RU2105784C1

RU2105784C1 - Apparatus for smokeless charging of coke ovens

Info

Publication number: RU2105784C1
Application number: RU96115669A
Authority: RU
Inventors: Юрий Владимирович Луценко; Игорь Григориевич Деревянко
Original assignee: Харьковский институт пожарной безопасности МВД Украины
Priority date: 1996-07-29
Filing date: 1996-07-29
Publication date: 1998-02-27

Abstract

FIELD: coke industry. SUBSTANCE: invention aims at ensuring fire- and explosionproof operation with gas mixtures during smokeless charging of coke ovens. Controlled system 7 for sprinkling combustion products is disposed inside connecting pipe 6 in stationary collector 1 at distance not exceeding its length from the point where this pipe is connected to upper docking angle 5 of combustion chamber 2. This distance is chosen to be 0.15-0.6 length of connecting pipe. The latter is provided with external cooling system in the form of longitudinal channels located on its outside surface. Channels are spaced from each other by 0.05 to 0.20 diameter of connecting pipe, and their length is 0.7-0.9 length of connecting pipe. Combustion chamber 2 is lined on the inside with refractory concrete based on haydite filler. EFFECT: ensured fire and explosion safety. 2 dwg

Description

Изобретение относится к коксохимическому производству, а именно к устройствам для обеспечения пожаровзрывобезопасности газовых смесей при бездымной загрузке и выдаче коксовых печей. The invention relates to by-product coke production, and in particular to devices for ensuring fire and explosion safety of gas mixtures during smokeless loading and delivery of coke ovens.

Известно устройство для бездымной загрузки коксовых печей, включающее камеру сжигания, снабженную стыковочными узлами на входе и выходе газов, приспособлениями для подвода топливного газа и воды, а также регулируемую систему орошения продуктов горения, размещенную в камере сжигания [1]
Недостатками устройства являются:
необходимость размещения на передвижной камере сжигания бака для воды, насоса, трубопроводов, кожуха камеры сжигания, что повышает металлоемкость и общую массу камеры сжигания;
несовершенство системы охлаждения продуктов горения газов, выделяющихся при загрузке коксовых печей (газы загрузки), что приводит к существенному недожегу газов (до 4% горючих компонентов) и возможности образования взрывоопасных концентраций в отводящих трубопроводах;
несовершенство системы охлаждения пламенной трубы камеры сжигания, что приводит к непродолжительному сроку эксплуатации устройства из-за наличия местных перегревов, а следовательно деформаций пламенной трубы и образования в ее стенках микротрещин;
невозможность одновременной локализации вредных выбросов из загружаемых и выдаваемых коксовых печей.A device for smokeless loading of coke ovens, including a combustion chamber equipped with docking nodes at the inlet and outlet of gases, devices for supplying fuel gas and water, as well as an adjustable irrigation system of combustion products located in the combustion chamber [1]
The disadvantages of the device are:
the need to place a tank for water, a pump, pipelines, a casing of the combustion chamber on a mobile combustion chamber, which increases the metal consumption and the total weight of the combustion chamber;
the imperfection of the cooling system of the combustion products of the gases released during the loading of coke ovens (loading gases), which leads to a significant under-burning of gases (up to 4% of combustible components) and the possibility of the formation of explosive concentrations in the discharge pipes;
imperfection of the cooling system of the flame tube of the combustion chamber, which leads to a short life of the device due to the presence of local overheating, and consequently deformation of the flame tube and the formation of microcracks in its walls;
the inability to simultaneously localize harmful emissions from loaded and discharged coke ovens.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому устройству является устройство для бездымной загрузки коксовых печей [2]
Устройство по прототипу включает стационарный коллектор для отсоса продуктов горения газов загрузки и выдачи кокса, камеру сжигания, снабженную нижним стыковочным узлом на входе, приспособления для подвода топливного газа и воды, патрубком для отсоса газов выдачи кокса, верхним стыковочным узлом для соединения с патрубком стационарного коллектора, а также регулируемую систему орошения, размещенную в камере сжигания на выходе.The closest in technical essence and the achieved effect to the proposed device is a device for smokeless loading of coke ovens [2]
The prototype device includes a stationary manifold for suctioning the combustion products of the coke loading and dispensing gases, a combustion chamber equipped with a lower docking unit at the inlet, devices for supplying fuel gas and water, a nozzle for sucking off the coke dispensing gases, an upper docking unit for connecting to a stationary manifold nozzle as well as an adjustable irrigation system located in the combustion chamber at the outlet.

