BR112015003226B1

BR112015003226B1 - método de operação de uma instalação de produção de coque

Info

Publication number: BR112015003226B1
Application number: BR112015003226A
Authority: BR
Inventors: F Quanci John; Kaplarevic Milos; Chun Peter; Reiling Vince
Original assignee: Suncoke Technology & Dev Llc
Priority date: 2012-08-17
Filing date: 2013-08-13
Publication date: 2017-05-30
Also published as: PL2885377T3; US10611965B2; BR112015003226A2; US11441077B2; IN2015KN00511A; US20160160123A1; CA2882130A1; US10041002B2; EP2885377A1; EP2885377A4; WO2014028476A1; CN104685027B; CA2882130C; US20140048405A1; EP2885377B1; CN104685027A; US20210040391A1; US9243186B2; US20190161682A1

Description

"MÉTODO DE OPERAÇÃO DE UMA INSTALAÇÃO DE PRODUÇÃO DE COQUE" REFERÊNCIA CRUZADA COM PEDIDOS RELACIONADOS

[001] Esse pedido reivindica o benefício do Pedido de Patente Não Provisório U.S. 13/588.996, depositado em 17 de agosto de 2012, cuja revelação é incorporada aqui por referência na sua íntegra.

FUNDAMENTOS

[002] A presente invenção refere-se, de forma geral, ao campo de instalações de coque para a produção de coque a partir do carvão. O coque é uma matéria-prima importante usada para fazer aço. O coque é produzido retirando a fração volátil do carvão, que é tipicamente ao redor de 25% da massa. Gases de exaustão quentes gerados pelo processo de fabricação do coque são idealmente recapturados e usados para gerar eletricidade. Um estilo de forno de coque que é adequado para recuperar esses gases de exaustão quentes são fornos de recuperação de calor horizontais (HHR) que têm uma vantagem ambiental única sobre fornos de subproduto químico com base nas condições relativas da pressão atmosférica de operação dentro do forno. Fornos de HHR operam sob pressão negativa enquanto que os fornos de subproduto químico operam em uma pressão atmosférica ligeiramente positiva. Ambos os tipos de forno são tipicamente construídos de tijolos refratários e outros materiais nos quais a criação de um ambiente substancialmente hermético pode ser um desafio porque pequenas rachaduras podem se formar nessas estruturas durante a operação do dia-a-dia. Fornos de subproduto químico são mantidos em uma pressão positiva para evitar oxidar os produtos recuperáveis e superaquecer os fornos. Inversamente, os fornos de HHR são mantidos em uma pressão negativa, puxando para dentro o ar do exterior do forno para oxidar os voláteis do carvão e para soltar o calor da combustão dentro do forno. Essas condições opostas de pressão de operação e sistemas de combustão são diferenças de projeto importantes entre os fornos de HHR e os fornos de subproduto químico. É importante minimizar a perda de gases voláteis para o ambiente, então a combinação de condições atmosféricas positivas e pequenas aberturas ou rachaduras nos fornos de subproduto químico permite que o gás do forno de coque (“COG”) bruto e os poluentes perigosos vazem para a atmosfera. Inversamente, as condições atmosféricas negativas e as pequenas aberturas ou rachaduras nos fornos de HHR ou localizações em outro local na instalação de coque simplesmente permitem que o ar adicional seja puxado para dentro do forno ou outras localizações na instalação de coque, de modo que as condições atmosféricas negativas resistem à perda de COG para a atmosfera.

SUMÁRIO

[003] Uma modalidade da invenção refere-se a uma instalação de coque incluindo múltiplos fornos de coque, onde cada forno de coque é adaptado para produzir coque e gases de exaustão, um túnel comum conectado de forma fluida com a pluralidade de fornos de coque e configurado para receber os gases de exaustão de cada um dos fornos de coque, múltiplos geradores de vapor de recuperação de calor padrão conectados de forma fluida no túnel comum, onde a razão de fornos de coque para geradores de vapor de recuperação de calor padrão é pelo menos 20:1 e um gerador de vapor de recuperação de calor redundante conectado de forma fluida no túnel comum, onde qualquer um de geradores de vapor de recuperação de calor padrão e do gerador de vapor de recuperação de calor redundante é adaptado para receber os gases de exaustão dos fornos de coque e extrair o calor dos gases de exaustão e onde os geradores de vapor de recuperação de calor padrão e o gerador de vapor de recuperação de calor redundante são todos conectados de forma fluida em paralelo um com o outro.

[004] Outra modalidade da invenção refere-se a um método de operação de uma instalação de produção de coque incluindo as etapas de fornecer múltiplos fornos de coque para produzir coque e gases de exaustão, direcionar os gases de exaustão de cada forno de coque para um túnel comum, conectar de forma fluida múltiplos geradores de vapor de recuperação de calor no túnel comum, operar todos os geradores de vapor de recuperação de calor e dividir os gases de exaustão quentes, tal que uma porção dos gases de exaustão quentes flui através de cada um de geradores de vapor de recuperação de calor e, em um modo de operação de compartilhamento de gás, parar a operação de pelo menos um de geradores de vapor de recuperação de calor e dividir os gases de exaustão para os geradores de vapor de recuperação de calor da operação restantes, tal que uma porção dos gases de exaustão flui através de cada um de geradores de vapor de recuperação de calor da operação restante.

[005] Outra modalidade da invenção refere-se a um método de operação de uma instalação de produção de coque incluindo as etapas de fornecer múltiplos fornos de coque, em que cada forno de coque é adaptado para produzir coque e gases de exaustão, fornecer um túnel comum conectado de forma fluida nos fornos de coque e sendo configurado para receber os gases de exaustão de cada um dos fornos de coque, fornecer múltiplos geradores de vapor de recuperação de calor padrão conectados de forma fluida no túnel comum, em que a razão de fornos de coque para geradores de vapor de recuperação de calor padrão é pelo menos 20:1, fornecer um gerador de vapor de recuperação de calor redundante e conectar de forma fluida o gerador de vapor de recuperação de calor redundante em cada um dos fornos de coque, de modo que o gerador de vapor de recuperação de calor redundante é adaptado para receber e extrair o calor dos gases de exaustão gerados por qualquer um da pluralidade de fornos de coque.

[006] Outra modalidade da invenção refere-se a um método de operação de uma instalação de produção de coque incluindo as etapas de fornecer múltiplos fornos de coque, em que cada forno de coque é adaptado para produzir coque e gases de exaustão, proporcionar um túnel comum conectado de forma fluida nos fornos de coque e sendo configurado para receber os gases de exaustão de cada um dos fornos de coque, proporcionar múltiplos geradores de vapor de recuperação de calor, proporcionar múltiplos dutos de cruzamento com cada duto de cruzamento adaptado para conectar de forma fluida o túnel comum em um de geradores de vapor de recuperação de calor em uma interseção e controlar as condições de operação em uma ou mais das interseções para manter um draft da interseção de pelo menos 174,4 Pa (0,7 polegadas de água).

[007] Outra modalidade da invenção refere-se a uma instalação de coque incluindo múltiplos fornos de coque, em que cada forno de coque é adaptado para produzir coque e gases de exaustão, um túnel comum conectado de forma fluida nos fornos de coque e configurado para receber os gases de exaustão de cada um dos fornos de coque, múltiplos geradores de vapor de recuperação de calor padrão conectados de forma fluida no túnel comum, um gerador de vapor de recuperação de calor redundante conectado de forma fluida no túnel comum, em que qualquer um de geradores de vapor de recuperação de calor padrão e do gerador de vapor de recuperação de calor redundante é adaptado para receber os gases de exaustão da pluralidade de fornos e extrair o calor dos gases de exaustão e em que os geradores de vapor de recuperação de calor padrão e o gerador de vapor de recuperação de calor redundante são todos conectados de forma fluida em paralelo entre si, e múltiplos dutos de cruzamento, em que cada um de geradores de vapor de recuperação de calor e do gerador de vapor de recuperação de calor redundante é conectado no túnel comum por um da pluralidade de dutos de cruzamento e em que a razão de fornos para dutos de cruzamento é pelo menos 50:3.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[008] A figura 1 é um desenho esquemático de uma instalação de coque de recuperação de calor horizontal (HHR), mostrada de acordo com uma modalidade exemplar.

[009] A figura 2 é uma vista em perspectiva da porção da instalação de coque de HHR da figura 1, com várias seções recortadas.

[010] A figura 3 é um desenho esquemático de uma instalação de coque de HHR, mostrada de acordo com uma modalidade exemplar.

[011 ]A figura 4 é um desenho esquemático de uma instalação de coque de HHR, mostrada de acordo com uma modalidade exemplar.

[012] A figura 5 é um desenho esquemático de uma instalação de coque de HHR, mostrada de acordo com uma modalidade exemplar.

[013] A figura 6 é um desenho esquemático de uma instalação de coque de HHR, mostrada de acordo com uma modalidade exemplar.

[014] A figura 7 é uma vista esquemática de uma porção da instalação de coque da figura 1.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[015] Com referência à figura 1, uma instalação de coque de HHR 100 é ilustrada que produz coque a partir do carvão em um ambiente redutor. Em geral, a instalação de coque de HHR 100 compreende pelo menos um forno 105, junto com geradores de vapor de recuperação de calor (HRSGs) 120 e um sistema de controle de qualidade do ar 130 (por exemplo, um sistema de dessulfurização do gás de combustão (FGD) ou exaustão), ambos os quais são posicionados de forma fluida a jusante dos fornos e ambos os quais são conectados de forma fluida nos fornos por dutos adequados. A instalação de coque de HHR 100 inclui, de preferência, uma pluralidade de fornos 105 e um túnel comum 110 conectando de forma fluida cada um dos fornos 105 em uma pluralidade de HRSGs 120. Um ou mais dutos de cruzamento 115 conectam de forma fluida o túnel comum 110 nos HRSGs 120. Um duto de gás esfriado 125 transporta o gás esfriado do HRSG para o sistema de dessulfurização do gás de combustão (FGD) 130. Conectados de forma fluida e ainda a jusante estão uma casa de sacos 135 para coletar particulados, pelo menos um ventilador de draft 140 para controlar a pressão do ar dentro do sistema e uma chaminé de gás principal 145 para descarregar a exaustão tratada, esfriada, para o ambiente. Linhas de vapor 150 interligam o HRSG e uma instalação de cogeração 155, de modo que o calor recuperado pode ser utilizado. Como ilustrado na figura 1, cada “forno” mostrado representa dez fornos reais.

