CN1083847A - 调节焦炉碳化室煤气压力的方法 - 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封闭闸板在炼焦煤 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

本发明涉及一种利用设在上升弯管上的可转动杯形封闭闸板在炼焦煤产生煤气时作为相对于压力变化起节流作用的装置来调节焦炉碳化室煤气压力的方法。

DE-PS955681公开了借助于节流机构对炼焦炉组的上升弯管中的煤气压力进行调节，节流机构与作为控制机构的凸轮相连。此外，控制盘的几何形状适应于通常所期望的压力比例。通过在小试内实现的上升弯管节流机构的运转可以从焦炉碳化室开始加煤到碳化周期结束相对于炼焦煤气化时压力的变化对上升管的截面进行调节，以便在碳化室中保持持续不变的较小的超压。

DE-AS1192152公开了一种用于调节焦炉碳化室煤气压力的方法，其中在上升弯管中设置的可转动的杯形封闭闸板相对于炼焦煤气化时压力的变化起节流机构的作用。另外，调节是通过控制盘进行的，控制盘在每个碳化周期内进行旋转并且与封闭闸板上的杠杆臂相连。向处于水平位置的封闭闸板充水，以便获得在炼焦技术中公知的能达到有效密封的液体密封。

公知调节方法的缺点是，一组炼焦炉只相对于预定的作为控制机构的凸轮几何形状进行调节。不可能对单个当时正在放气的炉子单独进行碳化室压力调节。

本发明的任务是提供一种方法，以便根据实际放气情况分别对每个焦炉碳化室的煤气压力进行调节和/或通过分别调节碳化室压力来影响原煤气成分。本发明的另一个任务是提供一种用于完成该方法的装置。

该任务是根据权利要求1特征部分所涉及的方法来完成的，即对每个炉子的节流是通过可调节的水封来实现的，而调节是根据当时焦炉碳化室内的压力情况进行的。

本发明方法的进一步构成是煤气压力调节是在水封的最大高度区域中进行的，由此可延长原煤气在焦炉碳化室内的停留时间。而当煤气压力调节是在水封的最小高度区域内进行时则可由此缩短原煤气在焦炉碳化室内的停留时间。在用双集气管工作的炼焦炉上使用可调节的水封。焦炉碳化室内的压力是这样调节的，即在已知的碳化室最小压力的高度上使压力保持恒定。

本发明任务中的装置包括，节流机构由具有缝隙（3）的转动杯体（1）构成。杯动杯体（1）的底部（8）为锥形结构且具有由隔离体（9）隔开的流出缝隙（7）。转动杯体（1）可由平板10代替，该平板可随轴（11）和可调档板（12）在浸入管（13）的下面转动。转动杯体（60）具有节流出口（62）和（63）的漏斗形底（61）。带有流出口（71）的转动杯体（70）的结构为，在向下转动时采用一个与流出口相配的清洁销（72）。浸入管（13）的边缘为倾斜式边缘或设置成阶梯形或带孔的边缘。上升弯管具有带流出口（91）的上升弯管延伸体（90）。在上升弯管延伸体（101）之下设有可在竖向上移动的管（102），该管通过水封（103）与上升弯管延伸体（101）之间形成密封。集气管（110）由上升弯管延伸体（101）之间形成密封。集气管（110）由上升弯管延伸体（111）和带有管道（113）、（114）、（115）的转动杯体（112）以及用于控制水量的调节装置（117）构成。

可调节的水封可以用传统的转动杯体来进行。在此转动杯体中的水量必须是可调节的。通过增加供水量可以在通常水封的基础上在浸入管内部形成水封（内部水封），通过改变供水量该水封是可调的。

在传统的转动杯体中，水封不能低于杯体边缘。可以通过在已知的转动杯体的杯体上或杯底中设置一个开口来减少水封。还可以使用平行板式杯底以便调节浸入管内部的水封。作为回转式可调流阀设置的集气管也同样可以使用本发明的水封方式。

与传统的转动杯体相比，经改进的转动杯体在杯底和杯边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到的冷凝物流出。在加煤期间本发明的转动杯体与传统的转动杯体一样是打开的。转动杯体也可以在其环形缝隙与打开的上升弯管截面面积相等时从开始就封闭，这时，在这种实施形式中不产生节流效果。

