Башня мокрого тушения для тушения горячего кокса
WET QUENCHING TOWER FOR QUENCHING HOT COKE

Настоящее изобретение относится к башне мокрого тушения для тушения горячего кокса, содержащей камеру тушения, душевую установку тушения, расположенную над камерой тушения для разбрызгивания воды тушения, дымовую трубу, помещенную на камеру тушения, по меньшей мере одно проточное разделительное устройство, расположенное горизонтально или под косым углом к вертикали, выполненное с возможностью обеспечения вертикального потока и содержащее несколько пластин, поперечное сечение каждой из которых не имеет ответвлений, при этом в каждом случае между двумя смежными пластинами образованы пути потока.
Башни мокрого тушения применяют для охлаждения еще горячего кокса сразу после процесса коксования и с целью избегания выжигания горячего кокса. С этой целью кокс выгружают из отверстия печи в тушильную тележку, а затем доставляют в башню мокрого тушения с помощью тушильной тележки. В башне мокрого тушения горячий кокс орошают водой посредством душевой установки тушения, в результате чего сразу же образуется большое количество водяного пара, также называемого паром тушения. За счет резкого охлаждения и увеличения объема в результате испарения воды также образуется большое количество пыли, захватываемой вверх вместе с парами тушения.
И расход воды, и выбросы частиц пыли представляют собой на практике главные факторы, влияющие на эффективность мокрого тушения и загрязнение окружающей среды. Поэтому для возврата максимальной фракции воды тушения и отделения максимальной фракции частиц пыли в дымовой трубе, помещенной на камеру тушения, устанавливают проточные разделительные устройства. В этом случае необходимо помнить, что капли воды, с одной стороны, и частицы пыли, с другой стороны, за счет разного распределения по размеру и разного удельного веса также обладают разными свойствами разделяемости. Для отделения капель воды предоставлены пути потока с изменяемым направлением. Капли воды, которые тяжелее воздуха, не могут следовать по измененному направлению и, соответственно, оседают на стенках разделительного устройства. И наоборот, поскольку отделение частиц пыли возможно, в известных башнях мокрого тушения предоставлены специальные средства, которые, например, создают завихрение потока в разделительном устройстве.
Для обеспечения отделения пыли согласно документу DE 2 100 848 C известна башня мокрого тушения, содержащая разделительное устройство, при этом разделительное устройство содержит по существу плоские пластины с отклоняющим концом.
Башня мокрого тушения, обладающая вышеописанными признаками, известна из документа DE 40 11 431 A1. На основании башни мокрого тушения с разделительным устройством согласно документу DE 2 100 848 C предлагается конфигурация пластин в форме угловых профилей. Сочетание расположения под углом и отклоняющего конца предназначено для достижения хорошего разделения пыли и капель воды. Однако есть и недостаток, который заключается в том, что полная очистка затруднена, особенно в области отклоняющего конца. Кроме того, также необходимо усовершенствовать разделительную способность по отношению к каплям воды.
В документах DE 101 138 90 C1 и DE 101 225 31 A1 описаны башни мокрого тушения, которые, в каждом случае, содержат несколько разделительных устройств для улучшения разделительной способности. В данном случае также предоставлены расположенные под углом пластины, на концах которых расположены отклонители или ответвления T-образного профиля. Такая форма профиля пластин обеспечивает дополнительное снижение загрязнения твердыми частицами в ходе тушения кокса. В частности, для улучшения отделения пыли необходимо сгенерировать турбулентный поток. В этом случае, однако, существует недостаток, который заключается в том, что сопротивление потока значительно увеличивается посредством разделительных устройств, при этом элементы создания турбулентности тоже сложно очистить.
Наконец, в документе DE 30 46 313 A1 описана башня мокрого тушения, в которой поток горизонтально проходит через разделительное устройство. Поперечное сечение отдельных пластин имеет ответвление в форме ребра, которое образует улавливающую камеру, открывающуюся навстречу направлению потока. Такая форма пластин не подходит для вертикальных проточных разделительных устройств, поскольку в таком случае в области ответвлений очистка и удаление осевшей пыли значительно усложнено.
С учетом этого целью настоящего изобретения является создание башни мокрого тушения, которая, несмотря на простую конструкцию, обеспечивает эффективное отделение капель воды и простоту очистки.
