СТАЦИОНАРНОЕ ИСПОЛНИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ СТАЦИОНАРНЫМИ ДВЕРЯМИ КОКСОВОЙ ПЕЧИ
STATIONARY ACTUATING MECHANISM FOR CONTROL OF STATIONARY DOORS OF COKE OVEN

Изобретение относится к передаточному устройству для тяговой силы для вертикального открывания и закрывания стационарных дверей горизонтальных камер коксовой печи. Устройство обеспечивает возможность управления дверями отдельных печей, фиксации в открытом положении и перемещения снова в закрытое положение после процесса загрузки или очистки, для которого дверь открывается. Устройство содержит также предмет, который создает необходимую для открывания тяговую силу и передает на предусмотренные для открывания двери печи. Устройство содержит также управляющее устройство, которое обеспечивает возможность управления моментом открывания двери и длительностью открывания дверей печи. Наконец, изобретение относится также к способу управления дверями печи и их открывания и закрывания по потребности.
В современном коксохимическом производстве выдавливание коксового блока (так называемый «коксовый пирог») из камеры печи осуществляется с помощью выталкивателя кокса с передней головной стороны коксовой печи через эту головную сторону. Для этого на противоположной стороне печи находится также дверь, которая открывается для процесса выдавливания. Собственно процесс выталкивания осуществляется с помощью нажимной штанги, с помощью которой коксовый пирог выдавливается в находящийся на противоположной стороне тушильный вагон. Двери открываются, как правило, лишь на длительность выталкивания и проводимого при необходимости процесса очистки. После завершения этих процессов двери по возможности синхронно снова закрываются для удерживания возможно меньшими потерь тепла батареей коксовой печи. Поэтому для процесса выталкивания и связанных с этим работ необходимо иметь надежный механизм перемещения дверей.
Для закрывания коксовых печей имеются различные конструкции дверей и механизмов закрывания дверей. Для так называемых «обычных» коксовых печей, которые во время процесса коксования выделяют газообразные и парообразные продукты коксования, которые затем подвергаются дальнейшей обработке в так называемых цехах улавливания химических продуктов, часто используются мобильные двери печных камер. Для загрузки и разгрузки коксовой печи используются машины для загрузки углем и машины для выталкивания кокса, которые снабжены специальными устройствами для поднятия дверей и вытягивают полностью двери из предусмотренного для этого дверного проема коксовой печи. За счет этого получается хороший доступ к проемам, которые после цикла коксования, как правило, загрязнены отложениями и загрязнениями процесса коксования. Поскольку очистка является неизбежной для оптимального закрывания коксовой печи, эта конструкция часто применяется для обычных коксовых печей с регулярными циклами коксования.
Для так называемых коксовых печей с утилизацией тепла или коксовых печей без утилизации тепла, в которых образуемые во время процесса коксования газообразные и парообразные продукты коксования используются для сжигания и тем самым для технологического нагревания, в большинстве случаев используются стационарные и установленные отдельно на каждой двери коксовой печи устройства для подъема дверей. Поскольку в коксовой печи утилизационного типа за счет сгорания не возникают побочные продукты, то при нормальной работе не требуется процесс очистки, для которого необходимо много места. Устройства для подъема дверей могут приводиться в действие, например, с помощью тросовой тяги или с помощью цепей с гидравлическим приводом. В этом случае закрывание дверей происходит под действием силы тяжести. Можно также управлять устройством подъема дверей с помощью независимой тележки для подъема дверей, которая перемещается для процесса открывания к подлежащей обслуживанию камере печи.
В DE 2720469 А1 приведено описание подъемного устройства дверей камер коксовой печи, которое регистрирует направления движения двери в наружном направлении и движения вниз с помощью счетчиков, так что обеспечивается возможность вытягивания двери коксовой печи из проема и точной повторной установки двери после процесса очистки. Двери опираются на тележку, которая принимает дверное устройство и может перемещать по роликам и рельсам все дверное устройство от дверного проема и снова к нему. В качестве приводных устройств служат гидравлические цилиндры, которые могут перемещать дверь как вдоль коксовой печи, так и вертикально относительно нее. Передача сил осуществляется через систему рычагов. Это выполнение, в котором все дверное устройство отодвигается от печи, особенно пригодно для обычных коксовых печей.
