ГАЗОПЕРЕКАЧИВАЮЩИЙ АГРЕГАТ УСТАНОВКИ СУХОГО ТУШЕНИЯ КОКСА И СПОСОБ ЕГО ЭКСПЛУАТАЦИИ Российский патент 2009 года по МПК C10B39/02 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к газоперекачивающим агрегатам форкамеры установки сухого тушения кокса, которые охлаждают красный разогретый кокс, производимый в коксовой печи с помощью инертного газа, и способу эксплуатации этих агрегатов.

Уровень техники

В последние годы в установках сухого тушения кокса с использованием инертного газа для охлаждения красного разогретого кокса воздух вдувают в форкамеру (Ф/К) и сжигают вместе с коксом с тем, чтобы увеличить количество тепла в форкамере и количество выделяемого пара в бойлере, или кокс, выводимый из коксовой печи при низкой температуре, окисляют с тем, чтобы попытаться улучшить качество кокса. Проблема заключается в получении одинаковой температуры по окружности форкамеры при обдувании этим способом форкамеры воздухом.

Ранее, для получения постоянной температуры кокса, например, как описано в патенте Японии 2001-164258, использовался способ обдува воздухом из множества обдувающих сопел, сделанных в форкамеры и изменяющих поток воздуха, вытекающий из них, в соответствии с распределением температуры и распределением давления в кольцевой области с тем, чтобы сделать распределение температуры однородным. Более того, в качестве способа управления температурой в форкамере в патенте Японии 2001-158883 описан способ вдувания воды или пара в форкамеру одновременно с вдуванием воздуха.

Однако в случае применения газоперекачивающего агрегата, описанного в патенте Японии 2001-164258, даже при уменьшении количества воздуха, попавшего в части, где температура существенно выше, невозможно предотвратить смещение потока газа из-за изменения распределения частиц по размеру в форкамере. Газ втекает по другим направлениям, и в результате сложно предотвратить чрезмерный подъем температуры. Более того, в результате действия локальной температуры возникают проблемы с повреждением брикетов в форкамере, расплавления пепла, затем повторного отложения и блокировки газовых потоков и т.п. Помимо этого, когда мгновенно изменяется количество вдуваемого воздуха в кольцевом направлении, тогда количество газа, проходящего через поверхностную часть, становится неоднородным в кольцевом направлении, за счет чего работа установки сухого тушения кокса становится нестабильной.

Далее, в патенте Японии 2001-158883 описан способ вдувания воды или пара в форкамеру одновременно с вдуванием воздуха. Однако при использовании данного способа возникала проблема, связанная с ударом подаваемой в форкамеру воды или пара в брикеты внутри форкамеры и повреждения брикетов из-за растрескивания.

Ближайшим аналогом для заявленного газоперекачивающего агрегата, установки сухого тушения кокса является известный из документа SU 904315 (кл. С10В 39/02, 23.03.1992) агрегат, снабженный соплом воздушного обдува форкамеры в кольцевом направлении в установке сухого тушения кокса, а также газоотводящей трубкой для отвода части циркулирующего газа для охлаждения красного разогретого кокса в камере, при этом передний край газоотводящей трубки соединен с соплом воздушного обдува.

Ближайшим аналогом для заявленного способа эксплуатации установки сухого тушения кокса является способ, описанный в патенте RU 94011882 (С10В 39/02, 27.04.1996). Недостатком известных устройств является их низкая эффективность.

Раскрытие изобретения

Настоящее изобретение устраняет указанные выше проблемы и представляет собой газоперекачивающий агрегат установки сухого тушения кокса, снабженный в кольцевом направлении внутри печи установки сухого тушения кокса множеством приборов для измерения температуры и газоотводящей трубкой, обеспечивающей выведение части низкотемпературного рециркулирующего газа с выпускного отверстия агрегата во впускное отверстие охлаждающей камеры (ОК) рециркуляционной системы установки сухого тушения кокса (УСТК), при этом передний конец этой газоотводящей трубки присоединен к соплу обдува форкамеры, а сопло имеет форму двойной трубки, в которой часть, через которую проходит воздух, и часть, через которую проходит низкотемпературный газ, разделены, благодаря чему изменения температуры внутри форкамеры исчезают, и способ эксплуатации этого агрегата.

Поставленная задача решена посредством газоперекачивающего агрегата установки сухого тушения кокса, снабженного соплом воздушного обдува форкамеры в кольцевом направлении в установке сухого тушения кокса, а также газоотводящей трубкой для отвода части циркулирующего газа для охлаждения красного разогретого кокса в камере, при этом передний край газоотводящей трубки соединен с соплом воздушного обдува, причем, согласно изобретению, указанный газоперекачивающий агрегат снабжен множеством приборов для измерения температуры в печи, а также контроллером, обеспечивающим управление объемом воздуха и подаваемого в печь циркулирующего газа на основе измерения температуры в печи посредством соответствующих приборов и данных о степени обдува с помощью регулятора.

