CS212270B2 - Method of recuperation of the waste heat from the coke furnaces and device for executing the same - Google Patents
Method of recuperation of the waste heat from the coke furnaces and device for executing the same Download PDFInfo
- Publication number
- CS212270B2 CS212270B2 CS782305A CS230578A CS212270B2 CS 212270 B2 CS212270 B2 CS 212270B2 CS 782305 A CS782305 A CS 782305A CS 230578 A CS230578 A CS 230578A CS 212270 B2 CS212270 B2 CS 212270B2
- Authority
- CS
- Czechoslovakia
- Prior art keywords
- heat
- stage
- gases
- flue gas
- heat transfer
- Prior art date
Links
- 239000000571 coke Substances 0.000 title claims abstract description 26
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 22
- 239000002918 waste heat Substances 0.000 title claims abstract description 8
- 238000011084 recovery Methods 0.000 claims abstract description 21
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 17
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 11
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 claims description 37
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 27
- 239000003245 coal Substances 0.000 claims description 14
- 238000004939 coking Methods 0.000 claims description 12
- 238000005192 partition Methods 0.000 claims description 10
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 9
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 9
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 9
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 9
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 claims description 4
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 claims description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 abstract description 3
- 239000002912 waste gas Substances 0.000 abstract 2
- 239000002699 waste material Substances 0.000 abstract 1
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 12
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 8
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 3
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 3
- 241000282941 Rangifer tarandus Species 0.000 description 2
- FPIPGXGPPPQFEQ-OVSJKPMPSA-N all-trans-retinol Chemical compound OC\C=C(/C)\C=C\C=C(/C)\C=C\C1=C(C)CCCC1(C)C FPIPGXGPPPQFEQ-OVSJKPMPSA-N 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 239000002737 fuel gas Substances 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 1
- 235000004431 Linum usitatissimum Nutrition 0.000 description 1
- 240000006240 Linum usitatissimum Species 0.000 description 1
- 102100022397 Nitric oxide synthase, brain Human genes 0.000 description 1
- 101710111444 Nitric oxide synthase, brain Proteins 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 241001648319 Toronia toru Species 0.000 description 1
- 208000025865 Ulcer Diseases 0.000 description 1
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 description 1
- 239000011717 all-trans-retinol Substances 0.000 description 1
- 235000019169 all-trans-retinol Nutrition 0.000 description 1
- MWPLVEDNUUSJAV-UHFFFAOYSA-N anthracene Chemical compound C1=CC=CC2=CC3=CC=CC=C3C=C21 MWPLVEDNUUSJAV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003610 charcoal Substances 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 235000004426 flaxseed Nutrition 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 230000004313 glare Effects 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- JOHZPMXAZQZXHR-UHFFFAOYSA-N pipemidic acid Chemical compound N1=C2N(CC)C=C(C(O)=O)C(=O)C2=CN=C1N1CCNCC1 JOHZPMXAZQZXHR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 230000003716 rejuvenation Effects 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 231100000397 ulcer Toxicity 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
- C10B5/00—Coke ovens with horizontal chambers
- C10B5/10—Coke ovens with horizontal chambers with heat-exchange devices
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/10—Process efficiency
- Y02P20/129—Energy recovery, e.g. by cogeneration, H2recovery or pressure recovery turbines
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Waste-Gas Treatment And Other Accessory Devices For Furnaces (AREA)
- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
- Coke Industry (AREA)
- Crucibles And Fluidized-Bed Furnaces (AREA)
- Air Supply (AREA)
Description
Vynález se týká způsobu rekuperace odpadního tepla z koksárenských pecí a zařízení k provádění tohoto způsobu.
Jé známo, že vsázka uhlí po naplnění do komor koksové peci ohřívá nepřímo. Teplo potřebné pro koksování se získává spalováním topných plynů v topných tazích, které jsou vytvořeny z vyzdívky koksovací komory a z pravoúhle uspořádaných nosníků. Teplo se přenáší zářením a konvekcí z plamene a z reakčních produktů na vyzdívku komory. Vedením přechází pak teplo na vnitřní strany komor, odkud se dále přenáší z větší části vedením, ale částečně i konvekcí, přes produkty odplyňování, které působí jako tepe^á média a čá$tečně jako záření pevných těles. Tento způsob otápění vede v důsledku vysokých koncových teplot koksován^ které jsou asi 1 000 až 1 200 °C , nutně i k vysokým teplotám plynných zplodin koksování.
Zpětné'získávání tepla, obsaženého v plynných zplodinách koksování, se podle známého způsobu provádí buá v periodicky pracujících . regenerátorech, nebo v nepřetržitě provozovaných rekuperátorech. V těchto zařízeních se předehřívá vzduch pro spalování a popřípadě i plyny,·uřčené ke spalování. Tyto agregáty se s ohledem na vysoké teploty v zařízení zhotovují z keramických materiálů. Přenos tepla v keramickém materiálu regenerátoru nastává stejně jako v rekuperátoru-vedením přes dělicí stěny mezi médii, která si teplo vyměňují, tj. mezi spalinami a vzduchem.
