ПРИСПОСОБЛЕНИЕ И СПОСОБ ДЛЯ РЕГУЛИРУЮЩЕГО УСТРОЙСТВА, ОБЕСПЕЧИВАЮЩЕГО РЕГУЛИРОВАНИЕ ДАВЛЕНИЯ ГАЗА В КАМЕРЕ КОКСОВОЙ ПЕЧИ БЕЗ ОТКЛОНЕНИЙ ОТ РЕГУЛИРУЮЩЕГО ПОЛОЖЕНИЯ, ВЫЗВАННЫХ РАСШИРЕНИЯМИ
ARRANGEMENT AND METHOD FOR CONTROL DEVICE PROVIDING REGULATION OF GAS PRESSURE IN COKE-OVEN CHAMBER WITHOUT DEVIATION FROM REGULATING POSITIONS INDUCED BY EXPANSION

[0001] Изобретение относится к приспособлению для обеспечения регулирующего устройства давления газа в камере коксовой печи без отклонений от регулирующего положения, вызванных расширением, которые возникают во время работы вследствие высоких температур и температурных перепадов в камерах коксовых печей в подобных устройствах в соответствии с уровнем техники. Приспособление согласно изобретению и способ служат для того, чтобы предотвратить беспорядочную утечку воды, которая используется для блокирования, охлаждения и отделения растворимых в воде примесей от стояка, из регулирующего устройства. Изобретение также относится к способу, применимому для регулирования давления газа в камере коксовой печи при помощи вышеупомянутого приспособления, при этом давление в камере коксовой печи регулируется по проводящему неочищенный газ коллектору при помощи вышеупомянутого регулирующего устройства без отклонении от регулирующего положения, вызванных расширением.
[0002] Во время работы камер коксовых печей вырабатывается газ коксования, который обычно поступает в газовый отсек над коксовым пирогом, откуда он перемещается вниз для дальнейшей обработки. Объем полученого газа коксования зависит от зависящего от времени протекания процесса коксования. Обычно зависящее от времени протекание выхода газа в камере коксовой печи во время цикла коксования достаточно предсказуемо. Учитывая, что оно непостоянно и зависит от текущего состояния процесса коксования, давление в газовом отсеке камеры коксовой печи зависит от колебаний во время протекания процесса коксования.
[0003] Однако подразумевается поддержание давления газа в газовом отсеке над камерой коксовой печи как можно более стабильным на протяжении всего периода коксования для обеспечения более эффективного регулирования процесса коксования и улучшения дальнейшей обработки газа коксования. Существуют некоторые конфигурации, которые позволяют увеличивать давление газа в конце цикла коксования. В частности, подразумевается постоянное поддержание газа в камере коксовой печи на уровне, который предотвращает засасывание окружающего воздуха в печь, что может достигаться при обеспечении постоянного небольшого избыточного давления по сравнению с наружным атмосферным давлением посредством необходимого регулирования давления газа во всей камере коксовой печи.
[0004] По этой причине существуют регулирующие устройства, подходящие для поддержания постоянного давления или для регулирования давления в камере коксовой печи на протяжении всего процесса коксования. В примерной конфигурации для этой цели газ коксования, который должен выпускаться из камеры коксовой печи, проводят через объем воды, предусмотренный как погружное уплотнение, чтобы давление газа в камере коксовой печи регулировалось высотой и давлением погружного уплотнения. Над погружным уплотнением располагается газовый отсек так называемого газового коллектора, который представляет собой сборный бак для выпущенного газа коксования и постоянно содержит придонный объем воды при переполнении плавающего стакана. Так как эта конструкция позволяет использовать разное давление в камере коксовой печи и газовом коллекторе, существует возможность регулировать давление в камере коксовой печи отдельно в зависимости от течения цементации.