Предпочтительным является то, что газоперекачивающий агрегат снабжен вентилятором обдува в качестве агрегата, перекачивающего воздух в форкамере, при этом передний край газоотводящей трубки присоединен к соплу между форкамерой и указанным вентилятором обдува, а указанное сопло имеет форму двойной трубки, в которой часть, через которую проходит воздух, и часть, через которую проходит низкотемпературный газ, разделены.

Газоперекачивающий агрегат снабжен вентилятором обдува в качестве агрегата, перекачивающего воздух в форкамере, передний край газоотводящей трубки присоединен к всасывающей стороне вентилятора обдува, а вентилятор обдува используют как для подачи воздуха, так и для увеличения давления низкотемпературного газа, когда давление низкотемпературного газа является недостаточным.

Поставленная задача также решена посредством способа эксплуатации установки сухого тушения кокса, в котором, согласно изобретению, управляют соотношением количества перемешанного газа, содержащего воздух и низкотемпературный газ, поданного в форкамеру из сопла, выполненного на форкамере, к количеству поданного воздуха и количеству поданного низкотемпературного газа в соответствии с изменением распределения температуры в печи, измеренной соответствующими приборами, или контрольной температуры и данных о степени обдува с помощью регулятора.

Краткое описание чертежей

Изобретение поясняется чертежами, на которых представлено:

фиг.1 - схема газоперекачивающего агрегата установки сухого тушения кокса, в соответствии с настоящим изобретением;

фиг.2 - схема другого предпочтительного варианта выполнения газоперекачивающего агрегата установки сухого тушения кокса, в соответствии с настоящим изобретением;

фиг.3-конструкция газоперекачивающего агрегата;

фиг.4 - предпочтительный вариант выполнения газоперекачивающего агрегата установки сухого тушения кокса, в соответствии с настоящим изобретением;

фиг.5 - сечение по линии А-А и сечение по линии В-В на фиг.4;

фиг.6 - вид, показывающий распределение в форкамере частиц кокса по размеру;

фиг.7 - вид, поясняющий подачу воздуха, вдуваемого в радиальном направлении в печь.

Осуществление изобретения

Ниже будет подробно описано настоящее изобретение со ссылкой на чертежи.

На фиг.1 показана схема газоперекачивающего агрегата установки сухого тушения кокса, выполненного в соответствии с настоящим изобретением. В установке сухого тушения кокса 1 для охлаждения красного разогретого кокса имеется вертикальная конструкция с форкамерой 2 и охлаждающей камерой 3, расположенной в вертикальном направлении. Горячий разогретый кокс подается с верхней части форкамеры 2, двигаясь в основном вниз и охлаждаясь в охлаждающей камере 3 с помощью инертного газа, поступающего по вдувающей трубке 19, расположенный на нижней части охлаждающей камеры 3.

Инертный газ, подаваемый в охлаждающую камеру 3, поднимается внутри охлаждающей камеры 3 и обменивается теплом с красным разогретым коксом, благодаря чему температура газа повышается, и он выходит в кольцевое отверстие 20 в верхней части охлаждающей камеры 3. Далее, инертный газ выходит из кольцевого отверстия 20 через первый сборник пыли 4 в бойлер отбросного тепла 5. В бойлере отбросного тепла 5 тепло используется. После уменьшения температуры примерно до 180°С пыль собирается во вторичном сборнике 6. Далее газ проходит через рециркуляционный вентилятор 7 в предварительный нагреватель воды 8, далее снова проходит по вдувающей трубке 19 в охлаждающую камеру 3.

С другой стороны, воздух подается из сопла 17, расположенного в верхней части форкамеры 2, внутрь форкамеры 2. Кислород во вдуваемом воздухе реагирует с остатками вещества, частью тонкого порошка и кусками кокса. Реакция является экзотермической, в результате которой возникает моноокись углерода. Температура вдуваемого воздуха и возникшего газа и кокса возрастает, и они опускаются внутрь форкамеры 2. Вдуваемый воздух и возникший газ перемешиваются на дне форкамеры 2 с инертным газом, поднимающимся со дна и выходящим по кольцевому каналу 20.

