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Hintergrund
der Erfindung
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In Erdölraffmationsverfahren, bei
denen Rohöl
verarbeitet wird, um Benzin, Diesel, Schmierstoffe und ähnliches
herzustellen, verbleibt immer ein Rückstand, der im Handel als
Koks bezeichnet wird. Dieser Rückstand
wird in einem Ofen erhitzt, um eine trockene Destillation des Kohlenwasserstoffstangenmaterials
herbeizuführen,
bei der im Wesentlichen alle verbleibenden und benutzbaren Kohlenwasserstoffprodukte
dem Rückstand
entzogen werden, wobei das Koksprodukt zurückbleibt, das in eine Kokstrommel
befördert
wird. Die typische Kokstrommel ist ein großer, aufrechter, zylindrischer,
mit stählerner
Wand versehener Behälter,
der beispielsweise etwa 90 bis 100 Fuß in der Höhe und 20 bis 30 Fuß im Durchmesser
haben kann, wobei die strukturelle Größe und die Form der Kokstrommel
zwischen unterschiedlichen Installationen erheblich variieren kann.
Normalerweise hat eine Raffinerie eine Mehrzahl von Kokstrommeln,
die Produktion von Koks ist ein diskontinuierliches Verfahren, d.
h. Koks wird in sehr heißem
Zustand in eine Trommel eingebracht, wird gekühlt, wobei ein Prozeß, der Gegenstand
der vorliegenden Erfindung ist, benutzt wird, und nach dem Kühlen wird der
Koks entfernt, wobei die Trommel dann wieder zur Wiederbenutzung
bereitsteht. Während
der Koks in einer oder mehreren Trommeln gekühlt wird und während der
gekühlte
Koks extrahiert wird, werden andere Trommeln benutzt, um eine kontinuierliche
Produktion des Kokses als Teil des Raffinationsprozesses zu erhalten.
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Typischerweise wird das Rückstandsstangenmaterial
eines Raffinationsprozesses durch einen Ofen zugeführt, in
dem die Destillation auftritt. Die Ausgabe des Ofens ist ein Rückstand,
der im Wesentlichen frei von allen Kohlenwasserstoffen höheren Grades
ist. Der Rückstand
hat die Form eines heißen,
viskosen, flüssigen
Produkts, das bei einer Temperatur von über 900° Fahrenheit in eine Kokstrommel
eingeführt
wird. Das heiße
flüssige
Material füllt
die Trommel bis zu annähernd
80% deren Kapazität.
Aufgrund der hohen Temperatur (beispielsweise über 900°) des flüssigen Produkts, das in die
Kokstrommel eintritt, expandiert die Trommel sowohl in Längsrichtung
als auch umfangsmäßig, wodurch
diese ein größeres Volumen
als im kalten Zustand hat. Der heiße flüssige Koks tritt in die Trommel
ein, wobei dieser typischerweise in den unteren Teil der Trommel
strömt
und scheidet Schichten von Koks ab, die sich verfestigen, wenn die
Temperatur fällt.
Eventuell wird der Koks eine feste Masse mit Strömungskanälen, die durch das heiße Produkt,
das in die Trommel einströmt,
in geschmolzenem Zustand gehalten wird.
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Wenn eine Kokstrommel bis zur gewünschten
Kapazität
gefüllt
wird oder während
des Auffüllungsprozesses,
wird typischerweise Dampf in die Trommel eingeführt, um jegliche verbleibende
Kohlenwasserstoffdämpfe
zu beseitigen. Die Trommel verbleibt im Wesentlichen voll mit Koks,
der – während er
abkühlt – sich zu
einem festen Material verfestigt.
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Da der Koks, während er sich von einer Flüssigkeit
in festes Material verwandelt, sehr heiß ist und da der Koks nicht
als festes Produkt der Kokstrommel entnommen werden kann bis er
im Wesentlichen auf Umgebungstemperatur abgekühlt ist, müssen Mittel zur Kühlung des
Koks innerhalb der Trommel vorgesehen werden, sonst würde eine
lange Zeitdauer zur Kühlung
des Kokses als Resultat der Umgebungstemperatur allein benötigt werden.
