ES2305239T3 - Procedimiento de funcionamiento de una bateria de hornos de coque. - Google Patents

Abstract

Procedimiento de funcionamiento de una batería de hornos de coque que comprende una pluralidad de cámaras de coquización iguales, un depósito de gas bruto y dispositivos de estrangulación montados en dicho depósito de gas bruto para regular individualmente la presión del gas en las cámaras de coquización, presentando cada uno de los dispositivos de estrangulación una taza de inmersión solicitada con agua y dotada de una salida cerradiza y estando unidas las cámaras de coquización con el depósito de gas bruto por medio de tuberías de gas que terminan en forma de tubos de inmersión dentro de las tazas de inmersión de los dispositivos de estrangulación, caracterizado porque se emplean dispositivos de estrangulación que presentan un rebose verticalmente desplazable por un servoaccionamiento para regular el nivel del líquido en la taza de inmersión, para una cámara de coquización a la que está asociado un mecanismo de regulación de presión con un mecanismo de medida para la presión de la cámara y con emisor de posición para controlar el servoaccionamiento, se registran para el servoaccionamiento, en forma de una curva de posición-tiempo, las señales de ajuste asociadas a la evolución temporal de la presión durante la coquización de carbón para convertirlo en coque, y de conformidad con la curva de posición-tiempo, se controlan los servoaccionamientos de dispositivos de estrangulación que están asociados a cámaras de coquización sin mecanismos de regulación de presión.

Description

Procedimiento de funcionamiento de una batería de hornos de coque.

La invención concierne a un procedimiento de funcionamiento de una batería de hornos de coque que comprende una pluralidad de cámaras de coquización iguales, un depósito de gas bruto y dispositivos de estrangulación montados en el depósito de gas bruto para regular individualmente la presión del gas en las cámaras de coquización. Los dispositivos de estrangulación presentan cada uno de ellos una taza de inmersión solicitada con agua y dotada de una salida cerradiza. Las cámaras de coquización están unidas con el depósito de gas bruto a través de tuberías de gas que terminan como tubos de inmersión en las tazas de inmersión.

Tales dispositivos de estrangulación son conocidos por los documentos EP 0 649 455 B1 y WO 94/01513 A. Variando el nivel del líquido en la taza de inmersión se puede regular la presión del gas de la cámara de coquización asociada en función de desprendimiento de gas. La variación del nivel del líquido en la taza de inmersión se efectúa indirectamente por efecto del control del flujo de alimentación de agua y del flujo de salida del agua. Se establecen entonces estados de agua en equilibrio que dependen de la presión estática de la columna de agua en la taza de inmersión, así como de la sección transversal libre de la abertura de salida, y que se modifican al presentarse fluctuaciones en la cantidad de alimentación o en la cantidad de salida. Para cada cámara de coquización de la batería de hornos de coque es necesaria una regulación complicada para fijar las entradas y salidas de agua durante el proceso de coquización. Todas las cámaras de coquización tienen que equiparse aquí con mecanismos de medida para la presión de dichas cámaras. Asimismo, en los dispositivos de estrangulación tienen que preverse mecanismos de medida de flujo y de regulación tanto en el flujo de entrada de agua como en el flujo de salida de agua. El coste técnico de regulación para un funcionamiento automatizado de la batería de hornos de coque es grande.

Klaus Hofherr et al (Stahl und Eisen, 121 2001), No. 3, 33-40) describen un procedimiento para la regulación de la presión de cámaras individuales con una taza de inmersión solicitada con agua y dotada de una salida cerradiza.

La invención se basa en el problema de indicar un procedimiento que haga posible un funcionamiento sencillo y seguro de la técnica de regulación de las cámaras de coquización de una batería de hornos de coque.

Se presupone una batería de hornos de coque con una pluralidad de cámaras de coquización iguales, un depósito de gas bruto y dispositivos de estrangulación montados en el depósito de gas bruto para regular individualmente la presión del gas en las cámaras de coquización, presentando cada uno de los dispositivos de estrangulación una taza de inmersión solicitada con agua y dotada de una salida cerradiza y estando unidas las cámaras de coquización con el depósito de gas bruto a través de tuberías de gas que terminan como tubos de inmersión en las tazas de inmersión de los dispositivos de estrangulación. Objeto de la invención y solución del problema anteriormente citado es un procedimiento de funcionamiento de una baterías de hornos de coque de esta clase, en el que

se emplean dispositivos de estrangulación que presentan un rebose verticalmente desplazable por un servoaccionamiento para regular el nivel del líquido en la taza de inmersión,

para una cámara de coquización a la que está asociado un mecanismo de regulación de presión con un mecanismo de medida para la presión de la cámara y con un emisor de posición para controlar el servoaccionamiento, se registran en forma de una curva de posición-tiempo las señales de ajuste para el servoaccionamiento asociadas a la evolución temporal de la presión durante la coquización de carbón para convertirlo en coque, y

de conformidad con la curva de posición-tiempo, se controlan los servoaccionamientos de dispositivos de estrangulación que están asociados a cámaras de coquización sin mecanismos de regulación de presión.

