MX2008015739A

MX2008015739A - Construccion de piso para hornos de coque horizontales.

Info

Publication number: MX2008015739A
Application number: MX2008015739A
Authority: MX
Inventors: Werner Hippe
Original assignee: Uhde Gmbh
Priority date: 2006-06-06
Filing date: 2007-05-25
Publication date: 2008-12-19
Also published as: CA2653512C; JP2009540024A; NO20085125L; RU2008152773A; KR101476454B1; EP2032673B1; US9115313B2; DE202006009985U1; WO2007140891A1; DE502007001456D1; TW200823283A; RU2441898C2; PT2032673E; AU2007256495A1; PL2032673T3; AU2007256495B2; KR20090015104A; ES2330975T3; CA2653512A1; US20090283395A1

Abstract

La invención se refiere a un horno de coque de un tipo de construcción horizontal de no recuperación, conocido como horno de coque de no recuperación o termorrecuperador, en donde el piso del horno de coque está hecho con por lo menos dos capas, y cada una de las capas está formada con el mismo material o con diferentes materiales de sílice, en donde la primera capa, vista desde el espacio del horno, está formada con un material refractario sólido y la segunda capa comprende una multiplicidad de aberturas, espacios, fisuras o similares, los espacios de gas de estas aberturas, espacios, fisuras o similares se encuentran en comunicación con el espacio de gas del conducto de gases de combustión que corre por debajo de los mismos.

