CN1038845C - 一种调节和控制焦炉炭化室的气体压力的方法和装置 - Google Patents

Abstract

一种用于调节焦炉碳化室煤气压力的方法，其中设置在上升弯管中的转动式杯形密闭闸板在炼焦煤产生煤气时作为与压力变化相适应的节流机构，在此对每个炉体的节流是通过在改变供水量时可调节的水封来实现的，而对压力的调节是根据当时焦炉碳化室内的压力状态进行的。

Description

一种调节和控制焦炉炭化室的气体压力的方法和装置

本发明涉及一种用于调节和控制焦炉炭化室的气体压力的方法和装置。

DE-PS 955 681公开了借助于节流装置对焦炉组的上升管弯头中的气体压力进行调节，节流装置与作为控制装置的凸轮相连。控制盘的几何构形适应于通常所期望的压力比。通过这个在小步骤内实现的上升管弯头的节流装置的转动使上升管的横截面从焦炉炭化室开始装料直到焦化终结都根据炼焦煤产生气体过程中的压力变化来调节，以在炭化室中保持持续不变的较小的超压。

DE-AS 1 192 152公开了一种用于调节焦炉炭化室的气体压力的方法，在该方法中，设在上升管弯头内的作为节流装置的可摆动的碗座状封闭闸板根据炼焦煤产生气体过程中的压力变化来操纵。调节通过控制盘实现，控制盘在每个炭化周期内旋转并且跟封闭闸板的杠杆臂相连。封闭闸板在水平位置充水，以保持在炼焦技术中公知的有效的液体密封。

这种公知的调节方法的缺点在于，焦炉组中的所有焦炉只能根据作为节流装置的凸轮的预定的几何构形进行调节，不可能根据各个炉子的实际放气情况来对单个的炭化室的压力进行调节。

本发明的目的在于提供一种方法，根据实际的放气情况来分别对每个焦炉炭化室的气体压力进行调节与/或通过分别调节炭化室的压力来影响荒煤气的成份。本发明的另一目的在于提供一种用于实施此方法的装置。

根据本发明的一个方面，提供了一种调节与控制焦炉炭化室的气体压力的方法，在此方法中，一个设在上升管弯头内的充满水的碗状节流装置根据在炼焦煤产生气体过程中的压力变化来操纵，其特征在于，对每个单个的炉子的节流作用是通过一个在节流装置中的水封高度调节装置根据在各个焦炉炭化室中的实际压力比来进行调节而实现的，即按照在焦炉炭化室中所需的气体压力根据从碗状节流装置流出及流入该节流装置的供水量来调节水封高度。

根据本发明的另一个方面，还提供了一种实施上述方法的装置，其特征在于，该装置具有摆动碗座，该摆动碗座设置在上升管弯头的下方，在其碗座底部与碗座边缘之间具有缝隙，该摆动碗座设计成可通过其中接有阀的煤水管道来供应不同的水量，该阀通过伺服驱动装置与计算机跟各个压力测量点连接。

可调节的水封可以用传统的摆动碗座来进行。供入摆动碗座的水量必须是可调节的。通过提高供水量可以在通常的水封上附加地在浸入管内建立一个水封(内水封)，该内水封可以通过改变供水量来调节。

在传统的摆动碗座中，水封不能降低到摆动碗座边缘以下。可以通过在公知的摆动碗座的碗体上或碗底上设有开口来降低水封。还可以利用碗底作为挡板以调节浸入管内的水封。设计成回转活板结构的收集器阀也可以用来作本发明的水封。

与传统的摆动碗座相比，经改进的摆动碗座在碗座与碗缘之间具有例如一个缝隙，通过该缝隙既可以使水、也可以使在水封中得出的凝结物流出。在装料期间，本发明的摆动碗座跟传统的摆动碗座一样是打开的。摆动碗座也可以在其环形缝隙跟打开的上升管弯头的横截面具有相等的面积时从开始就封闭住，因为在这样的的实施形式中不产生节流作用。

