СПОСОБ РАЗОГРЕВА ОГНЕУПОРНОЙ КЛАДКИ КОКСОВОЙ БАТАРЕИ
Способ разогрева огнеупорной кладки коксовой батареи Область техники Изобретение относится к области коксохимии, и может быть использовано для разогрева и ввода в эксплуатацию коксовых батарей с применением сжиженного пропан-бутана. Разогрев коксовой батареи сжиженным газом (пропан-бутаном) в основном используют при введении в эксплуатацию головной (первой) из коксовой батареи на отдельно взятом предприятии, при этом либо для разогрева нет других источников газоснабжения, либо они имеются в недостаточном количестве. Предшествующий уровень техники При строительстве коксовых батарей используются такие огнеупорные материалы, как динас и шамот, которые вместе с высокой теплопроводностью имеют большой коэффициент теплового расширения. При нагревании динаса от температуры окружающей среды до эксплуатационных температур, уровень которых составляет от 1150 до 1450°С, модификации кварца (диоксид кремния, Si02) переходят из одной в другую с
изменением кристаллической решетки и объёма изделия. Изменение объёма может быть от 0,1% до 3,0%. Структурные преобразования кварца в динасовых изделиях происходят в области температур 1 17°С, 163°С, 230°С, 573°С, 870°С и могут нарушить их прочность. При большой величине термического расширения динаса на стадии низкотемпературных (ниже 300 °С) превращений кварца и его модификаций (тридимита и особенно кристобалита) динас термически неустойчив. Эти обстоятельства требуют применять особую технологию разогрева, позволяющую строго выдерживать заданный технологический режим по подъёму температуры огнеупорной кладки печей коксовой батареи. В зависимости от модификационных (фазово-структурных) перерождений динаса по этапам разогрева должен строго выдерживаться среднесуточный рост температуры огнеупорной кладки. В зависимости от конкретного этапа разогрева он составляет приблизительно от 5 до 50° С в сутки. После окончания строительства коксовых батарей или после капитального холодного ремонта (реконструкции) требуется выполнить разогрев их огнеупорной кладки до эксплуатационных температур. Топливом для разогрева коксовой батареи могут служить
различные виды газов: коксовый, природный, доменный, генераторный. При строительстве новых коксохимических предприятий, когда нет возможности разогрева первой (головной) коксовой батареи собственным газом, предлагается осуществлять разогрев природным или сжиженным газом (пропан-бутаном). Применение варианта разогрева коксовой батареи сжиженным газом (пропан-бутаном) с предварительным смешением его с воздухом, когда на горелку подают заранее приготовленную газовоздушную смесь, является опасным и сложным по следующим причинам: - необходимы 2-^-3 степени защиты от случая взрыва установки при нарушении соотношения смеси газ-воздух; требуется сложная и дорогостоящая система приготовления газовоздушной смеси и защиты от случаев проскока пламени вглубь горелки или отрыва пламени; - стоимость газотранспортной системы повышается из-за увеличения диаметров трубопроводов газовоздушной смеси по сравнению с диаметром трубопроводов собственно газа; Известен способ разогрева печей с использованием внутренних газовых горелок. Например, известен способ сушки и разогрева вертикальных шамотных и динасовых камерных
11 000074 4 сланцевых печей (SU 136508, 1961). Способ предусматривает выполнение разогрева печей с помощью инжекционной газовой горелки установленной в нижней части камеры. Однако известный способ не может обеспечить безопасный и качественный разогрев коксовой батареи, например пропан-бутаном, поскольку при минимальных расходах газа на начальной стадии разогрева, когда инжекция воздуха за счёт газовой струи не обеспечивается в пределах необходимых для качественного и полного (бездымного) горения отопительного газа, происходит забивание сажей насадки регенераторов и расстройство процесса разогрева батареи. Известен способ разогрева огнеупорной кладки коксовой батареи с помощью газообразного теплоносителя, к качестве которого рекомендовано использование сжатого воздуха, при этом осуществляют подачу теплоносителя в нагревательные каналы и обеспечивают разогрев путем теплообмена за счет тепла горячих узлов батареи коксовых печей, причем прогрев кладки производят с помощью газообразного теплоносителя до температуры 250°С во время высотной каменной кладки, а прогрев новых нагревательных
