RU2702546C2 - Коксовые печи, имеющие конструкцию из монолитных компонентов - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к применению предварительно изготовленных/литых фасонных изделий с определенной геометрической формой в горизонтальных коксовых печах с рекуперацией тепла, коксовых печах без рекуперации тепла и монолитных компонентов для создания горизонтальной коксовой печи. Камера коксовой печи содержит: монолитную секцию подового канала, имеющую змеевидный путь; переднюю стену, проходящую вертикально вверх от монолитной секции подового канала, и заднюю стену, противоположную по отношению к передней стене; первую боковую стену, проходящую вертикально вверх от пода между передней стеной и задней стеной, и вторую боковую стену, противоположную по отношению к первой боковой стене; и монолитный свод, расположенный выше монолитной секции подового канала и проходящий от первой боковой стены до второй боковой стены, причем монолитный свод содержит материал, термически стабильный по объему. Технический результат заключается в снижении эксплуатации печи до температур, которые ниже традиционно допустимых температур, при одновременном поддержании конструктивной целостности печи. 4 н. и 46 з.п. ф-лы, 20 ил.

Description

ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ

[0001] Данная заявка притязает на преимущество приоритета предварительной заявки на патент США № 62/050,738, поданной 15 сентября 2014, раскрытие которое полностью включено в данный документ путем ссылки.

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

[0002] Настоящее техническое решение направлено в целом на применение предварительно изготовленных/литых фасонных изделий с определенной геометрической формой в горизонтальных коксовых печах с рекуперацией тепла, коксовых печах без рекуперации тепла и ульевых коксовых печах, например, на применение монолитных компонентов для создания горизонтальной коксовой печи.

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0003] Кокс представляет собой твердое углеродное топливо и источник углерода, используемое (-ый) для расплавления и восстановления железной руды при производстве стали. В одном технологическом процессе, известном как процесс коксования, разработанный компанией Thompson (ʺThompson Coking Processʺ), кокс получают посредством периодической подачи пылевидного угля в печь, которая герметично закрыта и нагрета до очень высоких температур в течение 24-48 часов при точно регулируемых атмосферных условиях. Коксовые печи использовались в течение многих лет для превращения угля в металлургический кокс. Во время процесса коксования тонко измельченный уголь нагревают в условиях регулируемой температуры для удаления летучих веществ из угля и образования сплавленной массы кокса, имеющего заданную пористость и прочность. Вследствие того, что производство кокса представляет собой периодический процесс, многочисленные коксовые печи приводятся в действие одновременно.

[0004] Процесс расплавления и сплавления, которому подвергаются частицы угля во время процесса нагрева, представляет собой важную часть коксования. Степень расплавления и степень ассимиляции частиц угля в расплавленную массу определяют характеристики получаемого кокса. Для получения самого прочного кокса из определенного угля или угольной смеси имеется оптимальное соотношение реакционноспособных и инертных соединений в угле. Пористость и прочность кокса имеют важное значение для процесса переработки руды и определяются источником угля и/или способом коксования.

[0005] Частицы угля или смесь частиц угля загружают в горячие печи, и уголь нагревают в печах для удаления летучих веществ (ʺVMʺ) из получающего в результате кокса. Процесс коксования в значительной степени зависит от конструкции печи, типа угля и используемой температуры превращения. Как правило, печи регулируют во время процесса коксования таким образом, чтобы каждая угольная шихта подвергалась коксованию в течение приблизительно одного и того же количества времени. После того как уголь будет подвергнут коксованию или полному коксованию, кокс удаляют из печи и тушат водой для его охлаждения до температур ниже его температуры воспламенения. В альтернативном варианте кокс подвергают сухому тушению инертным газом. Операция тушения также должна быть тщательно отрегулирована так, чтобы кокс не впитывал слишком много влаги. После его тушения кокс сортируют и загружают в железнодорожные вагоны или грузовые автомобили для отгрузки и транспортировки.

[0006] Поскольку уголь подают в горячие печи, значительная часть процесса подачи угля автоматизирована. В щелевых или вертикальных печах уголь, как правило, загружают через щели или отверстия в верхней части печей. Для подобных печей характерна тенденция быть высокими и узкими. Горизонтальные коксовые печи без рекуперации тепла или с рекуперацией тепла также используются для производства кокса. При коксовых печах без рекуперации тепла или с рекуперацией тепла конвейеры используются для транспортирования частиц угля в горизонтальном направлении в печи для обеспечения удлиненного слоя угля.

[0007] Поскольку источники угля, пригодного для образования металлургического угля («коксующегося угля»), уменьшились, были предприняты попытки смешать хрупкий уголь или уголь более низкого качества («некоксующийся уголь») с коксующимся углем для получения пригодной угольной шихты для печей. Один способ комбинирования некоксующегося и коксующегося углей заключается в использовании спрессованного или утрамбованного угля. Уголь может быть спрессован перед тем или после того, как он окажется в печи. В некоторых вариантах осуществления смесь некоксующегося и коксующегося углей спрессовывают до плотности, превышающей 50 фунтов на кубический фут (800,923 кг/м³), для использования некоксующегося угля в процессе получения кокса. По мере увеличения процентного содержания некоксующегося угля в угольной смеси требуются более высокие степени уплотнения угля (например, вплоть до приблизительно 65-75 фунтов на кубический фут (1041,1999-1201,3845 кг/м³). В промышленных целях уголь, как правило, спрессовывают до относительной плотности, составляющей приблизительно 1,15-1,2, или приблизительно 70-75 фунтов на кубический фут (1121,2922-1201,3845 кг/м³).

[0008] Горизонтальные печи с рекуперацией тепла (ʺHHRʺ) имеют специфическое экологическое преимущество над коксовыми печами с улавливанием побочных продуктов химических реакций, основанное на соответствующем рабочем режиме атмосферного давления внутри горизонтальных печей с рекуперацией тепла. Горизонтальные печи с рекуперацией тепла работают при отрицательном давлении, в то время как печи с улавливанием побочных продуктов химических реакций работают при немного повышенном атмосферном давлении. Печи обоих типов, как правило, создают из огнеупорных кирпичей и других материалов, при которых создание условий по существу воздухонепроницаемости может представлять собой сложную задачу, поскольку малые трещины могут образовываться в данных конструкциях во время ежедневной эксплуатации. В печах с улавливанием побочных продуктов химических реакций поддерживают положительное давление для избежания окисления улавливаемых продуктов и перегрева печей. Напротив, в горизонтальных печах с рекуперацией тепла поддерживают отрицательное давление, обеспечивая всасывание воздуха из пространства снаружи печи для окисления летучих веществ из угля и выделения теплоты сгорания внутри печи. Важно минимизировать выделение летучих газов в окружающую среду, при этом сочетание условий положительного давления и малых отверстий или трещин в печах с улавливанием побочных продуктов химических реакций создает возможность просачивания необработанного коксового газа (ʺCOGʺ) и опасных загрязняющих веществ в атмосферу. Напротив, условия отрицательного атмосферного давления и малые отверстия или трещины в горизонтальных печах с рекуперацией тепла или каких-либо других местах коксовой установки просто обеспечивают возможность втягивания дополнительного воздуха в печь или другие места в коксовой установке, так что условия отрицательного атмосферного давления препятствуют выделению коксового газа (COG) в атмосферу.

[0009] В случае горизонтальных печей с рекуперацией тепла традиционно было невозможно осуществлять их эксплуатацию (например, получение кокса в них) при неполной эксплуатации, которая ниже их проектной производственной мощности, без потенциального повреждения печей. Данное ограничение связано с температурными ограничениями в печах. Более конкретно, традиционные горизонтальные печи с рекуперацией тепла главным образом изготовлены из динасового кирпича. При строительстве печи с динасовой футеровкой сгораемые проставки размещают между кирпичами в своде печи для обеспечения возможности расширения кирпичей. При нагреве печи проставки сгорают, и кирпичи расширяются в зону поблизости. Когда горизонтальные печи с рекуперацией тепла и динасовой футеровкой нагреются, для них никогда не допускается снижение температур до значений, которые ниже температуры динасового кирпича, обеспечивающей термически стабильный объем, то есть температуры, при превышении которой динас имеет по существу стабильный объем (то есть не расширяется или не подвергается усадке). Если температура кирпичей падает ниже данной температуры, кирпичи начинают подвергаться усадке. Поскольку проставки сгорели, традиционный свод может подвергнуться усадке на несколько дюймов при охлаждении. Потенциально возможно смещение кирпичей свода, достаточное для того, чтобы кирпичи свода начали сдвигаться и потенциально обрушились. Следовательно, в печах должно поддерживаться тепло, достаточное для сохранения температуры кирпичей, которая превышает температуру, обеспечивающую термически стабильный объем. В этом заключается причина того, почему утверждалось, что горизонтальную печь с рекуперацией тепла никогда нельзя выключить. Поскольку невозможно существенно снизить эксплуатацию печей, производство кокса приходится поддерживать в установившемся режиме во время периодов низкого спроса на сталь и кокс. Кроме того, может быть затруднено выполнение технического обслуживания и текущего ремонта нагретых горизонтальных печей с рекуперацией тепла. Другие части системы коксовой печи могут иметь аналогичные термические и/или прочностные ограничения. Например, свод подового канала, проходящего под подом печи, может разрушаться и подвергаться отрицательным воздействиям иным образом вследствие выпучивания пода печи, осадки грунта, циклических изменений температуры или характеристик элементов конструкции или другой усталости. Данные напряжения могут вызывать смещение и выпадение кирпичей в подовом канале.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0010] Фиг.1А представляет собой изометрическое выполненное с частичным вырывом изображение части горизонтальной коксовой установки с рекуперацией тепла, выполненной с конфигурацией в соответствии с вариантами осуществления настоящего технического решения.

[0011] Фиг.1В представляет собой вид сверху части с подовым каналом горизонтальной коксовой печи с рекуперацией тепла, выполненной с конфигурацией в соответствии с вариантами осуществления технического решения.

[0012] Фиг.1С представляет собой вид спереди монолитного свода, предназначенного для использования вместе с подовым каналом, показанным на фиг.1В, и выполненного с конфигурацией в соответствии с вариантами осуществления технического решения.

[0013] Фиг.2А представляет собой изометрическое изображение коксовой печи, имеющей монолитный свод, выполненный с конфигурацией в соответствии с вариантами осуществления технического решения.

[0014] Фиг.2В представляет собой вид спереди монолитного свода по фиг.2А, смещающегося между конфигурацией после усадки и расширенной конфигурацией в соответствии с вариантами осуществления технического решения.

[0015] Фиг.2С представляет собой вид спереди боковых стен печи, предназначенных для обеспечения опоры для монолитного свода, выполненного с конфигурацией в соответствии с дополнительными вариантами осуществления технического решения.

[0016] Фиг.2D представляет собой вид спереди боковых стен печи, предназначенных для обеспечения опоры для монолитного свода, выполненного с конфигурацией в соответствии с дополнительными вариантами осуществления технического решения.

[0017] Фиг.3 представляет собой изометрическое изображение коксовой печи, имеющей монолитный свод, выполненный с конфигурацией в соответствии с дополнительными вариантами осуществления технического решения.

[0018] Фиг.4А представляет собой изометрическое изображение коксовой печи, имеющей монолитный свод, выполненный с конфигурацией в соответствии с другими дополнительными вариантами осуществления технического решения.

[0019] Фиг.4В представляет собой вид спереди монолитного свода по фиг.4А, выполненного с конфигурацией в соответствии с дополнительными вариантами осуществления технического решения.