通过这样的可调节的水封，可以第一次实现收集器压力跟炭化室压力分隔开。这样就可以在相同的抽吸横截面的情况下通过较小的收集器压力取得较好的抽吸效果，因为在分隔开的基础上通过可调节的水封使炭化室压力不再取决于收集器的压力。还可以取消在装料过程中降低放射的公知的措施(高压水抽吸、泄放管与在例如带有平煤接头的平煤小炉门吹入空气)。

在浸入管内的最大水位高度可以通过供水管道的横截面的设计、通过热电偶保险装置或通过在炭化室内的最高压力来限制。

将收集器压力跟炭化室压力清楚地分开使得在每个单个炭化室内部的压力可以分别独立地调节。因此可以借助于公知的探测炭化室压力的压力传感器，例如在上升管的根部、在弯管处、在门的区域或其它合适的位置上进行测量。所测得的压力用作压力调节的指令参数，通过改变水封的供水量来实现调节。

另一种可能性是采用荒煤气体积流作为调节的指令参数。

当然，在例如停止进行压力测量时还可以根据焦化时间、在上升管中的荒煤气的温度、或其它合适的参数进行单纯的压力控制，而不必经过标称值/实际值的比较。

根据本发明，气体压力的调节可以在最大水封高度的区域中进行。通过提高水封使炭化室压力有目的地提高。因而提供了延长荒煤气停留时间的可能性。由于裂化反应产生了一种例如带有提高了的氢含量与降低了的焦油提取量的荒煤气成份。

根据本发明，在节流装置打开时，气体在降低了收集器压力的情况下被抽出。这样，在收集器内甚至存在着负压。这种变小了的收集器压力作用于焦炉炭化室，使荒煤气在焦化开始和焦化期间能够比迄今为止更容易地从焦炉炭化室逸出并由此避免了在炭化室出现高压。因此可以降低在公知技术中一直依赖较高的收集器压力的炭化室压力，因为目前较小的、甚至可能是负压的收集器压力能够直接作用到炭化室内，并因而能够用降低了的荒煤气停留时间实现增强了的抽吸。

缩短荒煤气停留时间给气态煤炭化工产品提供了保护。这意味着在氢含量降低时气体内的甲烷组份增大。其结果是提高了气体的燃烧值、荒煤气的密度和沃布指数(Wobbezah1)。此外，通过降低收集器的压力会导致荒煤气迅速抽出。由此可以将煤中的水份很快地从炭化室填塞料中除去并因而降低了炼焦时的单位能耗。

根据本发明，节流作用可在最大水封高度和最小水封高度之间实现。

如果焦炉炭化室内的气体压力由于改变了荒煤气排气而降低，炭化室压力就会降低到对每个炭化室来说是可分别调节的气体压力。如果气体压力到达或低于预先确定的炭化室压力，就会通过伺服电动机来操纵摆动碗座，从而缩小了气体通道中的自由横截面。在面积相等的环形缝隙的情况下，摆动碗座不通过由炭化室最小压力控制的伺服电动机来关闭，而是在装料过程完后直接关闭。通过收集器喷洒的连续流动的煤水使水到达封闭住的摆动碗座中。在摆动碗座中的水根据通过碗座的流出横截面流出的水量和流入的水量而升高到一定的水封高度。焦炉内的气体压力因而随着水封高度升高。水封高度可以通过水量进行调节，因而使每个单个焦炉炭化室可以分别进行调节。

对水封高度的限制是通过摆动碗座的边缘高度来实现的，也就是说，当煤水不经过调节而流入摆动碗座时，最大的水封高度通过碗座边缘高度来限制，过剩的水越过摆动碗座边缘流入收集器内。通过调节水的流入量就可以对每个所希望的水封高度进行无级的调节，因此可以用简单的方式对每个单个的焦炉分别进行调节。对存在在每个炭化室内的压力进行连续测量并将其用作用于调节水封高度的指令参数。在这种情况下，在每个焦炉炭化室内的压力要确定成使得没有环境空气能够被吸入焦炉内，也就是，在炭化室底总是存在一个轻微的超压。