Description

CONSTRUCCION DE PISO PARA HORNOS DE COQUE HORIZONTALES MEMORIA DESCRIPTIVA La invención se refiere a un horno de coque para una construcción horizontal, lo que se conoce como un horno de coque de no recuperación o de recuperación en caliente, en el que se construye el piso del horno de coque con por lo menos dos capas que están formadas del mismo material o de diferentes materiales refractarios. La primera capa, vista desde el espacio del horno, está formada con un material sólido, y la segunda capa comprende una pluralidad de aberturas, fisuras, espacios o similares, con los espacios de gas de estas aberturas, fisuras o espacios o similares estando conectados al espacio de gas del canal de gases de combustión que se extiende por debajo. La invención también se refiere a un segmento de piso que está formado por lo menos de estas dos capas, y aun método en el que se utiliza uno o varios de los hornos de coque mencionados anteriormente. El calentamiento de los hornos de coque termorrecuperadores normalmente se realiza por medio de la combustión de gas que evoluciona en el transcurso de la carbonización de carbón. La combustión se controla de tal manera que una parte del gas se quema arriba de la carga de carbón con el aire primario de la cámara del horno. Este gas parcialmente quemado es suministrado a través de canales, que también están diseñados como "tuberías de salida" para los gases de combustión de calentamiento de la solera de la cámara del horno, y que se queman aquí por completo mediante la adición de un aire de combustión adicional que se designa como aire secundario. De esta manera el calor es suministrado directamente a la carga de carbón desde la parte superior, e indirectamente desde la parte inferior, provocando así un efecto favorable en la velocidad de cocción, y por lo tanto, en la relación de desempeño del horno. En un principio, los hornos de coque de la técnica anterior trabajan de manera confiable, pero se ven afectados con la desventaja de que se toman largos tiempos de cocción de hasta 60 horas para carbonizar bien la torta de coque. Por lo tanto, un objetivo de la presente invención es describir un horno de coque y un método por medio del cual se logran tiempos más cortos de cocción. Se ha encontrado que una causa para el tiempo de cocción es el piso de horno masivo que debe de soportar una carga de carbón. Este piso de horno está marcado por una resistencia sustancial a la conductividad térmica, de manera que el lado de fondo de la carga de carbón se carboniza en una forma sustancialmente más lenta que el lado superior. Por lo tanto, la presente invención resuelve este problema proporcionando un horno de coque de cámara horizontal que consiste en una cámara de horno de coque, un piso de homo de coque, y varios canales de has de combustión que se extienden horizontalmente, que están dispuestos por debajo del piso del horno de coque en el área de la solera del horno. En la dirección vertical, el piso del horno de coque que está situado entre la cámara del horno de coque y el canal de los gases de combustión está construido de por lo menos dos capas y está soportado en las paredes de los canales de gases de combustión. Cada una de estas capas está formada de un mismo material o de diferentes materiales refractarios, por ejemplo, material de sílice, arcilla refractaria, etcétera. Una característica distintiva de los hornos de coque inventivos está en que la primera capa, vista desde el espacio del horno, está formada con un material sólido, y la segunda capa comprende una pluralidad de aberturas, fisuras, espacios, pequeños canales o similares, con los espacios de gas de estas aberturas, fisuras, espacios, canales o similares, estando conectados al espacio de gas del canal de gas de combustión que se extiende por debajo. La segunda capa idealmente tiene una forma balanceada de tipo arco, y la primera capa tiene por lo menos un lado superior plano en el cual descansa la torta de coque y/o el carbón o la carga de coque durante el tiempo de cocción en la operación pretendida. El horno de coque también puede ser mejorado por tanto por lo menos otra capa o elementos de transición entre la primera y la segunda capas. Con las temperaturas existentes de aproximadamente 800°C, las porciones conectivas del transporte de calor tienen una importancia secundaria contra la porción de transporte de calor condicionada con la radiación, de manera que no debe colarse ningún gas en las aberturas, canales, etcétera. Al implementar la segunda capa en forma de trabajo de regeneración de calor, el sistema estático del horno de coque se ve influenciado sólo ligeramente, pero el grosor del piso del horno de coque que soporta la carga se puede reducir de hasta un 40%. Esto lleva a una reducción sustancial en la resistencia promedio de la conductividad térmica del piso del horno de coque y en consecuencia a un acortamiento sustancial del tiempo de cocción y el aumento en la velocidad de desempeño del horno, respectivamente. Se provoca un efecto secundario positivo ya que la rugosidad de superficie incrementada en la parte superior del canal de los gases de combustión lleva a una reducción local en la velocidad de flujo, logrando de esta manera un aumento en el volumen de calor transferible por unidad e tiempo. Otra optimización consiste en que la segunda capa está formada por tabiques configurados que están hechos de un material sólido y que están dispuestos de tal manera que las aberturas, fisuras, espacios o similares se forman entre tabiques configurados adyacentes o la pared. La ventaja de este diseño estructural es la simple implementación, ya que se pueden utilizar tabiques idénticos de empavesamiento en forma de cuña, que ya de están utilizando para toda la parte superior del canal de superficie, que ya se conoce en la tecnología de la técnica anterior. Una optimización del horno de coque es que la segunda capa esta formada con tabiques configurados, con un tabique configurado individual teniendo por lo menos una abertura, fisura, espacio, canal o similares, y cada tabique configurado individual tiene idealmente varias aberturas, fisuras, espacios, canales o similares. Dependiendo de los requerimientos del diseño estructural, también se pueden combinar las dos posibilidades mencionadas anteriormente para generar espacios o tabiques configurados con canales con tabiques configurados de material sólido. Para cumplir con ciertos requerimientos, puede diferir la sección transversal abierta de las aberturas, fisuras, espacios o canales en la capa secundaria. Las diferentes secciones transversales de las aberturas permiten la optimización del enrutamiento del gas y del flujo de calor. Por ejemplo, podría suceder particularmente que la sección transversal abierta de las instalaciones en el área de puertas y las paredes del horno aumentara para hacer posible una distribución pareja del flujo de calor en todo el rango del canal de descarga de gas. Para asegurar el dimensionamiento preciso de las aberturas, se puede calibrar sus secciones transversales. De esta manera es posible, dependiendo del tipo de modalidad de la presente invención, armonizar el proceso de carbonización en toda la longitud del horno de coque. Además, las deficiencias de calentamiento también pueden ser compensadas con este tipo de configuración de abertura. Se puede lograr otra mejora en la transferencia de calor, si por lo menos se dispone una capa adicional entre la primera y la segunda capas, en donde el tabique configurado que forma la primera capa se forma de una capa de cubierta y una capa secundaria, con la capa de cubierta estando formada con un material sólido y la capa secundaria estando formada con una pluralidad de aberturas, fisuras, espacios, canales o similares, y formando esta capa intermedia adicional. Si la primera capa consiste en dos lados de plano paralelo, y si la segunda capa ha sido diseñada y construida como una bóveda similar a un arco, se requiere básicamente para proporcionar una capa intermedia de compensación o elementos de transición para hacer posible que la primera capa descanse idealmente sobre la segunda capa. En este caso, una modalidad mejorada de la presente invención se apoya en que la capa intermedia o los tabiques de transición que sirven para compensar los diferentes contornos de las capas, se forman con tabiques configurados que tienen por lo menos una abertura, fisura, espacio, canal o similares. El piso del horno de coque está formado con una gran cantidad de tabiques individuales debe de ser construido invirtiendo una gran cantidad de tiempo. Este gasto de tiempo puede disminuir sustancialmente por medio de una modalidad adicional del horno de coque inventivo, si el piso del horno de coque se forma en la dirección vertical solamente con un segmento de piso de una pieza sólida, que tiene una capa de cubierta y una capa secundaria, con dicha capa de cubierta estando formada con un material sólido y dicha capa secundaria estando formada con una pluralidad de aberturas, fisuras, espacios, canales o similares. Estos segmentos de piso idealmente esta configurados de manera que tienen un arco cóncavo en su lado inferior. En la modalidad del método inventivo, la capa secundaria de estos segmentos de piso también puede formar el techo superior del canal de gases de combustión. En la operación pretendida para el dispositivo, la torta de coque o la carga de coque se sitúan en la capa de recuperación del piso del horno de coque. Por lo tanto, la capa de cubierta generalmente no está configurada como un arco, si no que se construye en un tipo de construcción de plano horizontal. Para facilitar la construcción estructural del horno de coque, los tabiques configurados del piso ventajosamente ya tienen el contorno del piso acabado en su configuración exterior. De este modo los tabiques configurados del piso que están destinados a la segunda capa, ya pueden tener una forma balanceada de tipo arco como componentes únicos. Por el contrario, los tabiques configurados del piso que están destinados a la primera capa como componentes únicos, ventajosamente tienen una configuración plana en su lado superior. Para facilitar la construcción estructural de una manera más particular, los tabiques configurados del piso también pueden estar configurados y dimensionados en su tamaño de manera que estén adaptados al ancho del canal de gases de combustión relevante y al grosor de las paredes del canal de gases de combustión en toda su extensión. Cada tabique configurado del piso se expande entonces sobre el canal de gases de combustión en todo su ancho y descansa sobre las paredes del canal de gases de combustión con sus extremos. Entonces se expande una pluralidad de tabiques configurados del piso que descansan en forma paralela sobre el canal de gases de combustión, sobre el canal de gases de combustión. También, la presente invención cubre un método para la producción de coque, en el cual se utiliza un horno de coque en una de las modalidades antes mencionadas.

