ОТВОДНАЯ ТРУБОПРОВОДНАЯ СИСТЕМА КОКСОВОЙ ПЕЧИ Российский патент 2012 года по МПК C10B27/06 

Область техники

Настоящее изобретение в общем относится к конструкции коксовой печи и, в частности, к отводному трубопроводу коксовой печи со встроенным регулятором потока, предназначенным для изменения потока сырого газа от каждой отдельной коксовальной камеры к сборному трубопроводу.

Уровень техники

Обычно коксовые заводы (коксовые заводские установки) состоят из батареи коксовых печей и сырые газы (газы возгонки и пары) от каждой отдельной печи направляются через отводной трубопровод к сборному трубопроводу, проходящем, как правило, по всей длине батареи коксовых печей. Сам отводной трубопровод обычно включает вертикальную трубу (известную также как стояк или восходящая труба), проходящую вверх от крыши печи, и S-образную трубу, то есть короткую изогнутую трубу, соединенную с верхом стояка и ведущую к сборному трубопроводу. В S-образной трубе размещают одно или более распылительное сопло с целью охлаждения (быстрого охлаждения) сырых газов от температуры, лежащей около 700-800°C, до температуры приблизительно 80-100°C.

Известно, что для индивидуального регулирования давления газа в каждой коксовальной камере предусматривают регулировочный клапан, устанавливаемый или в отводном трубопроводе, или у выходного отверстия в сборный трубопровод, что позволяет перекрывать и(или) плавно регулировать газовый поток через отводной трубопровод. Такие устройства дают возможность непрерывного регулирования давления печи во время возгонки, так чтобы избежать избыточного давления в первой фазе процесса возгонки за счет установления отрицательного давления в сборном трубопроводе, за счет чего выделение через двери, загрузочные люки и т.п. может быть полностью прекращено. Кроме того, непрерывный контроль давления печи дает возможность избежать возникновения отрицательного относительного давления у дна печи в последней фазе возгонки, когда поток коксового газа низок.

Известны различные типы клапанов регулирования давления, как, например, описанный в US 7709743. Этот клапан устанавливают внутри сборного трубопровода у выходного края вертикальной отводной части S-образной трубы. Клапан дает возможность регулирования обратного давления в коксовальной камере, и его действие основано на изменении уровня воды внутри клапана, что изменяет площадь проходного сечения клапана, через которое проходит поток сырых газов.

В EP 1746142, относящемся к способу снижения загрязняющих выбросов из коксовых печей, используется клапан-сборник, выполненный поворотным относительно поперечной оси. Каждая камера возгонки связана S-образной трубой со сборным трубопроводом через такой промежуточный клапан-сборник. Давление печи для отдельных камер возгонки определяется датчиками давления, и с целью регулирования расхода газа в сборный трубопровод положение клапана-сборника изменяется в зависимости от давления в печи. В одном из вариантов выполнения вводят клапанный элемент, представляющий собой изогнутую трубчатую металлическую конструкцию, перекрывающую сечение потока в начале траектории открывания. Несмотря на надежность конструкции такого клапана, он не дает возможности достаточно плавного регулирования расхода потока.

Задача изобретения

В основу настоящего изобретения положена задача обеспечения альтернативной отводной трубопроводной системы коксовой печи с улучшенными суммарными параметрами регулирования потока. Такая задача решается в отводной трубопроводной системе коксовой печи, выполненной в соответствии с пунктом 1 формулы настоящего изобретения.

Сущность изобретения

Настоящее изобретение относится к отводной трубопроводной системе коксовой печи, содержащей трубопроводный узел с отводной секцией, включающей выходную трубу с выпускным концом (отверстием), затворный элемент, взаимодействующий с выпускным концом для регулирования расхода потока в сборный трубопровод. Предпочтительно для быстрого охлаждения потока сырого газа из печи обеспечены одно или более распылительные сопла (форсунки).

