RU2061017C1

RU2061017C1 - Coke oven

Info

Publication number: RU2061017C1
Application number: RU95100014A
Authority: RU
Inventors: Анатолий Алексеевич Тараканов; Александр Николаевич Минасов; Олег Николаевич Суренский; Тамара Аркадьевна Володарская
Original assignee: Государственный институт по проектированию предприятий коксохимической промышленности "Гипрококс"
Priority date: 1995-01-11
Filing date: 1995-01-11
Publication date: 1996-05-27
Also published as: RU95100014A

Abstract

FIELD: metallurgy. SUBSTANCE: invention refers to laying of refractory bricks in coke ovens of large capacity. Coke oven has ceiling made from silica and fireclay refractory materials, reinforcing members, sliding joint made between silica and fireclay refractory materials, temperature joints. Summary value of temperature joints amounts to 0.4-1.0% of axial distance between ovens and relation of height of silica layer to height of fireclay layer amounts to not more than 0.7%. Relation of silica layer to total height of oven amounts to 0.65-0.1%. EFFECT: prolonged life expectancy of ovens. 3 dwg

Description

Изобретение относится к коксохимической промышленности, в частности к огнеупорной кладке коксовых печей большой емкости и может быть использовано в кладке перекрытия печей, а также в кладке тепловых агрегатов, работающих в условиях воздействия теплотехнических и химико-физических факторов. The invention relates to the coke industry, in particular to the refractory masonry of large-capacity coke ovens and can be used in masonry ceilings of furnaces, as well as in masonry of thermal units operating under the influence of thermal and chemical-physical factors.

Современные тенденции развития коксохимической промышленности характеризуются повышением мощности коксовых батарей, одним из путей которого является увеличение объема коксовых камер. Current trends in the development of the coke industry are characterized by an increase in the capacity of coke oven batteries, one of the ways of which is to increase the volume of coke oven chambers.

Увеличиваются длина и высота огнеупорной кладки коксовых печей. Отдельные зоны кладки в новых условиях подвержены повышенным нагрузкам (статической и динамической) при сохранении существующих толщин несущих стен и слоев кладки по высоте коксовой печи. The length and height of the refractory masonry of coke ovens are increasing. Separate masonry areas under new conditions are subject to increased loads (static and dynamic) while maintaining the existing thickness of the bearing walls and masonry layers along the height of the coke oven.

Во время разогрева коксовых печей кладка из огнеупорных материалов, обладающих различными коэффициентами температурного расширения, растет (удлиняется). During the heating of coke ovens, the masonry of refractory materials with different coefficients of thermal expansion increases (lengthens).

Так как температура различных зон кладки коксовых печей неодинакова, нарушаются условия совместности роста всего массива кладки. Создаются условия для появления в кладке трещин, щелей. Нарушается газоплотность и прочность кладки коксовых печей. Since the temperature of the various masonry zones of coke ovens is not the same, the conditions for the compatibility of growth of the entire masonry array are violated. Conditions are created for the appearance of cracks and crevices in the masonry. The gas density and strength of the coke oven masonry is disrupted.

В связи с вышеописанным, изменения размеров кладки коксовых печей, протекающие в процессе сушки, разогрева и продолжающиеся в ходе эксплуатации, требуют усовершенствования ответственных элементов кладки коксовых печей, системы их армирования. Это является производственной необходимостью. Значительная опасность для прочности и монолитности кладки возникает при температурном росте различных зон печей, образующих сплошной массив кладки по всей длине батареи. In connection with the above, changes in the size of the coke oven masonry that occur during drying, heating and continuing during operation, require the improvement of critical elements of the coke oven masonry, their reinforcement system. This is a manufacturing need. A significant danger to the strength and solidity of the masonry occurs with the temperature growth of various zones of the furnaces forming a continuous array of masonry along the entire length of the battery.

Одной из таких зон является перекрытие коксовых печей. One of these areas is the overlapping of coke ovens.

