[go: up one dir, main page]

RU2167905C1 - Lining of chambers of ovens from heat treatment of carbon-containing raw materials - Google Patents

Lining of chambers of ovens from heat treatment of carbon-containing raw materials Download PDF

Info

Publication number
RU2167905C1
RU2167905C1 RU2000129252A RU2000129252A RU2167905C1 RU 2167905 C1 RU2167905 C1 RU 2167905C1 RU 2000129252 A RU2000129252 A RU 2000129252A RU 2000129252 A RU2000129252 A RU 2000129252A RU 2167905 C1 RU2167905 C1 RU 2167905C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
lining
grooves
ovens
recesses
carbon
Prior art date
Application number
RU2000129252A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
В.Т. Кривошеин
В.И. Сухоруков
Ю.А. Нечаев
Original Assignee
Кривошеин Василий Тимофеевич
Сухоруков Вадим Иванович
Нечаев Юрий Анатольевич
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Кривошеин Василий Тимофеевич, Сухоруков Вадим Иванович, Нечаев Юрий Анатольевич filed Critical Кривошеин Василий Тимофеевич
Priority to RU2000129252A priority Critical patent/RU2167905C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2167905C1 publication Critical patent/RU2167905C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Furnace Housings, Linings, Walls, And Ceilings (AREA)

Abstract

FIELD: by-products, shale-processing, electrode and other industries, and in repairs of ovens. SUBSTANCE: inventions deals with designs of coke, pitch coke, shale-processing and other ovens for heat treatment of carbon, hydrocarbon and carbon-containing raw materials. Lining of chambers of ovens for heat treatment of carbon-containing materials includes interconnected refractory articles. Surfaces of refractory articles, facing furnace chamber, have recesses inclined to horizontal axis. Recesses on surface of refractory articles are made vertical. Refractory articles with recesses are laid in head part and part adjacent to charging holes. Recesses on surface of refractory articles are inclined to side opposite to oven doors, and number of recesses on surface of refractory articles is determined by formula
Figure 00000004
, where is number of recesses in lining; E is modulus of elasticity of lining material, kgf/sq.cm; β - is specific contraction of lining material for 1/ C; Δt - is temperature change value of wall surface, C;

Description

Изобретение относится к конструкциям коксовых, пекоксовых, сланцеперерабатывающих и других печей, термически обрабатывающих углеродное, углеводородное, углеродсодержащее сырье, и может быть использовано в коксохимической, сланцеперерабатывающей, электродной и других отраслях промышленности, а также при ремонтах печей. Учитывая идентичность процессов при термической переработке углеродсодержащих материалов органического происхождения в печах периодического действия, далее в описании наше предложение рассмотрено на примере футеровки печных камер для коксования углей (угольных шихт). The invention relates to the construction of coke ovens, pitch coke ovens, slate processing and other furnaces that heat treat carbon, hydrocarbon, carbon-containing raw materials, and can be used in coke, shale processing, electrode and other industries, as well as in repairs of furnaces. Given the identity of the processes in the thermal processing of carbon-containing materials of organic origin in batch furnaces, further in the description, our proposal is considered on the example of the lining of furnace chambers for coking coal (coal charges).

Наиболее близким аналогом изобретения является футеровка камер печей для термообработки углеродсодержащего сырья, включающая соединенные между собой огнеупорные изделия, при этом на поверхности огнеупорных изделий, обращенных в печную камеру, выполнены наклонные к горизонтальной оси пазы (RU 2028364 C1, C 10 B 29/02, 09.02.95). The closest analogue of the invention is the lining of furnace chambers for heat treatment of carbon-containing raw materials, including interconnected refractory products, while on the surface of the refractory products facing the furnace chamber, grooves are inclined to the horizontal axis (RU 2028364 C1, C 10 B 29/02, 02/09/95).

Коксовые печи относятся к печам периодического действия. В печную камеру загружается угольная шихта (каменноугольный пек), нагревается до температуры 1000 - 1100oC в течение 14 - 18 часов. Образовавшийся кокс выгружают из печных камер и затем вновь загружают соответственно угольную шихту.Coke ovens are batch ovens. A coal charge (coal tar pitch) is loaded into the furnace chamber, heated to a temperature of 1000 - 1100 o C for 14 - 18 hours. The resulting coke is discharged from the furnace chambers and then the coal charge is reloaded, respectively.