[0005] В ЕР 649455 B1 показана примерная конструкция и соответствующий процесс. Газовый отсек камеры коксовой печи соединяется со стояком, который переходит в изогнутое колено стояка, которое, в свою очередь, погружается в чашеобразную торцевую заслонку. Эта чашеобразная торцевая заслонка, которая также именуется вращающимся стаканом, заполняется водой с линии угольной суспензии. Регулируемая задвижка управляется приводом, который поддерживает воду во вращающемся стакане на определенном регулируемом уровне в зависимости от условий давления в камере коксовой печи. Так как это устройство может быть обеспечено для каждой отдельной камеры коксовой печи, то, таким образом, можно регулировать давление газа каждой отдельной камеры коксовой печи и регулировать или поддерживать постоянную выработку газа коксования на протяжении всего времени для всей батареи коксовых печи, или группы коксовых печей. Погружной конец колена стояка имеет особенную форму для предотвращения того, что край, параллельный уровню воды, вызовет отклонение регулирования давления и пульсацию погружного уплотнения.
[0006] Во время работы камер коксовых печей возникают высокие температуры, которые в дополнение подвержены воздействию колебаний в зависящем от времени протекания процесса коксования. В равной степени газ коксования, который засасывается в газовый коллектор через регулирующее устройство, имеет разные температуры в зависимости от течения процесса коксования. Различия в температуре могут быть значительными в зависимости от отличительных признаков процесса коксования. Следствием этого является расширение и смещение металлических компонентов, проводящих газ или регулирующих давление газа металлических элементов камеры коксовой печи. Такое расширение и смещение приводят к отклонениям газопроводных компонентов от их регулирующего положения. Это приводит к утечке потока газа и воды в проводящих газ и проводящих воду компонентах камер коксовых печей и регулирующих давление устройствах.
[0007] Это является проблемой, особенно в отношении регулирования давления газа коксования, который выполняется клапанами и проводящими воду регулирующими устройствами, так как обычно обеспечение надежного регулирования давления камеры коксовой печи является совершенно необходимым. Смещение и расширение проводящих газ и проводящих воду компонентов камер коксовых печей также представляют угрозу безопасности, так как это может быть причиной попадания воздуха в газ коксования, который все еще имеет теплотворную способность. По этой причине существуют устройства, которые служат для компенсации расширений и смещений, возникающих в ходе цикла коксования.
[0008] Еще не опубликованный к моменту подачи заявки патентный документ DE 102009023222.2 раскрывает приспособление, которое используется для компенсации отклонений от коаксиального размещения компонентов регулирующей установки, при этом регулирующая установка состоит из регулирующего устройства, трубы с зубчатым концом и плавающего стакана, и используется для регулирования давления газа в камере коксовой печи, при этом регулирующая установка содержит плавающий стакан с погружным уплотнением, отделяющим газовый отсек камеры коксовой печи от газового коллектора и/или единиц сопутствующего оборудования, и при этом высота уровня воды погружного уплотнения представляет собой как регулирующее средство для регулирования давления газа, и при этом регулирующая установка также содержит погружную трубу, разработанную со специально формованной трубой с зубчатым концом на конце, которая погружается в воду в плавающем стакане, и содержит регулирующее устройство для регулирования уровня воды. Изобретение обеспечивает предотвращение отклонений от коаксиальной центровки регулирующего устройства и обеспечивает всегда по осевой линии и герметичное передвижение уплотнительной пробки регулирующего клапана в уплотнительное седло уплотнительной пробки плавающего стакана.
[0009] Приспособление регулирует давление газа в камере коксовой печи и компенсирует вызванные температурой отклонения путем обеспечения гибкой подвески плавающего стакана при помощи изгибаемых элементов, чтобы плавающий стакан мог передвигаться в горизонтальном направлении, и обеспечения направляющих элементов на внешней стороне трубы с зубчатым концом или с внутренней стороны плавающего стакана, при этом эти направляющие элементы используются для направления трубы с зубчатым концом в плавающий стакан и расположены между трубой с зубчатым концом и плавающим стаканом, и, своим размером, обеспечивают точно определенную подвижность внутри плавающего стакана. Таким образом, можно предотвратить нежелательное вытекание воды из плавающего стакана в проводящий газ коллектор, которое происходит из-за смещения уплотняющей пробки. Кроме того, тем самым можно предотвратить попадание воздуха в камеру коксовой печи или проводящий газ коллектор.