На основе башни мокрого тушения, обладающей описанными признаками, в соответствии с настоящим изобретением цель достигается благодаря тому, что пути потока, выполненные в каждом случае между двумя пластинами, меняют свое направление больше одного раза. Пути потока имеют простую змеевидную траекторию, которая позволяет оптимально отделять капли воды.
Таким образом, согласно предшествующему уровню техники пластины, оптимально выполненные специально для отделения пыли, и очистка которых усложнена, в контексте настоящего изобретения предложены в оптимальной конфигурации для отделения капель воды, при которой пути потока меняют свое направление по меньшей мере дважды. Пластины могут иметь волнистую, изгибающуюся форму, или содержат несколько последовательных расположенных под углом элементов. Как ни странно, в контексте настоящего изобретения разделительным устройством можно управлять с достижением достаточного отделения пыли.
Таким образом, настоящее изобретение обеспечивает не только непосредственное отделение пыли, но и совместно с каплями воды. Таким образом, достигается выполнение жестких требований к содержанию загрязнений, несмотря на упрощение разделительного устройства, при этом предоставлена возможность орошения паров тушения, поднимающихся над душевой установкой тушения, посредством оросительного устройства с целью получения дополнительного снижения температуры и, следовательно, повышенной конденсации, увеличения размера капель и улучшенного связывания пыли. Когда поток проходит через разделительное устройство в вертикальном направлении, поднимающиеся пары тушения отклоняются больше одного раза, то есть по меньшей мере дважды, тогда как капли воды за счет своей инерции не способны беспрепятственно следовать по потоку.
Теоретически понятно, что размер капель является решающим фактором для отделения на пластинах разделительного устройства. Поэтому в случае заданного отклонения крупные капли не способны повторять изменение направления за счет увеличенной инерции, при этом некрупные капли также могут быть захвачены поднимающимися парами тушения, не контактируя с поверхностью пластины. Улучшение разделительной способности достигается за счет многократного отклонения.
Кроме того, необходимо помнить, что расположенные под углом пластины, описанные в предшествующем уровне техники, обеспечивают строгие требования к процессу разделения. В отличие от этого, в контексте настоящего изобретения представлена возможность адаптирования профиля пластин к распределению по размеру капель в парах тушения. В виду этого во время получения разделительного устройства можно менять и профиль поперечного сечения, и распределение по размеру капель посредством дополнительного орошения паров тушения, при этом профиль поперечного сечения и распределение по размеру можно приспосабливать друг к другу. Оптимизация размера капель также возможна во время работы башни мокрого тушения за счет приспособленного орошения. Орошение можно регулировать, например, в зависимости от непосредственного измерения размера капель или косвенно путем определения количества выбросов загрязняющих веществ.
Согласно настоящему изобретению разделительное устройство расположено таким образом, что оно содержит вертикальный проток. В этом случае необходимо помнить, что без дополнительных средств жидкость, отделяемая на пластинах, падает обратно вниз к поднимающимся парам тушения и может быть по меньшей мере частично повторно захвачена.
Для обеспечения вертикального протока разделительное устройство может быть расположено строго горизонтально. Кроме того, также возможно, однако, расположить разделительное устройство под косым углом к вертикали. Наклонное расположение можно применять, в частности, для обеспечения выпуска в боковом направлении конденсата на пластинах. С этой целью пластины целесообразно расположены под наклоном для образования вдоль отдельной пластины градиента, вдоль которого происходит выпуск конденсата в боковом направлении. С учетом этого также представляется возможность предоставить пластины со структурой, которая обеспечивает выпуск в боковом направлении в случае соответствующего наклона. Таким образом, представляется возможным, в частности, выполнение путей потока по существу из сравнительно больших последовательных изгибов, при этом пластины содержат дополнительные ребра, выполненные для образования структурных образований в виде каналов вдоль пластин.
Для обеспечения наиболее простого производства пластин согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретение толщина пластин вдоль поперечного сечения выполнена по существу равномерной. Такие пластины, например, могут быть изготовлены путем простого формования из металлического листа или пластиковой ленты. Такое простое получение также делает возможным расположение пластин в форме пакета модульным способом.
