирпичей соосен гребню кирпичей со смещенной осью, ряды кирпичей со смещенной осью шпунта и нижележащие ряды кирпичей имеют большую толщину, чем вышележащие ряды кирпичей на величину а ≅ x ≅ 3а, толщина кирпичей выстелки пода, соединенной в шпунт с вышележащими кирпичами стенки, больше, чем утолщенная часть стенки, а высота выстелки пода имеет больший размер на, по крайней мере, один ряд кирпичей. Величина "а" составляет 10 - 30% толщины кирпичей, лежащих в рядах над утолщенной частью стенки. 1 з. п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к коксохимической промышленности, а именно к коксовым печам, и может быть использовано в кладке их обогревательных простенков.

Разделяя камеру коксовой печи и отопительные каналы, стенки обогревательного простенка обеспечивают необходимую поверхность теплопередачи к угольной загрузке в камере печи. При этом стенки испытывают тепловые нагрузки и со стороны камеры печи подвергаются физико-химическим и механическим воздействиям. Поэтому кладка обогревательного простенка должна быть плотной, прочной и устойчивой.

Известен обогревательный простенок коксовой печи [1] в котором стенки для выравнивания теплопередачи на различных уровнях по высоте камеры печи выполнены со ступенчатым профилем. Толщина стенок в нижних рядах составляет 140 мм, в передних 127 мм и в верхних 102 мм. Для сокращения расхода огнеупоров за счет вытягивания факела горелок по всей высоте камеры печи обогревательные простенки в печах более поздних конструкций выполнены со стенками одинаковой толщины. Для кладки простенка используют шпунтованный фасонный динасовый кирпич.

Ближайшим техническим решением по сути и достигаемому результату является обогревательный простенок печей с камерой объемом 41,6 м³ коксовой батареи N 7 Западносибирского комбината [2] кладка которого содержит соединенные в шпунт ряды кирпичей, имеющих гребень и паз, теплопередающих стенок и выстелки пода.

Обогревательный простенок наиболее ответственная часть кладки коксовой печи. Основное назначение его сжигание в размещенных внутри него отопительных каналах (вертикалах) топливного газа и передача тепла угольной загрузке. Температура в отопительных каналах доходит до 1300-1410^оС, а в отдельных местах, не доступных для измерения, может быть 1450^оС. Со стороны обогрева (отопительных каналов) кладка простенка каждые 20 мин испытывает колебания температуры в пределах 60-100^оС вследствие реверсий газовых потоков в отопительной системе.

Со стороны камеры печи кладка подвергается более резким колебаниям температуры. Каждый раз после загрузки печи холодной угольной шихтой температура на поверхности стенки быстро падает и через 2-3 ч после загрузки доходит до 660^оС. После 3-4 ч температура на поверхности стен камеры возрастает до 700^оС, затем в течение 7-8 ч до 900-950^оС, а в конце периода коксования еще повышается, конечная температура стен 1050-1100^оС.

Перепад температур в 500-600^оС по небольшой толщине стен камер вызывает в стеновых кирпичах большие термические напряжения, что приводит к расхождению материальных швов и образованию трещин.

В указанных температурных условиях простенок дополнительно воспринимает со стороны камеры коксования давление распирания, развивающееся при коксовании угольной шихты, и механические усилия от истирания углем при загрузке в печь, особенно коксом при выдаче его из печи.

Однако стенки обогревательного простенка в известной коксовой печи выполнены одинаковой толщины по всей высоте его, ряды кирпичей соединены посредством шпунта по одной вертикальной оси, не обеспечивают достаточной прочности и устойчивости в условиях коксования.

Техническим решением задачи является повышение прочности кладки.

Это достигается тем, что в обогревательном простенке коксовой печи, содержащем соединенные в шпунт ряды кирпичей, имеющих гребень, и паз, теплопередающих стенок и выстелки пода, в рядах кирпичей теплопередающих стенок, лежащих на уровне 5-10% высоты камеры печи, гребень кирпичей смещен относительно их паза к центру простенка на величину а, вышележащие ряды кирпичей соосны с пазом, а шпунт нижележащих кирпичей соосен с гребнем кирпичей со смещенной осью шпунта, и нижележащие ряды кирпичей имеют большую толщину, чем вышележащие ряды кирпичей на величину а ≅ х ≅ 3а, толщины кирпичей выстелки пода, соединенной в шпунт с вышележащими кирпичами стенки больше, чем утолщенная часть стенки, а высота выстелки пода имеет больший размер на, по крайней мере, один ряд кирпичей, величина а составляет 10-30% толщины кирпичей, лежащих в рядах над утолщенной частью стенки.

