ЗАКРЫВАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО ВЕРХНЕЙ ЧАСТИ БАРАБАНА ДЛЯ КОКСОВАНИЯ Российский патент 1999 года по МПК C10B25/00 C10B33/00 

Настоящее изобретение относится к закрывающему устройству верхней части барабана для коксования. В частности, оно относится к такому закрывающему устройству, которое включает в себя корпус, содержащий поворотный шаровой клапан и имеющий крышечный узел, в также поворотный режущий инструмент, причем все они предназначены для крепления к верхней части барабана для коксования, с тем чтобы обеспечить удобное и безопасное сверление кокса и его удаление из барабана.

Барабаны для коксования, из которых кокс, осаждаемый в них из угля или тяжелого углеводородного сырья, периодически должен удаляться, обычно требуют снятия фланцевой крышки верхней части с тем, чтобы ввести инструменты для сверления или резания кокса перед его удалением. Однако эта операция по снятию фланцевой крышки создает некоторую опасность для персонала из-за улетучивания из барабана горячих паров и жидкостей. В настоящее время барабаны для коксования имеют прикрепленную болтами глухую фланцевую крышку, которая снимается вручную для введения в барабан инструментов для бурения кокса. В течение этой операции персонал, снимающий верхнюю фланцевую крышку, подвергается воздействию улетучивающих горячих паров, которые могут содержать твердые частицы и/или жидкости, и это представляет собой серьезную проблему.

Хотя в известных технических решениях и созданы закрывающие устройства клапанного типа, используемые для системы подачи газа из барабанов для коксования, ни одна из этих клапанных конфигураций не пригодна для решения имеющейся проблемы. Например, в патенте США N 4797 на имя Спартад раскрыто быстро открывающееся и действующее вручную клапанное устройство, предназначенное для крепления к системе для подачи газа. В патенте США 1517786 на имя Kus раскрыт криволинейный шиберный затвор для периодического закрывания восходящих труб системы подачи коксового газа. В патенте США 1580323 на имя Paul раскрыта клапанная конфигурация, используемая на верхнем конце парового испарителя. В патенте США 2082118 на имя Potter раскрыта клапанная конфигурация для отвода газа, используемая для отведения газа из барабанов для коксования. В патенте США 2603232 на имя Keannerer раскрыт ротационный клапан для системы подачи коксового газа, при этом в клапане используется жидкостное уплотнение и криволинейные уплотняющие поверхности. В патенте США 3858609 на имя Stanke и др. раскрыто закрывающее устройство с поворотной клапанной створкой, предназначенной для использования с восходящими трубами коксовой печи, причем ориентация этого клапана) осуществляется внешним приводным устройством. Кроме того, в патенте США 4382841 на имя Koddenberg раскрыта трубопроводная система подачи коксового газа, в которой используются последовательно действующие клапаны с двойными поворотными створками. Однако ни одна из этих отсечных клапанных конфигураций, предназначенных для барабанов для коксования, не включает в себя поворотного режущего или сверлильного инструмента, который периодически мог бы проходить вниз через открытый клапан в барабан для коксования, с целью разрыхления кокса, осаждаемого в барабане, и тем самым позволил бы избежать периодического опасного снятия головной фланцевой крышки барабана.

Техническим результатом настоящего изобретения является создание зарывающего устройства, предназначенного для герметичного под давлением крепления к верхнему фланцу барабана для коксования и позволяющего избежать общепринятого периодического удаления обычной фланцевой крышки, а следовательно воздействия на персонал улетучивающихся горячих паров и уносимых с ними твердых частиц и/или жидкостей, содержащихся в барабане. Этот технический результат достигается закрывающим устрйством, включающим в себя удлиненный цилиндрический корпус, имеющий верхний и нижний торцевые фланцы, а также поворотный клапан шарового типа, установленный в нижней части корпуса. Шаровой клапан имеет цилиндрическое отверстие и включает в себя удлиненный шток, который проходит через герметичное при воздействии давления сальниковое уплотнение, жестко прикрепленное к боковой стенке корпуса. Закрывающее устройство имеет верхний крышечный узел, включающий в себя сальниковое уплотнение, придающее направление поворотному режущему инструменту, имеющему приводной шток, проходящий через сальниковое уплотнение. Поворотный приводной шток режущего инструмента прикреплен к режущему лезвию, установленному внутри корпуса над шаровым клапаном, так что лезвие инструмента устанавливается между закрытым шаровым клапаном и выдерживающим давление сальниковым уплотнением приводного штока, придающим ему направление. В случае нахождения режущего инструмента над закрытым шаровым клапаном, шаровой клапан может быть открыт, при этом лезвие поворотного режущего инструмента и его приводной шток могут быть продвинуты вниз через клапан в барабан для коксования с целью резки и разрыхления осажденного в нем кокса.