Keramické regenerátory popřípadě rekuperátory, použité pro stavbu koksových pecí poskytují možnost co nejvíce zachytit teplo spalin a znovu je přivést do spalovacího procesu. Přesto má toto řešení nevýhodu, např. při použití keramických materiálů, spočívající ve vysokých investičních nákladech. Tyto regenerátory popřípadě rekuperátory, musí mít pro dosažení potřebného zachycení tepla značně vysoké stavební výšky. Použití keramických materiálů pro konstrukci regenerátorů,, popřípadě rekuperátorů, nepřipouští vzhledem ke vznikajícím problémům s těsností žádné velké tlakové rozdíly na plynové straně. To má za následek,“ že plyny, které si vyměňují teplo, mohou být vedeny malou popřípadě omezenou rychlostí proudění. ‘
Při práci s médii, která v daných případech · mají při výměně·tepla rozdílné tlaky, vznikají ·netěsnosti, které mohou být zdrojem nebezpečných podmínek provozu a popřípadě mohou nepřízni.vě ovlivňovat stupeň účinnosti spalován^í. Na s-traně spa^n by mohl být určen přenos tepla v rozmezí vysokých teplot teoreticky převážně pomocí vyzařování složek spalin, tj. vodní páry a kysličníku uhličitého. V této oblasti přenosu tepla ale keramický materiál dělicích stěn, popřípadě akumulační hmota omezuje přenos tepla malou tepelnou vodivostí materiálů, které jsou pro tyto prvky použity. Kromě toho jsou prostory, ve kterých je proudící plyn ov^vnován prostupem tepla, upraveny pro dosaŽení úspory místa ta^ Že pro proud plynu nejsou k dispozici větší tloušíky vrstev a tím nemůte být zcela vyuHte celé intenzity tepelného vyzařování.
Tím se posunuje podíl přenosu tepla pomocí vyzařování plynu spíš směrem k přenosu tepla konvekcí, která má menší přechodový koeficient tepla než vyzařování plynu. Následkem toho vzniká větší objem stavební části a také vyšší náklady.
Větší koeficient přenosu tepla v rozsahu nízkých teplot na straně spalin by teoreticky bylo možné dosáhnout zvýšením turbulence, a tím by se zvýšil přenos konvekcí. To by bylo možné,docílit pouze zvýšením, rychlosti proudění. Keramické materiály, použité ve známých typech koksových pecí, ale toto zvýšení rychlosti vylučují mezi jiným vzhledem k netěsnostem.
Při provozu · obvyklých koksárenských pecí,·které jsou vybavené regenerátory nebo rekuperátory s keramickými materiály, je pro dosažení potřebných podmínek proudění používán relativně vysoký přebytek vzduchu, který ovlivňuje negativně účinnost spalování. Účelné by bylo používat téměř stechiometrický poměr mezi palivovým plynem a vzdušným kyslíkem, což by vedlo к malému obsahu kyslíku ve spalinách, a tím i к optimálnímu stupni účinnosti spalování. Koksárenské pece známých typů však ze zmíněných důvodů takové nastavení spalovacích poměrů neumožňují.
Úkolem vynálezu je tedy zdokonalit zpětné získávání tepla ze spalin koksárenských pecí / a navrhnout к tomu i vhodné zařízení.
Podstata způsobu podle vynálezu spočívá v tom, že se přenos tepla ze spalin koksováčího procesu provádí dvojstupňové, přičemž se spaliny v prvém stupni ochladí vyzařováním tepla v dílu ha zachycování tepla na teplotu 400 až 1 000 °C, např. na teplotu 800 °C, načež se spaliny vedou do druhého stupně, v němž se dále ochlazují předáváním tepla tak, že ве přivádějí přímo do styku s médiem, přijímajícím teplo, které má relativně velkou tepelnou vodivost, např. s předehřívaným uhlím.
Výhodně je možno tento způsob provádět tak, že se spaliny v prvním stupni vedou rekuperátorem, v němž se pracuje na straně spalin v rozsahu teplot mezi 1 450 °C a 400 °C, např. mezi 1 300 °C a 800 °C a na straně vzduchu mezi teplotou okolí a 900 °C, např. teplotou okolí a 700 °C.
Rovněž je výhodné, když se spaliny ve druhém stupni vedou odděleně od média přijímajícího teplo, je-li toto médium rovněž plynné, nebo když se vedou přímo s médiem přijímajícím teplo v případě, že toto médium je jiné než plynné, např. pevné.
Další výhodné provedení způsobu spočívá v tom, že Částečně ochlazené spaliny odebrané z prvního stupně se před převedením do druhého stupně ochladí přimícháním plynů, s výhodou inertních, jako je dusík, kysličník uhličitý nebo vodní pára, popřípadě směsí těchto plynů, nebo se к nim teplo přivede spalováním hořlavých plynů.
Zařízení к provádění způsobu podle vynálezu sestává z koksovacích komor, topných tahů, zařízení na zpětné získávání tepla a z příslušných trubkových vedení a jeho podstata spočívá v tom, že zařízení ke zpětnému získávání tepla sestává z rekuperátoru jehož kanály na straně spalin vykazují průřez 0,05 až 0,15 m , s výhodou 0,1 m2 a kanály na straně vzduchu vykazují průřez nejvýše 0,01 m a dělicí stěny mezi médii vyměňujícími teplo mají tloušlku od 0,5 do 20 mm-a jsou vyrobeny z materiálu o vysoké tepelné vodivosti, s výhodou z kovu, přičemž zařízení na zpětné získávání tepla má stavební výšku maximálně 1/3 až 1/6 koksovací komory.