Недостатками указанного устройства являются:
необходимость размещения емкости на передвижной камере сжигания для обеспечения водой регулируемой системы орошения продуктов горения, что повышает металлоемкость установки;
размещение системы орошения непосредственно в камере сжигания, не имеющей футеровки, что приводит к местным перегревам, деформации, появлению трещин в стенках камеры, а также ограничивает регулирование эффективной длины зоны горения.The disadvantages of this device are:
the need to place the tank on a mobile combustion chamber to provide water for a controlled irrigation system of combustion products, which increases the intensity of the installation;
placing the irrigation system directly in the combustion chamber without a lining, which leads to local overheating, deformation, the appearance of cracks in the walls of the chamber, and also limits the regulation of the effective length of the combustion zone.

Перечисленные недостатки не позволяют обеспечить полную пожаровзрывобезопасность технологического процесса и снижают срок службы и эксплуатационную надежность устройства. These shortcomings do not allow to ensure complete fire and explosion safety of the process and reduce the service life and operational reliability of the device.

Задачей данной изобретения является усовершенствование конструкции устройства для бездымной загрузки коксовых печей путем размещения регулируемой системы орошения на внутренней поверхности стационарного коллектора на определенном расстоянии по его длине от места соединения этого патрубка с верхним стыковочным узлом камеры сжигания, оснащения его внешней поверхности системой охлаждения в виде продольной каналов определенной длины и расположенных на определенном расстоянии друг от друга, а также обеспечения камеры сжигания внутренней футеровкой из специального огнеупорного материала и имеющей второго заданную толщину и за счет этого предотвращение перегрева стенок камеры сжигания, тем самым повышение срока ее службы и обеспечение эксплуатационной надежности и, кроме того, охлаждение газа в стационарном коллекторе до заданной температуры путем использования стационарно установленных приспособлений (перенос оборудования для орошения продуктов горения с камеры сжигания в стационарные условия позволяет значительно ее облегчить и уменьшить динамические нагрузки на верх коксовых печей) при высокой степени очистки газов и значительном снижении содержания в них горючих компонентов. The objective of the invention is to improve the design of the device for smokeless loading of coke ovens by placing an adjustable irrigation system on the inner surface of the stationary collector at a certain distance along its length from the junction of this pipe with the upper docking unit of the combustion chamber, equipping its outer surface with a cooling system in the form of longitudinal channels a certain length and located at a certain distance from each other, as well as providing a combustion chamber inside lining of a special refractory material and having a second predetermined thickness and thereby preventing overheating of the walls of the combustion chamber, thereby increasing its service life and ensuring operational reliability and, in addition, cooling the gas in a stationary manifold to a predetermined temperature by using permanently installed devices ( the transfer of equipment for irrigation of combustion products from the combustion chamber to stationary conditions can significantly facilitate and reduce dynamic heating ki on top of coke oven) at a high degree of gas cleaning and a significant decrease in their content of combustible component.

Поставленная задача решается тем, что в устройстве для бездымной загрузки коксовых печей, включающем стационарный коллектор для отсоса продуктов горения газов загрузки, камеру сжигания, снабженную нижним стыковочным узлом на входе, приспособлением для подвода топливного газа, патрубком для отсоса газов выдачи кокса в верхним стыковочным узлом для соединения с патрубком стационарного коллектора, а также регулируемую систему орошения продуктов горения, последняя размещена на внутренней поверхности патрубка стационарного коллектора по его длине на расстоянии от места соединения этого патрубка с верхним стыковочным узлом камеры, равном 0,15 0,8 длины этого патрубка, а внешняя поверхность патрубка снабжена системой охлаждения, выполненной в виде продольных каналов, расположенных на расстоянии друг от друга, равном 0,05 0,2 диаметра патрубка коллектора и имеющих длину, равную 0,7 0,9 длины патрубка коллектора, при этом, камера сжигания футерована изнутри огнеупорным бетоном на основе керамзитового заполнителя. The problem is solved in that in a device for smokeless loading of coke ovens, including a stationary collector for suction of the combustion gases of the feed gases, a combustion chamber equipped with a lower docking unit at the inlet, a device for supplying fuel gas, a pipe for suctioning gases from the coke in the upper docking station for connection with a branch pipe of a stationary collector, as well as an adjustable irrigation system of combustion products, the latter is located on the inner surface of the pipe of a stationary collector its length at a distance from the junction of this pipe with the upper docking unit of the camera, equal to 0.15 0.8 the length of this pipe, and the outer surface of the pipe is equipped with a cooling system made in the form of longitudinal channels located at a distance from each other equal to 0, 05 0.2 of the diameter of the manifold pipe and having a length equal to 0.7 0.9 of the length of the pipe of the collector, while the combustion chamber is lined from the inside with refractory concrete based on expanded clay aggregate.