Algunas variantes de las modalidades de la presente invención se describen más detalladamente a continuación para servir como ejemplos basándose en las figuras 1 a 3b. En una vista en sección, la figura 1 muestra un horno de coque de la técnica anterior 1 de construcción horizontal. La cámara del horno de coque 2 actual está encerrada por las paredes exteriores 3 y es suministrada con aire de combustión a través de un conducto de aire primario 9. Los gases de combustión pasan desde la cámara del horno de coque 2 a través de un canal de la pared, es decir, lo que se llama una tubería de salida 4, hacia los canales de gases de combustión 5 que se extienden por debajo del piso del horno de coque 1 1. Los canales de gases de combustión 5 están separados a través de las paredes de división 6, pero se unen entre si de una manera que no se muestra en loa presente. Los conductos de aire secundarios 8 que se extienden por debajo de los canales de gases de combustión 5 hacen posible controlar la combustión en los canales de gases de combustión 5. La carga de carbón y, respectivamente, la torta de coque 10 en la operación pretendida descansan como una carga en lote o una torta compactada en el piso del horno de coque 1 1 . En una vista en sección, la figura 2a muestra el piso del horno de coque 1 1 con mayor detalle. El piso del horno de coque 1 1 , que está formado por dos capas 1 1 a y 1 1 b descansa sobre las paredes de división que están formadas con tabiques de pared de división 20. La superficie verdadera del piso del horno de coque 1 1 está formada con paneles de piso planos 15 que descansan sobre los tabiques de transición horizontales 13. Estos tabiques de transición horizontal 13 forman un cierre vertical de las paredes de división 6. Dispuestos debajo del tabique de transición 13 se encuentran 2 tabiques de soporte 17, que a su vez descansan sobre las coronas de tabique de la pared de división relevantes 6. La pared de división 6 está formada por tabiques configurados de tipo cuadrangular 20. Soportado en los flancos de los tabiques de soporte 17 se encuentra el techo superior 12 del canal de gases de combustión 5, el cual está configurado como un arco y que está formado con una pluralidad de tabiques de empavesamiento en forma de cuña 16. Como se puede ver en la figura 2B, los tabiques de empavesamiento 16 están dispuestos de manera que se crea siempre un espacio 18 o un canal entre los tabiques de empavesamiento 16, como se muestra en la vista inferior del techo superior 12 en la figura 2a. otra ventaja de la presente invención es que se necesita menos material de construcción para el trabajo de regeneración de calor en la capa secundaria 1 1 b, lo cual es un beneficio económico. En una vista en sección, la figura 3a muestra la colocación del piso del horno de coque, si se implementan los segmentos de piso inventivos 19. En la dirección vertical, el segmento de piso 19 está configurado como un tabique configurado continuo, que cuando se construye descansada sobre dos paredes de división 6 cada uno. En la construcción, se proporcionan aberturas, canales 18 o similares en el segmento de piso 19. Los canales 18 abiertos unilateralmente se conectan con el espacio de gas del canal de gases de combustión 5. En el ejemplo que se muestra en la presente, los canales 8 no corren en forma perpendicular a la primera capa 1 1 a, si no que están dispuestos como un abanico para que solamente las áreas más pequeñas posibles de la primera capa 1 1a permanezcan sin conectarse a los extremos de los canales 18. La figura 3b muestra una vista inferior del segmento de piso 19. Para mayor claridad, los bordes de sombra de los canales superiores 18 se muestran con lineas intermitentes únicamente para una fila de los canales superiores 18.