В ЕР 1373435 А1 приведено описание устройства для подъема стационарно установленных дверей коксовой печи. К двери или раме двери коксовой печи присоединяется подъемная головка двери, которая содержит приводное устройство для перестановочных движений и вытяжной колпак. Для предотвращения выбросов продуктов коксования во время процесса коксования на подъемную головку двери устанавливаются уплотнительные элементы, которые при открывании двери коксовой печи образуют вытяжное пространство для выбросов из двери. Двери приводятся в движение с помощью стационарных приводных устройств. Такая система пригодна, в частности, для утилизационных коксовых печей.
Указанные системы выполняют свои задачи относительно позиционирования и перемещения дверей коксовых печей. Однако они имеют недостатки, поскольку они либо требуют много места, либо нуждаются в занимающих много времени процессах раскрывания дверей. При используемом на машине для обслуживания печи устройства подъема дверей удлиняется время цикла коксования, поскольку их можно использовать лишь тогда, когда машина позиционирована соответствующим образом у печи. Машины для подъема дверей, которые подъезжают к отдельным коксовым печам для открывания и закрывания, требуют пространства для движения между передней стороной печи и машиной для обслуживания печи, которое должно присутствовать при строительстве и работе, и требует персонала для управления и обслуживания приборов. Устройства для подъема дверей требуют установки устройств перемещения во входной зоне дверей коксовой печи и тем самым обуславливают большую потребность в пространстве и установочных работах.
Поэтому задачей данного изобретения является создание механизма, который может надежно обслуживать дверные закрывающие устройства батарей коксовых печей. Устройство закрывания дверей должно занимать мало места и требовать небольших затрат на установку. Обслуживание устройства закрывания дверей должно быть возможно простым и обеспечивать возможность индивидуального управления отдельными коксовыми печами. Кроме того, механизм перемещения дверей должен быть пригодным для дверей различного вида и максимально не чувствительным относительно загрязнений и мусора.
Задача решена согласно изобретению с помощью устройства, в котором с помощью троса или цепи создается или снимается горизонтальное тяговое усилие и передается через направляющие ролики на отдельные двери в вертикальном направлении. Тросы в горизонтальном направлении на конце соединены с тяговой проушиной. При этом горизонтальное тяговое усилие создается с помощью захватной тележки, которая установлена на рельсе над коксовой печью и перемещается вдоль стенок коксовой печи. Захватная тележка приводится в движение с помощью лебедки в начале батареи коксовых печей. Управление отдельными дверями коксовой печи осуществляется с помощью тягового кулачка на нижнем основании захватной тележки, которое в зависимости от управления входит в тяговую проушину на конце троса. Тяговую проушину может зацепляться по типу крюка тяговым кулачком захватной тележки с помощью приводимого в действие вручную или автоматически устройства.
Кроме того, устройство содержит измерительное устройство для измерения силы натяжения троса (тяговая сила), которое комбинировано с измерительным устройством для измерения пути захватной тележки. Лишь когда сила натяжения троса (тяговая сила) достигает заданного номинального значения, начинается измерение пути захватной тележки. С помощью управления из веса двери, положения захватной тележки и силы натяжения троса вычисляется оптимальное положение остановки захватной тележки, так что двери всегда имеют необходимую высоту открывания для процесса загрузки и очистки. За счет этого можно всегда перемещать двери при открывании на одинаковую высоту при различных длинах троса или натяжениях троса.
Устройство согласно изобретению пригодно как для «утилизационных» коксовых печей, «не утилизационных» коксовых печей, так и «обычных» коксовых печей. Однако при применении в обычных печах необходимо учитывать повышенную склонность к загрязнению. Поэтому устройство согласно изобретению может содержать также конструкции для предотвращения отложений и образования корки.