[016]Mais detalhes estruturais de cada forno 105 são mostrados na figura 2, em que várias porções de quatro fornos de coque 105 são ilustradas com seções recortadas por clareza. Cada forno 105 compreende uma cavidade aberta, de preferência, definida por um piso 160, uma porta frontal 165 formando substancialmente todo um lado do forno, uma porta traseira 170 de preferência oposta à porta frontal 165 formando substancialmente todo o lado do forno oposto à porta frontal, duas paredes laterais 175 estendidas para cima do piso 160 intermediárias às portas frontal 165 e traseira 170 e um cume 180 que forma a superfície superior da cavidade aberta de uma câmara do forno 185. O controle do fluxo de ar e da pressão dentro da câmara do forno 185 pode ser crítico para a operação eficiente do ciclo de coqueificação e, portanto a porta frontal 165 inclui uma ou mais entradas de ar primário 190 que permitem o ar de combustão primário para dentro da câmara do forno 185. Cada entrada de ar primário 190 inclui um registro de ar primário 195 que pode ser posicionado em qualquer uma de várias posições entre totalmente aberto e totalmente fechado para variar a quantidade de fluxo de ar primário para dentro da câmara do forno 185. Alternativamente, a uma ou mais entradas de ar primário 190 são formadas através do cume 180. Em operação, os gases voláteis emitidos do carvão posicionado dentro da câmara do forno 185 coletam no cume e são puxados para baixo no sistema geral para dentro de canais de descida 200 formados em uma ou ambas as paredes laterais 175. Os canais de descida conectam de forma fluida a câmara do forno 185 com um fumeiro único 205 posicionado abaixo do piso do forno 160, O fumeiro único 205 forma uma trajetória tortuosa abaixo do piso do forno 160. Os gases voláteis emitidos do carvão podem ser queimados no fumeiro único 205, dessa forma gerando calor para suportar a redução do carvão para coque. Os canais de descida 200 são conectados de forma fluida em canais de ventilação 210 formados em uma ou ambas as paredes laterais 175. Uma entrada de ar secundário 215 é fornecida entre o fumeiro único 205 e a atmosfera e a entrada de ar secundário 215 inclui um registro de ar secundário 220 que pode ser posicionado em qualquer uma de várias posições entre total mente aberto e totalmente fechado para variar a quantidade do fluxo de ar secundário para dentro do fumeiro único 205. Os canais de ventilação 210 são conectados de forma fluida no túnel comum 110 por um ou mais dutos de ventilação 225, Uma entrada de ar terciário 227 é fornecida entre o duto de ventilação 225 e a atmosfera. A entrada de ar terciário 227 inclui um registro de ar terciário 229 que pode ser posicionado em qualquer uma de várias posições entre totalmente aberto e totalmente fechado para variar a quantidade de fluxo do ar terciário para dentro do duto de ventilação 225, [017]De modo a propiciar a capacidade de controlar o fluxo do gás através dos dutos de ventilação 225 e dentro dos fornos 105, cada duto de ventilação 225 também inclui um registro de ventilação 230, O registro de ventilação 230 pode ficar posicionado em várias posições entre totalmente aberto e totalmente fechado para variar a quantidade de oven draft no forno 105. Como usado aqui, “draft indica uma pressão negativa em relação à atmosfera. Por exemplo, um draft de 24,9 Pa (0,1 polegadas de água) indica uma pressão 24,9 Pa {0,1 polegadas de água) abaixo da pressão atmosférica. Polegadas de água não é uma unidade do sistema SI para pressão e é convencionalmente usada para descrever a draft em várias localizações em uma instalação de coque, Se um draft aumenta ou de alguma forma fica maior, a pressão se move mais para baixo da pressão atmosférica. Se um draft diminui, cai ou, de outra forma, fica menor ou mais baixa, a pressão se move para a pressão atmosférica. Pelo controle do oven draft com o registro de ventilação 230, o fluxo do ar para dentro do forno proveniente das entradas de ar 190, 215, 227, bem como os vazamentos de ar para dentro do forno 105, pode ser controlado. Tipicamente, um forno 105 inclui dois dutos de ventilação 225 e dois registros de ventilação 230, mas o uso de dois dutos de ventilação e dois registros de ventilação não é uma necessidade, um sistema pode ser projetado para usar apenas um ou mais do que dois dutos de ventilação e dois registros de ventilação.

[018]Em operação, o coque é produzido nos fornos 105 primeiro carregando o carvão para dentro da câmara do forno 185, aquecendo o carvão em um ambiente sem oxigênio, retirando a fração volátil do carvão e depois oxidando os voláteis dentro do forno 105 para capturar e utilizar o calor retirado. Os voláteis do carvão são oxidados dentro dos fornos através de um ciclo de coqueificação de 48 horas e soltam calor para conduzir de forma regenerativa a carbonização do carvão para coque. O ciclo de coqueificação começa quando a porta frontal 165 é aberta e o carvão é carregado no piso do forno 160. O carvão no piso do forno 160 é conhecido como o leito de carvão. O calor do forno (devido ao ciclo de coqueificação prévio) começa o ciclo de carbonização. De preferência, nenhum combustível adicional além desse produzido pelo processo de coqueificação é usado. Aproximadamente metade da transferência total de calor para o leito do carvão é irradiada para baixo sobre a superfície superior do leito de carvão a partir da chama luminosa e cume radiante do forno 180. A metade restante do calor é transferida para o leito do carvão pela condução do piso do forno 160 que é aquecido de forma convectiva a partir da volatilização dos gases no fumeiro único 205. Dessa forma, uma “onda” do processo de carbonização de fluxo plástico das partículas de carvão e formação de coque coesivo de alta resistência prossegue de ambos os limites superior e inferior do leito do carvão na mesma taxa, de preferência, se encontrando no centro do leito do carvão depois de aproximadamente 45 a 48 horas.

[019]0 controle preciso da pressão do sistema, da pressão do forno, do fluxo de ar para dentro dos fornos, do fluxo de ar para dentro do sistema e do fluxo dos gases dentro do sistema é importante para uma ampla faixa de razões incluindo para garantir que o carvão seja totalmente coqueificado, efetivamente extrair todo o calor da combustão dos gases voláteis, controlar efetivamente o nível de oxigênio dentro da câmara do forno 185 e em outro local na instalação de coque 100, controlar os particulados e outros poluentes potenciais e converter o calor latente nos gases de exaustão para vapor que pode ser aproveitado para a geração de vapor e/ou eletricidade. De preferência, cada forno 105 é operado em pressão negativa, então o ar é puxado para dentro do forno durante o processo de redução devido ao diferencial de pressão entre o forno 105 e a atmosfera. O ar primário para combustão é adicionado na câmara do forno 185 para oxidar parcialmente os voláteis do carvão, mas a quantidade desse ar primário é controlada, de preferência, de modo que somente uma porção dos voláteis liberados do carvão é queimada na câmara do forno 185, dessa forma soltando somente uma fração da sua entalpia de combustão dentro da câmara do forno 185. O ar primário é introduzido na câmara do forno 185 acima do leito de carvão através das entradas de ar primário 190 com a quantidade de ar primário controlada pelos registros de ar primário 195. Os registros de ar primário 195 podem ser usados para manter a temperatura de operação desejada dentro da câmara do forno 185. Os gases parcialmente queimados passam da câmara do forno 185 através dos canais de descida 200 para dentro do fumeiro único 205 onde o ar secundário é adicionado nos gases parcialmente queimados. O ar secundário é introduzido através da entrada de ar secundário 215 com a quantidade de ar secundário controlada pelo registro de ar secundário 220. À medida que o ar secundário é introduzido, os gases parcialmente queimados são mais totalmente queimados no fumeiro único 205 extraindo a entalpia restante da combustão que é transportada através do piso do forno 160 para adicionar calor na câmara do forno 185. Os gases de exaustão quase totalmente queimados saem do fumeiro único 205 através dos canais de ventilação 210 e depois fluem para dentro do duto de ventilação 225. O ar terciário é adicionado nos gases de exaustão via a entrada de ar terciário 227 com a quantidade de ar terciário controlada pelo registro de ar terciário 229, de modo que qualquer fração restante de gases não queimados nos gases de exaustão é oxidada a jusante da entrada de ar terciário 227.

[020] No fim do ciclo de coqueificação, o carvão carbonizou para produzir coque. O coque é removido, de preferência, do forno 105 através da porta traseira 170 utilizando um sistema de extração mecânico. Finalmente, o coque é extinto (por exemplo, extinto a úmido ou seco) e dimensionado antes da entrega para um usuário.

[021] Como mostrado na figura 1, uma instalação de coque de HHR exemplar 100 inclui vários fornos 105 que são agrupados em blocos de fornos 235. A instalação de coque de HHR ilustrada 100 inclui cinco blocos de fornos 235 de vinte fornos cada, para um total de cem fornos. Todos os fornos 105 são conectados de forma fluida por pelo menos um duto de ventilação 225 no túnel comum 110 que é, por sua vez, conectado de forma fluida em cada HRSG 120 por um duto de cruzamento 115. Cada bloco de fornos 235 é associado com um duto de cruzamento 115 particular. Sob condições de operação normais, os gases de exaustão de cada forno 105 em um bloco de fornos 235 fluem através do túnel comum 110 para o duto de cruzamento 115 associado com cada bloco de fornos respectivo 235. Metade dos fornos em um bloco de fornos 235 fica localizada em um lado de uma interseção 245 do túnel comum 110 e um duto de cruzamento 115 e a outra metade dos fornos no bloco de fornos 235 fica localizada no outro lado da interseção 245. Sob condições de operação normais, existirá pouco ou nenhum fluxo líquido ao longo do comprimento do túnel comum 110; no lugar disso, os gases de exaustão de cada bloco de fornos 235 fluirão tipicamente através do duto de cruzamento 115 associado com esse bloco de fornos 235 para o HRSG relacionado 120.

[022] No HRSG 120, o calor latente dos gases de exaustão expelidos dos fornos 105 é recapturado e usado de preferência para gerar vapor. O vapor produzido nos HRSGs 120 é encaminhado via linhas de vapor 150 para a instalação de cogeração 155, onde o vapor é usado para gerar eletricidade. Depois que o calor latente dos gases de exaustão foi extraído e coletado, os gases de exaustão esfriados saem do HRSG 120 e entram no duto de gás esfriado 125. Todos os HRSGs 120 são conectados de forma fluida no duto de gás esfriado 125. Com essa estrutura, todos os componentes entre os fornos 105 e o duto de gás esfriado 125 incluindo os dutos de ventilação 225, o túnel comum 110, o duto de cruzamento 115s e os HRSGs 120 formam o sistema de exaustão quente. Os gases de exaustão esfriados combinados de todos os HRSGs 120 fluem para o sistema FGD 130, onde os óxidos de enxofre (SOX) são removidos dos gases de exaustão esfriados. Os gases de exaustão dessulfurizados esfriados fluem do sistema FGD 130 para a casa de sacos 135, onde os particulados são removidos, resultando em gases de exaustão limpos. Os gases de exaustão limpos saem da casa de sacos 135 através do ventilador de draft 140 e são dispersos para a atmosfera via a chaminé de gás principal 145. O ventilador de draft 140 cria o draft exigido para causar o fluxo descrito dos gases de exaustão e dependendo do tamanho e da operação do sistema, um ou mais ventiladores de draft 140 podem ser usados. De preferência, o ventilador de draft 140 é um ventilador de draft induzido. O ventilador de draft 140 pode ser controlado para variar o draft através da instalação de coque 100. Alternativamente, nenhum ventilador de draft 140 é incluído e o draft necessária é produzida devido ao tamanho da chaminé de gás principal 145.