В соответствии с важной идеей настоящего изобретения затворный элемент выполнен подвижным вдоль выпускного конца для формирования поверхности, перекрывающей оконечность выходной трубы. Это дает возможность изменять величину (площадь) открытого участка выпускного конца с целью регулирования расхода потока в сборный трубопровод.

В отличие от клапанов, снабженных затворным элементом, который поднимается от седла клапана в открытое положение (как, например, в клапане-сборнике по EP 1746142), рабочее перемещение затворного элемента, используемого в настоящем изобретении, представляет собой движение вдоль выпускного конца. Следовательно, если смотреть относительно выпускного конца, затворный элемент перемещается в некоторой степени поперечно перед выпускным концом, а не отдаляется от выпускного конца (соответственно не приближается к нему). Преимуществом изобретения является то, что практически при больших скоростях потока затворный элемент находится в положении, в котором он не закрывает (перегораживает) выпускной конец, находясь обычно закрепленным сбоку. Частичное перекрытие получается при постепенном перемещении затворного элемента под выпускным концом и покрытии необходимой части выпускного конца. Это практически не достижимо при конструкции клапана с затворным элементом, поднимающимся от седла клапана в открытое положение, так как очень трудно точно контролировать величину зазора между клапанным элементом и седлом клапана. Так как перемещение вверх отсутствует, часть затворного элемента, перекрывающая выпускной конец, может быть размещена на постоянном расстоянии от края трубы. Это дает возможность точного регулирования площади открытого участка при одновременном ограничении утечек через открытый зазор между запорным элементом и выходной трубой.

Перекрывающая поверхность затворного элемента может быть плоской или изогнутой. В случае плоского затворного элемента его рабочее движение может быть простым поступательным перемещением от края выходной трубы (полностью открытое положение) к заданному положению под выходной трубой, при котором частично или полностью перекрывается выпускной конец.

Альтернативно, перекрывающая поверхность затворного элемента может быть изогнутой, и в этом случае затворный элемент может совершать окружное рабочее движение вокруг оси вращения, дающей возможность его поворота вдоль выпускного конца с целью перекрытия необходимой его части (предпочтительно между 0 и 100%). Следовательно, затворный элемент у края выходной трубы может иметь выпуклый или вогнутый профиль поверхности предпочтительно с постоянным радиусом кривизны. Практически затворный элемент может представлять собой чашу сферической или цилиндрической формы.

Достоинство изобретения заключается в том, что для улучшения параметров регулирования к концу фазы возгонки затворный элемент снабжен по меньшей мере одним вырезом, или этот вырез выполнен в выходной трубе вблизи выпускного конца таким образом, что образует просвет переменного сечения при прохождении затворным элементом части траектории поворота. Предпочтительно вырез расположен таким образом, что затворный элемент постепенно закрывается и уменьшает площадь просвета выпускного конца, при этом последнее полностью перекрыто затворным элементом за исключением просвета, образованного вырезом, который сам может уменьшаться при дальнейшем перемещении затворного элемента к закрытому положению.

Такая конструкция клапана, приспособленная для тонкой регулировки потока, дает простое и эффективное решение проблемы прецизионного изменения расхода потока в сборный трубопровод при низком давлении в коксовальной камере, что обычно имеет место ближе к концу фазы возгонки.

Форма и число вырезов могут быть выбраны по усмотрению и должны обеспечивать необходимые параметры потока, проходящего через клапан. Предпочтительно вырез (вырезы) расположен (расположены) так, чтобы проходить внутрь от края элемента, на котором они выполнены. В случае если вырез несет на себе выходная труба, он может быть расположен, например, на отходящем внутрь выступе у низа выходной трубы, форма которого повторяет кривизну перекрывающей части. В другом варианте выполнения вырезы образованы группой отверстий в затворном элементе, расположенных у его края.

