BRPI0711959A2

BRPI0711959A2 - estrutura de piso para fornos de coque de cãmara horizontal

Info

Publication number: BRPI0711959A2
Application number: BRPI0711959-3A
Authority: BR
Inventors: Werner Hippe
Original assignee: Uhde Gmbh
Priority date: 2006-06-06
Filing date: 2007-05-25
Publication date: 2011-12-20
Also published as: JP5274452B2; KR20090015104A; MX2008015739A; DE202006009985U1; TW200823283A; DE502007001456D1; ATE441697T1; NO20085125L; ES2330975T3; KR101476454B1; PT2032673E; EP2032673B1; PL2032673T3; RU2008152773A; EP2032673A1; CA2653512C; JP2009540024A; CA2653512A1; WO2007140891A1; RU2441898C2

Abstract

ESTRUTURA DE PISO PARA FORNOS DE COQUE DE CáMARA HORIZONTAL. A presente invenção refere-se a um forno de coque de construção horizontal, um assim denominado forno de coque não de recuperação ou de recuperação de calor, no qual o piso de forno de coque é construídopor pelo menos duas camadas e em que cada camada é formada dos mesmos materiais de sílica ou de materiais diferentes, com a primeira camada, vista a partir do espaço de forno, sendo formada por um material refratário sólido, e com a segunda camada compreendendo uma pluralidade de aberturas, gretas, espaços, ou similares, e com os espaços de gás destas aberturas, gretas, espaços, ou similares sendo conectados ao espaço de gás do canal de gás de chaminé que se estende abaixo dali.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "ESTRUTURA DE PISO PARA FORNOS DE COQUE DE CÂMARA HORIZONTAL".

A presente invenção refere-se a um forno de coque de constru- ção horizontal, um assim denominado forno de coque de não-recuperação ou de recuperação de calor, no qual o piso de forno de coque é construído em pelo menos duas camadas, as quais são formadas dos mesmos materi- ais refratários ou de materiais diferentes. A primeira camada, vista a partir do espaço de forno, é formada de um material sólido, e a segunda camada compreende uma pluralidade de aberturas, gretas, espaços ou similares, com os espaços de gás destas aberturas, gretas, espaços ou similares sen- do conectados ao espaço de gás do canal de gás de chaminé que se esten- de abaixo dali. A invenção refere-se, mais ainda, a um diagnóstico de piso o qual é formado pelo menos por estas duas camadas, e a um método no qual um ou vários fornos de coque mencionados anteriormente são usados.

O aquecimento de fornos de coque de recuperação de calor u- sualmente é realizado pela combustão de um gás evolvendo no decorrer da carbonização de carvão. A combustão é tão controlada de modo que parte do gás queime acima da carga de carvão com o ar primário na câmara de forno. Este gás parcialmente queimado é suprido através de canais, os quais também são designados como "tubos de descida", para aquecimento de chaminés da soleira de câmara de forno e queimado ali completamente pela adição de um ar de combustão adicional designado como o ar secundário. Desta forma, o calor é suprido para a carga de carvão diretamente a partir do topo e indiretamente a partir do fundo, desse modo tirando um efeito fa- vorável na taxa de coqueamento e, desse modo, na taxa de desempenho do forno.

A princípio, os fornos de coque da técnica anterior trabalham de forma confiável, mas são afligidos com uma desvantagem pelo fato de levar longos tempos de coqueamento de até 60 horas para carbonizarem bem o bolo de coque. Agora, portanto, é o objetivo da presente invenção descrever um forno de coque e um método por meio do qual tempos de coqueamento mais curtos são obtidos. Foi descoberto que uma causa para o tempo de coqueamento é o piso de forno maciço, o qual deve portar a carga de carvão. Este piso de forno é marcado por uma resistência substancial à condutividade térmica, de modo que o lado de fundo de uma carga de carvão seja carbonizado de for- ma substancialmente mais lenta do que o lado de topo. Portanto, a presente invenção resolve esta tarefa pela provisão de um forno de coque de câmara horizontal, o qual consiste em uma câmara de forno de coque, um piso de forno de coque e vários canais de gás de chaminé que se estendem horizon- talmente, dispostos abaixo do piso de forno de coque na área da soleira do forno. Na direção vertical, o piso de forno de coque situado entre a câmara de forno de coque e o canal de gás de chaminé é construído em pelo menos duas camadas e suportado nas paredes dos canais de gás de chaminé. Ca- da uma destas camadas é formada dos mesmos materiais refratários ou de materiais diferentes, por exemplo, um material de sílica, argila refratária, etc. Um recurso distintivo do forno de coque inventivo está no fato de que a pri- meira camada, vista a partir do espaço de forno, é formada por um material sólido, e que a segunda camada compreende uma pluralidade de aberturas, gretas, espaços, pequenos canais ou similares, com os espaços de gás des- tas aberturas, gretas, espaços, canais ou similares sendo conectados ao espaço de gás do canal de gás de chaminé que se estende abaixo dali.