На фиг. 1 показан общий вид кладки печей; на фиг. 2 поперечный разрез обогревательного простенка.

Обогревательный простенок коксовой печи содержит теплопередающие стенки 1 и выстелку 2 пода. Ряды кирпичей стенок 1 соединены в шпунт. Выстелка 2 содержит два ряда кирпичей шпунтовых в основании стенок 1 и прямых вокруг регистров 3, устанавливаемых на выходе косых ходов 4. Шпунтовые кирпичи выстелки 2, лежащие в основании стенок 1, превышают по толщине кирпичи стенок 1. Стенка 1 содержит 40-70 рядов по высоте отопительных каналов 5. Кирпичи 2-го ряда стенки 1, лежащие на уровне 5-16% высоты камеры 6 печи, выполнены со смещенной осью шпунта, а именно гребень кирпича, размещенный на его нижней грани, смещен к центру простенка относительно паза, выполненного на верхней грани, на величину "а". Шпунт кирпичей 1-го ряда стенки 1 и выстелки 2 пода простенка соосен смещенному гребню кирпичей второго ряда стенки 1. Кирпичи рядов стенки 1, лежащие выше второго ряда, соосны пазу кирпичей со смещенной осью. Первые два ряда стенки 1 превышают по толщине вышележащие ряды на величину а ≅х ≅3а. При этом основание обогревательного простенка упрочнено путем повышения выстелки 2 пода за счет укладки дополнительного ряда в ней.

Обогревательный простенок коксовой печи работает следующим образом.

При работе печи возникающие термические и механические напряжения усиливаются по мере приближения к поду камеры. Увеличение высоты выстелки за счет укладки дополнительного ряда кирпичей 1-го и 2-го рядов, а также смещение оси шпунтов в них относительно вышележащих рядов повышает устойчивость кладки простенка, устраняет опасность организованного сдвига кладки, обуславливаемого соосностью шпунта и, таким образом, повышает строительную прочность кладки простенка. При этом утолщение стенок 1 до уровня, превышающего 16% высоты камеры 6, повлечет за собой ухудшение теплопередачи, увеличение расхода огнеупоров. А укладка утолщенных кирпичей по высоте стенок 1 ниже уровня 5% высоты камеры 6 не даст достаточной устойчивости и прочности стенок 1 простенка.

Увеличение толщины рядов, лежащих на уровне 5-16% высоты камеры печи, и смещение оси шпунта в них обеспечит создание кладки, соответствующей нормативному сроку службы батареи коксовых печей 20 лет.

Формула изобретения

1. ОБОГРЕВАТЕЛЬНЫЙ ПРОСТЕНОК КОКСОВОЙ ПЕЧИ, содержащий соединенные в шпунт ряды кирпичей, имеющих гребень и паз, теплопередающих стенок и выстелки пода, отличающийся тем, что в ряду кирпичей теплопередающей стенки, лежащем на уровне 5 - 16% высоты камеры печи, гребень кирпичей смещен относительно их паза к центру простенка на величину a, вышележащие ряды кирпичей соосны с пазом, а штунт нижележащих кирпичей со смещенной осью, ряды кирпичей со смещенной осью шпунта и нижележащие ряды кирпичей имеют большую толщину, чем вышележащие ряды кирпичей на величину a ≅ x ≅ 3a, толщина кирпичей выстелки пода, соединенной в шпунт с вышележащими кирпичами стенки, больше, чем утолщенная часть стенки, а высота выстелки пода имеет больший размер на по крайней мере один ряд кирпичей.

2. Обогревательный простенок по п.1, отличающийся тем, что величина a составляет 10 - 30% толщины кирпичей, лежащих в рядах над утолщенной частью стенки.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2