Для облегчения выполнения вырез (или группа вырезов) расположен в затворном элементе так, что выходная труба может быть простым цилиндром или трубой в виде усеченного конуса. Предпочтительно вырез проходит внутрь от края затворного элемента. Вырез расположен на перекрывающей части в положении, в котором он будет образовывать уменьшаемый просвет переменного сечения при приближении затворного элемента к концу траектории перекрытия. Например, вырез может быть выполнен на ведущем крае затворного элемента, так что, начиная с этого положения затворного элемента, он будет полностью перекрывать выпускной конец за исключением открытого участка, образованного вырезом и окружностью выпускного конца.

Преимущество изобретения заключается в том, что затворный элемент выполнен таким образом, что в закрытом положении его внешние границы выступают выше крайних точек выпускного конца, за счет чего образуется гидравлический затвор, перекрывающий при скоплении технологической жидкости в углублении затворного элемента зазор между выходной трубой и затворным элементом.

Предпочтительно вогнутый (или выпуклый) профиль поверхности затворного элемента имеет центр кривизны, в основном коаксиальный с осью поворота. Это дает возможность поворота затворного элемента у выпускного конца при сохранении рабочего зазора между этими двумя частями. Альтернативно может существовать небольшой сдвиг между осью поворота и центром кривизны для обеспечения контакта металл по металлу между частями в закрытом положении.

В одном из вариантов выполнения выходная труба проходит в отводной кожух, связанный с отводным трубопроводом, и введены распылительные средства для опрыскивания наружной стенки выходной трубы. Преимущество изобретения заключается в том, что распылительные средства размещены в отводном кожухе, так что в определенном частично открытом положении затворного элемента разбрызганная жидкость стекает между наружной стенкой выходной трубы и углублением затворного элемента и образует гидравлический затвор.

Для избежания накопления воды в выходной трубе выше определенного уровня может быть введено средство перетока, объединенное с выходной трубой, через которое избыточная вода удаляется в отводной кожух.

Ниже по потоку затворного элемента может быть введен клапан-сборник обычного типа для обеспечения возможность герметичного перекрытия отводного трубопровода. Однако, как упомянуто выше, если затворный элемент образует полость с границами, выступающими выше выпускного конца, такой клапан-сборник не нужен, так как в полости затворного элемента образуется гидравлический затвор.

Для поворота затворного элемента вокруг его оси может быть использовано любое пригодное приводное средство. Обычно затворный элемент может крепиться одной или двумя штангами, чьи противоположные концы могут быть заделаны в подшипники, совмещенные с осями поворота. В приводном механизме может быть предусмотрена возможность ручной и(или) автоматизированной работы.

В одном из вариантов выполнения перекрывающая часть может представлять собой усеченную сферическую чашу со срезанным краем, образующим плоский ведущий край затворного элемента. Это представляется интересной альтернативой полностью сферической чаши, так как ведущий край может образовывать с круговым выпускным концом узкий участок прохождения потока.

Предлагаемая в настоящем изобретении отводная трубопроводная система коксовой печи для приведения в действие может быть связана с одним или более приводом (приводами). Привод (приводы) регулируется (регулируются) электрическим (электронным) блоком управления, связанным также с датчиком (датчиками) давления, установленным в коксовальной камере. Преимущество изобретения заключается в том, что блок управления выполнен таким образом, что на основе зарегистрированного давления изменяет положение затворного элемента относительно выпускного конца, постепенно перекрывая выпускной конец при изменениях давления в коксовальной камере.

Настоящее изобретение относится также к коксовой заводской установке (комплексу заводского оборудования), включающей батарею коксовых печей и сборный трубопровод, причем газы от каждой отдельной печи подаются к указанному сборному трубопроводу через отводную трубопроводную систему коксовой печи рассмотренным выше образом. На коксовом заводе, оснащенном такими отводными трубопроводами, имеется возможность непрерывного регулирования давления печи во время возгонки, так чтобы избежать избыточного давления в первой фазе процесса возгонки путем установления отрицательного давления в сборном трубопроводе, за счет чего выделение через двери, загрузочные люки и т.п. может быть полностью прекращено. Такой непрерывный контроль давления печи дает также возможность избежать возникновения отрицательного относительного давления у дна печи в последней фазе возгонки, когда поток коксового газа низок.