A segunda camada idealmente tem um formato oscilado tipo de arco, e a primeira camada tem pelo menos um lado de topo plano sobre o qual o bolo de coque e/ou a carga de carvão ou de coque fica durante o tempo de coqueamento na operação pretendida. O forno de coque ainda pode ser melhorado pela disposição de pelo menos uma outra camada ou elementos de transição entre as primeira e segunda camadas.

Com as temperaturas existentes em torno de 800 QC, as porções convectivas de transporte de calor são de importância secundária versus a porção de transporte de calor condicionada por radiação, de modo que ne- nhum gás deva correr nas aberturas, nos canais, etc. Pela implementação da segunda camada na forma desse trabalho de tabuleiro de xadrez, o sis- tema estático do forno de coque, portanto, é influenciado apenas Iigeiramen- te, mas a espessura do piso de forno de coque de suporte de carga pode ser reduzida em até 40%. Isto leva a uma redução substancial da resistência média à condutividade térmica do piso de forno de coque e, conseqüente- mente, a um encurtamento substancial do tempo de coqueamento e a um aumento na taxa de desempenho de forno, respectivamente. Um efeito deri- vado positivo é causado, já que a rugosidade superficial aumentada do topo de canal de gás de chaminé leva a uma redução local na velocidade de flu- xo, desse modo se obtendo um aumento no volume de calor transferível por unidade de tempo, também.

Uma outra otimização está no fato de a segunda camada ser formada por tijolos conformados, os quais são feitos de um material sólido, e os quais são dispostos de modo que aberturas, gretas, espaços ou similares sejam formados entre tijolos conformados adjacentes ou a parede. A vanta- gem deste projeto estrutural é sua implementação simples, porque os tijolos de assoalho conformados em cunha idênticos podem ser utilizados, que já são utilizados para o topo de canal de superfície plena, o qual já é conhecido a partir da técnica anterior na tecnologia.

Uma otimização do forno de coque está no fato de a segunda camada ser formada de tijolos conformados, com cada tijolo conformado individual tendo pelo menos uma abertura, greta, espaço, canal ou similar e com cada tijolo conformado individual tendo várias aberturas, gretas, espa- ços, canais ou similares. Dependendo das exigências de projeto estrutural as duas possibilidades mencionadas acima também podem ser combinadas para a geração de espaços ou tijolos conformados com canais com tijolos conformados de material sólido.

Para adequação a certas exigências, a seção transversal aberta das aberturas, de gretas, de espaços ou de canais na subcamada pode dife- rir. Seções transversais diferentes das aberturas permitem a otimização do roteamento de gás e fluxo de calor. Por exemplo, pode ocorrer parcialmente de a seção transversal aberta das instalações na área das portas e paredes de forno ser aumentada de modo a permitir uma distribuição uniforme do fluxo de calor na faixa inteira do canal de descarga de gás. Para garantir um dimensionamento preciso das aberturas, suas seções transversais podem ser calibradas. Desse modo, é possível, dependendo do tipo de modalidade da presente invenção, harmonizar o processo de carbonização pelo compri- mento inteiro do forno de coque. Mais ainda, deficiências de aquecimento também podem ser compensadas por este tipo de configuração de abertura. Um outro melhoramento na transferência de calor pode ser obtido, se pelo menos uma camada adicional for disposta entre as primeira e segunda ca- madas, em que o tijolo conformado que forma a primeira camada é formado por uma camada de cobertura e uma subcamada, com a camada de cober- tura sendo formada por um material sólido e a subcamada sendo formada por uma pluralidade de aberturas, gretas, espaços, canais ou similares e formando esta camada intermediária adicional.