каналов производят до температуры 500°С непосредственно после окончания работ по сооружению каменной кладки (RU 2062282, 1996). Известный способ является не удобным в использовании, так как частично разогрев приходится производить в процессе ремонта, в процессе кладки печи. Раскрытие изобретения Задачей настоящего изобретения является обеспечение равномерного разогрева огнеупорной кладки коксовых батарей при ограниченном выборе теплоносителей, и без применения внешних топок. Поставленная задача решается описываемым способом разогрева огнеупорной кладки коксовой батареи, включающий подвод отопительного газа в камеры коксовых печей и разогрев в соответствии с заданным температурным режимом, в котором в качестве отопительного газа используют сжиженный пропан- бутан, сжиженный газ вначале подвергают регазификации в испарителе-теплообменнике, затем подают к горелкам, каждая из которых снабжена экраном, и установлена во временной внутренней топке каждой коксовой печи с машинной и коксовой стороны батареи, при этом через растопочное окно, выполненное
в фасаде временной внутренней топки, в топку подают регулируемый поток воздуха в количестве, необходимом и достаточном для стабильного горения факела пропан- бутана в течение всего процесса разогрева, причем регулирование количества подаваемого воздуха в топку производят с помощью подвижных заслонок, установленных в растопочных окнах, и обеспечивающих возможность изменения свободной площади растопочного окна в процессе разогрева, заданный температурный режим разогрева поддерживают путем регулирования тяги печи и расхода подаваемого к горелкам пропан-бутана. Предпочтительно, разогрев осуществляют в течение 65-70 суток до температуры 1000 - 1050°С. Предпочтительно, скорость подъема температуры при разогреве составляет в период первых 32-ух суток 5,5-6,5° в сутки, в период 33-х - 35-х суток 9° в сутки, в период 36-х - 39-х суток 12° в сутки, в период 40-х - 44- х суток 15° в сутки, в период 45-х - 47-х суток 18°С, в период 48-х - 50-х суток 21° в сутки, в период 51-х - 59-х суток 24°С, в период 60-х - 62-х суток 32°, в период 63-64 суток 36° в сутки и далее со скоростью 48° в сутки до вывода на заданный режим.
Заявленный способ можно осуществить, например, с помощью приспособлений, конструкция и схема установки которых проиллюстрирована ниже. Краткое описание фигур чертежей Фиг.1 - временная внутренняя топка, выкладываемая из шамотного кирпича внутри каждой камеры коксования разогреваемой батареи; Фиг.2 - горелка сжигания пропан бутана во внутренней топке, устанавливаемая в каждую печь с машинной и коксовой стороны батареи; Фиг. 3 - Горелка с экраном, выполненным в виде сетки из нержавеющей стали; Фиг.4 - подвижная заслонка, регулирующая подачу воздуха, размещенная в растопочном окне перед каждой горелкой; Фиг.5 - общий вид узла подвода газа во временную топку. Лучший пример осуществления изобретения В каждом частном случае разогрева в зависимости от объёма огнеупорной кладки коксовой батареи рассчитываются следующие параметры процесса:
- расходы отопительного газа по этапам разогрева (на одну горелку и всего на батарею, рассчитываются исходя из известной потребности в энергозатратах для поддержания заданного роста температуры и калорийности сжиженного пропан- бутана); - диаметры подводящих и распределительных газопроводов в пределах всего агрегата; - диаметры труб горелки; - диаметры и количество отверстий в перфорированной части горелки. При соответствующих расчетах учитывают также необходимость разогрева дымовой трубы для создания тяги и разряжения в боковых боровах батареи. На подготовительном этапе выполняют строительство склада для хранения необходимого количества сжиженного пропан-бутана и установки его регазификации, включающей испарители- теплообменники для перевода теплоносителя из жидкого состояния в газообразное. Производит изготовление вспомогательных приспособлений и оснастки, в т.ч. горелок и заслонок. Конфигурация кладки временной
внутренней топки не зависит от типа используемого теплоносителя. Общий вид кладки временный внутренней топки показан на Фиг.1, при этом под п.1 обозначена линия пода печи, п.2 - линия свода печи, а входные сечения растопочных окон п.З по возможности увеличиваются, исходя из конструкционных особенностей печей конкретной батареи. На стадии подготовительных работ монтируется временный газопровод подвода газа на разогрев батареи от установки регазификации на дымовую трубу и на батарею с машинной и с коксовой стороны. В печи коксовой батареи через предусмотренные для них окна во внутренних топках п.З устанавливаются горелки специальной конструкции. Конструкция используемой горелки, проиллюстрированная на фиг.2, п.4, является достаточно простой и представляет собой сварную конструкцию из труб различного диаметра. Осуществление способа проиллюстрировано ниже. Отопительный газ (пропан-бутан) из временного газопровода, подведенного к подлежащей разогреву камере коксования, поступает в основную трубку горелки, п.5, которая присоединяется к подводу газа от временного газопровода п.6 посредством фланцевого