В соответствии с другой идеей настоящего изобретения предложен способ регулирования расхода газа с коксовых печей, при котором в батарее коксовальных камер каждая из них связана, как описано выше, отводной трубопроводной системой коксовой печи со сборным трубопроводом. Способ включает регистрацию давления печи в отельной коксовальной камере с помощью датчиков давления и на основе зарегистрированного давления постепенное изменение положения затворного элемента относительно выпускного конца с постепенным перекрытием выпускного конца при изменениях давления в печи. Способ может быть реализован с использованием соответствующих приводов затворного элемента, например соленоидного типа, регулируемых схемой управления, реагирующей на сигналы давления, вырабатываемые датчиками давления. Приводы могут быть связаны с датчиками положения, выдающими сигналы положения, воспринимаемые блоком управления.

Краткое описание чертежей

Ниже изобретение более подробно описано со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых показано:

на фиг.1 - вертикальное сечение для первого варианта выполнения предлагаемой в настоящем изобретении отводной трубопроводной системы коксовой печи при затворном элементе, находящемся в закрытом положении;

на фиг.2 - сечение трубопроводной системы с фиг.1 при затворном элементе, находящемся в частично открытом положении;

на фиг.3 - сечение трубопроводной системы с фиг.1 при затворном элементе, находящемся в полностью открытом положении;

на фиг.4 - вертикальное сечение через затворный элемент и выходную трубу с фиг.1;

на фиг.5 - вертикальное сечение через затворный элемент и выходную трубу с фиг.1; ось поворота затворного элемента проходит в плоскости сечения;

на фиг.6 - вид в перспективе затворного элемента с фиг.1;

на фиг.7 - вид сверху компоновки с фиг.4;

на фиг.8 - вид сверху альтернативного варианта выполнения с цилиндрическим затворным элементом и квадратной выходной трубой;

на фиг.9 - вид в перспективе затворного элемента с фиг.8;

на фиг.10 - вид другого варианта выполнения с цилиндрическим затворным элементом и квадратной выходной трубой;

на фиг.11 - вид в перспективе затворного элемента с фиг.10;

на фиг.12 - вертикальное сечение для альтернативного варианта взаимодействия затворного элемента и выходной трубы;

на фиг.13 - вид спереди для фиг.12;

на фиг.14 - вертикальное сечение для другого альтернативного варианта взаимодействия затворного элемента и выходной трубы;

на фиг.15 - вид спереди для фиг.14;

на фиг.16 - вид сверху для фиг.14;

на фиг.17 - вид в перспективе затворного элемента с фиг.14;

на фиг.18 - вертикальное сечение для еще одного альтернативного варианта взаимодействия затворного элемента и выходной трубы;

на фиг.19 - вид спереди для фиг.18;

на фиг.20 - вид в перспективе снизу выходной трубы с фиг.18;

на фиг.21 - вертикальное сечение для другого варианта выполнения отводной трубопроводной системы, в котором в нижней части выходной трубы выполнена группа вырезов и затворный элемент показан в закрытом положении;

на фиг.22 - вид трубопроводной системы с фиг.21 при затворном элементе, находящемся в частично открытом положении;

Подробное описание предпочтительного осуществления изобретения

На фиг.1 представлен предлагаемый в настоящем изобретении предпочтительный вариант выполнения отводной трубопроводной системы коксовой печи. Она состоит из трубопроводного узла подачи сырого коксового газа от отдельной коксовальной камеры печи к сборному трубопроводу. В данном варианте выполнения в трубопроводный узел входит стояк (не показан), связанный в нижней своей части с крышей коксовой печи (не показана), например щелевидной камеры батареи коксовых печей. Ссылочное обозначение 12 относится к S-образной трубе (искривленной трубе), передающей сырые коксовые газы (стрелка 16) от верхней части стояка к сборному трубопроводу 14 коксового завода, тянущемуся обычно по всей протяженности батареи коксовых печей. Эти трубопроводные элементы обычно могут быть выложены огнеупорной футеровкой. Газы, выходящие из коксовальной камеры при температуре приблизительно от 700 до 800°C, в S-образной трубе 12 охлаждаются до температуры 80-100°C с помощью одного (или более) распылительного сопла 18, разбрызгивающего такую технологическую жидкость, как аммиачная вода.

