PL198207B1 - Urządzenie do regulacji ciśnienia gazu w komorze pieca koksowniczego - Google Patents

Abstract

1. Urz adzenie do regulacji ci snienia gazu w komorze pieca koksowniczego, ze zbiornikiem zanurzeniowym do którego doprowadzana jest woda, oraz rur a zanurzeniow a która jest po laczona z obszarem gazowym komory pieca koksowniczego i ko nczy si e w zbiorniku zanurzeniowym, przy czym zbiornik zanurzeniowy ma przelew oraz zamy- kany odp lyw, za s rura zanurzeniowa ma odcinek ko ncowy, którego swobodny przekrój wyj scia gazu jest zale zny od poziomu cieczy w zbiorniku zanurzeniowym, znamienne tym, ze do regulacji poziomu (11) cieczy przeznaczona jest rura spustowa (13), której wlotowy koniec wchodzi w rur e zanurzeniow a (6) i zawiera umieszczone w p laszczu otwory wlotowe (14) dla dop lywu wody, ze wewn atrz rury spusto- wej (13) umieszczony jest, otwarty na obu czo lowych po- wierzchniach, suwak (15), który zamyka otwory wlotowe (14) rury spustowej (13) zale znie od swego po lozenia w kierun- ku wzd luznym i tworzy regulowany w pionie przelew dla wody, nap lywaj acej do rury spustowej (13), oraz ze wlotowy koniec rury spustowej (13) jest otoczony przez rur e syfo- now a (16), która zamyka rur e spustow a (13) od góry i tworzy uchodz acy poni zej rury zanurzeniowej (6) do zbiornika zanurzeniowego (4), pier scieniowy kana l dla dop lywu wody. PL PL PL PL PL PL PL

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do regulacji ciśnienia gazu w komorze pieca koksowniczego. Chodzi tu zwłaszcza o urządzenie do regulacji ciśnienia z gazu ze zbiornikiem zanurzeniowym, do którego doprowadzana jest woda, oraz rurą zanurzeniową, którą jest połączona z obszarem gazowym komory pieca koksowniczego i kończy się w zbiorniku zanurzeniowym, przy czym zbiornik zanurzeniowy ma przelew oraz zamykany odpływ, zaś rura zanurzeniowa ma odcinek końcowy, którego swobodny przekrój wyjścia gazu jest zależny od poziomu cieczy w zbiorniku zanurzeniowym.

Takie urządzenie jest znane z europejskiego opisu patentowego nr EP 0 649 455 B1. Poprzez zmianę poziomu cieczy w zbiorniku zanurzeniowym można regulować ciśnienie gazu w przyporządkowanej komorze pieca koksowniczego w zależności od uwalniania gazu. Zmiana poziomu cieczy w zbiorniku zanurzeniowym zachodzi pośrednio poprzez sterowanie dopływem i odpływem wody. Ustalają się wówczas równowagowe stany wody, które są zależne od statycznego ciśnienia słupa wody w zbiorniku zanurzeniowym oraz swobodnego przekroju otworu odpływowego i zmieniają się przy wahaniach ilości dopływającej lub ilości odpływającej. W przypadku technicznego uszkodzenia jednego z urządzeń do sterowania dopływem lub odpływem wody zachodzi niebezpieczeństwo, że równowagowy stan wody zmieni się w sposób niekontrolowany, zaś ciśnienie w komorze pieca koksowniczego ulegnie zbyt silnemu podwyższeniu lub obniżeniu. W przypadku wzrostu ciśnienia może nastąpić emisja przez zamknięcia pieca. W przypadku spadku ciśnienia występuje niebezpieczeństwo wnikania powietrza do komory pieca koksowniczego, co może prowadzić do przegrzania. Niekorzystny jest ponadto fakt, że każda komora pieca koksowniczego, należącego do baterii pieców koksowniczych, wymaga skomplikowanej regulacji, służącej do ustalania i dozowania wody doprowadzanej i odprowadzanej podczas procesu koksowania.

