CZ137997A3 - Coal coking process - Google Patents

Description

Oblast techniky Vynález se týká způsobu karbonizace metalurgického uhlí pro výrobu koksu, který se používá v pecích pro tavbu železa.

Dosavadní stav techniky

Řešení je konkrétně zaměřeno na zdokonalení vzhledem k patentovému spisu USA č.2 922 752. Tento spis popisuje konverzi uhlí na koks nuceným přívodem uhlí do jednotlivých trubic (koksovacích komor), které se zahřívají tak, že uhlí je zahříváno nepřímo. Jelikož je uhlí špatným vodičem tepla, jsou u tohoto řešení koksovací komory udržovány na malém průměru (30, 48 cm) pro umožňování toho, aby se uhlí účinně zahřívalo. To však má za následek značné množství koksovacích komor s jejich jednotlivými plnicími mechanismy, ventily a ovládacími ústrojími, aby se dosáhla určitá výrobní kapacita. Taková množství koksovacích komor však činí zařízení neekonomické v průmyslovém měřítku z hlediska pořizovacích nákladů a složité z hlediska provozu.

Podstata vynálezu

Vynález odstraňuje nedostatky výše uvedeného řešení tím, že přináší účinný způsob výroby koksu v prostoru (prstenci), vytvořeném mezi trubicí o velkém průměru (2,lm) a trubicí menšího průměru (1,5 m), které jsou obě soustředné a jsou zahřívané tak, že uhlí je zahříváno vnitřní stěnou trubice velkého průměru a vnější stěnou trubice menšího průměru. Toto řešení přináší koksovací komoru se zvětšenou povrchovou plochou pro zahřívání, které je uhlí vystaveno. Počet koksovacích komor, potřebných pro stejnou produkční kapacitu, je tak snížený ve srovnání s kapacitou při výše uvedeném řešení dle stavu techniky, což vede ke snížení požadavků na inves-2tiční náklady a zjednodušuje provoz koksovacího zařízení v průmyslovém měřítku.

Například pro zahřívání 4,7 tun uhlí za hodinu na průměrnou teplotu 621°C sestávalo výše uvedené řešení dle stavu techniky z třiceti koksovacích komor o délce 6,1 m (viz sl.5 citovaného patentového spisu). Podle vynálezu se pomocí dvou koksovacích komor o délce 14,6 m dosáhne zahřátí 5,6 t uhlí za hodinu na průměrnou teplotu 1012°C. Berou-li se v úvahu všechny tyto skutečnosti, získá se podle vynálezu koksovací komora, která je ekvivalentem dvanácti koksovacích komor podle známého stavu techniky.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález je blíže vysvětlen v následujícím popisu na příkladech provedení s odvoláním na připojené výkresy, ve kterých znázorňuje obr.l podélný řez koksovací komorou pro způsob podle vynálezu, obr.2 čelní pohled na koksovací komoru z obr.l od vypouštěcího konce, obr.3 řez rovinou 3-3 z obr.l, obr.4 čelní pohled od vypouštěcího konce na průmyslové koksovací zařízení, obsahující koksovací komory uspořádané vedle sebe, obr.5 pohled shora na zařízení z obr.4, otočený o 90° ve směru hodinových ručiček, obr.6 schéma koksárny s použitím vynálezu v půdorysném pohledu, obsahující koksovací zařízení, soustavu pro zpracovávání plynu a zařízení pro zpětný zisk tepla s výrobou páry a obr.7 řez rovinou 7-7 z obr.6, kde jsou koksovací komory uspořádány jedna nad druhou.

Příklady provedení vynálezu

Na obr.1,2 a 3 je znázorněna koksovací komora 10, sestávající z trubice 11 velkého průměru a trubice 12 malého průměru, mezi nimiž je vytvořen prostor 13 ve tvaru prstence. Obě trubice 11 a 12 jsoum obklopovány trubicovým pláštěm 14, který těsně uzavírá komoru 10 vzhledem k atmosféře, aby se zadrželo teplo a zabránilo se šíření znečišťujících emisí. Ke vnitřní stěně pláště 14 je připojen izolační materiál 15 pro minimalizaci tepelných ztrát. Mezi izolací 15 a vnější stěnou trubice 11 je odtahový kanál 16 pro vedení plynných spalin tak, že zahřívají stěnu trubice 11 zevně. Uvnitř trubice 12 je odtahový kanál 17 pro vedení plynných spalin k zahřívání stěny trubice 12 zevnitř. Toto uspořádání umožňuje, aby uhlí obsažené v prstenci 13 bylo dvousměrně ohříváno pro tvorbu koksu v prstenci, jak je vyznačeno vztahovou značkou 18 na obr.l.