根据本发明，本发明的可调节的水封有利地用于带有双收集器的焦炉的运作中。在一个或另一个收集器中的荒煤气流通过不同的水封高度来控制，在此情况下，两个收集器的收集器压力可以不同并且可以与炭化室的高度无关地进行调节。由于收集器压力跟炭化室高度无关，因此可以将收集器压力调节到比迄今必需的收集器压力低一些、或甚至在收集器中存在负压。因此就不须要对两个收集器进行附加的抽吸、例如高压水抽吸。

通过本发明的可与炭化室压力无关地进行调节的收集器压力可以增大荒煤气的抽吸并且不再需要像迄今为止那样在不可改变的收集器压力的情况下间接地加大抽吸横截面。不管是否可以连续抽吸，总要在炉内保持一个最小的气体压力而保证在气体发生变少的情况下阻止可能发生的空气进入焦炉炭化室内。

根据本发明，在焦炉炭化室内的压力可以调节成使压力恒定地处在本身已公知的炭化室最小压力的水平上。通过这种方法可以使从所有炉泄漏产生的放射相对于传统的方法有显著的降低。与通常的方法相反，在本发明的方法中不存在焦炉炭化室处于负压区域并因而导致空气进入炭化室内的危险。

本发明的摆动碗座以及作为浸入管的上升管弯头延长部都可以设计成跟以上所述的实施例不同的结构形式。供水也同样可以用不同的方式来实现。在下面将借助附图对本发明的各种实施例进行详细说明。在附图中，

图1示出本发明的摆动碗座的一个实施例；

图2示出本发明的摆动碗座的另一个实施例；

图3示出设计成板状的节流装置的实施例；

图4示出采用本发明的摆动碗座的气压调节的原理图；

图5示出炼焦炉的水封式双收集器工作方式的原理图；

图6与7示出本发明的碗座的另外的实施例；

图8示出上升管弯头延长部的各种可能结构形式；

图9示出本发明的水封的一个实施例；

图10示出本发明的炭化室压力调节的另一种可能结构形式；

图11示出本发明的水封的调节水的一种特殊实施例；

图12示出炭化室压力对焦化时间的关系曲线。

图1示出一个摆动碗座1，其上带有一个该摆动碗座可随其转动的转轴2。浸入管4伸入处在水平位置的摆动碗座1中，使水封可以到达摆动碗座1的碗缘5。根据流入的水量，水或者只通过缝隙3流出，或者在水大量输入时通过缝隙3与碗座上边缘5流出。水量可以这样来调节，使得水封高度可调节到在缝隙3与碗座边缘5之间。

图2示出带有设计成锥体的底部8和流出缝隙7的摆动碗座6，流出缝隙通过隔挡9隔断。

图3示出一块通过一个带有可调节的止挡12的转轴11可在浸入管13下面摆动的板件10。通过没有示出的供水装置可将浸入管13的水位14调节到任何位置上。

在图4中说明一个焦炉炭化室的气压的调节方法。从图4中表明，本发明的摆动碗座1设在收集器21内，上升管23通过上升管弯头22连到收集器上。上升管23以通常的方式连接到炭化室24上。在收集器21、上升管23与炭化室24上设有压力测量点15、25、26、27与28，这些压力测量点通过压力转换器16、29与30连接到一个计算机31上。通过此计算机31可使煤水管道33的阀32通过调节装置17与伺服驱动装置18进行调节。