[023] Sob condições de operação normais, todo o sistema a montante do ventilador de draft 140 é mantido em um draft. Portanto, durante a operação, existe uma leve propensão do fluxo de ar dos fornos 105 através de todo o sistema para o ventilador de draft 140. Para situações de emergência, uma chaminé de exaustão de desvio 240 é fornecida para cada bloco de fornos 235. Cada chaminé de exaustão de desvio 240 fica localizada em uma interseção 245 entre o túnel comum 110 e um duto de cruzamento 115. Sob situações de emergência, gases de exaustão quentes emanando do bloco de fornos 235 associado com um duto de cruzamento 115 podem ser ventilados para a atmosfera via a chaminé de exaustão de desvio relacionada 240. A liberação do gás de exaustão quente através da chaminé de exaustão de desvio 240 é indesejável por muitas razões incluindo preocupações ambientais e consumo de energia. Adicionalmente, a saída da instalação de cogeração 155 fica reduzida porque o HRSG fora de linha 120 não está produzindo vapor.

[024] Em uma instalação de coque de HHR convencional quando um HRSG está fora de linha devido à manutenção programada, uma emergência inesperada ou outra razão, os gases de exaustão do bloco de fornos associado podem ser ventilados para a atmosfera através da chaminé de exaustão de desvio associada porque não existe outro lugar para os gases de exaustão irem devido às limitações de fluxo do gás impostas pelo projeto do túnel comum e draft. Se os gases de exaustão não fossem ventilados para a atmosfera através da chaminé de exaustão de desvio, eles causariam efeitos indesejados (por exemplo, pressão positiva relativa à atmosfera em um forno ou fornos, danos no HRSG fora de linha) em outras localizações na instalação de coque.

[025] Na instalação de coque de HHR 100 descrita aqui, é possível evitar a perda indesejável dos gases de exaustão não tratados para o ambiente direcionando os gases de exaustão quentes que normalmente fluiriam para um HRSG fora de linha para um ou mais dos HRSGs em linhal 20. Em outras palavras, é possível compartilhar os gases de exaustão ou de combustão de cada bloco de fornos 235 ao longo do túnel comum 110 e entre múltiplos HRSGs 120 ao invés de uma instalação de coque convencional onde a vasta maioria dos gases de exaustão de um bloco de fornos flui para o único HRSG associado com esse bloco de fornos. Embora alguma quantidade dos gases de exaustão possa fluir ao longo do túnel comum de uma instalação de coque convencional (por exemplo, de um primeiro bloco de fornos para o HRSG associado com o bloco de fornos adjacente), uma instalação de coque convencional não pode ser operada para transferir todos os gases de exaustão de um bloco de fornos associado com um HRSG fora de linha para um ou mais HRSGs em linha. Em outras palavras, não é possível em uma instalação de coque convencional que todos os gases de exaustão, que tipicamente fluiriam para um primeiro HRSG fora de linha, sejam transferidos ou o gás compartilhado ao longo do túnel comum para um ou mais HRSGs em linhas diferentes. O “compartilhamento do gás” é possível implementando uma área de fluxo efetiva aumentada do túnel comum 110, um draft aumentado no túnel comum 110, a adição de pelo menos um HRSG redundante 120R, quando comparado com uma instalação de coque de HHR convencional e conectando todos os HRSGs 120 (padrão e redundantes) em paralelo um com o outro. Com o compartilhamento do gás, é possível eliminar a expulsão indesejável dos gases quentes através das chaminés de exaustão de desvio 240. Em um exemplo de uma instalação de coque de HHR convencional, um bloco de fornos de vinte fornos de coque e um único HRSG são conectados de forma fluida via um primeiro túnel comum, dois blocos de fornos totalizando quarenta fornos de coque e dois HRSGs são conectados por um segundo túnel comum e dois blocos de fornos totalizando quarenta fornos de coque e dois HRSGs são conectados por um terceiro túnel comum, porém o compartilhamento do gás de todos os gases de exaustão ao longo do segundo túnel comum e ao longo do terceiro túnel comum de um bloco de fornos associado com um HRSG fora de linha para o HRSG em linha restante não é possível.

[026]Manter drafts tendo certos níveis mínimos ou alvos com o sistema de compartilhamento do gás de exaustão quente é necessário para o compartilhamento de gás efetivo sem impactar adversamente o desempenho dos fornos 105. Os valores recitados para vários alvos de draft são medidos sob condições de operação de estado estável normais e não incluem flutuações momentâneas, intermitentes ou transitórias no draft na localização especificada. Cada forno 105 precisa manter um draft ("oven draft), isto é, uma pressão negativa em relação à atmosfera. Tipicamente, a oven draft almejado é pelo menos 24,9 Pa (0,1 polegadas de água). Em algumas modalidades, o oven draft é medido na câmara do forno 185. Durante o compartilhamento do gás ao longo do túnel comum 110, o ‘draft da interseção” em uma ou mais das interseções 245 entre o túnel comum 110 e os dutos de cruzamento 115 e/ou o "draft do túnel comum” em uma ou mais localizações ao longo do túnel comum 110 precisa ficar acima de um draft almejado (por exemplo, pelo menos 174,4 Pa (0,7 polegadas de água)} para garantir a operação apropriada do sistema. O draft do túnel comum é medido a montante do draft da interseção (isto é, entre uma interseção 245 e os fornos de coque 105} e é, portanto, tipicamente mais baixa do que o draft da interseção. Em algumas modalidades, a draft da interseção almejada e/ou o draft do túnel comum almejada durante o compartilhamento do gás pode ser pelo menos 249,1 Pa (1,0 polegada de água} e, em outras modalidades, o draft da interseção almejada e/ou o draft do túnel comum almejada durante o compartilhamento do gás pode ser pelo menos 498,2 Pa (2,0 polegadas de água). O compartilhamento do gás de exaustão quente elimina a exaustão dos gases de exaustão quentes para a atmosfera e aumenta a eficiência da instalação de cogeração 155. É importante observar que uma instalação de coque de HHR de compartilhamento do gás de exaustão quente 100 como descrita aqui pode ser construída recentemente ou uma instalação de coque de HHR convencional existente pode ser retreajustada de acordo com as inovações descritas aqui.

[027]Em um sistema de compartilhamento do gás de exaustão, no qual um ou mais HRSGs 120 ficam fora de linha, os gases de exaustão quentes ordinariamente enviados para os HRSGs fora de linha 120 não são ventilados para a atmosfera através da chaminé de exaustão de desvio relacionada 240, mas são, ao invés disso, encaminhados através do túnel comum 110 para um ou mais HRSGs diferentes 120. Para acomodar o volume maior do fluxo do gás através do túnel comum 110 durante o compartilhamento do gás, a área de fluxo efetiva do túnel comum 110 é maior do que essa do túnel comum em uma instalação de coque de HHR convencional. Essa área de fluxo efetiva maior pode ser obtida aumentando o diâmetro interno do túnel comum 110 ou adicionando um ou mais túneis comuns adicionais 110 no sistema de exaustão quente em paralelo com o túnel comum existente 110 (como mostrado na figura 3). Em uma modalidade, o túnel comum único 110 tem um diâmetro interno de fluxo efetivo de 2,7 m (nove pés). Em outra modalidade, o túnel comum único 110 tem um diâmetro interno de fluxo efetivo de 3,3 m (onze pés). Alternativamente, uma configuração de túnel comum duplo, uma configuração de túnel comum múltiplo ou uma configuração híbrida de túnel duplo/múltiplo pode ser usada. Em uma configuração de túnel comum duplo, os gases de exaustão quentes de todos os fornos são diretamente distribuídos para dois túneis comuns paralelos, ou quase paralelos, que podem ser conectados de forma fluida um no outro em pontos diferentes ao longo do comprimento dos túneis. Em uma configuração de túnel comum múltiplo, os gases de exaustão quentes de todos os fornos são diretamente distribuídos para dois ou mais túneis quentes comuns paralelos, ou quase paralelos, que podem ser conectados de forma fluida um no outro em pontos diferentes ao longo do comprimento dos túneis. Em um túnel comum híbrido múltiplo/duplo, os gases de exaustão quentes de todos os fornos são distribuídos diretamente para dois ou mais túneis quentes paralelos, ou quase paralelos, que podem ser conectados de forma fluida um no outro em pontos diferentes ao longo do comprimento dos túneis. Entretanto, um, dois ou mais dos túneis quentes podem não ser um túnel comum verdadeiro. Por exemplo, um ou ambos dos túneis quentes podem ter divisões ou ser separados ao longo do comprimento do seu percurso.

[028]O compartilhamento do gás de exaustão quente também exige que durante o compartilhamento do gás, o túnel comum 110 seja mantido em um draft mais alta do que o túnel comum de uma instalação de coque de HHR convencional. Em uma instalação de coque de HHR convencional, o draft da interseção e o draft do túnel comum ficam abaixo de 174,4 Pa (0,7 polegadas de água) sob condições de operação de estado estável normais. Uma instalação de coque de HHR convencional nunca foi operada, tal que o túnel comum opere em um alto draft da interseção ou um alto draft do túnel comum (em ou acima de 174,4 Pa (0,7 polegadas de água)) por causa das preocupações que o alto draft da interseção e o alto draft do túnel comum resultariam em ar excessivo nas câmaras do forno. Para permitir o compartilhamento do gás ao longo do túnel comum 110, o draft da interseção em uma ou mais interseções 245 precisa ser mantido pelo menos em 174,4 Pa (0,7 polegadas de água). Em algumas modalidades, o draft da interseção em uma ou mais interseções 245 é mantido pelo menos em 249,1 Pa (1,0 polegada de água) ou pelo menos em 498,2 Pa (2,0 polegadas de água). Alternativa ou adicionalmente, para permitir o compartilhamento do gás ao longo do túnel comum 110, o draft do túnel comum em uma ou mais localizações ao longo do túnel comum 110 precisa ser mantido pelo menos em 174,4 Pa (0,7 polegadas de água). Em algumas modalidades, o draft do túnel comum em uma mais localizações ao longo do túnel comum 110 é mantida pelo menos em 249,1 Pa (1,0 polegada de água) ou pelo menos em 498,2 Pa (2,0 polegadas de água). Manter tal alto draft em uma ou mais interseções 245 ou em uma ou mais localizações ao longo do túnel comum 110 garante que o oven draft em todos os fornos 105 seja pelo menos 24,9 Pa (0,1 polegada de água) quando um único HRSG 120 está fora de linha e provê draft suficiente para que os gases de exaustão do bloco de fornos 235 associado com o HRSG fora de linha 120 fluam para um HRSG em linha 120. Enquanto no modo de operação de compartilhamento de gás (isto é, quando pelo menos um HRSG 120 está fora de linha), o draft ao longo do túnel comum 110 e nas diferentes interseções 245 variará. Por exemplo, se o HRSG 120 mais perto de uma extremidade do túnel comum 110 está fora de linha, o draft do túnel comum na extremidade proximal do túnel comum 110 será ao redor de 24,9 Pa (0,1 polegada de água) e a draft do túnel comum na extremidade distai oposta do túnel comum 110 será ao redor de 249,1 Pa (1,0 polegada de água). Similarmente, o draft da interseção na interseção 245 mais distante do HRSG fora de linha 120 será relativamente alta (isto é, pelo menos 174,4 Pa (0,7 polegada de água) e o draft da interseção na interseção 245 associada com o HRSG fora de linha 120 será relativamente baixa (isto é, mais baixa do que o draft da interseção na interseção previamente mencionada 245 e tipicamente abaixo de 174,4 Pa (0,7 polegadas de água)).

