WO2002066576A1 - Verfahren und vorrichtung zum regeln des gasdrucks in einer koksofenkammer sowie mit einer solchen vorrichtung ausgestattetes steigrohr - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum regeln des gasdrucks in einer koksofenkammer sowie mit einer solchen vorrichtung ausgestattetes steigrohr Download PDF

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WO2002066576A1
WO2002066576A1 PCT/EP2002/001721 EP0201721W WO02066576A1 WO 2002066576 A1 WO2002066576 A1 WO 2002066576A1 EP 0201721 W EP0201721 W EP 0201721W WO 02066576 A1 WO02066576 A1 WO 02066576A1
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WO
WIPO (PCT)
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closure element
pressure
cup
opening
riser pipe
Prior art date
Application number
PCT/EP2002/001721
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English (en)
French (fr)
Inventor
Günter KNASIAK
Original Assignee
Thyssenkrupp Stahl Ag
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Thyssenkrupp Stahl Ag filed Critical Thyssenkrupp Stahl Ag
Publication of WO2002066576A1 publication Critical patent/WO2002066576A1/de

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Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
    • C10B27/00—Arrangements for withdrawal of the distillation gases
    • C10B27/06—Conduit details, e.g. valves

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for regulating the gas pressure in a coke oven chamber as well as a riser pipe equipped with such a device.
  • Devices and methods of this type are used to remove the coke oven gases generated during the conversion of coal to coke in such a way that safe operation of the coke oven is ensured.
  • the produced during the coking coke oven gas is from the respective oven chamber of the coke oven through a vertical 'oriented riser derived whose upper end opening closed by a cover
  • a riser elbow is connected to the riser pipe near its upper end opening, via which the gas is passed into a so-called “template” when the lid is in the closed position during the coking process.
  • the gas is drawn off from the template and passed on for further use.
  • a device is usually arranged at the end of the riser pipe opening into the template, by means of which the size of the outlet opening of the riser pipe can be changed.
  • a device is known for example from EP 0 649 455 B1.
  • a pipe section is provided which is connected to the mouth end of the riser pipe and which, in turn, opens with its open end in a cup-shaped container arranged in the template.
  • the edge surrounding the relevant mouth of the pipe section has a course that deviates in sections from a purely horizontal course. Viewed in the operating position, the edge can thus run in a plane that is oriented obliquely to the horizontal.
  • serrated or slit-like incisions can be formed in the relevant edge area, in the area of which the course of the edge differs from the horizontal at least in sections.
  • the tube section is also referred to in practice as a "crown tube”.
  • a liquid is filled into the cup, usually water (coal water), into which the crown tube and its mouth are immersed.
  • liquid so-called “coal water”
  • coal water is continuously supplied to the cup, which is sprayed into the coking gas in the riser pipe and reaches the cup with the gas.
  • a separate, controllable liquid inlet can be provided in order to be able to quickly conduct large amounts of liquid into the cup.
  • the height of the liquid level in the cup is set during normal operation of the coke oven so that only a part of the edge of the mouth of the crown tube lies below the liquid level. This way the size of the free one Opening cross sections of the mouth opening of the crown tube adjustable by lowering or raising the liquid level in the cup.
  • a change in the level of the liquid level is accompanied in turn by a change in the emerging gas volume flow and, accordingly, a change in the pressure in the coke oven chamber.
  • the drain opening can be closed in normal operation by means of a closure element which is lifted from its closed position into an open position via an adjusting device and out of it again can be lowered.
  • the closure element tapering in the direction of the drain opening sits tightly in the correspondingly conically shaped drain opening.
  • the actuating device is actuated by a compressed gas, in particular nitrogen.
  • the actuating device has an interior, which is connected to a lower and an actuator connected via the linkage to the closure an upper chamber is divided.
  • a gas cushion of constant pressure is present in the upper chamber, while the pressure and the volume in the lower chamber can be changed. In this way, it is ensured with the lower chamber depressurized that the closing element is automatically held in the closed position.
  • the compressibility of the gas cushion contained in the upper chamber enables the closure element to be raised by a corresponding pressure increase in the lower chamber. In this way, the cross-section of the drain opening that is free for the outflow of liquid can be adjusted by raising or lowering the closure element and, consequently, the height of the liquid level in accordance with the pressure required in the coke oven chamber.
  • the object of the invention is, based on the above-described prior art, to provide a simple device which enables the gas pressure in a coke oven chamber to be controlled with increased operational reliability and improved control behavior.
  • a riser pipe suitable for this application and one for the regulation of the Suitable gas pressure in the coke oven chamber can be specified.
  • a device for regulating the gas pressure in a coke oven chamber which has a drain opening for emptying the liquid which can be filled with liquid, such as water, with a pipe section which opens into the cup and which, during operation, surrounds its mouth opening Partially immersed edge in the liquid, is equipped with a closure element for closing the drain opening of the cup, with an adjusting device for adjusting the closure element and with a control device which, as long as the position of the closure element deviates from a desired position related to the respective operating state emits a signal for adjusting the closing element to the actuating device until the position of the closing element, apart from a deviation lying within the tolerance range, corresponds to the respective target position.
  • control device provided according to the invention continuously carries out a comparison between the actual position of the closure element and a target position that is optimal with regard to the respective operating state of the coke oven ensures that each setting process is only ended when, apart from that from a deviation within the tolerance range, the respective target position has been reached.
  • operational safety of an embodiment according to the invention is also Device significantly improved over known pressure control devices.
