TWI472603B

TWI472603B - 用於補償自調節機構的零件之同軸配置的偏差以控制焦爐室氣體壓力的裝置

Info

Publication number: TWI472603B
Application number: TW99116499A
Authority: TW
Inventors: Frank Krebber; Kerstin Ueberschaer; Helmut Dobert
Original assignee: Thyssenkrupp Uhde Gmbh
Priority date: 2009-05-29
Filing date: 2010-05-24
Publication date: 2015-02-11
Also published as: EP2435532A1; MX2011012675A; JP2012528207A; TW201111490A; CN102449116A; DE102009023222B3; US8926800B2; BRPI1012918A2; WO2010136101A1; US20120118721A1; CN102449116B; CA2761996A1; KR20120027270A

Description

用於補償自調節機構的零件之同軸配置的偏差以控制焦爐室氣體壓力的裝置

本發明係關於一種用於補償自調節機構的零件之同軸配置的偏差之裝置，該調節機構包含一調節元件、一冠狀管及一浸泡杯，該調節機構係用以控制一煉焦爐室的氣體壓力；該調節機構包含一浸泡杯，其具有一浸沒水(water immersion)，用以密封煉焦爐室與其下游處的氣體收集主管線及/或工廠單元之間的氣體空間，且其中該水浸的水位高度代表用於控制氣體壓力的一調節手段，且其中該調節機構另外包含一浸泡管，其末端被建構成具有一特殊形狀的冠狀管而浸入該浸泡杯的水面下；而且，該調節機構包含用於調節水位的一調節元件。本發明能確保調節機構的同心結構中不會產生偏差，且保證調節元件的閉鎖插塞能夠常保同心移動，並緊密密封到浸泡杯的閉鎖插塞之一密封座內。

煉焦爐室的操作期間會產生煉焦氣體，此煉焦氣體一般會流入焦煤塊上方的自由氣體空間中，且從該空間開始被引導到其他地方進行後續的處理階段。在一定的壓力下獲得煉焦氣體，而此壓力係取決於煤炭碳化過程的時間流程。一般來說，在碳化循環期間從煉焦爐室輸出的氣體之時間流程係採取一個很容易預測到的流程。由於此流程並非固定不變且與碳化過程的瞬時階段有關，所以在碳化過程期間，煉焦爐室的氣體空間中會產生壓力波動。

雖然試圖在煤炭碳化的整個過程期間，將煉焦爐室上方的自由氣體空間中之氣體壓力盡可能保持固定，但是，有一些結構在碳化循環過程結束時會導致氣體壓力的增加。特別試圖將煉焦爐室內的氣體壓力保持在能夠使周圍空氣無法被吸入煉焦爐內之程度，這一點係藉由適當調整煉焦爐室內的氣體壓力，使其相對於外界大氣來說一直維持在些微的正壓即可。

因此，提出一些調節裝置，用以在整個煤炭碳化過程期間，將煉焦爐室的壓力保持固定或者控制煉焦爐室的壓力。其中一種具有上述用途的範例性結構能夠將欲從煉焦爐室排放出去的煉焦氣體引導通過一個作為水浸的水體積，致使煉焦爐室內的氣體壓力可以藉由浸沒水的高度及其壓力而調整。位於浸沒水上方的是一條所謂氣體收集主管線的氣體空間，此氣體收集主管線代表用以排放煉焦氣體的一收集槽，此收集槽內經常裝滿水，並使水在浸泡杯上方流過。由於可以藉由設計而使煉焦爐室內的壓力及氣體收集主管線內的壓力彼此分開，所以可增進來自氣體收集主管線的吸力，藉此使煉焦爐氣體產生較佳的處理且減少排放物。

EP 649455 B1揭示一種範例性設計及方法，其中煉焦爐室的氣體空間係連接到一上升管，此上升管終止於一個具有浸泡管結構的肘部，該肘部浸入一杯狀的閉鎖密封件內；此閉鎖密封件亦被設計成一浸泡杯，其中裝滿來自一煤炭供水管線(coal water line)的水。透過一調節閥而調節此煤炭供水管線，此調節閥係取決於煉焦爐室的條件而將浸泡杯內的水面高度維持在一個可精確界定的水位上。由於可以針對每個煉焦爐室設置此裝置，所以可調節每個煉焦爐室中的氣體壓力且控制整個煉焦爐組或煉焦爐庫的煉焦氣體其隨時間的輸出(或將其保持固定)。在其浸入水中的一端上，浸泡管設有一特殊形狀以防止平行於水面延伸的一邊緣產生壓力控制的過度調節且使浸泡密封件產生脈動。