Konsequenterweise ist es ein Standardverfahren, den Koks in einer
Trommel durch Zugabe von Ablöschwasser
zu kühlen.
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In der Kokstrommel schrumpfen die
Kokstrommelseitenwände
sowohl in Längsrichtung
als auch umfangsmäßig aufgrund
thermischer Kontraktion des Metalls, aus dem die Seitenwände bestehen.
Während
der Koks abkühlt
wird dieser von einer Flüssigkeit
in eine feste Phase transformiert und die Kokstrommel schnürt sich
um den verfestigten Koks thermisch zusammen, wobei letzterer dazu
tendiert, auseinander zu brechen und verdichtet zu werden.
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Diese thermische Kontraktion der
Kokstrommelseitenwand, sowohl umfangsmäßig als auch in Längsrichtung,
deren Schrumpfung durch den Schrumpfungswiderstand des verfestigten
Koks entgegengewirkt wird, führt
zu wesentlichen Spannungen in den metallischen Seitenwänden der
Kokstrommel. Diese thermische Spannung führt zur Beschädigung der
Kokstrommelseitenwände
und, solange das Maß der
Spannung nicht gesteuert wird, um diese unterhalb eines vorgewählten Höchstwertes
zu halten, zu einem Versagen der Kokstrommelseitenwand. Genauer
gesagt wird die Lebenserwartung einer Kokstrommel wesentlich verringert, wenn
das Programm des Ablöschens
auf eine Weise durchgeführt
wird, bei der das Ablöschungsverfahren wiederholt
starke Spannungen in den Kokstrommelseitenwänden verursacht, wenn wiederholt
Chargen von Koks abgeschreckt werden.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden
Erfindung, verbesserte Mittel zur Steuerung der Ablöschungsgeschwindigkeit
von Koks in einer Kokstrommel zu schaffen, um die Abnutzungsgeschwindigkeit
der Kokstrommelseitenwände
zu reduzieren.
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Andere haben Verfahren zur Steuerung
der Ablöschungsgeschwindigkeit
in Kokstrommeln vorgeschlagen und als Hintergrundinformation wird
auf das US Patent 4,634,500 verwiesen, das am 06.01.1987 erteilt
wurde und den Titel „Method
of Quenching Heated Coke To Limit Coke Drum Stress" trägt. Dieses
Patent offenbart ein Verfahren zur Steuerung des Ablöschens von
Koks in einer Kokstrommel, bei dem der thermale Temperaturgradient
in Längsrichtung
entlang der Kokstrommelwand gemessen wird. Diese Temperaturmessung
in Längsrichtung
wird mit einem vorgewählten
Gradientenparameter für
die Kokstrommel verglichen und die Fließgeschwindigkeit des Ablöschwassers
in die Trommel wird ausgehend vom Resultat eines solchen Vergleiches
gesteuert. Die Messung eines thermalen Temperaturgradienten in Längsrichtung
entlang der Kokstrommelseitenwand verschafft jedoch keinen direkten
Hinweis auf die thermische Spannung, die innerhalb der Kokstrommelseitenwand
auftritt, und setzt voraus, daß die
Spannung, die gerade auftritt, von der Temperaturmessung des thermalen
Gradienten miterfasst wird. Im Gegensatz dazu benutzt die vorliegende
Erfindung ein einzigartiges System einer direkten Spannungsmessung,
das die aktuellen Zustände
einer Kokstrommelseitenwand schneller und genauer anzeigen kann,
um das Ablöschverfahren
schneller und genauer steuern zu können und um das Ablöschverfahren
auf eine Weise durchführen
zu können,
bei der die Abnutzung oder Beschädigung
der Kokstrommelseitenwand minimiert wird.
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Die
US
3,936,358 , die 03.02.1976 zur Erteilung führte und
den Titel „Method
of Controlling The Feed Rate of Quenched Water To A Coking Drum
in Response To The Internal Pressure Therein" trägt, lehrt – wie dies der Titel des Patents
bereits impliziert – ein
Verfahren zur Steuerung eines Ablöschverfahrens in einer Kokstrommel
in Reaktion auf den Innendruck, der innerhalb der Trommel gemessen
wurde. Die Messung des Innendrucks erfordert, daß die Spannung miteinbezogen
ist. Ferner gibt der aktuelle Druck innerhalb einer Kokstrommel
die Spannung, die durch den Widerstand gegen thermische Kontraktion
durch den verfestigten Koks innerhalb einer Trommel hervorgerufen
wird, nicht genau wieder.