  • the invention also provides an actuating device in which the actuator can be actively pressurized both in the closing direction and in the opening direction. In this way, it is no longer necessary to work against a pressure cushion when opening the drain opening. Rather, the lifting of the closure element is supported by a targeted pressure relief of the chamber, which is not required for lifting the closure.
  • the pressure in the pressure-relieved chamber can be set so that a sufficient pressure cushion remains in the chamber in question to dampen the movement of the closure element.
  • the pressure in the pressure-relieved chamber is reduced to such an extent that the movement of the closure element caused by the pressurization of the other chamber can also be carried out quickly, taking into account the compressibility of the medium used in each case for the pressurization.
  • each position of the closure element can be specifically achieved.
  • the actual position of the closure can be detected with the aid of a measuring device which emits a measuring signal to the control device.
  • a measuring device which emits a measuring signal to the control device.
  • the measuring device works mechanically.
  • Such a measuring device enables reliable detection of the actual position of the closure element even in the case of the unavoidably high contamination load in the area of the riser pipe.
  • a particularly fine regulation of the liquid flow flowing out of the cup can be accomplished in that the closure element has, in a manner known from the prior art, a main element adapted to the discharge opening, into which an outflow opening is formed, the opening width of which can be adjusted relative to the main element , adjustable with the linkage plug.
  • the closure element is formed in two parts.
  • the main element seals the large drain opening of the cup, while the drain is regulated in normal operation via the stopper and the outflow opening formed in the main element.
  • the outflow opening can be made regardless of the need to regulate the continuously derived liquid flow the cup itself are so large that an abrupt emptying of the cup can be carried out by lifting the main element.
  • a riser pipe which is equipped with a riser pipe elbow ending in a template and with a device arranged in the template and designed according to one of the preceding claims, the pipe section of which is tightly connected to the riser pipe elbow.
  • a pressure sensor is preferably arranged in the riser elbow, which detects the pressure prevailing in the interior of the riser elbow and delivers its measurement signal to the control device. In this way, a measurement result obtained near the location of the control is available, which provides information about the success of the control performed almost without delay.
  • the above-mentioned object is also achieved by a method for regulating the gas pressure in a coke oven chamber, in which the height of a liquid contained in the cup is changed by means of a closure which can be lowered into and removed from a cup's outlet opening, by the amount contained in the cup, by the amount from the coke oven chamber regulating outflowing gas volume flow.
  • the actual position of the closure is detected in such a method, the actual position of the closure is compared with a predetermined target position, and in the event of a deviation of the actual position from the target position that goes beyond a tolerance range, both in the closing direction and can be pressurized in the opening direction of the closure, with the closure coupled via a linkage, when the pressure is applied, the position of the adjusting element is pressurized from that direction which is oriented opposite to the determined deviation from the desired position, while at the same time the pressure effective from the other direction is reduced by an adjustment the closure in the direction of the desired position.
  • the single figure shows a riser pipe 1 of a coke oven, not shown, with an attached device 10 for regulating the gas pressure in the coke oven in a partially cut section.
  • the end opening of the riser pipe 1 is closed by a lid 2 during the coking of coal in a coke oven chamber, not shown.
  • a riser pipe 3 branches off the riser pipe 1.
  • the riser pipe bend 3 initially has an obliquely downward section which is adjoined by a shorter end section 4 which runs essentially axially parallel to the vertically aligned riser pipe 1.
  • water is sprayed through nozzles, not shown, during the coking process.
  • the end section 4 of the ascending pipe elbow 3 is guided through a cover 5, which covers an opening 6 in the cover 7 of a template 8.
  • a pipe section 9 of a device 10 for regulating the gas pressure is arranged in the coke oven chamber (not shown) directly below the mouth of the end section 4 and coaxially aligned therewith.
  • the tube section 9, which is also referred to as the “crown tube”, extends with its end facing away from the end portion 4 of the ascending tube elbow 3 into a cup 11, which is also referred to as the "FixCup".
  • Slots 9b are formed in the tube portion 9 at regular intervals in the rim 9a surrounding its mouth opening , In the area of these slots 9b, the course of the mouth-side edge 9a of the pipe section 9 deviates from the horizontal, at the height of which the edge 9a runs with its remaining sections.
  • the cup 11 has an upper cylindrical section and an adjoining lower tapered section. At the bottom of the lower portion of the cup 11 is a drain opening 12 formed, in the operating position shown in Fig. 1, a closure member 13 is seated. Water can be filled into the cup 11 via a water inlet (not shown).
  • the closure element 13 comprises, in a manner known from the prior art, a main element 14 which tapers conically from the interior of the cup 11 and which is adapted to the shape of the drain opening 12 with regard to its shape and dimensions.
  • An outflow opening coaxial with its longitudinal axis is formed in the main element 14.
  • a sleeve is also aligned in alignment with the outflow opening and its diameter is substantially equal to the diameter of the outflow opening.
  • a slot is formed in the sleeve, which ends shortly before the free end of the sleeve.
  • the stopper is coupled on its end face assigned to the interior of the cup to a piston rod 21 which is guided in a straight line through the pipe section 9 and the vertically extending end section 4 of the riser pipe 3 to an actuating device 22 fastened above the riser pipe 3.
  • the actuating device 22 has a cylindrically shaped interior, in which a disk-shaped adjusting element 23, which is oriented normally to the longitudinal axis of the interior, is slidably mounted.
  • the control element 23 is located with its periphery close to the wall of the interior, so that the interior is divided into an upper chamber 24 and a lower chamber 25.
  • Each of the chambers 24, 25 is connected to a control device 28 via its own pressure supply line 26, 27.