[0010] При таком расположении система стояка с коленом может, однако, значительно смещаться вверх в ходе рабочего цикла в связи с тепловым расширением. Во время работы камеры коксовой печи с соответствующим регулирующим устройством изначально выровненные плавающие стаканы обычно не выравниваются повторно в зависимости от соответствующего расширения, чтобы зубцы трубы с зубчатым концом больше не совпадали в нужной степени с водовыпускными отверстиями регулирующего устройства. Следовательно, в ходе рабочего цикла поток газа в газовый коллектор больше нельзя надежно регулировать и рассчитывать.
[0011] Поэтому целью является обеспечение приспособления, которое регулирует давление газа в камерах коксовых печей посредством регулирования потока в проводящий газ коллектор при помощи содержащего воду плавающего стакана и компенсирует вызванные температурой расширения или смещения, чтобы не допустить попадание нежелательного газа и воды в газовый коллектор, при этом приспособление делает возможным работу без повторного выравнивания регулирующего положения для получения не требующего обслуживания и долговечного регулирующего положения регулирующего устройства для регулирования газового потока.
[0012] Настоящее изобретение достигает этой цели при помощи использования регулирующего устройства, которое поднимается из камеры коксовой печи через стояк с присоединенным коленом и погружной трубой, которая ведет вертикально вниз с присоединенной трубой с зубчатым концом, погружного уплотнения с высотой уровня воды, которое является средством регулирования давления газа, уплотняющей пробки, которая регулирует уровень воды в плавающем стакане, с плавающим стаканом и погружной трубой, оснащенной зафиксированным кожухом, который формирует кольцевое пространство с плавающим стаканом, при этом кольцевое пространство пригодно к использованию в качестве переливного отверстия для воды из плавающего стакана в газовый коллектор и как канал для газа, ведущий в газовый коллектор, и кожух, снабженный зубчатым ободом, который опускается в кольцевое охватывающее погружное уплотнение наверху газового коллектора, чтобы расширения и смещения между газовым коллектором и кожухом можно было компенсировать.
[0013] Это приспособление предотвращает любое смещение или расширение между погружной трубой и плавающим стаканом в связи с разностью температур, тогда как расширения, имеющие место между газовым коллектором и стояком с коленом, поглощаются зубчатым ободом, который проходит в погружное уплотнение. Таким образом, регулирующая поток воды и газа часть устройства не требует обслуживания в одном и том же расположении. Это также предотвращает нежелательное попадание газа и воды в газовый коллектор.
[0014] В частности заявлено приспособление для обеспечения регулирующего устройства для регулирования давления газа в камере коксовой печи без отклонений от регулирующего положения, вызванных расширением, которое содержит
- стояк, который вертикально поднимается из камеры коксовой печи и присоединяется к колену, отклоняющемуся в сторону от стояка, и переходит вертикально вниз в погружную трубу, конец которой выполнен в виде трубы с зубчатым концом, содержащей зазубренные или зубчатые ободы и впускным отверстием для воды, и
- плавающий стакан с направленным вниз конусным днищем, при этом стакан снабжен выпускным отверстием для воды, выходящим из нижнего конца днища и имеющим открытый верх, и
- уплотняющую пробку, передвигающуюся через погружную трубу и уплотняющую выход из погружного уплотнения плавающего стакана в газовый коллектор, расположенный ниже с возможностью регулирования, и
- проводящий неочищенный газ коллектор, в который попадает вода из плавающего стакана при переливе или открывании уплотняющей пробки,
и отличающееся тем, что
- плавающий стакан и погружная труба с трубой с зубчатым концом на ее конце находятся в зафиксированном кожухе, который формирует кольцевое пространство с плавающим стаканом, при этом кольцевое пространство используется в качестве переливного отверстия для воды и в качестве канала для газа из плавающего стакана в газовый коллектор, и
- кожух снабжен зубчатым ободом, проходящим в кольцевое охватывающее погружное уплотнение в верхней части газового коллектора так, чтобы расширения или смещения между газовым коллектором и кожухом можно было компенсировать.