Известна коксовая печь, включающая камеру коксования, обогревательные простенки, выполненные из динасового кирпича, перекрытие печи, выполненное из динасового и шамотного кирпича, анкер, регулирующий напряжения в кладке при разогреве коксовой печи и ее эксплуатации. В перекрытии верха печи шамотная кладка размещена над динасовой, а на границе динасовой и шамотной кладок выполнен растопочный канал [1]
Однако известная печь характеризуется недостаточной герметичностью перекрытия коксовой печи, наличием утечек газов вследствие образования трещин в шамотной кладке, соединенной материальным швом с динасовой кладкой, но имеющей иной коэффициент термического расширения.Known coke oven, including a coking chamber, heating walls made of dinas brick, the overlap of the furnace made of dinas and fireclay bricks, an anchor that regulates the stress in the masonry during heating of the coke oven and its operation. In the ceiling of the furnace top, chamotte masonry is placed above the dinas, and at the border of the dinas and chamotte masonry a kindling channel is made [1]
However, the known furnace is characterized by insufficient tightness of the coke oven floor, the presence of gas leaks due to the formation of cracks in the fireclay masonry, connected by a material seam to the dinas masonry, but having a different coefficient of thermal expansion.

Кроме того, размещение растопочного канала между динасовой и шамотной кладками способствует утечке газов через трещины в материальном шве и в шамотной кладке. In addition, the placement of the kindling channel between dinas and chamotte masonry contributes to the leakage of gases through cracks in the material seam and in chamotte masonry.

Ближайшим техническим решением (прототипом) по сути и достигаемому результату является коксовая печь [2] включающая камеру коксания, обогревательные простенки, выполненные из динасового огнеупора, перекрытие печи, выполненное из динасового и шамотного огнеупора, брони, рамы, армирующие элементы, регулирующие напряжения, возникающие в кладке при разогреве печи и ее эксплуатации. Плоскость раздела динасовой и шамотной кладок перекрытия печи выполнена выше верхней кромки брони, между динасовой и шамотной кладками выполнен шов скольжения. The closest technical solution (prototype) in essence and the achieved result is a coke oven [2] including a coking chamber, heating walls made of dinas refractory, furnace overlap made of dinas and fireclay refractory, armor, frames, reinforcing elements that regulate stresses arising in masonry when heating the furnace and its operation. The separation plane of the dinas and chamotte masonry of the furnace overlap is made above the upper edge of the armor; a slip seam is made between the dynas and chamotte masonry.

Наличие шва скольжения в кладке перекрытия печи обеспечивает независимое перемещение динасовой и шамотной кладок, что позволяет повысить газоплотность и прочность перекрытия печи и коксовой печи в целом. The presence of a sliding seam in the masonry of the ceiling of the furnace provides independent movement of dinas and chamotte masonry, which allows to increase the gas density and strength of the overlap of the furnace and the coke oven as a whole.

Однако, в условиях повышения объема коксовых камер, на практике, кроме нагрузок от кладки на контфорсы (продольное армирование) в некоторых конструкциях фундаментов передаются усилия от трения между массивом кладки печей и железобетонными боровами под печами. Это усилие не поглощается сопротивлением контфорса и приводит к деформации контрфорсов и в процессе разогрева коксовых печей возможны отключения от допустимых пределов (20-30 мм) с каждой стороны коксовой печи. However, in conditions of increasing the volume of coke oven chambers, in practice, in addition to the loads from masonry on the buttresses (longitudinal reinforcement), some foundation designs transfer forces from friction between the masonry mass of the furnaces and the reinforced concrete burs under the furnaces. This force is not absorbed by the resistance of the buttress and leads to the deformation of buttresses, and during heating of coke ovens, disconnections from permissible limits (20-30 mm) on each side of the coke oven are possible.

Задача изобретения создание коксовой печи, в которой новое выполнение кладки перекрытия печи позволило бы обеспечить компенсацию температурного расширения кладки по длине коксовой батареи с учетом сжимаемости материальных швов в период разогрева коксовых печей и за счет этого повысить монолитность, прочность и газоплотность коксовой печи в целом. The objective of the invention is the creation of a coke oven, in which the new implementation of the masonry overlap of the furnace would compensate for the thermal expansion of the masonry along the length of the coke oven battery taking into account the compressibility of the material joints during the heating of coke ovens and thereby increase the solidity, strength and gas density of the coke oven as a whole.