  • the control device 28 is fed by a pressure source 29, which provides nitrogen or compressed air at constant pressure.
  • a setpoint generator 30 the control device 28 is given a setpoint for the respective position of the closure element 13 which is determined in accordance with the gas pressure to be set in the coke oven chamber.
  • the respective actual value of the position of the closure element 13 is supplied to the control device 28 by a mechanical measuring transducer 31, which is coupled to the piston rod 21 in the region of the mouth of the end section 4 of the ascending pipe elbow 3.
  • a pressure sensor 32 is detected by a pressure sensor 32.
  • the cup 11 When starting up a new batch of coal to be coked, the cup 11 is emptied, so that the furnace is completely "attached" to the template 8.
  • the lower chamber 25 of the actuating device 22 is pressurized, while at the same time the pressure prevailing in the upper chamber 24 is reduced.
  • the actuating element 23 and with it the piston rod 21 and the closure element 13 carried by it when the stopper of the stopper 20 abuts against the stop, are quickly raised to a maximum opening division, so that the water previously contained in the cup 11 suddenly comes out of the in this state fully opened drain opening 12 flows.
  • the cup 11 When the cup 11 is fully taught, the large amounts of gas that occur at the beginning of the coking process can escape unhindered from the pipe section 9 into the template 8, from which they are sucked off by a suction device, not shown.
  • the closure element 13 is then brought back into its closed position.
  • the upper chamber 24 of the actuating device 22 is pressurized, while that under chamber 25 is relieved of pressure. Accordingly, the closure element 13 is lowered until its main element 14 sits tightly in the drain opening 12 and the stopper 20 also closes the discharge opening 15 of the main element 14.
  • water is poured into the cup 11 until the edge 9a of the pipe section 9 is immersed in the water. The height of the water level is adjusted so that the upper area of the slots 9b is not filled with water.
  • the pressure of the gas in the coke oven chamber is regulated by the plug 20 being raised or lowered by the actuating device 22 via the piston rod 21 in the manner described, by changing the area free of the outflow opening 15 of the main element 14 of the slot of the sleeve attached to the main element 14 to change the volume flow flowing out of the relevant Abströmö opening 15.
  • the free cross section of the outflow opening 15 By changing the free cross section of the outflow opening 15, the height of the liquid level in the cup 11 and thus the size of the free areas of the slots 9b are changed so that more or less gas from the Pipe section 9 emerges. If the stopper 20 is to remain in a certain opening position, the same pressure is set in the chambers 24, 25 when this position is reached.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Regeln des Gasdrucks in einer Koksofenkammer mit einer mit Flüssigkeit, wie Wasser, befüllbaren Tasse (11), die eine Abflußöffnung (12) zum Entleeren der Flüssigkeit aufweist, mit einem in der Tasse (11) mündenden Rohrabschnitt (9), der im Betrieb mit seinem seine Mündungsöffnung umgebenden Rand (9a) abschnittsweise in die Flüssigkeit eintaucht, mit einem Verschlußelement (13) zum Verschließen der Abflußöffnung (12) der Tasse (11), mit einer Stelleinrichtung (22) und mit einer Steuereinrichtung (28), welche bei einer Abweichung der Stellung des Verschlußelements (13) von einer auf den jeweiligen Betriebszustand bezogenen Soll-Stellung solange ein Signal zum Verstellen des Verschlußelementes (13) an die Stelleinrichtung (22) abgibt, bis die Stellung des Verschlußelements (13), abgesehen von einer im Toleranzbereich liegenden Abweichung, der jeweiligen Soll-Stellung entspricht.

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Regeln des Gasdrucks in einer Koksofenkammer sowie mit einer solchen Vorrichtung ausgestattetes Steigrohr
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Regeln des Gasdrucks in einer Koksofenkammer sowie ein mit einer solchen Vorrichtung ausgestattetes Steigrohr. Vorrichtungen und Verfahren dieser Art werden eingesetzt, um die während der Umwandlung von Kohle zu Koks entstehenden Kokereigase so abzuführen, daß ein sicherer Betrieb des Koksofens gewährleistet wird.
Üblicherweise wird das bei der Verkokung entstehende Kokerei-Gas aus der jeweiligen Ofenkammer des Koksofens über ein vertikal' ausgerichtetes Steigrohr abgeleitet, dessen obere Endöffnung durch einen Deckel verschließbar
1 ist. An das Steigrohr ist nahe seiner oberen Endöffnung ein Steigrohrkrümmer angeschlossen, über den das Gas bei während des Verkokungsvorgangs in Schließstellung befindlichem Deckel in eine sogenannte "Vorlage" geleitet wird. Aus der Vorlage wird das Gas abgesogen und der weiteren Verwendung zugeleitet .
Zur Regelung des Drucks in der Ofenkammer ist am in der Vorlage mündenden Ende des Steigrohrs üblicherweise eine Vorrichtung angeordnet, über welche die Größe der Austrittsδffnung des Steigrohrs veränderbar ist. Eine solche Vorrichtung ist beispielsweise aus der EP 0 649 455 Bl bekannt. Bei der bekannten Vorrichtung ist ein mit dem Mündungsende des Steigrohrs verbundener Rohrabschnitt vorgesehen, der mit seinem offenen Ende wiederum in einem in der Vorlage angeordneten, tassenartig ausgebildeten Behältnis mündet. Der die betreffende Mündung des Rohrabschnitts umgebende Rand weist dabei einen Verlauf auf, der abschnittweise von einem rein horizontalen Verlauf abweicht. So kann, in Betriebsstellung betrachtet, der Rand in einer schräg zur Horizontalen ausgerichteten Ebene verlaufen. Ebenso können zacken- oder schlitzartige Einschnitte in dem betreffenden Randbereich eingeformt sein, in deren Bereich der Verlauf des Randes jeweils zumindest abschnittsweise von der Horizontalen abweicht. In Anspielung auf seine sich so ergebende Gestalt wird der Rohrabschnitt in der Praxis auch als "Kronenrohr" bezeichnet.