[0015] Кожух или окружающий корпус может быть сделан из материала на выбор. Наиболее благоприятным является использование чугуна или литой стали. В более простом варианте осуществления он может также формироваться из корпуса из листового металла.
[0016] В качестве примера, фланцевое соединение служит для соединения кожуха с погружной трубой. Это предусматривает преимущество того, что кожух можно снять с плавающим стаканом, а последний, таким образом, легкодоступный для целей осмотра. Кожух может быть соединен с погружной трубой любым желаемым способом. Постоянное сварное соединение, например, также является возможным. Расположение такого соединения также является выборочным. Кожух может, к примеру, быть подвешен вертикально посредине погружной трубы, но он также может быть закреплен прямо снизу колена стояка. К примеру, кожух может быть подвешен концентрически относительно погружной трубы, обеспечивая одинаковое расстояние до последней на любом плоскости и во всех направлениях. Также кожух может иметь любую форму, предпочтительно, однако, он должен быть конусообразным по направлению к днищу и концам в отрезке, выступающем за краем плавающего стакана.
[0017] Для вертикального подвешивания плавающий стакан может соединяться с погружной трубой или кожухом. Подвешивание может выполняться при помощи штоков, фланцев или металлических листов. Однако для вертикальной фиксации плавающий стакан также может подвешиваться при помощи держателей к кольцевому диску погружной трубы. В таком случае держатели прикрепляются к верхнему краю кольцевого диска, который окружает погружную трубу в произвольной точке. Количество держателей - выборочно, но составляет, по меньшей мере - три. Держатели производятся из материала на выбор. Например, они могут иметь форму стальных штифтов, а также они могут иметь форму металлических болтов, отрезков трубы или литых ребер. Преимущественно они фиксируются при помощи винтовых муфт или заклепок.
[0018] В соответствии с вариантом осуществления изобретения верхний конец проводящего газ коллектора оснащен газовой заслонкой, которая расположена в верхнем конце газового коллектора и при помощи которой газовый коллектор может закрываться перед кожухом и плавающим стаканом. Этот клапан может иметь произвольную конструкцию. В примерном варианте осуществления он может иметь форму обычной заслонки, подвешенной в верхнем конце газового коллектора при помощи поворотного подшипника, который откидывается вверх для закрытия. Однако он также может иметь форму, отклоняющуюся в сторону заслонки. Установка заслонки обеспечивает закрытие газового коллектора при снятии плавающего стакана или в случае неисправности в процессе эксплуатации, чтобы воздух не попадал в газовый коллектор. Попадание воздуха в проводящий неочищенный газ коллектор нежелательно по технологическим причинам и из соображений безопасности.
[0019] Уплотняющая пробка может иметь произвольную конструкцию. Предпочтительная конструкция, однако, содержит сифон, регулируемую задвижку и выпускную трубу, при этом регулируемая задвижка служит для регулирования уровня воды в плавающем стакане или выпуска через выпускную трубу в газовый коллектор, который может регулироваться через расположение задвижки, которая может закрываться вертикально и которая входит в состав уплотняющей пробки и соответствующего приводного механизма. Приводной механизм, как правило, состоит из штока, соединенного с приводом.
