CN201228256Y

CN201228256Y - 焦炉排放管道系统

Info

Publication number: CN201228256Y
Application number: CNU2007201959020U
Authority: CN
Inventors: 埃米尔·洛纳尔迪; 托马斯·汉斯曼; 斯特凡诺·皮沃; 毛里齐奥·比索尼奥
Original assignee: Paul Wurth SA
Current assignee: Paul Wurth SA
Priority date: 2007-06-08
Filing date: 2007-10-26
Publication date: 2009-04-29
Anticipated expiration: 2017-10-26
Also published as: RU2470062C2; US20100187087A1; TW200911974A; BRPI0812413A2; BRPI0812413B1; CA2689163A1; WO2008148783A1; RU2009148987A; EP2160449B1; KR101477590B1; KR20100020483A; CN101688120A; JP5205451B2; CN101688120B; UA100857C2; US8491757B2; EP2160449A1; TWI440705B; DE08760470T1; JP2010529247A

Abstract

一种焦炉排放管道系统，包括：集装管(10)，用于将焦炉煤气从焦炉传输到集流管(14)；至少一个喷嘴(18)，在所述集装管中；以及带有排放管(20)的排放部(19)，其中该排放管具有排放口(22、222)。门部件(24；124a、124b；224；324；424)与排放口(22、222)共同作用，并且可沿着排放口移动，用于为排放管的末端提供关闭表面，从而所述排放口的打开面积能够变化，以控制到集流管(14)的流量比率。

Description

焦炉排放管道系统

技术领域

本实用新型总体上涉及焦炉结构，尤其是一种焦炉的排放管道，其具有流量控制阀，用于调节从每个独立炉室流到集流管的原料气体。

背景技术

通常，在包括焦炉组的炼焦设备中，源自每个炉室的原料气体(蒸馏气体和水蒸汽)通过排放管道引导到集流管，该集流管通常延伸超过焦炉组的全部长度。排放管道本身通常具有竖管(也称作立管或上升管)，其从炉顶和鹅颈管向上延伸，也就是一个与竖管顶部连接并且引导到集流管的短弯管。一个或多个喷嘴被安置在鹅颈管中，以将原料气体从大约700-800℃冷却(骤冷)到80-100℃的温度。

为了独立地控制在每个焦炉室中的气压，已知地在排放管道中或在其集流管中的排放口处设置一个控制阀，其可以关闭或节流通过排放管道的气流。这种装置提供了在蒸馏期间持续控制炉压的能力，以至于通过在集流管中保持负压而避免在蒸馏处理的第一阶段期间的过压，由此可以完全减少来自于门、装料孔等等的排放物。此外，当炼焦气体流量比率低时，持续的炉压控制可以避免在蒸馏的最后阶段期间炉底处的相对负压。

例如在US 7,709,743中描述了已知类型的压力控制阀。该阀安置在鹅颈管的垂直排放部的排放末端处的集流管内部。阀可以控制炉室中的背压并且基于阀中水位的调节，提供原料气体流过的阀口面积的变化。

EP 1 746 142涉及一种减少焦炉中的污染排放物的方法，该方法使用到一种能够以横轴枢转的罐阀。每个蒸馏室将经由这种插入的罐阀而通过鹅颈管连接到集流管。在独立的蒸馏室中的炉压通过压力传感器来检测，并且调整罐阀位置以便于根据炉中的压力控制到集流管中的流量比率。在一个实施例中，阀部件具有弯曲的管型金属结构，以在开启打开冲程期间限制流通横截面。尽管该阀的设计可靠，但在流量比率控制中还是没有很大的改进。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种可选的焦炉排放管道系统，其具有已改进的、完善的流量控制能力。该目的将通过权利要求1中的焦炉排放管道系统来实现。

本实用新型涉及一种焦炉排放管道系统，包括：具有排放部的集装管，该排放部具有包括排放口的排放管；门部件，其与排放口协同作用，用于控制到集流管的流量比率。至少一个喷嘴优选设置用于冷却来自于炉的原料气流。