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Bezüglich weiterer Hintergrundinformationen,
die das Ablöschen
von Koks betreffen, wird in der folgenden Tabelle auf weitere US-Patente
verwiesen:
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Zusammenfassung der Erfindung
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Diese Erfindung schafft ein Verfahren
zur Steuerung der Ablöschgeschwindigkeit
von Koks in einer Kokstrommel, um die Abnutzungsgeschwindigkeit
der Kokstrommelseitenwand zu reduzieren. Das Verfahren beinhaltet
den Schritt des Zuführens
von Wasser in eine heiße
Kokstrommel, um den darin befindlichen Koks abzukühlen. Die
Spannung, die als Konsequenz des Kühleffektes des Wassers, das
die Kokstrommel betritt, auftritt, wird direkt durch zumindestens
ein Dehnungsmeßgerät (vorzugsweise
eine Vielzahl von Dehnungsmeßgeräten) gemessen,
die an der Kokstrommelseitenwand befestigt sind. Die Zuführungsgeschwindigkeit des
Wassers in die Kokstrommel wird dann in Reaktion auf die erfaßte Spannung
in der Kokstrommelseitenwand bis zu einer Geschwindigkeit heruntergesteuert,
die dazu führt,
daß die
ermittelte Spannung unter einem vorgewählten Höchstwert bleibt.
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In einem bevorzugten Verfahren zur
Durchführung
der Erfindung sind eine Mehrzahl von Dehnungsmeßgeräten auf die äußere Oberfläche einer
Kokstrommelseitenwand in einem vorgegebenen Muster befestigt, wobei
dieses Muster die Planierung der Dehnungsmeßgeräte in einem vertikalen Muster
oder in einem horizontalen Muster oder in einem Muster, bei dem
die Achsen der einzelnen Dehnungsmeßgeräte in einem Winkel relativ
zu der vertikalen Achse der Trommel ausgerichtet ist, umfassen.
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Eine aktuelle Spannungsmessung von
zumindest einem aber vorzugsweise von mehreren Dehnungsmeßgeräten werden
einem Computer zugeführt,
in dem die durch das eine Meßgerät oder die
Vielzahl der Dehnungsmeßgeräte ermittelte
Spannung analysiert, wobei entsprechende Software zum Einsatz kommt,
um die Spannungshöhe
zu ermitteln, die bei der Kokstrommel auftritt, wenn Ablöschwasser
eingeführt
wird. Unter Verwendung der Information, die von dem Dehnungsmeßgerät oder den
Dehnungsmeßgeräten ermittelt
wurde, stellt das Programm angemessene elektrische Signale zur Steuerung
eines Ventils zur Verfügung,
das die Ablöschwasserfließgeschwindigkeit
in die Kokstrommel regelt, um dadurch eine Wasserfließgeschwindigkeit in
die Kokstrommel auf einem Niveau zu erhalten, das dazu führt, daß die Spannung
in den Trommelseitenwänden
unter einem vorgewählten
Höchstwert
bleibt, wodurch eine Spannungsabnutzungsgeschwindigkeit der Behälterseitenwand
gesichert wird, die innerhalb akzeptabler Grenzen liegt. In einer
Ausführungsform
bestimmt das Computerprogramm die Spannungssteigerungsgeschwindigkeit
und berechnet die Ablöschwasserfließgeschwindigkeit übereinstimmend
mit der Spannungssteigerungsgeschwindigkeit, so daß die Spannung
in der Behälterseitenwand
unterhalb eines vorgewählten
Niveaus verbleibt.
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Ein besseres Verständnis der
Erfindung wird durch die folgende Beschreibung einer bevorzugten
Ausführungsform
und die Ansprüche,
in Verbindung mit den beigefügten
Zeichnungen erhalten.