Промежуточная S-образная труба 12 и сборный трубопровод 14 образуют отводную секцию, обозначенную в общем позицией 19 и включающую цилиндрическую отводную трубу 20 (она может иметь, например, коническую часть) с выпускным концом 22. Охлажденный газ, поступающий из выходной части S-образной трубы 12, таким образом, попадает через отводную секцию 19 в сборный трубопровод 14. Затворный элемент 24, взаимодействующий с выпускным концом 22, дает возможность регулирования (дросселирования) расхода газа, поступающего в сборный трубопровод 14.

Далее будет понятно, что затворный элемент 24 имеет конструкцию, которую можно перемещать вдоль выпускного конца 22, изменяя площадь открытой части выпускного конца 22. В представленном варианте выполнения затворный элемент выполнен поворотным относительно оси 26 (перпендикулярной плоскости сечения на фиг.1) и в общем имеет вогнутый профиль поверхности, обращенный к нижнему краю отводной трубы 20. Вогнутый профиль поверхности предпочтительно имеет центр кривизны, расположенный в основном коаксиально с осью 26 поворота, за счет чего затворный элемент 24 может поворачиваться относительно выпускного конца 22. Основные рабочие положения этого затворного элемента 24 показаны на фигурах 1-3. В начале процесса возгонки, когда нужно отводить большие количества газа, затворный элемент 24 находится в полностью открытом положении (расположен сбоку), так что он не перекрывает выпускной конец 22 (см. фиг.3, отмечая при этом компактность такого размещения). В процессе возгонки открытая часть выпускного конца 22 уменьшается путем поворота затворного элемента 24 по часовой стрелке, чтобы создать требуемые условия прохождения потока через отводной трубопровод (одно из частично открытых положений показано на фиг.2). На фиг.1 затворный элемент 24 показан в закрытом положении и полностью перекрывает выпускной конец 22.

Кроме того, для обеспечения возможности тонкой регулировки потока, что является преимуществом изобретения, на затворном элементе 24 выполнен вырез 30, образующий просвет переменного сечения при прохождении затворным элементом 24 части траектории поворота. Это можно лучше понять при рассмотрении фигур 4-7, упрощенно иллюстрирующих затворный элемент 24 и выходную трубу 20 отводной секции 19.

Как можно видеть на фиг.6, в данном варианте затворный элемент выполнен в виде сферической чаши. Единичный вырез 30 проходит внутрь от края затворного элемента 24 (в данном случае вырез находится на передней, или "ведущей", части края, если смотреть в направлении закрывания). Размер выреза подобран таким образом, чтобы в закрытом положении затворного элемента (фиг.1) его крайняя в направлении внутрь точка находилась вне выпускного конца 22. Логически рассуждая, вырез 30 предпочтительно должен проходить в общем перпендикулярно оси 26 поворота. Поэтому в изображенном на фиг.1 положении выпускной конец полностью закрыто, так как вырез 30 находится за краем сечения 22.

Как было упомянуто, назначение выреза заключается в обеспечении возможности тонкой регулировки при приближении к окончанию фазы возгонки. В показанном на фиг.2 положении, в котором затворный элемент 24 частично перекрывает выпускной конец, открытая часть соответствует участку, сформированному между краем выпускного конца 22 и внешним, ведущим, краем затворного элемента 24. По мере дальнейшего закрывания затворного элемента (дальнейшего поворота по часовой стрелке) затворный элемент перемещается влево вдоль выпускного конца 22 и перекрывает все увеличивающуюся часть выпускного конца 22. Как только передняя точка ведущего края достигнет края выпускного конца (положение, обозначенное через F и выделенное пунктирной линией на фиг.2), выпускной конец 22 оказывается полностью перекрытым затворным элементом 24 за исключением местоположения выреза 30. При дальнейшем повороте затворного элемента 24 по часовой стрелке открытый участок, образованный вырезом 30 и краем выпускного конца, постепенно уменьшается, до тех пор пока вырез не зайдет за край (фиг.1).