Это достигается тем, что в коксовой печи, включающей камеру коксования, обогревательные простенки, перекрытие коксовых печей, выполненные из динасовых и шамотных огнеупоров, армирующие элементы, регулирующие напряжения, возникающие в кладке при разогреве коксовой печи и ее эксплуатации, температурные швы, расположенные между динасовой и шамотной кладками перекрытия печи, согласно изобретению суммарная величина температурных швов составляет 0,4-1,0% от осевого расстояния между печами, а отношение высоты динаса к высоте слоя шамота составляет не более 0,7%
При этом, отношение слоя динаса к общей высоте печи составляет 0,065-1,0%
Выполнение кладки перекрытия печи с минимально необходимыми количеством и размерами температурных и материальных швов позволяет компенсировать расширение кладки по длине коксовой батареи при разогреве и за все время эксплуатации.This is achieved by the fact that in a coke oven including a coking chamber, heating walls, coke oven ceilings made of dinas and fireclay refractories, reinforcing elements that regulate the stresses that occur in the masonry during heating of the coke oven and its operation, temperature joints located between the dynamo and chamotte masonry overlay furnace, according to the invention, the total value of the temperature joints is 0.4-1.0% of the axial distance between the furnaces, and the ratio of the height of the dinas to the height of the layer of chamotte was not more than 0.7%
At the same time, the ratio of the dinas layer to the total height of the furnace is 0.065-1.0%
The implementation of the masonry of the ceiling of the furnace with the minimum required number and dimensions of temperature and material joints allows you to compensate for the expansion of the masonry along the length of the coke oven battery during heating and for the entire duration of operation.

Благодаря этому достигается наибольшая монолитность кладки, максимальное сопротивление проходу газов, а также исключается возможное отклонение контроформов выше допустимых пределов, т.е. 20-30 мм с каждой стороны батареи. Due to this, the greatest monolithicity of the masonry, the maximum resistance to the passage of gases is achieved, and the possible deviation of the counterforms is higher than the permissible limits, i.e. 20-30 mm on each side of the battery.

Оптимальные соотношения толщины динасового слоя к общей высоте печи, суммарная величина температурных швов на каждом осевом расстоянии выбрано экспериментально, на основании многолетнего опыта и знаний таким, чтобы создать прочность и газоплотность кладки перекрытия и коксовой печи в целом. The optimal ratio of the thickness of the dinas layer to the total height of the furnace, the total value of the temperature joints at each axial distance, was chosen experimentally, based on many years of experience and knowledge, so as to create the strength and gas tightness of the masonry and the coke oven as a whole.

Если суммарная величина температурных швов на каждом осевом расстоянии будет составлять менее 0,4% от осевого расстояния, то для компенсации температурного расширения это может вызвать отклонение контрфорсов от вертикали, если больше 1,0% то температурные швы после окончания роста кладки могут оказаться незаполненными, и кладка перекрытия печи утратит газоплотность, монолитность и прочность. If the total value of the expansion joints at each axial distance will be less than 0.4% of the axial distance, then to compensate for the thermal expansion, this can cause the buttresses to deviate from the vertical, if more than 1.0%, then the expansion joints can be unfilled after the end of the masonry growth. and the masonry of the ceiling of the furnace will lose gas density, solidity and strength.

Соотношение толщины динаса и шамота, составляющее менее 0,7, выбрано исходя из достижения допустимой температуры на верху печей. The ratio of the thickness of dinas and chamotte, which is less than 0.7, is selected based on the achievement of the permissible temperature at the top of the furnaces.

Соотношение толщины динаса и шамота больше 0,7% приведет к высокому расходу дорогостоящего динаса. При этом, шов скольжения будет располагаться в тех рядах кладки, где его расположение вызовет значительное усложнение конфигурации динасовых и шамотных изделий. The ratio of the thickness of dinas and chamotte more than 0.7% will lead to high consumption of expensive dinas. At the same time, the slip seam will be located in those rows of masonry, where its location will cause a significant complication of the configuration of dinas and chamotte products.