[0020] Фиг.5А представляет собой изометрическое выполненное с частичным вырывом изображение части монолитного подового канала горизонтальной коксовой печи с рекуперацией тепла, выполненной с конфигурацией в соответствии с вариантами осуществления технического решения.

[0021] Фиг.5В представляет собой изометрическое изображение секции стены монолитного подового канала, предназначенной для использования вместе с монолитным подовым каналом, показанным на фиг.5А и выполненным с конфигурацией в соответствии с вариантами осуществления технического решения.

[0022] Фиг.5С представляет собой изометрическое изображение блокирующей стеновой секции, предназначенной для использования вместе с монолитным подовым каналом, показанным на фиг.5А и выполненным с конфигурацией в соответствии с вариантами осуществления технического решения.

[0023] Фиг.5D представляет собой изометрическое изображение другой секции стены монолитного подового канала, предназначенной для использования вместе с монолитным подовым каналом, показанным на фиг.5А и выполненным с конфигурацией в соответствии с вариантами осуществления технического решения.

[0024] Фиг.5Е представляет собой изометрическое изображение монолитной секции наружной стены подового канала, выполненной с каналами для текучих сред и предназначенной для использования вместе с монолитным подовым каналом, показанным на фиг.5А и выполненным с конфигурацией в соответствии с вариантами осуществления технического решения.

[0025] Фиг.5F представляет собой изометрическое изображение другой монолитной секции наружной стены подового канала, выполненной с открытыми каналами для текучих сред и предназначенной для использования вместе с монолитным подовым каналом, показанным на фиг.5А и выполненным с конфигурацией в соответствии с вариантами осуществления технического решения.

[0026] Фиг.5G представляет собой изометрическое изображение угловой секции монолитного подового канала, предназначенной для использования вместе с монолитным подовым каналом, показанным на фиг.5А и выполненным с конфигурацией в соответствии с вариантами осуществления технического решения.

[0027] Фиг.5Н представляет собой изометрическое изображение монолитной арочной опоры, предназначенной для использования вместе с монолитным подовым каналом, показанным на фиг.5А и выполненным с конфигурацией в соответствии с вариантами осуществления технического решения.

[0028] Фиг.6 представляет собой частичное изометрическое изображение пода, образующего монолитный свод, и части монолитного подового канала горизонтальной коксовой печи с рекуперацией тепла, выполненной с конфигурацией в соответствии с вариантами осуществления технического решения.

[0029] Фиг.7 представляет собой блок-схему, иллюстрирующую способ снижения эксплуатации горизонтальной коксовой печи с рекуперацией тепла, имеющей конструкцию из монолитных компонентов.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

[0030] Настоящее техническое решение в общем направлено на горизонтальные коксовые печи с рекуперацией тепла, имеющие конструкцию из монолитных компонентов. В некоторых вариантах осуществления горизонтальная коксовая печь с рекуперацией тепла включает в себя монолитный свод, который перекрывает ширину печи между противоположными боковыми стенами печи, монолитную стену, которая проходит по высоте и длине коксовой печи, и/или монолитный под, который проходит по длине и ширине коксовой печи. Монолитные компоненты расширяются при нагреве и подвергаются усадке при охлаждении, как один конструктивный элемент. В дополнительных вариантах осуществления монолитные компоненты содержат материал, термически стабильный по объему. В различных вариантах осуществления монолитный компонент и элементы, термически стабильные по объему, могут быть использованы в комбинации или по отдельности. Данные конструкции могут обеспечить возможность снижения эксплуатации печи до температур, которые ниже традиционно допустимых температур, при одновременном поддержании конструктивной целостности монолитных компонентов.

[0031] Конкретные детали ряда вариантов осуществления технического решения описаны ниже со ссылкой на фиг.1А-7. Другие детали, описывающие хорошо известные конструкции и системы, часто связанные с коксовыми печами, не были приведены в нижеследующем раскрытии изобретения для избежания ненужных затруднений при понимании описания различных вариантов осуществления технического решения. Многие из деталей, размеров, углов и других элементов, показанных на фигурах, являются просто иллюстративными для конкретных вариантов осуществления технического решения. Соответственно, другие варианты осуществления могут иметь другие детали, размеры, углы и элементы без отхода от сущности или объема настоящего технического решения. Следовательно, среднему специалисту в данной области техники будет соответственно понятно, что техническое решение может иметь другие варианты осуществления с дополнительными элементами или техническое решение может иметь другие варианты осуществления без некоторых из элементов, показанных и описанных ниже со ссылкой на фиг.1А-7.

[0032] Фиг.1А представляет собой изометрическое выполненное с частичным вырывом изображение части горизонтальной коксовой установки 100 с рекуперацией тепла (ʺHHRʺ), выполненной с конфигурацией в соответствии с вариантами осуществления технического решения. Установка 100 включает в себя множество коксовых печей 105. Каждая печь 105 может включать в себя открытую полость, ограниченную подом 160, передней дверью 165, образующей по существу полностью одну сторону печи, заднюю дверь (непоказанную), противоположную по отношению к передней двери 165 и образующую по существу полностью сторону печи, противоположную по отношению к передней двери, две боковые стены 175, проходящие вверх от пода 160 печи между передней дверью 165 и задней дверью, и свод 180, который образует верхнюю поверхность открытой полости камеры 185 печи. Первый конец свода 180 может опираться на первую боковую стену 175, в то время как второй конец свода 180 может опираться на противоположную боковую стену 175, как показано. Смежные печи 105 могут иметь общую боковую стену 175.

[0033] При эксплуатации летучие газы, выделяющиеся из угля, размещенного внутри камеры 185 печи, скапливаются в своде 180 и втягиваются дальше по потоку в системе в целом в нисходящие каналы 112, образованные в одной или обеих боковых стенах 175. Нисходящие каналы 112 соединяют по текучей среде камеру 185 печи с подовым каналом 116, расположенным под подом 160 печи. Подовый канал 116 включает в себя множество проходов 117, расположенных рядом друг с другом, которые образуют петляющую траекторию под подом 160 печи. В то время как проходы 117 на фиг.1А показаны по существу параллельными продольной оси печи 105 (то есть параллельными боковым стенам 175), в дополнительных вариантах осуществления подовый канал 116 может быть выполнен с такой конфигурацией, что, по меньшей мере, некоторые участки проходов 117 будут по существу перпендикулярными продольной оси печи 105 (то есть перпендикулярными боковым стенам 175), в других дополнительных вариантах осуществления подовый канал 116 может быть выполнен с такой конфигурацией, что все или некоторые из проходов будут неперпендикулярными к продольной оси и/или будут по существу змеевидными. Данная схема расположения проиллюстрирована на фиг.1В и рассмотрена ниже с дополнительными подробностями. Летучие газы, выделяющиеся из угля, могут быть подвергнуты сжиганию в подовом канале 116, в результате чего выделяется тепло для поддержания превращения угля в кокс. Нисходящие каналы 112 соединены по текучей среде с дымоходами или восходящими каналами 114, образованными в одной или обеих боковых стенах 175.

[0034] Время от времени для нисходящих каналов 112 могут потребоваться осмотр или обслуживание для гарантирования того, что камера 185 печи останется в открытом сообщении по текучей среде с подовым каналом 116, расположенным под подом 160 печи. Соответственно, в различных вариантах осуществления закрывающие элементы 118 для нисходящих каналов расположены над отверстиями в верхних концевых частях отдельных нисходящих каналов 112. В некоторых вариантах осуществления закрывающие элементы 118 для нисходящих каналов могут быть предусмотрены в виде одного пластинчатого конструктивного элемента. В других вариантах осуществления, таких как показанный на фиг.1А, закрывающие элементы 118 для нисходящих каналов могут быть образованы из множества отдельных закрывающих элементов, которые расположены близко рядом друг с другом или скреплены друг с другом. Определенные варианты осуществления закрывающих элементов 118 для нисходящих каналов включают в себя одно или более смотровых отверстий 120, которые проходят через центральные части закрывающего элемента 118 для нисходящих каналов. Несмотря на то, что смотровое отверстие показано круглым, предусмотрено, что смотровые отверстия 120 могут быть образованы с почти любой криволинейной или многоугольной формой, желательной для конкретного применения. Предусмотрены пробки 122 с формами, которые приблизительно повторяют формы смотровых отверстий 120. Соответственно, пробки 122 могут быть извлечены для визуального осмотра или ремонта нисходящих каналов 112 и возвращены для ограничения непреднамеренного выхода летучих газов. В дополнительных вариантах осуществления вставка может проходить на полной длине канала для взаимодействия со смотровым отверстием. В альтернативных вариантах осуществления вставка может проходить только на части длины канала.

[0035] Кокс производят в печах 105 посредством загрузки угля сначала в камеру 185 печи, нагрева угля в среде, обедненной кислородом, отвода летучей фракции угля и последующего окисления летучих веществ в печи 105 для улавливания и использования выделенного тепла. Летучие вещества угля окисляются в печах 105 в течение удлиненного цикла коксования и выделяют тепло для рекуперативного инициирования коксования угля и превращения его в кокс. Цикл коксования начинается, когда передняя дверь 165 открывается и уголь загружается на под 160 печи. Уголь на поде 160 печи известен как слой угля. Тепло из печи (полученное в результате предыдущего цикла коксования) обеспечивает начало цикла коксования. Приблизительно половина всего тепла, передаваемого слою угля, излучается вниз на верхнюю поверхность слоя угля из светящегося пламени слоя угля и излучающего свода 180 печи. Оставшаяся половина тепла передается слою угля посредством отвода от пода 160 печи, который нагревается за счет конвекционного нагрева, обусловленного улетучиванием газов в подовом канале 116. Таким образом, «волнообразное пластическое течение» частиц угля в процессе коксования и образование кокса с высокой когезионной прочностью продолжаются как с верхней, так и с нижней границ слоя угля.

[0036] Как правило, каждая печь 105 эксплуатируется при отрицательном давлении, так что воздух втягивается в печь во время процесса превращения благодаря перепаду давлений между печью 105 и атмосферой. Первичный воздух для сжигания добавляют в камеру 185 печи для частичного окисления летучих веществ из угля, но количество данного первичного воздуха регулируют так, чтобы только часть летучих веществ, выделившихся из угля, сжигалась в камере 185 печи, в результате чего только часть их энтальпии сгорания выделяется в камере 185 печи. Первичный воздух вводят в камеру 185 печи над слоем угля. Газы, подвергнутые неполному сгоранию, проходят из камеры 185 печи по нисходящим каналам 112 в подовый канал 116, где вторичный воздух добавляют к газам, подвергнутым неполному сгоранию. По мере ввода вторичного воздуха газы, подвергнутые неполному сгоранию, подвергаются более полному сгоранию в подовом канале 116, в результате чего отбирается оставшаяся энтальпия сгорания, которая передается через под 160 печи для «добавления» тепла в камере 185 печи. Отходящие газы, представляющие собой продукты полного или почти полного сгорания, выходят из подового канала 116 по восходящим каналам 114. В конце цикла коксования уголь будет уже подвергнутым коксованию и спеканию для получения кокса. Кокс может быть удален из печи 105 через заднюю дверь посредством использования системы механического извлечения. В завершение кокс тушат (например, подвергают мокрому или сухому тушению) и классифицируют по крупности перед доставкой потребителю.

