CZ303717B6

CZ303717B6 - Komora koksárenské pece a zpusob regulace a rízení tlaku plynu komory koksárenské pece

Info

Publication number: CZ303717B6
Application number: CZ20021794A
Authority: CZ
Inventors: Giertz@Hans-Josef; Liesewitz@Franz; Cyris@Friedrich-Wilhelm; Rossa@Frank
Original assignee: Deutsche Montan Technologie Gmbh
Priority date: 1999-10-26
Filing date: 2000-10-20
Publication date: 2013-04-03
Also published as: CA2421289C; BR0014984B1; CN1382197A; JP3935355B2; AU2835001A; ES2219439T3; CZ20021794A3; CN1194068C; WO2001030939A2; JP2003513147A; CA2421289A1; PL354455A1; AU764489B2; BR0014984A; ATE266076T1; EP1230320A2; PL193892B1; TW573005B; EP1230320B1; US7067043B1

Abstract

Komora koksárenské pece je provedena s alespon jednemi dvermi (5) pece a s plynovým kanálem (1), v podstate úplne obklopujícím dvere (5) pece, majícím alespon jednu vnejsí dverní tesnicí listu (8) a alespon jednu vnitrní dverní tesnicí listu (7). Vnitrní dverní tesnicí lista (7) tvorí prutocná spojení mezi komorou (2) koksárenské pece a plynovým kanálem (1) v rozdílných výskových oblastech komory (2) koksárenské pece, takze oblasti komory (2) koksárenské pece s rozdílným tlakem plynu a sberný plynový prostor (4) jsou spolu navzájem prutocne spojeny prutocnými spojeními na vnitrní dverní tesnicí liste (7) a plynovým kanálem (1) ve smyslu vyrovnávání tlaku plynu. U zpusobu regulace nebo rízení tlaku plynu komory (2) koksárenské pece je plynový kanál (1) prutocne spojen s komorou (2) koksárenské pece a se sberným plynovým prostorem (4). Rízení nebo regulace tlaku plynu komory (2) koksárenské pece se provádí nastavováním výsky hladiny vody ve skrticím clenu ve tvaru sálku, naplnitelném vodou, usporádaném v kolenu stoupací trubky.

Description

Komora koksárenské pece a způsob regulace a řízení tlaku plynu komory koksárenské pece

Oblast techniky

Vynález se týká komory koksárenské pece s alespoň jedněmi dveřmi pece a s plynovým kanálem, v podstatě úplně obklopujícím dveře pece, majícím alespoň jednu vnější dveřní těsnicí lištu a alespoň jednu vnitřní dveřní těsnicí litu, a způsobu regulace nebo řízení tlaku plynu komory koksárenské pece.

Dosavadní stav techniky

V komoře koksárenské pece je surový plyn, vyvíjející se v uhelné náplni, zvláště na začátku karbonizace pod zvýšeným tlakem, protože může skrz vysoký násyp uhlí stoupat jen obtížně do sběrného plynového prostoru, nacházejícího se nad násypem. Tím existuje nebezpečí, že na místech dveřního těsnění, která nemohou odolávat tomuto zvýšenému tlaku surového plynu v komoře koksárenské pece, proniká surový plyn dveřním těsněním a tak dochází k emisím. V průběhu karbonizace se vývin surového plynu zmenšuje a tím se snižují i emise. Ke konci karbonizace dokonce v důsledku zmenšeného vývinu surového plynu v komoře koksárenské pece vzniká podtlak ve spodní oblasti koksárenské pece. Tím existuje nebezpečí, že zevní vzduch se nasává do komory koksárenské pece, což může vést k poškození pece.

Jsou známé dveře koksárenské pece v četných provedeních, které spolehlivě mohou vytvořit plynotěsný uzávěr komory koksárenské pece. Ze spisu DE-OS 26 58 196 jsou známy dveře koksárenské pece s plynovým kanálem, úplně obklopujícím dveře koksárenské pece, který je ohraničen elektricky uloženými těsnicími lištami. Tento plynový kanál je spojen s kouřovody komory koksárenské pece takovým způsobem, že se vyvolává sání. Když nyní surové plyny vtékají skrz ne zcela těsnící těsnicí lišty do plynového kanálu, odsávají se plyny pomocí sání do příslušného kouřovodu. Výstup surového plynu z komory pece do atmosféry je tak spolehlivým způsobem znemožněn.