Se a primeira camada consistir em dois lados paralelos planos, e se a segunda camada tiver sido projetada e construída como uma abóbada similar a um arco, basicamente será requerido prover uma camada interme- diária de compensação ou elementos de transição, de modo a permitir que a primeira camada idealmente se apoie sobre a segunda camada. Neste caso, uma modalidade melhorada da presente invenção está no fato de a camada intermediária ou tijolos de transição pretendidos para compensação de con- tornos diferentes das camadas serem formados de tijolos conformados os quais têm pelo menos uma abertura, greta, espaço, canal ou similar.

O piso de forno de coque é formado por uma grande quantidade de tijolos individuais que devem ser montados com um gasto de tempo subs- tancial. Este gasto de tempo pode ser substancialmente diminuído por meio de uma modalidade adicional do forno de coque inventivo, se o piso de forno de coque na direção vertical for formado por um segmento de piso de peça sólida apenas, o qual tem uma camada de cobertura e uma subcamada, com a referida camada de cobertura sendo formada por um material sólido e a referida subcamada sendo formada por uma pluralidade de aberturas, gre- tas, espaços, canais ou similares.

Estes segmentos de piso idealmente são conformados de modo que eles tenham um arco côncavo no seu lado de fundo. Na modalidade do método inventivo, a subcamada destes segmentos de piso também pode formar o teto de topo do canal de gás de chaminé. Na operação pretendida do dispositivo, o bolo de coque ou a carga de coque estão situados sobre a camada de cobertura do piso de forno de coque. Portanto, a camada de co- bertura usualmente não é conformada como um arco, mas é embutida em um tipo de construção horizontal plana.

Para facilitar a construção estrutural do forno de coque, os tijolos conformados de piso vantajosamente já têm o contorno do piso acabado no seu formato externo. Desta forma, os tijolos conformados de piso pretendi- dos para a segunda camada já podem ter um formato oscilado tipo de arco como componentes únicos. Inversamente, os tijolos conformados de piso pretendidos para a primeira camada como componentes únicos vantajosa- mente têm uma configuração plana no seu lado superior.

Para facilitação da construção estrutural ainda mais particular- mente, os tijolos conformados de piso também podem ser conformados e dimensionados no seu tamanho de modo que eles se adaptem à largura do canal de gás de chaminé relevante e à espessura das paredes de canal de gás de chaminé em sua extensão inteira. Cada tijolo conformado de piso então cobre o canal de gás de chaminé em sua largura inteira e se apóia sobre as paredes de canal de gás de chaminé com suas extremidades. Uma pluralidade de tijolos conformados de piso ficando paralelos no canal de gás de chaminé então cobre o canal de gás de chaminé.

Mais ainda, a presente invenção cobre um método para a produ- ção de coque, no qual um forno de coque em uma das modalidades mencio- nadas anteriormente é usado.

Algumas variantes das modalidades da presente invenção são descritas mais de perto a seguir, para servirem como exemplos, com base nas figuras 1 a 3b. Em uma vista em corte, a figura 1 mostra um forno de coque da técnica anterior 1 de construção horizontal. A câmara de forno de coque real 2 é envolvida pelas paredes externas 3 e suprida com ar de com- bustão através do duto de ar primário 9. Os gases de combustão são passa- dos a partir da câmara de forno de coque 2 através de um canal de parede, isto é, um assim denominado tubo de descida 4, nos canais de gás de cha- miné 5, os quais se estendem abaixo do piso de forno de coque 11. Os ca- nais de gás de chaminé 5 são separados através de paredes de divisória 6, mas são ligados a cada outro de uma forma não mostrada aqui. Dutos de ar secundários 8 se estendendo sob os canais de gás de chaminé 5 tornam possível controlar a combustão nos canais de gás de chaminé 5. A carga de carvão e, respectivamente, o bolo de coque 10 na operação pretendida fi- cam como uma carga volumosa ou um bolo compactado sobre o piso de forno de coque 11.