通过这种可调式水封可第一次实现集气管压力和碳化室压力的分隔。这样可以在相同抽吸截面的情况下通过减小集气管压力获得更好的抽吸效果，因为在分隔的基础上通过可调节的水封水使碳化室压力不再取决于集气管的压力。还可以进一步取消在加煤过程中防辐射的已有措施（高压水抽吸、输导管和在例如带有平煤接口的平煤孔中的空气注入）。

在浸入管内部的最大水位高度可以通过设计供水管的截面、通过热电偶安全装置或通过碳化室内的最高压力来确定。

将集气管和碳化室之间的压力清楚分开就可以对每个碳化室内部的压力分别进行调节。因此可以借助于已知的炉压力传感器在例如上升管脚处、弯管处、门区或其它合适位置上测量碳化室压力。将如此测得的压力作为压力调节的指令参数，通过改变水封的供水量来实现调节。

存在的另一种可能性是用原煤气体积流作为调节的指令参数。

当然，在例如中止测量时也可以根据碳化时间、上升管中原煤气的温度或者其它合适的参数进行纯粹的压力控制，而不必经过标准值/实际值的比较。

根据权利要求2，煤气压力的调节也可以这样实现，即在最大水封高度的区域内对煤气压力进行调节。通过提高水封高度可达到增加碳化室压力的目的。这样可以延长原煤气停留时间。由于裂化反应而形成了具有较高氢含量和较少焦油量的原煤气成份。

根据权利要求3，在节流机构打开时，集气管压力减小从而将煤气抽出。这样，在集气管中产生了负压。这种较小的集气管压力作用于焦炉碳化室，会使原煤气在碳化开始和碳化期间很容易从焦炉碳化室中导出并由此可以避免在碳化室内产生高压。因此可以减小在已有技术中一直依赖于集气管高压的碳化室压力，因为目前较小的、甚至可能是负压的集气管压力能够直接作用碳化室内并因此能用较短的原煤气停留时间实现较强的抽吸。

缩短原煤气停留时间是为了保护气态的副产品。这意味着在氢含量减少时增加煤气中的甲烷含量。其结果是提高了煤气的燃烧值、原煤气密度和华白指数。此外通过降低集气管压力能导致很快的原煤气抽吸。由此可以将煤中水分很快地从碳化室填料中除去并因此降低炼焦时的单位能耗。

在根据权利要求3或权利要求2的调节状态之间可调整和调节每个所希望的水封高度。

焦炉碳化室中的煤气压力因可变的原煤气放出而减小，从而使碳化室压力减小到对每个碳化室来说能分别调整的煤气压力。该煤气压力达到或低于预先确定的碳化室压力，这样通过伺服电机来操纵转动杯体并由此减小了煤气通道中的自由截面。在环形缝隙而积相等的情况下杯体在加煤之后直接关闭，转动杯体不需要通过由碳化室最小压力控制的伺服马达而关闭。通过集气管喷淋的连续流动的煤水使水到达封闭的转动杯体中。根据通过杯体流水截面流出的水和流入的水使转动杯体内的水上升到一定的水封高度。由此焦炉内的煤气压力将随水封高度而升高。水封高度可通过水量进行调节，因此可分别对单个焦炉碳化室压力进行调节。

对水封高度的限制是通过转动杯体的边缘高度来实现的，也就是说，当煤水不经调节而流入转动杯体时，最大的水封高度将受到杯体边缘高度的限制而且溢出的水越过转动杯体的边缘流入集气管中。通过调节水的流入量可以对每个所希望的水封高度进行无级调节，因此可以用简单的形式和方式对每个炼焦炉的碳化室压力进行分别调节。对每个碳化室内的压力进行连续测量并将其作为用于调节水封深度的指令参数。在此，对每个焦炉碳化室的压力是这样进行确定的，即不将大气吸入炉内，也就是说，在炉底部总是存在比碳化室内略小的超高压。

根据权利要求4，一种对双集气管焦炉的工作很有利的方式是本发明的可调式水封。在一个或另一个集气管中的原煤气流可以通过不同的水封高度进行控制;在此两个集气管的集气管压力可以不相同并且不受碳化室高度的影响。由于集气管相对于碳化室高度的独立性因此可以将集气管压力调节到比目前必须的集气管压力小一些或者在集气管中形成负压。这样就没有必要通过两个集气管进行附加抽吸，例如高压水抽吸。