Spojením kouřovodu s plynovým kanálem se v plynovém kanálu nastavují tlakové poměry kouřovodu, nebo sání. V plynovém kanálu panuje trvalý podtlak. To vede k nežádoucímu odsávání surového plynu z komory pece a při netěsnostech na vnější těsnicí liště existuje nebezpečí, že se vzduch nasává do plynového kanálu.

Spis DE-OS 26 11 414 obsahuje dveře s vodicím kanálem pro odvod plynů vystupujících z koksárenské komory, přičemž tyto plyny ve vodicím kanálu se nacházejí pod menším tlakem než v koksárenské komoře v oblasti násypu uhlí. Vnitřní lišta není plynotěsná. Boční vodicí kanály nemají v dolní oblasti žádné vzájemné spojení. Vnitřní těsnicí lišta dveří vodicích kanálů má pouze zabránit vnikání uhlí.

Spis DE-OS 24 60 736 obsahuje dveře koksárenské pece s prstencovým dutým prostorem, neboli prstencovým kanálem. Tento prstencový kanál je neustále udržován pod mírným podtlakem vůči vnitřku komory a vůči venkovnímu vzduchu.

Podstata vynálezu

Vynález má za úkol, pro zabránění emisí a vstupu vzduchu u komor koksárenských pecí dát k dispozici utěsňovací systém, který spolehlivě zabraňuje jak výstupu surových plynů z komory koksárenské pece, tak i vstupu vzduchu do komory koksárenské pece, jakož i způsob regulace nebo řízení tlaku plynu komory koksárenské pece.

Uvedený úkol splňuje komora koksárenské pece s alespoň jedněmi dveřmi pece a s plynovým kanálem, v podstatě úplně obklopujícím dveře pece, majícím alespoň jednu vnější dveřní těsnicí lištu a alespoň jednu vnitřní dveřní těsnicí lištu, podle vynálezu, jehož podstatou je, že vnitřní dveřní těsnicí lišta, podle vynálezu, jehož podstatou je, že vnitřní dveřní těsnicí lišta tvoří průtočná spojení mezi komorou koksárenské pece a plynovým kanálem v rozdílných výškových oblastech komory koksárenské pece, takže oblasti komory koksárenské pece s rozdílným tlakem plynu a sběrný plynový prostor jsou spolu navzájem průtočně spojeny průtočnými spojeními na vnitřní dveřní těsnicí liště a plynovým kanálem ve smyslu vyrovnávání tlaku plynu.

Plynový kanál podle vynálezu, který obklopuje dveře koksárenské pece, má alespoň jedno trvalé spojení ke komoře koksárenské pece. Přednostní je spojení ke sběrnému plynovému prostoru. Surový plyn je v komoře koksárenské pece na začátku karbonizace pod přetlakem. Na základě lokálních tlakových špiček se může surový plyn dostat skrz vnitřní dveřní těsnicí lištu do plynového kanálu. Tam se uvolňuje a není už s to, pronikat také ani vnější těsnicí lištou. Protože plynový kanál je ve spojení s komorou koksárenské pece, vede se surový plyn, shromažďující se v plynovém kanálu, aniž by se tvořily emise, do koksárenské pece. Toto platí i pro netěsnosti, tzn. nežádoucí spojení, na vnitřní dveřní těsnicí liště.

Zejména trvalé spojení plynového kanálu ke sběrnému plynovému prostoru způsobuje neomezený vznik tlaku sběrného plynového prostoru v plynovém kanálu. U vysokých komor koksárenských pecí je výhodné, upravovat i pod sběrným plynovým prostorem průtočná spojení na vnitřní dveřní těsnicí liště. Lokální tlakové špičky v blízkosti dveří komory koksárenské pece se tímto způsobem mohou iychle redukovat.