[029]Alternativamente, a instalação de coque de HHR 100 pode ser operada em dois modos de operação: um modo de operação normal para quando todos os HRSGs 120 estão em linha e um modo de operação de compartilhamento de gás para quando pelo menos um dos HRSGs 120 está fora de linha. No modo de operação normal, o túnel comum 110 é mantido em um draft do túnel comum e drafts da interseção similares a essas de uma instalação de coque de HHR convencional (tipicamente, o draft da interseção fica entre 124,5 e 149,4 Pa (0,5 e 0,6 polegadas de água) e o draft do túnel comum em uma localização perto da interseção fica entre 99,6 e 124,5 Pa (0,4 e 0,5 polegadas de água). O draft do túnel comum e o draft da interseção podem variar durante o modo de operação normal e durante o modo de compartilhamento do gás. Na maior parte das situações, quando um HRSG 120 fica fora de linha, o modo de compartilhamento do gás começa e o draft da interseção em uma ou mais interseções 245 e/ou o draft do túnel comum em uma ou mais localizações ao longo do túnel comum 110 é elevada. Em algumas situações, por exemplo, quando o HRSG 120 mais distante do HRSG redundante 120R está fora de linha, o modo de compartilhamento de gás começará e exigirá um draft da interseção e/ou um draft do túnel comum de pelo menos 174,4 Pa (0,7 polegada de água) (em algumas modalidades, entre 298,9 e 323,8 Pa (1,2 e 1,3 polegadas de água) para permitir o compartilhamento do gás ao longo do túnel comum 110. Em outras situações, por exemplo, quando um HRSG 120 posicionado perto do HRSG redundante 120R que está fora de linha, o modo de compartilhamento do gás pode não ser necessário, isto é, o compartilhamento do gás pode ser possível no modo de operação normal com as mesmas condições de operação antes do HRSG 120 ficar fora de linha, ou o modo de compartilhamento do gás começará e exigirá somente um leve aumento no draft da interseção e/ou no draft do túnel comum. Em geral, a necessidade para ir para um draft mais alto no modo de compartilhamento do gás dependerá de onde o HRSG redundante 120R está localizado em relação ao HRSG fora de linha 120. Quanto mais distante o HRSG redundante 120R está de forma fluida do HRSG desengatado 120, maior a probabilidade que um draft mais alto seja necessário no modo de compartilhamento do gás.

[030]O aumento da área de fluxo efetiva e do draft da interseção e/ou do draft do túnel comum para os níveis descritos acima também permite que mais fornos 105 sejam adicionados em um bloco de fornos 235. Em algumas modalidades, até cem fornos formam um bloco de fornos (isto é, são associados com um duto de cruzamento).

[031 ]Os HRSGs 120 encontrados em uma instalação de coque de HHR convencional em uma razão de vinte fornos para um HRSG são chamados como “HRSGs padrão”. A adição de um ou mais HRSGs redundantes 120 resulta na razão de forno geral para HRSG menor do que 20:1. Sob condições de operação normais, os HRSGs padrão 120 e o HRSG redundante 120R ficam todos em operação. Não é prático colocar o HRSG redundante 120R em linha e fora de linha quando necessário porque o tempo de partida para um HRSG resultaria no HRSG redundante 120R somente ficando disponível em uma base programada e não para finalidades de emergência. Uma alternativa para instalar um ou mais HRSGs redundantes 120 seria aumentar a capacidade dos HRSGs padrão para acomodar o maior fluxo do gás de exaustão durante o compartilhamento do gás. Sob condições de operação normais com todos os HRSGs de alta capacidade em linha, os gases de exaustão de cada bloco de fornos são transportados para os HRSGs de alta capacidade associados. Na eventualidade que um dos HRSGs de alta capacidade fique fora de linha, os outros HRSGs de alta capacidade seriam capazes de acomodar o maior fluxo dos gases de exaustão.

[032]Em um sistema de compartilhamento de gás como descrito aqui, quando um dos HRSGs 120 fica fora de linha, os gases de exaustão emanando dos vários fornos 105 são compartilhados e distribuídos entre os HRSGs em linha restantes 120, tal que uma porção dos gases de exaustão totais é encaminhada através do túnel comum 110 para cada um dos HRSGs em linha 120 e nenhum gás de exaustão é ventilado para a atmosfera. Os gases de exaustão são encaminhados entre os vários HRSGs 120 ajustando uma válvula do HRSG 250 associada com cada HRSG 120 (mostrado na figura 1). A válvula do HRSG 250 pode ser posicionada no lado a montante ou quente do HRSG 120, mas fica posicionada de preferência no lado a jusante ou frio do HRSG 120. As válvulas do HRSG 250 são variáveis para várias posições entre totalmente abertas e totalmente fechadas e o fluxo dos gases de exaustão através dos HRSGs 120 é controlado ajustando a posição relativa das válvulas do HRSG 250. Quando o gás é compartilhado, alguns ou todos os HRSGs operacionais 120 receberão cargas adicionais. Por causa das distribuições de fluxo diferentes resultantes quando um HRSG 120 está fora de linha, o draft do túnel comum ao longo do túnel comum 110 mudará. O túnel comum 110 ajuda a distribuir melhor o fluxo entre os HRSGs 120 para minimizar as diferenças de pressão por todo o túnel comum 110. O túnel comum 110 é dimensionado para ajudar a minimizar as velocidades do fluxo de pico (por exemplo, abaixo de 36,5 m/s (120 pés/s) e para reduzir a erosão potencial e as preocupações acústicas (por exemplo, níveis de ruído abaixo de 85 dB em 0,9 m (3 pés)). Quando um HRSG 120 está fora de linha, podem existir taxas de fluxo de massa de pico maiores do que as normais no túnel comum, dependendo de qual HRSG 120 está fora de linha. Durante tais períodos de compartilhamento do gás, o draft do túnel comum pode precisar ser aumentada para manter os oven drafts, drafts da interseção e draft do túnel comum almejadas.

[033]Em geral, um maior túnel comum 110 pode correlacionar com maiores taxas de fluxo de massa permissíveis em relação a um túnel comum convencional para a mesma dada diferença de pressão desejada ao longo do comprimento do túnel comum 110. O inverso também é verdadeiro, o maior túnel comum 110 pode correlacionar com menores diferenças de pressão em relação a um túnel comum convencional para a mesma taxa de fluxo de massa desejada dada ao longo do comprimento do túnel comum 110. Maior significa área de fluxo efetivo maior e não necessariamente maior área se seção transversal geométrica. Maiores drafts do túnel comum podem acomodar maiores taxas de fluxo de massa através do túnel comum 110. Em geral, temperaturas mais altas podem correlacionar com taxas de fluxo de massa permissíveis menores para a mesma diferença de pressão desejada dada ao longo do comprimento do túnel. Temperaturas de gás de exaustão mais altas devem resultar em expansão volumétrica dos gases. Desde que as perdas de pressão totais podem ser aproximadamente proporcionais à densidade e proporcionais ao quadrado da velocidade, as perdas de pressão totais podem ser mais altas para a expansão volumétrica por causa das temperaturas mais altas. Por exemplo, um aumento na temperatura pode resultar em uma diminuição proporcional na densidade. Entretanto, um aumento na temperatura pode resultar em um aumento proporcional acompanhante na velocidade, o que afeta as perdas de pressão totais mais severamente do que a diminuição na densidade. Desde que o efeito da velocidade na pressão total pode ser mais um efeito quadrado enquanto o efeito da densidade pode ser mais linear, devem existir perdas na pressão total associadas com o aumento na temperatura para o fluxo no túnel comum 110. Múltiplos túneis comuns em paralelo conectados de forma fluida (configurações dupla, múltiplas ou híbridas duplas e múltiplas) podem ser preferidos para retroajuste de instalações de coque de HHR convencionais existentes nas instalações de coque de HHR de compartilhamento de gás descritas aqui.

[034] Embora a instalação de coque de HHR de compartilhamento de gás exemplar 100 ilustrada na figura 1 inclua cem fornos e seis HRSGs (cinco HRSGs padrão e um HRSG redundante), outras configurações de instalações de coque de HHR de compartilhamento de gás 100 são possíveis. Por exemplo, uma instalação de coque de HHR de compartilhamento de gás similar à ilustrada na figura 1 poderia incluir cem fornos e sete HRSGs (cinco HRSGs padrão dimensionados para lidar com os gases de exaustão de até vinte fornos e dois HRSGs redundantes dimensionados para lidar com os gases de exaustão de até dez fornos (isto é, menor capacidade do que o HRSG redundante único usado na instalação de coque 100 ilustrada na figura 1)).

[035] Como mostrado na figura 3, na instalação de coque HIM 255, uma instalação de coque de HHR convencional existente foi retroajustada para uma instalação de coque de compartilhamento de gás. Túneis comuns parciais existentes 110A, 110B e 110C se conectam, cada um, em um banco de quarenta fornos 105. Um túnel comum adicional 260 conectado de forma fluida em todos os fornos 105 foi adicionado nos túneis comuns parciais existentes 110A, 110B e 110C. O túnel comum adicional 260 é conectado em cada um dos dutos de cruzamento 115 estendidos entre os túneis comuns parciais existentes 110A, 110B e 110C e os HRSGs padrão 120. O HRSG redundante 120R é conectado no túnel comum adicional 260 por um duto de cruzamento 265 estendido para o túnel comum adicional 260. Para permitir o compartilhamento do gás, o draft da interseção em uma ou mais interseções 245 entre os túneis comuns parciais existentes 110A, 110B, 110C e os dutos de cruzamento 115 e/ou o draft do túnel comum em uma ou mais localizações ao longo de cada um dos túneis comuns parciais 110A, 110B, 110C precisa ser mantida pelo menos em 174,4 Pa (0,7 polegada de água). O draft em uma ou mais das interseções 270 entre o túnel comum adicional 260 e os dutos de cruzamento 115 e 265 será maior do que 174,4 Pa (0,7 polegada de água) (por exemplo, 373,6 Pa (1,5 polegadas de água)). Em algumas modalidades, o diâmetro do fluxo efetivo interno do túnel comum adicional 260 pode ser tão pequeno quanto 2,4 m (oito pés) ou tão grande quanto 3,3 m (onze pés). Em uma modalidade, o diâmetro do fluxo efetivo interno do túnel comum adicional 260 é 2,7 m (nove pés). Alternativamente, como um retroajuste adicional, os túneis comuns parciais 110A, 110B, 110C são conectados de forma fluida um no outro, criando efetivamente dois túneis comuns (isto é, a combinação de túneis comuns 110A, 110B e 110C e o túnel comum adicional 260).