Základní myšlenka vynálezu spočívá tedy v tom, že se spaliny z koksárenských pecí už neochlázují obvyklým způsobem v dosavadních rekuperátořech nebo regenerátorech z keramického materiálu, ale že se tyto rekuperátory nebo regenerátory používají pouze pro přenos tepla v oblasti vysokých teplot, kde přenos tepla probíhá především zářením. Při nižší teplotě, při níž je stupeň účinnosti vyzařování u spodní hospodárné hranice, se spaliny odvedou z rekuperátoru nebo z regenerátoru к dalšímu ochlazování, např. na asi 18G °C až 200 °C do výměníku tepla, které lze pro oblast nízkých teplot otpimálně vybavit ke zpětnému získávání tepla konvekcí.
V prvním stupni přenosu tepla podle vynálezu se tedy převážně využívá tepla, kdežto ve druhém stupni se к přenosu tepla využívá převážně konvekce. Těmto pojmům je ve smyslu vynálezu třeba rozumět tak, že v prvém stupni spočívá přenos tepla v porovnání s obvyklými rekuperátory nebo regenerátory ve zvýšené míře ve vyzařování tepla, kdežto ve druhém stupni při porovnání 8 obvyklými rekuperátory nebo regenerátory ve /výšené míře v konvekci.
Jako první stupeň je možné s výhodou použít rekuperátor, který na straně spalin pracuje v rozsahu teplot mezi asi 1 450 °C a 400 °C, s výhodou při asi 1 300 °C a 800 °C, na vzduchové straně mezi teplotou okolí a 900 °C, s výhodou mezi teplotou okolí a asi 700 °C. V tomto rozsahu teplot docílíme na straně spalin optimální zpětné získání tepla za využití vyzařování tepla.
Na zvýšení využití vyzáření tepla spalin je možné použít v prvém stupni rekuperátor s kanály pro spaliny, které mají relativně velký průměr. Tímto zvětšením tloušíky vrstvy proudu spalin se zvýší intenzite vyzáření tepla. telativně větší průřez* v tomto případě znamená, že průměr kanálů spalin podle vynálezu je s ohledem na stav .. zařízení větší než je obvyklé u zaUm známých rekuperé^orů. Ty mají obvykle průřez asi 0,025 m2, přičemž podle vynález je průřez kanálů spalin rekuperátorů asi 0,05 m. až 0,15 m s výhodou asi 0,1 m .
Pro zvýšení konvekčního koeficientu přenosu tepla na straně vzduchu je možná použít· jako prvého stupně rekuperátoru se zvukovými kanály relativně omezeného průřezu pro zvýšení rychlosti proudění vzduchu. Relativně omezený průřez v této souvislosti znamená podobně jako dříve vysvětlený pojem relativně větší průřez, že průřez vzduchových kanálů podle vynálezu činí asi 0,01 m a méně, přičemž zatím průřez vzduchových kanálů je asi 0,025 m·.
Zpětné získávání tepla v prvém stupni může být v porovnání s obvyklými regenerátory nebo · rekuperátory dále ježte zlepšeno tem, že jako prvý stupen je použit fekuperátor, který má relativně tenké a pevné dělicí stěny, které jsou mezi médii, mezi kterými ' dochází k výměně tepla, to je mezi spalinami a vzduchem, vyrobené z materiálu s vysokou schopností vést teplo, s výhodou z kovu. · Tenké dělicí stěny mezi médii která vyměňují své teplo, vyrobené z kovu, s vysokou schopností vést teplo, poskytují dobré a rychlé vedení tepla mezi spalinami a vzduchem.
použité těsné dělicí stěny umořují, že při vysokých teatových roz^ech mrédií mezi kterými k výměně tepla dochází, může být veden spalovací proces za podmínek, blížících se stechiometrickým poměrům. Pokud v této souvislosti je hovořeno o relativně tenkých stěnách a o materiálu s vysokou vodivostí tepla, jsou tyto pojmy opět relativní a vztaženy k hodnotám, které jsou běžné u obvykých regenerátorů a rekuperátorů. Dělicí stěny mají potom být tenké v porovnání k obvyklým rekuperátorům, které mají keramické dělicí stěny.
To, že podle vynálezu použitý dělicí materiál má mít vyšší vodivost tepla znamená, že je míněna vyšší . vodivost tepla než u používaného keramického materiálu. Zvláště vhodná je ocel, protože z ní mohou být zhotoveny tenké a těsné dělicí stěny. Kov má ve smyslu vynálezu vyšší schopnost vést teplo.
Takto vybavený kovový rekuperátor poskytuje možnost zvýšit vzhledem ke změně odporu přestupu tepla přenos tepla v porovnání s keramickými materiály tak, že je 10 až 30 krát vyšší a na základě vyššího koeficientu vedení tepla ještě k tomu 5 až 15kf?át je zvýšen vzhledem ke snížení tloušíky stěny. К tomu ještě nabízí kovový rekuperáter možnost popustit vysokou tlakovou diferenci mezi médii, mezi kterými dochází k výměně tepla, což dovoluje zvýšení rychlosti proudění na straně spalovacího vzduchu. Tyto oba efekty vedou ke zmenšení plochy výměníku tepla známých dílů výměníků odpadního teple v porovnání s keramickými rekuperátory nebo regenerátory.