Lista de símbolos de referencia 1 Horno de coque 2 Cámara del horno de coque 3 Pared exterior 4 Tubería de salida 5 Canal de gases de combustión 6 Pared de división lateral del canal de gases de combustión 7 Cimientos del horno de coque 8 Conducto de aire secundario 9 Conducto de aire primario 10 Torta de coque, carga de coque 1 1 Piso del horno de coque 1 1 a primera capa, capa de cubierta 1 b segunda capa, capa secundaria 12 Techo superior del canal de gases de combustión 13 Tabique de transición horizontal 14 Tabique de transición vertical 5 Placa de piso 16 Tabique de empavesamiento del canal de gases de combustión 17 Tabique de soporte 18 Canal superior, espacio, abertura 19 Tabique configurado, segmento de piso 20 Tabique configurado de la pared de división

Claims

NOVEDAD DE LA INVENCION REIVINDICACIONES

1 .- Un horno de coque horizontal que comprende una cámara de horno de coque, un piso de horno de coque, y varios canales de gases de combustión que se extienden horizontalmente, que están dispuestos por debajo del piso del horno de coque, el piso del horno de coque se sitúa entre la cámara del horno de coque y el canal de gases de combustión que está construido con por lo menos dos capas en la dirección vertical, y está soportado sobre las paredes del canal de gases de combustión, y en donde cada capa está formada con el mismo material o con materiales diferentes, en donde, visto desde el espacio del horno, la primera capa representa una capa de cubierta que está formada con un material sólido, y la segunda capa representa una capa secundaria que comprende una pluralidad de aberturas, fisuras, espacios o similares, con los espacios de gas de estas aberturas, fisuras, espacios o similares, estando conectados con el espacio de gas del canal de gases de combustión que se extienden por debajo.

2.- El horno de coque horizontal de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque la segunda capa tiene una forma balanceada en forma de arco y la primera capa tiene por lo menos un lado superior plano.

3.- El horno de coque horizontal de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes 1 ó 2, caracterizado además porque por lo menos otra capa o elementos de transición están dispuestos entre la primera y la segunda capas.

4.- El horno de coque horizontal de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes 1 a 3, caracterizado además porque la segunda capa está formada con tabiques configurados que están hechos con un material sólido y están dispuestos de tal manera que se forman aberturas, fisuras, espacios o similares entre tabiques configurados adyacentes.