根据本实用新型的一个重要的方面，门部件被设计成可以沿着排放口移动，以便为排放管末端提供关闭面。这可以改变排放口的打开面积以控制到集流管的流动比率。

相对而言，阀具有关闭件，其在打开位置被抬起离开阀座(例如通过EP 1 746 142的罐阀)，在本实用新型中使用的门部件具有沿着排放口移动的操作运动。门部件，相对于排放口来看，在排放口的前面横向地稍微移动，而不是远离于排放口(相对于接近而言)。实际上，对于高流量比率而言，门部件有利地在一个位置中，在该位置根本不覆盖/阻隔排放口(通常是横向放置)。局部阻隔是通过在排放口下面逐步地移动门部件而覆盖排放口的所希望的比例来实现。由于很难精确地控制阀部件和阀座之间的空间，因此在实践中通过阀设计(关闭件在打开位置被抬起离开阀座)是不可能的。由于没有抬起运动，因此阻隔排放口的部分关闭件可以被保持在距离管道末端恒定的距离：这将可以精确地控制打开面积，同时限制由于关闭件和排放管之间的操作空隙而引起的泄漏。

门部件的关闭面可以是平坦的或弯曲的。在平坦的门部件的情况下，操作运动可以是从排放管(完全打开)的侧面到排放管下面所希望位置的简单移动，以部分地或完全地阻隔排放口。

可选地，门部件的关闭面可以是弯曲的，在这种情况下，关闭件可以围绕枢轴进行枢转操作运动，以便于沿着排放口枢转进而阻隔期望比例的排放口(优选在0到100％之间)。因此，门部件可以为排放管末端提供大体上凸起或凹入的轮廓，优选具有恒定的曲率半径。在实践中，门部件可以是一种球形或圆柱形的帽。

为了在蒸馏阶段之前改进流量调节性能，至少一个切断部分(cut-out)有利地安置在门部件或排放口周围的排放管中，从而在门部件的部分枢转冲程期间形成可变的断面开口。切断部分优选被定位成，由于门部件已经被逐步地关闭，以减少排放口的打开面积，因此除了由切断部分限定的开口之外，后者被门部件完全阻隔，其自身可以通过门部件沿关闭方向进一步的移动而被减小。

这种具有良好流量控制性能的阀设计提供了一种简单并有效的解决方案，用于在焦炉内部的低压时精确地控制到集流管的流量(通常在蒸馏阶段结束之前)。

切断部分的形状和数量可以根据需要来配置，以便于提供通过阀的期望的流量特性。优选地，一个或多个切断部分设置为从部件的边缘向内部延伸。在这种情况下，切断部分被排放管支撑，其例如可以在沿着关闭件的曲率的排放管的底部安置在内部延伸边缘中。在另一实施例中，多个切断部分通过一系列的孔形成在门部件中，围绕其边缘设置。

为了能够简单地实现，切断部分(或多个)安置在门部件中，从而排放管可以是简单的圆柱形或截头圆锥形的管。优选地，切断部分从门部件的边缘向内延伸。切断部分在一个位置处安置在关闭件中，在该位置处该关闭件在门部件的关闭冲程结束之前将形成减小的、可变的断面开口。例如，切断部分可以设置在门部件的引导边缘(leading edge)上，从而从门部件的给定位置开始，除了由切断部分和排放口的边限定的打开面积以外，门部件将完全地阻隔排放口。

有利地，门部件以这样的方式设计，即在关闭位置中，其外围边沿向上延伸超过排放口的末端，从而当处理液体聚集到门部件腔中时，液封形成并且关闭口部件和门部件之间的操作间隙。

优选地，门部件的凹入(或凸起)表面轮廓具有与枢转轴同轴的曲率中心。这使得门部件能够以两个部件之间的恒定操作间隙围绕排放口枢转。可选地，枢转轴和曲率中心之间可以存在轻微的位移，以在关闭位置提供部件之间的金属接触。

在一实施例中，排放管延伸到连接集流管的排放罩(dischargecage)中；并且喷射装置被设置成对排放管的外壁进行喷雾。喷射装置有利地设置在排放罩中，使得在门部件的某个部分打开位置中，所喷射的液体在排放管的外壁和门部件腔之间流动并形成液封。