El procedimiento según la invención aprovecha el hecho de que la coquización en las cámaras de coquización es un proceso discontinuo cíclico y el desprendimiento de gas durante la coquización tiene una evolución previsible idéntica en todas las cámaras de coquización. Esto hace posible controlar el nivel del líquido en la taza de inmersión según una curva de posición-tiempo que está archivada en un ordenador de procesos. La curva de posición-tiempo se transmite aquí en forma de señales de ajuste desde el ordenador de procesos hasta los servoaccionamientos de los dispositivos de estrangulación, que, de acuerdo con las señales de ajuste, posicionan de manera correspondiente el rebose asociado. Según el procedimiento conforme a la invención, es suficiente que solamente una o unas pocas cámaras de coquización de la batería de hornos de coque estén equipadas con un mecanismo de regulación de presión. El mecanismo de regulación de presión comprende un mecanismo de medida para la presión de las cámaras y un emisor de posición que genera, a partir de los valores de presión y los valores nominales, unas señales de ajuste para el servoaccionamiento del rebose verticalmente desplazables. Las señales de ajuste transmitidas son almacenadas en forma de una curva de posición-tiempo para un ciclo de desprendimiento de gas o para cada uno de estos ciclos y pueden utilizarse después como señales de ajuste, en el ciclo de desprendimiento de gas siguiente o en ciclos de desprendimiento de gas posteriores, en lugar de las señales de ajuste que vienen directamente de la unidad de regulación de presión. Según la invención, la curva de posición-tiempo es aprovechada también para hacer que funcionen cámaras de coquización que no presentan ningún mecanismo de regulación de presión.

Según una realización preferida de la invención, se mide la presión en el depósito de gas bruto y se añaden valores de corrección a los valores funcionales de la curva de posición-tiempo cuando la presión en el depósito de gas bruto se desvía de un valor de referencia medido durante el registro de la curva de posición-tiempo. Se compensan así las fluctuaciones de presión en el lado de evacuación de gas y éstas no repercuten desventajosamente sobre el funcionamiento de las cámaras de coquización. Se conocen en general magnitudes perturbadoras en el lado de alimentación o de generación de gas y éstas son provocadas por variaciones de los parámetros de funcionamiento, por ejemplo en caso de una variación de los tiempos de coquización o de las temperaturas del tren de calentamiento. En tales casos, se capta de nuevo la curva de posición-tiempo.

Otras ejecuciones del procedimiento según la invención son objeto de las reivindicaciones 3 a 5 subordinadas y se explican en lo que sigue ayudándose de un dibujo que representa únicamente un ejemplo de realización. Muestran esquemáticamente:

Las figuras 1a y 1b, un fragmento de una batería de hornos de coque con un dispositivo de estrangulación que está montado en la vía de gas entre una cámara de coquización y un depósito de gas bruto y que se muestra en diferentes posiciones funcionales,

La figura 2, una sección longitudinal a través del dispositivo de estrangulación en una representación ampliada en comparación con las figuras 1a y 1b, y

Las figuras 3 y 4, otras posiciones funcionales del dispositivo representado en la figura 2.

La invención concierne a un procedimiento de funcionamiento de una batería de hornos de coque que presenta una pluralidad de cámaras de coquización iguales, un depósito de gas bruto y dispositivos de estrangulación para regular individualmente la presión del gas en las cámaras de coquización. En las figuras 1a y 1b se representa una de las cámaras de coquización 1 con dispositivo de estrangulación asociado y con un fragmento del depósito de gas bruto 2.