[0037] Как будет рассмотрено ниже с дополнительными подробностями и со ссылкой на фиг.2А-4В, в ряде вариантов осуществления свод 180, под 160 и/или боковые стены 175 имеют монолитную конструкцию элементов или форму, полученную заранее литьем. Монолитный свод 160 выполнен с конфигурацией, обеспечивающей возможность перекрытия всего или части расстояния между монолитными боковыми стенами 175, и/или включает в себя монолитные боковые стены. В дополнительных вариантах осуществления монолитный свод может включать в себя некоторые или все из монолитных боковых стен 175 с одной или обеих сторон монолитного свода. В других дополнительных вариантах осуществления монолитный под 160 может включать в себя некоторые или все из монолитных боковых стен 175 с одной или обеих сторон монолитного свода 160. Например, монолитный свод 180 может содержать один сегмент, который проходит между боковыми стенами 175, или может содержать два, три, четыре или более сегментов, которые стыкуются между боковыми стенами 175 и в комбинации проходят между боковыми стенами 175, или может содержать монолитный свод с образующими одно целое с ним, монолитными боковыми стенами 175. Аналогичным образом, например, монолитный под 160 может содержать один сегмент, который проходит между боковыми стенами 175, или может содержать два, три, четыре или более сегментов, которые стыкуются между боковыми стенами 175 и в комбинации проходят между боковыми стенами 175, или может содержать монолитный под с образующими одно целое с ним, монолитными боковыми стенами 175. В других дополнительных вариантах осуществления монолитный свод 160, монолитные боковые стены 175 и монолитный под 160 могут образовывать один монолитный конструктивный элемент и могут быть отлиты на месте, или могут быть заранее изготовлены/отлиты и затем перемещены на место. Монолитная конструкция позволяет своду 180 расширяться при нагреве и подвергаться усадке при охлаждении, и при этом не создается возможность усадки отдельных кирпичей и их падения в камеру 185 печи, что вызывает разрушение монолитного свода 180. Соответственно, монолитный свод 180 может обеспечить возможность останова печи 105 или снижения эксплуатации печи до температуры, которая ниже традиционно допустимых температур для заданного материала свода. Как рассмотрено выше, некоторые материалы, подобные кремнезему, становятся по существу термически стабильными по объему при температуре, превышающей определенные температуры (например, около 1200°F (648,9°С) для кварца/кремнезема). При использовании монолитного свода 180 печь из динасового кирпича может быть подвергнута снижению эксплуатации до температуры ниже 1200°F (648,9°С). Другие материалы, такие как глинозем, не имеют верхнего предела, обеспечивающего термически стабильный объем (то есть остаются нестабильными по объему или расширяющимися), и монолитный свод 180 обеспечивает возможность использования данных материалов без разрушения, вызываемого усадкой при охлаждении. В других вариантах осуществления другие материалы или комбинации материалов могут быть использованы для монолитного свода, при этом различные материалы имеют разные соответствующие температуры, обеспечивающие термически стабильный объем. Кроме того, монолитный свод 180 может быть быстро установлен, поскольку целая арка может быть поднята и установлена в заданном положении в виде одного конструктивного элемента. Кроме того, при использовании монолитных сегментов вместо многочисленных отдельных кирпичей монолитный свод 180 может быть создан с формами, отличными от традиционной арки, такими как плоская форма или форма с прямыми краями. Некоторые из данных конструкций показаны на фиг.3 и 4А. В различных вариантах осуществления монолитный свод 180 может быть заранее изготовлен/отлит или предварительно отформован или образован на месте. Монолитный свод 180 может иметь разную ширину (то есть от боковой стены до боковой стены) в разных вариантах осуществления или может включать в себя боковую стену в альтернативных вариантах осуществления. В некоторых вариантах осуществления ширина монолитного свода 180 составляет приблизительно 3 фута (0,9144 м) или более, в то время как в определенных вариантах осуществления ширина составляет 12-15 футов (3,6576-4,572 м). В других вариантах осуществления предварительно изготовленный/литой фасонный компонент, используемый в коксовой печи в соответствии с данным раскрытием изобретения, имеет различные сложные геометрические формы, включая все трехмерные формы при прямо оговоренном исключении формы простого кирпича.

[0038] В некоторых вариантах осуществления монолитный свод 180 по меньшей мере частично выполнен из материала, термически стабильного по объему, так что при нагреве или охлаждении камеры 185 печи монолитный свод 180 не изменяет положения. Как и в случае монолитной конструкции печи в целом, монолитный свод 180, выполненный из материала, термически стабильного по объему, позволяет остановить печь 105 или снизить ее загрузку без усадки отдельных кирпичей в своде 180 и их падении в камеру 185 печи при разрушении. При использовании в данном документе термина «материал, термически стабильный по объему» данный термин может относиться к материалам, которые имеют нулевое расширение, нулевую усадку, почти нулевое расширение и/или почти нулевую усадку или комбинацию данных характеристик при нагреве и/или охлаждении. В некоторых вариантах осуществления материалы, термически стабильные по объему, могут быть заранее отлиты или предварительно отформованы с заданными формами, включая конфигурации в виде отдельных фасонных компонентов или монолитных сегментов. Кроме того, в некоторых вариантах осуществления материалы, термически стабильные по объему, могут быть неоднократно подвергнуты нагреву и охлаждению без оказания влияния на характеристики расширяемости материала, в то время как в других вариантах осуществления материал может быть нагрет и/или охлажден только один раз перед подверганием фазовому изменению или изменению материала, которое влияет на последующие характеристики расширяемости. В конкретном варианте осуществления материал, термически стабильный по объему, представляет собой плавленый кварцевый материал, диоксид циркония, огнеупорный материал или керамический материал. В дополнительных вариантах осуществления другие части печи 105 в качестве дополнения или альтернативы могут быть образованы из материалов, термически стабильных по объему. Например, в некоторых вариантах осуществления перемычка для двери 165 содержит подобный материал. При использовании материалов, термически стабильных по объему, кирпичи традиционных размеров или монолитная конструкция могут быть использованы в качестве свода 180.

[0039] В некоторых вариантах осуществления монолитные конструкции или конструкции, термически стабильные по объему, могут быть использованы в других местах в установке 100, например, над подовым каналом 116, в качестве части пода 160 печи или боковых стен 175 или других частей печи 105. В любом из данных мест монолитные или термически стабильные по объему варианты осуществления могут быть использованы в виде отдельного конструктивного элемента или в виде комбинации секций. Например, свод 180 и/или под 160 печи могут содержать один монолитный компонент, множество монолитных сегментов и/или множество сегментов, выполненных из материала, термически стабильного по объему. В другом варианте осуществления, подобном показанному на фиг.1А, монолитный сегмент над подовым каналом 116 содержит множество сводов/арок, расположенных рядом друг с другом, при этом каждая арка закрывает проход 117 подового канала 116. Поскольку арки образуют один конструктивный элемент, они могут расширяться и подвергаться усадке как единое целое. В дополнительных вариантах осуществления (как будет рассмотрено ниже с дополнительными подробностями), свод подового канала может иметь другие формы, такие как плоский верх, и подобные другие фасонные компоненты могут представлять собой один монолитный сегмент или множество монолитных сегментов. В других дополнительных вариантах осуществления монолитный свод подового канала содержит отдельные монолитные сегменты (например, отдельные арки или плоские части), каждый из которых перекрывает только один проход 117 подового канала 116.

[0040] Фиг.1В представляет собой вид сверху монолитного подового канала 126 горизонтальной коксовой печи с рекуперацией тепла, выполненной с конфигурацией в соответствии с вариантами осуществления технического решения. Монолитный подовый канал 126 имеет ряд признаков, по существу аналогичных монолитному подовому каналу 116, описанному выше со ссылкой на фиг.1А. Например, монолитный подовый канал включает в себя змеевидный или лабиринтный контур проходов 127, выполненных с конфигурацией, обеспечивающей возможность сообщения с коксовой печью (например, коксовой печью 105 по фиг.1А) посредством нисходящих каналов 112 и восходящих каналов 114. Летучие газы, выделяющиеся из угля, размещенного внутри камеры коксовой печи, втягиваются дальше по ходу в нисходящие каналы 112 и в подовый канал 126. Летучие газы, выделяющиеся из угля, могут быть подвергнуты сжиганию в подовом канале 126, в результате чего выделяется тепло для поддержания превращения угля в кокс. Нисходящие каналы 112 соединены по текучей среде с дымоходами или восходящими каналами 114, которые обеспечивают втягивание подвергнутых полному или почти полному сгоранию, отходящих газов из подового канала 126.

[0041] На фиг.1В, по меньшей мере, некоторые участки проходов 127 по существу перпендикулярны продольной оси печи 105 (то есть перпендикулярны боковым стенам 175, показанным на фиг.1А). В альтернативном варианте путь подового канала может быть змеевидным или может включать в себя перегородки для направления потока. В других дополнительных вариантах осуществления подовый канал 126 может представлять собой один монолитный сегмент или множество монолитных сегментов, смежных друг с другом и/или сблокированных вместе. Как и в случае монолитного подового канала 116, показанного на фиг.1А, монолитный подовый канал 126 по фиг.1В может включать в себя часть, представляющую собой монолитный свод, которая перекрывает отдельные проходы 127 или множество проходов 127. Свод монолитного подового канала может содержать плоский монолитный сегмент, одну монолитную арку, множество смежных монолитных арок, комбинацию данных монолитных фасонных компонентов или другие монолитные фасонные компоненты. Кроме того, свод монолитного подового канала может перекрывать изгибы или криволинейные участки и/или повторять форму изгибов или криволинейных участков змеевидного пути подового канала, образуемого проходами 127.

[0042] Фиг.1С представляет собой вид спереди монолитного свода 181, предназначенного для использования вместе с монолитным подовым каналом 126, показанным на фиг.1В и выполненным с конфигурацией в соответствии с вариантами осуществления технического решения. В проиллюстрированном варианте осуществления монолитный свод 181 содержит множество смежных дугообразных частей 181а, 181b, имеющих плоский верх 183. Каждая часть 181а, 181b может быть использована в качестве монолитного свода для отдельного прохода в подовом канале 126. Кроме того, плоский монолитный верх 183 может образовывать монолитный под или монолитную расположенную под подом зону для камеры 185 печи, описанной выше со ссылкой на фиг.1А. В некоторых вариантах осуществления слой кирпичей может быть размещен поверх плоского монолитного верха 183.

[0043] В различных вариантах осуществления монолитный свод 181 может содержать один монолитный сегмент или множество отдельных сегментов (например, отдельных дугообразных частей 181а, 181b), которые разделены возможным, но необязательным соединением 186, показанным пунктирной линией. Соответственно, один монолитный свод 181 может закрывать один проход или множество смежных проходов в монолитном подовом канале 126. Как упомянуто выше, в дополнительных вариантах осуществления монолитный свод 181 может иметь формы, отличные от дугообразной нижней стороны с плоским верхом. Например, свод 181 может быть полностью плоским, полностью дугообразным или криволинейным или иметь другие комбинации данных характеристик. В то время как монолитный свод 181 был описан как предназначенный для использования вместе с монолитным подовым каналом 126 по фиг.1В, он может быть аналогичным образом использован вместе с подовым каналом 116 или камерой 185 коксования, показанными на фиг.1А.