在炼焦开始时，摆动碗座1被打开，来自收集器21的压力通过上升管弯头22和上升管23作用到炭化室24上。因此所产生的荒煤气可从炭化室24抽出。在压力测量点25、26、27或28上的气压如下降到计算机31预定的极限值以下，就会通过调节装置35、调节驱动装置36和连杆37将摆动碗座1带到水平位置。水就会从管道33流入摆动碗座1内，从而使炭化室内的压力升高。如果炭化室内的压力到达一个在计算机31中预先设定的极限值，进水量就会通过阀32减少到使摆动碗座1的水封下降，直至所存在的炭化室压力相当于所需的数值。按这样的方式，根据所需的炭化室压力，水封可以从0mm上升到最大水封高度直至碗座边缘高度或内部水封高度极限，此时可能有很多配入的水越过碗座边缘流入收集器内。

如果停止对水封高度进行调节，水就不会流入炉子内，炭化室压力就可能最大升高到与最大内部水封高度相应的数值上。

如果希望炭化室压力不下降到由结构决定的边缘高度的水封所预定的压力值以下，在运行中就可以不减少供水量。这样就可以在没有调节的情况下标定一个恒定的炭化室超压，这个超压阻止了环境空气进入炼焦炉内。

图5说明带有本发明的水封的炼焦炉的双收集器工作方式的原理。

在图中表明，两个收集器42与43通过上升管51与52以及上升管弯头49与50跟炼焦炉40的炉顶空间41相连。在两个收集器42与43中设有摆动碗座44与45，这些摆动碗座可通过收集器喷洒装置47与48供水。

在炼焦开始时，摆动碗座44完全打开而摆动碗座45关闭住，也就是处于水平位置。存在在炼焦炉40中的荒煤气通过炉顶空间41到达上升管51和上升管弯头49，再通过打开的摆动碗座44到达收集器42。同时摆动碗座45处在水平位置。因此炼焦炉40通过在摆动碗座45内的水封而与收集器43分隔开。两个收集器喷洒装置47与48同时工作。

如果在炼焦过程中荒煤气成份发生变化，为达到所希望的荒煤气质量，可以通过将摆动碗座44摆动到水平位置而将收集器42分隔开，而通过摆动摆动碗座45将收集器43接入。

如果将两个摆动碗座44与45都带到水平位置，就可以根据供水量的减少或增加来提高或降低水封的高度来进行调节。由于通过提高例如在收集器42的摆动碗座44中的水封的高度而使压力升高，荒煤气就会通过在摆动碗座45内带有较低的水封的收集器43被抽出。

因此，可根据荒煤气成份、炭化室压力和所发生的荒煤气量，或者根据炼焦时间，来进行两个收集器42与43的所谓切断或接入。在摆动碗座44与45的水位可以如前所述地调节到所希望的水封高度，并因而将炭化室压力保持在所希望的数值上。由于在装料过程中处于接入状态的收集器具有足够的负压，因此可以取消迄今为止是必需的用高压水或泄放管来辅助抽出装炉烟气的措施。

图6示出本发明的摆动碗座的另一实施例。在图中示出一个带有漏斗形结构的底部61的摆动碗座60。该漏斗形底部61设有流出开口62与63。流出开口62与63设置在不同高度上。较重的凝结物组份和水从下面的流出开口62流出，较轻的凝结物组份和水从上面的流出开口63流出。

因此，重的凝结物组份连续地由摆动碗座60送到流出口62。通过排水口63可使摆动碗座60中的水位保持在一个确定的高度上。

在图7中示出本发明的摆动碗座的另一实施例。摆动碗座70具有一个流出口71。如果摆动碗座70例如在装料过程中向下摆动，流出口71会自动地通过清洁销将可能粘附在其上的沉积物去掉。

很明显，在此实施例中也可以设置多个流出口和与之相应的多个清洁销。

图8中示出起浸入管13作用的上升管弯头延长部的各种可能的结构形式。在这些实施例中，浸入管13的边缘改变成不再具有如前所述的实施例中那样的与压力调节水的水平面完全平行的边缘(图8(a))。试验表明，与水平面平行的边缘会引起压力调节的突变并引起水封的波动。