Футеровка коксовой печной камеры в зоне "головочных" частей с обеих сторон подвергается резким колебаниям температур: эти зоны в течение кампании работы печей 20 - 40 лет и более, через каждые 14 - 18 часов резко охлаждаются при выдаче кокса и загрузке печей и нагреваются в течение периода коксования. В результате таких резких теплосмен футеровка в зоне "головок" и загрузочных люков начинает разрушаться, площадь поврежденной поверхности постепенно увеличивается, нарастает повреждение огнеупорных изделий, в отдельных случаях образуются глубокие раковины и прогары, следствием чего является сокращение срока службы печей. The lining of the coke oven chamber in the zone of the "head" parts on both sides undergoes sharp temperature fluctuations: these zones during the operation of the furnaces for 20 - 40 years or more, every 14 to 18 hours are sharply cooled during coke delivery and furnace loading and heated for coking period. As a result of such abrupt heat exchange, the lining in the zone of the “heads” and loading hatches begins to collapse, the area of the damaged surface gradually increases, damage to the refractory products increases, in some cases deep shells and burnouts are formed, resulting in a reduction in the service life of the furnaces.

Температурные колебания ведут к еще более неприятной особенности эксплуатации коксовых батарей: в "головочной" части стен коксовых камер, вследствие внутренних напряжений в коксуемом массиве, нарушается его монолитность, что приводит к отрыву крайней части коксового пирога от его основной массы. При отводе дверей эта часть выпадает из печной камеры на рабочую площадку (так называемые "концы"), создавая тем самым огромные затруднения для обслуживающего персонала, вынужденного забрасывать вручную или механизированным способом этот кокс обратно в коксовую камеру. При общей массе выдаваемого из современных коксовых печей кокса в количестве от 15 до 30 т количество "концов" иногда достигает 700 кг. Следовательно, кроме затруднений в эксплуатации, забрасываемые обратно в печную камеру "концы" кокса уменьшают полезную емкость печной камеры на соответствующую величину, снижая тем самым производительность коксовой батареи в целом. Temperature fluctuations lead to an even more unpleasant feature of the operation of coke oven batteries: in the "head" part of the walls of coke oven chambers, due to internal stresses in the coked mass, its monolithicity is violated, which leads to the separation of the extreme part of the coke cake from its bulk. When the doors are removed, this part falls out of the furnace chamber to the work platform (the so-called "ends"), thereby creating enormous difficulties for maintenance personnel, who are forced to manually or mechanically cast this coke back into the coke oven. With a total mass of 15 to 30 tons of coke produced from modern coke ovens, the number of “ends” sometimes reaches 700 kg. Therefore, in addition to difficulties in operation, the "ends" of coke that are thrown back into the furnace chamber reduce the useful capacity of the furnace chamber by an appropriate amount, thereby reducing the overall performance of the coke oven battery.

Анализ процесса разрушения огнеупорной кладки и обвалов кокса из головочной части печных камер имеет изначально одну и ту же причину - при резких колебаниях температуры возникают термические напряжения в кладке и коксуемом массиве. Устранить отмеченные причины средствами режима обогрева печей или условиями эксплуатации практически не представляется возможным из-за особенностей самой конструкции коксовых и пекококсовых батарей. The analysis of the process of destruction of the refractory masonry and coke landslides from the head of the furnace chambers has one and the same reason initially - with sharp fluctuations in temperature, thermal stresses arise in the masonry and the coked mass. It is practically not possible to eliminate the indicated causes by means of the furnace heating mode or operating conditions due to the peculiarities of the design of coke and pecocoke batteries.

Техническая сущность предлагаемого изобретения заключается в повышении производительности и увеличении сроков эксплуатации печей за счет устранения обвалов кокса из головочной части печных камер и повышения прочности огнеупорных изделий. The technical essence of the invention is to increase productivity and increase the life of the furnaces by eliminating coke falls from the head of the furnace chambers and increasing the strength of refractory products.

Для этого на поверхности огнеупорных изделий, из которых выложены стены камер коксования, на стороне, обращенной в печную камеру коксования, выполнены вертикальные или наклонные пазы. To do this, on the surface of the refractory products from which the walls of the coking chambers are laid, vertical or inclined grooves are made on the side facing the furnace coking chamber.

На фиг. 1 показано огнеупорное изделие с наклонными пазами; на фиг.2 - вид а-а на фиг 1. In FIG. 1 shows a refractory product with inclined grooves; figure 2 is a view aa in figure 1.