Jako druhý stupeň je · ůtelně používán výměně tepla s relativně tenkými a těsnými, dě^cími stěnami mezi teplo si vyměňujícími mrédii, pokud médium, které teplo ^jímá, je rovněž plynné, se stěnami z materiálu s relativně vysokou vodivostí tepla, s výhodou z kovu nebo zcela bez dělicích sten mezi médii, vyměňujícími si teplo, pokud médium, tep- ’ lo přijímající, není plynné, a je např. pevné. Pojmy relativně tenký popřípadě relativně vysoká schopnost vedení tejpla,’ jsou použity opět v porovnání s obvyklými re^ner^ory nebo rekuperátory s keramickými materiály. Proti ohřívání vsázky komory, kde . je teplo přenášené v podstatě pomocí vedení a z omezené částe ^mocí tonvekce, je druhý stupeň zpětného získávání tepla podle vynálezu proveden tak, že optimum přenosu tepla do média, které teplo přijímá, např. do materiálu vsázky, je umožněno konvekcí. Množství tepla k předehřáni vzduchu spalinami v dílu výměníku odpadního tepla koksárenské pece pro ochlazení na 400 až 800 °C lze bez potíží nahradí zesíleným vytápěn^ím^.
Pro tento konvekční přenos teple se použije jako druhého stupně s výhodou výměníku tepla, který na straně spalin pracuje s relativně vysokou rychlostí proudění. Relativně vysoká rychlost proudění zde znamená, že rychlost proudění spalin je v porovnání k obvyklým regenerátorům nebo rekuperátorům ve druhém stupni při způsobu podle vynálezu vyšší než asi 20 až 60 m/s.
Jako druhý stupeň může být například použit výměník tepla, ve kterém přímo vyhřívané teplo přijímající médium má relativně velkou schopnost vést teplo, např. s výhodou uhlí. Uhlí totiž vykazuje ve známém měřítku vyšší koeficient vedení tepla než keramické materiály, takže se s výhodou hodí jako'vsázka do druhého stupně. Současně toto řešení nabízí (vsázkový materiál uhlí) možnost kombinovat koksárenskou pec s podstatně nižším rekuperátorem, ze kterého odcházejí spaliny ještě s relativně vysokou teplotou, bez vybavení na předehřev uhlí, přičemž toto zařízení na předehřev uhlí používá v rekuperátoru jen částečně ochlazené spaliny pro další získání tepla.
Přitom je z^jm^ že cenový zbytek pro další omlazení spalin z asi 800 °C na asi 200 °C jako stavební část může zcela odpadnout,, a tím mohou být docíleny podstatné úsp°ry na investicích. Přitom je stupeň účinnosti zpětného získávání tepla v obou krátkých úsecích rekuperátorů podle vynálezu podstatně vyšší než v připojeném předehřívacím zařízení, ve kterém jsou spaliny prakticky úplně ochlazeny. Kromě úspory investičních nákladů dochází také ke zlepšení účinnosti.
Jako druhý stupeň může být použito takové uspoMctání médi.a, přijímajícího teplo, že jemné uhlí je ve vznosu nebo na vířivém loži. Taková zařízení se osvědčila jako provedení s optimálním využitím konvekčního přenosu tepla, protože v těchto relativních rychlostech média přijímajícího teplo a média, teplo předávajícího, je takový přenos nejvíce účinný.
Jako druhý stupeň může být použito podle vynálezu také např. zaMzení na polokoks nebo zařízení na zplyňování uhl^ protoč odpadní teplo koksárenské pece je vždy levnější než primární forma energie.
Je-li to účelné nebo nutné, lze podle vynálezu ochladit v prvém stupni odejmutí a . částečně ochlazené spaliny před převedením do druhého stupně také přimíšením s výhodou inertních plynů jako je dusík, kysličník uhličitý nebo vodní pára nebo směsí těchto plynů, nebo pomocí přídavku topných plynů teplo přivést.
Podle vynálezu nejvíce výhodná je kombinace kovového rekuperátoru s vyzařováním pro částečné zpětné získávání tepla z odpadního tepla z koksárenských pecí ve spojení se zařízením na předehřívání uhlí, které používá např. aparaturu s ložem ve vznosu, s vířivým ložem nebo s tekoucím ložem, protože představuje optimální zpětné získávání tepla.
Základní výhodou způsobu podle vynálezu je využití různých způsobů přenosu tepla vždy v té teplotní oblasti, v níž lze daný způsob přenosu provozovat s optimální účinností. To bylo při dosud známém prakticky úplném och^zov^íní spalin jedno stupňovým způsobem v regenerátorech nebo rekuperátorech nedosažitelné.
Další výhodu vynálezu představují značné investiční úspory na zařízení. Regenrátory nebo rekuperátory slouží podle vynálezu k ochlazování spalin pouze na relativně vysokou teplotu, tj. na teplotu nikoliv nižší než 400 °C, a mohou tedy mít podstatně nižší stavební výšku než regenerátory nebo rekuperátory u obvyklých koksárenských pecí. Investiční náklady na koksárenské pece lze tímto způsobem snížit až o 20 %. K provádění tohoto vynálezu postačí koksárenské pece, jejichž díl ' ke zpětnému získávání tepla má stavební výšku maximálně 1/3 až 1/6 stavební výšky koksovací komory, když u známých koksárenských pecí jsou tyto stavební výšky v podstatě shodné.
\ 'i
Konečně za podstatnou výhodu vynálezu je nutno považovat i okolnost, že mohou úplně odpadnout investiční náklady na druhý stupeň oc^azovtoí v případě, že se teplo odebírá přímo k předehřívání koksovaného uhlí.