Отличительные признаки устройства имеют следующую причинно-следственную связь с достигаемым техническим результатом:
размещение регулируемой системы орошения на внутренней поверхности патрубка стационарного коллектора на расстоянии от места соединения этого патрубка с верхним стыковочным узлом камеры сжигания, равном 0,15 0,8 длины этого патрубка обеспечивает снижение общей массы передвижной камеры сжигания газов загрузки за счет снятия с ее тележки бака для воды, предназначенной для охлаждения продуктов горения и самой камеры сжигания, насоса, подающего эту воду на распыливающие устройства (форсунки) регулируемой передвижной системы орошения и кожуха передвижной камеры сжигания, напорных трубопроводов при полной инертизации продуктов горения газов загрузки;
снабжение патрубка стационарного коллектора внешней системой охлаждения, выполненной в виде продольных каналов, расположенных на определенном расстоянии друг от друга и по длине патрубка коллектора, позволяет осуществлять эффективный отвод тепла от нагревающихся в процессе отвода горячих продуктов горения в стационарный коллектор стенок патрубка этого коллектора, исключая тем самым местные перегревы, вызывающие образование микротрещин в стенках патрубка и его деформацию, что приводит к продленную срока службы материала, из которого выполняются патрубки коллектора;
выполнение внутренней футеровки камеры сжигания из огнеупорного материала приводит к значительному снижению термического воздействия на стенки пламенной трубы передвижной камеры сжигания, что позволяет продлить срок ее службы, дает возможность изготавливать камеру сжигания не из нержавеющей стали, а из менее дорогостоящей углеродистой, а также создать более безопасные условия работы обслуживающему персоналу (снизить тепловое воздействие, предотвратить ожоги и т.д.).Distinctive features of the device have the following causal relationship with the achieved technical result:
placing an adjustable irrigation system on the inner surface of the stationary collector pipe at a distance from the junction of this pipe with the upper docking unit of the combustion chamber, equal to 0.15 0.8 the length of this pipe reduces the total mass of the mobile chamber for burning the loading gases by removing the tank from its truck for water intended for cooling combustion products and the combustion chamber itself, a pump supplying this water to spraying devices (nozzles) of an adjustable mobile irrigation system and a casing a mobile combustion chamber, pressure pipelines with complete inertization of the combustion products of the loading gases;
the supply of the stationary collector pipe with an external cooling system made in the form of longitudinal channels located at a certain distance from each other and along the length of the collector pipe allows efficient heat removal from the hot combustion products heated in the process of removal to the stationary collector of the pipe walls of this collector, except the most local overheating, causing the formation of microcracks in the walls of the pipe and its deformation, which leads to an extended service life of the material from which performed collector pipes;
the implementation of the inner lining of the combustion chamber from refractory material leads to a significant reduction in the thermal effect on the walls of the flame tube of the mobile combustion chamber, which allows to extend its service life, makes it possible to produce the combustion chamber not from stainless steel, but from less expensive carbon steel, and also to create safer working conditions for maintenance personnel (to reduce thermal effects, prevent burns, etc.).

Таким образом, только вся совокупность признаков способствует достижению поставленной задачи. Thus, only the entire set of features contributes to the achievement of the task.

Сущность предлагаемого устройства поясняется чертежами. The essence of the proposed device is illustrated by drawings.

На фиг. 1 приведен общий вид устройства. На фиг. 2 патрубок стационарного коллектора в разрезе по А-А. In FIG. 1 shows a General view of the device. In FIG. 2 branch pipe of a stationary collector in a section along AA.