Během karbonizace může tlak surového plynu v komoře koksárenské pece klesnout až na podtlak (např. v oblasti dna pece). Nyní se může naopak surový plyn nasávat z plynového kanálu přes vnitřní těsnicí lištu do komory koksárenské pece. Přitom je výhodné, že se do komory koksárenské pece nemůže nasávat žádný vzduch, protože plynový kanál není plněn vzduchem, nýbrž surovým plynem.

Protože plynový kanál není přímo ve spojení s koksovatelným uhlím, nemůže se také ucpat naplněným koksovatelným uhlím.

Plynový kanál je průtočně spojen s komorou koksárenské pece. V plynovém kanálu se ve smyslu vyrovnání tlaku plynu nastavuje, jak již bylo představeno, stejný tlak jako v komoře koksárenské pece. Tím je možné, ovlivňovat popř. regulovat tlak plynu v plynovém kanálu regulací tlaku v komoře. Toto se může přednostně dít regulací tlaku v komoře, známou z DE 43 21 676 C2. Podle tohoto patentu se uskutečňuje regulace nebo řízení tlaku plynu komory koksárenské pece pomocí nastavení výšky hladiny vody v, uspořádaném v kolenu stoupací trubky, škrticím členu, majícím tvar šálku a naplnitelném vodou.

Také je možné, tlak plynu v plynovém kanálu regulovat regulací tlaku jímače pro všechny dveře koksárenské pece společně pomocí doby karbonizace.

Plynový kanál je přednostně uspořádán na dveřích koksárenské pece. Může být vytvářen také tak, že se může používat jako přestavbová sada pro existující dveře koksárenské pece. Tím se nechají s nepatrnými náklady redukovat emise u existujících komor koksárenských pecí.

Jinou možností je, integrovat plynový kanál do dveřních rámů komory koksárenské pece.

V závislosti na prostorových danostech v oblasti dveří koksárenské pece může mít plynový kanál v zásadě každý průřez. Tak může např. být proveden na způsob lichoběžníku s nestejnými rameny.

Dveřní těsnicí lišty plynového kanálu mohou rovněž mít různé tvary průřezu dveřního těsnění. Mohou být např. provedené v jednostranném klínovém tvaru, ve tvaru s drážkou nebo v kulatém tvaru. Přednostní je jednostranné klínové provedení průřezu dveřního těsnění. V pokusech se zjistilo, že toto klínové provedení průřezu těsnění vykázalo nejlepší těsnicí výsledky. Uspořádání klínové strany má přitom rozhodující význam. Přednostně má příslušná klínová strana vnitřní a vnější dveřní těsnicí lišty být uspořádaná ve směru vznikajícího vyššího tlaku plynu na příslušné dveřní těsnicí liště. Tím se vznikající dehtový kondenzát tlačí do klínového tvaru a tak zlepšuje utěsnění dveřní těsnicí lišty.

Mohou se ostatně používat i všechny tvary dveřních těsnicích lišt, známé z techniky koksování.

Přítlačné síly pro dveřní těsnící lišty se rozhodujícím způsobem ovlivňují příslušnými dveřními pojistnými ústrojími. U dveří koksárenské pece podle vynálezu s plynovým kanálem je zapotřebí rozdělení přítlačných sil na obě dveřní těsnicí lišty. Rozdělení přítlačných sil se přitom může uskutečňovat takovým způsobem, že vnitřní dveřní těsnicí lišta podstupuje vyšší přítlačnou sílu než vnější dveřní těsnicí lišta. To může být zapotřebí kvůli vyššímu tlaku surového plynu, působícímu na vnitřní dveřní těsnicí lištu.

Aby se přítlačnými silami, kteréjsou k dispozici, dosahovalo nej lepších těsnicích účinků, je třeba rozdělení sil stanovovat případ od případu. Rozdílné rozdělení sil se může např. uskutečňovat pomocí elastických dveřních těsnicích lišt, které nejsou současně nasazené na těsnicí plochy rámu dveří, tzn., dveřní těsnicí lišty jsou vzhledem k rámu dveří provedené různě dlouhé. Dveřní těsnicí lišty mohou také být provedené s rozdílným chováním v ohybu, např. pomocí tvarování a pomocí různých tlouštěk stěn.