如果将边缘设计成如图8(b)～8(g)所述的形式，就可以防止在上升着的水平面到达该边缘时出现冲击式的完全水封，从而避免了压力调节的突变。

图9示出本发明的水封的一个实施形式，在该实施形式中完全取消了本发明的摆动碗座。水封通过一个U形延长的上升管弯头来实现。该U形上升管弯头延长部90设有凝结物与水的流出开口91。荒煤气通过上升管弯头与上升管弯头延长部90送入收集器95中。如果炭化室压力下降，就可以通过增加供给上升管喷洒的水量来加大注入的水量来使在上升管弯头延长部90的水位上升并使自由的气体出口横截面减小。这个横截面的缩小可上升到溢出边缘94将U形管横截面完全封住。使用这种装置，本发明的气体压力的调节就可以不用摆动碗座也可以实现。

在图10中，示出本发明的炭化室压力调节的另一种可能的结构形式。在上升管弯头延长部的下面设有一个可沿垂直方向移动的管段102，这管段102通过水封103相对于上升管弯头延长部101密封住。管段102的边缘104的结构相当于图8所示的实施例。边缘104浸入收集器液池105中。本发明的炭化室压力调节通过管段102浸入收集器液池105的不同深度来实现。因此管段102可以放置在‘不浸入’与‘完全浸入’之间的任一位置上。因此炭化室压力调节通过管段102的升降控制来实现。

这种实施例的优点在于，对凝结物和荒煤气来说存在一个完全自由的和固定的管横截面。因此绝不会在凝结物排出时出现堵塞的问题。水位始终与供水的任何调节无关。不存在密封构件磨损的问题。上升管弯头延长部101与管段102之间的密封通过无磨损地工作的水封来实现。根据水封的结构，不会有固体的或剥落的凝结物组份从上升管弯头延长部进入水封中。管段102的升降装置可以设在管段102的侧面、上方或下方。

在图11中，示出本发明的水封的水调节装置的一种特殊实施例。带有上升管弯头延长部111和摆动碗座112的收集器110通过管道113与114供应喷洒水。这种喷洒水可以如已经在上面述及那样用于本发明的水封。在不需要水封的各时间点的那部份水通过管道115直接导入收集器内。由此保证了全部需要输送的水量总是无抑制地送入收集器内，并且每次都有足够的水量来将凝结物输送到收集器液池内。水流的分配通过调节装置117进行，并且是随意的。但必须保证供应冷却荒煤气所需的喷洒水的最小水量。此最小水量对水封不起调节作用。

此实施例的优点在于用于调节目的的泵送能不会被抑制。用于供水的泵总是在相同的负荷下运行。闭锁栓内的可能出现的不密封情况不会造成问题，闭锁栓的密封构件承受很小的压力，因而供水一定不会受到抑制。

在图12中，示出炭化室压力P对焦化时间t的关系曲线。曲线120示出现有技术的炭化室压力对焦化时间的关系曲线。在曲线121上，示出一条经过改变的炭化室压力对焦化时间的关系曲线。如果收集器不是像现在炼焦厂那样必需在超压区工作而是在低压区工作，通过本发明的水封就能够实现此曲线121。在此处理方法中炭化室压力变化到使压力恒定地处在所希望的炭化室最小压力的水平上。此最小压力设定成使得环境空气直到焦化过程终结也不能进入炼焦炉内。

通过这种方法变化(收集器在抽吸区)，使由于所有的炉子泄漏引起的放射比起常规的处理方法(收集器在超压区)显著地减小。

通过将炭化炉压力降低到一个从焦化开始到终结都保持一样的最小压力，就可以降低至今明显存在在炭化室内外之间的压力差。因此在泄漏点的数目与大小相同的情况下消除了产生炼焦炉放射的原因。不需要其它的密封措施就可以在整个焦化时间内达到炼焦炉的这样的放射特性，过去就只在接近焦化终结时由于持续焦化及与其相连的较小的煤气发生量以及压力降低的情况才能达到。