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Beschreibung
der Zeichnungen
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Die Zeichnung ist ein schematisches
Bild des Systems dieser Erfindung, die in auseinander gebrochenen
Segmenten eine Kokstrommel und die Seitenwand davon, mit schematischen
dargestellten Dehnungsmeßgeräten daran
befestigt, zeigt und die schematisch die Benutzung der Information,
die durch eine Vielzahl von Dehnungsmeßgeräten zur Erzeugung eines elektrischen
Signals, um ein Ventil zu steuern, das die Ablöschwasserfließgeschwindigkeit
in die Kokstrommel bestimmt, zeigt.
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Detaillierte Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsformen
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Bezugnehmend auf die Zeichnungen
ist eine Kokstrommel generell durch das Bezugszeichen 10 bezeichnet,
wobei die Trommel eher schematisch als bildlich dargestellt ist.
Kokstrommeln 10 werden normalerweise in Raffinationsverfahren
eingesetzt, um den Rückstand
zu erhalten, nachdem im Wesentlichen alle brauchbaren höheren Kohlenwasserstoffe
aus dem Rohöl
extrahiert wurden. Die brauchbaren und wertvollen höheren Kohlenwasserstoffe,
die von dem Rohöl
erhalten werden, umfassen Benzin, Diesel und Schmierstoffe, wie
auch eine Menge anderer Produkte, die von der Transportindustrie
und der chemischen Herstellungsindustrie verwertet werden können. Nachdem
alle diese wertvollen und hochbrauchbaren Produkte in dem Raffinationsprozess
von dem Rohöl
entfernt wurden, verbleibt ein Rückstandsprodukt,
das, nach dem es verfestigt ist, eine Form angenommen hat, die herkömmlicherweise
als Koks bezeichnet wird. Mit diesem Produkt, das im Wesentlichen
aus Kohlenstoff besteht, muß man
während
des Raffinationsverfahrens fertig werden. Dieses hat auch einen
kommerziellen Wert, obwohl der Wert pro Volumeneinheit wesentlich
geringer ist als bei den anderen Produkten, die aus dem Rohöl gewonnen
werden.
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Der Rückstand des Raffinationsprozesses
wird in der Form von Koksstangenmaterial durch eine Rohrleitung 12 zugeführt. Dieses
flüssige
Material wird einem Ofen 14 zugeführt, in dem eine trockene Destillation stattfindet,
wobei die durch die trockene Destillation erzeugten Gase bei 16
austreten und gesammelt werden, um brauchbare Komponenten davon
zu extrahieren. Die Ausgabe des Ofens 14 passiert die Leitung 18,
um in einen unteren Abschnitt 20 der Kokstrommel 10 zu
gelangen. Das durch die Leitung 18 in die Trommel 10 fließende flüssige Produkt
hat typischerweise eine Temperatur von über 900° Fahrenheit. Dieses flüssige Material wird
solange in die Trommel 10 zugeführt, bis diese typischerweise über 80%
gefüllt
ist. Wenn die Trommel bis zu diesem Niveau gefüllt ist, wird der weitere Fluß von Stangenmaterial
aus der Leitung 18 unterbunden und der Fluß des Stangenmaterials
wird dann zu einer anderen Kokstrommel umgeleitet und der Prozeß wiederholt sich.
Somit sind in einem Raffinationsverfahren ausreichend Kokstrommeln
des oben beschriebenen mit dem Bezugszeichen 10 versehenen
Typs vorgesehen, um zu gewährleisten,
daß der
verflüssigte
Koks der Trommel zugeführt,
gekühlt
und als festes Material entnommen werden kann, und daß die Trommel
dann kontinuierlich in diskontinuierlichen Prozessen wieder verwendet
wird.