[036]Como mostrado na figura 4, na instalação de coque de HHR 275, um único duto de cruzamento 115 conecta de forma fluida três FIRSGs de alta capacidade 120 em dois túneis comuns parciais 110A e 110B. O duto de cruzamento único 115 funciona essencialmente como uma ponta dianteira para os HRSGs 120. O primeiro túnel comum parcial 110A presta serviço a um bloco de fornos de sessenta fornos 105 com trinta fornos 105 em um lado da interseção 245 entre o túnel comum parcial 110A e o duto de cruzamento 115 e trinta fornos 105 no lado oposto da interseção 245. Os fornos 105 mantidos pelo segundo túnel comum parcial 110B são dispostos similarmente. Os três HRSGs de alta capacidade são dimensionados, de modo que somente dois HRSGs são necessários para lidar com os gases de exaustão de todos os cento e vinte fornos 105, possibilitando que um HRSG seja tirado fora de linha sem ter que ventilar os gases de exaustão através de uma chaminé de exaustão de desvio 240. A instalação de coque de HHR 275 pode ser vista como tendo cento e vinte fornos e três HRSGs (dois HRSGs padrão e um HRSG redundante) para uma razão de forno para HRSG normal de 60:1. Alternativamente, como mostrado na figura 5, na instalação de coque de HHR 280, um HRSG redundante 120R é adicionado em seis HRSGs padrão 120 ao invés de usar os três HRSGs de alta capacidade 120 mostrados na figura 4. A instalação de coque de HHR 280 pode ser vista como tendo cento e vinte fornos e sete HRSGs (seis HRSGs padrão e um HRSG redundante) para uma razão de forno para HRSG normal de 20:1. Em algumas modalidades, as instalações de coque 275 e 280 são operadas pelo menos durante períodos de taxas de fluxo de massa máximas através das interseções 245 para manter um draft da interseção alvo em uma ou mais das interseções 245 e/ou um draft de túnel comum alvo em uma ou mais localizações ao longo de cada um dos túneis comuns 110A e 110B de pelo menos 174,4 Pa (0,7 polegadas de água). Em uma modalidade, o draft da interseção alvo em uma ou mais das interseções 245 e/ou o draft do túnel comum alvo em uma ou mais localizações ao longo de cada um dos túneis comuns 110A e 110B é 199,2 Pa (0,8 polegadas de água). Em outra modalidade, o draft da interseção alvo em uma ou mais das interseções 245 e/ou o draft do túnel comum em uma ou mais localizações ao longo de cada um dos túneis comuns 110A e 110B é 249,1 Pa (1,0 polegada de água). Em outras modalidades, o draft da interseção alvo em uma ou mais das interseções 245 e/ou o draft do túnel comum alvo em uma ou mais localizações ao longo de cada um dos túneis comuns 110A e 110B é maior do que 249,1 Pa (1,0 polegada de água) e pode ser 498,2 Pa (2,0 polegadas de água) ou mais alta.

[037]Como mostrado na figura 6, na instalação de coque de HIM 285, um primeiro duto de cruzamento 290 conecta um primeiro túnel comum parcial 110A em três HRSGs de alta densidade 120 dispostos em paralelo e um segundo duto de cruzamento 295 conecta um segundo túnel comum parcial 110B nos três HRSGs de alta capacidade 120. O primeiro túnel comum parcial 110A mantém um bloco de fornos de sessenta fornos 105 com trinta fornos 105 em um lado da interseção 245 entre o primeiro túnel comum parcial 110A e o primeiro duto de cruzamento 290 e trinta fornos 105 no lado oposto da interseção 245. O segundo túnel comum parcial 110B mantém um bloco de fornos de sessenta fornos 105 com trinta fornos 105 em um lado da interseção 245 entre o segundo túnel comum 110B e o segundo duto de cruzamento 295 e trinta fornos 105 no lado oposto da interseção 245. Os três HRSGs de alta capacidade são dimensionados, de modo que somente dois HRSGs são necessários para lidar com os gases de exaustão de todos os cento e vinte fornos 105, possibilitando que um HRSG seja tirado fora de linha sem ter que ventilar os gases de exaustão através de uma chaminé de exaustão de desvio 240. A instalação de coque de HHR 285 pode ser vista como tendo cento e vinte fornos e três HRSGs (dois HRSGs padrão e um HRSG redundante) para uma razão de forno para HRSG normal de 60:1. Em algumas modalidades, a instalação de coque 285 é operada pelo menos durante períodos de taxas de fluxo de massa máximas através das interseções 245 para manter um draft da interseção alvo em uma ou mais das interseções 245 e/ou um draft do túnel comum alvo em uma ou mais localizações ao longo de cada um dos túneis comuns 110A e 110B de pelo menos 174,4 Pa (0,7 polegadas de água). Em uma modalidade, o draft da interseção alvo em uma ou mais das interseções 245 e/ou o draft do túnel comum alvo em uma ou mais localizações ao longo de cada um dos túneis comuns 110A e 110B é 199,2 Pa (0,8 polegadas de água). Em outra modalidade, o draft da interseção alvo em uma ou mais das interseções 245 e/ou o draft do túnel comum em uma ou mais localizações ao longo de cada um dos túneis comuns 110A e 110B é 249,1 Pa (1,0 polegada de água). Em outras modalidades, o draft da interseção alvo em uma ou mais das interseções 245 e/ou o draft do túnel comum alvo em uma ou mais localizações ao longo de cada um dos túneis comuns 110A e 110B é maior do que 249,1 Pa (1,0 polegada de água) e pode ser 498,2 Pa (2,0 polegadas de água) ou mais alta.

[038] A figura 7 ilustra uma porção da instalação de coque 100 incluindo um sistema de controle de draft automático 300. O sistema de controle de draft automático 300 inclui um registro de ventilação automático 305 que pode ser posicionado em qualquer uma de várias posições entre totalmente aberto e totalmente fechado para variar a quantidade de oven draft no forno 105. O registro de ventilação automático 305 é controlado em resposta às condições de operação (por exemplo, pressão ou draft, temperatura, concentração de oxigênio, taxa de fluxo do gás) detectadas por pelo menos um sensor. O sistema de controle automático 300 pode incluir um ou mais dos sensores discutidos abaixo ou outros sensores configurados para detectar as condições de operação relevantes para a operação da instalação de coque 100.

[039] Um sensor de oven draft ou sensor de pressão do forno 310 detecta a pressão que é indicativa da oven draft e o sensor de oven draft 310 pode ficar localizado no cume do forno 180 ou em outro lugar na câmara do forno 185. Alternativamente, o sensor de oven draft 310 pode ficar localizado nos registros de ventilação automáticos 305, no fumeiro único 205, na porta do forno 165 ou 170 ou no túnel comum 110 perto de acima do forno de coque 105. Em uma modalidade, o sensor de oven draft 310 fica localizado no topo do cume do forno 180. O sensor de oven draft 310 pode ficar localizado nivelado com o revestimento de tijolo refratário do cume do forno 180 ou poderia se estender para dentro da câmara do forno 185 a partir do cume do forno 180. Um sensor de draft da chaminé de exaustão de desvio 315 detecta a pressão que é indicativa da draft na chaminé de exaustão de desvio 240 (por exemplo, na base da chaminé de exaustão de desvio 240). Em algumas modalidades, o sensor de draft da chaminé de exaustão de desvio 315 fica localizado na interseção 245. Sensores de draft adicionais podem ser posicionados em outras localizações na instalação de coque 100. Por exemplo, um sensor de draft no túnel comum poderia ser usado para detectar um draft do túnel comum indicativa da oven draft em múltiplos fornos próximos do sensor de draft. Um sensor de draft da interseção 317 detecta a pressão que é indicativa do draft em uma das interseções 245.

[040]Um sensor de temperatura do forno 320 detecta a temperatura do forno e pode ficar localizado no cume do forno 180 ou em outro lugar na câmara do forno 185. Um sensor de temperatura do fumeiro único 325 detecta a temperatura do fumeiro único e fica localizado no fumeiro único 205. Em algumas modalidades, o fumeiro único 205 é dividido em dois labirintos 205A e 205B com cada labirinto em comunicação de fluido com um dos dois dutos de ventilação 225 do forno. Um sensor de temperatura do fumeiro 325 fica localizado em cada um dos labirintos do fumeiro único, de modo que a temperatura do fumeiro único pode ser detectada em cada labirinto. Um sensor de temperatura do duto de ventilação 330 detecta a temperatura do duto de ventilação e fica localizado no duto de ventilação 225. Um sensor de temperatura do túnel comum 335 detecta a temperatura do túnel comum e fica localizado no túnel comum 110. Um sensor de temperatura da entrada do HRSG 340 detecta a temperatura de entrada do HRSG e fica localizado em ou perto da entrada do HRSG 120. Sensores de temperatura adicionais podem ser posicionados em outras localizações na instalação de coque 100.

[041 ]Um sensor de oxigênio do duto de ventilação 345 fica posicionado para detectar a concentração de oxigênio dos gases de exaustão no duto de ventilação 225. Um sensor de oxigênio da entrada do HRSG 350 fica posicionado para detectar a concentração de oxigênio dos gases de exaustão na entrada do HRSG 120. Um sensor de oxigênio da chaminé principal 360 fica posicionado para detectar a concentração de oxigênio dos gases de exaustão na chaminé principal 145 e sensores de oxigênio adicionais podem ser posicionados em outras localizações na instalação de coque 100 para fornecer informação sobre a concentração do oxigênio relativo em várias localizações no sistema.

[042] Um sensor de fluxo detecta a taxa de fluxo do gás dos gases de exaustão. Por exemplo, um sensor de fluxo pode ficar localizado a jusante de cada um dos HRSGs 120 para detectar a taxa de fluxo dos gases de exaustão que saem de cada HRSG 120. Essa informação pode ser usada para equilibrar o fluxo dos gases de exaustão através de cada HRSG 120 ajustando os registros do HRSG 250 e, com isso, otimizar o compartilhamento do gás entre os HRSGs 120. Sensores de fluxo adicionais podem ser posicionados em outras localizações na instalação de coque 100 para fornecer informação sobre a taxa de fluxo do gás em várias localizações no sistema.

[043] Adicionalmente, um ou mais sensores de pressão ou draft, sensores de temperatura, sensores de oxigênio, sensores de fluxo e/ou outros sensores podem ser usados no sistema de controle da qualidade do ar 130 ou outras localizações a jusante dos HRSGs 120.

[044] Pode ser importante manter os sensores limpos. Um método para manter um sensor limpo é remover periodicamente o sensor e manualmente limpá-lo. Alternativamente, o sensor pode ser periodicamente submetido a uma rajada, corrente ou fluxo de um gás em alta pressão para remover a formação no sensor. Como um adicional alternativamente, um pequeno fluxo de gás contínuo pode ser produzido para limpar continuamente o sensor.

[045] O registro de ventilação automático 305 inclui o registro de ventilação 230 e um atuador 365 configurado para abrir e fechar o registro de ventilação 230.