Je možné, dveře pece podle vynálezu provozovat s plynovým kanálem v závislosti na době karbonizace s podtlakem blízkým 0 mbar v plynovém kanálu při začátku karbonizace a ke konci karbonizace podtlak v plynovém kanálu odbourat. Tím je výskyt emisí nemožný. Takový malý podtlak se může např. nastavovat výše zmíněnou regulací tlaku komory. Při malém podtlaku je vstup okolního vzduchu do plynového kanálu téměř nemožný. Když by přece měl vzduch vstupovat do plynového kanálu, nemělo by to vést k hoření v plynovém kanálu, protože se nemůže dosahovat hranic zápalnosti pro tuto, tam potom vznikající směs plynů, ani zápalné teploty. Tím je vyloučeno nebezpečí vzniku plamene v plynovém kanálu. V každém případě nevstupuje do oblasti pece, naplněné koksovatelným uhlím, žádný vzduch. Tím nemůže na stěnách pece docházet ke spalovacím procesům a kjejich následným poškozením. Vzduch, vstupující při nežádoucím, příliš silném podtlakovém způsobu činnosti do plynového kanálu by se odváděl z plynového kanálu do sběrného plynového prostoru.

Podle dalšího řešení vynálezu jsou spojení mezi komorou koksárenské pece a plynovým kanálem opatřené na vnitřní dveřní těsnicí liště škrcením. Škrcení je provedené takovým způsobem, že se zvnějšku a během provozu pece může ovládat bezestupňově přes rozsah od úplného otevření až k plnému uzavření. S pomocí nastavitelných trysek je možné, tlak plynu v plynovém kanálu otevíráním nebo uzavíráním trysky ovlivňovat cíleně a pro každé dveře pece. Navzdory stejnému tlaku ve sběrném plynovém prostoru se tak může na straně koksu a na straně stroje nastavovat v příslušných dveřích rozdílný tlak plynu a libovolný směr proudění v plynovém kanálu. Tímto způsobem se může při rozdílném vývinu plynu a tím rozdílném tlaku pro každé dveře pece přestavováním trysek zabraňovat emisím popř. zamezovat vstupu vzduchu.

Pokusy se zjistilo, že teplota na dveřních těsnicích lištách během provozu pece by se měla udržovat v rozsahu teplot od cca 100 do cca 200 °C. Tím dostaneme na základě dehtu, existujícího na dveřní těsnicí liště, účinné utěsnění dveřní těsnicí lišty.

Tohoto rozsahu teplot se může dosahovat vhodnými opatřeními, jako izolování popř. ovlivňování transportu tepla průřezy těsnění, odvod přebytečného tepla chlazením, jako např. chladicími žebry, a upravení vhodných tepelných přechodů. Správnou kombinací izolování, přívodu tepla a chlazení je možné, zachovat žádaný teplotní rozsah. Přitom může být zapotřebí, výškou dveří koksárenské pece upravovat rozdílné kombinace chlazení a izolování.

Je také možné aktivně ovlivňovat teplotu na dveřních těsnicích lištách. Když má nějaká oblast dveřní těsnicí lišty teplotu nad 200 °C, může se přívodem chladicího média ochlazovat na rozsah teplot cca 100 až cca 200 °C.

Jmenované jakož i namáhané a v příkladném provedení popisované, podle vynálezu používané, součásti, nepodléhají s ohledem na svou velikost, tvar, volbu materiálu a technickou koncepci žádným zvláštním podmínkám pro výjimku, takže se v rámci nároků mohou bez omezení používat výběrová kritéria, známá v příslušné oblasti použití.