Em uma vista em corte, a figura 2a mostra o piso de forno de coque 11 em detalhes. O piso de forno de coque 11 o qual é formado por duas camadas 11a e 11b se apóia sobre as paredes de divisória as quais são formadas por tijolos de parede de divisória 20. A superfície real do piso de forno de coque 11 é formada por placas de piso planas 15, as quais se apoiam sobre tijolos de transição horizontais 13. Estes tijolos de transição horizontais 13 formam o fechamento vertical das paredes de divisória 6. São dispostos abaixo do tijolo de transição 13 dois tijolos de suporte 17, os quais, por sua vez, se apoiam sobre coroas com tijolos da parede de divisória rele- vante 6. A parede de divisória 6 é formada por tijolos de formato quadrilátero 20. É suportado nos flancos dos tijolos de suporte 17 o teto de topo 12 do canal de gás de chaminé 5, o qual é conformado como um arco e o qual é formado por uma pluralidade de tijolos de assoalho em formato de cunha 16.

Os tijolos de assoalho 16 são dispostos de modo que um espaço 18 ou um canal sempre seja criado entre os tijolos de assoalho 16, conforme mostrado na vista inferior do teto de topo 12 na figura 2a. Uma outra vantagem da pre- sente invenção está no fato de menos material de construção ser necessário para o trabalho de tabuleiro de xadrez na subcamada 11b, o que é um bene- fício econômico.

Em uma vista em corte, a figura 3a mostra a configuração do piso de forno de coque, se os segmentos de piso inventivos 19 forem imple- mentados. Na direção vertical, o segmento de piso 19 é configurado como um tijolo conformado contínuo, o qual quando construído se apóia sobre du- as paredes de divisória 6, cada um. Na construção, aberturas, canais 18 ou simi- lares foram providos no segmento de piso 19. Os canais abertos unilateralmente 18 são conectados ao espaço de gás do canal de gás de chaminé 5. No exemplo mostrado aqui, os canais 18 não correm perpendiculares à primeira camada 11a, mas eles são dispostos como um ventilador, de modo que apenas as menores áreas possíveis da primeira camada 11 a permaneçam não conectadas às ex- tremidades dos canais 18. A figura 3b mostra a vista inferior do segmento de piso 19. Em nome da clareza, as bordas escuras dos canais de topo 18 são mostra- das em linhas pontilhadas apenas para uma fileira dos canais de topo 18.

Listagem de Referência

1 Forno de coque 2 Câmara de forno de coque 3 Parede externa 4 Tubo de descida 5 Canal de gás de chaminé 6 Parede de divisória lateral de canal de gás de chaminé 7 Fundação de forno de coque 8 Duto de ar secundário 9 Duto de ar primário 10 Bolo de coque, carga de coque 11 Piso de forno de coque 11a primeira camada, camada de cobertura 11b primeira camada, subcamada 12 Teto de topo de canal de gás de chaminé 13 Tijolo de transição horizontal 14 Tijolo de transição vertical 15 Placa de piso 16 Tijolo de assoalho de canal de gás de chaminé 17 Tijolo de suporte 18 Canal de topo, espaço, abertura 19 Tijolo conformado, segmento de piso 20 Tijolo conformado de parede de divisória

Claims

1. Forno de coque horizontal, que compreende uma câmara de forno de coque, um piso de forno de coque e vários canais de gás de chami- né que se estendem horizontalmente dispostos abaixo do piso de forno de coque, com o piso de forno de coque situado entre a câmara de forno de coque e o canal de gás de chaminé sendo construído por pelo menos duas camadas em uma direção vertical e suportado sobre as paredes do canal de gás de chaminé, e em que cada camada é formada pelos mesmos materiais refratários ou por materiais diferentes, caracterizado pelo fato de, visto a par- tir do espaço de forno, - a primeira camada representar uma camada de cobertura for- mada por material sólido, e - a segunda camada representa uma subcamada que compre- ende uma pluralidade de aberturas, gretas, espaços, ou similares, com os espaços de gás destas aberturas, gretas, espaços, ou similares sendo co- nectados ao espaço de gás do canal de gás de chaminé que se estende a- baixo dali.

2. Forno de coque horizontal, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a segunda camada ter um formato oscilado tipo de arco e pelo fato de a primeira camada ter pelo menos um lado de topo plano.

3. Forno de coque horizontal, de acordo com reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de pelo menos uma outra camada de elementos de transição ser disposta entre as primeira e segunda camadas.

4. Forno de coque horizontal, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de a segunda camada ser for- mada de tijolos conformados feitos de material sólido e dispostos de modo que aberturas, gretas, espaços, ou similares sejam formados entre tijolos conformados adjacentes.