5.- El horno de coque horizontal de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes 1 a 3, caracterizado además porque la segunda capa está formada con tabiques configurados, con cada tabique configurado individual teniendo por lo menos una abertura, fisura, espacio, canal o similares, y en donde cada tabique configurado individual tiene idealmente varias aberturas, fisuras, espacios, canales o similares.

6.- El horno de coque horizontal de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes 4 ó 5, caracterizado además porque la segunda capa está formada con tabiques configurados de material sólido y los tabiques configurados de acuerdo con la reivindicación 5.

7.- El horno de coque horizontal de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes 4 ó 5, caracterizado además porque la segunda capa es una combinación de la capa dispuestas de acuerdo con las dos reivindicaciones 4 ó 5.

8. - El horno de coque horizontal de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes 1 a 7, caracterizado además porque se dispone otra capa entre la primera y la segunda capas, con el tabique configurado que forma la primera capa comprendiendo en sí mismo una capa de cubierta y una capa secundaria, en donde la capa de cubierta está formada con un material sólido y en donde la capa secundaria comprende una pluralidad de aberturas, fisuras, espacios o similares, y forma esta capa intermedia.

9. - El horno de coque horizontal de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes 3 a 7, caracterizado además porque la capa intermedia o los tabiques de transición que tienen la finalidad de compensar los diferentes contornos de las capas, están formados con tabiques configurados que tienen por lo menos una abertura, fisura, espacio, canal o similares.

10.- El horno de coque horizontal de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes 1 a 3, caracterizado además porque el piso del horno de coque en la dirección vertical está formado con un segmento de una sola pieza que tiene una capa de cubierta y una capa secundaria, con dicha capa de cubierta estando formada con un material sólido y dicha capa secundaria estando formada con una pluralidad de aberturas, fisuras, espacios, canales o similares. 1 1 .- El horno de coque horizontal de conformidad con la reivindicación 0, caracterizado además porque los tabiques configurados que forman el piso del horno de coque están arqueados en forma convexa en su lado inferior. 12. - El horno de coque horizontal de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes 1 a 1 1 , caracterizado además porque la sección transversal abierta de las aberturas, fisuras, espacios, canales o similares en la capa secundaria por metro cuadrado, es diferente. 13. - El horno de coque horizontal de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes 1 a 12, caracterizado además porque aumenta la sección transversal abierta de las aberturas, fisuras, espacios, canales o similares por metro cuadrado en el área de puertas y/o paredes del horno que no tienen un horno adyacente. 14. - El horno de coque horizontal de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes 1 a 13, caracterizado además porque las aberturas, fisuras y espacios están provistos con secciones transversales de abertura calibrada en forma diferente para permitir un calentamiento bien dirigido del área de piso de la solera del horno. 15. - Un tabique configurado para piso para hornos de coque de construcción horizontal, en donde este tabique configurado constituye un segmento de piso de pieza sólida que tiene una capa de cubierta y una capa secundaria, con dicha capa de cubierta estando formada con un material sólido y dicha capa secundaria estando formada con una pluralidad de aberturas, fisuras, espacios, canales o similares, y si tiene la operación destinada: la torta de coque o el lote de coque se carga sobre la capa de cubierta, y si la capa secundaria constituye el techo superior del canal de gases de combustión. 16. - El tabique configurado para piso de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado además porque el contorno exterior de la segunda capa tiene una forma balanceada de tipo arco y en donde la primera capa tiene por lo menos un lado superior plano. 17. - El tabique configurado para piso de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes 15 ó 16, caracterizado además porque está adaptado al ancho del canal de gases de combustión relevante y al grosor de las paredes del canal de gases de combustión, de manera que cada tabique configurado de piso se ajusta sobre el canal de gases de combustión relevante y puede descansar sobre las paredes del canal de gases de combustión, con una pluralidad de tabiques configurados de piso paralelos cubriendo el canal de gases de combustión en la ubicación destinada de instalación. 18. - El tabique configurado para hornos de coque de construcción horizontal de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes 15 a 17, caracterizado además porque la capa secundaria en el lado inferior está arqueada en forma cóncava hacia la capa de cubierta. 19.- Un método para la producción de coque, en el que se utiliza un horno de coque de construcción horizontal como el que se reclama en cualquiera de las reivindicaciones precedentes 1 a 1 1 .