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Nach dem der flüssige Koks bei einer Temperatur
von typischerweise 900° Fahrenheit
die Trommel 10 gefüllt
hat und weiterer Zufluß unterbunden
ist, muß der
Koks auf eine Temperatur der Umgebung heruntergekühlt werden,
bevor das Material in fester Form entnommen werden kann und die
Trommel zur Aufnahme einer neuen Menge an Koks präpariert
werden kann. Das normale Verfahren bei der Raffination besteht darin,
den Koks in der Trommel 10 durch die Einführung von
Ablöschwasser
abzulöschen,
da es sehr viel Zeit kosten würde,
dem Koks in der Trommel 10 zu erlauben, dadurch abzukühlen, daß dieser
Wärme in
die nahegelegene Umgebung abgibt, d. h., daß dieser durch die ihn umgebende
Luft abkühlt.
Jedoch ist es eine gängige
Prozedur, Dampf in die Trommel 10 einzuführen, bevor
das Löschwasser
eingeführt
wird, wobei der Dampf durch die Leitung 22 in den unteren
Teil des Behälters 10 fließt. Der
Dampf steigt aufwärts
durch den Koks, entweder wenn der Koks in die Trommel gefördert wird
oder nach dem die Trommel im Wesentlichen gefüllt ist, wobei der Dampf dazu
dient, den Kühlungsprozess
zu starten und zusätzlich
jegliche eingeschleppte Kohlenwasserstoffdämpfe heraus zu treiben. Der
Dampf wie auch die vorgenannten Kohlenwasserstoffdämpfe strömen durch
den Dampfauslaß 24 im
oberen Endteil 28 der Trommel nach außen, wobei jegliche eingeschlossenen Kohlenwasserstoffe
wiedergewonnen werden.
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Der Behälter 10 hat eine zylindrische
Wand 28, die sich zwischen dem Boden 20 und dem
Deckel 28 erstreckt. Der Behälter 10 kann eine
zylindrische Seitenwand mit einer Höhe zwischen 90 bis 100 Fuß und einem
Durchmesser von über
20 Fuß haben,
wobei diese Dimensionierung beachtlich variieren kann und die exakte
Dimensionierung keinen Einfluß auf
den Kern der Erfindung hat. Die in der Zeichnung dargestellte Kokstrommel
ist – wie
bereits oben angedeutet – lediglich
schematischer Natur und die Details der Konstruktion der Kokstrommel
sind nicht Teil der Erfindung. Statt dessen befaßt sich die Erfindung mit der
Steuerung der Ablöschung
von Koks innerhalb des Behälters 10 auf
eine Weise, mittels derer die Beschädigung der Kokstrommelseitenwand 28 limitiert
wird.
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Der Behälter 10 ist vorzugsweise
aus Metall und noch bevorzugter aus Stahl hergestellt, aufgrund
dessen Festigkeit und Wirtschaftlichkeit im Vergleich zu anderem
vergleichbarem Metall. Stahl hat wie alle Metalle eine thermische
Expansionscharakteristik, so daß die
Seitenwand 28 davon in Längsrichtung und umfangsmäßig expandiert,
wenn der heiße
Koks in die Trommel 10 eintritt, d. h. daß die Höhe der Trommel
steigt, wenn die Temperatur der Seitenwand ansteigt, um die Temperatur
des Koks abzustrahlen, und daß der
Durchmesser der Trommel ansteigt. Der in Längsrichtung und umfangsmäßig auftretende
Wechsel der Dimensionierung der Trommel findet nicht einheitlich
statt, sondern vielmehr auf eine stark lokalisierte Weise, d. h.,
wenn der heiße Koks
vom Boden aus in die Trommel eintritt und dort Schichten ausbildet,
vergrößert sich
die Dimension der Trommelseitenwand 28 in den Bereichen,
die in Kontakt mit dem heißen
Koks stehen, in Längsrichtung
und auch umfangsmäßig, die
noch nicht in Kontakt mit dem heißen Koks stehen, während andere
Bereiche, die noch nicht in Kontakt mit dem heißen Koks stehen, relativ unbeeinflußt bleiben.
