SK286544B6 - Spôsob prevádzky koksovacej batérie koksárenskej pece - Google Patents

Abstract

Opísaný je spôsob prevádzky koksovacej batérie koksárenskej pece s väčším počtom rovnakých koksovacích komôr (1), s predlohou (2) surového plynu a soškrtiacim zariadením usporiadaným v predlohe (2) surového plynu na individuálnu reguláciu tlaku plynu v koksovacích komorách (1), v ktorom sa použijúškrtiace zariadenia, ktoré majú prepad zvisle prestaviteľný servopohonom na reguláciu hladiny kvapaliny v ponornej miske (4) koksovacej komory (1), ku ktorej je priradené regulačné zariadenie tlaku smeracím zariadením tlaku v koksovacej komore (1) a snímačom polohy na riadenie servopohonu sa zaznamenávajú regulačné signály pre servopohon, priradené časovému priebehu tlaku pri koksovaní uhlia na koks, vo forme krivky závislosti polohy od času a podľa krivky závislosti polohy od času sa riadi servopohonmi škrtiacich zariadení, ktoré sú priradené koksovacím komorám (1) bez regulačných zariadenítlaku.

Description

Oblasť techniky

Vynález sa týka spôsobu prevádzky koksovacej batérie koksárenskej pece s väčším počtom rovnakých koksovacích komôr, s predlohou surového plynu a so škrtiacimi zariadeniami usporiadanými v predlohe surového plynu na individuálnu reguláciu tlaku plynu v koksovacích komorách, pričom škrtiace zariadenia obsahujú vždy jednu ponornú misku, do ktorej je privádzaná voda, s uzavierateľným odtokom, pričom koksovacie komory sú s predlohou surového plynu spojené plynovým vedením, ktoré ako ponorné rúrky končí v ponorných miskách škrtiacich zariadení.

Doterajší stav techniky

Takéto škrtiace zariadenia sú známe zo spisu EP 0 649 455 BI. Zmenou hladiny kvapaliny v ponornej miske je možné regulovať tlak plynu v priradenej koksovacej komore v závislosti od odvodu plynu. Zmena hladiny kvapaliny v ponornej miske sa prevádza priamo riadením prietoku vody a odtoku vody. Pritom sa nastavujú rovnovážne stavy vody, ktoré sú závislé od statického tlaku vodného stĺpca v ponornej miske, ako i od voľného prierezu výstupného otvoru a menia sa pri kolísaní privádzaného množstva alebo odtekajúceho množstva. Pre každú koksovaciu komoru koksovej batérie koksárenskej pece je potreba nákladná regulácia, aby sa pevne stanovil prívod vody a odtok vody v priebehu procesu koksovania. Pritom všetky koksovacie komory musia byť vybavené meracími zariadeniami na meranie tlaku v koksovacích komorách. Ďalej musia byť na škrtiacich zariadeniach upravené zariadenia na meranie prietoku a regulačné zariadenie, a to tak v prívode vody, ako i v odtoku vody. Náklady na túto reguláciu sú pre automatizovanú prevádzku koksovacej batérie koksárenskej pece vysoké.

Úlohou vynálezu je vytvoriť spôsob, ktorý z regulačné technického hľadiska umožní bezpečnú prevádzku koksovacích komôr koksovacej batérie koksárenskej pece.