Trubice 12 je nesena stěnovými díly, s výhodou uloženými v úhlových roztečích 120°C a označenými jako stěnové díly 19. 19(a) a 19(b). Stěnový díl 19 je vytvořen jako dutý pro průchod plynu a je uložen na vnější stěně trubice 12. Stěnové díly 19(a) a 19(b) jsou osazeny na vnitřní stěně trubice 11. Trubice 11 a 12 jsou volné pro zvětšování při roztahování. Dutý stěnový díl 19, který slouží pro vracení plynných spalin z uhelného konce ke koksovému konci koksovací komory 10, je v přímém spojení s s odtahovým kanálem 17 na uhelném konci. Stěna 19 je na koksovém konci opatřena vedením 20 za účelem spojení s odtahovým kanálem .16, který obklopuje vnější stěnu trubice 11 velkého průměru. Kanál 20 1e vytvořen ve formě hadu pro kompenzování roztahování a stahování .

Na konci trubice 12, na němž se plní uhlí, je uložen hořák 21. Uvnitř trubice 12 je uloženo vedení 22 odpadního plynu pro vedení produktů spalování z hořáku 21 na koksový konec komory 10 a tedy do odtahového kanálu 17 za účelem ohřevu stěny trubice 12 zevnitř spirálovým vedením plynných spalin proti vnitřní stěně trubice 12. přičemž plynné spaliny vystupují na uhelném konci do stěnového dílu 19.. Na plni-4cím konci koksovací komory 10, kde se plní uhlí, je tlačný píst 23 pro postupné nucené plnění uhlí do prstence 13, přičemž uhlí se zavádí otvorem 24 z uzavíratelného násypkového zařízení znázorněného na obr.5,6 a 7. Zatímco uhlí je zatlačováno do jednoho konce komory 10, je koks vytlačován z druhého konce komory 10 (nalevo na obr.l). Píst 23, vytvořený ve formě válce s vrtáním, obklopujícího vnější stěnu trubice 12, se pohybuje dopředu a dozadu hydraulickými válci 25 a tlačnými tyčemi 37, zabírajícími do pístu 23.

Za chodu horké, obsahově chudé plynné spaliny, bohaté « na kyslík, vstupují z hořáku 21 do komory 10 uvnitř trubice a jsou vedeny kanálem 22 na konec trubice 12, kde jsou vháněny do odtahového kanálu 17 a pohybují se v těsném spirálovitém dotyku s vnitřní stěnou trubice 12 po její délce směrem k plnicímu konci koksovací komory 10, na němž se zavádí uhlí. Ohřívají tak uhlí a koks obsažený v prstenci 13 zevnitř trubice 12. Plynné spaliny, když se dostanou na na konec pro plnění uhlí, jsou vedeny do stěnového dílu 19 a jsou vraceny na koksový konec trubice 12, jak je vyznačeno šipkami 26, a jsou vedeny přes hadovou trubici 20 do posilovacího hořáku 27, umístěného na koksovém konci komory 10. V tomto bodě se přidává přídavné palivo otvorem 29, jak je , vyznačeno šipkou 28, pro zvýšení teploty plynných spalin bohatých na kyslík před jejich zavádění do odtahového kanálu 16 za účelem zvýšení teploty plynů na požadovanou úroveň a zahřívání stěny trubice 11 zevně. Vzhledem k vysoké tepelné vodivosti stěny trubice 12 pak dochází k ohřevu uhlí a koksu, obsažených v prstenci 13.· Jakmile jednou plynné spaliny dosáhly konec pro plnění uhlí, jsou odváděny otvorem 30 komory 10, jak je vyznačeno šipkou 31.

Během ohřevu uhlí v prstenci 13 se uhlí v podstatě ohřívá ve dvou opačných směrech, a to vnější stěnou trubice

-512, přičemž teplo sálá směrem ven a vnitřní stěnou trubice 11, přičemž teplo sálá směrem dovnitř. Tepelné přívody do hořáku 21 a do posilovacího hořáku 27 jsou vyváženy tak, že se získá rovnoměrný koks s vytvářením dělicí plochy (t.j. plochy, v níž dochází k dělení souvislé koksové hmoty v prstenci) uprostřed prstence 13., jak je vyznačeno vztahovou značkou 32. Koksárenský plyn, vyvíjený během koksování, je směrován k výstupnímu konci komory 10. Aby se zabránilo směšování koksárenského plynu s plynnými spalinami, je použito těsnění 35, jehož nosič 34 je opřen o pružinu 33., přičemž pro nastavení napětí současně slouží tyčová sestava 36.