Předehřívací zařízení představuje totiž v tomto případě druhý stupeň zpětného získávání odpadního tepla podle vynálezu při stejné celkové tepelné bilanci.
Celkové množství plynu určené ke spálení zůstává konstantní. Tak lze úspor docílených na regenerátorech a rekuperátorech, které podle vynálezu ochlazují spaliny pouze na 400 °C, výhodně pouze na 800 °C, pouHt, na investiční náklady nutné pro ohřev vsázky ve vznosu, ve vířivém loži nebo v tekoucím loži. Uvážíme-li , že investiční náklady na zmíněné předehřívací zařízení jsou rovny zmíněným úsporám, potom každé procento o něž stoupne produktivita v důsledku předehřívání - a produktivita tak může stoupnout, jak známo, až o 60 % - se projevuje jako investiční úspora v rozsahu 0 až 30 %, vztaženo na koksárenský provoz koksárny.
Technický pokrok dosažený vynálezem lze v této souvislosti vidět i v tom, že předehřev uhlí ovlivňuje nejen prohkti.vi.tu, nýbrž zároveň rozěiřuje paletu koksovatelného uhlí.
Zařízení podle vynálezu je blíže patrné z výkresů, kde obr. 1 je schematické znázornění rekuperační koksárenské pece kombinované se zařízením na předehřev uhlí a obr. 2 je nárys systému vhodného rekuperátoru.
V topných tazích koksárenské pece j se spaluje plyn 2 se vzduchem 4 předehřátým z 20 °C na 900 °C v kovovém rekuper^oru J. Spaliny £ vstupují do rekuperátoru J s teplotou, která odpovídá podmínkám koksování a pohybuje se mezi 1 450 * 0C a 1 400 °C. Studený vzduch 6 ke spalování přebírá teplotu spaHn 2 a ohřívá se z 20 °C až na 900 °C. přitom se spaliny £ ochlazují na teplotu 600 °C až 400 °C. S touto teplotou vstupují rekuperátorové spahny 2 do zaříze.ní na předehřívání uhlí 8, kde jsou dále chlazeny na teplotu 250 °C. S touto teplotou vstupují-spaliny 0 z předehřívače do atmosféry.
Vsázka uhlí 10 přebírá teplotu rekuperátorových spalin J a ohřívá se na asi 150 °C až 250 °C. Toto předehřáté uhH 11 je plněno do koksárenské pece 1. po odpovídající doЪě, úměrné podmínkám koksování, opouští koks 12 koksárenskou pec
Spaliny i z topného kanálu koksárenské pece 1 vstupují plochou A , která je tvořena průřezem vyzařovacího prostoru C, do rekuperátoru £. Tento průřez má být mezi 0,05 m a a,15 rn1. '
Pro každý topný tah koksárenské pece 1 předehřátý vzduch £ vstupuje průřezem B do rekuperátoru £. Tento průřez B může být vytvářen větším počtem průřezů B,, B^. Suma těchto průřezů pro' jednotlivý topný kanál nemá ptestaup^ asi 0,1 m2.
PŘEDMĚT VYNÁLEZU
Claims (2)
1. Způsob rekuperace odpadního tepla z koksárenských pecí, vyznačený tím, že přenos tepla ze spalin koksovacího procesu se provádí dvojstupňové, přičemž se spaliny v prvém stupni ochladí vyzařováním tepla v dílu na zachycování tepla na teplotu 400 až 1 О00 'C, např. na teplotu 800 °C, načež se spaliny vedou do druhého stupně, v němž se dále ohlazují předáváním tepla tak, že se přivádějí přímo do styku s médiem, přijímajícím teplo, které má relativně velkou tepelnou vodivost, např. s předehřívaným uhlím.
2. Způsob podle bodu 1, vyznačený tím, že se spaliny v prvním stupni vedou rekuperá- torem, v němž se pracuje na rAraně spaHn v rozsahu teplot mezi. 1 450 °C až 400 °C, např.
mezi 1 300 °C až ЗСЮ °C, a na straně. vzduchu mezi, te^ot-ou okoM až 900 °C^ např. teplotou okoH až 700 °C.
3. Způsob podle bodu 1 , nebo 2?, vyznačený tím, že se spaliny ve druhém stupni vedou odděleně od média přijímacího teplo, je-li médium přijímající teplo rovněž plynné, nebo se vedou přímo s médiem přijímajícím teplo, když toto médium je jiné než plynné, např. pevné.
4. Způsob podle bodů 1 až 3, vyznačený tím, že částečně ochlazené spaliny odebrané z prvního stupně se před převedením do druhého stupně ochladí přimícháním plynů, s výhodou inertních, jako je dusík, kysličník uhličitý nebo vodní pára, popřípadě směsí těchto plynů, nebo se k nim teplo přivede spalováním hořlavých plynů.