[0020] Также заявленным является способ регулирования давления в камере коксовой печи от перепадов давления в газовом коллекторе при помощи вышеупомянутого регулирующего устройства для регулирования давления газа в камере коксовой печи без отклонений от регулирующего положения, вызванных расширением. В этом процессе вышеупомянутое приспособление используется как регулирующее устройство. В частности заявлен способ работы батареи кокосовых печей или группы коксовых печей, содержащей множество камер коксовых печей, проводящий неочищенный газ коллектор и дроссельные устройства, установленные в коллекторе неочищенного газа для отдельного регулирования давления газа в камерах коксования, в котором
- каждое из дроссельных устройств обеспечивают плавающим стаканом с подачей воды, содержащим уплотняемое выпускное отверстие, и
- камеры коксования соединяют с коллектором неочищенного газа через газовые линии, которые заканчиваются как погружные трубы в плавающих стаканах дроссельных устройств, и
- используют дроссельные устройства, снабженные переливным отверстием для регулирования уровня жидкости в плавающем стакане, при этом переливное отверстие регулируется по вертикали при помощи привода,
и отличающийся тем, что
- давление в камере коксовой печи регулируют регулирующим устройством для регулирования давления газа в камере коксовой печи без отклонений плавающего стакана и дроссельных устройств от регулирующего положения, вызванных расширением, при этом расширения в направлении газового коллектора компенсируют круговым зубчатым ободом кожуха, который погружают в погружное уплотнение.
[0021] Способ также может быть автоматизирован. Для этой цели давление по меньшей мере в одной камере коксовой печи регулируют при помощи измерительного устройства, которое регулирует подачу воды в плавающий стакан в зависимости от внутреннего давления в камере коксовой печи. Такая автоматизация может быть реализована для одной камеры коксовой печи, но предпочтительно реализуется для нескольких или всех камер коксовых печей в группе коксовых печей или батарее коксовых печей.
[0022] Способ и приспособление согласно изобретению в основном используются для работы стандартных коксовых печей.
[0023] В примерной конфигурации кольцевое погружное уплотнение, которое служит для компенсации расширений и смещений между газовым коллектором и стояком и/или погружной трубой, заполняется водой. Однако погружное уплотнение также может заполняться битумом, что может требоваться для применения в условиях высоких температур. Кроме того, погружное уплотнение может быть снабжено наполнителем, содержащим силиконовые соединения.
[0024] Изобретение имеет преимущество обеспечения приспособления, регулирующего давление газа в камере коксовой печи через изменяемый уровень воды в плавающем стакане, при этом погружная труба, которая выходит из камеры коксовой печи, и соответствующее регулирующее устройство для регулирования уровня воды и давление газа никогда не отклоняются от указанного регулирующего положения, несмотря на действие расширения или смещения, и не требуют каких-либо интенсивных работ по регулировке с интенсивным обслуживанием. Изобретение имеет дополнительное преимущество в том, что газовый коллектор может снабжаться газовой заслонкой. Если газовая заслонка обеспечена, то газовый коллектор может закрываться для снятия плавающего стакана или в случае неисправности в процессе эксплуатации, так чтобы воздух не проникал в газовый коллектор.
[0025] Изобретение показано при помощи трех чертежей, при этом эти чертежи являются только примерными конфигурациями конструкции приспособления согласно изобретению и не ограничиваются этими примерами.
[0026] На ФИГ.1 показано приспособление согласно изобретению, где плавающий стакан напрямую прикреплен к кожуху и погружной трубе. На ФИГ.2 показано приспособление согласно изобретению, где плавающий стакан прикреплен держателями к горизонтально расположенному кольцевому диску, который прикреплен к погружной трубе. На ФИГ.3 показано приспособление из уровня техники, которое установлено на камере коксовой печи.