Устройство для бездымной загрузки коксовых печей включает стационарный коллектор 1 для отсоса продуктов горения газов загрузки, камеру сжигания 2, снабженную нижним стыковочным узлом 3 на входе, приспособлением 4 для подвода топливного газа, верхним стыковочным узлом 5 для соединения с патрубком 6 стационарного коллектора 1, патрубком для отсоса газов выдачи кокса (на фиг. не приводится). Устройство содержит также регулируемую систему орошения 7, размещенную на внутренней поверхности патрубка 6 стационарного коллектора 1 по его длине L₁ на расстоянии от места соединения этого патрубка с верхним стыковочным узлом 5 камеры сжигания 2, равном 0,15 0,8 длины L этого узла (фиг. 1). Патрубок 6 стационарного коллектора 1 также снабжен системой охлаждения 8 (фиг. 1), выполненной в виде продольных каналов, расположенных по наружной поверхности патрубка 6 коллектора 1 на расстоянии L₂ друг от друга, равном 0,05-0,2 диаметра d₁ патрубка 6 коллектора 1, и имеющих длину L₃, равную 0,7 0,9 длина патрубка 6 коллектора 1. Вода в системы орошения продуктов горения 7 и охлаждения патрубка коллектора 8 подается через приспособление для подачи воды 9 (фиг. 2). Камера сжигания 2 (фиг. 1) футерована изнутри огнеупорным бетоном 10 на основе керамзитового заполнителя толщиной h, равном 0,08 диаметра d₂ камеры сжигания 2.A device for smokeless loading of coke ovens includes a stationary collector 1 for suctioning the products of combustion of the loading gases, a combustion chamber 2, equipped with a lower docking unit 3 at the inlet, a device 4 for supplying fuel gas, an upper docking unit 5 for connecting to the pipe 6 of the stationary collector 1, pipe for suction of coke delivery gases (not shown in FIG.). The device also contains an adjustable irrigation system 7, located on the inner surface of the pipe 6 of the stationary collector 1 along its length L ₁ at a distance from the junction of this pipe with the upper docking unit 5 of the combustion chamber 2, equal to 0.15 0.8 length L of this node ( Fig. 1). The pipe 6 of the stationary collector 1 is also equipped with a cooling system 8 (Fig. 1), made in the form of longitudinal channels located on the outer surface of the pipe 6 of the collector 1 at a distance L ₂ from each other, equal to 0.05-0.2 diameter d ₁ pipe 6 of the collector 1, and having a length L ₃ equal to 0.7 0.9 the length of the pipe 6 of the collector 1. Water in the irrigation systems of the combustion products 7 and cooling the pipe of the collector 8 is fed through a device for supplying water 9 (Fig. 2). The combustion chamber 2 (Fig. 1) is lined inside with refractory concrete 10 based on expanded clay aggregate with a thickness h equal to 0.08 diameter d _{2 of} the combustion chamber 2.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

Передвижную камеру сжигания 2 устанавливают таким образом, чтобы нижний стыковочный узел 3 располагался над открытым стояком загружаемой коксовой печи, а патрубок для отсоса газов выдачи кокса над стояком подготавливаемой к выдаче печи. Открывают патрубок 6 стационарного коллектора 1 и стыкуют с ним камеру сжигания 2 с помощью верхнего стыковочного узла 5 и со стояком загружаемой печи 11 при помощи нижнего стыковочного узла 3 (стыковка со стояком может и не производиться, отсос как и патрубком для газов выдачи кокса осуществляется как зонтом). The mobile combustion chamber 2 is installed in such a way that the lower docking unit 3 is located above the open riser of the loaded coke oven, and the pipe for sucking off the coke delivery gases above the riser prepared for delivery of the furnace. Open the pipe 6 of the stationary collector 1 and join the combustion chamber 2 with it using the upper docking unit 5 and with the riser of the loading furnace 11 using the lower docking unit 3 (docking with the riser may not be carried out, the suction as well as the pipe for coke gas is carried out as umbrella).

В таком положении производится выдача кокса и обработка печи перед загрузкой. Продукты горения при выдачи кокса существенно разбавляются воздухом, в связи с чем их максимальная температура не превышает 100-150^oC и не требует подачи воды для дополнительного охлаждения.In this position, coke is dispensed and the furnace is processed before loading. The combustion products during coke production are substantially diluted with air, and therefore their maximum temperature does not exceed 100-150 ^o C and does not require water supply for additional cooling.