Podstata vynálezu

Uvedenú úlohu spĺňa spôsob koksovacej batérie koksárenskej pece s väčším počtom rovnakých koksovacích komôr, s predlohou surového plynu a so škrtiacimi zariadeniami usporiadanými v predlohe surového plynu na individuálnu reguláciu tlaku plynu v koksovacích komorách, pričom škrtiace zariadenia obsahujú vždy jednu ponornú misku, do ktorej je privádzaná voda, s uzavierateľným odtokom a pričom koksovacie komory sú s predlohou surového plynu spojené plynovým vedením, ktoré ako ponorné rúrky končia v ponorných miskách škrtiacich zariadení, podľa vynálezu, ktorého podstatou je, že (1.1) sa použijú škrtiace zariadenia, ktoré majú prepad zvislo prestaviteľný servopohonom na reguláciu hladiny kvapaliny v ponornej miske, (1.2) pre koksovaciu komoru, ku ktorej je priradené regulačné zariadenie tlaku s meracím zariadením tlaku v koksovacej komore a so snímačom polohy na riadenie servopohonu, sa zaznamenávajú regulačné signály pre servopohon, priradené časovému priebehu tlaku pri koksovaní uhlia na koks, vo forme krivky závislosti polohy od času, (1.3) podľa krivky závislosti polohy od času sa riadia servopohony škrtiacich zariadení, ktoré sú priradené koksovacím komorám bez regulačných zariadení tlaku.

Spôsob podľa vynálezu využíva skutočnosti, že koksovanie v koksovacích komorách je cyklickým procesom prevádzaným v dávkach a vytváranie plynov v priebehu koksovania má vo všetkých koksovacích komorách rovnaký predvídateľný priebeh. To umožni riadenie stavu kvapaliny v ponornej miske podľa krivky závislosti polohy od času, ktorá je uložená v počítači, ktorý riadi tento proces. Krivka závislosti polohy od času sa pritom prenáša ako regulačné signály z tohto počítača do servopohonov škrtiacich zariadení, ktorá podľa týchto regulačných signálov zodpovedajúcim spôsobom nastaví príslušný prepad. Podľa spôsobu podľa vynálezu je dostačujúce, keď je iba jedna alebo niekoľko málo koksovacích komôr koksovacej batérie vybavených regulačným zariadením tlaku. Toto regulačné zariadenie tlaku obsahuje meracie zariadenie tlaku v koksovacej komore a snímač polohy, ktorý z hodnôt tlaku a požadovaných hodnôt vytvára regulačné signály pre servopohon zvisle prestaviteľného prepadu. Prenášané regulačné signály sa pre jeden alebo každý cyklus vytvárania plynov uložia do pamäte ako krivka závislosti polohy od času a potom môžu byť pri budúcom cykle alebo pri neskorších cykloch vytvárania plynov použité ako regulačné signály na miesto regulačných signálov prichádzajúcich priamo z regulačného zariadenia tlaku. Podľa vynálezu sa krivka závislosti polohy od času rovnako využije na prevádzku koksovacích komôr, ktoré nemajú žiadne regulačné zariadenia tlaku.

Podľa výhodného uskutočnenia vynálezu sa tlak meria v predlohe surového plynu a k funkčným hodnotám krivky závislosti polohy od času sa pridajú korekčné hodnoty vtedy, keď sa tlak v predlohe pre surový plyn líši od referenčnej hodnoty zmeranej pri zaznamenávaní krivky závislosti polohy od času. Kolísanie tla ku na strane odvodu plynu sa tým kompenzuje a na prevádzku koksovacích komôr sa nepôsobí nevýhodne. Poruchové veličiny na strane prívodu plynu, prípadne vytvárania plynu, sú spravidla známe a sú spôsobené zmenami prevádzkových parametrov, napríklad zmenou doby koksovania alebo teploty topného ťahu. V takýchto prípadoch sa krivka závislosti polohy od času zaznamená nanovo.

Prehľad obrázkov na výkresoch

Ďalšie uskutočnenia vynálezu spôsobu podľa vynálezu sú predmetom ďalej uvedených nárokov 3 - 5 a budú v nasledujúcom bližšie objasnené na jedinom príkladnom uskutočnení podľa priložených výkresov, na ktorých schematicky obr. la a lb znázorňujú v rôznych funkčných polohách časť koksovacej batérie koksárenskej pece so škrtiacim zariadením usporiadaným v dráhe plynu medzi koksovacou komorou a predlohou surového plynu, obr. 2 pozdĺžny rez škrtiacim zariadením vo zväčšenom meradle proti obr. la a lb, obr. 3 a 4 inej funkčnej polohy zariadenia znázorneného na obr. 2.

