ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РЕЗАК Российский патент 2009 года по МПК C10B33/02 

Изобретение относится к оборудованию коксового производства, в частности к устройствам для гидравлической выгрузки нефтяного кокса из реакторов установок замедленного коксования.

Известен гидравлический резак для выгрузки кокса, содержащий цилиндрический корпус, в верхней части которого располагаются переключающее устройство и горизонтальные режущие сопла, а в нижней части - бурильные сопла, одно из которых направлено вертикально вниз, а два других под углом 45° к вертикали. /Походенко Н.Т., Вормс Г.А., Куликов А.Е., Брондз Б.И. Выгрузка кокса из камер установок замедленного коксования. Химия и технология топлив и масел, 1971 г., №10 с.52-55/

Недостатком известного гидравлического резака является образование в массиве кокса ствола большого диаметра (до 2 м), приводящее к значительному приросту мелких фракций в коксе, выгружаемом из реактора коксования, и увеличению времени для его проходки, и как следствие, ухудшению гранулометрического состава получаемого кокса и снижению производительности его выгрузки.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому объекту является гидравлический резак, содержащий цилиндрический корпус, в верхней части которого располагаются переключающее устройство и горизонтальные режущие сопла, а в нижней части - режущие ребра, между которыми установлены бурильные сопла, одно из которых направлено вертикально вниз, а два других под углом не более 30° к вертикали /Авт. свид. №258259, опубликовано в бюл. №1 за 1970 г./.

Недостатком данного гидравлического резака является то, что гидромеханическое бурение ствола небольшого диаметра с использованием режущих ребер и трех равнозначных по мощности струй, истекающих из центрального и боковых бурильных сопл с одинаковым выходным диаметром, приводит к полному переизмельчению кокса, и, как следствие, ухудшению гранулометрического состава выгружаемого кокса. Кроме того, гидромеханическое бурение ствола в коксе с высокой прочностью (σ_сж.> 30 кгс/см²) приводит к увеличению времени его выгрузки и значительным нагрузкам на приводные механизмы ротора и лебедки, жестко связанных с гидрорезаком, что снижает их эксплуатационную надежность.

Технический результат, на достижение которого направлено изобретение, состоит в усилении разрушающей способности высоконапорной струи воды, расширении рабочего диапазона гидравлического резака и, как следствие, в увеличении выхода крупнокусковых фракций в суммарном коксе с одновременным сокращением энергоемкости процесса его разрушения.

Для достижения указанного технического результата в гидравлическом резаке, содержащем цилиндрический корпус, в верхней части которого расположены переключающее устройство и горизонтальные режущие сопла, а в нижней части - центральное бурильное сопло, направленное вертикально вниз, и ребра, между которыми находятся боковые бурильные сопла под углом не более 30° к вертикали, выходной диаметр каждого бокового бурильного сопла выполнен равным выходному диаметру режущего сопла и превышает в 1,5-1,7 раза выходной диаметр центрального бурильного сопла. Кроме того, целесообразно боковые бурильные сопла, а также одно из режущих сопл установить в переходниках, выполненных в поперечном сечении в виде углов с возможностью вращения вокруг вершины.

На чертеже изображен предлагаемый гидравлический резак.

Гидравлический резак содержит цилиндрический полый корпус 1, в верхней части которого расположены переключающее устройство 2 для перевода с режима бурения на режим резки (и обратно) и горизонтальные режущие сопла 3, одно из которых установлено в переходнике 4, выполненном в поперечном сечении в виде угла с возможностью вращения вокруг вершины, что позволяет регулировать угол наклона к горизонтали от 0 до 10°. В нижней части цилиндрического корпуса 1 расположены центральное бурильное сопло 5, направленное вертикально вниз, и режущие ребра 6, между которыми установлены боковые бурильные сопла 7 в переходниках 8, выполненных в поперечном сечении в виде углов с возможностью вращения вокруг вершины, позволяющих регулировать угол наклона к вертикали от 0 до 30°. При этом выходной диаметр каждого из боковых бурильных сопл 7 равен выходному диаметру режущего сопла 3 и превышает в 1,5-1,7 раза выходной диаметр центрального бурильного сопла.

Предлагаемый гидравлический резак работает следующим образом.

Гидравлический резак, установленный на режим бурения, опускают в реактор до верхнего уровня кокса и включают водяной насос высокого давления. Вода под высоким давлением через полость корпуса 1 поступает в центральное бурильное сопло 5 и боковые бурильные сопла 7. При этом при выполнении выходного диаметра каждого из боковых бурильных сопл 7 равным выходному диаметру горизонтального режущего сопла 3, превышающим в 1,5-1,7 раза выходной диаметр центрального бурильного сопла 5, создаются мощные компактные боковые струи воды, которые производят гидробурение ствола в массиве кокса, при этом режущие ребра 6 и центральное бурильное сопло 5 обеспечивают безостановочный проход гидрорезака по всей высоте коксового массива в реакторе. Затем мощными компактными струями воды, истекающими из боковых бурильных сопл 7, проводится расширение ствола в массиве кокса. По окончании расширения ствола в массиве кокса насос переводят на байпас, и гидравлический резак выводят из реактора коксования. При помощи переключающегося устройства 2 гидрорезак переводят с режима бурения на режим резки. Вода из полости корпуса 1 поступает в режущие сопла 3. Высоконапорные струи воды, истекающие из режущих сопл 3, производят резку кокса до полного освобождения реактора.

При колебании механической прочности кокса в реакторе, в связи с изменением технологического режима или качества сырья коксования, с целью регулирования гранулометрического состава выгружаемого кокса и производительности его выгрузки диаметр ствола изменяется путем поворота боковых бурильных сопл 7, установленных в переходниках 8, в диапазоне от 0 до 30° к вертикали.