W alternatywnym rozwiązaniu, przedstawionym w europejskim opisie patentowym nr EP 0 649 455 B1 rura zanurzeniowa ma przedłużaną teleskopowo końcówkę. Regulacja ciśnienia w komorze odbywa się poprzez różne zanurzanie końcówki w odstojniku zbiornika zanurzeniowego. Z uwagi na duże wymiary rury zanurzeniowej, przez którą przepływa gaz, przestawianie końcówki wymaga skomplikowanego układu mechanicznego. Problematyczne jest ponadto uszczelnienie pomiędzy teleskopową końcówką i rurą zanurzeniową.

Celem wynalazku jest zaproponowanie urządzenia do regulacji ciśnienia gazu w komorze pieca koksowniczego, które umożliwia bezpośrednią i dokładną regulację lustra cieczy w zbiorniku zanurzeniowym. Ma ono mieć prostą konstrukcję i zapewniać prostą w regulacji pod względem technicznym, niezawodną pracę komory pieca koksowniczego.

Urządzenie do regulacji ciśnienia gazu w komorze pieca koksowniczego, ze zbiornikiem zanurzeniowym do którego doprowadzana jest woda, oraz rurą zanurzeniową która jest połączona z obszarem gazowym komory pieca koksowniczego i kończy się w zbiorniku zanurzeniowym, przy czym zbiornik zanurzeniowy ma przelew oraz zamykany odpływ, zaś rura zanurzeniowa ma odcinek końcowy, którego swobodny przekrój wyjścia gazu jest zależny od poziomu cieczy w zbiorniku zanurzeniowym, odznacza się według wynalazku tym, że do regulacji poziomu cieczy przeznaczona jest rura spustowa, której wlotowy koniec wchodzi w rurę zanurzeniową i zawiera umieszczone w płaszczu otwory wlotowe dla dopływu wody, że wewnątrz rury spustowej umieszczony jest, otwarty na obu czołowych powierzchniach, suwak, który zamyka otwory wlotowe rury spustowej zależnie od swego położenia w kierunku wzdłużnym i tworzy regulowany w pionie przelew dla wody, napływającej do rury spustowej, oraz że wlotowy koniec rury spustowej jest otoczony przez rurę syfonową, która zamyka rurę spustową od góry i tworzy uchodzący poniżej rury zanurzeniowej do zbiornika zanurzeniowego, pierścieniowy kanał dla dopływu wody.

Korzystnie rura spustowa jest jako ruchomy element nastawczy podłączona do korka zamykającego, przyporządkowanego odpływowi zbiornika zanurzeniowego, przy czym spływająca w rurze spustowej woda spływa przez kanał wodny uszczelniającego zbiornik zanurzeniowy korka zamykającego, oraz że korek zamykający jest poprzez podnoszenie rury spustowej przemieszczany w położenie otwarte i uwalnia odpływ zbiornika zanurzeniowego.

Korzystnie do suwaka jest podłączony drążek nastawczy, poprzez podnoszenie którego zamykane są otwory wlotowe rury spustowej oraz, że suwak poprzez dalsze podnoszenie drążka nastawczego jest przemieszczany w kierunku ogranicznika rury spustowej i porusza rurę spustową wraz z połączonym z nią na stałe korkiem zamykającym.

Korzystnie drążek nastawczy jest przeprowadzony przez odcinek rury zanurzeniowej.

PL 198 207 B1

Korzystnie końcówka rury zanurzeniowej ma umieszczone w jej płaszczu wybrania, które rozciągają się w kierunku wzdłużnym na odcinku, którego długość jest dopasowana do zakresu regulacji suwaka wewnątrz rury spustowej.