通过本发明的与碳化室压力无关的可调集气管压力可以增加原煤气的抽吸并且不再需要象迄今为止所做的那样在不改变集气室压力的情况下间接地增大抽吸截面积。不管是否可以进行连续抽吸，都要使炉内总是保持最小煤气压力而且可因此确定阻止产生较少煤气时可能进入焦炉碳化室内的空气。

根据权利要求5，可以对焦炉碳化室内的压力这样进行调节，即使压力定是保持在已知碳化室最小压力的高度上。通过这种方式可以使所有炉内泄漏产生的辐射与传统的方式相比而极大地减少。与通常的方法相比本发明的方法不存在使焦炉碳化室处于低压区的危险和使空气进入炉室内的危险。

本发明的转动杯体可以由与上述实施形式不同的形式，如作为浸入管的上升弯管延伸体的实施形式构成。同样也可以用不同的方式供水。本发明的不同实施形式将在下面结合附图进行详细的描述。

图1是本发明的转动杯体的一种实施形式，其中

图2是本发明的转动杯体的另一种实施形式，其中

图3是由平板形成节流机构的实施形式，其中

图4是用本发明的转动杯体调节焦炉碳化室煤气压力的原理图，其中

图5是水封式双集气管工作的焦炉的原理图，其中

图6和图7是本发明的杯体的另一种实施形式，其中

图8是上升弯管延伸体的不同的可能形式，其中

图9是本发明的水封实例，其中

图10是本发明的碳化室压力调节的另一种可能形式，其中

图11是本发明的水封的一个水调节的具有实例，其中

图12是碳化室压力与碳化时间的关系曲线。

图1表示带有轴2的转动杯体1，转动杯体1可随轴2转动。一个浸入管4从活动杯体1中的水平位置上耸起，水封可以达到转动杯体1的杯体边缘5处。根据流入的水量，水或者仅通过缝隙了流出或者在水量增大时通过缝隙3和杯体5的上部流出。可以这样调节水量，即使得水封高度处在缝隙3和杯体边缘5之间。

图2表示带有锥形底8和流出缝隙7的转动杯体6，流出缝隙7由隔离体9隔断。

图3表示平板10，该平板可随带有可调档板12的轴11在浸入管13的下面上下摆动。通过没有示出的水的增量可以将浸入管13中的水位14调到任何位置上。

图4描述了调节焦炉碳化室煤气压力的方法。图4表明，转动杯体1设在集气管21中，上升管23通过上升弯管22与集气管21相连。上升管以通常的方式与焦炉碳化室24相连。在集气管21、上升管23和焦炉碳化室24上设有测压点15、25、26、27和28，这些测压点通过压力转换器16、29和30与计算机31相连。通过计算机31可以对与调节器17和伺服驱动器18相连的煤水管33的阀32进行调节。

在炼焦周期开始时转动杯体1被打开，而且来自集气管21的压力通过上升弯管22以及上升管23作用于焦炉碳化室24中。由此可将相应的原煤气从焦炉碳化室24中抽掉。测压点25、26、27或28处的压力下降至计算机31预定的极限值以下，这时通过调节器35、伺服驱动器36和杠杆37将转动杯体1带到水平位置。现在水人管道33流到转动杯体1中，由此使焦炉碳化室内的压力上升。如果碳化室压力达到计算机31中预先设定的极限值，那么通过阀32将使进水量减少，以致于使转动杯体1中的水封下降，直到所保留的碳化室压力符合希望的值为止。按照这种方式可以根据需要的碳化室压力使水封从零毫米增加到最大水封高度直至增至杯体边缘高度或内部水封高度极限，这时可能有很多的水通过杯体边缘流到集气管中。

停止对水封高度的调节，水就不会流入炉内，而使碳化室压力值最大可上升到与最大的内部水封高度相应。

如果希望碳化室压力不下降到水封高度为边缘高度时所预定的压力值，则可以不减少供水量。这样可以在不进行调节的情况下产生恒定的碳化室超高压，该压力阻止了大气进入焦炉。

图5表示包括本发明水封形式的焦炉的双集气管工作方式原理图。

从图中可知，两个集气管42和43通过上升管51和52以及上升弯管49和50与炼焦炉40的炉顶空间41相连。在两个集气管42和43中设有转动杯体44和45，通过集气管喷淋装置47和48向该转动杯体44和45送水。