5. Zařízení k provádění způsobu podle bodů 1 až 4 sestávající z koksovacích komor, topných tahů, zařízení na zpětné získávání tepla a z příslušných trubkových vedení, vyznačené tím, že zařízení ke zpětnému získávání teple sestává z rekuperátoru (3), jehož kanály na
2 2 straně spalin-vykazují průřez 0,05 až 0,15 m , s výhodou 0,1 m a kanály na straně vzduchu
2 v w vykazují průřez nejvýše 0,01 m a dělicí stěny mezi médii vyměňujícími teplo mají tlouštku od 0,5 do 20 mm a jsou vyrobeny z materiálu o vysoké tepelné vodivosti, s výhodou z kovu, přičemž zařízení na zpětné získávání tepla má stavební výšku maximálně 1/3 až 1/6 koksovací komory.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE2715536A DE2715536C2 (de) | 1977-04-07 | 1977-04-07 | Verfahren und Vorrichtung zur Rückgewinnung von Koksofenabwärme |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CS212270B2 true CS212270B2 (en) | 1982-03-26 |
Family
ID=6005832
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CS782305A CS212270B2 (en) | 1977-04-07 | 1978-04-07 | Method of recuperation of the waste heat from the coke furnaces and device for executing the same |
Country Status (14)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4224109A (cs) |
| JP (2) | JPS53126001A (cs) |
| AR (1) | AR226812A1 (cs) |
| BR (1) | BR7802167A (cs) |
| CA (1) | CA1103193A (cs) |
| CS (1) | CS212270B2 (cs) |
| DE (1) | DE2715536C2 (cs) |
| ES (1) | ES468597A1 (cs) |
| FR (1) | FR2386595A1 (cs) |
| GB (1) | GB1596488A (cs) |
| IT (1) | IT1102462B (cs) |
| NL (1) | NL7803648A (cs) |
| PL (1) | PL119993B1 (cs) |
| ZA (1) | ZA782010B (cs) |
Families Citing this family (43)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4288295A (en) * | 1979-06-12 | 1981-09-08 | Interlake, Inc. | Coke oven with apparatus for partially drying and preheating coal |
| DE3718434C2 (de) * | 1987-06-02 | 1996-02-08 | Krupp Koppers Gmbh | Verfahren zur Erhöhung des wärmetechnischen Wirkungsgrades des Verkokungsprozesses |
| DK174763B1 (da) * | 1999-04-27 | 2003-10-27 | Tk En As | Termisk forgasningsanlæg |
| CN101473048B (zh) * | 2006-04-24 | 2013-03-06 | 技术资源有限公司 | 具有废热回收单元的直接熔炼设备 |
| WO2007121536A1 (en) * | 2006-04-24 | 2007-11-01 | Technological Resources Pty. Limited | Pressure control in direct smelting process |
| CN101598511B (zh) * | 2008-06-04 | 2011-05-04 | 中冶赛迪工程技术股份有限公司 | 一种煤气冷却系统 |
| US7998316B2 (en) | 2009-03-17 | 2011-08-16 | Suncoke Technology And Development Corp. | Flat push coke wet quenching apparatus and process |
| US7963257B2 (en) | 2010-04-15 | 2011-06-21 | Scott Houtz | Sustainable waste heat management system |
| US9243186B2 (en) | 2012-08-17 | 2016-01-26 | Suncoke Technology And Development Llc. | Coke plant including exhaust gas sharing |
| US9359554B2 (en) | 2012-08-17 | 2016-06-07 | Suncoke Technology And Development Llc | Automatic draft control system for coke plants |
| US9169439B2 (en) | 2012-08-29 | 2015-10-27 | Suncoke Technology And Development Llc | Method and apparatus for testing coal coking properties |
| US9238778B2 (en) | 2012-12-28 | 2016-01-19 | Suncoke Technology And Development Llc. | Systems and methods for improving quenched coke recovery |
| US9476547B2 (en) | 2012-12-28 | 2016-10-25 | Suncoke Technology And Development Llc | Exhaust flow modifier, duct intersection incorporating the same, and methods therefor |
| US10883051B2 (en) | 2012-12-28 | 2021-01-05 | Suncoke Technology And Development Llc | Methods and systems for improved coke quenching |
| US10047295B2 (en) | 2012-12-28 | 2018-08-14 | Suncoke Technology And Development Llc | Non-perpendicular connections between coke oven uptakes and a hot common tunnel, and associated systems and methods |
| EP2938426A4 (en) | 2012-12-28 | 2016-08-10 | Suncoke Technology & Dev Llc | SYSTEMS AND METHOD FOR REMOVING MERCURY FROM EMISSIONS |
| WO2014105065A1 (en) | 2012-12-28 | 2014-07-03 | Suncoke Technology And Development Llc. | Vent stack lids and associated systems and methods |
| WO2014105063A1 (en) | 2012-12-28 | 2014-07-03 | Suncoke Technology And Development Llc. | Systems and methods for maintaining a hot car in a coke plant |
| US9273249B2 (en) * | 2012-12-28 | 2016-03-01 | Suncoke Technology And Development Llc. | Systems and methods for controlling air distribution in a coke oven |
| US9273250B2 (en) | 2013-03-15 | 2016-03-01 | Suncoke Technology And Development Llc. | Methods and systems for improved quench tower design |