El dispositivo de estrangulación está dispuesto dentro del depósito de gas bruto 2 de la batería de hornos de coque y está unido con el compartimiento de gas de la cámara de coquización 1 (figuras 1a, 1b) a través de un tubo de subida 3. Forman parte de la estructura básica del dispositivo de estrangulación una taza de inmersión 4, a la que se alimenta continuamente agua 5, y un tubo de inmersión 6 que está unido con el tubo de subida 3 a través de un codo 7 de dicho tubo de subida y desemboca en la taza de inmersión 4. La taza de inmersión 4 presenta un rebose 8 y una salida cerradiza 9. El tubo de inmersión 6 está formado con un tramo extremo 10 cuya sección transversal libre de salida de gas depende del nivel 11 del líquido en la taza de inmersión 4. En el ejemplo de realización el tramo extremo 10 presenta unas hendiduras 12 practicadas por el lado de su envolvente (figura 2). Asimismo, el canto inferior puede estar perfilado o achaflanado.

Se desprende de la figura 2 que, para regular el nivel 11 del líquido, está previsto un tubo de salida 13 para agua cuyo extremo del lado de entrada penetra en el tubo de inmersión 6 y contiene aberturas de entrada 14 practicadas por el lado de la envolvente para la alimentación de agua. Dentro del tubo de salida 13 está dispuesta una compuerta 15 abierta en ambos lados frontales, la cual cierra las aberturas de entrada 14 del tubo de salida 13 de conformidad con su posición en dirección longitudinal y forma un rebose verticalmente desplazable para el agua que entra en el tubo de salida 13. El extremo del lado de entrada del tubo de salida 13 está rodeado por un tubo de sifón 16 que cierra el tubo de salida 13 en su lado superior y forma un canal anular para la alimentación de agua que desemboca en la taza de inmersión 4 por debajo del tubo de inmersión 6. El canto superior de la compuerta 15 define la altura del nivel de agua dentro de la taza de inmersión 4. El tubo de sifón 16 impide aquí que pueda circular gas a través del tubo de salida 13 e influir negativamente sobre la regulación del nivel del agua.

Los rebajos 12 del tramo extremo 10 del tubo de inmersión 6, practicados por el lado de la envolvente y configurados, por ejemplo, en forma de hendiduras, se extienden en la dirección longitudinal por un tramo a cuya longitud está adaptada a la zona de ajuste de la compuerta 15 dentro del tubo de salida 13.

La compuerta 15 puede ser movida por medio de una barra de ajuste 17 que va guiada por un tramo del tubo de inmersión 6. Esta barra es guiada hacia afuera por la pared del codo 7 del tubo de subida, cuya prolongación representa el tubo de inmersión 6, y está unida allí con un servoaccionamiento adecuado 18 (figuras 1a, 1b). Convenientemente, se emplea como servoaccionamiento 18 un grupo de accionamiento que, en caso de fallo de su energía de accionamiento, se mantiene en la última posición de regulación, ya que ésta representa la posición en la que la combinación nivel de agua/presión de gas corresponde a un estado seguro definido. Esto es de importancia sobre todo para la evacuación de gas bruto de la cámara de coquización, ya que aquí la presión no debe aumentar demasiado fuertemente ni tampoco disminuir demasiado fuertemente. En el caso de un aumento de presión incontrolado, existe el riesgo de emisiones a través de los cierres del horno; en el caso de una caía de presión, es posible una irrupción de aire en la cámara de coquización, lo que podría conducir a daños por sobrecalentamiento. El último nivel de agua regulado antes del fallo de la energía de accionamiento del servoaccionamiento 18 o de otra perturbación del servoaccionamiento 18 representa al mismo tiempo para este estado la posición segura para el funcionamiento del horno.

En la posición funcional del dispositivo representada en la figura 3 las aberturas de entrada 14 del tubo de salida 13, practicadas por el lado de la envolvente y configuradas, por ejemplo, como hendiduras longitudinales, están cerradas por la compuerta 15. La taza de inmersión 4 ha sido inundada por el agua afluyente. El agua sale por el rebose 8 de la taza de inmersión 4. La columna de líquido b en el tubo de inmersión 6 es tan grande que se interrumpe la vía del gas entre el compartimiento de gas de la cámara de coquización 1 y el depósito de gas bruto 2. Se puede abrir la cámara de coquización 1 y se puede expulsar coque ya fabricado. El dispositivo según la invención impide que pueda llegar aire al depósito de gas bruto 2.