соединения п.7 и располагается параллельно оси камеры коксования, и от которой в плоскости, параллельной поду камеры коксования и проходящей через ось основной трубки, под острым углом в обе стороны отходят две отводные трубки меньшего диаметра п.8, служащие для подачи газа непосредственно в газовыпускные трубки п.9, параллельные друг другу и перпендикулярные плоскости пода камеры коксования, в которых просверлены в ряд одно под другим соосно газовыпускной трубке газовыпускные отверстия малого диаметра п.10 так, чтобы струя выходящего газа была направлена в сторону оси основной трубки. При этом на свободных концах основной и газовыпускных трубок герметично приварены заглушки, п.11. В топку подают направленный воздушный поток, который как бы рассекает газовые струи горелки, и обеспечивает требуемое для качественного горения смешение газа с воздухом за счёт пересечения потока воздуха с газовыми струями. Следует отметить, что на каждую горелку после её установки в камеру коксования, но до начала разогрева навешивается экран (см. фиг.З, п.12), который представляет собой прямоугольник из металлической сетки (преимущественно, из нержавеющей стали) гнутый
в трёх местах параллельно одной из своих граней так, чтобы опираться под силой собственного веса в закрытые заглушками п.11 торцы газовыпускных трубок горелки п.9, смотрящие наверх и прижиматься к обеим газовыпускным трубкам горелки п.9 со стороны горелки, смотрящей вглубь камеры коксования ниже всех газовыпускных отверстий п.10. При таком расположении во время разогрева экран будет постоянно в раскалённом состоянии от факела горения, и в случае если факел неожиданно гаснет (задувается), то струя сырого газа вновь воспламенятся при контакте с раскаленной сеткой экрана и горение возобновляется. Необходимый уровень воздушного потока, при котором из внешней среды поступает достаточное для стабильного горения факела количество воздуха, обеспечивается за счёт закрытия окон во внутренних топках п.З подвижными заслонками, изображенными на фиг.4: в кладку фасада временной топки между рядами кирпичей, образующих нижнюю и верхнюю границы растопочного окна п.З устанавливаются соответственно верхний направляющий п.13.1 и нижний опорно-направляющий п.13.2 металлические уголки. При этом, между верхним и нижним уголками п.13.1 и п.13.2 устанавливаются две симметричные створки ворот - левая п.14.1 и правая
п.14.2 представляющие собой металлические листы со сделанными в них прорезями под основную трубку горелки п.5 и приваренными ручками, таким образом, что обе створки упираются снизу в опорно-направляющий уголок п.13.2 и совместно с ним фиксируются по вертикали направляющим уголком п.13.1. Тем самым, каждая створка получает одну степень свободы в виде перемещения по горизонтали (в плоскости, прилегающей к фасаду временной топки) с изменением площади растопочного окна и соответствующим изменением потока атмосферного воздуха, подаваемого во внутрь временной топки. При ведении процесса разогрева заданный температурный режим поддерживается регулировкой тяги (общая тяга дымовой трубы и разряжение в дымовых боровах) и расходом отопительного газа. Общий расход газа на батарею и отдельно на коксовую и машинную стороны регулируется с помощью задвижек на временном газопроводе. Также имеются задвижки п.15 для перекрытия подачи газа на каждую горелку в отдельности. На всех горелках в печах батареи с машинной и коксовой сторон расход газа регулируется с помощью установки сменных диафрагм во фланцевых соединениях п.16 непосредственно перед каждоййазоргреаы этапв■ 13 °С) (2888:- горелкойбйоо огрегмв трыв дьу. Сменными диафрагмами можно изменить внутренний диаметр газоподводящей трубы, что обеспечит изменение объёма газа поступающего на горелку. В таблице 1 приведен конкретный пример поэтапного непрерывного разогрева огнеупорной кладки в соответствии с заявленным способом. Таблица 1. Пример графика разогрева коксовой батареи Этап День от Заданный Заданная Расход разогрева начала подъем температура, пропан - разогрева температур °С бутана по в сутки, °С этапам разогрева, т 1 6 34 50 2 6 40 3 6 46 4 6 52 5 6 58 6 6 64 7 6 70 Он 8 6 76 + 9 6 82 10 6 88