Uvedený úkol dále splňuje způsob regulace nebo řízení tlaku plynu komory koksárenské pece s alespoň jedněmi dveřmi pece a s plynovým kanálem, v podstatě úplně obklopujícím dveře pece, majícím alespoň jednu vnější a alespoň jednu vnitřní dveřní těsnicí lištu, podle vynálezu, jehož podstatou je, že plynový kanál je průtočně spojen s komorou koksárenské pece a se sběrným plynovým prostorem, přičemž řízení nebo regulace tlaku plynu komory koksárenské pece se provádí nastavováním výšky hladiny vody ve škrticím členu ve tvaru šálku, naplnitelném vodou, uspořádaném v kolenu stoupací trubky.

Podle výhodného provedení způsobu podle vynálezu se v plynovém kanálu nastavuje podtlak.

Přehled obrázků na výkresech

Další podrobnosti, znaky a přednosti předmětu vynálezu vyplývají z následujícího popisu příslušného výkresu, ve kterém je - příkladně - znázorněno přednostní provedení dveří pece. Na výkresu zobrazují:

obr. 1: schématické znázornění dveří koksárenské pece s plynovým kanálem v pohledu zvnějšku (pohled A podle obr. 2 a 3), obr. 2: řez A-A podle obr. 1, obr. 3: řez B-B podle obr. 1 a obr. 4: různé tvary průřezu dveřního těsnění dveřních těsnicích lišt plynového kanálu a obr. 5: trysku na fluidním spojení vnitřní dveřní těsnicí lišty.

Příklady provedení vynálezu

Na obrázku 1 jsou znázorněné dveře 5 pece s plynovým kanálem i, úplně (průběžně) obklopujícím dveře 5 pece. Dveře 5 pece uzavírají komoru 2 koksárenské pece na straně koksu KS, která je až do výšky 3 náplně uhlí naplněna koksovatelným uhlím. Nad výškou 3 náplně uhlí se nachází sběrný plynový prostor 4. Plynový kanál i je ohraničen vnitřní dveřní těsnicí lištou 7 a vnější dveřní těsnicí lištou 8. Tvoří U, otevřené směrem ke dveřnímu rámu 14, které se uzavírá dveřním rámem Γ4, přičemž dveřní těsnicí lišty leží na dveřním rámu J_4 (obr. 2). Na vnitřní dveřní těsnicí liště 7 jsou upravena průtočná spojení 9 na způsob vybrání. Možná proudění surového plynu jsou v průtočných spojeních 9 znázorněna šipkami 6.

Obrázek 2 ukazuje dveře 5 pece podle řezu A-A obrázku 1. Plynový kanál 1 obklopuje dveře 5 pece také v oblasti klenby _N pece a dna ]3 pece. Dveře 5 pece mají zátku j_0 dveří. Koksovatelné uhlí Γ2 je do komory koksárenské pece naplněné až do výšky 3 náplně uhlí.

Obrázek 3 ukazuje dveře 5 pece podle řezu B-B obrázku 1. Sběrný plynový prostor 4 je s plynovým kanálem 1 spojen přes spojení 9. Vztahové značky mají stejný význam jako v předcházejících obrázcích.

Na obrázku 4 jsou znázorněna různá provedení průřezů dveřních těsnění dveřních těsnicích lišt 7 a 8 plynového kanálu Podle obrázku 4a jsou průřezy dveřních těsnění provedené jednostranně klínovité. Mají klínovité strany 15 a 16. Obrázek 4b ukazuje dveřní těsnicí lišty 7 a 8 s drážkami 17. Podle obrázku 4c mají dveřní těsnicí lišty 7 a 8 kulatý tvar 18.