[0044] Фиг.2А представляет собой изометрическое изображение коксовой печи 205, имеющей монолитный свод 280, монолитные стены 275 и монолитный под 260, выполненные с конфигурацией в соответствии с вариантами осуществления технического решения. Печь 205 в основном аналогична печи 105, описанной выше со ссылкой на фиг.1. Например, печь 205 включает в себя монолитный под 260 печи и расположенные напротив друг друга, монолитные боковые стены 275. Монолитный свод 280 образует монолитную конструкцию, при этом монолитный свод 280 проходит между монолитными боковыми стенами 275 и/или монолитные свод 280 и боковые стены 275 представляют собой одну монолитную конструкцию. В проиллюстрированном варианте осуществления монолитный свод 280 содержит множество монолитных сегментов 282 свода, по существу смежных друг с другом и выровненных вдоль длины печи 205 между передней и задней сторонами печи 205. В то время как проиллюстрированы три сегмента 282, в дополнительных вариантах осуществления может быть больше или меньше сегментов 282. В других дополнительных вариантах осуществления свод 280 содержит один монолитный конструктивный элемент, проходящий от передней стороны печи 205 до задней стороны. В некоторых вариантах осуществления множество сегментов 282 используются для облегчения строительства. Отдельные сегменты могут стыковаться в соединениях 284. В некоторых вариантах осуществления стыки 284 заполнены огнеупорным материалом, таким как огнеупорный слой, раствор или другой пригодный материал, для предотвращения инфильтрации воздуха и непреднамеренного выхлопа. В других дополнительных вариантах осуществления, как будет рассмотрено ниже со ссылкой на фиг.4, монолитный свод 280 может содержать множество боковых сегментов между боковыми стенами 275, которые стыкуются или соединяются над подом 260 печи для образования монолитной конструкции.

[0045] Монолитные боковые стены 275 образуют монолитную конструкцию, при этом монолитные боковые стены 275 проходят от монолитного пода 260 до монолитного свода 280 в виде одного монолитного конструктивного элемента. В проиллюстрированном варианте осуществления монолитные боковые стены 275 содержат множество сегментов 277 монолитных стен, по существу смежных друг с другом и выровненных вдоль длины печи 205 между передней и задней сторонами печи 205. В то время как проиллюстрированы три сегмента 277, в дополнительных вариантах осуществления может быть больше или меньше сегментов 277. В других дополнительных вариантах осуществления стены 275 содержат один монолитный конструктивный элемент, проходящий от передней стороны печи 205 до задней стороны. В некоторых вариантах осуществления множество сегментов 277 используются для облегчения строительства. Отдельные сегменты могут стыковаться в соединениях 279. В некоторых вариантах осуществления стыки 279 заполнены огнеупорным материалом, таким как огнеупорный слой, раствор или другой пригодный материал, для предотвращения инфильтрации воздуха и непреднамеренного выхлопа. В других дополнительных вариантах осуществления, как будет рассмотрено ниже со ссылкой на фиг.4, монолитные стены 275 могут содержать множество боковых сегментов между монолитным сводом 280 и подом 260 печи для образования монолитной конструкции.

[0046] Монолитный под 260 образует монолитную конструкцию, при этом монолитный под 260 проходит между монолитными боковыми стенами 275 и/или монолитные под 260 и боковые стены 275 представляют собой одну монолитную конструкцию. В проиллюстрированном варианте осуществления монолитный под 260 содержит множество монолитных сегментов 262 пода, по существу смежных друг с другом и выровненных вдоль длины печи 205 между передней и задней сторонами печи 205. В то время как проиллюстрированы три сегмента 262, в дополнительных вариантах осуществления может быть больше или меньше сегментов 262. В других дополнительных вариантах осуществления монолитный под 260 содержит один монолитный конструктивный элемент, проходящий от передней стороны печи 205 до задней стороны. В некоторых вариантах осуществления множество сегментов 262 используются для облегчения строительства. Отдельные сегменты могут стыковаться в соединениях 264. В некоторых вариантах осуществления стыки 264 заполнены огнеупорным материалом, таким как огнеупорный слой, раствор или другой пригодный материал, для предотвращения инфильтрации воздуха и непреднамеренного выхлопа. В других дополнительных вариантах осуществления, как будет рассмотрено ниже со ссылкой на фиг.4, монолитный под 260 может содержать множество боковых сегментов между боковыми стенами 275, которые стыкуются или соединяются под монолитным сводом 280 для образования монолитной конструкции.

[0047] Фиг.2В представляет собой вид спереди монолитного свода 280 по фиг.2А, смещающегося между конфигурацией 280а после усадки и расширенной конфигурацией 280b в соответствии с вариантами осуществления технического решения. Как рассмотрено выше, традиционные материалы свода расширяются при нагреве печи и подвергаются усадке при охлаждении. Данная усадка может привести к образованию пространства между отдельными кирпичами печи и вызвать падение кирпичей, находящихся в своде, в камеру печи при разрушении. Однако при использовании монолитных сегментов, например, монолитного свода, монолитный свод 280 расширяется и подвергается усадке, как один конструктивный элемент, и не разрушается при охлаждении. Аналогичным образом, монолитный под 260, монолитные стены 275 или комбинированные монолитные сегменты будут расширяться и подвергаться усадке, как один конструктивный элемент.

[0048] Конструкция печи 205 обеспечивает опорную конструкцию для подобного расширения и подобной усадки монолитных фасонных компонентов или конструктивных элементов при нагреве и охлаждении. Более конкретно, монолитные боковые стены 275, которые обеспечивают опору для монолитного свода 280, могут иметь ширину W, которая в достаточной степени превышает ширину монолитного свода 280 для обеспечения полной опоры для монолитного свода 280 при смещении монолитного свода 280 в боковом направлении между конфигурацией 280а после усадки и расширенной конфигурацией 280b. Например, ширина W может представлять собой, по меньшей мере, сумму ширины монолитного свода 280 и расстояния D, обусловленного расширением. Следовательно, когда монолитный свод 280 расширяется или смещается в боковом направлении наружу при нагреве и подвергается усадке и смещается в боковом направлении снова внутрь при охлаждении, монолитные боковые стены 275 постоянно обеспечивают опору для монолитного свода 280. Монолитный свод 280 может аналогичным образом расширяться или смещаться в продольном направлении наружу при нагреве и подвергаться усадке и смещаться в продольном направлении внутрь при охлаждении. Передняя и задняя стены (или дверные рамы) печи 205 могут быть выполнены с соответствующими размерами для приспосабливания к данному смещению.

[0049] В дополнительных вариантах осуществления монолитный свод 280 может опираться на опору для свода в отличие от опирания непосредственно на монолитные боковые стены 275. Подобная опора может быть присоединена к боковым стенам 275 или может представлять собой конструктивный элемент, независимый от боковых стен 275. В других дополнительных вариантах осуществления вся печь может быть выполнена из материала, который расширяется и подвергается усадке, и может расширяться и подвергаться усадке вместе со сводом 280, и может не требовать боковых стен, имеющих ширину, такую же большую, как ширина W, показанная на фиг.2В, поскольку монолитный свод 280 остается по существу выровненным относительно расширяющихся монолитных боковых стен 275 при нагреве и охлаждении. Аналогичным образом, если как монолитный свод 280, так и монолитные боковые стены 275 будут выполнены из материала, термически стабильного по объему, то монолитные боковые стены 275 могут оставаться по существу выровненными относительно монолитного свода 280 при нагреве и охлаждении, и монолитные боковые стены 275 необязательно должны быть значительно более широкими, чем (или даже такими же широкими, как) монолитный свод 280. В некоторых вариантах осуществления боковые стены 275 (монолитные или кирпичные), передняя или задняя дверные рамы и/или свод 280 могут удерживаться на месте за счет системы сжатия или растяжения, такой как подпружиненная система. В конкретном варианте осуществления система сжатия может включать в себя одну или более опорных стоек, предназначенных для восприятия распора арки, расположенных на наружной части боковых стен 275 и выполненных с конфигурацией, обеспечивающей возможность воспрепятствования смещению боковых стен 275 наружу. В дополнительных вариантах осуществления такая система сжатия отсутствует.

[0050] Фиг.2С представляет собой вид спереди монолитных боковых стен 177 печи, предназначенных для обеспечения опоры для монолитного свода 281, выполненного с конфигурацией в соответствии с дополнительными вариантами осуществления технического решения. Монолитные боковые стены 177 и монолитный свод 281 в основном аналогичны монолитным боковым стенам 175 и монолитному своду 280, показанным на фиг.2В. Однако в варианте осуществления, показанном на фиг.2С, монолитные боковые стены 177 и монолитный свод 281 имеют расположенную под углом или наклонную поверхность 287. Таким образом, когда монолитный свод 281 расширяется на расстояние D при нагреве (то есть смещается из положения 281а в положение 281b), монолитный свод 281 смещается вдоль наклонной поверхности верхней части монолитной боковой стены 177 в соответствии с конфигурацией поверхности 287 контакта. Аналогичным образом, когда монолитная боковая стена 177 расширяется при нагреве с увеличением высоты Н, монолитный свод 281 смещается вдоль наклонной поверхности верхней части монолитной боковой стены 177 в соответствии с конфигурацией поверхности 287 контакта и компенсирует разницу в тепловом расширении.

[0051] В других вариантах осуществления монолитный свод 281 и монолитные боковые стены 177 могут сопрягаться посредством других конфигураций, таких как углубления, пазы, перекрывающиеся части и/или элементы, обеспечивающие взаимоблокировку. Например, фиг.2D представляет собой вид спереди монолитных боковых стен 179 печи, предназначенных для обеспечения опоры для монолитного свода 283, выполненного с конфигурацией в соответствии с дополнительными вариантами осуществления технического решения. Монолитные боковые стены 179 и монолитный свод 283 в основном аналогичны монолитным боковым стенам 175 и монолитному своду 280, показанным на фиг.2В. Однако в варианте осуществления, показанном на фиг.2D, монолитные боковые стены 179 и монолитный свод 283 имеют ступенчатую или зигзагообразную зону 289 сопряжения. Таким образом, когда монолитный свод 283 расширяется на расстояние D при нагреве (то есть смещается из положения 283а в положение 283b), монолитный свод 283 смещается вдоль ступенчатой поверхности верхней части монолитной боковой стены 179 в соответствии с конфигурацией зоны 289 сопряжения.

[0052] Аналогичным образом, в других вариантах осуществления монолитный под и монолитные боковые стены могут сопрягаться при аналогичных конфигурациях, таких как углубления, пазы, перекрывающиеся части и/или элементы, обеспечивающие взаимоблокировку. Например, монолитные боковые стены могут опираться на монолитный под, выполненный с конфигурацией в соответствии с дополнительными вариантами осуществления технического решения. Монолитные боковые стены и монолитный под в основном аналогичны монолитным боковым стенам 175 и монолитному поду 260, показанным на фиг.2В. Тем не менее, монолитные боковые стены и монолитный под могут иметь ступенчатую или зигзагообразную зону сопряжения, аналогичную зоне сопряжения монолитных боковых стен и монолитного свода, показанной в варианте осуществления, показанном на фиг.2D. В других дополнительных вариантах осуществления монолитные компоненты могут включать в себя множество различных зон сопряжения с углублениями/фиксаторами, шпунтовым соединением, наклонных или аналогичных зон сопряжения. Другие конфигурации зон сопряжения включают в себя углубления, пазы, перекрывающиеся части и/или элементы, обеспечивающие взаимоблокировку.