碳化开始时，转动杯体44完全打开而转动杯体45关闭，即处于水平位置。在焦炉40中存在的原煤气通过炉顶空间41到达上升管51和上升弯管49再通过打开的转动杯体44进入集气管42。同时转动杯体45处于水平位置。由此通过在转动杯体45内的水封而使焦炉40与集气管43隔开。同时，两个集气管喷淋装置47和48开始工作。

如果在碳化过程中原煤气成分发生变化，那么为达到所期希望的原煤气质量可以通过转动水平位置上的转动杯体44将集气管42隔开而通过转动杯体45将集气管43连通。

如果把转动杯体44和45都带到水平位置，那么可以根据供水量的减少或增加通过升高或降低水封高度来实现调节。由于经过增加例如集气管42的转动杯体44中的水封高度使压力升高，所以在转动杯体45中水封高度降低的情况下可通过集气管43将原煤气抽掉。

因此，根据原煤气成份、碳化室压力和产生的原煤气量或根据碳化时间可进行所谓的打开或关闭集气管42和43的操作。可以如上所述将转动杯体44和45中的水位调到所希望的水封高度并由此使碳化室压力保持在所希望的值上。由于在加煤过程中处于关闭状态的集气管中具有足够低的负压，所以可以取消迄今为止必不可少的通过高压水或输导管对加煤时放出的气体进行附加抽吸的过程。

图6表示本发明转动的杯体的另一种实施形式。如图所示，其表示一个带有漏斗形底部61的转动杯体60。漏斗形底部61上设有流出口62和63。流出口62和63具有不同高度。从下部的流出口62流出重的冷凝物部分和水，而从上部的出口63流出轻的冷凝物部分和水。

这样，由转动杯体60不断地向出口62输送重的冷凝液部分。通过排水口63可以使活动杯体60中的水位保持在确定的高度上。

图7中描述了本发明转动杯体的另一种实施形式。在转动杯体70上设有流出口71。如果转动杯体70例如在加煤过程中向下回转，流出口71会自动通过清洁销70将可能粘在其上的沉积物除去。

很显然，在这种实施形式中也可以设置多个流出口和与之间相应的多个清洁销。

图8中描述了起浸入管13作用的上升管弯管延伸体可能出现的各种结构。在这些实施形式中，浸入管13的边缘可以变为不再具有如上述实施形式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使压力调节过量和引起水封波动。

如果将边缘设计成如图8（b-g）所述的形式，那么当水位上升到边缘时，就可以避免突然的完全水封。从而可以防止压力调节过量。

图9表示本发明的水封形式的一个实例，在该实施例中完全取消了本发明的转动杯体。水封通过一个V形延伸的上升弯管来实现。U形上升弯管延伸体90上设有用于排出冷凝物和水的流出口91。原煤气通过上升弯管和上升弯管延伸体90送入集气管95中。如果碳化室压力下降，则可以通过增加由上升管喷淋的供水量来加大流动的水量而使上升弯管延伸体90中的水位上升并使自由的气体出口截面减小。这个较小的截面将上升到直到完全封住V形管截面并达到溢出边缘94。使用这种装置可以在没有转动杯体的情况下实现本发明的煤气压力调节。

图10中描述了根据本发明进行碳化室压力调节的另一种可能性。在上升弯管延伸体101的下部设有一个竖向运动的管102，该管102通过浸入液103与上升弯管延伸体101之间形成密封。管102具有与图8所示实施形式相应的边缘104。边缘104插在集气管浸水部105中。本发明的碳化室压力调节是通过管102在集气管浸水部中不同的水封高度来实现的。因此管102可以处在“不浸入”和“完全浸入”之间的任一位置上。，由此碳化室的压力调节可以通过对管子102的升降控制来实现。

这种实施形式的优点是，对于冷凝物和原煤气来说具有完全自由的和恒定的管截面。这样在冷凝物排出时很少会出现堵塞问题。水位不受供水量调节的影响而保持恒定。不存在密封元件损坏的问题。上升弯管延伸体101和管道102之间的密封是通过不损坏的工作的水封来实现的。根据水封的结构不会有固体的或脱落的冷凝物部分从上升弯管延伸体进入水封中。管102的升降装置可以设在管102的侧面、上部或下部。

