загрузочное устройство камеры сухого тушения кокса

Формула изобретения

1. ЗАГРУЗОЧНОЕ УСТРОЙСТВО КАМЕРЫ СУХОГО ТУШЕНИЯ КОКСА, включающее горловину загрузочного люка с круглым отверстием, желоб гидрозатвора, расположенный соосно с этим отверстием, отличающееся тем, что устройство снабжено жаростойкой металлической направляющей для кокса, установленной коаксиально с отверстием загрузочного люка по периметру этого отверстия и выполненной в виде полого цилиндра и кольцеобразной пластины, лежащей в плоскости, нормальной оси полого цилиндра, полый цилиндр и кольцеобразная пластина связаны сплошным упругим элементом, гибким в радиальном направлении, выполненным преимущественно в виде кольцевой гофры, причем желоб гидрозатвора установлен на кольцеобразной пластине и полость между полым цилиндром и желобом гидрозатвора заполнена теплоизоляционным материалом.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что нижний торец полого цилиндра расположен ниже уровня кольцеобразной пластины.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к коксохимической промышленности, а именно к устройствам для загрузки камеры сухого тушения кокса.

Известно загрузочное устройство камеры сухого тушения кокса, которое состоит из металлоконструкций, тележки с приводом ее горизонтального перемещения и подъема крышки люка камеры, воронки, установленной на тележке, гидрозатвора, который представляет собой литой кольцевой желоб с двумя отверстиями для подвода и отвода воды, установленный концентрически с круглым отверстием загрузочного люка по его периметру [1]

Недостатком известного устройства является то, что поверхность желоба гидрозатвора, обращенная к загрузочному люку, находится в контакте с высокотемпературной газовой средой (раскаленные газы камеры тушения) и подвергается воздействию загружаемого раскаленного кокса. Вследствие интенсивных термических воздействий на поверхность желоба, обращенную к загрузочному люку, устанавливается высокая температура, а внутри желоба сравнительно низкая определяемая температура проточной воды. В результате этого в желобе возникает большой градиент температур, вызывающий значительные термические напряжения.

Эти напряжения, а также абразивный износ поверхности желоба вследствие ее контакта с раскаленным коксом при загрузке камеры вызывают разрушения желоба (растрескивание и износ), что приводит к отказу гидрозатвора, протеканию воды и ее попаданию в камеру тушения. Это подтверждается опытом эксплуатации установок сухого тушения кокса (УСТК). Попадание воды в камеру влечет увеличение содержания водорода в тушильном газе, что приводит к возрастанию взрывоопасности камеры тушения. Повышается также содержание угарного газа, что увеличивает токсичность выбросов в атмосферу.

Аналогичными недостатками обладают и другие известные загрузочные устройства камеры сухого тушения кокса (авт. св. СССР N 632198 и авт. св. СССР N 1304392).

Техническим решением, наиболее близким к заявляемому, является загрузочное устройство камеры сухого тушения кокса, состоящее из загрузочного люка, крышки люка, направляющей металлической воронки и механизма для открывания крышки люка и установки воронки под люком. Рама загрузочного люка выполняется в виде кольцевого желоба несколько большего размера, чем отверстие люка, между рамой и отверстием укладывается пояс кирпичной кладки, предохраняющий раму от чрезмерного нагревания, в желоб подается проточная вода [2] При этом частично устраняются указанные выше недостатки.

Опыт эксплуатации УСТК показывает, что упомянутый пояс кирпичей служит весьма непродолжительное время. За 2-3 месяца вследствие контакта с раскаленным коксом при загрузке камеры этот пояс частично разрушается (изнашивается, выбирается), через 4-6 месяцев практически исчезает. Загрузочное устройство начинает функционировать так, как это опасно в первом аналоге, при этом все недостатки, отмеченные при анализе аналога, проявляются в полной мере. Кроме этого, продукты разрушения кирпичного пояса попадают в камеру тушения УСТК, вызывая появление в коксе нежелательных примесей.