Während des Verkokungsprozesses ist in die Tasse eine Flüssigkeit, in der Regel Wasser (Kohlewasser) , gefüllt, in welche das Kronenrohr mit seiner Mündung eintaucht. Während des Verkokungsprozesses wird der Tasse laufend Flüssigkeit, sogenanntes "Kohlewasser" zugeführt, welche im Steigrohr in das Verkokungsgas gesprüht wird und mit dem Gas in die Tasse gelangt. Zusätzlich kann ein separater, regelbarer Flüssigkeitszulauf vorgesehen sein, um schnell größere Mengen von Flüssigkeit in die Tasse leiten zu können.
Die Höhe des Flüssigkeitsspiegels in der Tasse ist während des Normalbetriebs des Koksofens so eingestellt, daß jeweils nur ein Teil des Randes der Mündung des Kronenrohres unterhalb des Flüssigkeitsspiegels liegt. Auf diese Weise ist die Größe des freien Öffnungsquerschnifcts der Mündungsöffnung des Kronenrohres durch Absenken oder Anheben des Flüssigkeitsspiegels in der Tasse verstellbar. Mit einer Veränderung der Höhe des Flüssigkeitsspiegels geht wiederum eine Veränderung des austretenden Gasvolumenstroms und, dementsprechend, eine Veränderung des Drucks in der Koksofenkammer einher.
Beim Anfahren des Verkokungsprozesses fallen zunächst große Gasmengen an, die schnell abgeführt werden müssen. Zu diesem Zweck müssen die Tassen der bekannten Druckreglungsvorrichtungen soweit entleert werden, daß ein größtmöglicher Querschnitt für das Abströmen des Gases in die Vorlage zur Verfügung steht. Um dies zu ermöglichen weisen Vorrichtungen der in Rede stehenden Art eine Ab lußöffnung auf.
Bei einer aus der Praxis bekannten, mit einer feststehenden Tasse, einem sogenannten "FixCup", ausgestatteten Vorrichtung der voranstehend erläuterten Art kann die Abflußöffnung im Normalbetrieb mittels eines Verschlußelements verschlossen werden, das über eine Stelleinrichtung aus seiner Schließstellung in eine Öffnungsstellung gehoben und aus dieser wieder abgesenkt werden kann. In Schließstellung sitzt das kegelförmig in Richtung der Abflußöffnung zulaufende Verschlußelement dicht in der entsprechend konisch geformten Abflußöffnung.
Die Betätigung der Stelleinrichtung erfolgt bei der bekannten Vorrichtung durch ein Druckgas, insbesondere Stickstoff. Zu diesem Zweck weist die Stelleinrichtung einen Innenraum auf, der durch ein über das Gestänge mit dem Verschluß verbundenes Stellglied in eine untere und eine obere Kammer geteilt ist. In der oberen Kammer ist dabei ein Gaspolster von konstantem Druck vorhanden, während der Druck und das Volumen in der unteren Kammer veränderbar ist. Auf diese Weise ist bei druckloser unterer Kammer sichergestellt, daß das Nerschlußelement selbsttätig in der Schließstellung gehalten wird. Andererseits ermöglicht die Kompressibilität des in der oberen Kammer enthaltenen Gaspolsters ein Anheben des Verschlußelements durch eine entsprechende Druckerhδhung in der unteren Kammer. Auf diese Weise kann der für das Abströmen von Flüssigkeit freie Querschnitt der Abflußöffnung durch Anheben oder Absenken des Verschlußelements und damit einhergehend die Höhe des Flüssigkeitsspiegels entsprechend dem in der Koksofenkammer benötigten Druck angepaßt werden.
Beim praktischen Einsatz der voranstehend erläuterten Vorrichtung zeigen sich verschiedene Probleme. So ist festgestellt worden, daß das Regelverhalten der bekannten Vorrichtung gesteigerten Anforderungen nicht genügt. Darüber hinaus zeigt sich, daß die Vorrichtung unter den rauhen Betriebsbedingungen, wie sie im Kokereibetrieb gegeben sind, störanfällig ist. Infolge dessen kann es zu erheblichen Gefährdungen kommen.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ausgehend vom voranstehend erläuterten Stand der Technik mit einfachen Mitteln eine Vorrichtung zu schaffen, die bei erhöhter Betriebssicherheit und verbessertem Regelverhalten die Regelung des Gasdrucks in einer Koksofenkammer ermöglicht. Ebenso sollen ein für diesen Anwendungszweck geeignetes Steigrohr und ein für die Regelung des Gasdrucks in der Koksofenkammer geeignetes Verfahren angegeben werden.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung zum Regeln des Gasdrucks in einer Koksofenkammer gelöst, die mit einer mit Flüssigkeit, wie Wasser, befüllbaren eine Abflußöffnung zum Entleeren der Flüssigkeit aufweisenden Tasse, mit einem in der Tasse mündenden Rohrabschnitt, der im Betrieb mit seinem seine Mündungsöffnung umgebenden Rand abschnittsweise in die Flüssigkeit eintaucht, mit einem Verschlußelement zum Verschließen der Abflußöffnung der Tasse, mit einer Stelleinrichtung zum Verstellen des Verschlußelements und mit einer Steuereinrichtung ausgestattet ist, welche bei einer Abweichung der Stellung des Verschlußelements von einer auf den jeweiligen Betriebszustand bezogenen Soll- Stellung solange ein Signal zum Verstellen des Nerschlußelementes an die Stelleinrichtung abgibt, bis die Stellung des Verschlußelements, abgesehen von einer im Toleranzbereich liegenden Abweichung, der jeweiligen Soll-Stellung entspricht.