为了避免水在排放管中积聚到某个等级之上，过流装置可以结合于排放管中，过剩的水会被排出到排放罩中。

传统类型的罐阀可以设置在门部件的下游，用于实现排放管道的封口。然而，如前面所述，当门部件形成具有延伸超过排放口的边沿的腔体时，由于液封形成在门部件腔中，因此不需要这种罐阀。

任何适当的驱动装置都可以用于围绕其轴枢转门部件。通常，门部件可以被一个或两个臂来支撑，该臂的相对端可以被容纳在与枢转轴一致的轴承中。启动机构可以被设计成用于实现手动和/或自动的启动。

在一实施例中，关闭件是具有被截去边缘的球形帽，该被截去边缘形成门部件的平坦的引导边缘。对于球形帽来说，这是有意义的可选方案，因为在与圆形的排放口相结合时，引导边缘可以提供更狭窄的流动区域。

本实用新型还涉及一种炼焦设备，其包括焦炉组和集流管，其中来源于每个独立炉体的气体通过前述限定的焦炉排放系统被引导到所述的集流管。在装备有这种排放管道的炼焦设备中，炉压能够在蒸馏期间被持续地控制，以便于通过在集流管中保持负压，避免在蒸馏处理的第一阶段期间的过压，从而可以全面地减少来自于门、装料孔等等的排放物。另外，当原料气体流量比率低时，这种持续的炉压控制还可以避免在蒸馏的最后阶段期间在炉底处的相对负压。

附图说明

参照附图，本实用新型将从以下一些非限制的实施例的描述中变得更加明显，其中：

图1是根据本实用新型的焦炉排放管道系统的第一实施例的垂直截面图，门部件处在关闭位置；

图2是图1的管道系统的截面，门部件处在部分打开位置；

图3是图1的管道系统的截面，门部件处在完全打开位置；

图4是图1的门部件和排放管的垂直截面图；

图5是图1的门部件和排放管的垂直截面图，垂直面(cuttingplane)包含有门部件的枢转轴；

图6是图1的门部件透视图；

图7是图4中示出的结构的顶视图；

图8是具有圆柱形门部件和正方形排放管的可选实施例的顶视图；

图9是图8的门部件的透视图；

图10是具有圆柱形门部件和正方形排放管的另一实施例的顶视图；

图11是图10的门部件的透视图；

图12是门部件和排放管共同运转的可选实施例的垂直截面图；

图13是图12的正视图；

图14是门部件和排放管共同运转的另一实施例的垂直截面图；

图15是图12的前视图；

图16是图14的顶视图；

图17是图14的门部件的透视图；

图18是门部件和排放管共同运转的又一可选实施例的垂直截面图；

图19图18的前视图；以及

图20图18的排放管的自下而上的透视图。

具体实施方式

图1示出了根据本实用新型的焦炉排放管道系统的优选实施例。该系统由集装管构成，集装管用于将原蒸馏气体从独立的焦炉室传输到集流管。在本实施例中，集装管包括竖管(未示出)，其底部与焦炉的顶部(未示出)连接，例如焦炉组的槽型室。参考标识12表示鹅颈管(弯曲管)，该鹅颈管用于将原焦炉气体(箭头16)从竖管的上部传输到炼焦设备的集流管14，并且通常延伸超过焦炉组的全部长度。这些管部件可以通常设置有耐火衬砌。炉室排出的温度大约700到800℃的气体在鹅颈管12中通过一个或多个喷嘴18(喷射例如氨水等的处理液)冷却到80到100℃。

鹅颈管12和集流管14的中间是排放部，通常以19表示，其具有圆柱形(也可以是圆锥截面)的排放管20，该排放管具有排放口22。因此，鹅颈管部12中已冷却的气体通过排放部19流到集流管14。门部件24与排放口22协同作用以控制/节流到集流管14的气体流量比率。