Предлагаемое загрузочное устройство камеры сухого тушения кокса, включающее горловину загрузочного люка с круглым отверстием, желоб гидрозатвора, расположенный соосно с этим отверстием, отличается от прототипа тем, что оно снабжено жаростойкой металлической направляющей для кокса, установленной коаксиально с отверстием загрузочного люка по периметру этого отверстия и выполненной в виде полого цилиндра и кольцеобразной пластины, лежащей в плоскости, нормальной оси полого цилиндра, полый цилиндр и кольцеобразная пластина связаны сплошным упругим элементом, гибким в радиальном направлении, выполненным преимущественно в виде кольцевой гофры, причем желоб гидрозатвора установлен на кольцеобразной пластине и полость между полым цилиндром и желобом гидрозатвора заполнена теплоизоляционным материалом, нижний торец полого цилиндра расположен ниже уровня кольцеобразной пластины.

Совокупность отличительных признаков позволяет достигнуть требуемого результата, так как при выполнении связи между полым цилиндром и кольцеобразной пластиной в виде сплошного упругого элемента из-за сплошности этого элемента вода из желоба гидрозатвора не может проникнуть в камеру тушения. В то же время выполнение связи в виде сплошного упругого элемента, преимущественно кольцевой гофры, гибкого в радиальном направлении, позволяет из-за упругих свойств этого элемента снизить уровень термических напряжений в месте сочленения, а также позволяет осуществляться термическим деформациям полого цилиндра, т. е. расширяться. Выполнение связи таким образом позволяет уменьшить термонапряжения и компенсировать расширение полого цилиндра, тем самым предотвращается образование трещин между полым цилиндром и пластиной, которые ведут к отказам загрузочного устройства. Чем менее жестким и более упругим является сплошной упругий элемент, тем меньше уровень термонапряжений. При этом параметры упругого элемента могут быть выбраны таким образом, чтобы уровень термических напряжений в месте связи полого цилиндра и кольцеобразной пластины и колебания этого уровня не вызывали разрушения связи на протяжении неограниченно большого числа циклов. Упругий элемент может быть выбран различными способами, в частности наиболее технологичным при изготовлении является его выполнение в виде кольцевой гофры и на кольцеобразной пластине в месте ее примыкания к полому цилиндру. Следовательно, выполнение связи в виде сплошного упругого элемента позволяет избежать разрушения направляющей от термоусталости, что предотвращает попадание воды в камеру тушения. Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет повысить надежность желоба гидрозатвора. Для предотвращения разрушения кладки нижний торец полого цилиндра располагается ниже уровня кольцеобразной пластины. При этом участок кладки, ограниченной низом полого цилиндра и примыкающей к полому цилиндру зоной кольцеобразной пластины, защищается от непосредственного контакта с раскаленным коксом, что приводит к повышению долговечности кладки горловины загрузочного люка.

На фиг. 1 изображен общий вид загрузочного устройства (при открытом положении загрузочного люка); на фиг. 2 узел I на фиг. 1 (нормальное сечение направляющей и желоба гидрозатвора); на фиг. 3 нормальное сечение образующей с торцом цилиндра, расположенным ниже уровня пластины.

Загрузочное устройство камеры сухого тушения кокса включает горловину 1 загрузочного люка с круглым отверстием, желоб 2 гидрозатвора, расположенный соосно с этим отверстием, жаростойкую металлическую направляющую 3 для кокса, установленную коаксиально с отверстием горловины 1 загрузочного люка. Направляющая 3 для кокса выполнена в виде полого цилиндра 4, связанного при помощи сплошного упругого элемента 5, преимущественно кольцевой гофры, гибкого в радиальном направлении, с кольцеобразной пластиной 6. Желоб 2 гидрозатвора установлен на пластине 6, а полость между направляющей 3 для кокса и желобом 2 гидрозатвора заполнена теплоизоляционным материалом 7. Нижний торец 8 полого цилиндра 4 расположен ниже уровня кольцеобразной пластины 6.

Кроме того, загрузочное устройство включает платформу 9, установленную наверху камеры тушения, с приводом горизонтального перемещения, на которой размещены крышка 10 загрузочного люка с механизмами для ее открывания и закрывания и загрузочная воронка 11.

При описании работы будут упомянуты подъемник, и кузов вагона для транспортирования pаскаленного кокса, которые не являются элементами загрузочного устройства и на чертежах условно не показаны.