В этом изобретении создано надежное и безопасное средство для периодического сверления и разрыхления кокса, осаждаемого в барабане для коксования, исключающее необходимость снятия обычной фланцевой крышки с верхней части барабана для коксования и связанную с этим опасность для работающего персонала, вызываемую горячими парами, улетучивающимися из барабана для коксования.

Ниже настоящее изобретение будет дополнительно описано со ссылками на чертежи, на которых:
фиг. 1 изображает вертикальный вид закрывающего устройства согласно изобретению, прикрепленного к верхней части барабана для коксования, при этом закрывающее устройство содержит поворотный шаровой клапан и режущий инструмент, предназначенный для облегчения удаления кокса из барабана,
фиг. 2 - вертикальный вид в сечении закрывающего устройства по линии 2-2 на фиг. 1, с поворотным шаровым клапаном, показанном в закрытом положении, и режущим инструментом, расположенным над шаровым клапаном,
фиг. 3 - вертикальный вид в сечении, подобный фиг. 2, за исключением того, что шаровой клапан повернут в его открытое положение, и с поворотным режущим инструментом, частично продвинутым вниз через открытый клапан в барабан для коксования.

Как показано на фиг. 1, вертикально ориентированный барабан 10 для коксования включает в себя верхнее патрубковое соединение 12 и фланец 14. Закрывающее устройство включает в себя цилиндрический корпус 16, с возможностью отсоединения прикрепленный к фланцу 14 с обеспечением герметичности при воздействии давления, например с помощью соответствующей прокладки 13 и большого количества болтов 15. Нижняя часть корпуса 16 содержит клапан 18 шарового типа, имеющей сферический ротор 20, при этом корпус проходит над ротором клапана к верхнему фланцу 22. Крышечный узел 24 крепится с возможностью отсоединения и с обеспечением герметичности при воздействии давления к верхнему фланцу 22 корпуса, например, посредством большого количества болтов 23 и соответствующей прокладки 23а.

Ротор 20 шарнирного клапана имеет цилиндрическое сквозное отверстие 19 и удлиненный шток 21, который жестко прикреплен к шаровому клапану под углом 90^o к центральной линии отверстия 19. Шток 21 проходит в наружном направлении через герметичное при воздействии давления сальниковое уплотнение 25 и может с возможностью отсоединения крепится у его наружного конца к приводной рукоятке 26. Рукоятка 26 может приводиться в действие, чтобы повернуть шток 21 и шаровой клапан 20 на угол 90^o из закрытого положения в открытое положение. Однако предпочтительно, чтобы поворотное приведение в действие ротора 20 шарового клапана осуществлялось реверсивным механическим приводным устройством 28, которое может работать от электромотора или давления жидкости.

Корпус 16 включает в себя верхнюю часть, которая имеет меньший внутренний диаметр, чем нижняя часть и содержит поворотный режущий инструмент 30, при этом инструмент включает в себя удлиненный приводной шток 31, прикрепленный к лезвию 32. Приводной шток 31 инструмента проходит вверх через направляющий и уплотняющий сальник 34, установленный в крышечном узле 24. Для эффективного сверления кокса могут быть выбраны режущие инструменты 30 различной формы. Режущий инструмент 30 имеет возможность вращения внутри корпуса 16 с помощью соответствующего приводного средства, например электромотора и шестеренного узла (не показаны), подсоединенного к приводному штоку 31. В случае поворотного режущего инструмента 30, расположенного в надлежащем месте внутри корпуса 16 над шаровым клапаном 20, шаровой клапан может быть открыт, при этом режущий инструмент 30 может проходить вниз через цилиндрическое отверстие 19 в шаре клапана 20 и в барабан 10 для коксования. Режущий инструмент 30 режет кокс, осаждаемый в барабане, и обеспечивает возможность извлечения кокса из нижнего конца барабана для коксования 10 через донное отверстие (не показано).

Закрывающее устройство должно быть пригодно для работы при температуре порядка 600 - 1000^oF (315-538^oC) и давлении порядка 100-500 пси (7-35,15 кг/с/см²). (0,67-3,4 МПа). Корпус 16 и шаровой клапан 20 изготавливаются из стального сплава, при этом наружная поверхность шара упрочняется, с тем чтобы предотвратить нежелательное истирание, вызываемое частицами кокса и тому подобным.