[0027] На ФИГ.1 показано приспособление (1) согласно изобретению для регулирования давления в камере коксовой печи, содержащее стояк (2), который не представлен здесь и служит для выпуска газов коксования (3) из камеры коксовой печи через подсоединенное колено (4), при этом представлено только колено (4), которое соединено со стояком (2) и направляет газы коксования (3) на 180° вниз (5), колено (4) соединено с направленной вниз погружной трубой (6), которая заканчивается трубой (6a) с зубчатым концом, с зазубренными или зубчатыми ободками. Погружная труба (6) с трубой (6a) с зубчатым концом на ее конце проходит в плавающий стакан (7) с конусным днищем, направленным вниз к выпускному отверстию (7a) для воды и содержащим регулируемый водяной уровень (7b). Уплотняющая пробка (8), проходящая в уплотняющий конец плавающего стакана (7) и уплотняющая выпускное отверстие (7a) для воды, перемещается по осевой линии погружной трубы (6). Согласно изобретению погружная труба (6) и плавающий стакан (7) обеспечены в кожухе (9), который прочно прикреплен к погружной трубе (6) при помощи кольцевого диска (10). Кожух (9) и плавающий стакан (7) формируют кольцевое пространство (11), которое служит в качестве переливного отверстия для воды из плавающего стакана (7) и как канал для газа для газа (3) коксования. Днище кожуха (9) также имеет конусообразную форму, при этом нижний конусный конец (9a) содержит зубчатый обод (9b), проходящий в круговое охватывающее погружной трубы уплотнение (12). Согласно изобретению кожух (9) прочно прикреплен к погружной трубе (6) через фланцевые соединения (13). Таким образом, кожух (9) и плавающий стакан (7) можно перемещать относительно проводящего неочищенный газ коллектора (14). Плавающий стакан с кожухом проходит в проводящий неочищенный газ коллектор (14), который используется для сбора кокосовых газов (3). Когда уплотняющая пробка (8) снимается с плавающего стакана (7), вода попадает в газовый коллектор (14), при этом давление газа в камере коксовой печи регулируется уровнем воды в погружном уплотнении (7b). Верхний конец газового коллектора (14) оснащен заслонкой (15), при помощи которой газовый коллектор (14) может закрываться сверху. Таким образом, можно закрыть газовый отсек камеры коксовой печи перед газовым коллектором (14) или же газовый коллектор от атмосферы. Заслонка (15) закрывается при помощи наклона вверх посредством поворотного подшипника (15a). Уровень воды в погружном уплотнении (7b) плавающего стакана (7) регулируется при помощи уплотняющей пробки (8), которую можно вытянуть из выпускного отверстия (7a) для воды, используя механизм перемещения исполнительного штока (16). Когда пробка вынута, вода попадает в газовый коллектор (14) через выпускное отверстие для воды (7a). Уплотняющая пробка (8) оснащена сифоном (8a) и вертикально регулируемой задвижкой (8b), которая служит для регулировки уровня погружного уплотнения (7b) в плавающем стакане.
[0028] Па ФИГ.2 показано такое же приспособление, в котором плавающий стакан (7) прочно закреплен при помощи держателей (17), которые установлены на кольцевом диске (10), расположенном на погружной трубе (6).
[0029] На ФИГ.3 показано изобретение из уровня техники, которое прикреплено к камере коксовой печи. На фигуре показан стояк (2), погружная труба (6), труба (6a) с зубчатым концом, плавающий стакан (7) и газовый коллектор (14). Вода (18) попадает в погружную трубу (6) в районе колена и в газовый коллектор (14) через выпускное отверстие (7a) для воды. На фигуре изображен перелив воды (18a). Плавающий стакан (7) крепится к газовому коллектору (14) при помощи подвесного механизма (19). Погружная труба (6) проходит в трубу (6a) с зубчатым концом.
[0030] Перечень обозначений и номеров ссылок
1 Устройство для регулирования давления в камере коксовой печи, регулирующее устройство
2 Стояк
3 Газы коксования
4 Колено
5 Нисходящий поток газов коксования
6 Погружная труба
6a Труба с зубчатым концом
7 Плавающий стакан
7a Выпускное отверстие для воды
7b Погружное уплотнение с водяным уровнем
8 Уплотняющая пробка
8a Сифон
8b Регулируемая задвижка
9 Кожух
9a Направленный вниз конусный нижний конец кожуха
9b Зубчатый обод
10 Кольцевой диск
11 Кольцевое пространство
12 Круговое охватывающее погружное уплотнение
13 Фланцевое соединение
14 Газовый коллектор
15 Заслонка
15a Поворотный подшипник заслонки
16 Исполнительный шток для уплотняющей пробки
17 Держатель
18 Входящая вода
18a Выпускаемая вода
19 Подвесное устройство погружного стакана