Таким образом, выходная труба 20 и затворный элемент 24 действуют как дроссельный клапан в представленной отводной трубопроводной системе, наделенной возможностью тонкой регулировки потока, что полезно для управления давлением и потоком в конце фазы возгонки.

Для поворота затворного элемента вокруг его оси 26 может быть использовано любое пригодное приводное средство (не показано). Обычно затворный элемент может крепиться одной или двумя штангами, чьи противоположные концы могут быть заделаны в подшипники, совмещенные с осями поворота. В приводном механизме может быть предусмотрена возможность ручной и(или) автоматизированной работы.

Другая конструктивная идея, обеспечивающая преимущество представленного дроссельного клапана, заключается в том, что благодаря сферической внутренней форме затворного элемента и расположению оси 26 поворота его можно поворачивать относительно выпускного конца 22, сохраняя постоянным рабочий зазор между нижним краем трубы 20 и внутренней вогнутой поверхностью затворного элемента 24. Минимизация этого рабочего зазора позволяет ограничить утечки газа. Действительно, если нужна тонкая регулировка газового потока, проходящего через просвет переменного сечения, образованный вырезом 30, как показано на фиг.5, предпочтительно не допускать значительных утечек газа между затворным элементом 24 и выходной трубой 20. Представленная конструкция позволяет избежать таких утечек. Рабочий зазор может составлять, например, около 1 мм, но предпочтительно менее одного миллиметра.

Как упомянуто выше, в представленном на фиг.1 положении затворный элемент 24 полностью перекрывает выпускной конец 22. Кроме того, внешний край затворного элемента 24 выступает над выпускным концом 22. Поэтому технологическая жидкость будет накапливаться в полости, образованной затворным элементом, и достигать уровня, превышающего выпускной конец 22, образуя тем самым гидравлический затвор. В этом случае представленный дроссельный клапан может также герметично перекрывать канал между коксовальной камерой и сборным трубопроводом 14, так что не требуется никакого другого запорного клапана.

В представленном варианте выполнения отводная секция 19 содержит отводной кожух 32, в котором проходит выходная труба 20. Распылительные средства 34 установлены таким образом, чтобы разбрызгивать технологическую жидкость на наружную поверхность выходной трубы 20. Можно заметить, что в представленной на фиг.2 компоновке, в которой затворный элемент 24 находится в частично открытом положении, технологическая жидкость будет собираться в верхней, внешней, части затворного элемента и образовывать гидравлическое уплотнение у рабочего зазора между выходной трубой и затворным элементом 24 (как показано стрелкой 23). Использование аммиачной воды, например, для распылительного сопла 18 позволяет очищать элементы трубопровода.

Преимущество изобретения заключается в том, что при закрытом положении затворного элемента 24 для предотвращения избыточного накопления флюида вплоть до S-образной трубы 12 в верхней части выходной трубы 20 установлено средство 35 перетока. Как можно понять из фиг.1, жидкость, поднявшаяся до уровня средства 35 перетока, будет удалена через него и стечет в отводной кожух 19. При нормальной работе в средстве 35 перетока сохраняется некоторый уровень воды, предотвращающий утечку газа.

Отводная секция 19 связана со сборным трубопроводом 14 через компенсатор линейного расширения, введенный между нижней частью кожуха 32 и цилиндрической соединительной частью 36, снабженной U-образным внешним ободом 38. U-образный обод 38 заполнен вязким остаточным нефтепродуктом или подобным материалом и поэтому создает герметичное соединение, обладающее некоторой способностью расширения, как известно в предшествующем уровне техники. Низ соединительной части 36 выполнен с отбортовкой, за счет которой она свинчивается со сборным трубопроводом 14.