Dadurch, daß die erfindungsgemäß vorgesehene Steuereinrichtung während des Stellvorgangs laufend einen Vergleich zwischen der Ist-Stellung des Verschlußelements und einer im Hinblick auf den jeweiligen Betriebszustand des Koksofens optimalen Soll-Stellung durchführt, ist sichergestellt, daß jeder Stellvorgang erst dann beendet wird, wenn, abgesehen von einer im Toleranzbereich liegenden Abweichung, die jeweilige Soll-Stellung erreicht ist. Auf diese Weise ist auch die Betriebssicherheit einer erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung gegenüber bekannten Druckregelvorrichtungen deutlich verbessert.
Anders als beim Stand der Technik sieht die Erfindung darüber hinaus eine Stelleinrichtung vor, bei der das Stellglied sowohl in Schließrichtung als auch in Öffnungsrichtung aktiv mit Druck beaufschlagt werden kann. Auf diese Weise muß beim Öffnen der Abflußöffnung nicht mehr gegen ein Druckpolster gearbeitet werden. Vielmehr wird das Anheben des Verschlußelements durch eine gezielte Druckentlastung der Kammer unterstützt, die für das Anheben des Verschlusses jeweils nicht benötigt wird. Genauso wird beim Schließen der Abflußöffnung nur in der Kammer Druck aufgebaut, die ein in Schl'ießrichtung wirksames Druckpolster aufnimmt, während die jeweils andere Kammer druckentlastet wird. Dabei kann der Druck in der jeweils druckentlasteten Kammer so eingestellt werden, daß in der betreffenden Kammer ein für eine Abdämpfung der Bewegung des Verschlußelements ausreichendes Druckpolster vorhanden bleibt. Allerdings wird der Druck in der druckentlasteten Kammer jeweils soweit gemindert, daß die durch die Druckbeaufschlagung der jeweils anderen Kammer bewirkte Bewegung des Verschlußelements auch unter Berücksichtigung der Kompressibilität des jeweils für die Druckbeaufschlagung verwendeten Mediums schnell durchgeführt werden kann. Durch die gegenseitige Abstimmung von Druckbeaufschlagung und Druckminderung kann so jede Stellung des Verschlußelements gezielt erreicht werden.
Durch die aktive Verstellung sowohl in Offnungs- als auch in Schließrichtung sind die Zeiten, die zwischen einem Stellsignal und dem Vollzug der Verstellung des Verschlusses vergehen, bei einer erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung erheblich gegenüber solchen Vorrichtungen verkürzt, bei denen das Verschlußelement gegen ein statisches Druckpolster angehoben wird.
Die Ist-Stellung des Verschlusses läßt sich mit Hilfe einer Meßeinrichtung erfassen, welche ein Meßsignal an die Steuereinrichtung abgibt. Dabei ist es im Hinblick auf die in der Kokerei gegebenen rauhen Betriebsbedingungen besonders vorteilhaft, wenn die Meßeinrichtung mechanisch arbeitet. Eine solche Meßeinrichtung ermöglicht auch bei der unvermeidbar hohen Schmutzbelastung im Bereich des Steigrohrs die sichere Erfassung der Ist-Lage des Verschlußelements.
Eine besonders feine Regelung des aus der Tasse abfließenden Flüssigkeitsstroms kann dadurch bewerkstelligt werden, daß das Verschlußelement in aus dem Stand der Technik bekannter Weise ein an die Abflußöffnung angepaßtes Hauptelement aufweist, in das eine Abströmδffnung eingeformt ist, deren .Öffnungsweite mittels eines relativ zum Hauptelement verstellbaren, mit dem Gestänge verkoppelten Stopfens einstellbar ist. Bei dieser Ausgestaltung ist das Verschlußelement zweiteilig ausgebildet. Dabei dichtet das Hauptelement die große Abflußöffnung der Tasse ab, während über den Stopfen und die in das Hauptelement eingeformte Abströmöffnung die Regelung des Abflusses im Normalbetrieb erfolgt . Durch eine entsprechende Ausgestaltung der Abströmöffnung kann so eine feine Einstellung der Größe des abströmenden Flüssigkeitsstroms vorgenommen werden. Gleichzeitig kann ohne Rücksicht auf die Notwendigkeit einer Regelung des laufend abgeleiteten Flüssigkeitsstroms die Abflußöffnung der Tasse selbst so groß ausgebildet werden, daß durch ein Anheben des Hauptelements eine schlagartige Entleerung der Tasse durchgeführt werden kann.
Die voranstehend genannte Aufgabe wird auch durch ein Steigrohr gelöst, das mit einem in einer Vorlage endenden Steigrohrkrümmer und mit einer in der Vorlage angeordneten, gemäß einem der voranstehenden Ansprüche ausgebildeten Vorrichtung ausgestattet ist, deren Rohrabschnitt dicht mit dem Steigrohrkrümmer verbunden ist . Vorzugsweise ist dabei im Steigrohrkrümmer ein Drucksensor angeordnet, welcher den im Innenraum des Steigrohrkrümmers jeweils herrschenden Druck erfaßt und sein Meßsignal an die Steuereinrichtung liefert. Auf diese Weise steht ein nahe dem Ort der Regelung gewonnenes Meßergebnis zur Verfügung, das annähernd verzögerungsfrei eine Information über den Erfolg der vorgenommenen Regelung liefert.