Соотношение толщины динасового слоя к общей высоте печи 0,065-0,1 выбрано для создания нормальных условий отвода теплоносителя, так как температурное расширение динасового массива происходит, в основном, в период разогрева кладки. The ratio of the thickness of the dinas layer to the total height of the furnace 0.065-0.1 is chosen to create normal conditions for the removal of coolant, since the thermal expansion of the dinas array occurs mainly during the masonry heating period.

На фиг. 1 показана кладка коксовых печей, продольный разрез по коксовой батарее; на фиг. 2 узел I, на фиг.1 перекрытие коксовой печи; на фиг. 3 разрез А-А на фиг.1. In FIG. 1 shows the coke oven masonry, a longitudinal section through a coke oven battery; in FIG. 2 node I, figure 1 overlap of the coke oven; in FIG. 3 section aa in figure 1.

Коксовая печь включает камеру 1 коксования, обогревательные простенки 2, перекрытие печи, выполненное из динасовой кладки 3 и расположенной под ней шамотной кладки 4. A coke oven includes a coking chamber 1, heating piers 2, a furnace ceiling made of dinas masonry 3 and chamotte masonry 4 located below it.

Для уменьшения при разогреве батареи относительных смещений кладки различных зон по высоте применяют армирование (поперечное и продольное) печного массива, регулирующее напряжение в кладке (поперечное армирование (не показано). Армирование кладки по продольной оси батареи осуществляют с помощью торцовых упорных стен-контрфорсов 5, которые в большинстве случаев составляют одно целое с железобетонной фундаментной плитой (не показана). To reduce the relative displacement of the masonry of various zones in height when the battery warms up, reinforcement (transverse and longitudinal) of the furnace array is used, which regulates the masonry voltage (transverse reinforcement (not shown). The masonry is reinforced along the longitudinal axis of the battery using buttress buttress walls 5, which in most cases are integral with a reinforced concrete foundation slab (not shown).

Между динасовой и шамотной кладками 3 и 4 перекрытия печи размещен шов скольжения 6, выполненный, например, на графитовой основе, а шамотная кладка 4 выполнена длиннее динасовой кладки 3 на величину разницы в росте динаса и шамота. Between dinas and chamotte masonry 3 and 4 of the overlap of the furnace there is a slip joint 6 made, for example, on a graphite basis, and chamotte masonry 4 is longer than dinas masonry 3 by the difference in the growth of dinas and chamotte.

Над каждой камерой 1 коксования на границе раздела стыкуемых огнеупорных материалов выполнены температурные швы 7 для компенсации расширения кладки по длине батареи. Above each coking chamber 1 at the interface of abutting refractory materials, expansion joints 7 are made to compensate for the expansion of the masonry along the length of the battery.

Коксовая печь работает следующим образом. Coke oven operates as follows.

При разогреве коксовых печей до рабочих температур, необходимых для коксования, происходит температурный рост кладки и ее удлинение по всем зонам соответственно повышению температуры. When coke ovens are heated to the operating temperatures necessary for coking, the masonry undergoes temperature growth and elongation in all zones, corresponding to an increase in temperature.

В участках кладки, которые разделяются между собой сплошными полостями или проемами, например, камеры 1 коксования, температурное расширение происходит за счет сужения свободного пространства по сторонам коксовой печи. In areas of masonry, which are separated by continuous cavities or openings, for example, coking chamber 1, thermal expansion occurs due to narrowing of the free space on the sides of the coke oven.

При разогреве и в процессе эксплуатации коксовых печей динасовая кладка 3 перекрытия печи по мере температурного расширения перемещается по шву скольжения 6 относительно шамотной кладки 4. During heating and during operation of coke ovens, the dinas masonry 3 of the furnace overlap moves along the slip joint 6 relative to the fireclay masonry 4 as the temperature expands.