值得注意的是，门部件24被设计成可以沿着排放口22移动，这能够改变排放口22的打开面积，在本实施例中，门部件可以围绕枢转轴26(垂直于图1的垂直面)枢转，并且为排放管20的底端提供大体上凹入面轮廓。凹入面轮廓优选具有实质上与枢转轴26同轴的曲率中心，由此门部件24可以沿着排放口22枢转。该门部件24的主要操作阶段在图1到3中描述。在大量的气体将被排出的蒸馏处理开始时，门部件24处于完全打开位置(侧向停放)，从而没有阻隔排放口22(见图3；也要注意该位置的致密性)。在蒸馏继续时，排放口22的打开面积通过门部件以顺时针方向的枢转而减小，以获得通过排放管道的期望的的流动条件(一个部分打开位置在图2中示出)。在图1中，门部件24处于关闭位置并且完全地阻隔排放口22。

另外，为了提供精确流量控制能力，切断部分30有利地安置在门部件24中，以至于在门部件24的部分枢转冲程期间形成可变的断面开口。这可以从图4-7中更好地理解，其简单地示出了门部件24和排放部19的排放管20。

如在图6中可以看出，在本实施例中，门部件设计为球形帽。一个切断部分30从门部件24的边缘向内延伸(这里，切断部分以关闭方向来看安置在“引导”边缘部或前边缘部)。切断部分30形成为在门部件24的关闭位置中(图1)，其最里面的端部向外超过排放口22。在逻辑上，切断部分30优选基本上垂直于枢转轴26延伸。在图1的位置中，因为切断部分30超过了排放口22的边，因此排放口被完全关闭。

如上文所述，切断部分的目的在于在蒸馏阶段结束之前实现精确的流量控制性能。在图2的位置中，门部件24部分地阻隔排放口，打开面积相应于排放口22的边与门部件24的周缘、引导边缘之间限定的面积。当门部件被进一步关闭(进一步沿顺时针枢转)时，门部件24沿着排放口22向左移动，并且逐渐覆盖更多比例的排放口22。一旦引导边缘的最前面的点到达排放口的边的下面(图2中用虚线F表示的位置)，排放口22被门部件24完全阻隔，除了切断部分30的地方。进一步以顺时针枢转门部件24将逐渐减小由切断部分30和排放口的边限定的打开面积(见图7)，直到切断部分超过边(图1)。

因此，排放管20和门部件24在本排放管道系统中起到节流阀的作用，其具有精确的流量控制能力，这对于在蒸馏阶段结束之前控制压力和流量很有用。

任何适当的驱动装置(未示出)都可以用于围绕其轴26枢转门部件。通常门部件可以被一或两个臂来支撑，其相对端可以被容纳在与枢转轴一致的轴承中。启动机构可以被设计用于实现手动和/或自动的启动。

本节流阀的另一有利的设计方案是，由于门部件24的球形的内部形状和其枢转轴26的位置，该节流阀可以通过管20的底端和门部件24的内腔之间的恒定操作间隙围绕排放口22枢转。最小化该操作间隙实现了限制气体泄漏。当然，在想要精确地控制通过可变的断面开口(形成有如图5的切断部分30)的气体流量比率时，优选的是避免门部件24和排放管20之间重大的气体泄漏。因此，本设计方案这样实现了避免这种泄漏。操作间隙可以例如为大约1mm，但优选为小于一毫米。

如前文所述，在图1的位置中，门部件24完全地阻隔了排放口22。另外，门部件24的周围边缘延伸到排放口22之上。因此，在已关闭的位置中，处理液体将积聚在由门部件形成的腔中，并且上涨到高于排放口22的位置，从而形成液封。在这种情况下，本节流阀也可以紧密地关闭炉室和集流管14之间的联系，从而不需要其他的隔离阀。

在该实施例中，排放部19包括排放罩32，排放管20伸入到该排放罩中。喷射装置34被设置成将处理液体喷射到排放管20的表面上。要注意的是，在图2的结构中门部件24处在部分打开位置，处理液体会聚集到门部件的上方的、外部区域中并围绕排放管20和门部件24之间的操作间隙形成液封(以箭头23表示)。例如用于喷嘴18的氨水也实现了管道部件的清洁。