[0053] Фиг.3 представляет собой изометрическое изображение коксовой печи 305, имеющей монолитный свод 380, выполненный с конфигурацией в соответствии с дополнительными вариантами осуществления технического решения. Поскольку монолитный свод 380 отформован/изготовлен заранее, он может принимать формы, отличные от традиционной дуги. В проиллюстрированном варианте осуществления монолитный свод 380 имеет, например, по существу плоскую поверхность. Данная конструкция может обеспечить минимальные затраты на материалы. В других вариантах осуществления могут быть использованы другие формы монолитного свода для улучшения распределения газов в печи 305, для минимизации затрат на материалы или для обеспечения других факторов эффективности. Кроме того, как показано на фиг.3, монолитный свод 380, монолитные поды 360 и монолитные стены 375 могут быть скомбинированы для образования монолитной конструкции или монолитной коксовой печи.

[0054] Фиг.4А представляет собой изометрическое изображение коксовой печи 405, имеющей монолитный свод 480, выполненный с конфигурацией в соответствии с другими вариантами осуществления технического решения. Свод 405 содержит множество монолитных частей 482 (например, две монолитные части 482), которые стыкуются в месте 486 соединения над подом 160 печи. Стык 486 может быть герметизирован и/или изолирован посредством любого пригодного огнеупорного материала в случае необходимости. В различных вариантах осуществления стык (-и) 486 может (могут) быть расположен (-ы) в центре свода 480 или может (могут) быть смещен (-ы) от центра. Монолитные части 482 могут иметь одинаковый размер или разные размеры. Монолитные части 482 могут быть по существу горизонтальными или расположенными под углом (как показано) относительно пода 160 печи. Угол может быть выбран для оптимизации распределения воздуха в камере печи. В дополнительных вариантах осуществления может быть предусмотрено большее или меньшее число монолитных частей 482. Кроме того, монолитный свод, монолитные поды и монолитные стены могут быть скомбинированы для образования монолитной конструкции или монолитной коксовой печи.

[0055] Фиг.4В представляет собой вид спереди монолитного свода 480 по фиг.4А, выполненного с конфигурацией в соответствии с дополнительными вариантами осуществления технического решения. Как показано на фиг.4В, монолитные части 482 могут включать в себя сопрягающийся элемент в соединении 486 для обеспечения лучшего крепления монолитных частей 482 друг к другу. Например, в проиллюстрированном варианте осуществления соединение 486 содержит штырь 492 на одной монолитной части 482, выполненный с возможностью вдвигания в паз 490 и сопряжения с пазом 490 на смежной монолитной части 482. В дополнительных вариантах осуществления соединение 486 может содержать другие углубления, пазы, перекрывающиеся элементы, элементы, обеспечивающие взаимоблокировку, или другие типы зон сопряжения. В других дополнительных вариантах осуществления раствор используется для герметизации или заполнения соединения/стыка 486. В других дополнительных вариантах осуществления монолитный свод, монолитные поды и монолитные стены могут быть скомбинированы для образования монолитной конструкции или монолитной коксовой печи.

[0056] В то время как проиллюстрированный сопрягающийся элемент находится вдоль стыка 486, который по существу параллелен боковым стенам 175, в дополнительных вариантах осуществления сопрягающийся элемент может быть использован в стыке, который по существу перпендикулярен боковым стенам 175. Например, любой из сопрягающихся элементов, описанных выше, может быть использован в соединениях/стыках 284 между сегментами 282 свода по фиг.2А. Таким образом, сопрягающиеся элементы могут быть использованы в любом стыке в своде 480 независимо от того, ориентированы ли монолитные части в боковом направлении или в направлении спереди назад над подом печи. В соответствии с аспектами раскрытия изобретения секция свода или заранее изготовленная секция может представляет собой свод печи, восходящую арку, нисходящую арку, J-образный компонент, одну арку подового канала или множество арок подового канала, люк для очистки нисходящего канала, криволинейные угловые секции и/или комбинированные части из любых из вышеуказанных секций. В некоторых вариантах осуществления монолитный свод образован по меньшей мере частично из материала, термически стабильного по объему. В дополнительных вариантах осуществления монолитный свод образован в виде монолитного сегмента или нескольких монолитных сегментов, проходящих между опорами, такие как боковые стены печи. В других дополнительных вариантах осуществления монолитный свод образован так, что он перекрывает множество печей. В других дополнительных вариантах осуществления монолитный свод включает в себя образующие одно целое с ним, монолитные боковые стены.

[0057] Фиг.5А показывает частичный выполненный с вырывом вид части монолитного подового канала 516 горизонтальной коксовой печи с рекуперацией тепла, выполненной с конфигурацией в соответствии с вариантами осуществления технического решения. Нисходящие каналы 112 соединяют по текучей среде камеру 185 печи с монолитным подовым каналом 516. Монолитный подовый канал 516 включает в себя множество расположенных рядом друг с другом проходов 517 под подом печи. Как рассмотрено в отношении печи 105, проходы 517 на фиг.5А показаны по существу параллельными продольной оси печи. Однако в других вариантах осуществления монолитный подовый канал 516 может быть выполнен с такой конфигурацией, что, по меньшей мере, некоторые участки проходов 517 будут по существу перпендикулярными к продольной оси печи. В других дополнительных вариантах осуществления монолитный подовый канал может быть выполнен с такой конфигурацией, что, по меньшей мере, некоторые участки проходов 517 будут неперпендикулярными или змеевидными.

[0058] Проходы 517 разделены стенами 520 монолитного подового канала. При этом предусмотрено, что стены 520 монолитного подового канала могут быть образованы в виде цельной конструкции, такой как цельная отливка или элемент, отлитый на месте. Однако в других вариантах осуществления множество сегментов 522 стены монолитного подового канала соединены друг с другом для образования отдельных стен 520 монолитного подового канала. Как показано на фиг.5В и 5D, отдельные сегменты 522 стены монолитного подового канала могут быть выполнены с гребнеобразным выступом 524, выступающим наружу от одного конца и проходящим вертикально. Аналогичным образом, сегменты 522 стены монолитного подового канала могут включать в себя канавку 526, которая проходит вертикально внутри на противоположном конце. Таким образом, противоположные сегменты 522 стены монолитного подового канала могут быть размещены близко рядом друг с другом, так что гребнеобразный выступ 524 одного сегмента 522 стены монолитного подового канала размещается внутри канавки 526 соседнего сегмента 522 стены монолитного подового канала. Помимо или вместо сопрягающихся гребнеобразного выступа 524 и канавки 526 сегменты 522 стены монолитного подового канала могут быть выполнены с вырезом 528 на одном конце и выступом 530, который выступает от противоположного конца. Вырез 528 и выступ 530 выполнены с такими формами и расположены так, что один сегмент 522 стены монолитного подового канала может соединяться с соседним сегментом 522 стены монолитного подового канала посредством взаимного соединения выреза 528 и выступа 530. Как будет понятно специалисту в данной области техники, альтернативные геометрические системы, системы с возвратно-поступательным перемещением или системы блокировки предусмотрены в пределах объема данного раскрытия изобретения.

[0059] Летучие газы, выделяющиеся из угля в печи, направляются в подовый канал 516 посредством нисходящих каналов 512, которые соединены по текучей среде с дымоходами или восходящими каналами 514 посредством подового канала 516. Летучие газы направляются вдоль петляющей траектории по подовому каналу 516. Как показано на фиг.5А, летучие газы выходят из нисходящих каналов 512 и направляются вдоль пути для текучих сред через проходы 517. В частности, блокирующая стеновая секция 532 расположена так, что она проходит поперек между стеной 520 подового канала и наружной стеной 534 подового канала, между нисходящими каналами 512 и восходящими каналами 514. В, по меньшей мере, одном варианте осуществления сегмент 523 стены подового канала включает в себя гребнеобразный выступ 536, который выступает наружу от сегмента 523 стены подового канала и проходит вертикально. Один конец блокирующей стеновой секции 532 включает в себя канавку 538, которая проходит вертикально внутри. Таким образом, сегмент 523 стены подового канала может быть размещен близко рядом с блокирующей стеновой секцией 532 так, что гребнеобразный выступ 536 размещается в канавке 538 для фиксации положения противостоящих конструктивных элементов друг относительно друга. Таким образом, по существу предотвращается переток летучих газов по пути для текучих сред от нисходящих каналов 512 и восходящих каналов 514.

[0060] Когда летучие газы проходят вдоль пути для текучих сред по подовому каналу 516, они вытесняются вокруг концевых частей стен 520 подового канала, которые могут заканчиваться, не доходя до торцевых стен 540 подового канала. Зазоры между концевой частью стен 520 подового канала и торцевыми стенами 540 подового канала в различных вариантах осуществления предусмотрены с арочными секциями 542 для перекрытия зазора. В некоторых вариантах осуществления арочные секции 542 могут быть U-образными и образуют пару противоположных стоек, предназначенных для контактного взаимодействия с подом 543 подового канала, и верхнюю концевую часть, предназначенную для контактного взаимодействия с подом печи. В других вариантах осуществления арочная секция 542 может быть дугообразной или плоской консольной секцией, образующей одно целое со стеной 520 подового канала и выступающей от стены 520 подового канала. В других вариантах осуществления, таких как варианты осуществления, показанные на фиг.5А и 5Н, арочные секции 542 являются J-образными и имеют верхнюю концевую часть 544 с дугообразной нижней поверхностью 546 и верхней поверхностью 548, которая выполнена с формой, обеспечивающей контактное взаимодействие с подом печи. Одна стойка 550 проходит вниз от одного конца верхней концевой части 544 для контактного взаимодействия с подом 543 подового канала. Боковая часть стойки 550 расположена близко рядом со свободной концевой частью стены 520 подового канала. Свободная концевая часть 552 верхней концевой части 544, противоположная по отношению к стойке 550, в некоторых вариантах осуществления входит в контактное взаимодействие с местом 554 крепления на стене 520 подового канала для обеспечения опоры для данной стороны арочной секции 542. В некоторых вариантах осуществления место 554 крепления представляет собой углубление или вырез, образованное (-ый) в стене 520 подового канала. В других вариантах осуществления место 554 крепления выполнено в виде гребнеобразной части соседнего конструктивного элемента, такого как торцевая стена 540 подового канала. Когда летучие газы проходят вокруг концевых частей стен 520 подового канала, летучие газы сталкиваются с угловыми зонами в определенных вариантах осуществления, где торцевые стены 540 подового канала стыкуются с наружными стенами 534 подового канала и стенами 520 подового канала. Подобные угловые зоны имеют по определению противоположные поверхности, которые входят в контактное взаимодействие с летучими газами и вызывают турбулентность, которая нарушает плавное ламинарное течение летучих газов. Соответственно, некоторые варианты осуществления настоящего технического решения включают в себя угловые секции 556 подового канала в угловых зонах для уменьшения нарушения течения/потока летучих газов. Как показано на фиг.5G, варианты осуществления угловых секций 556 подового канала включают в себя угловую заднюю поверхность 558, которой придана такая форма, чтобы она входила в контактное взаимодействие с угловыми зонами подового канала 516. Противоположные, передние поверхности 560 угловых секций 556 подового канала выполнены с криволинейной или вогнутой формой. В других вариантах осуществления угловая секция представляет собой изогнутый карман. При эксплуатации криволинейная форма обеспечивает уменьшение застойных областей и сглаживание переходных зон в потоке. Таким образом, турбулентность в потоке летучих газов может быть уменьшена, когда путь для текучих сред проходит через угловые зоны подового канала 516. Верхним поверхностям угловых секций 556 подового канала может быть придана форма, обеспечивающая их контактное взаимодействие с подом печи для создания дополнительной опоры.