Por exemplo, o atuador 365 pode ser um atuador linear ou um atuador rotacional. O atuador 365 permite que o registro de ventilação 230 seja infinitamente controlado entre as posições totalmente aberta e totalmente fechada. O atuador 365 move o registro de ventilação 230 entre essas posições em resposta à condição de operação ou condições de operação detectadas pelo sensor ou sensores incluídos no sistema de controle de draft automático 300. Isso propicia um controle muito maior do que um registro de ventilação convencional. Um registro de ventilação convencional tem um número limitado de posições fixas entre totalmente aberto e totalmente fechado e precisa ser ajustado manualmente entre essas posições por um operador.

[046] Os registros de ventilação 230 são ajustados periodicamente para manter o oven draft apropriado (por exemplo, pelo menos 24,9 Pa (0,1 polegada de água)) que muda em resposta a muitos fatores diferentes dentro dos fornos ou do sistema de exaustão quente. Quando o túnel comum 110 tem um draft do túnel comum relativamente baixa (isto é, mais próxima da pressão atmosférica do que um draft relativamente alto), o registro de ventilação 230 pode ser aberto para aumentar o oven draft para garantir que o oven draft permaneça em ou acima de 24,9Pa (0,1 polegada de água). Quando o túnel comum 110 tem um draft do túnel comum relativamente alta, o registro de ventilação 230 pode ser fechado para diminuir a oven draft, por meio disso reduzindo a quantidade de ar puxado para dentro da câmara do forno 185.

[047] Com registros de ventilação convencionais, os registros de ventilação são manualmente ajustados e, portanto, a otimização do oven draft é parte técnica e parte ciência, um produto da experiência do operador e consciência. O sistema de controle de draft automático 300 descrito aqui automatiza o controle dos registros de ventilação 230 e permite a otimização contínua da posição dos registros de ventilação 230, por meio disso substituindo pelo menos um pouco da experiência e consciência necessárias do operador. O sistema de controle de draft automático 300 pode ser usado para manter um oven draft em um oven draft almejada (por exemplo, pelo menos 24,9 Pa (0,1 polegadas de água)), controlar a quantidade de ar excessivo no forno 105 ou atingir outros efeitos desejáveis ajustando automaticamente a posição do registro de ventilação 230. O sistema de controle de draft automático 300 torna mais fácil atingir o compartilhamento de gás descrito acima permitindo um alto draft da interseção em uma ou mais das interseções 245 e/ou um alto draft do túnel comum em uma ou mais localizações ao longo do túnel comum 110 enquanto mantendo oven drafts baixos o suficiente para impedir que ar excessivo vaze para dentro dos fornos 105. Sem o controle automático, seria difícil, se não impossível, ajustar manualmente os registros de ventilação 230 tão frequentemente quanto seria exigido para manter o oven draft de pelo menos 24,9 Pa (0,1 polegadas de água) sem permitir que a pressão no forno desviasse para positiva. Tipicamente, com o controle manual, o oven draft alvo é maior do que 24,9 Pa (0,1 polegadas de água), o que leva a mais vazamento de ar para dentro do forno de coque 105. Para um registro de ventilação convencional, um operador monitora várias temperaturas do forno e observa visualmente o processo de coqueificação no forno de coque para determinar quando e quanto ajustar o registro de ventilação. O operador não tem informação específica sobre o draft (pressão) dentro do forno de coque.

[048]O atuador 365 posiciona o registro de ventilação 230 com base nas instruções de posição recebidas de um controlador 370. As instruções de posição podem ser geradas em resposta ao draft, temperatura, concentração de oxigênio ou taxa de fluxo do gás detectadas por um ou mais dos sensores discutidos acima, algoritmos de controle que incluem uma ou mais entradas do sensor ou outros algoritmos de controle. O controlador 370 pode ser um controlador discreto associado com um único registro de ventilação automático 305 ou múltiplos registros de ventilação automáticos 305, um controlador centralizado (por exemplo, um sistema de controle distribuído ou um sistema de controle lógico programável) ou uma combinação dos dois. Em algumas modalidades, o controlador 370 utiliza controle proporcional-integral-derivado (“PID”).

[049]O sistema de controle de draft automático 300 pode controlar, por exemplo, o registro de ventilação automático 305 de um forno 105 em resposta ao oven draft detectada pelo sensor de oven draft 310. O sensor de oven draft 310 detecta o oven draft e libera um sinal indicativo do oven draft para o controlador 370. O controlador 370 gera uma instrução de posição em resposta a essa entrada do sensor e o atuador 365 move o registro de ventilação 230 para a posição exigida pela instrução de posição. Dessa maneira, o sistema de controle automático 300 pode ser usado para manter um oven draft almejado (por exemplo, pelo menos 24,9 Pa (0,1 polegadas de água)). Similarmente, o sistema de controle de draft automático 300 pode controlar os registros de ventilação automáticos 305, os registros do HRSG 250 e o ventilador de draft λ A0, quando necessário, para manter os drafts almejados em outras localizações dentro da instalação de coque 100 (por exemplo, um draft da interseção almejada ou um draft do túnel comum almejada). Por exemplo, para o compartilhamento do gás como descrito acima, o draft da interseção em uma ou mais interseções 245 e/ou o draft do túnel comum em uma ou mais localizações ao longo do túnel comum 110 precisa ser mantida pelo menos em 174,4 Pa (0,7 polegada de água). O sistema de controle de draft automático 300 pode ser colocado em um modo manual para permitir o ajuste manual dos registros de ventilação automáticos 305, dos registros do HRSG e/ou do ventilador de draft 140, quando necessário. De preferência, o sistema de controle de draft automático 300 inclui um cronômetro de modo manual e com a expiração do cronômetro de modo manual, o sistema de controle de draft automático 300 retorna para o modo automático.

[050]Em algumas modalidades, é feita a média no tempo do sinal gerado pelo sensor de oven draft 310 que é indicativo da pressão detectada ou draft para atingir um controle de pressão estável no forno de coque 105. A mediação no tempo do sinal pode ser realizada pelo controlador 370. A mediação no tempo do sinal de pressão ajuda a filtrar as flutuações normais no sinal de pressão e filtrar o ruído. Tipicamente, o sinal poderia ser mediado acima de 30 segundos, 1 minuto, 5 minutos ou acima de pelo menos 10 minutos. Em uma modalidade, uma média de tempo giratória do sinal de pressão é gerada pegando 200 varreduras da pressão detectada em 50 milissegundos por varredura. Quanto maior a diferença no sinal de pressão com o tempo mediado e o oven draft alvo, o sistema de controle de draft automático 300 ordena uma maior mudança na posição do registro para atingir a draft alvo desejado. Em algumas modalidades, as instruções de posição fornecidas pelo controlador 370 para o registro de ventilação automático 305 são linearmente proporcionais à diferença no sinal de pressão com tempo mediado e o oven draft alvo. Em outras modalidades, as instruções de posição proporcionadas pelo controlador 370 para o registro de ventilação automático 305 não são linearmente proporcionais à diferença no sinal de pressão com tempo mediado e o oven draft alvo. Os outros sensores previamente discutidos podem ter similarmente sinais com tempo mediado.

[051 ]0 sistema de controle de draft automático 300 pode ser operado para manter um oven draft com tempo mediado constante dentro de uma tolerância específica do oven draft alvo por todo o ciclo de coqueificação. Essa tolerância pode ser, por exemplo, +/- 12,4 Pa (0,05 polegadas de água), +/- 5,0 Pa (0,02 polegadas de água) ou +/- 2,5 Pa (0,01 polegadas de água).

[052]O sistema de controle de draft automático 300 pode também ser operado para criar um draft variável no forno de coque ajustando o oven draft alvo através do curso do ciclo de coqueificação. O oven draft alvo pode ser reduzido gradualmente como uma função do tempo decorrido do ciclo de coqueificação. Dessa maneira, usando um ciclo de coqueificação de 48 horas como um exemplo, o draft alvo começa relativamente alta (por exemplo, 49,8 Pa (0,2 polegadas de água)) e é reduzida a cada 12 horas por 12,4 Pa (0,05 polegadas de água), de modo que o draft alto do forno é 49,8 Pa (0,2 polegadas de a água) para as horas 1 a 12 do ciclo de coqueificação, 37,4 Pa (0,15 polegadas de água) para as horas 12 a 24 do ciclo de coqueificação, 2,5 Pa (0,01 polegadas de água) para as horas 24 a 36 do ciclo de coqueificação e 12,4 Pa (0,05 polegadas de água) para as horas 36 a 48 do ciclo de coqueificação. Alternativamente, o draft alvo pode ser linearmente diminuída por todo o ciclo de coqueificação para um novo valor menor proporcional ao tempo decorrido do ciclo de coqueificação.

[053] Como um exemplo, se o oven draft de um forno 105 cai abaixo do oven draft almejado (por exemplo, 24,9 Pa (0,1 polegadas de água) e o registro de ventilação 230 está totalmente aberto, o sistema de controle de draft automático 300 aumentaria o draft abrindo pelo menos um registro do HRSG 250 para aumentar o oven draft. Porque esse aumento no draft a jusante do forno 105 afeta mais do que um forno 105, alguns fornos 105 poderiam precisar ter os seus registros de ventilação 230 ajustados (por exemplo, movidos para a posição totalmente fechada) para manter o oven draft almejado (isto é, regular o oven draft para impedir que ele se torne muito alto). Se o registro do HRSG 250 já estivesse totalmente aberto, o sistema de controle de registro automático 300 precisaria que o ventilador de draft 140 proporcionasse um maior draft. Esse maior draft a jusante de todos os HRSGs 120 afetaria todos os HRSGs 120 e poderia exigir ajuste dos registros do HRSG 250 e dos registros de ventilação 230 para manter drafts alvo por toda a instalação de coque 100.

[054] Como outro exemplo, o draft do túnel comum pode ser minimizado exigindo que pelo menos um registro de ventilação 230 esteja totalmente aberto e que todos os fornos 105 estejam pelo menos no oven draft almejado (por exemplo, 24,9 Pa (0,1 polegadas de água)) com os registros do HRSG 250 e/ou o ventilador de draff\40 ajustado como necessário para manter esses requisitos de operação.

[055] Como outro exemplo, a instalação de coque 100 pode funcionar em draft variável para o draft da interseção e/ou o draft do túnel comum para estabilizar a taxa de vazamento do ar, o fluxo de massa e a temperatura e a composição dos gases de exaustão (por exemplo, níveis de oxigênio), entre outros benefícios desejáveis. Isso é realizado variando o draft da interseção e/ou o draft do túnel comum de um draft relativamente alto (por exemplo, 199,3 Pa (0,8 polegadas de água)) quando os fornos de coque 105 são comprimidos e reduzindo gradualmente para um draft relativamente baixo (por exemplo, 99,6 Pa (0,4 polegadas de água)), isto é, funcionando em um draft relativamente alto na parte inicial do ciclo de coqueificação e em draft relativamente baixa na parte final do ciclo de coqueificação. O draft pode ser variada continuamente ou em um modo gradual.