为了防止在门部件24的已关闭位置中过多的处理液体积聚到高于鹅颈管12，过流装置35有利地安置在排放管20的上部。从图1中可以了解到，上涨到高于过流装置35水平的液体将通过过流装置排出并且落到排放罩32中。在一般的操作条件下，一定水平的水将残留在过流装置中，其避免了气体泄漏。

排放部19通过伸缩接头(expansion joint)连接到集流管14，该伸缩接头存在于罩32的底部和支撑U型外边38的圆柱形连接部36之间。U型边38填充有焦油等材料并且由此而设置有具有伸展能力的密封接头，这在现有技术中是已知的。连接部36具有带凸缘的底部，该连接部将通过该底部连接到集流管14。

虽然不需要，但是由于门部件24的该结构允许致密地关闭排放口22，因此传统的罐阀40可以安置在门部件24的下游。在这里，罐阀40与截头圆锥体的套管24协同作用。在图1中，罐阀40处于关闭的位置：其靠在套管42的底部。在该位置中，罐阀以从上方落下的过程填充并形成液封，这也是已知的。在图2和3中，罐阀40在其打开位置围绕轴44枢转。

图8-11示出了具有圆柱形门部件124a或124b以及正方形排放管120的可选结构。为了设置液体聚集腔，圆柱体的端部被壁150关闭；但是，不需要液封的门不是强制性的。门部件124b(图11)设置有同门部件24形状类似的一个切断部分30，然而门部件124a支撑五个一组的切断部分130。由附图可以了解到，打开及流量控制原理和图1到图7的实施例相同。

值得注意的是，在圆柱形的门部件的情况中，门部件的枢转轴可以从圆柱体的曲率中心轻微地偏移(一到几个毫米)，以便于在支撑一个或多个切断部分的一侧，在门部件124a或124b与排放管120之间获得金属与金属的接触。但是，这些轴也可以是同轴的。

上述实施例提供了一种具有改进的流量控制能力的排放管道，实现了炉背压的精确控制。门部件22可以作为栓以及通过精确的控制功能在蒸馏期间提供持续地控制炉压的节流部件。该流量控制能力通过在集流管中保持负压，实现了避免在蒸馏处理的第一阶段期间的过压，从而可以全面地减少来自于门、装料孔等等的排放物。此外，当焦炉煤气流量比率低时，持续的炉压控制可以避免在蒸馏的最后阶段期间在炉底的相对负压。因此，焦炉压力控制实现了排放物减少(在蒸馏的第一阶段期间)以及防止漏气(在最后蒸馏阶段期间)。

现在转到图12和13，其涉及到一个可选的实施例，其中门部件224是连接到正方形的排放管20的完整的球形帽(也就是不具有切断部分)。

图14到17示出了使用除去顶端的球形帽324作为门部件的另一实施例：从附图中可以了解到，门部件224的引导边缘是平坦的。当帽324位于其顶点时(例如见图4)，该引导边缘与垂直面中的切口(cut)一致。与完整的球形帽324相比，该设计方案可以更简单地精确控制流量(分别比较图12和14，图13和15)。

最后，阀体设计的又一实施例在图18-20中示出。这里，门部件是完整的球形帽(也就是不具有切断部分)，并且用于精确流量控制的切断部分230安置在排放管220中。可以看出，在排放管220的关闭侧上，后者具有边部(lip portion)232，其向内延伸并且具有与门部件424相同的曲率。切断部分230安置在该边部232中。在门部件424的关闭冲程结束之前，该切断部分230提供了精确的流量控制能力，直到排放口222被完全地阻隔。

应当理解的是，本领域技术人员可以设计出门部件，以至于其引导边缘具有成型的形状(具有一个或多个切断部分或除去顶端的部分)，其形成为在关闭冲程/动作结束之前提供期望的流量特征(流量对冲程位置)。

Claims

1.一种焦炉排放管道系统，包括：

集装管(10)，用于将焦炉煤气从焦炉传输到集流管(14)；

至少一个喷嘴(18)，在所述集装管中；

所述集装管包括带有排放管(20)的排放部(19)，所述排放管具有排放口(22、222)；

与所述排放口(22、222)共同作用的门部件(24；124a、124b；224；324；424)，其特征在于，所述门部件可沿着所述排放口移动，用于为排放管(20)的末端提供关闭表面，从而所述排放口的打开面积能够变化，以控制到所述集流管(14)的流量比率，