Предлагается, в частности, устройство для закрывания горизонтальных камерных коксовых печей печного ряда или батареи печей, при этом
- двери коксовой печи установлены на одной или обеих сторонах горизонтально ориентированных стенок коксовой печи, и
- двери коксовой печи соединены с тросом или цепью или тяговым устройством, с помощью которого двери коксовой печи вытягиваются вверх из закрытого в открытое положение и могут снова опускаться в закрытое положение под действием силы тяжести, и
- над отдельными дверями коксовой печи имеются направляющие ролики, с помощью которых служащее для натяжения тросов или цепей тяговое усилие отклоняется в горизонтальное в дальнейшем ходе этих тросов или цепей направление, и на конце троса расположено крепление или исполнительный механизм с тяговой проушиной, и
отличающееся тем, что
- над дверью коксовой печи на рельсе установлена, по меньшей мере, одна захватная тележка с возможностью перемещения с помощью направленного в обе стороны тягового троса в горизонтальном направлении параллельно ряду содержащих двери коксовой печи стенок коксовой печи батарей коксовых печей, и
- крепление или исполнительный механизм с тяговой проушиной на конце троса над отдельными дверями коксовых печей и тем самым трос приводится в зацепление с расположенным на захватной тележке и направленным вниз захватным кулачком, так что тяговый трос натягивается или разгружается, и обеспечивается возможность поднимания или опускания двери коксовой печи с помощью горизонтального перемещения захватной тележки.
Для обеспечения управления отдельными батареями коксовых печей под захватной тележкой находится захватный кулачок, который для индивидуального управления отдельными коксовыми печами входит в тяговую проушину. Тяговая проушина закреплена на исполнительном механизме и при этом с помощью подходящих прижимных штифтов вводится в захватный кулачок. Этот вид управления, как правило, необходим. Устройство согласно изобретению может быть снабжено одним или же несколькими захватными тележками на находящемся над дверью коксовой печи рельсе. Лишь при наличии только одной горизонтальной камеры коксовой печи в батарее коксовых печей можно отказаться от управления с помощью прижимных штифтов и исполнительных механизмов и можно приводить в действие механизм открывания двери с помощью лишь одной захватной тележки и одной тяговой проушины. В одном варианте осуществления изобретения на находящемся под захватной тележкой рельсе расположены прижимные штифты, с помощью которых активируется исполнительный механизм, и соединенная с исполнительным механизмом тяговая проушина, по меньшей мере, на одной двери коксовой печи перемещается в положение, пригодное для введения или выведения захватного кулачка захватной тележки.
Прижимные штифты можно перемещать как электромагнитно, с помощью серводвигателя, так и вручную. Прижимные штифты при управлении ориентируются так, что они вдавливают тяговую проушину в захватный кулачок тележки, так что она тянет соединенный с дверью тяговый трос.
Для каждой отдельной коксовой печи предусмотрен исполнительный механизм с тяговой проушиной и прижимной штифт. Прижимные штифты предпочтительно находятся на проходящем вдоль печных стенок со стороны дверей ходовом рельсе захватной тележки. Однако прижимные штифты могут быть позиционированы произвольно для обеспечения ввода тяговой проушины в захватный кулачок. Приводной механизм для перемещения прижимных штифтов может быть также выполнен произвольно, если он обеспечивает срабатывание исполнительного механизма и тем самым вхождение тяговой проушины в захватный кулачок. В одном варианте осуществления изобретения прижимные штифты находятся в расположенном вдоль стенок коксовой печи со стороны дверей коксовой печи ходовом рельсе и могут так позиционироваться, что с их помощью можно приводить в действие исполнительный механизм и тем самым тяговые проушины и двери коксовой печи.
Прижимные штифты предпочтительно расположены на рельсе, который содержит направляющие устройства для тяговых тросов и который находится под направляющим рельсом для захватной тележки. За счет этого отпадает необходимость монтажа отдельного удерживающего устройства для прижимных штифтов. Так, например, прижимное устройство можно выполнять в виде утолщения подвесного рельса, которое находится точно в правильном положении для активации исполнительного механизма. Прижимные штифты выполнены в виде утолщения на нижнем рельсе, который имеет длину, которая освобождает исполнительный механизм и соединенную с ним тяговую проушину точно после приведения двери коксовой печи в открытое или закрытое положение.
Для выполнения процесса загрузки и очистки целесообразно позиционировать двери для всех батарей коксовых печей на одинаковой высоте. За счет этого можно унифицировать процесс очистки и лучше устанавливать необходимые для этого конструкции. Для этого необходимо учитывать различный вес дверей и частично различную длину троса или натяжения тягового троса. За счет этого можно компенсировать различные длины троса и различные натяжения троса.