美國專利第2004/0084293 A1號揭示上述裝置的一改良型裝置，其中浸泡管終止於一浸泡杯內，此浸泡杯具有一個類似於排水出口的出口，它可以被一插塞狀的控制閥所密封；藉由一個通過浸泡管且進入排水出口的一移動桿，就可以移動該控制閥。以此方式，可以密封排水出口，致使掌管浸泡杯的功用之浸泡桶會固定地具有一個可精確控制的水面高度。煉焦爐室裝設有壓力測量裝置，藉此控制移動桿的高度及浸泡杯內的水位。由於煉焦爐氣體的定量輸出在碳化過程期間會隨著時間採取類似的流程，所以能夠利用一台製程電腦而記錄此輸出量，致使在後續的碳化循環期間，移動桿的時間調整之修改量很小。

上述系統具有以下的缺點：在此系統的操作期間，上升管及含有排水出口的閉鎖插塞之移動桿，其在密封座內的位置可能會有所變動。舉例來說，這一點是由於操作期間之溫度波動所引起在煉焦爐室中的膨脹過程或沉降過程。結果，閉鎖插塞無法產生緊密密封，致使在操作期間無法再準確控制浸泡杯內的水位。舉例來說，尤其是移動桿可能被彎曲，或者浸泡杯可能側向移位。如此會導致浸泡杯中的水位產生無法控制的變化，因此在煉焦爐室內產生無法控制的壓力。

因此，本發明之目的是要提供一種裝置，此裝置能夠準確並鎖定地控制及調整浸泡杯內的水位。特別地，如此意味著具有浸泡端的浸泡管並不會相對於具有浸泡杯的氣體收集主管線而移動。

本發明藉由提出一種裝置而達到上述目的，該裝置包含一浸泡杯，此浸泡杯被支架固定於氣體收集主管線的頂端且能夠偏移，致使浸泡杯可以在空間中移動，同時在浸泡杯的內側或浸泡管的外側固定有定位元件，用以防止浸泡杯相對於浸泡管產生移位。以此方式，倘若發生膨脹過程或沉降過程，則密封杯能夠相對於氣體收集主管線及煉焦爐室產生空間上的撓曲，反之，浸泡杯卻相對於浸泡管在空間上取得固定位置。

移動式支架例如可以由金屬繩或鏈條構成，反之定位元件則可以由金屬片或螺栓構成，以固定至浸泡杯的內側或浸泡管的外側。浸泡管的浸泡端可以被設計成一冠狀管，因為這樣的設計能夠提供一種防止氣體流入浸泡杯時產生脈動之形狀。

本發明特別主張一種用於控制並調節煉焦爐室的氣體壓力之裝置，該裝置包含：

‧一上升管，垂直朝上凸伸於該煉焦爐室外且連接至一肘部，該肘部係以側向從該上升管分支出來且垂直向下通過而進入一浸泡管內，該浸泡管通入一浸泡杯之中，其中該肘部必須含有至少一入水口；

‧一浸泡杯，具有一錐狀逐漸變細的底部且在其下方底端具有一供排放水的出口，該浸泡杯朝向其頂端開啟，或者該浸泡杯的上部具有一個用於煉焦氣體的出口；

‧一冠狀管，其使該入口形成於垂直向下延伸的該浸泡管之水浴內，該冠狀管在邊沿處設有鋸齒狀或缺口狀的模製物；以及

‧一調節機構，藉由開啟或關閉位於其底部的一孔洞之下方排放管，而控制並調節流出物的量，該調節元件係連接到一移動桿，該移動桿朝上通過該冠狀管的內部空間並通過該浸泡管的蓋子而通往一移動機構；其特徵在於

‧該浸泡杯係可撓曲地懸垂有至少三個可偏移元件，致使該等可偏移元件能夠在水平方向移動；

‧該冠狀管在其外側或該浸泡管在其內側包含有位於該浸泡杯內側之部分中的複數導引元件，該導引元件係用以在該浸泡杯內引導冠狀管，且係位於該冠狀管及該浸泡杯之間，該等導引元件由於其尺寸的緣故而能夠在該浸泡杯中產生可精確的預定移動。