W urządzeniu według wynalazku każdorazowe położenie górnej krawędzi suwaka wyznacza wysokość stanu wody wewnątrz zbiornika zanurzeniowego. Ruchy nastawcze suwaka pozwalają na bezpośrednie i bardzo precyzyjne regulowanie stanu wody. Regulacja odbywa się wewnątrz rury zanurzeniowej, a zatem po stronie doprowadzania gazu, gdzie mogą występować jedynie niewielkie zawirowania powierzchni wody. W przeciwieństwie do powierzchni wody poza rurą zanurzeniową, która ulega silnemu zawirowaniu wskutek wznoszących się pęcherzyków odpływającego gazu, stosunkowo spokojna powierzchnia wody wewnątrz rury zanurzeniowej umożliwia bardzo precyzyjne ustawianie i regulację lustra cieczy. Rura syfonowa, która jest umieszczona na wlotowym końcu rury spustowej i zamyka ją od góry oraz tworzy pierścieniowy kanał dla dopływu wody, uchodzący do zbiornika zanurzeniowego poniżej rury zanurzeniowej, zapobiega odpływowi gazu przez rurę spustową i negatywnemu oddziaływaniu na regulację. Umieszczenie rury syfonowej zmusza gaz do wybrania drogi, prowadzącej z rury zanurzeniowej przez zanurzenie o regulowanej wysokości względnie przy niecałkowitym zanurzeniu - przez swobodny przekrój wyjścia gazu z rury zanurzeniowej. Długość rury syfonowej jest zależna od wymaganego zakresu regulacji lustra cieczy. Rozumie się, że dolna krawędź rury syfonowej musi zawsze znajdować się poniżej lustra wody ustawionego w zbiorniku zanurzeniowym, aby zapobiec przebiciom gazowym.

Zbiornik zanurzeniowy może być zatapiany w ten sposób, że suwak przemieszcza się w jego najwyższą pozycję, zamykając całkowicie otwory wlotowe, znajdujące się w płaszczu rury spustowej. Nie jest już wówczas możliwy odpływ wody ze zbiornika zanurzeniowego przez rurę spustową. Wewnątrz zbiornika zanurzeniowego powstaje słup wody, ustalony przez przelew zbiornika. Słup wody ma tak dobrane wymiary, że następuje przerwanie drogi gazu pomiędzy gazowym obszarem komory pieca koksowniczego i odbieralnikiem surowego gazu po odpływowej stronie urządzenia. W tym położeniu roboczym można otworzyć komorę pieca koksowniczego i wypchnąć zgazowany koks.

Zbiornik zanurzeniowy można również całkowicie opróżnić, otwierając odpływ zbiornika. Przy opróżnionym zbiorniku zanurzeniowym gazowy obszar komory pieca koksowniczego jest bez dławienia przepływu gazu połączony z odbieralnikiem surowego gazu po stronie odpływowej urządzenia, w związku z czym gazy są zasysane przez podciśnienie panujące w odbieralniku surowego gazu. To położenie robocze jest potrzebne, aby napełnioną świeżo węglem komorę pieca doczepić do odbieralnika surowego gazu.

W korzystnej postaci wykonania wynalazku rura spustowa jest jako ruchomy element nastawczy podłączona do korka zamykającego, przyporządkowanego odpływowi zbiornika zanurzeniowego, przy czym spływająca w rurze spustowej woda spływa przez kanał wodny uszczelniającego zbiornik zanurzeniowy korka zamykającego. Korek zamykający jest poprzez podnoszenie rury spustowej przemieszczany w położenie otwarte i uwalnia odpływ zbiornika zanurzeniowego. W innej postaci wykonania wynalazku do suwaka jest podłączony drążek nastawczy. Podnoszenie drążka nastawczego powoduje przemieszczanie suwaka w kierunku ogranicznika rury spustowej i poruszanie rury spustowej wraz z połączonym z nią na stałe korkiem zamykającym.