[056] Como outro exemplo, se o draft do túnel comum diminui muito, o registro do HRSG 250 abriria para elevar o draft do túnel comum para satisfazer o draft do túnel comum almejado em uma ou mais localizações ao longo do túnel comum 110 (por exemplo, 174,4 Pa (0,7 polegada de água)) para permitir o compartilhamento do gás. Depois de aumentar o draft do túnel comum ajustando o registro do HRSG 250, os registros de ventilação 230 nos fornos afetados 105 poderiam ser ajustados (por exemplo, movidos para a posição totalmente fechada) para manter o oven draft almejado nos fornos afetados 105 (isto é, regular o oven draft para prevenir que ela fique muito alta).

[057] Como outro exemplo, o sistema de controle de draft automático 300 pode controlar o registro de ventilação automático 305 de um forno 105 em resposta à temperatura do forno detectada pelo sensor de temperatura do forno 320 e/ou a temperatura do fumeiro único detectada pelo sensor ou sensores de temperatura do fumeiro único. O ajuste do registro de ventilação automático 305 em resposta à temperatura do forno e ou a temperatura do fumeiro único pode otimizar a produção do coque ou outros resultados desejáveis com base nas temperaturas especificadas do forno. Quando o fumeiro único 205 inclui dois labirintos 205A e 205B, o equilíbrio de temperatura entre os dois labirintos 205A e 205B pode ser controlado pelo sistema de controle de draft automático 300. O registro de ventilação automático 305 para cada um dos dois dutos de ventilação 225 do forno é controlado em resposta à temperatura do fumeiro único detectada pelo sensor de temperatura do fumeiro único 325 localizado no labirinto 205A ou 205B associado com esse duto de ventilação 225. O controlador 370 compara a temperatura do fumeiro único detectada em cada um dos labirintos 205A e 205B e gera instruções posicionais para cada um dos dois registros de ventilação automáticos 305, de modo que a temperatura do fumeiro único em cada um dos labirintos 205A e 205B permanece dentro de uma faixa de temperatura especificada.

[058]Em algumas modalidades, os dois registros de ventilação automáticos 305 são movidos juntos para as mesmas posições ou sincronizados. O registro de ventilação automático 305 mais próximo da porta frontal 165 é conhecido como o registro do “lado da compressão” e o registro de ventilação automático mais próximo da porta traseira 170 é conhecido como o registro do “lado do coque”. Dessa maneira, um único sensor de pressão de oven draft 310 fornece sinais e é usado para ajustar ambos os registros de ventilação automáticos 305 do lado da compressão e do coque identicamente. Por exemplo, se a instrução de posição do controlador para os registros de ventilação automáticos 305 está em 60% aberto, ambos os registros de ventilação automáticos 305 do lado da compressão e do coque são posicionados em 60% abertos. Se a instrução de posição do controlador para os registros de ventilação automáticos 305 é 20,3 cm (8 polegadas) abertos, ambos os registros de ventilação automáticos 305 do lado da compressão e do coque são 20,3 cm (8 polegadas) abertos. Alternativamente, os dois registros de ventilação automáticos 305 são movidos para posições diferentes para criar uma propensão. Por exemplo, para uma propensão de 2,54 cm (1 polegada), se a instrução de posição para os registros de ventilação automáticos sincronizados 305 fosse 20,3 cm (8 polegadas) abertos, para registros de ventilação automáticos propensos 305, um dos registros de ventilação automáticos 305 ficaria 22,9 cm (9 polegadas) aberto e o outro registro de ventilação automático 305 ficaria 17,8 cm (7 polegadas) aberto. A área aberta total e a queda de pressão através dos registros de ventilação automáticos propensos 305 permanecem constantes quando comparado com os registros de ventilação automáticos sincronizados 305. Os registros de ventilação automáticos 305 podem ser operados em maneiras sincronizadas ou propensas como necessário. A propensão pode ser usada para tentar manter temperaturas iguais no lado da compressão e no lado do coque do forno de coque 105. Por exemplo, as temperaturas do fumeiro único medidas em cada um dos labirintos 205A e 205B do fumeiro único (um no lado do coque e o outro no lado da compressão) podem ser medidas e depois o registro de ventilação automático correspondente 305 pode ser ajustado para obter a oven draft alvo, enquanto usando simultaneamente a diferença nas temperaturas do fumeiro único no lado do coque e da compressão para introduzir uma propensão proporcional à diferença nas temperaturas do fumeiro único entre as temperaturas do fumeiro único no lado do coque e do fumeiro único no lado da compressão. Dessa maneira, as temperaturas do fumeiro único no lado da compressão e do coque podem ser feitas para serem iguais dentro de uma determinada tolerância. A tolerância (diferença entre as temperaturas do fumeiro único no lado do coque e da compressão) pode ser 121SC (250s Fahrenheit), 37,7SC (1002 Fahrenheit), 10SC (50s Fahrenheit) ou, de preferência, -3,9QC (25s Fahrenheit) ou mais baixa. Usando metodologias e técnicas de controle do estado da técnica, as temperaturas do fumeiro único no lado do coque e do fumeiro único no lado da compressão podem ser trazidas dentro do valor de tolerância uma da outra durante o decorrer de uma ou mais horas (por exemplo, 1 a 3 horas), enquanto controlando simultaneamente o oven draft para a oven draft alvo dentro de uma tolerância especificada (por exemplo, +/- 2,5 Pa (0,01 polegadas de água). A propensão dos registros de ventilação automáticos 305, com base nas temperaturas do fumeiro único medidas em cada um dos labirintos 205A e 205B do fumeiro único, permite que o calor seja transferido entre o lado da compressão e o lado do coque do forno de coque 105. Tipicamente, pelo fato de que o lado da compressão e o lado do coque do leito de coque coqueificam em diferentes taxas, existe uma necessidade de mover o calor do lado da compressão para o lado do coque. Também, a propensão dos registros de ventilação automáticos 305 com base nas temperaturas do fumeiro único medidas em cada um dos labirintos 205A e 205B do fumeiro único ajuda a manter o piso do forno em uma temperatura relativamente igual através de todo o piso.

[059]O sensor de temperatura do forno 320, o sensor de temperatura do fumeiro único 325, o sensor de temperatura do duto de ventilação 330, o sensor de temperatura do túnel comum 335 e o sensor de temperatura da entrada do HRSG 340 podem ser usados para detectar condições de superaquecimento em cada uma das suas localizações respectivas. Essas temperaturas detectadas podem gerar instruções de posição para permitir ar excessivo para dentro de um ou mais fornos 105 abrindo um ou mais registros de ventilação automáticos 305. O ar excessivo (isto é, onde o oxigênio presente fica acima da razão estequiométrica para combustão) resulta no oxigênio não queimado e nitrogênio não queimado no forno 105 e nos gases de exaustão. Esse ar excessivo tem uma temperatura mais baixa do que os outros gases de exaustão e proporciona um efeito de esfriamento que elimina as condições de superaquecimento em outro lugar na instalação de coque 100.

[060]Como outro exemplo, o sistema de controle de draft automático 300 pode controlar o registro de ventilação automático 305 de um forno 105 em resposta à concentração de oxigênio no duto de ventilação detectada pelo sensor de oxigênio do duto de ventilação 345. O ajuste do registro de ventilação automático 305 em resposta à concentração de oxigênio no duto de ventilação pode ser feito para garantir que os gases de exaustão que saem do forno 105 sejam totalmente queimados e/ou que os gases de exaustão que saem do forno 105 não contenham muito ar excessivo ou oxigênio. Similarmente, o registro de ventilação automático 305 pode ser ajustado em resposta à concentração de oxigênio na entrada do HRSG detectada pelo sensor de oxigênio da entrada do HRSG 350 para manter a concentração de oxigênio na entrada do HRSG acima de uma concentração limiar que protege o HRSG 120 da combustão indesejada dos gases de exaustão que ocorre no HRSG 120. O sensor de oxigênio da entrada do HRSG 350 detecta uma concentração de oxigênio mínima para garantir que todos os combustíveis tenham queimado antes de entrar no HRSG 120. Também, o registro de ventilação automático 305 pode ser ajustado em resposta à concentração de oxigênio na chaminé principal detectada pelo sensor de oxigênio da chaminé principal 360 para reduzir o efeito de vazamentos de ar dentro da instalação de coque 100. Tais vazamentos de ar podem ser detectados com base na concentração de oxigênio na chaminé principal 145.

[061 ]0 sistema de controle de draft automático 300 pode também controlar os registros de ventilação automáticos 305 com base no tempo decorrido dentro do ciclo de coqueificação. Isso permite o controle automático sem ter que instalar um sensor de oven draft 310 ou outro sensor em cada forno 105. Por exemplo, as instruções de posição para os registros de ventilação automáticos 305 poderiam ser usadas em dados históricos de posição do atuador ou dados de posição do registro de ciclos de coqueificação prévios para um ou mais fornos de coque 105, tal que o registro de ventilação automático 305 é controlado com base nos dados de posicionamento históricos em relação ao tempo decorrido no ciclo de coqueificação atual.

[062]O sistema de controle de draft automático 300 pode também controlar os registros de ventilação automáticos 305 em resposta às entradas do sensor de um ou mais dos sensores discutidos acima. O controle deduzível permite que cada forno de coque 105 seja controlado com base em mudanças esperadas nas condições de operação do forno ou instalação de coque (por exemplo, draftlpressão, temperatura, concentração de oxigênio em várias localizações no forno 105 ou na instalação de coque 100) ao invés de reagir com a condição ou condições de operação detectadas reais. Por exemplo, usando o controle deduzível, uma mudança no oven draft detectado, que mostra que o oven draft está caindo para o oven draft almejado (por exemplo, pelo menos 24,9 Pa (0,1 polegadas de água)) com base em múltiplas leituras do sensor de oven draft 310 através de um período de tempo, pode ser usadas para prever um oven draft predito abaixo do oven draft almejado para prever a queda no oven draft real abaixo do oven draft almejado e gerar uma instrução de posição com base no oven draft predito para mudar a posição do registro de ventilação automático 305 em resposta ao oven draft esperado, ao invés de aguardar que o oven draft real caia abaixo do oven draft almejado antes de gerar a instrução de posição. O controle deduzível pode ser usado para considerar a interação entre as várias condições de operação em várias localizações na instalação de coque 100. Por exemplo, o controle deduzível considerando o requisito de sempre manter o forno sob pressão negativa, controlar para a temperatura ótima exigida do forno, temperatura do fumeiro único e máxima temperatura do túnel comum enquanto minimizando a oven draft é usado para posicionar o registro de ventilação automático 305. O controle deduzível permite que o controlador 370 faça previsões com base em características conhecidas do ciclo de coqueificação e nas entradas da condição de operação fornecidas pelos vários sensores descritos acima. Outro exemplo de controle deduzível permite que os registros de ventilação automáticos 305 de cada forno 105 sejam ajustados para maximizar o algoritmo de controle que resulta em um equilíbrio ótimo entre produção de coque, qualidade do coque e geração de força. Alternativamente, os registros de ventilação 305 poderiam ser ajustados para maximizar uma entre a produção do coque, a qualidade do coque e a geração de força.