Schließlich wird die voranstehend angegebene Aufgabe auch durch ein Verfahren zum Regeln des Gasdrucks in einer Koksofenkammer gelöst, bei dem mittels eines in eine Abflußöffnung einer Tasse absenkbaren und aus dieser heraushebbaren Verschlusses die Höhe einer in der Tasse enthaltenen Flüssigkeit verändert wird, um den aus der Koksofenkammer ausströmenden Gasvolumenstrom zu regeln. Erfindungsgemäß wird bei einem solchen Verfahren die Ist- Stellung des Verschlusses erfaßt, die Ist-Stellung des Verschlusses mit einer vorgegebenen Soll-Stellung verglichen und bei einer über einen Toleranzbereich hinausgehenden Abweichung der Ist-Stellung von der Soll- Stellung ein sowohl in Schließrichtung als auch in Öffnungsrichtung des Verschlusses druckbeaufschlagbares, mit dem Verschluß über ein Gestänge verkoppeltes, bei Druckbeaufschlagung in seiner Lage verstellbares Stellelement aus derjenigen Richtung mit Druck beaufschlagt, die entgegengesetzt der festgestellten Abweichung von der Soll-Stellung ausgerichtet ist, während gleichzeitig der von der anderen Richtung wirksame Druck gemindert wird, um eine Verstellung des Verschlusses in Richtung der Soll-Stellung zu bewirken.
Durch die Verwendung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung und die Anwendung der erfindungsgemäßen Vorgehensweise ergibt sich eine hinsichtlich der Genauigkeit und der Antwortzeiten optimierte Regelung des Gasdrucks in einer Koksofenkammer. Darüber hinaus ist die Betriebssicherheit von mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ausgestatteten Steigrohren gegenüber herkömmlich ausgestatteten Steigrohren verbessert, da die Endstellungen der Stelleinrichtung miterfaßt werden. Wenn die Mündung des Rohrabschnitts vollständig in Flüssigkeit eingetaucht ist, dann ist der Steigrohrkrümmer vollständig verschlossen, so daß kein Gas ,mehr in die Vorlage gelangt. Genauso läßt sich die Tasse innerhalb kürzester Zeit sicher entleeren, so daß eine Anhängen des Ofens an die Vorlage zeitsparend möglich ist.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüche angegeben und werden im Zusammenhang mit dem nachfolgend anhand einer Zeichnung beschriebenen Ausführungsbeispiel näher erläutert. Die einzige Figur zeigt ein Steigrohr 1 eines weiter nicht dargestellten Koksofens mit daran angeschlossener Vorrichtung 10 zum Regeln des Gasdrucks in dem Koksofen in einem teilweise geschnittenen Ausschnitt. Die Endöffnung des Steigrohrs 1 ist während der in einer nicht dargestellten Koksofenkammer erfolgenden Verkokung von Kohle durch einen Deckel 2 verschlossen. Kurz unterhalb des Deckes 2 zweigt vom Steigrohr 1 ein Steigrohrkrümmer 3 ab. Der Steigrohrkrümmer 3 weist zunächst einen schräg nach unten verlaufenden Abschnitt auf, an den sich ein kürzerer im wesentlichen achsparallel zum vertikal ausgerichteten Steigrohr 1 verlaufender Endabschnitt 4 anschließt. In den Steigrohrkrümmer 3 wird während des Verkokungsprozesses über nicht dargestellte Düsen Wasser gesprüht.
Der Endabschnitt 4 des Steigrohrkrümmers 3 ist durch eine Abdeckung 5 geführt, welche eine Öffnung 6 im Deckel 7 einer Vorlage 8 abdeckt. Unmittelbar unterhalb der Mündung des Endabschnitts 4 und koaxial zu diesem ausgerichtet ist ein Rohrabschnitt 9 einer Vorrichtung 10 zum Regeln des Gasdrucks in der nicht gezeigten Koksofenkammer angeordnet. Der auch als "Kronenrohr" bezeichnete Rohrabschnitt 9 reicht mit seinem vom Endabschnitt 4 des Steigrohrkrümmers 3 abgewandten Ende in eine auch als "FixCup" bezeichnete Tasse 11. In den seine Mündungsöffnung umgebenden Rand 9a sind in regelmäßigen Abständen Schlitze 9b in den Rohrabschnitt 9 einge ormt. Im Bereich dieser Schlitze 9b weicht der Verlauf des mundungsseitigen Randes 9a des Rohrabschnitts 9 von der Horizontalen ab, auf deren Höhe der Rand 9a mit seinen übrigen Abschnitten verläuft.
Die Tasse 11 weist einen oberen zylindrischen Abschnitt und einen sich daran anschließenden unteren konisch zulaufenden Abschnitt auf. Am Boden des unteren Abschnitts der Tasse 11 ist eine Abflußöffnung 12 ausgebildet, in der bei der in Fig. 1 dargestellten Betriebsstellung ein Verschlußelement 13 sitzt. Über einen nicht dargestellten Wasserzulauf kann Wasser in die Tasse 11 gefüllt werden.