Jako napęd do uruchamiania drążka nastawczego stosuje się korzystnie napęd nastawczy, który przy utracie swej energii napędowej zatrzymuje się w ostatnim z ustawionych położeń, ponieważ stanowi ono położenie, w którym kombinacja stanu wody i ciśnienia gazu odpowiada określonemu, niezawodnemu stanowi roboczemu komory pieca koksowniczego. Ponieważ w urządzeniu według wynalazku każdej ustawianej pozycji działającego na suwak napędu nastawczego można pośrednio lub bezpośrednio przyporządkować stan wody w zbiorniku zanurzeniowym, w przypadku technicznego defektu napędu nastawczego lub braku energii napędowej stan wody nie zmienia się. Ma to znaczenie zwłaszcza przy odprowadzaniu surowego gazu z komory pieca koksowniczego, ponieważ tutaj ciśnienie nie może ani zbyt silnie rosnąć, ani zbyt silnie maleć. W pierwszym przypadku występuje niebezpieczeństwo przedostania się powietrza do komory pieca koksowniczego, grożące uszkodzeniem w wyniku przegrzania. Stan wody, ustawiony jako ostatni przed awarią napędu nastawczego, stanowi jednocześnie dla tego stanu niezawodne ustawienie dla pracy pieca.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1a i 1b przedstawiają umieszczone na drodze gazu pomiędzy komorą pieca koksowniczego i odbieralnikiem surowego gazu urządzenie do regulacji ciśnienia gazu w komorze pieca koksowniczego, w różnych

PL 198 207 B1 ustawieniach roboczych, fig. 2 - urządzenie z fig. 1a i 1b w przekroju wzdłużnym, w powiększeniu, oraz fig. 3 i 4 - inne ustawienia robocze urządzenia z fig. 2.

Urządzenie przedstawione na figurach służy do regulacji ciśnienia gazu w komorze 1 pieca koksowniczego, należącego do baterii pieców. Jest ono umieszczone w znajdującym się w baterii odbieralniku 2 surowego gazu i za pomocą pionowej rury 3 połączone z gazowym obszarem komory 1 pieca koksowniczego (fig. 1a, 1b). Do zasadniczych elementów urządzenia należy zbiornik zanurzeniowy 4, do którego doprowadzana jest w sposób ciągły woda 5, oraz rura zanurzeniowa 6, która poprzez krzywak 7 jest połączona z pionową rurą 3 i kończy się w zbiorniku zanurzeniowym 4. Zbiornik zanurzeniowy 4 ma przelew 8 oraz zamykany odpływ 9. Rura zanurzeniowa 6 jest zaopatrzona w końcówkę 10, której swobodny przekrój wyjścia gazu jest zależny od poziomu 11 cieczy w zbiorniku zanurzeniowym 4. W przykładzie wykonania końcówka 10 ma wykonane w płaszczu wybrania 12 w postaci szczelin (fig. 2). Ponadto dolna krawędź może być wyprofilowana lub zukosowana.

Na fig. 2 widać, że do regulacji poziomu 11 cieczy służy rura spustowa 13 dla wody, której wlotowy koniec wchodzi w rurę zanurzeniową 6 i zawiera umieszczone w jej płaszczu otwory wlotowe 14 dla dopływu wody. Wewnątrz rury spustowej 13 umieszczony jest, otwarty na obu czołowych powierzchniach, suwak 15, który zamyka otwory wlotowe 14 rury spustowej 13 zależnie od swego położenia w kierunku wzdłużnym i tworzy regulowany w pionie przelew dla wody, napływającej do rury spustowej 13. Wlotowy koniec rury spustowej 13 jest otoczony przez rurę syfonową 16, która zamyka rurę spustową 13 od góry i tworzy uchodzący poniżej rury zanurzeniowej 6 do zbiornika zanurzeniowego 4, pierścieniowy kanał dla dopływu wody. Górna krawędź suwaka 15 wyznacza wysokość stanu wody wewnątrz zbiornika zanurzeniowego 4. Rura syfonowa 16 zapobiega przy tym przepływaniu gazu przez rurę spustową 13 i jego negatywnemu oddziaływaniu na regulację stanu wody.

Ukształtowane przykładowo w postaci szczelin, umieszczone w płaszczu rury, wybrania 12 w końcówce 10 rury zanurzeniowej 6 rozciągają się w kierunku wzdłużnym przez odcinek a, którego długość jest dopasowana do zakresu regulacji suwaka 15 wewnątrz rury spustowej 13.