El tubo de salida 13 está conectado como elemento de ajuste móvil a un tapón de cierre 19 asociado a la salida 9, circulando el agua que sale por el tubo de salida 13 a través de un canal de agua del tapón de cierre 19 que obtura la taza de inmersión 4 (figuras 1a y 2). El tapón de cierre 19 puede ser movido por un movimiento de desplazamiento del tubo de salida 13 hasta la posición de apertura representada en la figura 4 y deja libre entonces la salida 9 de la taza de inmersión 4 para vaciar esta taza. El dispositivo según la invención ocupa la posición funcional representada en la figura 4 cuando se llena con carbón fresco la cámara de coquización asociada 1. Los gases de llenado son succionados en forma no estrangulada hacia el depósito de gas bruto 4 por la depresión reinante en dicho depósito de gas bruto 4.

Con el dispositivo según la invención se puede controlar o regular el ciclo de funcionamiento completo de una cámara de coquización. Para cargar carbón en la cámara de coquización 1 se vacía completamente la taza de inmersión 4 para que los gases de llenado puedan ser succionados sin estrangulación hacia el depósito de gas bruto 2 por la depresión reinante en dicho depósito de gas bruto 2. Durante el tiempo de coquización se regula la presión de la cámara regulando el nivel del líquido en el dispositivo según la invención de conformidad con un valor de consigna. Para expulsar el coque ya procesado de la cámara de coquización 1 se interrumpe la vía del gas por inundación de la taza de inmersión 4, con lo que no puede llegar aire al depósito de gas bruto 2. Se deduce de una consideración comparativa de las figuras que la regulación, cierre y apertura de la vía de gas se efectúan por efecto de un movimiento de la compuerta 15 dirigido en el mismo sentido. Mediante los movimientos de ajuste de la compuerta 15 se puede regular el nivel del líquido (figura 2). Mediante un movimiento de ajuste adicional de la compuerta se pueden cerrar las aberturas de entrada 14 del tubo de salida 13 (figura 3). La compuerta 15 se puede mover contra un tope, por ejemplo la tapa superior del tubo de salida 13, y, durante su ulterior movimiento de desplazamiento, arrastra consigo al tubo de salida 13 con el tapón de cierre 19 sólidamente conectado, abriéndose la salida 9 de la taza de inmersión 4 (figura 4). En la secuencia de los pasos de funcionamiento son pequeños los movimientos de ajuste necesarios de la barra de ajuste 17, de modo que se pueden realizar rápidamente los pasos funcionales.

En el funcionamiento de la batería de hornos de coque según la invención se tiene que, para una cámara de coquización a la que está asociado un mecanismo de regulación de presión con un mecanismo de medida para la presión de la cámara y con un emisor de posición para controlar el servoaccionamiento, se registran las señales de ajuste para el servoaccionamiento en forma de una curva de posición-tiempo, concretamente para todo el proceso de coquización. De conformidad con esta curva de posición-tiempo, se controlan después los servoaccionamientos de dispositivo de estrangulación que están asociados a cámaras de coquización que no presentan mecanismos de regulación de presión. En el procedimiento según la invención es suficiente que una cámara de coquización o unas pocas cámaras de coquización estén equipadas con un mecanismo de regulación de presión. Los dispositivos de estrangulación de las restantes cámaras de coquización se controlan según la curva de posición-tiempo registrada válida para todas las cámaras de coquización. Según otra realización preferida del procedimiento de la invención, se mide la presión en el depósito de gas bruto y se añaden valores de corrección a los valores funcionales de la curva de posición-tiempo cuando la presión en el depósito de gas bruto se desvía de un valor de referencia medido durante el registro de la curva de posición-tiempo.

Partiendo del conocimiento de la posición del servoaccionamiento y, por tanto, de la compuerta se calcula la superficie libre de paso de gas - presente por encima del nivel de agua - de los rebajos 12 de forma de hendidura practicados por el lado de la envolvente en el tramo extremo 10 del tubo de inmersión. A partir de esta superficie libre de paso de gas y de la diferencia de presión entre la presión medida de la cámara y la presión medida del depósito se calcula un caudal volumétrico teórico de gas bruto. Este caudal volumétrico teórico de gas bruto se almacena como curva normalizada homogeneizada en función del tiempo de procesamiento total. Para controlar la presión de la cámara en función del tiempo de procesamiento durante un viaje de procesamiento posterior o bien en un horno diferente se calcula con ayuda de la curva de caudal volumétrico de gas bruto-tiempo almacenada y de la diferencia de presión entre la presión prefijada de la cámara (valor nominal) y la presión medida del depósito la superficie libre de paso de gas - necesaria para ajustar la presión nominal de la cámara - de los rebajos 12 de forma de hendidura practicados por el lado de la envolvente en el tramo extremo 10 del tubo de inmersión. A partir de este valor se obtiene por asociación directa la posición de la compuerta o del servoaccionamiento que entonces se ajusta. En el modo de proceder descrito la curva de caudal volumétrico de gas bruto-tiempo (teórica) no reproduce el caudal volumétrico de gas bruto real en función del tiempo de procesamiento, sino más bien un valor normalizado depurado de la diferencia de presión entre la cámara y el depósito, el cual representa la posición del accionamiento o de la compuerta.