В контексте настоящего изобретения от ответвлений на концах, то есть, например, ответвлений в форме ребер или T-образных ответвлений, можно отказаться. Предпочтительно также поперечное сечение на входе и поперечное сечения на выходе пути потока не содержит остроугольных изгибов пластин, которые обуславливают повышение производственных затрат и усложняют очистку. В виду этого особенно предпочтительным усовершенствованием является выполнение концов пластин проходящими прямо или практически прямо, если смотреть в направлении потока. Если в путях потока отсутствуют ответвления, углы или подобные элементы, то достигается приблизительно равномерная ширина по всей длине потока.
Для поддержания пластин разделительного устройства без скоплений грязи и пыли предусмотрена непрерывная очистка или периодическая очистка. Для этого может быть предоставлено устройство очистки, очищающее разделительное устройство сверху, снизу или сверху и снизу. Для этого устройство очистки может быть оснащено соответственно направленными распылительными соплами. Кроме того, в случае периодической очистки необходимо предоставлять устройство управления, настраиваемое для соответствующего периодического включения распылительного устройства. Упрощенная очистка является возможной за счет простой волнистой формы или рифленой формы пластин, которая является предпочтительной в контексте настоящего изобретения. В частности, пластина может иметь такую форму, при которой соответствующая водяная пленка во время очистки имеет доступ ко всей ее поверхности.
Объектом изобретения также является способ тушения кокса посредством описанной выше башни мокрого тушения, при этом способ включает доставку горячего кокса в камеру тушения из коксовой печи, например, посредством тушильной тележки, охлаждение горячего кокса водой тушения с образованием паров тушения, которые содержат водяной пар и частицы пыли, при этом пары тушения, поднимающиеся по дымовой трубе, направляются по разделительному устройству, капли воды с присоединенной к ним пылью отделяются в разделительном устройстве в результате многократного отклонения вдоль путей потока, и непрерывную или периодическую очистку разделительного устройства с помощью устройства очистки.
Обычно поднимающиеся пары тушения дополнительно орошают водой над душевой установкой тушения и перед достижением по меньшей мере одного разделительного устройства для обеспечения увеличения среднего размера капель, охлаждения паров тушения и, следовательно, повышения конденсации, а также дополнительного связывания частиц пыли в парах тушения. В частности, орошение может происходить с соблюдением строгих требований к концентрации частиц в выбросах.
В контексте настоящего изобретения возможным является, в частности, создание ламинарного поток в путях потока между пластинами. В случае ламинарного потока во всех точках возникает особенно низкое сопротивление потока, и, соответственно, пластины простой формы также могут быть очищены простым способом устройством очистки. В частности, пластины могут иметь такую форму, при которой во время очистки устройством очистки возможно полное смачивание водой очистки.
В контексте настоящего изобретения башня мокрого тушения также может в общем содержать по меньшей мере одно дополнительное разделительное устройство, которое целесообразно также содержит пластины, которые образуют пути потока с большим количеством изменений направления.
Далее изобретение будет описано со ссылками на графические материалы, иллюстрирующие только один приведенный в качестве примера вариант осуществления,  на которых схематически показано:
на фиг. 1 - башня мокрого тушения в вертикальном сечении,
на фиг. 2 - подробный вид сбоку, повернутый на 90°, дымовой трубы, показанной на фиг. 1 башни мокрого тушения,
на фиг. 3a и фиг. 3b - профили пластин разделительного устройства башни мокрого тушения в разрезе по линии A-A, показанной на фиг. 2.
На фиг. 1 показана башня мокрого тушения для тушения горячего кокса, который в приведенном в качестве примера варианте осуществления введен в камеру 2 тушения посредством тушильной тележки 1. С целью охлаждения горячего кокса и избегания выжигания кокс, помещенный в тушильную тележку 1, орошают водой посредством душевой установки 3 тушения с образованием паров тушения, содержащих водяной пар и частицы пыли. Дымовая труба 4, по которой пары тушения поднимаются вверх, расположена над камерой 2 тушения.