Das Verschlußelement 13 umfaßt in aus dem Stand der Technik bekannter Weise ein ausgehend vom Innenraum der Tasse 11 konisch zulaufendes Hauptelement 14, das hinsichtlich seiner Form und seiner Abmessungen an die Form der Abflußöffnung 12 angepaßt ist . In das Hauptelement 14 ist eine koaxial zur seiner Längsachse verlaufende Abströmöffnung eingeformt . Auf der dem Innenraum der Tasse zugeordneten Seite des Hauptelements ist zudem fluchtend zur Abströmöffnung eine Hülse befestigt, deren Durchmesser im wesentlich gleich dem Durchmesser der Abströmöffnung ist. In die Hülse ist ausgehend vom Hauptelement ein Schlitz eingeformt, der kurz vor dem freien Ende der Hülse endet. Der dort verbleibende Steg bildet einen Anschlag für einen in Form einer Schraube gebildeten Vorsprung eines Stopfens 20, der axial verschiebbar in der Hülse gelagert ist. Der Stopfen ist an seiner dem Innenraum der Tasse zugeordneten Stirnseite mit einer Kolbenstange 21 verkoppelt, die geradlinig durch den Rohrabschnitt 9 und den vertikal verlaufenden Endabschnitt 4 des Steigrohrkrümmers 3 zu einer oberhalb des Steigrohrkrümmers 3 befestigten Stelleinrichtung 22 geführt ist.
Die Stelleinrichtung 22 weist einen zylindrisch geformten Innenraum auf, in dem ein normal zur Längsachse des Innenraums ausgerichtetes, scheibenförmiges Stellelement 23 verschiebbar gelagert ist. Das Stellelement 23 liegt mit seinem Umfang dicht an der Wand des Innenraums an, so daß der Innenraum in eine obere Kammer 24 und eine untere Kammer 25 aufgeteilt ist.
Jede der Kammern 24,25 ist über eine eigene Druckversorgungsleitung 26,27 mit einer Steuereinrichtung 28 verbunden. Die Steuereinrichtung 28 wird von einer Druckquelle 29 gespeist, die Stickstoff oder Druckluft mit konstantem Druck zur Verfügung stellt. Über einen Sollwertgeber 30 wird der Steuereinrichtung 28 ein entsprechend dem in der Koksofenkammer einzustellenden Gasdruck bestimmter Sollwert für die jeweilige Stellung des Verschlußelements 13 vorgegeben.
Der jeweilige Ist-Wert der Stellung des Verschlußelements 13 wird durch einen mechanischen Meßgeber 31 an die Steuereinrichtung 28 geliefert, der im Bereich der Mündung des Endabschnitts 4 des Steigrohrkrümmers 3 mit der Kolbenstange 21 verkoppelt ist. Zusätzlich wird der Druck im Steigrohrkrümmer 3 durch einen Drucksensor 32 erfaßt .
Beim Anfahren einer neuen Charge zu verkokender Kohle wird die Tasse 11 entleert, so daß der Ofen vollständig an die Vorlage 8 "angehängt" ist. Dazu wird die untere Kammer 25 der Stelleinrichtung 22 mit Druck beaufschlagt, während gleichzeitig der in der oberen Kammer 24 anstehende Druck herabgesetzt wird. Auf diese Weise wird das Stellelement 23 und mit ihm die Kolbenstange 21 und das von ihr getragene Verschlußelement 13 bei am Anschlag anliegendem Vorsprung des Stopfens 20 schnell in eine maximale Offnungssteilung angehoben, so daß das zuvor in der Tasse 11 enthaltene Wasser schlagartig aus der in diesem Zustand vollständig geöffneten Abflußöffnung 12 strömt. Bei vollständig gelehrter Tasse 11 können die zu Beginn des Verkokungsprozesses anfallenden großen Gasmengen ungehindert aus dem Rohrabschnitt 9 in die Vorlage 8 entweichen, aus der sie von einer nicht dargestellten Absaugeinrichtung abgesaugt werden.
Anschließend wird das Verschlußelement 13 wieder in seine Schließstellung gebracht. Dazu wird die obere Kammer 24 der Stelleinrichtung 22 mit Druck beaufschlagt, während die unter Kammer 25 druckentlastet wird. Dementsprechend schnell wird das Verschlußelement 13 abgesenkt, bis sein Hauptelement 14 dicht in der Abflußöffnung 12 sitzt und auch der Stopfen 20 die Abströmöffnung 15 des Hauptelements 14 verschließt. Daraufhin wird Wasser in die Tasse 11 gefüllt, bis der Rand 9a des RohrabSchnitts 9 in das Wasser eintaucht. Die Höhe des Wasserspiegels wird dabei so eingestellt, daß der obere Bereich der Schlitze 9b nicht mit Wasser gefüllt ist.
Im weiteren Verlauf des Verkokungsprozesses wird der Druck des Gases in der Koksofenkammer geregelt, indem in der beschriebenen Weise der Stopfen 20 über die Kolbenstange 21 von der Stelleinrichtung 22 angehoben oder abgesenkt wird, um die über eine Veränderung des zur Abströmöffnung 15 des Hauptelements 14 freien Bereichs des Schlitzes der am Hauptelement 14 befestigten Hülse den aus der betreffenden Abströmö fnung 15 abströmenden Volumenstrom zu verändern. Über die Veränderung des freien Querschnitts der Abströmöffnung 15 werden auf diese Weise die Höhe des Flüssigkeitsstandes in der Tasse 11 und damit die Größe der freien Bereiche der Schlitze 9b so verändert, daß mehr oder weniger Gas aus dem Rohrabschnitt 9 austritt. Soll der Stopfen 20 in einer bestimmten Öffnungsstellung verweilen, so wird bei Erreichen dieser Stellung in den Kammern 24,25 der gleiche Druck eingestellt.