Углезагрузочный вагон (на фиг. не приводится) с набранной в бункере шихтовой устанавливают на подготовленную к загрузке печь, на которой уже установлена передвижная камера сжигания 2. Подают газ из коллектора 12 обратного коксового газа в приспособление 4 для подачи топливного газа (раструб) и производят розжиг горелки 13 с использованием тепла кладки коксовой печи. Из водопровода 14 подают воду в приспособление 9 для подачи воды в системы 7 орошения продуктов сгорания и охлаждения 8 патрубка стационарного коллектора. A coal-loading car (not shown in FIG.) With a charge placed in the hopper is installed on a furnace prepared for loading, on which a mobile combustion chamber 2 is already installed. Gas is supplied from the collector 12 of reverse coke gas to the device 4 for supplying fuel gas (bell) and produce ignition of the burner 13 using the heat of the coke oven masonry. From the water supply 14, water is supplied to the device 9 for supplying water to the combustion product irrigation and cooling systems 7 of the 8 pipe of the stationary collector.

Производят поочередный выпуск шихты из бункеров углезагрузочного вагона. Alternate release of the charge from the bunkers of a coal-loading car.

Газы загрузки с температурой 600-800^oC (второе значение для термоподготовленной шихты) отсасывают с двух сторон коксовой печи через стояки 11 (при наличии двух газосборников) или с одной стороны через стояк, а с другой через специальный люк.Feed gases with a temperature of 600-800 ^o C (the second value for the heat-prepared mixture) are sucked off on both sides of the coke oven through risers 11 (in the presence of two gas collectors) or on one side through the riser, and on the other through a special hatch.

За счет подсоса воздуха в камеру сжигания через регулировочные окна (на фиг. не обозначены) образуется газовоздушная смесь, которая воспламеняется и контролируется от срыва пламени горелкой 13. Температура продуктов горения достигает 900-1000^oC для термоподготовленной шихты и 700-800^oC для влажной шихты, а стенки патрубка стационарного коллектора 6 соответственно 700-800^oC и 500-600^oC. На выходе из камеры сжигания 2 (в патрубке 6 стационарного коллектора по длине 0,15 0,8 его длины) производят орошение продуктов горения водой. Место расположения системы 7 орошения устанавливают из расчета, чтобы содержание горючих компонентов в продуктах горения не превышало 0,2 0,8% объемн. что позволяет обеспечить безопасную полноту сгорания газов и паров смолы и, в то же время, предотвратить возможность полного выгорания вынесенных газовым потоком частиц угля, которые после улавливания в системе очистки могут использоваться в технологическом процессе. Пылегазовый поток, поступающий в стационарный коллектор, пожаровзрывоопасности в данном случае не представляет, так как нижний концентрационный предел распространения пламени для угольной и коксовой пыли значительно выше образующихся концентраций. Температура продуктов горения за системой 7 орошения равна 70-80^oC.Due to the suction of air into the combustion chamber through the adjustment windows (not shown in FIG.), An air-gas mixture is formed, which is ignited and controlled by the flame being cut off by the burner 13. The temperature of the combustion products reaches 900-1000 ^o C for a thermally prepared charge and 700-800 ^o C for wet charge, and the walls of the pipe of the stationary collector 6, respectively 700-800 ^o C and 500-600 ^o C. At the exit of the combustion chamber 2 (in the pipe 6 of the stationary collector along the length of 0.15 0.8 of its length), irrigate the combustion products with water . The location of the irrigation system 7 is set so that the content of combustible components in the combustion products does not exceed 0.2 0.8% volume. which ensures safe completeness of combustion of gases and vapors of the resin and, at the same time, prevents the possibility of complete burning out of coal particles carried out by the gas stream, which, after being collected in the cleaning system, can be used in the technological process. The dust and gas flow entering the stationary collector does not represent a fire and explosion hazard, since the lower concentration limit of flame propagation for coal and coke dust is much higher than the resulting concentrations. The temperature of the combustion products behind the irrigation system 7 is equal to 70-80 ^o C.

Охлаждение стенки патрубка 6 стационарного коллектора осуществляется при помощи системы 8 охлаждения, выполненной в виде продольных каналов, расположенных по его наружной поверхности на расстоянии друг от друга, равном 0,05 0,2 диаметра патрубка и имеющих длину, равную 0,7 0,9 его длины. Температура внешней поверхности стенки в межканальном пространстве 250-300^oC, что вполне достаточно для надежной и безопасной работы устройства. Внутренняя футеровка 10 камеры 2 сжигания предохраняет стенку пламенной трубы от перегрева и обслуживающий персонал от ожогов и теплового воздействия.The cooling of the wall of the pipe 6 of the stationary manifold is carried out using a cooling system 8 made in the form of longitudinal channels located on its outer surface at a distance from each other equal to 0.05 0.2 diameter of the pipe and having a length equal to 0.7 0.9 its length. The temperature of the outer surface of the wall in the interchannel space is 250-300 ^o C, which is quite enough for reliable and safe operation of the device. The inner lining 10 of the combustion chamber 2 protects the wall of the flame tube from overheating and maintenance personnel from burns and thermal effects.