В описанном варианте выполнения предусмотрено множество датчиков измерения температуры 10, установленных по окружности внутри установки сухого тушения кокса 1. Измеренное внутри форкамеры 2 значение температуры подается на контроллер обдува 12. Контроллер обдува 12 управляет температурой внутри форкамеры 2 до достижения заданной температуры, определяемой клапаном 14 воздушного обдува, или клапаном 15 регулировки степени газового обдува низкотемпературным рециркуляционным газом, подаваемым по трубке 9, отводящей часть низкотемпературного газа и соединяющей передний край этой газоотводящей трубки 9 с форкамерой 2 и подающим воздух соплом 17. Для работы клапана 14 воздушного обдува и клапана 15 регулировки низкотемпературного газового рециркуляционного обдува регулятор обдува 13 направляет сигналы регулировки степени обдува на контроллер обдува 12. Заметим, что позицией 11 обозначено устройство выпуска кокса.

На фиг.2 приведена схема другого предпочтительного варианта выполнения газоперекачивающего агрегата установки сухого тушения кокса, в соответствии с настоящим изобретением. В вертикальном направлении установки сухого тушения кокса 1 между форкамерой 2 и входом охлаждающей камеры 3 установлена газоотводящая трубка 9, обеспечивающая выведение части низкотемпературного рециркулирующего газа. Передний конец этой газоотводящей трубки 9 присоединен к соплу 17 воздушного обдува из форкамеры. Вместе с соплом 17 воздушного обдува из форкамеры предусмотрен вентилятор 16. Благодаря газоотводящей трубке 9, часть рециркулирующего низкотемпературного газа подается по трубке сопла 17 форкамеры 2.

На фиг.3 показана конструкция газоперекачивающего агрегата. Как показано на фиг.3, сопло имеет форму двойной трубки 18, в которой часть, через которую подается воздух, и часть, через которую подается низкотемпературный газ, разделены.

На фиг.4 показана схема еще одного предпочтительного варианта выполнения газоперекачивающего агрегата установки сухого тушения кокса, в соответствии с настоящим изобретением. Как показано на фиг.4, в агрегате установлен вентилятор 16 обдува форкамеры газоперекачивающего агрегата. Передний конец газоотводящей трубки 9 присоединен к всасывающей стороне вентилятора обдува 16. Когда давление низкотемпературного газа становится недостаточным, вентилятор обдува 16 используют для подачи воздуха и увеличения давления низкотемпературного газа.

Как указано выше, газоотводящая трубка 9, установленная между вентилятором обдува 16 и впускным отверстием форкамеры 2, доставляет часть низкотемпературного рециркулирующего газа к соплу воздушного обдува 17 форкамеры 2. Количество подаваемого рециркулирующего газа регулируют с помощью клапана 15 регулировки потока или иного регулятора потока, установленного на каждой трубке. Далее, установленные в нескольких местах в радиальном направлении внутри печи установки сухого обжига кокса имеются приборы 10 измерения температуры, фиксируют распределение температуры (T₁, Т₂, … Т_n) внутри печи сухотушения кокса. Изменения в распределении температуры устраняются, или температура Т_n становится контрольной температурой Т_max>Т_n путем регулировки одного или обоих воздушных потоков от сопел 17 или потока низкотемпературного газа, попадающего от газоотводящей трубки 9 через регулятор обратной связи.

На фиг.5 приведено сечение по линии А-А и сечение по линии В-В. На фиг.6 приведена схема распределения кокса по размеру частиц в форкамере. Далее, на фиг.7 приведен упрощенный вид потока воздуха в радиальном направлении печи. Как показано на фиг.5-7, при регулировке потока воздуха, подаваемого от каждого сопла 17, и потока низкотемпературного газа, подаваемого по газоотводящей трубке 9, эти потоки подаются из набора сопел (1, 2…n). Соотношение потока воздуха Q_a и потока низкотемпературного газа Q_g(Q_f:Q_g) изменяют, чтобы предотвратить изменения распределения температуры в кольцевом направлении и появление чрезмерной температуры.

Более того, если изменяется соотношение потока подаваемого из форсунок воздуха O_ф и потока низкотемпературного газа Q_g, но путем контроля общего потока перемешанного газа (поданный воздух + низкотемпературный газ) (Q₁, Q₂…Q_n) делают это соотношение всегда постоянным, то становится возможным предотвратить нежелательный поток газа внутри форкамеры и стабилизировать ее работу. Здесь Q_a1+Q_g1 =Q₁, Q_a2 +Q_g2 =Q₂, Q_an +Q_gn =Q_n, где Q₁ =Q₂=…Q_n.

При этом, как показано на фиг.6, если отобразить распределение в форкамере частиц кокса по размеру, то температура внутри печи в области, где размеры частиц кокса малы, является более высокой, чем температура внутри печи в области, где размеры частиц более велики. Из-за такой ситуации внутри печи температура различна. Более того, из-за различных размеров частиц кокса давление вдуваемого из сопел воздуха также оказывается различным. Следовательно, учитывая эти факторы, количеством перемешанного газа (воздух + низкотемпературный газ), поданного в форкамеру из сопел, расположенных в форкамере, по отношению к количеству поданного воздуха (Q_a) и количеству поданного низкотемпературного газа (Q_g) управляют в соответствии с изменениями в распределении температуры внутри печи, измеренной приборами для измерения температуры в печи, или в соответствии со значением контрольной температуры, так что количества поданного воздуха (Q₁, Q₂ … Q_n) приобретают значения Q₁=Q₂=…Qn.