На фиг. 2 шаровой клапан 20 находится в закрытом положении, а режущий инструмент 30 располагается над закрытым клапаном. Внутри корпуса 16 могут быть размещены один или более упругие уплотняющие элементы 16a, при этом они плотно устанавливаются у наружной сферической поверхности шарового клапана 20 и тем самым обеспечивают эффективное уплотнение для предотвращения улетучивания горячих паров за закрытый клапан, так что в любом случае при снятии крышечного узла 24 и режущего инструмента 30 с корпусом 16, например в целях технического обслуживания, не будут происходить улетучивание горячих паров из барабана 10. Уплотняющий элемент 16a должен быть образован из материала, пригодного для выдерживания температур порядка 500 - 950^oF (260-454^oC). Педпочтительно, чтобы был установлен трубопровод 35 газовой продувки, имеющий отсечной клапан 36 и предназначенный для введения инертного продувочного газа, например в виде потока низкого давления, в корпус 16 до любого снятия крышечного узла 24, при этом газ отводится у входного соединения 37, имеющего отсечной клапан 38.

На фиг. 3 шаровой клапан 20 находится в открытом положении, а режущий инструмент 30 проходит вниз через цилиндрическое отверстие клапана 19. Поворотный режущий инструмент 30 может проходить далее вниз в барабан 10 с целью сверления и разрыхления осажденного в нем кокса, с тем, чтобы обеспечить удаление кокса через донное отверстие барабана 10.

Это закрывающее устройство, выполненное согласно изобретению, ниже будет описано посредством примера, который не следует рассматривать как ограничение объема изобретения.

Закрывающее устройство предназначено для крепления на фланце головкой части барабана для коксования. Закрывающее устройство включает в себя цилиндрический корпус, который содержит поворотный шаровой клапан, находящийся в его нижней части. Шаровой клапан имеет удлиненный шток, который проходит в горизонтальном направлении через сальниковое уплотнение и прикреплен у своего наружного конца к соответствующему приводному устройству, предназначенному для поворота клапана на угол 90^o из закрытого положения в открытое положение и обратно. Поворотный режущий инструмент установлен в верхней части корпуса и имеет удлиненный приводной шток, проходящий в верхнем направлении через сальниковое уплотнение. Приводной шток и инструмент могут перемещаться вниз через открытый шаровой клапан, с тем чтобы сверлить кокс, осаждаемый в барабане для коксования и облегчить удаление кокса с нижнего конца барабана. Ниже приведены важные характеристики закрывающего устройства для барабана для коксования:
длина корпуса - 6 футов (1,829 м)
наружный диаметр шарового клапана - 36 дюймов (0,914 м)
диаметр отверстия шарового клапана - 24 дюйма (0,609 м)
диаметр режущего лезвия - 18 дюймов (0,431 м)
длина режущего лезвия - 18 дюймов (0,431 м)
диаметр приводного штока - 6 дюймов (0,152 м)
диаметр фланца барабана для коксования - 2 фута (0,61 м)
диаметр барабана для коксования - 12 футов (3,658 м)
длина барабана для коксования - 50 футов (15,24 м)
Когда желательно произвести периодическое сверление и удаление кокса, осажденного в барабане для коксования, шаровой клапан открывается и режущее лезвие вводится вниз через отверстие клапана и выполняет вращение со скоростью, достаточной для резания кокса, с тем чтобы его можно было удалить из барабана для коксования.

Хотя это изобретение описано в его широком толковании и в выражениях применительно к предпочтительному варианту его осуществления, очевидно, что в пределах существа и объема изобретения, который определен приведенными ниже пунктами формулы изобретения, могут быть выполнены модификации закрывающего устройства.

Закрывающее устройство, прикрепленное к верхней части барабана для коксования, предназначено для предотвращения улетучивания горячих паров в течение операций по удалению кокса. Закрывающее устройство включает в себя цилиндрический корпус, имеющий поворотный шаровой клапан, установленный в его нижней части, и удлиненный шток, жестко прикрепленный к шаровому клапану под углом 90°, а также крышечный узел, включающий в себя сальниковое уплотнение, размещенное в верхней части корпуса, поворотный режущий инструмент, расположенный внутри корпуса над шаровым клапаном, имеющий приводной шток, идущий вверх через сальниковое уплотнение крышечного узла. При работе шаровой клапан открывается и приводной шток с прикрепленным к нему режущим инструментом может проходить вниз через цилиндрическое отверстие шарового клапана в барабан для коксования и вращаться для резания кокса, осажденного в барабане, и его удаления, что обеспечивает безопасную работу устройства. 2 с. и 10 з. п.ф-лы, 3 ил.