Na obr.4 je znázorněno uspořádání, v němž je více koksovacích komor, jako je komora 10, sestaveny vedle sebe do baterie. Na výstupní straně koksovací komory 10 je uloženo ochlazovací rameno 38, připojené kolenem 39 tak, aby směrovalo koks do ramena 38. Při chlazení pod jeho bod zapálení je koks držen ventilem 40, přičemž přívodem 41 se zavádí plyn, jako pára. Také se používá sběrač 42 plynu, který sbírá surový plyn z koksování uhlí pro shromažďování plynů vyvíjených během ochlazování. Surový plyn a chladicí plyny se zpracovávají v dalších operacích následujících po proudu linky. Ventily 43 a 44 umožňují izolaci koksovací komory 10 pro údržbu. Pro vytvoření uzavřeného systému vůči okolí se ochlazený koks vypouští přes sběrnou spádovou trubici 46 do trubice, která slouží jako uzavíratelná výsypka 45. Ventily 47 a 48 uzavírají a otevírají uzavíratelnou výsypku pro zabránění tomu, aby se dostaly do ovzduší emise, a zabránění ztrátám tlaku systému do ovzduší, když se koks vypouští. Vypouštěný koks je veden výsypným podavačem 49 na dopravník 50. Obr.5 je půdorysný pohled na obr.4 s odpovídajícími součástkami označenými stejnými vztahovými značkami. Na obr.5 je patrná přívodní trubice 51, neznázorněná na obr.4, a uzavíratelná násypka 52 uhlí.

-6Obr.6 znázorňuje schéma koksárny v průmyslovém měřítku pro realizaci způsobu. Má více koksovacích komor, jako je komora 10, pro vytvoření baterie. Na obrázku jsou rovněž vyznačeny budova 53 na přípravu uhlí a zásobník 54 uhlí. Ze zásobníku uhlí se vede uhlí jakýmkoli běžným systémem do uzavíratelné násypky 52 pro přívod uhlí k tlačnému pístu 23. Koksárna obsahuje zařízení 55 na zpracování plynu pro čištění surového plynu shromážděného z koksovacích komor a z chlazení koksu. Taktéž koksárna obsahuje generátor páry 56 pro zpětný zisk tepla a pro chlazení plynu po čištění a před jeho dopravu na místo použití. Pára vyvíjená při chlazení čistého plynu může být použita pro chlazení koksu a pro pohon točivého zařízení, jako turbin. Pro obsluhování baterie slouží mostový jeřáb 57. Obr.7, který je řez obrázkem 6, ukazuje přivádění uhlí do uzavíratelné násypky 52. použité jako zařízení zabraňující únik znečišťujících emisí a ztrátám tlaku, s ventily 58 a 59 řídícími její uzavírání a otevírání, když je plněna uhlím.

Podrobnosti výše popsané konstrukce slouží pro ilustraci vynálezu a nikoliv pro jeho omezení, neboť jsou možná další uspořádání a obměny, aniž by se opustila myšlenka vynálezu.

Claims (10)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Způsob kontinuální výroby koksu z uhlí, při kterém se použije nejméně jedna podlouhlá koksovací komora, mající prstencový prostor tvořený vnější stěnou malé trubice a vnitřní stěnou velké trubice, přičemž se nucené zavádí na plnicím konci koksovací komory uhlí, a uhlí se pěchuje proti vnější stěně malé trubice a vnitřní stěně velké trubice, a plynule se karbonizuje na koks v nepřítomnosti kyslíku zahříváním nuceného proudu uhlí v prstencovém prostoru uvedené podlouhlé koksovací komory, přičemž uhlí se dvousměrně zahřívá v tomto prstencovém prostoru kondukčním teplem, když uhlí prochází uvedenou podlouhlou koksovací komorou, přičemž k uvedené karbonizaci dochází od každé ze stěn pro vytváření dělení v podstatě ve střední části prstence.
2. 2. Způsob kontinuální výroby koksu podle nároku 1 vyznačený tím, že se uhlí vede do uvedené koksovací komory uzavíratelným násypkovým zařízením.
3. 3. Způsob kontinuální výroby koksu podle nároku 1 vyznačený tím, že se koks vypouští z koksovací komory do chladicí komory, kde se koks chladí pod jeho zápalnou teplotu.
4. 4. Způsob kontinuální výroby koksu podle nároku 3 vyznačený tím, že se koks se chladí párou.
5. 5. Způsob kontinuální výroby koksu podle nároku 3 vyznačený tím, že se ochlazený koks vypouští do ovzduší přes uzavíratelné výsypkové ústrojí.
6. 6. Způsob kontinuální výroby koksu podle nároku 1 vyznačený tím, že se shromažďují plyny vyvíjené během karboNÁHRADNÍ LIST

   -8nizace uhlí.
7. 7. Způsob kontinuální výroby koksu podle nároku 1 vyznačený tím, že se uhlí nucené zavádí do uvedené podlouhlé koksovací komory tlačným pístem na plnicím konci, takže pěchování uhlí vytlačuje koks z opačného konce uvedené podlouhlé komory, který je vypouštěcí konec.
8. 8. Způsob kontinuální výroby koksu podle nároku 1 vyznačený tím, že teplo pro kondukční ohřev uvedeného uhlí se přivádí směrováním zplodin hoření proti uvedeným stěnám.
9. 9. Způsob kontinuální výroby koksu podle nároku 8 vyznačený tím, že zplodiny hoření se nejprve vedou ke stěně malé trubice a po té se směrují ke stěně velké trubice.
10. 10. Způsob kontinuální výroby metalurgického koksu podle nároku 9 vyznačený tím, že se zvyšuje tepelná energie ve zplodinách hoření před jejich směrováním ke stěně velké trubice.