Príklady uskutočnenia vynálezu

Vynález sa týka spôsobu prevádzky koksovacej batérie koksárenskej pece, ktorá obsahuje väčší počet komôr 1, predlohu 2 surového plynu a škrtiace zariadenie na individuálne regulovanie tlaku plynu v koksovacích komorách 1. Na obr. la a lb je znázornená jedna z koksovacích komôr 1 s priradeným škrtiacim zariadením a s časťou predlohy 2 surového plynu.

Škrtiace zariadenie je usporiadané vnútri predlohy 2 surového plynu koksovacej batérie a prostredníctvom stúpacej rúry 3 je spojené s plynovým priestorom koksovacej komory 1 koksárenskej pece (obr. la a lb). K základnému uskutočneniu škrtiaceho zariadenia ďalej patrí ponorná miska 4, do ktorej sa stále privádza voda 5, ako i ponorná rúrka 6, ktorá je prostredníctvom kolena 7 spojená so stúpacou rúrkou 3 a ktorá končí v ponornej miske 4. Ponorná miska 4 má prepad 8 a uzatvoriteľný odtok 9. Ponorná rúrka 6 je vytvorená s koncovou časťou 10, ktorej voľný prierez na výstup plynu je závislý od hladiny 11 kvapaliny v ponornej miske 4. Pri znázornenom príkladnom uskutočnení sú v plášti koncovej časti 10 uskutočnené vybrania 12 vo forme zárezov (obr. 2). Dolný okraj môže byť ďalej profilovaný alebo zošikmený.

Z obr. 2 sa môže poznať, že na reguláciu hladiny 11 kvapaliny je upravená odtoková rúrka 13 na vodu, ktorej vstupný koniec zasahuje do ponornej rúrky 6, pričom v plášti vstupného konca sú vytvorené vstupné otvory 14 pre prípad vody. Vnútri odtokovej rúrky 13 je usporiadané šúchadlo 15 otvorené na oboch čelných stranách, ktoré podľa svojej polohy v pozdĺžnom smere uzatvára vstupné otvory 14 odtokovej rúrky 13, a ktoré tvoria zvisle prestaviteľný prepad na vodu pritekajúcu do odtokovej rúrky 13. Vstupný koniec odtokovej rúrky 13 je obklopený sifónovou rúrkou 16, ktorá uzatvára odtokovú rúrku 13 na homej strane, a ktoré tvoria prstencový kanál na prívod vody ústiaci do ponornej misky 4 pod ponornou rúrkou 6. Horný okraj šúchadla 15 definuje výšku hladiny vody vnútri ponornej misky 4. Sifónová rúrka 16 pritom bráni tomu, aby plyn nemohol prúdiť odtokovou rúrkou 13 a nemohol negatívne ovplyvňovať reguláciu vody.

Vybrania 12 v koncovej časti 10 ponornej rúrky 6, ktoré sú uskutočnené napríklad vo forme zárezov v plášti koncovej časti 10, sa rozkladajú v pozdĺžnom smere na úseku a, ktorého dĺžka je prispôsobená rozsahu nastavenia šúchadla 15 vnútri odtokovej rúrky 13.

Šúchadlo 15 je pohyblivé prostredníctvom regulačnej tyče 17, vedenej časťou ponornej rúrky 6. Táto regulačná tyč 17 je vedená smerom von stenou kolena 7 stúpacej rúrky 3, ktorého predĺženie tvorí ponorná rúrka 6 a vonku je spojená s vhodným servopohonom 18 (obr. la, lb). Výhodne sa ako servopohon 18 použije hnací agregát, ktorý pri výpadku energie, ktorá ho poháňa, zostane vo svojej poslednej regulačnej polohe, pretože táto poloha je polohou, v ktorej kombinácia hladina vody/tlak plynu zodpovedá definovanému bezpečnému stavu. To má význam predovšetkým pri odvedení surového plynu z koksovacej komory 1, pretože v nej tlak nesmie ani príliš prudko stúpnuť, ani príliš prudko klesnúť. Pri nekontrolovanom vzraste tlaku existuje nebezpečie úniku emisií cez uzávery pece a pri poklese tlaku môže dôjsť k prudkému vniknutiu vzduchu do koksovacej komory 1, čo by mohlo spôsobiť poškodenie v dôsledku prehriatia. Posledná regulovaná hladina vody pred výpadkom hnacej energie servopohonu 18, prípadne pred inou poruchou servopohonu 18, predstavuje súčasne pre tento stav bezpečnú polohu pre prevádzku pece.