Na obrázku 5 je ve znázornění podle obrázku 1 zobrazeno škrcení spojení 9. Spojení 9 v horní části plynového kanálu 1 jsou opatřena právě tryskou 19 a 20. Trysky 19 a 20 mají ovládání 21 a 22, kterým se trysky 19 a 20 mohou zvnějšku nastavovat. Tryska 19 je znázorněna v zavřeném stavu. Tryska 20 je otevřena, tzn., spojením 9 mohou plyny proudit neomezeně.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Komora koksárenské pece s alespoň jedněmi dveřmi (5) pece a s plynovým kanálem (1), v podstatě úplně obklopujícím dveře (5) pece, majícím alespoň jednu vnější dveřní těsnicí lištu (8) a alespoň jednu vnitřní dveřní těsnicí lištu (7), vyznačující se tím, že vnitřní dveřní těsnicí lišta (7) tvoří průtočná spojení mezi komorou (2) koksárenské pece a plynovým kanálem (1) v rozdílných výškových oblastech komory (2) koksárenské pece, takže oblasti komory (2) koksárenské pece s rozdílným tlakem plynu a sběrný plynový prostor (4) jsou spolu navzájem průtočně spojeny průtočnými spojeními na vnitřní dveřní těsnicí liště (7) a plynovým kanálem (1) ve smyslu vyrovnávání tlaku plynu.
2. Komora koksárenské pece podle nároku 1, vyznačující se tím, že je upraveno průtočné spojení (9) ke sběrnému plynovému prostoru (4).
3. Komora koksárenské pece podle jednoho z nároků 1 nebo 2, vyznačující se tím, že plynový kanál (1) je uspořádán na dveřích (5) pece.
4. Komora koksárenské pece podle jednoho z nároků 1 nebo 2, vyznačující se tím, že plynový kanál (1) je integrován do dveřního rámu (14).
5. Komora koksárenské pece podle jednoho z nároků 1 nebo 2, v y z n a č u j í c í se tím, že plynový kanál (1) je vytvořen jako přestavbová sada pro existující dveře pecí.
6. Komora koksárenské pece podle jednoho z nároků 1 až 5, vyznačující se tím, že dveřní těsnicí lišty (7, 8) plynového kanálu (1) mají jednostranně klínovité vytvořené průřezy dveřního těsnění.
7. Komora koksárenské pece podle jednoho z nároků 1 až 6, vyznačující se tím, že dveřní těsnicí lišty (7, 8) mají průřezy dveřního těsnění ve tvaru drážky.
8. Komora koksárenské pece podle jednoho z nároků 1 až 7, vyznačující se tím, že dveřní těsnicí lišty (7, 8) mají průřezy dveřního těsnění v kulatém tvaru.
9. Komora koksárenské pece podle jednoho z nároků 1 až 8, vyznačující se tím, že dveřní těsnicí lišty (7, 8) jsou elastické ajsou vytvořeny rozdílně dlouhé.
10. Komora koksárenské pece podle jednoho z nároků 1 až 8, vyznačující se tím, že dveřní těsnicí lišty (7, 8) mají rozdílné tloušťky stěny.
11. Komora koksárenské pece podle jednoho z nároků 1 až 10, vyznačující se tím, že průtočná spojení vnitřních dveřních těsnicích lišt (7) mají alespoň jedno škrcení.
12. Komora koksárenské pece podle jednoho z nároků 1 až 11, vyznačující se tím, že dveřní těsnicí lišty (7, 8) mají chlazení, jako chladicí žebra.
13. Komora koksárenské pece podle jednoho z nároků 1 až 12, v y z n a č u j í c í se t í m , že dveřní těsnicí lišty (7, 8) mají izolaci.
14. Komora koksárenské pece podle jednoho z nároků 1 až 13, vyznačující se tím, že na dveřních těsnicích lištách (7, 8) je upraven přívod pro chladicí médium.
15. Způsob regulace nebo řízení tlaku plynu komory koksárenské pece s alespoň jedněmi dveřmi pece a s plynovým kanálem, v podstatě úplně obklopujícím dveře pece, majícím alespoň jednu vnější a alespoň jednu vnitřní dveřní těsnicí lištu, vyznačující se tím, že plynový kanál je průtočně spojen s komorou koksárenské pece a se sběrným plynovým prostorem, přičemž řízení nebo regulace tlaku plynu komory koksárenské pece se provádí nastavováním výšky hladiny vody ve škrticím členu ve tvaru šálku, naplnitelném vodou, uspořádaném v kolenu stoupací trubky.
16. Způsob podle nároku 15, vyznačující se tím, že v plynovém kanálu se nastavuje podtlak.