在使用本发明的摆动碗座的运行中，在实施此方法时，摆动碗座总是处在水平位置。只有在装料过程中该摆动碗座朝向垂直方向摆动。

Claims (13)

1.一种调节与控制焦炉炭化室的气体压力的方法，在此方法中，一个设在上升管弯头内的充满水的碗状节流装置根据在炼焦煤产生气体过程中的压力变化来操纵，其特征在于，对每个单个的炉子的节流作用是通过一个在节流装置中的水封高度调节装置根据在各个焦炉炭化室中的实际压力比来进行调节而实现的，即按照在焦炉炭化室中所需的气体压力根据从碗状节流装置流出及流入该节流装置的供水量来调节水封高度。

2.按权利要求1所述的方法，其特征在于，节流作用在最大水封高度的区域中实现。

3.按权利要求1所述的方法，其特征在于，节流作用在最小水封高度的区域中实现。

4.按权利要求1所述的方法，其特征在于，将可调节的水封用于采用双收集器工作方式的炼焦炉上。

5.按权利要求1所述的方法，其特征在于，在焦炉炭化室内的压力调节成使压力恒定地处在本身已公知的炭化室最小压力的水平上。

6.一种实施权利要求1至5所述方法的装置，其特征在于，该装置具有摆动碗座(1)，该摆动碗座设置在上升管弯头(22)的下方，在其碗座底部与碗座边缘之间具有缝隙(3)，该摆动碗座设计成可通过其中接有阀(32)的煤水管道(33)来供应不同的水量，该阀(32)通过伺服驱动装置(18)与计算机(31)跟各个压力测量点(15、25、26、27与28)连接。

7.一种实施权利要求1至5所述方法的装置，其特征在于，摆动碗座(1)的底部(8)设计成带有向上突出的尖顶的锥体并具有通过隔档(9)隔断的流出缝隙(7)。

8.一种实施权利要求1至5所述方法的装置，其特征在于，设有一块板件(10)，该板件可通过一个带有可调节的止挡(12)的转轴(11)可摆动地设置在浸入管(13)的下方，浸入管(13)内的水位(14)可通过带有阀(32)的煤水管道(33)建立，该阀(32)通过伺服驱动装置(18)与计算机(31)跟各个压力测量点(15、25、26、27与28)连接，浸入管(13)的边缘设计成倾斜的或者是带有沟槽或开口的。

9.一种实施权利要求1至5所述方法的装置，其特征在于，摆动碗座(60)设计成带有漏斗形底部(61)，该漏斗形底部(61)在不同的高度上设有流出开口(62)与(63)。

10.一种实施权利要求1至5所述方法的装置，其特征在于，摆动碗座(70)带有一个流出开口(71)，该流出开口(71)设计成使其在朝下方摆动时可被一个清洁销(72)插入。

11.一种实施权利要求1至5所述的方法的装置，其特征在于，该装置设置有带U形延长部(90)的上升管弯头，该延长部(90)设计成带有流出开口(91)和溢出边缘(94)并设计成可通过其中接有阀(32)的煤水管道(33)来供应不同的水量，该阀(32)通过伺服驱动装置(18)与计算机(31)跟各个压力测量点(15、25、26、27与28)连接。

12.一种实施权利要求1至5所述的方法的装置，其特征在于，该装置设有上升管弯头延长部(101)，该上升管弯头延长部(101)在其下方设有一个沿垂直方向可移动的管段(102)，该管段(102)可通过一个水封(103)相对于上升管弯头延长部(101)密封住，该装置具有带阀(32)的煤水管道(33)，该阀(32)通过伺服驱动装置(18)与计算机(31)跟各个压力测量点(15、25、26、27与28)连接。

13.一种实施权利要求1至5所述方法的装置，其特征在于，该装置还设有一个带有上升管弯头延长部(111)和摆动碗座(112)的收集器(110)，该装置还设有用于供水的管道(113、114与115)和一个调节装置(117)。

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