[0061] В различных коксовых печах по предшествующему уровню техники наружные стены подового канала образованы из кирпича. Соответственно, нисходящие каналы и восходящие каналы, которые проходят через наружные стены подового канала, образованы с плоскими противоположными стенками, которые соединяются в углах. Соответственно, путь для текучих сред, проходящий по нисходящим каналам и восходящим каналам, является турбулентным и приводит к уменьшению оптимального потока текучих сред. Кроме того, неровные поверхности кирпича и геометрия угловых зон нисходящих каналов и восходящих каналов способствуют накапливанию отходов и частиц в течение некоторого времени, что вызывает дополнительное ограничение потока текучих сред. Как показано на фиг.5А и 5Е, варианты осуществления настоящего технического решения образуют, по меньшей мере, части наружных стен 534 монолитного подового канала посредством монолитных блоков 562 с каналами. В некоторых вариантах осуществления блоки 562 с каналами включают в себя один или более каналов 564, имеющих открытые концы, которые проходят на всей ширине монолитных блоков 562 с каналами, и закрытые боковые стенки. В других вариантах осуществления монолитные блоки 566 с каналами включают в себя один или более открытых каналов 568, которые имеют открытые концы, которые проходят на всей ширине монолитных блоков 566 с каналами, и боковые стенки, которые открыты с одной стороны монолитных блоков 566 с каналами для образования открытых частей 570 каналов. В различных вариантах осуществления монолитные блоки 566 с каналами расположены на уровне пода подового канала. Блоки 562 с каналами расположены поверх монолитных блоков 566 с каналами так, что концы каналов 564 и концы открытых каналов 568 находятся в открытом сообщении по текучей среде друг с другом. При данной ориентации открытые части 570 каналов в одной группе монолитных блоков 566 с каналами могут служить в качестве выхода для нисходящих каналов 512. Аналогичным образом, открытые части 570 каналов в другой группе блоков 566 с каналами могут служить в качестве входа для восходящих каналов 514. Более одного блока 562 с каналами может быть размещено поверх каждого блока 566 с каналами в зависимости от заданной высоты наружной стены 534 подового канала и подового канала 516.

[0062] Как показано на фиг.6, проходы 517 подового канала 516 могут быть закрыты подом 660 печи, который может содержать множество монолитных сегментов 662, выполненных из материала, термически стабильного по объему. В частности, как показано на фиг.6, монолит над подовым каналом 516 образован из множества расположенных рядом друг с другом арок, при этом каждая арка закрывает проход 517 подового канала 516. Нижние концевые части 664 монолитных сегментов 661 расположены на верхних поверхностях стен 520 подового канала и наружных стен 534 подового канала. В соответствии с дополнительными аспектами плоский монолитный слой или сегментированный слой кирпичей может закрывать верхнюю часть монолитных сегментов 662. Кроме того, как рассмотрено ранее в связи с другими аспектами настоящего технического решения, вся печь может быть выполнена из расширяющегося и подвергающегося усадке материала монолитных компонентов или конструктивных элементов так, что некоторые или все из компонентов конструкции печи могут расширяться и подвергаться усадке вместе друг с другом. Соответственно, если монолитные сегменты 662, стены 520 подового канала и наружные стены 534 подового канала выполнены из материала, термически стабильного по объему, то монолитные сегменты 662, стены 520 подового канала и наружные стены 534 подового канала могут оставаться по существу выровненными друг относительно друга при нагреве и охлаждении. Тем не менее, предусмотрено, что в определенных применениях один или более из компонентов, представляющих собой монолитные сегменты 662, стены 520 подового канала и наружные стены 534 подового канала, могут быть выполнены из материалов, отличных от материала, термически стабильного по объему. Подобные конкретные ситуации могут возникать во время ремонта или модернизации существующей коксовой печи с отлитыми/изготовленными заранее компонентами конструкции. В дополнительных применениях данные один или более из компонентов, представляющих собой монолитные сегменты, стены подового канала и наружные стены подового канала, могут быть выполнены из глинозема или других материалов, поддающихся тепловому расширению. Аналогичным образом предусмотрено, что некоторые или все из остальных компонентов, описанных в данном документе, такие как закрывающий элемент 118 для нисходящего канала, блокирующие стеновые секции 532, торцевые стены 540 подового канала, арочные секции 542, угловые секции 556 подового канала, блоки 522 с каналами и блоки 523 с каналами, могут быть образованы из материала, термически стабильного по объему, и/или могут быть футерованы материалом, термически стабильным по объему.

[0063] В соответствии с аспектами раскрытия изобретения печь может быть создана из монолитных изготовленных/отлитых заранее, соединяемых с обеспечением взаимоблокировки или сопрягающихся фасонных компонентов, образующих сборную печь. Например, монолитный свод с составляющими одно целое с ним, боковыми стенами может быть размещен на сборном поде с монолитными стенами подового канала, таким образом, вся печь может быть создана из множества изготовленных/отлитых заранее, фасонных компонентов, как показано на фиг.1А. В альтернативных вариантах осуществления вся печь может быть создана из одного заранее изготовленного компонента. В дополнительных вариантах осуществления печь может быть создана из одного или более заранее изготовленных/отлитых фасонных компонентов, сопрягающихся с отдельными кирпичами для образования гибридной конструкции печи. Аспекты гибридной конструкции печи могут быть особенно эффективны при ремонтах печей, как дополнительно показано на фигурах.

[0064] Фиг.7 представляет собой блок-схему, иллюстрирующую способ 700 снижения эксплуатации горизонтальной коксовой печи с рекуперацией тепла. Способ может включать использование изготовленного/отлитого заранее, монолитного компонента для замены кирпичных конструкций или может включать создание горизонтальной коксовой печи из заранее изготовленных монолитных секций. В блоке 710 способ 700 включает образование конструкции коксовой печи, имеющей свод печи над камерой печи. Свод или заранее изготовленная секция может представлять собой свод печи, восходящую арку, нисходящую арку, J-образный компонент, единственную арку подового канала или множество арок подового канала, люк для очистки нисходящего канала, криволинейные угловые секции и/или комбинированные части из любых из вышеуказанных секций. В некоторых вариантах осуществления свод образуют по меньшей мере частично посредством материала, термически стабильного по объему. В дополнительных вариантах осуществления свод образуют в виде монолита (или нескольких монолитных сегментов), проходящего (-их) между опорами, такими как боковые стены печи. В дополнительных вариантах осуществления способ 700 включает образование конструкции коксовой печи, имеющей множество монолитных секций.

[0065] В блоке 720 способ 700 включает нагрев камеры коксовой печи. В некоторых вариантах осуществления камеру печи нагревают до температуры, превышающей температуру, обеспечивающую термически стабильный объем заданного материала (например, превышающей 1200°F (648,9°С) в случае печи с динасовой футеровкой). Способ 700 включает затем снижение эксплуатации коксовой печи до температуры, которая ниже температуры, обеспечивающей термически стабильный объем, в блоке 730. Для материалов, имеющих температуру, обеспечивающую термически стабильный объем, подобных кремнезему/кварцу, это включает снижение температуры печи ниже данной температуры (например, ниже 1200°F (648,9°С) в случае печи с динасовой футеровкой). Для материалов, термически стабильных по объему, подобных плавленому кварцу, или материалов, не имеющих температуры, обеспечивающей термически стабильный объем, подобных глинозему, этап снижения эксплуатации коксовой печи до температуры, которая ниже температуры, обеспечивающей термически стабильный объем, включает снижение эксплуатации/температуры печи до любой меньшей температуры. В конкретных вариантах осуществления снижение эксплуатации коксовой печи включает полный останов коксовой печи. В дополнительных вариантах осуществления снижение эксплуатации коксовой печи включает снижение эксплуатации коксовой печи до температуры, составляющей приблизительно 1200°F (648,9°С) или менее. В некоторых вариантах осуществления эксплуатацию коксовой печи снижают до значений, составляющих 50% или менее от максимальной производственной мощности. В блоке 740 способ 700 дополнительно включает сохранение конструкции коксовой печи, включая целостность свода печи. Таким образом, эксплуатацию печи снижают без разрушения, с которым сталкиваются в традиционных печах. В некоторых вариантах осуществления эксплуатацию печи снижают, не вызывая существенной усадки свода. Способ, описанный выше, может быть применен для камеры коксования, подового канала, нисходящего канала, восходящего канала, стен, подов или других частей печи.

Примеры

[0066] Нижеприведенные Примеры иллюстрируют ряд вариантов осуществления настоящего технического решения.

1. Камера коксовой печи, содержащая:

монолитную секцию подового канала, в которой имеется змеевидный путь;

переднюю стену, проходящую вертикально вверх от монолитной секции подового канала, и заднюю стену, противоположную по отношению к передней стене;

первую боковую стену, проходящую вертикально вверх от пода между передней стеной и задней стеной, и вторую боковую стену, противоположную по отношению к первой боковой стене; и

монолитный свод, расположенный над монолитной секцией подового канала и проходящий от первой боковой стены до второй боковой стены.

2. Камера коксовой печи по пункту 1 формулы изобретения, в которой монолитный свод содержит множество монолитных частей, проходящих от первой боковой стены до второй боковой стены, при этом множество монолитных частей расположены по существу рядом друг с другом между передней стеной и задней стеной.

3. Камера коксовой печи по пункту 1 формулы изобретения, в которой:

по меньшей мере, один из компонентов, представляющих собой монолитный свод и боковые стены, выполнен с конфигурацией, обеспечивающей возможность смещения, усадки или расширения на регулируемую величину при нагреве или охлаждении камеры коксовой печи;

монолитный свод содержит первую концевую часть, опирающуюся на первую боковую стену, и вторую концевую часть, расположенную напротив первой концевой части и опирающуюся на вторую боковую стену; и

первая боковая стена и вторая боковая стена имеют площадь поверхности контакта, превышающую регулируемую величину.

4. Камера коксовой печи по пункту 3 формулы изобретения, в которой монолитный свод содержит множество смежных арок.

5. Камера коксовой печи по пункту 1 формулы изобретения, в которой монолитный свод имеет неарочную форму.

6. Камера коксовой печи по пункту 1 формулы изобретения, в которой монолитный свод имеет по существу плоскую форму.

7. Камера коксовой печи по пункту 1 формулы изобретения, в которой монолитный свод содержит материал, термически стабильный по объему.

8. Камера коксовой печи по пункту 1 формулы изобретения, в которой монолитный свод содержит, по меньшей мере, один из плавленого кварца, диоксида циркония или огнеупорного материала.

9. Камера коксовой печи по пункту 1 формулы изобретения, при этом камера образует камеру горизонтальной коксовой печи с рекуперацией тепла.

10. Камера коксовой печи по пункту 1 формулы изобретения, в которой монолитный свод стыкуется с, по меньшей мере, одной из первой боковой стены или второй боковой стены посредством соединения внахлестку или соединения в замок.

11. Камера коксовой печи по пункту 1 формулы изобретения, в которой первая и вторая боковые стены представляют собой монолитные секции.

12. Камера коксовой печи по пункту 1 формулы изобретения, в которой секция подового канала, первая и вторая боковые стены и секция свода представляют собой монолитные компоненты.

13. Камера коксовой печи по пункту 1 формулы изобретения, при этом печь не включает в себя по существу никаких кирпичей.