5. Forno de coque horizontal, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de a segunda camada ser for- mada por tijolos conformados, com cada tijolo conformado individual tendo pelo menos uma abertura, greta, espaço, canal ou similar, e com cada tijolo conformado individual tendo várias aberturas, gretas, espaços, canais ou similares.

6. Forno de coque horizontal, de acordo com reivindicação 4 ou -5, caracterizado pelo fato de a segunda camada ser formada por tijolos con- formados de material sólido e tijolos conformados como definidos na reivin- dicação 5.

7. Forno de coque horizontal, de acordo com a reivindicação 4 ou 5, caracterizado pelo fato de a segunda camada ser uma combinação da configuração de camada como definida nas reivindicações 4 e 5.

8. Forno de coque horizontal, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de uma outra camada ser dis- posta entre as primeira e segunda camadas, com o tijolo conformado for- mando a primeira camada sendo em si compreendido por uma camada de cobertura e uma subcamada, na qual a camada de cobertura é formada por material sólido e na qual a subcamada é compreendida por uma pluralidade de aberturas, gretas, espaços, ou similares e forma esta camada intermediária.

9. Forno de coque horizontal, de acordo com qualquer uma das reivindicações 3 a 7, caracterizado pelo fato de a camada intermediária ou tijolos de transição pretendidos para compensação de contornos diferentes das camadas serem formados por tijolos conformados os quais têm pelo menos uma abertura, greta, espaço, canal ou similar.

10. Forno de coque horizontal, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de o piso de forno de coque em uma direção vertical ser formado por um segmento de peça sólida apenas, o qual tem uma camada de cobertura e uma subcamada, com a referida ca- mada de cobertura sendo formada por material sólido e a referida subcama- da sendo formada por uma pluralidade de aberturas, gretas, espaços, canais ou similares.

11. Forno de coque horizontal, de acordo com a reivindicação -10, caracterizado pelo fato de os tijolos conformados os quais formam o piso de forno de coque serem arqueados de forma convexa no seu lado de fundo.

12. Forno de coque horizontal, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado pelo fato de a seção transversal aberta das aberturas, gretas, espaços, canais ou similares na subcamada por metro quadrado ser diferente.

13. Forno de coque horizontal, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12, caracterizado pelo fato de a seção transversal aberta das aberturas, gretas, espaços, canais ou similares por metro quadrado na área de portas e/ou paredes de forno sem um forno adjacente ser aumentada.

14. Forno de coque horizontal, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 13, caracterizado pelo fato de as aberturas, as gretas e os espaços serem providos com seções transversais de abertura calibrada dife- rentemente, para permitir um aquecimento bem almejado da área de solo de soleira de forno.

15. Tijolo conformado de piso para fornos de coque de constru- ção horizontal, caracterizado pelo fato de este tijolo conformado constituir um segmento de piso de peça sólida o qual tem uma camada de cobertura e uma subcamada, com a referida camada de cobertura sendo formada por um material sólido e a referida subcamada sendo formada por uma plurali- dade de aberturas, gretas, espaços, canais ou similares, e, se operado como pretendido, - o bolo de coque ou batelada de coque é carregado sobre a camada de cobertura, e - a subcamada constitui o teto de topo do canal de gás de chaminé.

16. Tijolo conformado de piso, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de o contorno externo da segunda camada ter um formato oscilado tipo de arco e pelo fato de a primeira camada ter pelo me- nos um lado de topo plano.

17. Tijolo conformado de piso, de acordo com reivindicação 15 ou 16, caracterizado pelo fato de ser adaptado à largura do canal de gás de chaminé relevante e à espessura das paredes de canal de gás de chaminé, de modo que cada tijolo conformado de piso então cubra o canal de gás de chaminé relevante e possa se apoiar sobre as paredes de canal de gás de chaminé, com uma pluralidade de tijolos conformados de piso paralelos co- brindo um canal de gás de chaminé no local pretendido de instalação.

18. Tijolo conformado para fornos de coque de construção hori- zontal, de acordo com qualquer uma das reivindicações 15 a 17, caracteri- zado pelo fato de a subcamada no lado de fundo ser arqueada de forma côncava em direção à camada de cobertura.

19. Método para a produção de coque, caracterizado pelo fato de um forno de coque de construção horizontal, como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 11, ser usado.