При образовании в реакторе кокса с малой прочностью (σ_сж.< 30 кгс/см²) боковые бурильные сопла 7 путем поворота переходников 8 устанавливают вертикально вниз. В данном случае диаметр ствола в массиве кокса получается равным диаметру гидрорезака и бурение ствола ведется гидромеханическим способом, т.е. с использованием высоконапорных водяных струй воды, истекающих из бурильных сопл 5, 7, и режущих ребер 6. При этом за счет создания мощных струй воды в боковых бурильных соплах 7 путем выполнения выходного диаметра каждого из них равным выходному диаметру режущего сопла 3, превышающим в 1,5-1,7 раза выходной диаметр центрального бурильного сопла 5, обеспечивается безостановочный проход гидорорезака по всей высоте коксового массива.

Кроме того, при низкой механической прочности кокса в реакторе резку кокса ведут с определенным плечом обрушения, высота которого регулируется за счет поворота переходника 4 с установленным в нем режущим соплом 3 относительно горизонтали от 0 до 10°. Такое расположение режущих сопл 3, одно из которых находится горизонтально, а другое направлено под углом к горизонтали, позволяет при низкой механической прочности кокса в реакторе вести его «резку» сопряженными щелями-зарубками со сколом (подрезкой) образуемого межщелевого целика путем двустороннего воздействия струи на его боковые поверхности. При таком расположении режущих сопл значительно возрастает производительность выгрузки кокса и, как следствие, снижается ее энергоемкость и улучшается гранулометрический состав выгружаемого кокса.

При образовании в реакторе кокса с высокой прочностью (σ_сж.> 30 кгс/см²) наклон боковых бурильных сопл 7 путем поворота переходников 8 устанавливается под углом 30° к вертикали с целью исключения защемления гидрорезака в массиве кокса. При этом бурение ствола ведется гидравлическим способом за счет мощных высоконапорных водяных струй, истекающих из боковых бурильных сопел 7, а высоконапорная водяная струя, истекающая из центрального бурильного сопла 5, и режущие ребра 6 носят вспомогательный характер, обеспечивая безостановочный проход гидрорезака по всей высоте коксового массива в реакторе.

В табл.1 представлены сравнительные показатели выгрузки кокса гидравлическими резаками по прототипу (I) и согласно изобретению (II).

Таблица 1ГидрорезакОбщее время выгрузки, чПроизводительность выгрузки, м³/чУдельные расходыВыход фракции выше 8 мм в выгружаемом суммарном коксе (σ_сж.<30 кгс/см²), мас.%воды, м³/м³эл. энергии, КВт ч/м³РезкаI3 ч. 20 мин1202,020,043II3 ч.1341,818,745

Таким образом, предлагаемое конструктивное оформление гидравлического резака путем выполнения выходного диаметра каждого из боковых бурильных сопл равным выходному диаметру режущего сопла и превышающим в 1,5-1,7 раза выходной диаметр центрального бурильного сопла позволяет значительно увеличить мощность высоконапорных водяных струй, истекающих из боковых бурильных сопл, что приводит к ускорению времени прохождения ствола в массиве кокса и, как следствие, к увеличению производительности выгрузки кокса, снижению энергозатрат и улучшению гранулометрического состава выгружаемого кокса.

Кроме того, применение изобретения за счет размещения боковых бурильных сопл, а также одного из режущих сопл в переходниках, выполненных в поперечном сечении в виде углов с возможностью вращения вокруг вершины, позволяет расширить технологические параметры работы гидрорезака, значительно увеличить производительность и улучшить гранулометрический состав выгружаемого кокса в зависимости от механической прочности кокса в реакторе.

Изобретение может быть использовано для гидравлической выгрузки нефтяного кокса из реакторов установок замедленного коксования. Гидравлический резак опускают в реактор до верхнего уровня кокса и включают водяной насос высокого давления. Вода под высоким давлением через полость корпуса 1 поступает в центральное бурильное сопло 5 и боковые бурильные сопла 7. Выходной диаметр каждого из боковых бурильных сопл 7 равен выходному диаметру горизонтального режущего сопла 3 и превышает в 1,5-1,7 раз выходной диаметр центрального бурильного сопла 5. Мощными струями воды, истекающими из боковых бурильных сопл 7, проводится расширение ствола в массиве кокса. По окончании расширения ствола в массиве кокса насос переводят на байпас, и гидравлический резак выводят из реактора коксования. Изобретение позволяет увеличить разрушающую способность высоконапорной струи воды, расширить рабочий диапазон гидравлического резака и увеличить выход крупнокусковых фракций. 2 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.

1. Гидравлический резак, содержащий цилиндрический корпус, на котором расположены в верхней части переключающее устройство и горизонтальные режущие сопла, а в нижней части - центральное бурильное сопло, направленное вертикально вниз, и ребра, между которыми установлены боковые бурильные сопла под углом не более 30° к вертикали, отличающийся тем, что выходной диаметр каждого из последних равен выходному диаметру режущего сопла и превышает в 1,5-1,7 раза выходной диаметр центрального бурильного сопла.2. Гидравлический резак по п.1, отличающийся тем, что боковые бурильные сопла установлены в переходниках, выполненных в поперечном сечении в виде углов с возможностью вращения вокруг вершины.3. Гидравлический резак по п.1, отличающийся тем, что одно из режущих сопел установлено в переходнике, выполненном в поперечном сечении в виде угла с возможностью вращения вокруг вершины.