其中，所述门部件的所述关闭表面具有大体上凸起或凹入(24；124a、124b；224；324；424)的表面轮廓，并且所述门部件具有使其能够沿着所述排放口(22、222)枢转的枢转轴(26)。

2.根据权利要求1所述的焦炉排放管道系统，其特征在于，所述门部件(24；124a、124b；224；324；424)的弯曲表面轮廓具有围绕所述枢转轴(26)定位的曲率中心。

3.根据权利要求2所述的焦炉排放管道系统，其特征在于，所述曲率中心基本上与所述枢转轴(26)同轴。

4.根据权利要求1所述的焦炉排放管道系统，其特征在于，所述弯曲关闭表面具有恒定的曲率半径。

5.根据权利要求1所述的焦炉排放管道系统，其特征在于，所述门部件是球形的(24；224；324；424)或圆柱形的帽(124a、124b)。

6.根据权利要求5所述的焦炉排放管道系统，其特征在于，至少一个切断部分(30；130；230)围绕所述排放口(22；222)安置在所述门部件(24；124a、124b)或所述排放管(20；220)中，以便于在所述门部件(24；124a、124b)的关闭冲程结束之前形成可变的断面开口。

7.根据权利要求6所述的焦炉排放管道系统，其特征在于，所述至少一个切断部分(30；130)设置在所述门部件(24；124a、124b)中，并且优选从所述门部件的边缘向内延伸。

8.根据权利要求1所述的焦炉排放管道系统，其特征在于，所述门部件是被截去顶端的球形帽(324)。

9.根据上述权利要求中任一项所述的焦炉排放管道系统，其特征在于，在所述门部件(24；124a、124b；224；324；424)的关闭位置，所述门部件的周围边缘向上延伸到排放口(22；222)的端部上方，以至于处理液体聚集到门部件腔中形成液封。

10.根据权利要求1所述的焦炉排放管道系统，其特征在于，所述排放管(20)延伸到连接所述集流管(14)的排放罩(32)中；并且喷射装置(34)被设置成喷射所述排放管(20)的外壁。

11.根据权利要求10所述的焦炉排放管道系统，其特征在于，所述喷射装置(34)安置在所述罩(32)中，使得在所述门部件(24；124a、124b)的某个局部打开位置中，所喷射的液体在所述排放管(20)的外壁和所述门部件腔之间流动并形成液封。

12.根据权利要求10所述的焦炉排放管道系统，其特征在于，在包括所述排放管(20)并包围所述排放罩(32)的所述排放部(19)之间插入有鹅颈管(12)和所述集流管(14)；并且其中所述至少一个喷嘴(18)安置在所述鹅颈管(12)中。

13.根据权利要求1所述的焦炉排放管道系统，其特征在于，所述焦炉排放管道系统包括结合到所述排放管(20)中的过流装置(35)，用于将过剩的水排出到所述排放罩(32)中。

14.根据权利要求1所述的焦炉排放管道系统，其特征在于，所述焦炉排放管道系统包括所述排放口(22)下游的罐阀(40)。

15.根据权利要求1所述的焦炉排放管道系统，其特征在于，所述焦炉排放管道系统包括用于所述门部件(24；124a、124b)的可手动和/或自动操作的驱动装置。

16.根据权利要求1所述的焦炉排放管道系统，其特征在于，所述门部件具有带有成型形状的引导边缘，其被设计成在关闭冲程结束之前提供期望的流量特征。

17.根据权利要求1所述的焦炉排放管道系统，其特征在于，至少一个切断部分(30；130；230)围绕所述排放口(22；222)安置在所述门部件(24；124a、124b)或所述排放管(20；220)中，以便于在所述门部件(24；124a、124b)的关闭冲程结束之前形成可变的断面开口。

18.一种炼焦设备，包括焦炉组和集流管，其特征在于，源于每个独立炉体的气体通过根据上述权利要求中任一项所述的焦炉排放管道系统被引导到所述的集流管。