Suwak 15 jest poruszany za pomocą drążka nastawczego 17, przeprowadzonego przez odcinek rury zanurzeniowej 6. Jest on przeprowadzony na zewnątrz przez ściankę krzywaka 7 pionowej rury, którego przedłużenie stanowi rura zanurzeniowa 6, i tam połączony z odpowiednim napędem nastawczym 18 (fig. 1a, 1b). Korzystnie jako napęd nastawczy 18 stosuje się agregat napędowy, który w razie przerwy w dopływie energii zatrzymuje się w ostatnim z ustawionych położeń, ponieważ stanowi ono to położenie, w którym kombinacja stanu wody i ciśnienia gazu przedstawia określony, niezawodny stan. Ma to znaczenie zwłaszcza w przypadku odprowadzania surowego gazu z komory pieca koksowniczego, ponieważ tutaj ciśnienie nie może ani zbyt silnie wzrosnąć, ani zbyt silnie spaść. Przy niekontrolowanym wzroście ciśnienia występuje niebezpieczeństwo emisji przez zamknięcia pieca; przy spadku ciśnienia powietrze może wnikać do komory pieca koksowniczego, co mogłoby prowadzić do uszkodzeń w wyniku przegrzania. Stan wody, ustawiony jako ostatni przed przerwą w dopływie energii zasilającej napęd nastawczy 18, stanowi jednocześnie dla tego stanu niezawodne ustawienie dla pracy pieca.

W położeniu roboczym urządzenia, przedstawionym na fig. 3, otwory wlotowe 14 rury spustowej 13, ukształtowane przykładowo w postaci wzdłużnych szczelin w płaszczu rury, są zamknięte suwakiem 15. Napływająca woda zatapia zbiornik zanurzeniowy 4. Woda płynie przez przelew 8 zbiornika zanurzeniowego 4. Słup b cieczy w rurze zanurzeniowej 6 jest na tyle wysoki, że następuje przerwanie drogi gazu pomiędzy gazowym obszarem komory 1 pieca koksowniczego i odbieralnikiem 2 surowego gazu. Komora 1 pieca koksowniczego może zostać otwarta, a zgazowany koks wypchnięty. Urządzenie według wynalazku zapobiega przedostawaniu się powietrza do odbieralnika 2 surowego gazu.

Rura spustowa 13 jest jako ruchomy element nastawczy podłączona do przyporządkowanego odpływowi 9 korka zamykającego 19, przy czym spływająca w rurze spustowej 13 woda spływa przez kanał wodny uszczelniającego zbiornik zanurzeniowy 4 korka zamykającego 19 (fig. 1a i 2). Korek zamykający 19 jest poprzez podnoszenie rury spustowej 13 przemieszczany w położenie ukazane na fig. 4 i uwalnia odpływ 9 zbiornika zanurzeniowego 4 w celu jego opróżnienia. Urządzenie według wynalazku zajmuje położenie robocze, przedstawione na fig. 4, wówczas, gdy przyporządkowana komora 1 pieca koksowniczego zostanie świeżo napełniona węglem. Gazy wypełniające są bez dławienia zasysane do odbieralnika 2 gazu surowego pod wpływem panującego w nim podciśnienia.

Urządzenie według wynalazku pozwala sterować względnie regulować kompletny cykl pracy komory pieca koksowniczego. W celu załadowania węgla do komory 1 pieca koksowniczego opróżnia się całkowicie zbiornik zanurzeniowy 4, aby wypełniające gazy mogły być bez dławienia zasysane do