Это достигается согласно изобретению за счет того, что устройство тягового троса или тяговый трос содержит устройство измерения тягового усилия троса, а захватная тележка содержит устройство для измерения положения. За счет этого захватная тележка может останавливаться точно в том месте, которое необходимо для оптимального позиционирования или для оптимальной высоты устройства открывания двери. Исходное положение захватной тележки определяется тяговым усилием троса, которое имеется при достижении определенной процентной доли веса двери. Предпочтительно, тяговое усилие троса регулируется так, что стартовое положение захватной тележки достигается при 80% общего веса двери.
Привод захватной тележки предпочтительно осуществляется с помощью лебедки, которая находится в конце батареи коксовых печей в центральном месте. За счет этого достаточно одного устройства привода тягового троса для всех дверей коксовых печей. В одном варианте осуществления изобретения тяговый трос для тяги захватной тележки проходит по всей батарее печей и с помощью барабанного тросового привода для всех дверей коксовых печей натягивается и отпускается. Лебедка может приводиться в действие с помощью любых устройств. Примерами являются электродвигатели, двигатели внутреннего сгорания или гидравлические устройства. Наконец, тяговый трос может приводиться в действие вместо лебедки также с помощью зубчатого устройства, когда тяговый трос является, например, цепью, которая может входить в зацепление с удерживающими зубьями зубчатого колеса. Естественно, на находящемся над дверью коксовой печи рельсе могут перемещаться также несколько захватных тележек зависимо или независимо друг от друга. В конечном итоге пригодны все устройства, которые обеспечивают возможность привода с натяжением и разгрузкой троса. В одном варианте осуществления изобретения тяговые тросы или лебедка или захватная тележка снабжены устройством для измерения тягового усилия троса, а захватная тележка снабжена устройством для определения положения, так что обеспечивается возможность позиционирования захватной тележки при натяжении тягового троса в зависимости от длины троса и растяжения троса. Исходное положение захватной тележки лежит там, где тяговое усилие составляет 8 0% веса подлежащей вытягиванию двери коксовой печи.
В одном варианте осуществления изобретения исполнительные механизмы для вдавливания тяговых проушин приводятся в действие с помощью ручного механизма. В одном другом варианте осуществления изобретения исполнительные механизмы для вдавливания тяговых проушин приводятся в действие с помощью электромагнитного механизма.
Для того чтобы нагрузка на растяжение тягового троса в открытом положении двери не была слишком большой, на двери предпочтительно установлено фиксирующее устройство, которое может удерживать дверь в открытом положении. После открывания двери она стопорится, так что дверь с помощью фиксирующего устройства фиксируется в открытом положении. Для этого в одном варианте осуществления изобретения на коксовой печи расположено зажимное приспособление, которое фиксирует дверь коксовой печи в открытом положении. Фиксирующее устройство может быть, например, затвором, проушиной или шарниром. Однако фиксирующее устройство может быть выполнено произвольно для стопорения или удерживания двери в открытом положении.
Двери коксовых печей могут быть выполнены произвольно для обеспечения возможности открывания с помощью устройства согласно изобретению. Так, дверь может опираться на рельсы или на шарнир. При этом двери в процессе открывания направляются внутри рельсов или с помощью шарнира в открытое положение. Число дверей может быть также любым. Так, например, каждая печь может быть снабжена двумя дверями, которые снабжены открывающим двери устройством согласно изобретению. Можно также снабжать каждую печь двумя дверями, из которых лишь одна дверь снабжена открывающим двери устройством согласно изобретению.
Предлагается также способ эксплуатации батареи коксовых печей, который характеризуется тем, что
- при активации механизма открывания дверей коксовой печи активируется прижимной штифт и тем самым исполнительный механизм для определенной коксовой печи, и
- захватную тележку с захватным кулачком перемещают с помощью тягового троса над исполнительным механизмом с тяговой проушиной, и
- зацепляют тяговую проушину и тянут с помощью захватной тележки соединенные с ней цепи или тросы и тем самым открывают двери коксовой печи, и
- двери коксовой печи фиксируют в закрытом положении позади прижимных штифтов, и
- исполнительный механизм снова освобождают посредством деблокирования прижимных штифтов с целью закрывания дверей коксовой печи.