Продукты горения из стационарного коллектора 1 поступают в стационарную систему очистки и отсоса газов (на фиг. не приводится), после чего сбрасываются в атмосферу. После окончания загрузки камеру 2 сжигания отсоединяют от коллектора 1 и стояка 11 и перемешивают на следующую печь, готовую к выдаче кокса. На загруженной печи стояки 11 закрывают и печь подключают к газосборнику (на фиг. не приводится). The combustion products from the stationary collector 1 enter the stationary system of purification and suction of gases (not shown in Fig.), And then are discharged into the atmosphere. After loading is complete, the combustion chamber 2 is disconnected from the collector 1 and the riser 11 and mixed into the next furnace, ready for coke production. On a loaded furnace, the risers 11 are closed and the furnace is connected to a gas collector (not shown in FIG.).

Устройство прошло испытания на ОПУ Харьковского опытного коксохимического завода в условиях загрузки влажной и термоподготовленной шихт и на ОПУ Донецкого коксохимического завода (Рутченковский участок) при загрузке влажной шихты. The device was tested at the pilot plant of the Kharkov experimental coke-chemical plant under conditions of loading wet and thermally prepared blends and at the pilot plant of the Donetsk coke-chemical plant (Rutchenkovsky site) when loading a wet blend.

Первоначально были проведены эксперименты по обоснованию правомерности выбора диапазона изменения расположения регулируемой системы орошения по длине патрубка стационарного коллектора от места соединения этого патрубка с верхним стыковочным узлом камеры сжигания. Полученные данные приведены в таблице 1. Initially, experiments were conducted to justify the choice of the range of the location of the adjustable irrigation system along the length of the stationary collector pipe from the junction of this pipe with the upper docking unit of the combustion chamber. The data obtained are shown in table 1.

Камеры сжигания футерована (h 60 мм). The combustion chambers are lined (h 60 mm).

Патрубок стационарного коллектора имеет внешнюю систему охлаждения. The pipe of the stationary collector has an external cooling system.

Из данных таблицы 1 следует, что оптимальными значениями длины расположения системы орошения как для термоподготовленной так и влажной шихт является длина, равная 0,15 0,80 длины патрубка. При уменьшении длины расположения системы орошения меньше 0,15 длины патрубка из-за сокращения зоны горения газов загрузки повышается остаточная концентрация горючих компонентов в продуктах горения и, соответственно, пожарная и взрывная опасность процесса. При увеличении длины расположения системы орошения больше 0,8 длины патрубка увеличивается длина неохлаждаемого участка патрубка, что приводит к его деформации, образованию трещин в стенках и сокращению срока службы устройства. From the data of table 1 it follows that the optimal values of the length of the location of the irrigation system for both heat-treated and wet mixtures is a length equal to 0.15 0.80 of the length of the pipe. When the length of the location of the irrigation system is reduced to less than 0.15 of the length of the nozzle due to the reduction of the combustion zone of the feed gases, the residual concentration of combustible components in the combustion products increases and, accordingly, the fire and explosive danger of the process. With an increase in the length of the location of the irrigation system more than 0.8 length of the nozzle, the length of the uncooled portion of the nozzle increases, which leads to its deformation, the formation of cracks in the walls and shorten the life of the device.

Далее были проведены эксперименты по обоснованию правомерности выбора места расположения внешней системы охлаждения патрубка стационарного коллектора. Полученные результаты приведены в таблице 2. Next, experiments were carried out to justify the legitimacy of choosing the location of the external cooling system of the stationary manifold pipe. The results are shown in table 2.

Камера сжигания имеет футеровку толщиной 60 мм. The combustion chamber has a lining 60 mm thick.