[063] Alternativamente, sistemas de controle de draft automáticos similares poderiam ser usados para automatizar os registros de ar primário 195, os registros de ar secundário 220 e/ou os registros de ar terciário 229, a fim de controlar a taxa e a localização da combustão em várias localizações dentro de um forno 105. Por exemplo, o ar poderia ser adicionado via um registro de ar secundário automático em resposta a uma ou mais da draft, temperatura e concentração de oxigênio detectadas por um sensor apropriado posicionado no fumeiro único 205 ou sensores apropriados posicionados em cada um dos labirintos 205A e 205B do fumeiro único.

[064] Como utilizado aqui, os termos “aproximadamente”, “ao redor de”, “substancialmente” e termos similares são planejados para ter um amplo significado em harmonia com o uso comum e aceito por aqueles versados na técnica a qual a matéria em questão dessa revelação diz respeito. Deve ser entendido por aqueles versados na técnica que revisam essa revelação que esses termos são planejados para permitir uma descrição de certas características descritas e reivindicadas sem restringir o escopo dessas características às faixas numéricas precisas fornecidas. Dessa forma, esses termos devem ser interpretados como indicando que modificações ou alterações insubstanciais ou irrelevantes da matéria em questão descrita são consideradas como dentro do escopo da revelação.

[065] Deve ser observado que o termo “exemplar” como usado aqui para descrever várias modalidades é planejado para indicar que tais modalidades são exemplos possíveis, representações e/ou ilustrações de modalidades possíveis (e tal termo não é planejado para implicar que tais modalidades são exemplos necessariamente extraordinários ou superlativos).

[066] Deve ser observado que a orientação de vários elementos pode diferir de acordo com outras modalidades exemplares e que tais variações são planejadas para serem abrangidas pela presente revelação.

[067] Também é importante observar que as construções e disposições do aparelho, sistemas e métodos como descrito e mostrado nas várias modalidades exemplares são ilustrativas somente. Embora somente umas poucas modalidades tenham sido descritas em detalhes nessa revelação, aqueles versados na técnica que revejam essa revelação prontamente verificarão que muitas modificações são possíveis (por exemplo, variações nos tamanhos, dimensões, estruturas, formas e proporções dos vários elementos, valores de parâmetros, disposições de montagem, uso de materiais, orientações, etc.) sem se afastar materialmente dos novos ensinamentos e vantagens da matéria em questão recitada nas reivindicações. Por exemplo, elementos mostrados como integralmente formados podem ser construídos de múltiplas partes ou elementos, a posição dos elementos pode ser invertida ou de outra forma variada e a natureza ou o número de elementos discretos ou posições pode ser alterado ou variado. A ordem ou a sequência de qualquer processo ou etapas de método pode ser variada ou novamente colocada em sequência de acordo com modalidades alternativas. Outras substituições, modificações, mudanças e omissões podem também ser feitas no projeto, condições de operação e disposição das várias modalidades exemplares sem se afastar do escopo da presente revelação.

[068] A presente revelação considera métodos, sistemas e produtos de programa em quaisquer meios legíveis por máquina para realizar várias operações. As modalidades da presente revelação podem ser implementadas usando processadores de computador existentes ou por um processador de computador de uso especial para um sistema apropriado, incorporado para essa ou outra finalidade ou por um sistema conectado. Modalidades dentro do escopo da presente revelação incluem produtos de programa compreendendo meios legíveis por máquina para transportar ou ter instruções executáveis por máquina ou estruturas de dados armazenadas neles. Tais meios legíveis por máquina podem ser quaisquer meios disponíveis que possam ser acessados por um computador de uso geral ou de uso especial ou outra máquina com um processador. Por meio de exemplo, tais meios legíveis por máquina podem compreender RAM, ROM, EPROM, EEPROM, CD-ROM ou outro armazenamento de disco ótico, armazenamento de disco magnético ou outros dispositivos de armazenamento magnético ou qualquer outro meio que possa ser usado para transportar ou armazenar um código de programa desejado na forma de instruções executáveis por máquina ou estruturas de dados e que possam ser acessados por um computador de uso geral ou de uso especial ou outra máquina com um processador. Quando a informação é transferida ou fornecida através de uma rede ou outra conexão de comunicações (conectada, sem fio ou uma combinação de conectada ou sem fio) em uma máquina, a máquina vê apropriadamente a conexão como um meio legível por máquina. Assim, qualquer tal conexão é apropriadamente chamada um meio legível por máquina. Combinações do acima são também incluídas dentro do escopo de meios legíveis por máquina. Instruções executáveis por máquina incluem, por exemplo, instruções e dados que fazem com que um computador de uso geral, um computador de uso especial ou máquinas de processamento de uso especial executem uma determinada função ou grupo de funções.

REIVINDICAÇÕES

Claims

1. Método de operação de uma instalação de produção de coque, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: fornecer uma pluralidade de fornos de coque para produzir coque e gases de exaustão, direcionar os gases de exaustão de cada forno de coque para um túnel comum, conectar de forma fluida uma pluralidade de geradores de vapor de recuperação de calor ao túnel comum em paralelo; operar todos os geradores de vapor de recuperação de calor em uma primeira instalação e dividir os gases de exaustão quentes de modo que uma porção dos gases de exaustão quentes flui através de cada um de geradores de vapor de recuperação de calor e, em um modo de operação de compartilhamento de gás, parar a operação de pelo menos um da pluralidade de geradores de vapor de recuperação de calor, operando pelo menos um de uma pluralidade dos geradores de vapor de recuperação de calor em uma segunda capacidade que é maior que a primeira capacidade, e dividir os gases de exaustão entre os restantes operando a pluralidade dos geradores de vapor de recuperação de calor , tal que uma porção dos gases de exaustão flui através de cada um de geradores de vapor de recuperação de calor restantes operando,

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que ainda compreende: manter as condições de operação dentro de cada forno de coque em um oven draft de pelo menos 24,9 Pa {0,1 polegadas de água),

3. Método, de acordo com a reivindicação 2, CARACTERIZADO pelo fato de que ainda compreende: manter as condições de operação em uma localização dentro do túnel comum em um draft do túnel comum de pelo menos 174,4 Pa (0,7 polegadas de água).

4. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO por ainda compreender: em um modo de operação normal, manter as condições de operação em uma localização dentro do túnel comum em um draft do túnel comum menor do que 174,4 Pa (0,7 polegadas de água); e no modo de operação de compartilhamento do gás, manter as condições de operação na localização dentro do túnel comum em um draft do túnel comum maior do que 174,4 Pa (0,7 polegadas de água).

5. Método, de acordo com a reivindicação 4, CARACTERIZADO por ainda compreender: no modo de operação normal, manter as condições de operação em uma localização dentro do túnel comum em um draft do túnel comum menor do que 149,5 Pa (0,6 polegadas de água) e no modo de operação de compartilhamento do gás, manter as condições de operação na localização dentro do túnel comum em um draft do túnel comum maior do que 298,9 Pa (1,2 polegadas de água).

6. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que ainda compreende: fornecer uma pluralidade de dutos de cruzamento, em que cada duto de cruzamento é conectado em um de geradores de vapor de recuperação de calor e conectado no túnel comum em uma interseção.

7. Método, de acordo com a reivindicação 6, CARACTERIZADO pelo fato de que ainda compreende: manter as condições de operação em uma ou mais interseções em um draft da interseção de pelo menos 174,4 Pa (0,7 polegadas de água).

8. Método, de acordo com a reivindicação 6, CARACTERIZADO pelo fato de que ainda compreende: manter as condições de operação em uma ou mais interseções em um draft da interseção de pelo menos 249,1 Pa (1,0 polegada de água).

9. Método, de acordo com a reivindicação 6, CARACTERIZADO pelo fato de que ainda compreende: manter as condições de operação em uma ou mais interseções em um draft da interseção de pelo menos 498,2 Pa (2,0 polegadas de água).

10. Método de operação de uma instalação de produção de coque, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: fornecer uma pluralidade de fornos de coque, em que cada forno de coque é adaptado para produzir coque e gases de exaustão, fornecer um túnel comum conectado de forma fluida na pluralidade dos fornos de coque e sendo configurado para receber os gases de exaustão de cada um dos fornos de coque, fornecer uma pluralidade de geradores de vapor de recuperação de calor padrão conectados de forma fluida no túnel comum, em que a razão de fornos de coque para geradores de vapor de recuperação de calor padrão é pelo menos 20:1, fornecer um gerador de vapor de recuperação de calor redundante e conectar de forma fluida o gerador de vapor de recuperação de calor redundante em cada um da pluralidade dos fornos de coque, de modo que: (i) o gerador de vapor de recuperação de calor padrão e o gerador de vapor de recuperação de calor redundante são todos conectados de forma fluida em paralelo entre si; e (ii) o gerador de vapor de recuperação de calor redundante é adaptado para operar em uma segunda capacidade, que é maior que a primeira capacidade, receber os gases de exaustão e extrair o calor dos gases de exaustão gerados por qualquer um da pluralidade de fornos de coque quando uma capacidade de pelo menos um gerador de vapor de recuperação de calor é reduzida.

11. Método, de acordo com a reivindicação 10, CARACTERIZADO pelo fato de que ainda compreende operar simultaneamente a pluralidade de geradores de vapor de recuperação de calor padrão e o gerador de vapor de recuperação de calor redundante durante um modo de operação normal da instalação de produção de coque.

12. Método de operação de uma instalação de produção de coque, CARACTERIZADO por compreender: fornecer uma pluralidade de fornos de coque, em que cada forno de coque é adaptado para produzir coque e gases de exaustão, fornecer um túnel comum conectado de forma fluida na pluralidade dos fornos de coque e sendo configurado para receber os gases de exaustão de cada um dos fornos de coque; fornecer uma pluralidade de geradores de vapor de recuperação de calor que são conectados de forma fluida em paralelo entre si; fornecer uma pluralidade de dutos de cruzamento, cada duto de cruzamento adaptado para conectar de forma fluida o túnel comum em um da pluralidade de geradores de vapor de recuperação de calor em uma interseção; reduzir a capacidade de pelo menos um da pluralidade de geradores de vapor de recuperação de calor abaixo de uma capacidade da pluralidade restante de geradores de vapor de recuperação de calor; aumentar a capacidade de pelo menos um da pluralidade de geradores de vapor de recuperação de calor acima da capacidade de pelo menos uma capacidade reduzida de geradores de vapor de recuperação de calor; e controlar as condições de operação em uma ou mais das interseções para manter um draftda interseção de pelo menos 174,4 Pa (0,7 polegadas de água).

13. Método, de acordo com a reivindicação 12, CARACTERIZADO por ainda compreender: controlar as condições de operação em uma ou mais das interseções para manter um draftda interseção de pelo menos 249,1 Pa (1,0 polegada de água).

14. Método, de acordo com a reivindicação 12, CARACTERIZADO por ainda compreender: controlar as condições de operação em uma ou mais das interseções para manter um draft da interseção de pelo menos 498,2 Pa (2,0 polegadas de água).

15. Método, de acordo com a reivindicação 12, CARACTERIZADO pelo fato de que ainda compreende: controlar as condições de operação dentro de cada forno de coque para manter um oven draftde pelo menos 24,9 Pa (0,1 polegada de água).