Vo funkčnej polohe zariadenie, znázornené na obr. 3, sú vstupné otvory 14, uskutočnené v plášti odtokovej rúrky 13, ktoré majú napríklad tvar pozdĺžnych zárezov, šúchadlom 15 uzatvorené. Pritekajúcou vodou sa ponorná miska 4 úplne zaplaví. Voda preteká cez prepad 8 ponornej misky 4. Stĺpec b kvapaliny v ponornej rúrke 6 je tak veľký, že dráha plynu medzi plynovým priestorom koksovacej komory 1 a predlohou 2 surového plynu je prerušená. Koksovacia komora 1 môže byť otvorená a skarbonizovaný koks vytlačený von. Zariadenie podľa vynálezu bráni tomu, aby vzduch nemohol vnikať do predlohy 2 surového plynu.

Odtoková rúrka 13 je ako pohyblivý staviaci element pripojená k uzatváracej zátke 19 priradenej odtoku 9, pričom voda odtekajúca odtokovou rúrkou 13 odteká vodným kanálom v uzatváracej zátke 19 utesňujúcej ponornú misku 4 (obr. la a 2). Uzatváracia zátka 19 je zdvihovým pohybom odtokovej rúrky 13 premiestniteľná do otváracej polohy znázornenej na obr. 4 a uvoľní odtok 9 ponornej misky 4 na vyprázdnenie ponornej misky 4. Zariadenie podľa vynálezu zaujme funkčnú polohu znázornenú na obr. 4 vtedy, keď sa priradená koksovacia komora 1 čerstvo plní uhlím. Plyny, ktoré pritom vznikajú, sú pod tlakom panujúcim v predlohe 2 surového plynu neškrtene odsávané do predlohy 2 surového plynu.

Zariadením podľa vynálezu je možné riadiť prípadne regulovať celý prevádzkový cyklus koksovacej komory 1. Na plnenie koksovacej komory 1 uhlím sa ponorná miska 4 úplne vyprázdni, aby plyny, ktoré pri tom vznikajú, mohli byť pod tlakom panujúcim v predlohe 2 surového plynu neškrtene odsávané do predlohy 2 surového plynu. V priebehu koksovania, čiže vysokoteplotnej karbonizácie, sa tlak v koksovacej komore 1 reguluje reguláciou hladiny 11 kvapaliny v zariadení podľa vynálezu podľa napred stanovenej hodnoty. Na vytlačenie skarbonizovaného koksu z koksovacej komory 1 sa dráha plynu preruší zaplavením ponornej misky 4, takže do predlohy 2 surového plynu sa nemôže dostať nijaký vzduch. Z porovnania vyobrazenia na obrázkoch je vidieť, že regulovanie, uzatvorenie a otvorenie dráhy plynov sa uskutočňuje usmerneným pohybom šúchadla 15. Staviacimi pohybmi šúchadla 15 je možné regulovať hladinu kvapaliny (obr. 2). Ďalším staviacim pohybom šúchadla je možné uzatvoriť vstupné otvory 14 odtokovej rúrky 13 (obr. 3). Šúchadlo 15 je pohyblivé k dorazu, napríklad k hornému viečku odtokovej rúrky 13 a pri ďalšom zdvihovom pohybe unáša odtokovú rúrku 13 s pevne pripojenou uzatváracou zátkou 19, pričom odtok 9 ponornej misky 4 sa otvorí (obr. 4). Pri uskutočnení funkčných krokov sú potrebné staviace pohyby regulačnej tyče 17 malé, takže tieto funkčné kroky môžu byť uskutočnené rýchlo.