图11描述了本发明水封的一种特殊水调整节实例。具有上升弯管延伸111和转动杯体112的集气管110通过管道113和114提供喷淋水。这种喷水形式可以用如上所述本发明的水封方式代替。在不需要水封的各时间点可以将水通过管道115直接送入集气管中。由此保证了所输送的全部水量总是无阻塞的送入集气管并且每次都有足够的水量供向集气管集水部分起传输冷凝物使用。水流的分配是由调节装置117进行的并且是随意的。但必须要保证，提供用于冷却原煤气所规定的最小喷水量。最小水量对水封没有调节作用。

这种实施形式的优点是，不会抑制用于调节目的的抽吸能。用于供水量的泵总是在相等的负荷下进行。闭锁栓内部可能出现的不密封性不会造成问题而且闭锁栓的密封件受力很小，在这种情况下供水量不会受抑制。

图12描述了碳化室压力P与碳化时间t的关系。曲线120表示在已有技术中碳化是压力与碳化时间的关系。曲线121中体现了在本发明的碳化期间碳化是压力的变化过程。如果集气管不是象现在焦化厂那样需要在超高压区工作而是在低压区工作，那么该过程可以通过本发明的水封来实现。在该过程中碳化室压力是这样变化的，即，使得该压力恒定保持在所希望的最小碳化室压力的高度上。该最小压力是这样测得的，即在碳化结束时没有空气进入炉内。

通过这种过程改变（集气管处在负压区），可以使因炉体泄漏而引起的辐射比传统的方法（集气管处在超压区）大为减少。

通过降低碳炉室压力使其从碳化开始到碳化结束一直保持在恒定的最小压力值，可以减小迄令为止在各碳化室内外压力之间一直明显存在的压力差。由此可以在泄漏处的数量和大小一样的情况下消除引起焦炉辐射的起因。在没有其它密封措施的情况下，焦炉的辐射现象将在整个碳化过程内持续，象过去一样，在由于持续焦化而使碳化过程快要结束时和由此相互结合而产生少量煤气时以及压力下降时都会产生这样辐射。

本发明的转动杯体在工作时的整个过程中自始至终处于水平位置。只有在加煤过程中该转动杯体才在竖向上转动。

Claims (14)

1、调节焦炉碳化室煤气压力的方法，其中设在上升弯管上的可转动的杯形封闭闸板在炼焦煤产生煤气时作为与压力变化相对应的节流装置，其特征在于，对每个炉子的节流是通过可根据供水量变化进行调节的水封来实现的，而该调节是根据当时焦炉碳化室内的压力比进行的。

2、如权利要求1的方法，其特征在于，煤气压力调节是在水封的最大高度区域中进行的，并且由此而延长了原煤气在焦炉碳化室内的停留时间。

3、如权利要求1的方法，其特征在于，煤气压力调节是在水封的最小高度区域中进行的并且由此而缩短了原煤气在焦炉碳化室内的停留时间。

4、如权利要求1的方法，其特征在于，在用双集气管工作的焦炉上使用可调节的水封。

5、如权利要求1的方法，其特征在于，炼焦炉碳化室内的压力是这样调节的，即在已知的碳化室最小压力的高度上使压力保持恒定。

6、用于完成权利要求1-5的一个或多个方法的装置，其特征在于，节流机构由具有缝隙（3）的转动杯体（1）构成。

7、如权利要求6的装置，其特征在于，转动杯体（1）的底部（8）为锥形结构且具有由隔离体（9）隔开的流出缝隙（7）。

8、如权利要求6的装置，其特征在于，设有平板10，该平板可随轴（11）和可调档板（12）在浸入管（13）的下面转动。

9、如权利要求6的装置，其特征在于，转动杯体（60）具有带流出口（62）和（63）的漏斗形底（61）。

10、如权利要求6的装置，其特征在于，带有流出口（71）的转动杯体（70）的结构为，在向下转动时采用一个与之相配的清洁销（72）。

11、如权利要求6的装置，其特征在于，浸入管（13）的边缘为倾斜状边缘或设置成阶梯状或者带孔的边缘。

12、如权利要求6的装置，其特征在于，上升弯管上具有带流出口（91）的上升弯管延伸体（90）。

13、如权利要求6的装置，其特征在于，在上升弯管延伸体（101）之下设有可在竖向上移动的管（102），该管通过水封（103）与上升弯管延伸体（101）之间形成密封。

14、如权利要求6的装置，其特征在于，集气管（110）由上升弯管延伸体（111）和带有管道（113、114和115）的转动杯体（112）以及用于控制水量的调节装置（117）构成。

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