Монтаж устройства производится следующим образом.

После завершения огнеупорных работ по кладке камеры тушения на верху камеры тушения концентрично с отверстием горловины 1 загрузочного люка монтируется направляющая 3 для кокса, а затем на кольцеобразную пластину 6 устанавливается желоб 2 гидрозатвора. Полость, образованная желобом 2 гидрозатвора и направляющей 3 для кокса, заполняется теплоизоляционным материалом 7.

Устройство работает следующим образом.

В положении, когда крышка 10 загрузочного люка закрывает отверстие горловины 1 загрузочного люка, цилиндр 4 находится в контакте с высокотемпературной средой. При этом цилиндр 4 и теплоизоляционный материал 7 создают термическое сопротивление, предохраняющее желоб 2 гидрозатвора от термического удара, тепловой поток, проходящий через систему цилиндр теплоизоляционный пояс желоб гидрозатвора может быть рассчитан по методике, описанной в (Исаченко В.П. и др. Теплопередача. M. Энергоиздат, 1981, с. 38). Тем самым термические напряжения в гидрозатворе снижаются, что предотвращает отказы гидрозатвора (появление трещин, в результате которых вода может попасть в камеру тушения). При этом температура полого цилиндра 4 составляет 250-300^оС, а температура кольцеобразной пластины 6 составляет 80-100^оС. Перед загрузкой камеры тушения подъемник с подвешенным кузовом, содержащим раскаленный кокс, передвигается к загрузочному люку и, взаимодействуя с приводом горизонтального перемещения платформы 9, перемещает ее. При этом крышка 10 загрузочного люка открывает отверстие горловины загрузочного люка. Перемещение платформы 9 происходит до тех пор, пока отверстие не откроется полностью и загрузочная воронка 11 установится по оси отверстия загрузочного люка. После этого кузов вагона опускается на опорные тумбы и происходит загрузка раскаленного кокса через загрузочную воронку 11 и отверстие горловины 1 загрузочного люка в камеру тушения.

При загрузке раскаленного кокса в камеру тушения поток кокса взаимодействует с поверхностью полого цилиндра 4, обращенной к отверстию горловины 1 загрузочного люка. При этом происходит нагрев полого цилиндра 4 до температуры 550-620^оС, в то время как температура кольцеобразной пластины 6 остается на уровне 80-100^оС. В результате того, что связь между полым цилиндром 4 и кольцеобразной пластиной 6 выполнена в виде упругого элемента 5, гибкого в радиальном направлении, происходят термические деформации цилиндра 4, а уровень напряжений в месте соединения цилиндра 4 и пластины 6 остается незначительным. Вследствие этого повышается долговечность жаростойкой металлической направляющей 3 для кокса, которая предохраняет от разрушения пояс теплоизоляционного материала 7 и желоб 2 гидрозатвора. Следовательно, надежность желоба гидрозатвора повышается. При этом прохождении раскаленного кокса через отверстие горловины 1 загрузочного люка вследствие того, что нижний торец 8 полого цилиндра 4 расположен ниже уровня кольцеобразной пластины 6, нижняя зона полого цилиндра 4 защищает наиболее уязвимую зону кладки горловины 1 загрузочного люка, примыкающую к кромке горловины 1. Вследствие этого повышается долговечность кладки горловины 1 загрузочного люка.

После окончания загрузки устройство приводится в исходное положение в обратной последовательности. При опускании крышки 10 загрузочного люка в желоб 2 гидрозатвора возможно случайное выплескивание воды, находящейся в желобе 2. Вследствие того, что упругий элемент 5 выполнен сплошным, вода задерживается в объеме, ограниченном снизу кольцеобразной пластиной 6 и по контуру отверстия горловины полым цилиндром 4. Вода не попадает в камеру тушения, чем исключаются негативные последствия этого явления. Кроме того, вследствие исключения трещин направляющей 3 вода оказывается в указанной зоне и не стекает в камеру тушения на протяжении периода эксплуатации.

Применение устройства позволит повысить надежность желоба гидрозатвора и повысить долговечность кладки горловины загрузочного люка.