Um die Koksofenkammer vollständig von der Vorlage 8 "abzuhängen", wird der Wasserspiegel in der Tasse 11 soweit erhöht, daß die Schlitze 9b vollständig in das Wasser eintauchen. In diesem Zustand tritt kein Gas mehr in die Vorlage 8 ein.
BEZUGSZEICHEN
1 Steigrohr
2 Deckel
3 Steigrohrkrümmer
4 Endabschnitt
5 Abdeckung
6 Öffnung
7 Deckel
8 Vorlage
9 Rohrabschnitt
9a Rand des Rohrabschnitts
9b Schlitze
10 Vorrichtung zum Regeln der Gasdrucks
11 Tasse
12 Abflußöffnung
13 Verschlußelement
14 Hauptelement des Verschlußelements
15 Abströmöffnung 20 Stopfens
21 Kolbenstange
22 Stelleinrichtung
23 Stellelement
24 obere Kammer der Stelleinrichtung
25 untere Kammer der Stelleinrichtung 26,27 Druckversorgungsleitungen
28 Steuereinrichtung
29 Druckquelle
30 Sollwertgeber
31 Meßgeber
32 Drucksensor

Claims

P A T E N T AN S P R Ü C H E
Vorrichtung zum Regeln des Gasdrucks in einer Koksofenkammer
- mit einer mit Flüssigkeit, wie Wasser, befüllbaren Tasse (11) , die eine Abflußöffnung (12) zum Entleeren der Flüssigkeit aufweist,
- mit einem in der Tasse (11) mündenden Rohrabschnitt
(9) , der im Betrieb mit seinem seine Mündungsöffnung umgebenden Rand (9a) abschnittsweise in die Flüssigkeit eintaucht,
- mit einem Verschlußelement (13) zum Verschließen der Abflußöffnung (12) der Tasse (11) ,
- mit einer Stelleinrichtung (22) zum Verstellen des Verschlußelements (13) und
- mit einer Steuereinrichtung (28) , welche bei einer
1
Abweichung der Stellung des Verschlußelements (13) von einer auf den jeweiligen Betriebszustand bezogenen Soll-Stellung solange ein Signal zum Verstellen des Verschlußelementes (13) an die Stelleinrichtung (22) abgibt, bis die Stellung des Verschlußelements (13) , abgesehen von einer im Toleranzbereich liegenden Abweichung, der jeweiligen Soll-Stellung entspricht.
Vorrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a ß die Stelleinrichtung (22) einen Innenraum aufweist, der durch ein über ein Gestänge (21) mit dem Verschlußelement (13) verkoppeltes und in dem Innenraum verstellbar angeordnetes Stellelement (23) in zwei gegeneinander abgedichtete, über jeweils eine Druckversorgungsleitung (26,27) druckbeaufschlagbare Kammern (24,25) geteilt ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a ß die Steuereinrichtung (28) bei einer Abweichung der Stellung des Verschlußelements (13) von einem Sollwert ein Signal zur Druckbeaufschlagung einer der Kammern (24,25) und zur Druckminderung der jeweils anderen Kammer (25,24) abgibt, um eine Veränderung der Lage des Nerschlußelements (23) zu bewirken.
4. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h eine Meßeinrichtung (31) , welche die Ist-Stellung des Verschlußelements (13) erfaßt und ein Meßsignal an die Steuereinrichtung (28) abgibt.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a ß die Meßeinrichtung (31) mechanisch mit dem Verschlußelement (13) verkoppelt ist.
6. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, d a du r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a ß die Druckbeaufschlagung der Kammern (24,25) mit Gas erfolgt.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a ß das Gas Stickstoff oder Luft ist.
8. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a ß die Stelleinrichtung (22) von einer einen im wesentlichen konstanten Druck liefernden Druckversorgung (29) gespeist ist.
9. Steigrohr mit einem in einer Vorlage (8) endenden Steigrohrkrümmer (3) und mit einer in der Vorlage (8) angeordneten, gemäß einem der voranstehenden Ansprüche ausgebildeten Vorrichtung (10) , deren Rohrabschnitt (9) dicht mit dem Steigrohrkrümmer (3) verbunden ist.
10. Steigrohr nach Anspruch 8, d a d u r c h g e k e n z e i c h n e t, d a ß im Steigrohrkrümmer (3) ein Drucksensor (32) angeordnet ist, welcher den im Innenraum des Steigrohrkrümmers (3) jeweils herrschenden Druck erfaßt und sein
Meßsignal an die Steuereinrichtung (28) liefert.
11. Verfahren zum Regeln des Gasdrucks in einer Koksofenkammer, bei dem mittels eines in eine Abflußöffnung (12) einer Tasse (11) absenkbaren und aus dieser heraushebbaren Verschlußelements (13) die Höhe einer in der Tasse (11) enthaltenen Flüssigkeit verändert wird, um den aus der Koksofenkammer ausströmenden Gasvolumenstrom zu regeln, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a ß die Ist-Stellung des Verschlußelements (13) erfaßt wird, d a ß die erfaßte Ist-Stellung mit einer vorgegebenen Soll-Stellung verglichen wird und d a ß bei einer über einen Toleranzbereich hinausgehenden Abweichung der Ist-Stellung von der Soll-Stellung solange ein Stellsignal an eine Stelleinrichtung (22) zum Verstellen des Verschlußelements (13) abgegeben wird, bis die Ist-Stellung des Verschlußelements (13) , abgesehen von einem Toleranzbereich, der Soll- Stellung entspricht..
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