14. Камера коксовой печи, содержащая:

под камеры;

множество боковых стен, по существу ортогональных к поду камеры; и

монолитный компонент, расположенный над подом камеры и по меньшей мере частично перекрывающий зону между, по меньшей мере, двумя боковыми стенами, при этом монолитный компонент содержит материал, термически стабильный по объему.

15. Камера коксовой печи по пункту 14 формулы изобретения, в которой материал, термически стабильный по объему, содержит плавленый кварц или диоксид циркония.

16. Камера коксовой печи по пункту 14 формулы изобретения, в которой монолитный компонент содержит поверхность, параллельную поду, дугообразную или расположенную под углом относительно пода.

17. Камера коксовой печи по пункту 14 формулы изобретения, при этом камера образует камеру коксования или подовый канал.

18. Камера коксовой печи по пункту 17 формулы изобретения, при этом камера содержит множество монолитных компонентов.

19. Способ снижения эксплуатации горизонтальной коксовой печи с рекуперацией тепла, при этом способ включает:

образование конструкции коксовой печи, имеющей под, первую боковую стену и вторую боковую стену, противоположную по отношению к первой боковой стене, и свод печи над подом в пространстве по меньшей мере частично между первой боковой стеной и второй боковой стеной, при этом, по меньшей мере, один из компонентов, представляющих собой под, первую боковую стену, вторую боковую стену или свод печи, является монолитным компонентом;

нагрев коксовой печи;

снижение эксплуатации коксовой печи до температуры, которая ниже температуры, обеспечивающей термически стабильный объем; и

сохранение конструкции коксовой печи.

20. Способ по пункту 19 формулы изобретения, в котором образование конструкции коксовой печи включает образование печи по меньшей мере частично из материала, термически стабильного по объему.

21. Способ по пункту 19 формулы изобретения, в котором образование конструкции коксовой печи включает образование монолита, перекрывающего, по меньшей мере, часть расстояния между первой боковой стеной и второй боковой стеной.

22. Способ по пункту 19 формулы изобретения, в котором образование конструкции коксовой печи включает образование конструкции коксовой печи по меньшей мере частично из динасового кирпича, и в котором снижение эксплуатации коксовой печи до температуры, которая ниже температуры, обеспечивающей термически стабильный объем, включает снижение эксплуатации коксовой печи до температуры ниже 1200°F (648,9°С).

23. Способ по пункту 19 формулы изобретения, в котором снижение эксплуатации коксовой печи включает снижение эксплуатации печи при эксплуатации до 50% или менее от производственной мощности.

24. Способ по пункту 19 формулы изобретения, в котором снижение эксплуатации коксовой печи включает останов печи.

25. Камера коксовой печи, содержащая:

под печи;

переднюю концевую часть и заднюю концевую часть, противоположную по отношению к передней концевой части;

первую боковую стену, проходящую вертикально вверх от пода между передней стеной и задней стеной, и вторую боковую стену, противоположную по отношению к первой боковой стене;

свод, расположенный над подом и проходящий от первой боковой стены до второй боковой стены; и

подовый канал, содержащий материал, термически стабильный по объему, и имеющий множество смежных проходов между первой боковой стеной и второй боковой стеной.

26. Камера коксовой печи по пункту 25 формулы изобретения, в которой материал, термически стабильный по объему, содержит плавленый кварц или диоксид циркония.

27. Камера коксовой печи по пункту 25 формулы изобретения, в которой подовый канал включает в себя, по меньшей мере, одну стену подового канала, состоящую из множества сегментов стены подового канала.

28. Камера коксовой печи по пункту 27 формулы изобретения, в которой сегменты стены подового канала состоят из материала, термически стабильного по объему.

29. Камера коксовой печи по пункту 27 формулы изобретения, в которой сегменты стены подового канала соединены друг с другом посредством взаимодействующих элементов, представляющих собой гребнеобразный выступ и канавку и связанных с концевыми частями сегментов стены подового канала.

30. Камера коксовой печи по пункту 27 формулы изобретения, в которой сегменты стены подового канала соединены друг с другом посредством взаимодействующих элементов, представляющих собой вырез и выступ и связанных с концевыми частями сегментов стены подового канала.

31. Камера коксовой печи по пункту 25 формулы изобретения, в которой подовый канал включает в себя, по меньшей мере, одну блокирующую стеновую секцию, соединенную с, по меньшей мере, одной стеной подового канала и проходящую по существу поперечно от, по меньшей мере, одной стены подового канала, при этом данная, по меньшей мере, одна блокирующая стеновая секция состоит из материала, термически стабильного по объему.

32. Камера коксовой печи по пункту 31 формулы изобретения, в которой данная, по меньшей мере, одна блокирующая стеновая секция и, по меньшей мере, одна стена подового канала соединены друг с другом посредством взаимодействующих элементов, представляющих собой гребнеобразный выступ и канавку и связанных с концевой частью данного, по меньшей мере, одного блокирующего стенового сегмента и боковой частью данной, по меньшей мере, одной стены подового канала.

33. Камера коксовой печи по пункту 25 формулы изобретения, в которой подовый канал включает в себя, по меньшей мере, одну по существу J-образную арочную секцию, перекрывающую зазор между концевой частью, по меньшей мере, одной стены подового канала и торцевой стеной подового канала.

34. Камера коксовой печи по пункту 33 формулы изобретения, в которой арочная секция включает в себя дугообразную верхнюю концевую часть и стойку, свисающую от одного конца верхней концевой части, при этом противоположный свободный конец дугообразной верхней концевой части функционально соединен с торцевой стеной подового канала между подом подового канала и подом печи.

35. Камера коксовой печи по пункту 33 формулы изобретения, в которой данная, по меньшей мере, одна арочная секция состоит из материала, термически стабильного по объему.

36. Камера коксовой печи по пункту 25 формулы изобретения, в которой подовый канал включает в себя, по меньшей мере, одну угловую секцию подового канала, имеющую заднюю поверхность, которая выполнена с формой, обеспечивающей возможность контактного взаимодействия с угловой зоной, по меньшей мере, одного из множества смежных проходов, и противоположную криволинейную или вогнутую переднюю поверхность, при этом угловая секция подового канала расположена с возможностью направления потока текучей среды мимо угловой зоны.

37. Камера коксовой печи по пункту 36 формулы изобретения, в которой данная, по меньшей мере, одна угловая секция подового канала состоит из материала, термически стабильного по объему.

38. Камера коксовой печи по пункту 25 формулы изобретения, в которой подовый канал включает в себя, по меньшей мере, одну угловую секцию подового канала, имеющую заднюю поверхность, которая выполнена с формой, обеспечивающей возможность контактного взаимодействия с угловой зоной, по меньшей мере, одного из множества смежных проходов, и противоположную криволинейную или вогнутую переднюю поверхность, при этом угловая секция подового канала расположена с возможностью направления потока текучей среды мимо угловой зоны.

39. Камера коксовой печи по пункту 25 формулы изобретения, при этом камера печи дополнительно состоит из нисходящих каналов, которые проходят через, по меньшей мере, одну из первой боковой стены и второй боковой стены, при этом нисходящие каналы имеют открытое сообщение по текучей среде с камерой печи и подовым каналом.

40. Камера коксовой печи по пункту 39 формулы изобретения, в которой нисходящие каналы имеют криволинейные боковые стенки.

41. Камера коксовой печи по пункту 39 формулы изобретения, в которой нисходящие каналы имеют поперечные сечения различных геометрических форм.

42. Камера коксовой печи по пункту 39 формулы изобретения, в которой нисходящие каналы отлиты с использованием материала, термически стабильного по объему.

43. Камера коксовой печи по пункту 39 формулы изобретения, в которой нисходящие каналы образованы из множества блоков с каналами, имеющих каналы, которые проходят через блоки с каналами, при этом множество блоков с каналами уложены в стопу в вертикальном направлении так, что каналы из соседних блоков с каналами выровнены друг относительно друга для образования секций нисходящих каналов.

44. Камера коксовой печи по пункту 43 формулы изобретения, в которой, по меньшей мере, один блок с каналами включает в себя каналы, которые проходят через верхнюю и нижнюю концевые части блока с каналами и боковую сторону блока с каналами для обеспечения выходов для нисходящих каналов.

45. Камера коксовой печи по пункту 39 формулы изобретения, дополнительно содержащая закрывающий элемент для нисходящего канала, функционально связанный с отверстием, по меньшей мере, одного нисходящего канала, при этом закрывающий элемент для нисходящего канала включает в себя пробку, которая выполнена с формой, обеспечивающей возможность ее вставки в отверстие для доступа, которое проходит через закрывающий элемент для нисходящего канала.

46. Камера коксовой печи по пункту 25 формулы изобретения, при этом камера печи дополнительно состоит из восходящих каналов, которые проходят через, по меньшей мере, одну из первой боковой стены и второй боковой стены, при этом восходящие каналы имеют открытое сообщение по текучей среде с подовым каналом и выпуском для текучей средыкамеры коксовой печи.

47. Камера коксовой печи по пункту 46 формулы изобретения, в которой восходящие каналы имеют боковые стены с различными геометрическими формами.

48. Камера коксовой печи по пункту 46 формулы изобретения, в которой восходящие каналы имеют поперечные сечения различных геометрических форм.

49. Камера коксовой печи по пункту 46 формулы изобретения, в которой восходящие каналы отлиты с использованием материала, термически стабильного по объему.

50. Камера коксовой печи по пункту 46 формулы изобретения, в которой восходящие каналы образованы из множества блоков с каналами, имеющих каналы, которые проходят через блоки с каналами, при этом множество блоков с каналами уложены в стопу в вертикальном направлении так, что каналы из соседних блоков с каналами выровнены друг относительно друга для образования секций восходящих каналов.

51. Камера коксовой печи по пункту 50 формулы изобретения, в которой, по меньшей мере, один блок с каналами включает в себя каналы, которые проходят через верхнюю и нижнюю концевые части блока с каналами и боковую сторону блока с каналами для обеспечения входов для восходящих каналов.

[0067] Из вышеизложенного будет понятно, что, несмотря на то, что определенные варианты осуществления технического решения были описаны в данном документе для иллюстрации, различные модификации могут быть выполнены без отхода от сущности и объема технического решения. Например, несмотря на то, что несколько вариантов осуществления были описаны применительно к горизонтальным коксовым печам с рекуперацией тепла, в дополнительных вариантах осуществления монолитные конструкции или конструкции, термически стабильные по объему, могут быть использованы не в горизонтальных коксовых печах с рекуперацией тепла, а, например, в коксовых печах с улавливанием побочных продуктов. Кроме того, определенные аспекты нового технического решения, описанные в отношении конкретных вариантов осуществления, могут быть скомбинированы или исключены в других вариантах осуществления. Например, в то время как определенные варианты осуществления были рассмотрены в отношении свода для камеры коксования, плоский свод, монолитный свод, материалы, термически стабильные по объему, и другие элементы, рассмотренные выше, могут быть использованы в других частях системы коксовой печи, таких как свод для подового канала. Кроме того, в то время как преимущества, связанные с определенными вариантами осуществления технического решения, были описаны в отношении данных вариантов осуществления, другие варианты осуществления могут также иметь подобные преимущества, и не все варианты осуществления должны обязательно иметь подобные преимущества, чтобы оказаться в пределах объема технического решения. Соответственно, раскрытие изобретения и соответствующее техническое решение могут охватывать другие варианты осуществления, не показанные или не описанные в данном документе явным образом. Таким образом, раскрытие изобретения ограничено только приложенной формулой изобретения.