| WO2015103414A1 (en) | 2013-12-31 | 2015-07-09 | Suncoke Technology And Development Llc | Methods for decarbonizing coking ovens, and associated systems and devices |
| BR112017004015B1 (pt) | 2014-08-28 | 2022-01-18 | Suncoke Technology And Development Llc | Sistema de carregamento de carvão |
| BR112017004981B1 (pt) | 2014-09-15 | 2021-05-11 | Suncoke Technology And Development Llc | câmara de forno de coque |
| WO2016109704A1 (en) | 2014-12-31 | 2016-07-07 | Suncoke Technology And Development Llc | Multi-modal beds of coking material |
| KR102531894B1 (ko) | 2015-01-02 | 2023-05-11 | 선코크 테크놀러지 앤드 디벨로프먼트 엘엘씨 | 고급 제어 및 최적화 기술을 이용한 통합형 코크스 플랜트 자동화 및 최적화 |
| US11060032B2 (en) | 2015-01-02 | 2021-07-13 | Suncoke Technology And Development Llc | Integrated coke plant automation and optimization using advanced control and optimization techniques |
| PL3397719T3 (pl) | 2015-12-28 | 2021-02-22 | Suncoke Technology And Development Llc | Sposób i system do dynamicznego załadunku pieca koksowniczego |
| RU2746968C2 (ru) | 2016-06-03 | 2021-04-22 | САНКОУК ТЕКНОЛОДЖИ ЭНД ДИВЕЛОПМЕНТ ЭлЭлСи. | Способы и системы для автоматического создания корректирующих действий в промышленном объекте |
| CN110832055B (zh) | 2017-05-23 | 2023-02-03 | 太阳焦炭科技和发展有限责任公司 | 用于修补炼焦炉的系统和方法 |
| WO2020140087A1 (en) | 2018-12-28 | 2020-07-02 | Suncoke Technology And Development Llc | Coke plant tunnel repair and anchor distribution |
| BR112021012455B1 (pt) | 2018-12-28 | 2023-10-24 | Suncoke Technology And Development Llc | Forno de coque |
| BR112021012500B1 (pt) | 2018-12-28 | 2024-01-30 | Suncoke Technology And Development Llc | Duto coletor ascendente, sistema de gás de escape para um forno de coque, e forno de coque |
| BR112021012511B1 (pt) | 2018-12-28 | 2023-05-02 | Suncoke Technology And Development Llc | Sistema de forno de recuperação de calor carregado por mola e método |
| US11021655B2 (en) | 2018-12-28 | 2021-06-01 | Suncoke Technology And Development Llc | Decarbonization of coke ovens and associated systems and methods |
| WO2020140086A1 (en) | 2018-12-28 | 2020-07-02 | Suncoke Technology And Development Llc | Particulate detection for industrial facilities, and associated systems and methods |
| BR112021012952A2 (pt) | 2018-12-31 | 2021-09-08 | Suncoke Technology And Development Llc | Métodos e sistemas para fornecer superfícies resistentes a corrosão em sistemas de tratamento de contaminantes |
| CA3125585C (en) | 2018-12-31 | 2023-10-03 | Suncoke Technology And Development Llc | Improved systems and methods for utilizing flue gas |
| US12227699B2 (en) | 2019-12-26 | 2025-02-18 | Suncoke Technology And Development Llc | Oven health optimization systems and methods |
| EP4146767A4 (en) | 2020-05-03 | 2024-07-31 | Suncoke Technology and Development LLC | High-quality coke products |
| US11946108B2 (en) | 2021-11-04 | 2024-04-02 | Suncoke Technology And Development Llc | Foundry coke products and associated processing methods via cupolas |
| KR102858934B1 (ko) | 2021-11-04 | 2025-09-11 | 선코크 테크놀러지 앤드 디벨로프먼트 엘엘씨 | 주물용 코크스 제품 및 관련 시스템, 장치 및 방법 |
| EP4612257A1 (en) | 2022-11-04 | 2025-09-10 | Suncoke Technology and Development LLC | Coal blends, foundry coke products, and associated systems, devices, and methods |
| US12410369B2 (en) | 2023-11-21 | 2025-09-09 | Suncoke Technology And Development Llc | Flat push hot car for foundry coke and associated systems and methods |
Family Cites Families (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DD29382A (cs) * | ||||
| US1123500A (en) * | 1908-03-16 | 1915-01-05 | Henry L Doherty | Process of combustion and heat regulation and regeneration. |
| US1117172A (en) * | 1909-03-31 | 1914-11-17 | Henry L Doherty | Apparatus for increasing the temperature of combustion in gas-fired furnaces. |
| US1898267A (en) * | 1925-04-15 | 1933-02-21 | Schaefer Josef | Utilization of the perceptible heat of finished coke |
| FR674178A (fr) * | 1928-04-28 | 1930-01-24 | Procédé pour la récupération de chaleurs perdues des fours à coke et autres appareils thermiques industriels | |
| DE738676C (de) * | 1940-05-08 | 1943-08-27 | Didier Werke Ag | Einrichtung zum Nutzbarmachen von in den Abgasen von Gas- und Kokserzeugungsoefen enthaltener Waerme |
| DE904887C (de) * | 1948-10-02 | 1954-02-22 | Still Fa Carl | Rekuperativ-Koksofengruppe fuer die Beheizung mittels Stark- oder Schwachgas |