Массив кладки каждой печи расширяется по обе стороны от своего центра (оси) тяжести навстречу движению кладки соседних печей и температурные швы 7, расположенные в перекрытии печей над каждой камерой 1 коксования, смыкаются. Таким образом увеличивается газоплотность и прочность кладки перекрытия печей и коксовых печей в целом. The masonry array of each furnace expands on both sides of its center of gravity (axis) towards the movement of the masonry of adjacent furnaces and the temperature seams 7 located in the overlap of the furnaces above each coking chamber 1 are closed. Thus, the gas density and strength of the masonry overlap of furnaces and coke ovens as a whole increases.

Выполнение шва скольжения 6 в кладке перекрытия печи между материалами, имеющими различные коэффициенты температурного расширения, может обеспечить прочность и газоплотность кладки коксовой печи только при условии минимального необходимого количества температурных и материальных швов. The implementation of the sliding joint 6 in the masonry of the overlap of the furnace between materials having different coefficients of thermal expansion can provide strength and gas tightness of the coke oven masonry only under the condition that the minimum required number of temperature and material joints.

Благодаря тому, что суммарная величина температурных швов 7, расположенных над каждой камерой 1 коксования на границе раздела стыкуемых огнеупорных материалов, составляет 0,4-1,0% от осевого расстояния между печами г (фиг.1), а отношение высоты слоя динаса а к высоте слоя шамота б (фиг.3) составляет не более 0,7% обеспечивается компенсация температурного расширения кладки перекрытия коксовой печи. При этом, отношение слоя динаса а к общей высоте печи в (фиг.1) составляет 0,065-0,1%
Исследования и практика показали, что при 1400-1500^оС под влиянием давлений в пределах 2-10 кг/см² деформация (сжимаемость) мертеля, который используют для выполнения материальных швов, достигает 30-40% В результате мертели приобретают большие плотность и прочность, чем огнеупорные изделия.Due to the fact that the total value of the expansion joints 7 located above each coking chamber 1 at the interface of abutting refractory materials is 0.4-1.0% of the axial distance between the furnaces g (Fig. 1), and the ratio of the height of the dinas layer a to the height of the layer of chamotte b (Fig. 3) is not more than 0.7%, compensation is made for the thermal expansion of the masonry of the coke oven ceiling. Moreover, the ratio of the dinas layer a to the total height of the furnace in (Fig. 1) is 0.065-0.1%
Studies and practice have shown that at 1400-1500 ^о С under the influence of pressures within 2-10 kg / cm ^{2 the} deformation (compressibility) of the mortar, which is used to make material joints, reaches 30-40%. As a result, mortars acquire greater density and strength than refractory products.

Способность мертелей к значительному сжатию при высоких температурах и нагрузках использована благодаря опыту и значениям для частичной компенсации увеличения объема огнеупоров (динаса и шамота) в кладке коксовых печей при их термическом расширении. The ability of mortars to significant compression at high temperatures and loads was used due to experience and values to partially compensate for the increase in the volume of refractories (dinas and chamotte) in the laying of coke ovens during their thermal expansion.

Это в совокупности с известным выполнением шва скольжения в перекрытии печей (прототип), позволило обеспечить монолитность, прочность и газоплотность кладки коксовых печей в целом. This, together with the well-known implementation of the sliding joint in the overlap of the furnaces (prototype), made it possible to ensure the solidity, strength and gas tightness of the coke oven masonry as a whole.

Дополнительным преимуществом является то, что в условиях повышения производительности коксовых печей за счет увеличения коксовых камер, исключаются возможные отклонения контрформов выше допустимых пределов (20-30 мм с каждой стороны батареи) в процессе эксплуатации коксовых печей. An additional advantage is that in conditions of increasing the productivity of coke ovens due to the increase in coke oven chambers, possible deviations of counterforms above the permissible limits (20-30 mm on each side of the battery) during the operation of coke ovens are eliminated.

Claims

A coke oven, including a coking chamber, heating walls, a furnace ceiling made of dinans and fireclay refractory, reinforcing elements, a slip joint made between dinas and fireclay masonry, temperature joints, characterized in that the total size of the temperature joints is 0.4 1, 0% of the axial distance between the furnaces, and the ratio of the height of the dinas layer to the height of the chamotte layer is not more than 0.7%, while the ratio of the dinas layer to the total height of the furnace is 0.065 0.1%