32 (8866 °С)ййаао эаразоеаи этпрзогреватпгрв --- 14 166202 °С) - Этап День от Заданный Заданная Расход разогрева начала подъем температура, пропан- разогрева температур °С бутана по в сутки, °С этапам разогрева, т 1 1 6 94 100 12 6 100 13 6 106 14 6 1 12 15 6 1 18 16 6 124 17 6 130 18 6 136 19 6 142 20 6 148 21 6 154 22 6 160 23 6 166 24 6 172 38 25 6 178 26 6 184 27 6 190 28 6 196 29 6 202
5 й (: эытаразоа эрапгрев югретапзва- 15 388679 °С) ( - Этап День от Заданный Заданная Расход разогрева начала подъем температура, пропан- разогрева температур °С бутана по в сутки, °С этапам разогрева, т 30 6 208 455 31 6 214 32 6 220 33 9 229 и о 34 9 238 оо оо 35 9 247 ■1· ( О 36 12 259 Г 37 12 271 38 12 283 39 12 295 40 15 310 « 41 15 325 42 15 340 43 15 355 44 15 370 45 18 388 46 18 406 300 47 18 424 48 21 445 49 21 466 50 21 487
о азгрева anр 16 °С)0 i 115 Этап День от Заданный Заданная Расход разогрева начала подъем температура, пропан- разогрева температур °С бутана по в сутки, °С этапам разогрева, т 51 24 51 1 52 24 535 53 24 559 54 24 583 55 24 607 56 24 631 57 24 655 58 24 679 59 24 703 420 60 32 735 61 32 767 62 32 799 63 36 835 64 36 871 й ·ι· 65 48 919 « OS О Γ~· 66 48 967 67 48 1015 Итого: 1363
Как видно из таблицы, способ характеризуется непрерывностью процесса и вполне приемлемым расходом доступного и дешевого теплоносителя - сжиженного пропан-бутана. Промышленная применимость Таким образом, заявленный способ можно осуществлять при использовании достаточно простых приспособлений, что упрощает способ в целом, обеспечивает непрерывность и равномерность разогрева кладки при отсутствии внешних топок для разогрева.
Изобретение относится к области коксохимии. Предложен способ разогрева огнеупорной кладки коксовой батареи, согласно которому в качестве отопительного газа используют сжиженный пропан- бутан, который вначале подвергают регазификации в испарителе-теплообменнике, затем подают к горелкам, каждая из.которых снабжена экраном, и установлена во временной внутренней топке каждой коксовой печи с машинной и коксовой стороны батареи, при этом через растопочное окно, выполненное в фасаде временной внутренней топки, в топку подают регулируемый поток воздуха, причем регулирование количества подаваемого воздуха в топку производят с помощью подвижных заслонок, установленных в растопочных окнах, и обеспечивающих возможность изменения свободной площади растопочного окна в процессе разогрева, заданный температурный режим разогрева поддерживают путем регулирования тяги печи и расхода подаваемого к горелкам пропан-бутана. Изобретение обеспечивает равномерный разогрев кладки при отсутствии внешних топок. Формула изобретения 1. Способ разогрева огнеупорной кладки коксовой батареи, включающий подвод отопительного газа в камеры коксовых печей и разогрев в соответствии с заданным температурным режимом, отличающийся тем, что в качестве отопительного газа используют сжиженный пропан-бутан, который вначале подвергают регазификации в испарителе-теплообменнике, затем подают к горелкам, каждая из которых снабжена экраном, и установлена во временной внутренней топке каждой коксовой печи с машинной и коксовой стороны батареи, при этом через растопочное окно, выполненное в фасаде временной внутренней топки, в топку подают регулируемый поток воздуха в количестве, необходимом и достаточном для стабильного горения факела пропан- бутана в течение всего процесса разогрева, причем регулирование количества подаваемого воздуха в топку производят с помощью подвижных заслонок, установленных в растопочных окнах, и обеспечивающих возможность изменения свободной площади растопочного окна в процессе разогрева, заданный температурный режим разогрева поддерживают путем
регулирования тяги печи и расхода подаваемого к горелкам пропан-бутана. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что разогрев осуществляют в течение 65-70 суток до температуры 1000 - 1050°С. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что скорость подъема температуры при разогреве составляет в период первых 32-ух суток 5,5-6,5° в сутки, в период 33-х - 35-х суток 9° в сутки, в период 36-х - 39-х суток 12° в сутки, в период 40-х - 44-х суток 15° в сутки, в период 45-х - 47-х суток 18°С, в период 48-х - 50-х суток 21° в сутки, в период 51-х - 59-х суток 24°С, в период 60-х - 62-х суток 32°, в период 63-64 суток 36° в сутки и далее со скоростью 48° в сутки до вывода на заданный режим.