Патрубок стационарного коллектора снабжен системой орошения на расстоянии от места соединения этого патрубка с верхним стыковочным узлом камеры сжигания, равном 0,8 его длины. The branch pipe of the stationary collector is equipped with an irrigation system at a distance from the junction of this pipe with the upper docking unit of the combustion chamber, equal to 0.8 of its length.

Разрежение в стационарном коллекторе 3200 Па. Depression in a stationary collector of 3200 Pa.

Из данных таблицы 2 следует, что наиболее эффективный отвод тепла от стенок патрубка стационарного коллектора, а следовательно исключение местных перегревов, при загрузке как влажной так и термоподготовленной шихт, осуществляется при длине продольных охлаждающих каналов, составляющей 0,7 - 0,9 длины патрубка коллектора и расстоянию между ними, составляющему 0,05 - 0,2 его диаметра. Сокращение длины охлаждающих каналов до менее 0,7 длины патрубка и увеличение расстояния между ними до более 0,2 его диаметра приводят к недостаточному охлаждению стенок патрубка, что вызывает его деформацию и сокращает срок службы. Удлинение охлаждающих каналов свыше 0,9 длины патрубка коллектора и сокращение расстояния между ними до менее 0,05 отрицательного эффекта не дает, но нецелесообразно, так как отвод тепла от стенки патрубка в этом случае даже чрезмерный, а дополнительный расход металла на изготовление системв охлаждения нецелесообразен из экономических соображений. From the data of table 2 it follows that the most effective heat removal from the walls of the pipe of the stationary collector, and therefore the elimination of local overheating, when loading both wet and heat-treated mixture, is carried out with a length of longitudinal cooling channels of 0.7 - 0.9 length of the pipe of the collector and the distance between them, comprising 0.05 - 0.2 of its diameter. Reducing the length of the cooling channels to less than 0.7 length of the pipe and increasing the distance between them to more than 0.2 of its diameter leads to insufficient cooling of the walls of the pipe, which causes its deformation and reduces the service life. Lengthening the cooling channels over 0.9 of the length of the manifold pipe and reducing the distance between them to less than 0.05 does not give a negative effect, but is not practical, since the heat removal from the pipe wall is even excessive in this case, and the additional metal consumption for manufacturing cooling systems is not practical for economic reasons.

Были проведены эксперименты, подтверждающие необходимость футеровки камеры сжигания и правомерность выбора типа термоизоляционного материала. Experiments were conducted confirming the need for lining the combustion chamber and the legitimacy of the choice of type of thermal insulation material.

Полученные данные представлены в таблице 3. The data obtained are presented in table 3.

Патрубок стационарного коллектора снабжен системой орошения по длине равной 0,8 длины этого узла и имеет внешнее охлаждение в виде каналов длиной 0,8 длины патрубка коллектора и расположенных на расстоянии 0,05 диаметра патрубка друг от друга. The branch pipe of the stationary collector is equipped with an irrigation system with a length equal to 0.8 of the length of this unit and has external cooling in the form of channels with a length of 0.8 length of the pipe branch and located at a distance of 0.05 pipe diameters from each other.

Из данных, приведенных в таблице 3 следует, что для внутренней футеровки передвижной камеры сжигания по теплотехническим свойствам подходят все испытанные материалы, а по механическим только один огнеупорный бетон. При скорости газового потока 30 м/с (нормальный режим работы передвижной камеры сжигания) на его поверхности не возникало механических повреждений, в отличие от двух других волокнистых материалов. Следовательно, камеру сжигания целесообразно футеровать огнеупорным бетоном на основе керамзитового заполнителя и высокоглиноземистого цемента. From the data given in table 3 it follows that for the internal lining of the mobile combustion chamber, all tested materials are suitable for the thermal properties, and only one refractory concrete for the mechanical ones. At a gas flow rate of 30 m / s (normal operation of the mobile combustion chamber), mechanical damage did not occur on its surface, unlike the other two fibrous materials. Therefore, it is advisable that the combustion chamber be lined with refractory concrete based on expanded clay aggregate and high-alumina cement.

В таблице 4 приведены сопоставительные результаты испытаний устройств для бездымной загрузки коксовых печей известного по прототипу и предлагаемого. Table 4 shows the comparative test results of devices for smokeless loading of coke ovens known for the prototype and the proposed.