С помощью этого приводного механизма можно открывать и закрывать печные двери коксовой печи. Открыванием дверей управляют во времени предпочтительно так, что обеспечивается возможность оптимального выполнения плана коксования и оптимального управления циклами коксования и процессами очистки. За счет точного во времени приведения в действие прижимных штифтов, захватная тележка может точно в требуемый момент времени приходить в зацепление с тяговой проушиной и тем самым приводить в действие тяговый механизм. В одном варианте осуществления изобретения прижимные штифты активируют с помощью ручного или электромагнитного механизма.
Управление во времени отдельными дверями коксовых печей можно осуществлять как вручную, так и автоматически, при этом в последнем случае можно хорошо использовать электронное регулирование. Для этого особенно хорошо пригодно так называемое программное управление от запоминающего устройства (SPS), с помощью которого можно создавать точно регулируемый план коксования. В одном варианте осуществления изобретения электромагнитный механизм приводиться в действие через программное управление от запоминающего устройства. Это управление можно осуществлять также с помощью компьютеризированной системы управления процессом. В зависимости от выдаваемых этой системой импульсов приводятся в действие прижимные механизмы, так что обеспечивается возможность перемещения захватной тележки в соответствующее положение и ввода тяговой проушины в захватный кулачок захватной тележки.
Ниже приводится пояснение устройства согласно изобретению на основании трех чертежей, при этом на этих чертежах показаны лишь три конструкции устройства согласно изобретению.
На фиг.1 показана закрытая дверь коксовой печи с устройством согласно изобретению для открывания и закрывания этой двери коксовой печи. Коксовая печь 1 закрыта дверью 2 коксовой печи, которая через удерживающее устройство 3 или удерживающую раму соединена с тросами 4 или цепями для подвески. За счет поднимания этой цепи дверь 2 коксовой печи поднимается в открытое положение. Направляющие ролики 5 переводят эту вертикальную тягу в горизонтальное направление. Эта цепь на стороне конца соединена с исполнительным рычагом 6 в качестве исполнительного механизма или исполнительного устройства, на котором закреплена тяговая проушина 6а. Этот исполнительный рычаг 6 приводится в действие с помощью прижимного штифта 7. Прижимной штифт 7 расположен на рельсе, на котором закреплены также направляющие ролики 5. Этот прижимной штифт можно приводить в действие, например, с помощью рычага 7а или с помощью автоматического приводного устройства. Над исполнительным рычагом находится захватная тележка 8, которая опирается на рельс 9. Эта захватная тележка 8 имеет захватный кулачок 8а, который может входить в тяговую проушину 6а. Захватная тележка приводится в движение с помощью тягового троса или лебедки 10. На двери находится фиксирующий механизм 11, с помощью которого дверь может удерживаться в открытом положении с помощью рычага или автоматического устройства 11а.
На фиг.2 показана дверь коксовой печи с устройством согласно изобретению, которая для открывания тянется на цепи 4 с помощью захватной тележки 8 на тяговой проушине 6а в открытое положение. Для этого исполнительный рычаг 6 с помощью прижимного штифта на рельсе 7 перемещен в подходящее для этого положение.
На фиг.3 дверь 2 коксовой печи показана в открытом положении. Приводимая в движение с помощью тягового троса 10 захватная тележка 8 подняла дверь в открытое положение. Исполнительный рычаг 6 перемещен за прижимной штифт 7, так что захватная тележка 8 может проезжать мимо тяговой проушины 6а. Дверь 2 дополнительно удерживается в открытом положении с помощью фиксирующего устройства (11).
Перечень позиций:
1 Коксовая печь
2 Дверь коксовой печи
3 Удерживающее устройство для двери коксовой печи
4 Тяговый трос или цепь
5 Направляющий ролик
6 Исполнительный рычаг в качестве исполнительного механизма
6а Тяговая проушина
7 Прижимной штифт
7а Рычаг для прижимного штифта
8 Захватная тележка
8а Захватный кулачок
9 Направляющий рельс
10 Тяговый трос для захватной тележки
11 Фиксирующий механизм
11а Рычаг для фиксирующего механизма
12 Направляющий рельс для двери коксовой печи
13 Коксовый пирог