Claims (69)

1. Камера коксовой печи, содержащая:

монолитную секцию подового канала, имеющую змеевидный путь;

переднюю стену, проходящую вертикально вверх от монолитной секции подового канала, и заднюю стену, противоположную по отношению к передней стене;

первую боковую стену, проходящую вертикально вверх от пода между передней стеной и задней стеной, и вторую боковую стену, противоположную по отношению к первой боковой стене; и

монолитный свод, расположенный выше монолитной секции подового канала и проходящий от первой боковой стены до второй боковой стены, причем монолитный свод содержит материал, термически стабильный по объему.

2. Камера коксовой печи по п.1, в которой монолитный свод содержит множество монолитных частей, проходящих от первой боковой стены до второй боковой стены, при этом множество монолитных частей расположены по существу рядом друг с другом между передней стеной и задней стеной.

3. Камера коксовой печи по п.1, в которой:

по меньшей мере одно из монолитного свода или боковых стен выполнено с возможностью смещения, усадки или расширения на регулируемую величину при нагреве или охлаждении камеры коксовой печи;

монолитный свод содержит первую концевую часть, опирающуюся на первую боковую стену, и вторую концевую часть, расположенную напротив первой концевой части и опирающуюся на вторую боковую стену; и

первая боковая стена и вторая боковая стена имеют площадь поверхности контакта, превышающую регулируемую величину.

4. Камера коксовой печи по п.3, в которой монолитный свод содержит множество смежных арок.

5. Камера коксовой печи по п.1, в которой монолитный свод имеет не арочную форму.

6. Камера коксовой печи по п.1, в которой монолитный свод имеет по существу плоскую форму.

7. Камера коксовой печи по п.1, в которой материал, термически стабильный по объему содержит плавленый кварц, диоксид циркония.

8. Камера коксовой печи по п.1, при этом камера образует камеру горизонтальной коксовой печи с рекуперацией тепла.

9. Камера коксовой печи по п.1, в которой монолитный свод стыкуется с по меньшей мере одной из первой боковой стены или второй боковой стены посредством соединения внахлестку или соединения в замок.

10. Камера коксовой печи по п.1, в которой первая и вторая боковые стены представляют собой монолитные секции.

11. Камера коксовой печи по п.1, в которой секция подового канала, первая и вторая боковые стены и секция свода представляют собой монолитные компоненты.

12. Камера коксовой печи по п.1, при этом печь не включает в себя по существу никаких кирпичей.

13. Камера коксовой печи, содержащая:

под камеры;

множество боковых стен, по существу ортогональных к поду камеры; и

монолитный компонент, расположенный выше пола камеры и по меньшей мере частично перекрывающий зону между по меньшей мере двумя боковыми стенами, при этом монолитный компонент содержит материал, термически стабильный по объему.

14. Камера коксовой печи по п.13, в которой материал, термически стабильный по объему, содержит плавленый кварц или диоксид циркония.

15. Камера коксовой печи по п.13, в которой монолитный компонент содержит поверхность, параллельную поду, дугообразную или расположенную под углом относительно пода.

16. Камера коксовой печи по п.13, при этом камера имеет камеру коксования или подовый канал.

17. Камера коксовой печи по п.16, при этом камера содержит множество монолитных компонентов.

18. Способ снижения эксплуатации горизонтальной коксовой печи с рекуперацией тепла, при этом способ включает:

образование конструкции коксовой печи, имеющей под, первую боковую стену и вторую боковую стену, противоположную по отношению к первой боковой стене, и свод печи выше пода в пространстве по меньшей мере частично между первой боковой стеной и второй боковой стеной, при этом по меньшей мере одно из пола, первой боковой стены, второй боковой стены или свода печи является монолитным компонентом;

нагрев коксовой печи;

снижение эксплуатации коксовой печи до температуры, которая ниже температуры, обеспечивающей термически стабильный объем; и

сохранение конструкции коксовой печи.

19. Способ по п.18, в котором образование конструкции коксовой печи включает образование печи по меньшей мере частично из материала, термически стабильного по объему.

20. Способ по п.18, в котором образование конструкции коксовой печи включает образование монолита, перекрывающего по меньшей мере часть расстояния между первой боковой стеной и второй боковой стеной.

21. Способ по п.18, в котором образование конструкции коксовой печи включает образование конструкции коксовой печи по меньшей мере частично из динасового кирпича, и причем снижение эксплуатации коксовой печи до температуры, которая ниже температуры, обеспечивающей термически стабильный объем, включает снижение эксплуатации коксовой печи до температуры ниже 1200°F.

22. Способ по п.18, в котором снижение эксплуатации коксовой печи включает снижение эксплуатации печи до 50% или менее от производственной мощности.

23. Способ по п.18, в котором снижение эксплуатации коксовой печи включает остановку печи.

24. Камера коксовой печи, содержащая:

под печи;

переднюю концевую часть и заднюю концевую часть, противоположную по отношению к передней концевой части;

первую боковую стену, проходящую вертикально вверх от пода между передней стеной и задней стеной, и вторую боковую стену, противоположную по отношению к первой боковой стене;

свод, расположенный над подом и проходящий от первой боковой стены до второй боковой стены; и

подовый канал, расположенный ниже пода печи, причем подовый канал содержит по меньшей мере одну стену выполненную из материала, термически стабильного по объему, и причем подовый канал включает в себя множество смежных проходов между первой боковой стеной и второй боковой стеной.

25. Камера коксовой печи по п.24, в которой материал, термически стабильный по объему, содержит плавленый кварц или диоксид циркония.

26. Камера коксовой печи по п.24, в которой по меньшей мере одна стена подового канала содержит множество сегментов стены подового канала.

27. Камера коксовой печи по п.26, в которой сегменты стены подового канала состоят из материала, термически стабильного по объему.

28. Камера коксовой печи по п.26, в которой сегменты стены подового канала соединены друг с другом посредством взаимодействующих элементов, представляющих собой гребнеобразный выступ и канавку и связанных с концевыми частями сегментов стены подового канала.

29. Камера коксовой печи по п.26, в которой сегменты стены подового канала соединены друг с другом посредством взаимодействующих элементов, представляющих собой щель и выступ и связанных с концевыми частями сегментов стены подового канала.

30. Камера коксовой печи по п.24, в которой подовый канал включает в себя по меньшей мере одну блокирующую стеновую секцию, соединенную с по меньшей мере одной стеной подового канала и проходящую по существу поперечно от по меньшей мере одной стены подового канала, при этом данная по меньшей мере одна блокирующая стеновая секция состоит из материала, термически стабильного по объему.

31. Камера коксовой печи по п.30, в которой данная по меньшей мере одна блокирующая стеновая секция и по меньшей мере одна стена подового канала соединены друг с другом посредством взаимодействующих элементов, представляющих собой гребнеобразный выступ и канавку и связанных с концевой частью данного по меньшей мере одного блокирующего стенового сегмента и боковой частью данной по меньшей мере одной стены подового канала.

32. Камера коксовой печи по п.24, в которой подовый канал включает в себя по меньшей мере одну по существу J-образную арочную секцию, перекрывающую зазор между концевой частью по меньшей мере одной стены подового канала и торцевой стеной подового канала.

33. Камера коксовой печи по п.32, в которой арочная секция включает в себя дугообразную верхнюю концевую часть и стойку, свисающую от одного конца верхней концевой части, при этом противоположный свободный конец дугообразной верхней концевой части функционально соединен с торцевой стеной подового канала между подом подового канала и подом печи.

34. Камера коксовой печи по п.32, в которой данная по меньшей мере одна арочная секция состоит из материала, термически стабильного по объему.

35. Камера коксовой печи по п.24, в которой подовый канал включает в себя по меньшей мере одну угловую секцию подового канала, имеющую заднюю поверхность, которая выполнена с формой, обеспечивающей возможность контактного взаимодействия с угловой зоной по меньшей мере одного из множества смежных проходов, и противоположную криволинейную или вогнутую переднюю поверхность, при этом угловая секция подового канала расположена с возможностью направления потока текучей среды мимо угловой зоны.

36. Камера коксовой печи по п.35, в которой данная по меньшей мере одна угловая секция подового канала состоит из материала, термически стабильного по объему.

37. Камера коксовой печи по п.24, в которой подовый канал включает в себя по меньшей мере одну угловую секцию подового канала, имеющую заднюю поверхность, которая выполнена с формой, обеспечивающей возможность контактного взаимодействия с угловой зоной по меньшей мере одного из множества смежных проходов, и противоположную криволинейную или вогнутую переднюю поверхность, при этом угловая секция подового канала расположена с возможностью направления потока текучей среды мимо угловой зоны.

38. Камера коксовой печи по п.24, при этом камера печи дополнительно состоит из нисходящих каналов, которые проходят через по меньшей мере одну из первой боковой стены и второй боковой стены, при этом нисходящие каналы имеют открытое сообщение по текучей среде с камерой печи и подовым каналом.

39. Камера коксовой печи по п.38, в которой нисходящие каналы имеют криволинейные боковые стенки.

40. Камера коксовой печи по п.38, в которой нисходящие каналы имеют поперечные сечения различных геометрических форм.

41. Камера коксовой печи по п.38, в которой нисходящие каналы отлиты с использованием материала, термически стабильного по объему.

42. Камера коксовой печи по п.38, в которой нисходящие каналы образованы из множества блоков с каналами, имеющих каналы, которые проходят через блоки с каналами, при этом множество блоков с каналами уложены в стопу в вертикальном направлении так, что каналы из соседних блоков с каналами выровнены друг относительно друга для образования секций нисходящих каналов.

43. Камера коксовой печи по п.42, в которой по меньшей мере один блок с каналами включает в себя каналы, которые проходят через верхнюю и нижнюю концевые части блока с каналами и боковую сторону блока с каналами для обеспечения выходов для нисходящих каналов.

44. Камера коксовой печи по п.38, дополнительно содержащая закрывающий элемент для нисходящего канала, функционально связанный с отверстием по меньшей мере одного нисходящего канала, при этом закрывающий элемент для нисходящего канала включает в себя пробку, которая выполнена с формой, обеспечивающей возможность ее вставки в отверстие для доступа, которое проходит через закрывающий элемент для нисходящего канала.

45. Камера коксовой печи по п.24, при этом камера печи дополнительно состоит из восходящих каналов, которые проходят через по меньшей мере одну из первой боковой стены и второй боковой стены, при этом восходящие каналы имеют открытое сообщение по текучей среде с подовым каналом и выпуском для текучей среды камеры коксовой печи.

46. Камера коксовой печи по п.45, в которой восходящие каналы имеют боковые стенки с различными геометрическими формами.

47. Камера коксовой печи по п.45, в которой восходящие каналы имеют поперечные сечения различных геометрических форм.

48. Камера коксовой печи по п.45, в которой восходящие каналы отлиты из материала, термически стабильного по объему.

49. Камера коксовой печи по п.45, в которой восходящие каналы образованы из множества блоков с каналами, имеющих каналы, которые проходят через блоки с каналами, при этом множество блоков с каналами уложены в стопу в вертикальном направлении так, что каналы из соседних блоков с каналами выровнены друг относительно друга для образования секций восходящих каналов.

50. Камера коксовой печи по п.49, в которой по меньшей мере один блок с каналами включает в себя каналы, которые проходят через верхнюю и нижнюю концевые части блока с каналами и боковую сторону блока с каналами для обеспечения входов для восходящих каналов.

Images