本發明的裝置被建構成能使浸泡杯在其上端被繩索、棍棒或類似裝置固定，而這些繩索、棍棒或類似裝置則被固定於氣體收集主管線或浸泡管的頂端；這些裝置可以是固持桿，其延伸部位含有一個可偏移或可擴展的鏈條或金屬繩。浸泡杯被固定至這些裝置的至少三個裝置上，以確保能夠將浸泡杯安全保持在氣體收集主管線內。典型地係固定至三個裝置上，但也可以固定至四個或五個裝置上。可以設置任意數量的固持裝置，用以將浸泡杯固定在氣體收集主管線內。

上述設計係用以防止在致動調節元件的時候沿著調節元件拉扯浸泡杯，這是因為煉焦濃縮物產生的焦油沉澱物會導致調節元件的閉鎖插塞緊黏在浸泡杯的密封座上。因此，一般來說，定位元件只能夠在水平方向上產生偏移。因此，可以設置壓制元件以限制浸泡杯在垂直方向上的自由移動。例如，壓制元件可以是在浸泡杯的懸吊架中位於氣體收集主管線上的螺絲，其用以限制該浸泡杯的懸吊架之移動。

在其外邊沿上，浸泡管，且尤其是冠狀管設有導引元件，這些導引元件可以是從上升管或冠狀管的外側突出的螺栓。例如，可以調整這些導引元件相對於冠狀管的尺寸或長度，藉此冠狀管與浸泡杯之間的距離可以被保持在一個精確界定的測量尺度內。

然而，導引元件也可以被固定至浸泡杯的內側。舉例來說，浸泡杯的內緣可以設有多個元件，其能夠在整個煤炭碳化過程期間在冠狀管與浸泡杯之間確保一段精確界定的距離。同樣地，可以調整這些導引元件相對於浸泡杯的尺寸或長度。

最後，可以將導引元件固定於兩側上，亦即固定於冠狀管的外側及浸泡杯的內側上。因此，這些元件成對地從浸泡杯的內側及冠狀管的外側突出。同樣地，可以調整至少一螺栓相對於浸泡杯或冠狀管的尺寸或空間伸長量。

導引元件例如可以為金屬片，這些導引元件可以具有平面形狀，然而，導引元件也可以例如為螺栓或管狀區段。

調節元件也可以具有任何適當的結構，較佳地，調節元件是一移動桿，其下端固定有一閉鎖插塞。合併到該移動桿內的是一個用於水流的控制元件，藉由此控制元件，例如可根據一台製程電腦所接收到的控制信號而控制並調節浸泡杯內的水位。

特別地，可以使用例如EP 1390440 B1所示的一調節元件，其中運用一浸泡管，此浸泡管連接到一煉焦爐室的自由氣體空間且終止於浸泡杯內，該浸泡杯具有一溢流管及一可閉鎖的排水管，浸泡管被建構成具有一終端區段，該終端區段的氣體出口剖面積係取決於浸泡杯內的液體水位，此液體水位是藉由一排水管所調節，該排放管的尾端之一側凸伸到浸泡管內，該排放管包含用於水流入的多個殼側入流孔；其中二側開啟的一滑動閘門係設置於該排放管內，該滑動閘門根據其縱向上的位置而閉鎖排水管的入流孔，因而使流入排放管內的水流形成可以在垂直方向調整的溢流；其中該排水管在入流側的一端是被一虹吸管所包圍，該虹吸管在頂端密封住該排水管且形成一環狀通道，該環狀通道在浸泡管底下終止於浸泡杯內以允許水流入。

本發明之優點在於：它能夠確保浸泡杯在氣體收集主管線內產生可撓曲的配置，而氣體收集主管線由於溫度的影響會在膨脹與沉降過程中會產生撓曲；而且，本發明能夠確保浸泡杯與冠狀管之間產生一段固定的距離。

圖1顯示適合用於本發明的裝置中的一習知裝置。來自煉焦爐室的自由氣體空間(1)，煉焦氣體被引導至一氣體收集主要管線(2)內。這一點是藉由一上升管(3)而達成，經由此上升管(3)而使煉焦氣體從煉焦爐室排放出去。藉由浸泡杯(4)中的水位而控制並調節煉焦爐室內的氣體壓力，浸泡杯(4)被來自一入流管的排放水(5)所填滿。藉由冠狀管(6)，使煉焦氣體得以注入水中。圖中亦顯示一冠狀管(7)、浸泡杯(4)的懸吊架(8)、及調節元件的閉鎖插塞(9)，其中浸泡杯(4)的懸吊架(8)亦到達氣體收集主管線(2)的頂端。