Somit sind Spannungswerte innerhalb der Behälterseitenwand 28 stark
lokalisiert zumindestens in einer aufsteigenden Weise. Der Anstieg in
der Behälterseitenwand
und der Temperatur, wenn der Koks in dem Behälter eintritt, ist jedoch nicht
der Faktor, der die größte Spannung
und somit die größte Abnutzungsgeschwindigkeit
der Behälterseitenwand
verursacht. Statt dessen tritt die maximale Spannung in den Seitenwänden mit
dem Beginn des Ablöschverfahrens auf,
nach dem die Trommel im Wesentlichen mit flüssigem Koks gefüllt ist,
das feste Schichten aufbaut. Um den Koks innerhalb der Trommel auf
etwa Umgebungstemperatur abzukühlen,
so daß dieser
als festes Material für
darauffolgende Entsorgung oder Verwertung entnommen werden kann,
besteht die Standardtechnik darin, den Koks durch Zuführung von
Wasser abzulöschen,
das durch die Leitung 30 verfügbar ist. Das Wasser strömt durch ein
gesteuertes Ventil zur Leitung 34, durch die das Wasser
in das untere Ende 20 des Behälters 10 eintritt.
Das System der vorliegenden Erfindung befaßt sich mit der Steuerung des
Ventils 32, so daß die Geschwindigkeit
und die zeitliche Abstimmung des Wassereinlasses in die Kokstrommel 10 in
einer Weise gesteuert ist, daß Spannungen
derart reguliert werden, daß die
Abnutzungsgeschwindigkeit der Behälterseitenwand 28 reduziert
ist.
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Um dieses Ergebnis zu erreichen,
mißt das
System der vorliegenden Erfindung die Spannung in der Behälterseitenwand 28 direkt
durch Benutzung von mindestens einem aber vorzugsweise einer Mehrzahl
von Dehnungsmeßgeräten. In
der schematischen Darstellung der Zeichnungen sind drei unterschiedliche
Muster von Ausrichtungen der Dehnungsmeßgeräte beispielhaft dargestellt.
In dem unteren Beispiel weist die Behälterseitenwand Dehnungsmeßgeräte auf,
die vertikal orientiert, d. h. in Längsrichtung orientiert, sind,
wobei diese voneinander beabstandet sind. Ein Dehnungsmeßgerät, das denen
wohlbekannt ist, die sich mit der Spannungsmessung befassen, funktioniert
derart, daß es
auf eine Veränderung
der Dimension eines physischen Objektes reagiert, an dem es befestigt
ist, wobei es ein meßbares
elektrisches Signal erzeugt. Dieses elektrische Signal kann wie
bei dem Dehnungsmeßgerät durch
eine Veränderung
des Widerstandes in Reaktion auf eine Veränderung der Dimension oder
durch die Erzeugung eines elektrischen Spannungspotentiales erhalten werden.
Dieses elektrische Signal wird von einem Paar von Leitern, die mit
jedem Dehnungsmeßgerät 36 verbunden
sind, hergeleitet. Zum Beispiel ist an der rechten Seite des unteren
Abschnittes der Behälterseitenwand 28 ein
repräsentatives
Dehnungsmeßgerät 36 dargestellt,
das einen ersten elektrischen Kontaktpunkt 38A und einen
zweiten elektrischen Kontaktpunkt 38B aufweist. Im Fall
der Leiter 38A und 38B ist ein elektrisches Signal
vorgesehen, das zu einem Computer 40 geleitet wird. Der
Begriff „Computer"
wird in seinem breitesten Sinne verwendet, d. h. dieser Begriff
umfaßt
alle elektrischen Schaltkreise, die zur Umsetzung der Erfindung
verwendet werden können,
um eine Messung, die von den Leitern 38A und 38B eines
Transistors 36 erhalten werden, um abschließend ein
Steuerungssignal für
das Ventil 32 zu erzeugen.
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Jedes Dehnungsmeßgerät 36 hat einen Kontaktpunkt 36B,
der aufsteigend oberhalb eines Kontaktpunktes 36A angeordnet
ist und somit sind die Dehnungsmeßgeräte 36 derart orientiert,
daß diese
auf Spannungen in Längsrichtung
innerhalb der Behälterseitenwand 28 reagieren.
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Ein Zwischenabschnitt 28B der
Behälterseitenwand
hat Dehnungsmeßgeräte 42,
die horizontal in einem Muster angeordnet sind. Im rechten Teil
der Zeichnung hat das Dehnungsmeßgerät 42, das als Beispiel für die anderen
Dehnungsmeßgeräte 42 gilt,
Kontaktpunkte 42A und 42B, an denen Leiter 44A und 44B befestigt
sind, durch die Signale zu dem Computer 40 geleitet werden.