Огнеупорными изделиями с пазами можно выкладывать либо всю печную камеру, либо только ту ее часть, которая подвергается наиболее резким колебаниям температуры. Так, в горизонтальных коксовых и пекококсовых печах наиболее целесообразно огнеупорными изделиями с пазами выкладывать только "головочную " часть и часть, примыкающую к загрузочным люкам. При этом выполнение пазов в головочных частях футеровки практически полностью исключает обвалы кокса при снятии дверей печи перед выдачей коксового пирога. Это происходит за счет удержания столба кокса в пазах футеровки. При выдаче головочная часть коксового пирога сминается головкой штангипресса коксовыталкивателя на глубину до 0,5 м и проталкивается вместе со всей массой коксового пирога. Этот эффект был установлен в результате исследований на опытных простенках, головочная часть которых впервые была выполнена из огнеупорных изделий с пазами на коксовой батарее N 4 Алтайского коксохимического завода, а затем подтверждена на новых коксовых батареях Нижнетагильского и Череповецкого меткомбинатов. Refractory products with grooves can be laid out either the entire furnace chamber, or only that part of it, which is subjected to the most abrupt temperature fluctuations. So, in horizontal coke and pitch coke ovens, it is most expedient for refractory products with grooves to lay out only the “head” part and the part adjacent to the loading hatches. Moreover, the implementation of the grooves in the head parts of the lining almost completely eliminates coke crashes when removing the oven doors before issuing the coke cake. This is due to the retention of the coke column in the grooves of the lining. Upon delivery, the head part of the coke cake is crushed by the head of the coke pusher booster press to a depth of 0.5 m and pushed along with the entire mass of the coke cake. This effect was established as a result of studies on experimental piers, the head part of which was first made of refractory products with grooves on a coke oven battery N 4 of the Altai Coke and Chemical Plant, and then confirmed on new coke oven batteries of the Nizhny Tagil and Cherepovets steel plants.

Количество пазов и их глубина зависят от характеристики используемого огнеупорного материала изделий (предела прочности на разрыв, модуля упругости, удельного сокращения), динамики изменения температуры в камере печи, теплофизических свойств огнеупорной кладки или изменении температуры поверхности футеровки, обращенной в камеру, ее скорости. Количество пазов и их глубина определяются расчетным путем и из опыта эксплуатации печей. The number of grooves and their depth depend on the characteristics of the refractory material used (tensile strength, elastic modulus, specific reduction), the dynamics of the temperature in the furnace chamber, the thermophysical properties of the refractory masonry or the temperature of the lining surface facing the chamber, its speed. The number of grooves and their depth are determined by calculation and from operating experience of furnaces.

Количество пазов принимается равным количеству (кратности) расчетного уровня внутренних напряжений σ предельной прочности на разрыв

Figure 00000006

Figure 00000007
,
где П - количество пазов в футеровке;
σ - расчетное термическое напряжение, кгс/см2;
Figure 00000008
предел прочности материала футеровки на разрыв, кгс/см2;
E - модуль упругости материала футеровки, кгс/см2;
β - удельное сокращение материала футеровки, приходящееся на 1oC, 1/град;
Δt - изменение температуры поверхности стенки, oC.The number of grooves is taken equal to the number (multiplicity) of the calculated level of internal stresses σ ultimate tensile strength
Figure 00000006

Figure 00000007
,
where P is the number of grooves in the lining;
σ is the calculated thermal stress, kgf / cm 2 ;
Figure 00000008
tensile strength of the lining material, kgf / cm 2 ;
E is the elastic modulus of the lining material, kgf / cm 2 ;
β is the specific reduction of the lining material per 1 o C, 1 / deg;
Δt is the change in wall surface temperature, o C.

Пример. Example.

Расчет количества пазов П для динасовой футеровки горизонтальной коксовой печи. Calculation of the number of slots P for dinas lining of a horizontal coke oven.

E = 27,6 • 103 кгс/см2;

Figure 00000009

β = 3,5 кгс/см2;
Δt = 860°C.
П = 27,6 • 103 • 12,8 • 10-6 • 860 / 3,5 = 87
При длине камеры коксования L = 14080 мм расстояние между пазами должно быть равным l = L/П = 14080/87 = 162 мм
Исходя из теоретического расчета, при длине огнеупорного изделия 325 мм в нем необходимо выполнять не менее одного паза. При аналогичном расчете пазов для вертикальной прокалочной печи вместо показателя длины печи L используется высота печи H.E = 27.6 • 10 3 kgf / cm 2 ;
Figure 00000009

β = 3.5 kgf / cm 2 ;
Δt = 860 ° C.
P = 27.6 • 10 3 • 12.8 • 10 -6 • 860 / 3.5 = 87
With the length of the coking chamber L = 14080 mm, the distance between the grooves should be equal to l = L / P = 14080/87 = 162 mm
Based on the theoretical calculation, with a length of the refractory product 325 mm, it is necessary to perform at least one groove in it. In a similar calculation of the grooves for a vertical calcining furnace, the height of the furnace H is used instead of the length indicator L of the furnace.