Pri prevádzke koksovacej batérie spôsobom podľa vynálezu sa pre jednu koksovaciu komoru 1, ktorej je priradené regulačné zariadenie s meracím zariadením tlaku v koksovacej komore 1 a so snímačom polohy na riadenie servopohonu 18, sa zaznamenávajú regulačné signály pre servopohon 18 vo forme krivky závislosti polohy od času, a to pre celý koksovací proces. Podľa tejto krivky závislosti polohy od času sa riadia servopohony 18 škrtiacich zariadení, ktoré sú zariadené koksovacími komorami 1 bez regulačných zariadení tlaku. Pri spôsobe podľa vynálezu je dostačujúce, keď je len jedna alebo niekoľko málo koksovacích komôr 1 koksovacej batérie vybavené regulačným zariadením tlaku. Škrtiace zariadenia ostatných koksovacích komôr 1 sú riadené podľa uloženej krivky závislosti polohy od času, ktorá platí pre všetky koksovacie komory 1. Podľa ďalšieho výhodného uskutočnenia spôsobu podľa vynálezu sa meria tlak v predlohe 2 surového plynu a k funkčným hodnotám krivky závislosti polohy od času sa pridajú korekčné hodnoty vtedy, keď sa tlak v predlohe 2 pre surový plyn líši od referenčnej hodnoty zmeranej pri zaznamenávaní krivky v závislosti polohy od času.

Zo znalosti polohy servopohonu 18, teda šúchadla 15, sa zisťuje voľná plocha na priechod plynov nad hladinou 11 kvapaliny, tvorená vybraniami 12, uskutočnenými v plášti 10 ponornej rúrky 6 napr. v tvare zárezov. Z tejto voľnej plochy na priechod plynov, ako aj z rozdielu tlaku medzi zmeraným tlakom v koksovacej komore 1 a zmeraným tlakom v predlohe 2 surového plynu, sa vyráta teoretický objemový prúd surového plynu. Tento teoretický objemový prúd surového plynu sa uloží v pamäti ako porovnávací, normovaná krivka po celú karbonizačnú dobu. Na riadenie tlaku v koksovacej komore 1 po celú karbonizačnú dobu v priebehu skoršej karbonizačnej cesty prípadne v inej peci, sa pomocou pamäti uloženej krivky závislosti objemového prúdu surového plynu od času a rozdielu tlaku medzi napred stanoveným tlakom v koksovacej komore 1 (požadovaná hodnota) a zmeraným tlakom v predlohe 2 surového plynu vyráta voľná plocha na priechod plynov vybranie 12 uskutočnených v plášti koncovej časti 10 ponornej rúrky 6 vo forme zárezov, potrebná na nastavenia požadovaného tlaku v koksovacej komore 1. Z tejto hodnoty sa priamym priradením zistí poloha šúchadla 15, rešpekt, servopohonu 18, ktorá sa potom nastaví. Pri opísanom postupe neudáva krivka závislosti (teoretického) objemového prúdu surového plynu od času, skutočný objemový prúd surového plynu pre karbonizačnú dobu, ale normovanú, od rozdielu tlaku medzi koksovacou komorou 1 a predlohou 2 surového plynu očistenú hodnotu, ktorá platí pre polohu servopohonu 18, pripadne šúchadla 15.

Opísaným postupom sa kompenzujú výchylky tlaku na strane odvádzania plynu. Poruchové veličiny na strane prívodu plynu prípadne vytvárania plynu sú spravidla známe a nastávajú predovšetkým len vtedy, keď sa prevádzajú zmeny prevádzkových parametrov, napríklad karbonizačná doba alebo teplota topného ťahu. Takéto zmeny sa môžu zohľadniť tým, že krivka závislosti polohy od času sa na riadenie servopohonu novo zisťuje v pravidelných odstupoch, aspoň však pri závažných zmenách prevádzkových parametrov.