Die Dehnungsmeßgeräte 42 in
dem dargestellten Muster reagieren in erster Linie auf umfangsmäßige Spannungen
in der Behälterseitenwand.
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Der Behälterseitenwandabschnitt 28C weist
Dehnungsmeßgeräte 48 auf,
die in einem Winkel relativ zu der Vertikalen und auch in einem
Winkel relativ zu der Umfangsrichtung geneigt sind. Das auf der
rechten Seite dargestellte Dehnungsmeßgerät 46 ist mit Kontaktpunkten 46A und 46B dargestellt,
wobei der Kontaktpunkt 46A in Längsrichtung oberhalb und in
Umfangsrichtung versetzt relativ zu dem Kontaktpunkt 46B angeordnet
ist. Aufgrund der Orientierung des Dehnungsmeßgerätes 46 wird dieses
sowohl auf Spannungen in Längsrichtung
als auch auf Spannungen in Umfangsrichtung reagieren. Durch die
Leiter 48A und 48B wird ein Signal, das durch
das repräsentative
Dehnungsmeßgerät 46 erzeugt
wird, dem Computer 40 zugeführt.
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Wenn das Niveau des Ablöschwassers
innerhalb des Behälters 10 steigt,
wird die Spannung an den Seitenwänden 28 durch
die Dehnungsmeßgeräte ermittelt,
unabhängig
davon, ob ein Dehnungsmeßgerät wie durch
die Bezugszeichen 36, 42 und 46 illustriert
orientiert ist, oder eine andere Orientierung oder ein anderes Muster
von Orientierungen aufweist.
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Der Computer 40 repräsentiert,
wie bereits oben festgestellt, einen kompletten Schaltkreis, durch
den Signale von Dehnungsmeßgeräten auf
unterschiedlichen Ebenen des Behälters
verarbeitet werden können, um
ein Ausgangssignal zur Steuerung des Ventils 32 über den
Leiter 50 zu erzeugen. Das Ventil 32 kann durch An-
oder Ausschalten gesteuert werden, um den Fluß des Ablöschwassers in die Kokstrommel 10 zu
starten oder zu stoppen, oder das Ventil 32 kann derart gesteuert
werden, daß die
Fließgeschwindigkeit
reguliert wird, d. h. daß der
Durchfluß von
einer höheren
Geschwindigkeit zu einer niedrigeren Geschwindigkeit und umgekehrt
geändert
wird.
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Der Computer 40 beinhaltet
eine Software, die derart ausgebildet ist, daß die durch einen oder mehrere
Dehnungsmeßgeräte zur Verfügung gestellte
Information verwertet werden kann, um die Ablöschgeschwindigkeit zu steuern,
so daß die
Spannung innerhalb der Behälterseitenwand 28 unter
einem vorgewählten
Höchstwert
bleibt, der eine starke oder beschleunigte Abnutzung der Behälterseitenwand
verursachen würde.
Dieses kann grundsätzlich
auf zwei Wegen erreicht werden. In einer vereinfachten Anordnung
kann der Computer 40 derart ausgestaltet sein, daß der Zufluß von Wasser
gestoppt wird, d. h. das Ventil 32 wird geschlossen, wenn
das ermittelte Spannungsniveau einen bestimmten Höchstwert
erreicht und das Wasser wird so lange abgestellt, bis das Spannungsniveau
unter den erlaubten vorgewählten
Höchstwert
fällt,
wobei das Ventil 32 zu diesem Zeitpunkt wieder geöffnet werden
kann, um den Zufluß zusätzlichen
Ablöschwassers
zu erlauben. Diese Verfahren wird wiederholt bis der Behälter 10 gefüllt und
somit der gesamte Koks darin gekühlt ist.