Mediante el modo de proceder descrito se compensan fluctuaciones de presión en el lado de evacuación de gas. Las magnitudes perturbadoras en el lado de alimentación o generación de gas son en general conocidas y se presentan principalmente tan sólo cuando se realizan variaciones en los parámetros de funcionamiento, por ejemplo en el tiempo de procesamiento o en la temperatura del tren de calentamiento. Tales variaciones pueden tenerse en cuenta captando de nuevo la curva de posición-tiempo para el control de los servoaccionamientos a intervalos regulares, pero al menos en caso de variaciones graves de los parámetros de funcionamiento.

Claims (5)

1. Procedimiento de funcionamiento de una batería de hornos de coque que comprende una pluralidad de cámaras de coquización iguales, un depósito de gas bruto y dispositivos de estrangulación montados en dicho depósito de gas bruto para regular individualmente la presión del gas en las cámaras de coquización, presentando cada uno de los dispositivos de estrangulación una taza de inmersión solicitada con agua y dotada de una salida cerradiza y estando unidas las cámaras de coquización con el depósito de gas bruto por medio de tuberías de gas que terminan en forma de tubos de inmersión dentro de las tazas de inmersión de los dispositivos de estrangulación, caracterizado porque

se emplean dispositivos de estrangulación que presentan un rebose verticalmente desplazable por un servoaccionamiento para regular el nivel del líquido en la taza de inmersión,

para una cámara de coquización a la que está asociado un mecanismo de regulación de presión con un mecanismo de medida para la presión de la cámara y con emisor de posición para controlar el servoaccionamiento, se registran para el servoaccionamiento, en forma de una curva de posición-tiempo, las señales de ajuste asociadas a la evolución temporal de la presión durante la coquización de carbón para convertirlo en coque, y

de conformidad con la curva de posición-tiempo, se controlan los servoaccionamientos de dispositivos de estrangulación que están asociados a cámaras de coquización sin mecanismos de regulación de presión.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque se mide la presión en el depósito de gas bruto y porque se agregan valores de corrección a los valores funcionales de la curva de posición-tiempo cuando la presión en el depósito de gas bruto se desvía de un valor de referencia medido durante el registro de la curva de posición-tiempo.

3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque, después del proceso de coquización en una cámara de coquización, se cierra el rebose verticalmente desplazable del dispositivo de estrangulación asociado a esta cámara de coquización y se inunda con agua la taza de inmersión hasta un rebose de esta taza de inmersión antes de que el coque sea expulsado de la cámara de coquización.

4. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque, antes de la carga de una cámara de coquización con carbón, se vacía la taza de inmersión del dispositivo de estrangulación asociado para que las emisiones que se produzcan durante la carga sean succionadas sin estrangulación por la depresión reinante en el depósito de gas bruto.

5. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque se acciona por parte del servoaccionamiento en un tubo de salida una compuerta abierta en ambos lados frontales, la cual cierra aberturas de entrada practicadas por el lado de la envolvente del tubo de salida que penetra hasta el tubo de inmersión, de conformidad con la posición de dicho tubo de salida en dirección longitudinal y forma el rebose, estando el extremo del lado de entrada del tubo de salida rodeado por un tubo de sifón que cierra el tubo de salida en su lado superior y forma un canal anular para la afluencia de agua que desemboca en la taza de inmersión por debajo del tubo de inmersión, estando el tubo de salida conectado como un elemento de ajuste móvil a un tapón de cierre asociado a la salida de la taza de inmersión y cumpliéndose que el agua que sale por el tubo de salida circula hacia afuera por un canal de agua del tapón de cierre que obtura la taza de inmersión, y porque se regula mediante movimientos de desplazamiento de la compuerta el nivel del líquido de la taza de inmersión durante el proceso de coquización, se cierran las aberturas de entrada después de concluido el proceso de coquización para inundar la taza de inmersión, y se abre seguidamente el tapón de cierre para vaciar la taza de inmersión antes de llenar la cámara de coquización con carbón fresco.