Таким образом, посредством управления соотношением количества перемешанного газа (воздух + низкотемпературный газ), поданного в форкамеру из сопел, расположенных в форкамере, по отношению к количеству поданного воздуха и количеству поданного низкотемпературного газа в соответствии с изменениями в распределении температуры внутри печи, измеренной приборами для измерения температуры в печи, или в соответствии со значением контрольной температуры, становится возможным исключить изменения температуры внутри форкамеры и подавить любые местные возрастания температуры, за счет чего оказывается возможным решить проблему повреждения брикетов или отложения расплавленной золы и оказывается возможным стабилизировать работу установки сухого тушения кокса. Более того, поскольку при работе установки используется не вода или пар, а ее собственный рециркуляционный газ, то распределение температуры в форкамере может быть улучшено без существенного удорожания установки.

Как указано выше, в соответствии с настоящим изобретением становится возможным исключить изменения температуры внутри форкамеры и подавить любые местные возрастания температуры, за счет чего оказывается возможным решить проблему повреждения брикетов или отложения расплавленной золы. Более того, обеспечивая все время постоянный поток газа, подаваемый в печь от множества расположенных в форкамере сопел, количество газа, поступающего внутрь печи в кольцевом направлении, становится постоянным, за счет чего оказывается возможной стабильная работа установки сухого тушения кокса. Далее, поскольку вода или пар не используются, то предотвращается повреждение брикетов из-за растрескивания. Поскольку при работе установки используется не вода или пар, а ее собственный рециркуляционный газ, то распределение температуры в форкамере может быть улучшено без существенного удорожания установки. Продемонстрированы упомянутые и другие крайне важные эффекты от использования настоящего изобретения.

Изобретение может быть использовано в коксохимической промышленности. Инертный газ по подающей трубке 19 подают в охлаждающую камеру 3 установки сухого тушения кокса 1, где он обменивается теплом с красным разогретым коксом. Нагретый инертный газ выходит через кольцевое отверстие 20 в первый сборник пыли 4. Воздух подается из сопла 17 внутрь форкамеры 2. По окружности внутри установки сухого тушения кокса 1 установлены датчики измерения температуры 10. Измеренное внутри форкамеры 2 значение температуры подается на контроллер обдува 12, обеспечивающий управление объемом воздуха и подаваемого в печь циркулирующего газа. Изобретение позволяет исключить изменения температуры внутри форкамеры и стабилизировать работу установки сухого тушения кокса. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Газоперекачивающий агрегат установки сухого тушения кокса, снабженный соплом воздушного обдува форкамеры в кольцевом направлении в установке сухого тушения кокса, а также газоотводящей трубкой для отвода части циркулирующего газа для охлаждения красного разогретого кокса в камере, при этом передний край газоотводящей трубки соединен с соплом воздушного обдува, отличающийся тем, что снабжен множеством приборов для измерения температуры в печи, а также контроллером, обеспечивающим управление объемом воздуха и подаваемого в печь циркулирующего газа на основе измерения температуры в печи посредством соответствующих приборов и данных о степени обдува с помощью регулятора.

2. Газоперекачивающий агрегат по п.1, отличающийся тем, что снабжен вентилятором обдува в качестве агрегата, перекачивающего воздух в форкамере, при этом передний край газоотводящей трубки присоединен к соплу между форкамерой и указанным вентилятором обдува, а указанное сопло имеет форму двойной трубки, в которой часть, через которую проходит воздух, и часть, через которую проходит низкотемпературный газ, разделены.

3. Газоперекачивающий агрегат по п.1, отличающийся тем, что снабжен вентилятором обдува в качестве агрегата, перекачивающего воздух в форкамере, передний край газоотводящей трубки присоединен к всасывающей стороне вентилятора обдува, а вентилятор обдува используют как для подачи воздуха, так и для увеличения давления низкотемпературного газа, когда давление низкотемпературного газа является недостаточным.

4. Способ эксплуатации установки сухого тушения кокса, отличающийся тем, что управляют соотношением количества перемешанного газа, содержащего воздух и низкотемпературный газ, поданного в форкамеру из сопла, выполненного на форкамере, к количеству поданного воздуха и количеству поданного низкотемпературного газа в соответствии с изменением распределения температуры в печи, измеренной соответствующими приборами, или контрольной температуры и данных о степени обдува с помощью регулятора.