В таблице 4 приведены сравнительные данные, полученные при работе устройства по прототипу и предлагаемого устройства из которых видно, что сжигание газов загрузки в предлагаемом устройстве происходит более эффективно, что повышает пожаровзрывобезопасность технологического процесса. Содержание горючих компонентов в продуктах горения 0,2 0,8, а в прототипе 0,5 2,0% объемн. Это достигается переносом системы орошения в патрубок стационарного коллектора, чем увеличивается эффективный объем камеры сжигания и, следовательно, полнота сгорания газов. При этом снижается количество сгоревших (безвозвратно потерянных) угольных частиц. Содержание взвешенных частиц в продуктах горения до очистки повысилось с 0,95 0,98 до 1,17 1,23% для термоподготовленной и с 0,37 0,56 до 0,76 0,87% для влажной шихт. Эффективность системы пылеочистки не изменилась. Table 4 shows the comparative data obtained during operation of the device according to the prototype and the proposed device, from which it can be seen that the combustion of the loading gases in the proposed device is more efficient, which increases the fire and explosion safety of the process. The content of combustible components in the combustion products is 0.2 0.8, and in the prototype 0.5 2.0% vol. This is achieved by transferring the irrigation system to the pipe of the stationary collector, which increases the effective volume of the combustion chamber and, consequently, the completeness of combustion of gases. This reduces the amount of burnt (irretrievably lost) coal particles. The content of suspended particles in the combustion products before purification increased from 0.95 0.98 to 1.17 1.23% for heat-treated and from 0.37 0.56 to 0.76 0.87% for wet charge. The efficiency of the dust cleaning system has not changed.

Существенно снижается масса передвижной камеры сжигания (от 8 до 5 т), а следовательно динамические нагрузки на верх коксовых печей, что оказывает положительное влияние на срок службы батареи. The mass of the mobile combustion chamber is significantly reduced (from 8 to 5 tons), and hence the dynamic loads on the top of coke ovens, which has a positive effect on battery life.

Применение внутренней футеровки камеры сжигания позволило защитить стенку пламенной трубы от местных перегревов, деформаций и преждевременного износа. Появилась возможность изготавливать камеру сжигания не из нержавеющей стали, а из менее дорогостоящей углеродистой. The use of the internal lining of the combustion chamber made it possible to protect the flame tube wall from local overheating, deformation, and premature wear. There was an opportunity to produce a combustion chamber not from stainless steel, but from less expensive carbon.

В месте соединения патрубка стационарного коллектора с верхним стыковочным узлом передвижной камеры сжигания происходит подсос воздуха в продукты горения, что позволяет снизить их температуру до системы орошения и сократить тем самым расход воды на их охлаждение. At the junction of the stationary collector nozzle with the upper docking unit of the mobile combustion chamber, air is sucked into the combustion products, which reduces their temperature to the irrigation system and thereby reduces the water flow for cooling them.

В связи с тем, что температура стенки камеры сжигания снизилась до 40-60^oC, условия работы обслуживающего персонала значительно улучшились.Due to the fact that the temperature of the wall of the combustion chamber decreased to 40-60 ^o C, the working conditions of the maintenance personnel improved significantly.

Применение высокоэффективной системы охлаждения патрубков стационарного коллектора позволило исключить их деформацию и образование в их стенках микротрещин. The use of a highly efficient cooling system for the pipes of a stationary collector made it possible to exclude their deformation and the formation of microcracks in their walls.

Предлагаемое устройство для бездымной загрузки коксовых печей приемлемо как для влажной так и для термоподготовленной шихт. The proposed device for smokeless loading of coke ovens is acceptable for both wet and thermally prepared blends.

Claims

A device for smokeless loading of coke ovens, including a stationary collector for suctioning the products of combustion of the loading gases, a combustion chamber equipped with a lower docking unit at the inlet, a nozzle for sucking off coke delivery gases, a device for supplying fuel gas and an upper docking unit for connecting to a nozzle of a stationary collector, as well as an adjustable irrigation system of combustion products, characterized in that the latter is placed inside the nozzle of the stationary collector at a distance not exceeding its length from the junction of this pipe with the upper docking unit of the combustion chamber, namely equal to 0.15 0.80 of the pipe length, while the pipe of the stationary collector is equipped with an external cooling system made in the form of longitudinal channels located on the outer surface of the pipe of the collector at a distance from each other from a friend equal to 0.05 0.20 of the diameter of the manifold nozzle, and having a length equal to 0.7 0.9 of the length of the manifold nozzle, and the combustion chamber is lined from the inside with refractory concrete based on expanded clay aggregate.