| DE934647C (de) * | 1948-10-02 | 1955-11-03 | Still Fa Carl | Rekuperativ-Koksofen fuer die Beheizung mittels Stark- oder Schwachgas |
| DE889435C (de) * | 1951-10-14 | 1953-09-10 | Didier Kogag Hinselmann Koksof | Verfahren und Vorrichtung zur Beheizung waagerechter Kammeroefen |
| DE902542C (de) * | 1951-11-15 | 1954-01-25 | Otto & Co Gmbh Dr C | Koksgaserzeugungs- oder Industrieofen mit zugehoerigem Luftgasgenerator |
| DE1187584B (de) * | 1954-07-30 | 1965-02-25 | Steinmueller Gmbh L & C | Verfahren zur Vortrocknung von Kohle |
| US3297562A (en) * | 1964-03-06 | 1967-01-10 | Exxon Research Engineering Co | Retorting bituminous solids |
| US3375175A (en) * | 1965-01-21 | 1968-03-26 | Fmc Corp | Pyrolysis of coal |
| US3755912A (en) * | 1970-01-23 | 1973-09-04 | Nippon Kokan Kk | Method of drying treatment for coals |
| GB1334373A (en) * | 1970-11-10 | 1973-10-17 | British Steel Corp | Carbonising coal |
| DE2164994C3 (de) * | 1971-12-28 | 1974-11-28 | Bergwerksverband Gmbh | Rekuperativkoksofen |
-
1977
- 1977-04-07 DE DE2715536A patent/DE2715536C2/de not_active Expired
-
1978
- 1978-03-31 FR FR7809665A patent/FR2386595A1/fr active Granted
- 1978-04-03 JP JP3817478A patent/JPS53126001A/ja active Pending
- 1978-04-03 CA CA300,316A patent/CA1103193A/en not_active Expired
- 1978-04-04 IT IT48733/78A patent/IT1102462B/it active
- 1978-04-04 AR AR271681A patent/AR226812A1/es active
- 1978-04-05 NL NL7803648A patent/NL7803648A/xx not_active Application Discontinuation
- 1978-04-06 ES ES468597A patent/ES468597A1/es not_active Expired
- 1978-04-06 BR BR7802167A patent/BR7802167A/pt unknown
- 1978-04-06 PL PL1978205860A patent/PL119993B1/pl unknown
- 1978-04-07 ZA ZA00782010A patent/ZA782010B/xx unknown
- 1978-04-07 GB GB13811/78A patent/GB1596488A/en not_active Expired
- 1978-04-07 CS CS782305A patent/CS212270B2/cs unknown
- 1978-07-24 US US05/927,538 patent/US4224109A/en not_active Expired - Lifetime
-
1987
- 1987-03-16 JP JP1987037278U patent/JPS62148541U/ja active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| ZA782010B (en) | 1979-03-28 |
| FR2386595B1 (cs) | 1981-04-10 |
| PL205860A1 (pl) | 1979-01-29 |
| US4224109A (en) | 1980-09-23 |
| AU3489378A (en) | 1979-10-11 |
| NL7803648A (nl) | 1978-10-10 |
| IT7848733A0 (it) | 1978-04-04 |
| PL119993B1 (en) | 1982-02-27 |
| IT1102462B (it) | 1985-10-07 |
| AR226812A1 (es) | 1982-08-31 |
| DE2715536A1 (de) | 1978-10-12 |
| DE2715536C2 (de) | 1982-07-15 |
| ES468597A1 (es) | 1978-11-16 |
| CA1103193A (en) | 1981-06-16 |
| BR7802167A (pt) | 1978-11-21 |
| GB1596488A (en) | 1981-08-26 |
| JPS53126001A (en) | 1978-11-02 |
| FR2386595A1 (fr) | 1978-11-03 |
| JPS62148541U (cs) | 1987-09-19 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CS212270B2 (en) | Method of recuperation of the waste heat from the coke furnaces and device for executing the same | |
| CA2619681C (fr) | Prechauffage du combustible et du comburant d'oxybruleurs a partir d'installations de prechauffage d'air de combustion | |
| RU2477300C2 (ru) | Способ и устройство для коксования углей с высоким содержанием летучих веществ | |
| CN101839638B (zh) | 液态出渣高温硅钢板坯加热炉蓄热和预热组合式加热方法 | |
| MX2011003173A (es) | Horno con multiples sistemas de recuperacion de calor. | |
| CN105352314B (zh) | 一种用于冶炼的隧道窑 | |
| RU2005138286A (ru) | Способ обжига кусков материала, в частности, известняка | |
| EA016077B1 (ru) | Способ нагрева в печи с использованием топлива со слабой тепловой мощностью и печь, в которой применяется этот способ | |
| CN1191335C (zh) | 用于使煤气化的蒸汽发生器 | |
| US2794631A (en) | Combined steel producing and heat generating apparatus | |
| CN103667685B (zh) | 一种烧结点火炉煤气的串联预热方法及其系统 | |
| CN101713032A (zh) | 多层节能还原炉制备金属镁的方法 | |
| EP0211699B1 (fr) | Brûleur avec des caloducs pour le préchauffage de l'air et du combustible | |
| CN204369809U (zh) | 油页岩半焦流化燃烧循环瓦斯加热炉 | |
| CN115109607B (zh) | 一种油页岩粉矿或煤的间接加热工艺及装置 | |
| CN217838816U (zh) | 一种油页岩粉矿或煤的间接加热装置 | |
| CN1295350C (zh) | 一种用于海绵铁生产的连环炉及生产方法 | |
| CN117720254B (zh) | 一种基于热化学蓄热技术的横火焰玻璃熔窑及其控制横向火焰的方法 | |
| GB1353550A (en) | Method and regenerative heat exchange system for heating combustible gas | |
| US1919098A (en) | Furnace, carbonizing chamber and retort, and the like | |
| US1102359A (en) | Regenerative furnace. | |
| US1757492A (en) | Industrial furnace | |
| CN110846456A (zh) | 一种还原氧化铁装置及工艺 | |
| CN104479704B (zh) | 油页岩半焦流化燃烧循环瓦斯加热工艺 | |
| US20130108974A1 (en) | Carbon baking heat recovery firing system |