圖2顯示本發明的裝置，其被固定至浸泡杯(4)的內側；設有金屬片、管狀區段或螺栓以作為導引元件(10a)，這些導引元件(10a)係用以確保浸泡杯(4)及冠狀管(6)之間能夠保持一段固定距離。浸泡杯(4)被固定至氣體收集主管線(2)的上端，其具有可擴大的鏈條作為可偏移元件(11)以供其移動，因此能夠遵循煉焦爐室的擴張或沉降過程。冠狀管(6)設有鋸齒狀的模製物(6a)，透過這些模製物，煉焦氣體會流經水面(12)而進入氣體收集主管線(2)。而且，在此圖中也可以看見調節元件的閉鎖插塞(9)。調節元件包含一虹吸管(13a)、一個可垂直調整的滑動閘門(13b)、及一排放管(13c)，透過虹吸管(13a)而使水流入浸泡杯(4)內；或者，透過排放管(13c)而使排水流入氣體收集主管線(2)內；透過可垂直調整的滑動閘門(13b)及其所連接的移動桿(14)，可以控制並調節氣體收集主管線(2)。移動桿(14)則是連接到一移動機構。

圖3顯示本發明的裝置，其被固定在冠狀管(6)的外側。同樣地，設有金屬片、管狀區段或螺栓以作為導引元件(10b)，其能夠確保浸泡杯(4)及冠狀管(6)之間保持一段固定距離。浸泡杯(4)被固定至氣體收集主管線(2)的上端，其具有可擴大的鏈條以作為可偏移元件(11)以供其移動，因此能夠遵循煉焦爐室的擴張或沉降過程。

圖4顯示本發明的裝置，其中作為一導引元件對的導引元件(10b、10c)之金屬片、管狀區段或螺栓係被固定至冠狀管(6)的外側及在浸泡杯(4)的內側。同樣地，設有導引元件(10b)，其例如為金屬片、管狀區段或螺栓所製成，用以確保浸泡杯(4)及冠狀管(6)之間能夠保持一段固定距離。浸泡杯(4)被固定至氣體收集主管線(2)的上頂部，具有可膨脹的鏈條以作為可偏移元件(11)以供其移動，因此能夠遵循煉焦爐室的膨脹或沉降過程。

圖5顯示本發明的裝置，其被固定在冠狀管(6)的外側。同樣地，設有導引元件(10a)，其例如為金屬片、管狀區段或螺栓所製成，其能夠確保浸泡杯(4)及冠狀管(6)之間保持一段固定距離。浸泡杯(4)被固定至氣體收集主管線(2)的上頂部，其具有可膨脹的金屬繩鏈(15)以供其移動，因此能夠遵循煉焦爐室的膨脹或沉降過程

1．．．煉焦爐室的自由氣體空間

2．．．氣體收集主管線

3．．．上升管

4．．．浸泡杯

5．．．排放水

6．．．冠狀管

6a．．．冠狀管的鋸齒狀模製物

7．．．浸泡管

8．．．浸泡杯的懸吊架

9．．．調節元件的閉鎖插塞

10a．．．在浸泡杯的內側作為導引元件的金屬片、管狀區段或螺栓

10b．．．在冠狀管的外側作為導引元件的金屬片、管狀區段或螺栓

10c．．．作為導引元件對的導引元件且在冠狀管的外側之金屬片、管狀區段或螺栓

10d．．．作為導引元件對的導引元件且在浸泡杯的內側之金屬片、管狀區段或螺栓

11．．．作為可偏移元件的鏈條

12．．．水位

13a．．．虹吸管

13b．．．可垂直調整的滑動閘門

13c．．．排放管

14．．．調節元件的移動桿

15．．．金屬繩鏈

以下，將藉由範例並參考附圖而詳細說明本發明的裝置，其中附圖僅顯示本發明的一些範例性實施例。

圖1顯示適合安裝於本發明裝置中的一習知裝置，並顯示該習知裝置在煉焦爐室內的配置情形。

圖2顯示本發明的裝置，其中在浸泡杯的內側具有導引元件。

圖3顯示本發明的裝置，其中在冠狀管的外側之內側具有導引元件。

圖4顯示本發明的裝置，其中在浸泡杯的內側具有導引元件。

圖5顯示本發明的裝置，其中在浸泡杯的內側以及冠狀管的外側具有成對設置的導引元件。