1. Закрывающее устройство верхней части барабана для коксования, отличающееся тем, что оно содержит удлиненный цилиндрический корпус, имеющий фланец на нижнем торце, предназначенный для герметичного при воздействии давления крепления на фланце верхней части барабана для коксования, и содержащий фланец на верхнем торце, поворотный шаровой клапан, установленный в нижней части корпуса, имеющий цилиндрическое отверстие, и удлиненный шток, жестко прикрепленный к шаровому клапану под углом 90^o к центральной линии отверстия и с обеспечением герметичности при воздействии давления, проходящий через боковую стенку корпуса, фланцевый крышечный узел, прикрепленный к фланцу верхнего торца корпуса и включающий сальниковое уплотнение, поворотный режущий инструмент, включающий в себя удлиненный приводной шток, проходящий через сальниковое уплотнение и имеющий размеры, обеспечивающие его прохождение вниз через отверстие в шаровом клапане в барабан для коксования, для сверления и удаления коксовых отложений в барабане. 2. Закрывающее устройство по п.1, отличающееся тем, что верхняя часть корпуса имеет внутренний диаметр, который меньше внутреннего диаметра нижней части корпуса. 3. Закрывающее устройство по п.1, отличающееся тем, что наружная сферическая поверхность шарового клапана плотно установлена внутри, по меньшей мере, одного уплотняющего элемента, размещенного внутри корпуса. 4. Закрывающее устройство по п.1, отличающееся тем, что шаровой клапан включает в себя механическое приводное средство, прикрепленное к наружному концу удлиненного штока и предназначенное для поворота клапана на угол 90^o из закрытого положения в открытое и обратно. 5. Закрывающее устройство по п.1, отличающееся тем, что корпус и шаровой клапан выполнены из стального сплава и приспособлены для работы при температуре 315 - 538^oC и давлении 0,67 - 3,4 МПа. 6. Закрывающее устройство по п.1, отличающееся тем, что режущий инструмент имеет лезвие, чтобы эффективно резать и разрыхлять коксовые отложения в барабане для коксования. 7. Закрывающее устройство по п.1, отличающееся тем, что корпус включает в себя соединение для газовой продувки и выходное соединение, расположенное над шаровым клапаном, при этом каждое соединение имеет отсечной клапан. 8. Закрывающее устройство по п.1, отличающееся тем, что шаровой клапан имеет сферическую наружную поверхность, упрочненную для предотвращения истирания посредством частиц кокса. 9. Закрывающее устройство по п. 3, отличающееся тем, что уплотняющий элемент представляет собой кольцо, выполненное из материала, пригодного для работы при температуре 260 - 454^oC. 10. Закрывающее устройство по п.4, отличающееся тем, что приводное средство снабжено электромотором. 11. Закрывающее устройство по п.1, отличающееся тем, что нижний фланец корпуса с обеспечением герметичности при воздействии давления прикреплен к верхнему фланцу барабана для коксования. 12. Закрывающее устройство верхней части барабана для коксования, отличающееся тем, что оно содержит удлиненный цилиндрический корпус, имеющий фланец на нижнем торце, предназначенный для герметичного при воздействии давления крепления к верхней части барабана, и содержащий фланец, выполненный на его верхнем торце, поворотный шаровой клапан, плотно установленный в нижней части корпуса внутри упругого уплотнения, размещенного в корпусе, и имеющий цилиндрическое отверстие, и удлиненный шток, жестко прикрепленный к клапану под углом 90^o к центральной линии отверстия, проходящий через боковую стенку корпуса и подсоединенный к приводному средству для поворота шарового клапана на 90^o из закрытого в открытое положение, фланцевый крышечный узел, прикрепленный с обеспечением герметичности при воздействии давления к верхнему торцевому фланцу корпуса и включающий в себя сальниковое уплотнение, соединение для газовой продувки и выходное соединение, прикрепленное к корпусу над шаровым клапаном, поворотный режущий инструмент, включающий в себя удлиненный приводной шток, проходящий через сальниковое уплотнение и имеющий режущий инструмент, прикрепленный к приводному штоку, при этом инструмент имеет размер, обеспечивающий его прохождение вниз через отверстие в шаровом клапане в барабан для коксования, для резания и удаления коксовых осаждений в барабане.