Bei einer anderen Methode wird der Computer 40 derart eingesetzt,
daß die
Spannungsanstiegsgeschwindigkeit in der Behälterwand 28 ermittelt
und, basierend auf der Spannungsanstiegsgeschwindigkeit, das ein Spannungsniveau
ermittelt wird, das oberhalb eines akzeptierbaren Niveaus liegt,
um dadurch das Ventil 32 zu steuern. Gewissermaßen verwendet
dieses System ein Signal, das als ein erstes Differential der Gleichung, die
den ermittelten Spannungsanstieg in der Behälterseitenwand repräsentiert.
Ein drittes Programm kann beide Systeme kombinieren, d. h. ein Programm
zur Steuerung des Ventils 32 in Reaktion auf den maximalen ermittelten
Spannungswert zusammen mit der errechneten Spannungsanstiegsgeschwindigkeit.
Unabhängig von
dem verwendetem System ist das Programm im Computer 40 derart
ausgebildet, daß es
das schnellste Ablöschen
des Koks ermöglicht,
während
gleichzeitig eine Spannung in der Behälterseitenwand vermieden wird,
die oberhalb eines akzeptablen Niveaus liegt.
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Dehnungsmeßgeräte des Typs mit dem Bezugszeichen 36, 42, 46 können kommerziell
erworben werden. Zur Verifizierung der Effektivität der Erfindung
wurden Experimente durchgeführt,
in denen Dehnungsmeßgeräte verwendet
wurden, die von Tokyo Sokki Kenkyujo Co., Ltd. 8-2, Minami-Ohl 6-Chome,
Shinagawa-Ku, Tokyo 140 Japan, Model AWH-8/-16 hergestellt
wurden. Die Dehnungsmeßgeräte Model
AWH-8/-16, die durch diese Firma hergestellt wurden, wurden auf
Kokstrommeln gemäß der Erfindung
angewandt. Die Dehnungsmeßgeräte wurden
in Übereinstimmung
mit den Spezifikationen zur Benutzung eingesetzt, die von dieser
Firma vorgegeben wurden. Das Modell AWH-8/-16 ist von dem Typ, auf
den zuvor in der Literatur als „Eaton (Alltech) Weldable
Strain Gauge, Model SG-425" Bezug genommen wurde. Das Modell AWH-8/-16
der Tokyo Sokki Kenkyujo Company ist mehr oder weniger eine moderne
Version des Alltech Modells SG-425.
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Die Auflistung dieser bestimmten
Dehnuggsmeßgeräte ist lediglich
beispielhaft zu verstehen, zumal auf dem Markt befindliche Dehnungmeßgeräte anderer
Hersteller ebenfalls eingesetzt werden könnten, soweit diese für den Zweck
der vorliegenden Erfindung geeignet sind.
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Es ist wohl bekannt, daß bei der
Verwendung eines Signals von oder der Verwendung eines Signals erzeugt
durch ein Dehnungsmeßgerät eine Temperaturkompensation
erforderlich ist. Es versteht sich, daß jedes der hierin beschriebenen
Dehnungsmeßgeräte von einer
Temperaturkompensationstechnik begleitet wird, wie sie aus der Industrie
wohl bekannt ist. Eine Methode zur Temperaturkompensation verwendet
ein Thermoelement 52, das in der Nähe des Musters der Dehnungsmeßgeräte 36 an
der Trommelseitenwand befestigt ist. Ein die Temperatur repräsentierendes
Signal wird durch den Leiter 54 zu dem Computer 40 geleitet.
Der Computer 40 verwendet die ermittelte Temperatur, um
die von den Mustern der Dehnungsmeßgeräte erhaltenen Signale zu kompensieren.
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Die Ansprüche und die Beschreibung beschreiben
die vorliegende Erfindung und die Begriffe, die in den Ansprüchen verwendet
werden, beziehen ihren Sinngehalt aus der Benutzung dieser Begriffe
in der Beschreibung. Gleiche Begriffe, die im Stand der Technik
verwendet werden, können
in ihrer Bedeutung breiter sein, als die spezifisch hierin verwendeten
Begriffe. Sollte eine Frage zwischen der breiteren Definition derartiger
Begriffe, wie sie im Stand der Technik benutzt werden, und der mehr
spezifischen Verwendung der hierin benutzten Begriffe bestehen,
so ist die spezifischere Bedeutung gemeint.