Claims (5)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Spôsob prevádzky koksovacej batérie koksárenskej pece s väčším počtom rovnakých koksovacích komôr s predlohou surového plynu a so škrtiacim zariadením v predlohe surového plynu na individuálnu reguláciu tlaku plynu v koksovacích komorách, pričom škrtiace zariadenia obsahujú vždy jednu ponornú misku, do ktorej je privádzaná voda, s uzatvoriteľným odtokom, a pričom koksovacie komory sú s predlohou surového plynu spojené plynovým vedením, ktoré ako ponorné rúrky končia v ponorných miskách škrtiacich zariadení, vyznačujúci sa tým, že (1.1) sa použijú škrtiace zariadenia, ktoré majú prepad zvisle prestaviteľný servopohonom na reguláciu hladiny kvapaliny v ponornej miske, (1.2) pre koksovaciu komoru, ku ktorej je priradené regulačné zariadenie tlaku s meracím zariadením tlaku v koksovacej komore a so snímačom polohy na riadenie servopohonu sa zaznamenávajú regulačné signály pre servopohon, priradené časovému priebehu tlaku pri koksovaní uhlia na koks, vo forme krivky závislosti polohy od času, (1.3) podľa krivky závislosti polohy od času sa radia servopohony škrtiacich zariadení, ktoré sú priradené koksovacím komorám bez regulačných zariadení tlaku.
2. 2. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že sa meria tlak v predlohe surového plynu, pričom funkčným hodnotám krivky závislosti polohy od času sa priradia korekčné hodnoty vtedy, keď sa tlak v predlohe surového plynu líši od referenčnej hodnoty zmeranej pri zaznamenávaní krivky závislosti polohy od času.
3. 3. Spôsob podľa nároku 1 alebo 2, vyznačujúci sa tým, že po koksovaní v jednej koksovacej komore sa zvisle prestaviteľný prepad škrtiaceho zariadenia priradeného k tejto koksovacej komore uzatvorí a ponorná miska sa zaplaví vodou až po svoj prepad, pred tým, než sa z koksovacej komory vytlačí koks.
4. 4. Spôsob podľa jedného z nárokov laž 3, vyznačujúci sa tým, že pred naplnením koksovacej komory uhlím sa ponorná miska priradeného škrtiaceho zariadenia vyprázdni, aby sa pod tlakom panujúcim v predlohe surového plynu neškrtene odsali emisie vzniknuté pri plnení uhlím.
5. 5. Spôsob podľa jedného z nárokov 1 až 4, vyznačujúci sa tým, že servopohonom sa ovláda šúchadlo v odtokovej rúrke, otvorenej na oboch čelných stranách, ktoré podľa svojej polohy v pozdĺžnom smere uzatvoria vstupné otvory v plášti odtokovej rúrky zasahujúcej až do ponornej rúrky, a ktoré tvoria prepad, pričom vstupný koniec odtokovej rúrky je obklopený sifónovou rúrkou, ktorá odtokovú rúrku na hornej strane uzatvára, a ktorá tvorí prstencový kanál pre prívod vody ústiaci do ponornej misky pod ponornou rúrkou, pričom odtoková rúrka je ako pohyblivý staviaci element pripojená k uzatváracej zátke priradenej odtoku ponornej misky a voda odtekajúca odtokovou rúrkou odteká vodným kanálom uzatváracej zátky utesňujúcej ponornú misku, a pričom sa zdvihovými pohybmi šúchadla v priebehu koksovania reguluje hladina kvapaliny v ponornej miske, po skončení procesu koksovania sa vstupné otvory uzatvoria, aby sa ponorná miska zaplavila, pričom sa potom otvorí uzatváracia zátka, aby sa ponorná miska vyprázdnila pred naplnením koksovacej komory čerstvým uhlím.