PL 198 207 B1 odbieralnika 2 gazu surowego pod wpływem panującego w nim podciśnienia. Podczas koksowania reguluje się ciśnienie w komorze, regulując poziom cieczy w urządzeniu według wynalazku na podstawie wartości zadanej. W celu wypchnięcia zgazowanego koksu z komory 1 pieca koksowniczego przerywa się drogę gazu, zatapiając zbiornik ciśnieniowy 4, w związku z czym do odbieralnika 2 surowego gazu nie może się przedostawać powietrze. Z porównania figur wynika, że regulacja, zamykanie i otwieranie drogi gazu następuje poprzez skierowany w tę samą stronę ruch suwaka 15. Ruchy nastawcze suwaka pozwalają na regulację stanu cieczy (fig. 2). Dalszy ruch nastawczy suwaka umożliwia zamknięcie otworów wlotowych 14 rury spustowej 13 (fig. 3). Suwak 15 jest przemieszczany do ogranicznika, na przykład górnej pokrywy rury spustowej 13, i przy dalszym podnoszeniu rury spustowej 13 porusza się wraz z dołączonym do niej na stałe korkiem zamykającym 19, przy czym następuje otwarcie odpływu 9 zbiornika zanurzeniowego 4 (fig. 4). Przy następowaniu po sobie kolejnych kroków roboczych potrzebne do tego celu ruchy nastawcze drążka nastawczego 17 są małe, co pozwala na szybkie wykonywanie kroków roboczych.

Claims (5)

1. Urządzenie do regulacji ciśnienia gazu w komorze pieca koksowniczego, ze zbiornikiem zanurzeniowym do którego doprowadzana jest woda, oraz rurą zanurzeniową która jest połączona z obszarem gazowym komory pieca koksowniczego i kończy się w zbiorniku zanurzeniowym, przy czym zbiornik zanurzeniowy ma przelew oraz zamykany odpływ, zaś rura zanurzeniowa ma odcinek końcowy, którego swobodny przekrój wyjścia gazu jest zależny od poziomu cieczy w zbiorniku zanurzeniowym, znamienne tym, że do regulacji poziomu (11) cieczy przeznaczona jest rura spustowa (13), której wlotowy koniec wchodzi w rurę zanurzeniową (6) i zawiera umieszczone w płaszczu otwory wlotowe (14) dla dopływu wody, że wewnątrz rury spustowej (13) umieszczony jest, otwarty na obu czołowych powierzchniach, suwak (15), który zamyka otwory wlotowe (14) rury spustowej (13) zależnie od swego położenia w kierunku wzdłużnym i tworzy regulowany w pionie przelew dla wody, napływającej do rury spustowej (13), oraz że wlotowy koniec rury spustowej (13) jest otoczony przez rurę syfonową (16), która zamyka rurę spustową (13) od góry i tworzy uchodzący poniżej rury zanurzeniowej (6) do zbiornika zanurzeniowego (4), pierścieniowy kanał dla dopływu wody.

2. U rządze nie według zastrz. 1, znam ienne tym, że rura spustowa (13) jest jako ruchomy element nastawczy podłączona do korka zamykającego (19), przyporządkowanego odpływowi (9) zbiornika zanurzeniowego (4), przy czym spływająca w rurze spustowej (13) woda spływa przez kanał wodny uszczelniającego zbiornik zanurzeniowy (4) korka zamykającego (19), oraz że korek zamykający (19) jest poprzez podnoszenie rury spustowej (13) przemieszczany w położenie otwarte i uwalnia odpływ (9) zbiornika zanurzeniowego (4).

3. Urządzenie według zas^z. 1 albo 2, że do suwaka (15) j ess podłączonydrążek nastawczy (17), poprzez podnoszenie którego zamykane są otwory wlotowe (14) rury spustowej (13), oraz że suwak (15) poprzez dalsze podnoszenie drążka nastawczego (17) jest przemieszczany w kierunku ogranicznika rury spustowej (13) i porusza rurę spustową (13) wraz z połączonym z nią na stałe korkiem zamykającym (19).

4. Urządzenie według zas^z. 3, tym. że drążek nassawczy (17) jess przeprowadzony przez odcinek rury zanurzeniowej (6).

5. Urządzenie według zastrz. 1 albo 2, albo 4, znamienne tym, że końcówka (10) rury zanurzeniowej (6) ma umieszczone w jej płaszczu wybrania (12), które rozciągają się w kierunku wzdłużnym na odcinku (a), którego długość jest dopasowana do zakresu regulacji suwaka (15) wewnątrz rury spustowej (13).