Для усиления защиты кладки стен от растрескивания пазы лучше делать наклонными. В этом случае, даже при образовании трещины, она будет локализована пазами и не получит распространения на большую глубину. Кроме того, целесообразно, исходя из условий службы огнеупоров - для исключения излишних термических и механических напряжений в пазах, выполнять их не прямоугольными, а радиальными со вскругленной кромкой у поверхности огнеупорного изделия. И, наконец, наклон пазов следует направлять в сторону, противоположную от дверей коксовой печи, или в сторону основного коксуемого массива. В этом случае при усадке коксуемой загрузки пазы будут служить своеобразными направляющими и головочная ее часть будет по этим направляющим устремляться в сторону основного коксуемого массива - прижиматься к нему, предотвращая ее отрыв и последующий обвал при снятии дверей коксовой печи. To enhance the protection of masonry walls from cracking, the grooves are best done slanted. In this case, even with the formation of a crack, it will be localized by the grooves and will not get spread to a greater depth. In addition, it is advisable, based on the conditions of service of refractories - to eliminate unnecessary thermal and mechanical stresses in the grooves, to perform them not rectangular, but radial with a rounded edge at the surface of the refractory product. And, finally, the slope of the grooves should be directed in the direction opposite from the doors of the coke oven, or in the direction of the main coking array. In this case, when the coking load shrinks, the grooves will serve as original guides and its head part along these guides will rush towards the main coking array - to press against it, preventing its separation and subsequent collapse when removing the coke oven doors.

Глубина пазов в динасовых огнеупорных изделиях, используемых для кладки камер коксования и прокалочных печей, принимается 12 мм исходя из следующих соображений. Наиболее опасные колебания температуры кладки из динаса достигают 12 мм. На глубине 15 мм от поверхности огнеупорного изделия колебания температуры уже не достигают опасного предела, поскольку на этом уровне объемные изменения динаса не превышают 0,15%. Колебания температуры на поверхности динасового огнеупора со стороны обогревательного канала незначительны, так как постоянно находятся в условиях обогрева. The depth of the grooves in the Dinas refractory products used for the laying of coking chambers and calcining furnaces is taken to be 12 mm based on the following considerations. The most dangerous fluctuations in the temperature of the masonry from dinas reach 12 mm. At a depth of 15 mm from the surface of the refractory product, temperature fluctuations no longer reach the dangerous limit, since at this level the volume changes of the dinas do not exceed 0.15%. The temperature fluctuations on the surface of the dinas refractory from the side of the heating channel are insignificant, since they are constantly in the conditions of heating.

Таким образом, использование данного изобретения позволяет:
- увеличить продолжительность службы коксовых, пекоксовых и других нагревательных печей за счет снижения напряжений в огнеупорной кладке и предотвращения преждевременного ее разрушения;
- уменьшить объем текущих ремонтов и увеличить производство конечного продукта как за счет сокращения простоев в период проведения ремонтов, так и особенно это касается прежде всего коксовых печей - резкого уменьшения обвалов кокса и возврата его в печную камеру.
Thus, the use of this invention allows:
- to increase the service life of coke, pitchox and other heating furnaces by reducing stresses in the refractory masonry and preventing its premature destruction;
- reduce the volume of current repairs and increase the production of the final product both by reducing downtime during the period of repairs, and especially this applies primarily to coke ovens - a sharp decrease in coke collapses and its return to the furnace chamber.

Claims (2)

1. Футеровка камер печей для термообработки углеродсодержащего сырья, включающая соединенные между собой огнеупорные изделия, при этом на поверхности огнеупорных изделий, обращенных в печную камеру, выполнены наклонные к горизонтальной оси пазы, отличающаяся тем, что пазы на поверхности огнеупорных изделий выполнены вертикальными, при этом огнеупорные изделия с пазами выложены в головной части и части, примыкающей к загрузочным люкам, пазы на поверхности огнеупорных изделий имеют наклон в сторону, противоположную от дверей печи, а количество пазов на поверхности огнеупорных изделий определяется по формуле
Figure 00000010