Внутри дымовой трубы 4, начиная от камеры 2 тушения, над душевой установкой 3 тушения расположено оросительное устройство 5, посредством которого поднимающиеся пары тушения дополнительно орошают водой тушения. Это оросительное устройств предназначено для дополнительного и последующего охлаждения паров тушения для достижения повышенной конденсации. В связи с этим средний размер капель также увеличивается, и, следовательно, разделение в разделительном устройстве 6, которое расположено дальше в направлении потока, то есть расположено выше, упрощается. Наконец дополнительные частицы пыли из паров тушения также присоединяются к каплям жидкости в результате дополнительного орошения посредством оросительного устройства 5. Таким образом, частицы пыли в некоторой степени вымываются из паров тушения посредством оросительного устройства.
Разделительное устройство 6 обеспечивает вертикальный проток и несколько наклонено относительно горизонтальной плоскости. Точное расположение разделительного устройства 6 можно увидеть при сравнении фиг. 1 и фиг. 2, где на фиг. 2 показан вид, повернутый на 90° относительно фиг. 1.
На фиг. 1 видно, что разделительное устройство 6 содержит несколько параллельных пластин 7, при этом пластины 7 в каждом случае имеют поперечное сечение без ответвлений, а путь 8 потока в каждом случае образован между двумя смежными пластинами 7.
Согласно фиг. 2 в приведенном в качестве примера варианте осуществления разделительное устройство 6 наклонено относительно горизонтальной плоскости таким образом, что отдельные пластины 7 в продольном направлении имеют боковой градиент, который может составлять, например, от 15° до 45°.
Форма пластин 7 показана в качестве примера на фиг. 3a и 3b. В соответствии с изобретением направление путей 8 потока, образованных в каждом случае между двумя пластинами 7, меняется больше одного раза, согласно фиг. 3a пластины 7 имеют поперечное сечение волнистой формы по меньшей мере с двумя точками поворота. В результате многократного отклонения происходит увеличение разделительной способности для капель, не способных повторять изменения направления за счет своей инерции. Кроме того, на фиг. 3a и 3b видно, что пути 8 потока по своей длине в вертикальном направлении имеют приблизительно равномерное поперечное сечение, то есть приблизительно одинаковое расстояние между пластинами 7.
Более того, видно, что согласно двум приведенным в качестве примера вариантам осуществления, показанным на фиг. 3a и 3b, пластины 7 имеют равномерную толщину вдоль поперечного сечения. Показанные пластины 7 могут быть последовательно получены особенно простым способом путем формования металлического листа или пластиковой ленты. Даже в случае формирования пластин литьем под давлением показанная форма может быть получена особенно простым и следовательно рентабельным способом.
Разделительная способность разделительного устройства 6 по существу зависит от распределения по размеру капель. Это распределение по размеру может быть в некоторой степени получено дополнительным орошением посредством оросительного устройства 5. В частности, непосредственно выбираемая форма пластин 7, то есть точный профиль пластин 7 и расстояние между пластинами 7, также может быть оптимизирована в зависимости от ожидаемого размера капель.
Согласно фиг. 1 над разделительным устройством расположено устройство 9 очистки, посредством которого может быть выполнена очистка пластин 7 разделительного устройства 6. Дополнительно или альтернативно устройство очистки также может быть расположено ниже разделительного устройства 6. За счет простой формы пластин 7, показанной на фиг. 3a и 3b, их очистка также может быть выполнена особенно эффективно посредством устройства 9 очистки. В частности, может достигаться полное смачивание пластин 7 и следовательно надежная очистка.
Пластины 7 имеют такую форму, при которой достигается ламинарный или практически ламинарный поток в зависимости от скорости потока.
Как ни странно, также возможно эффективное отделение частиц пыли за счет формы пластин 7, которая сама по себе оптимизирована для отделения капель. Для этого можно воспользоваться тем фактом, что посредством дополнительного орошения посредством оросительного устройства 5 значительная часть пыли присоединяется к каплям воды, эти капли воды затем очень эффективно отделяются. В отличие от предшествующего уровня техники присоединение частиц пыли к каплям воды увеличено за счет разделительного устройства 7, и их непосредственное отделение уменьшено.
Наконец, на фиг. 1 показано, что дополнительное разделительное устройство может быть расположено еще выше, в таком случае указанное разделительное устройство 6 так же предпочтительно сконфигурировано, как было описано выше.