где П - количество пазов в футеровке;
Е - модуль упругости материала футеровки, кг • с/см2;
β - удельное сокращение материала футеровки, приходящееся на 1/oC;
Δt - изменение температуры поверхности стенки, oC;
Figure 00000011
предел прочности материала футеровки на разрыв, кг • с/см2.
1. The lining of the chambers of furnaces for heat treatment of carbon-containing raw materials, including interconnected refractory products, while on the surface of the refractory products facing the furnace chamber, grooves are inclined to the horizontal axis, characterized in that the grooves on the surface of the refractory products are made vertical, while refractory products with grooves are laid in the head part and the part adjacent to the loading hatches, the grooves on the surface of the refractory products have an inclination in the direction opposite to the oven doors, and if ETS grooves on the surface of the refractories is determined by the formula
Figure 00000010

where P is the number of grooves in the lining;
E is the elastic modulus of the lining material, kg • s / cm 2 ;
β is the specific reduction in the lining material per 1 / o C;
Δt is the change in wall surface temperature, o C;
Figure 00000011
tensile strength of the lining material, kg • s / cm 2 .
2. Футеровка камеры печей по п.1, отличающаяся тем, что пазы выполнены овальной формы с закруглениями у поверхности огнеупорного изделия. 2. The lining of the furnace chamber according to claim 1, characterized in that the grooves are oval in shape with curves at the surface of the refractory product.
RU2000129252A 2000-11-23 2000-11-23 Lining of chambers of ovens from heat treatment of carbon-containing raw materials RU2167905C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2000129252A RU2167905C1 (en) 2000-11-23 2000-11-23 Lining of chambers of ovens from heat treatment of carbon-containing raw materials

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2000129252A RU2167905C1 (en) 2000-11-23 2000-11-23 Lining of chambers of ovens from heat treatment of carbon-containing raw materials

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2167905C1 true RU2167905C1 (en) 2001-05-27

Family

ID=20242438

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2000129252A RU2167905C1 (en) 2000-11-23 2000-11-23 Lining of chambers of ovens from heat treatment of carbon-containing raw materials

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2167905C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2234525C2 (en) * 2002-08-19 2004-08-20 Государственный институт по проектированию предприятий коксохимической промышленности "Гипрококс" Coke furnace masonry

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0090449A1 (en) * 1982-03-25 1983-10-05 Hoogovens Groep B.V. Coke oven battery
US5137603A (en) * 1991-01-16 1992-08-11 Resco Products, Inc. Oven walls
RU2028364C1 (en) * 1993-06-28 1995-02-09 Частное предприятие "Домна-92" Refractory lining of industrial furnace

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0090449A1 (en) * 1982-03-25 1983-10-05 Hoogovens Groep B.V. Coke oven battery
US5137603A (en) * 1991-01-16 1992-08-11 Resco Products, Inc. Oven walls
RU2028364C1 (en) * 1993-06-28 1995-02-09 Частное предприятие "Домна-92" Refractory lining of industrial furnace

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2234525C2 (en) * 2002-08-19 2004-08-20 Государственный институт по проектированию предприятий коксохимической промышленности "Гипрококс" Coke furnace masonry

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8460516B2 (en) Coke oven featuring improved heating properties
EP2351811B1 (en) Coke dry type extinguishing facility, and coke dry type extinguishing method
RU2167905C1 (en) Lining of chambers of ovens from heat treatment of carbon-containing raw materials
US3462346A (en) Smokeless coke ovens
US4251323A (en) Method for calcining delayed coke
US2847369A (en) Vertical retorts with a side discharge device
US3102846A (en) Coking retort oven with liner walls of two thicknesses
RU2441899C2 (en) Coke oven
JP4385799B2 (en) Coke oven operation method
JP5991478B2 (en) Coke oven partial transshipment repair method
US3809620A (en) Horizontal coke oven
US7086856B1 (en) Carbon baking furnace
US3496067A (en) Horizontal coke oven having plural types of brick linings for heating walls
US2240575A (en) Apparatus for coking coal
CN114688878A (en) High-temperature-zone lining, graphitizing furnace lining and graphitizing furnace
EP1566427A1 (en) Method for reinforcing the heating walls of a coke oven battery
US2978386A (en) Method of preserving refractory materials
US5722A (en) op plattsbtjrg
KR101103271B1 (en) Apparatus and method for simultaneously producing coke and quicklime
JP4119795B2 (en) Blast furnace bottom refractory structure and tap brick
US4249996A (en) Electrically heated by-product coke oven
RU140686U1 (en) FIREPROOF PLATE FOR THE CENTRAL PART OF THE VALVE OF THE ARC STEEL FURNACE
JP6387715B2 (en) Coke oven operation method
RU2028364C1 (en) Refractory lining of industrial furnace
SU1518347A1 (en) Vertical furnace for thermal treating of solid fuel

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20091124