Ниже затворного элемента 24 может быть установлен обычный клапан-сборник 40, хотя его присутствие и не требуется, так как в представленной компоновке затворный элемент 24 дает возможность герметично перекрыть выходной сечение 22. В данном варианте клапан-сборник 40 взаимодействует с рукавом 42 в виде усеченного конуса. На фиг.1 клапан-сборник 40 находится в закрытом положении: он прижат к низу рукава 42. В данном положении клапан-сборник заполняется технологической жидкостью, стекающей сверху, и образует гидравлический затвор, что общеизвестно. На фигурах 2 и 3 клапан-сборник повернут вокруг оси 44 в свое открытое положение.

На фигурах 8-11 представлена альтернативная компоновка с цилиндрическими затворными элементами 124а или 124b и квадратной выходной трубой 120. Для формирования полости сбора жидкости торцы цилиндра закрыты стенками 150; это, однако, не обязательно, если гидравлически герметизированный затвор не требуется. Затворный элемент 124b (фиг.11) снабжен единичным вырезом 30, форма которого аналогична затворному элементу 24, в то время как затворный элемент 124а имеет группу из пяти вырезов 130. Как ясно из чертежей, принцип регулирования величины просвета и потока тот же, что и для варианта выполнения с фигур 1-7.

Можно отметить, что в случае цилиндрического затворного элемента его ось поворота может быть слегка смещена (от одного до нескольких миллиметров) от центра кривизны цилиндра, так чтобы получить контакт металл по металлу между затворным элементом 124а или 124b и выходной трубой 120 на стороне, снабженной вырезом (вырезами). Эта ось, однако, может также быть коаксиальной.

В приведенных выше вариантах выполнения представлен отводной трубопровод с улучшенными параметрами регулирования потока, обеспечивающий точную регулировку обратного давления печи. Затворный элемент 24 может действовать как запорный и дроссельный элемент, что дает возможность непрерывного регулирования давления печи во время возгонки с функцией тонкой регулировки. Это свойство регулирования потока дает возможность избежать избыточного давления в первой фазе процесса возгонки путем установления отрицательного давления в сборном трубопроводе, за счет чего выделение через двери, загрузочные люки и т.п. может быть полностью прекращено. Кроме того, непрерывный контроль давления печи дает возможность избежать возникновения отрицательного относительного давления у дна печи в последней фазе возгонки, когда поток коксового газа низок. Следовательно, регулирование давления печи позволяет достичь как снижения выделений (в первой фазе возгонки), так и предотвращения проникновения воздуха (в последней фазе возгонки).

Фигуры 12 и 13 относятся к альтернативному варианту выполнения, в котором затворный элемент 224 представляет собой полностью сферическую чашу (то есть без выреза), связанную с выходной трубой круглого сечения.

На фигурах 14-17 показан другой вариант выполнения, в котором в качестве затворного элемента использована усеченная сферическая чаша. Как можно понять из этих фигур, ведущий край затворного элемента 324 имеет плавный изгиб. Это соответствует сечению вертикальной плоскостью, когда чаша 324 опирается на свою верхнюю часть (смотри, например, фиг.4). По сравнению с полностью сферической чашей 224 такая конструкция облегчает регулировку малых потоков (сравни фигуры 12 и 14, и соответственно 13 и 15).

Наконец, на фигурах 18-20 представлен другой вариант конструкции клапана. Здесь затворный элемент представляет собой полностью сферическую чашу (то есть без выреза), а вырез 230, предназначенный для тонкой регулировки потока, расположен на выходной трубе 220. Как можно видеть, на замыкающей стороне выходной трубы 220 последняя имеет выступающую часть 232, углубляющуюся внутрь и имеющую такую же кривизну, что и затворный элемент 424. Вырез 230 выполнен на этом выступе 232. При приближении затворного элемента 424 к концу траектории перекрытия этот вырез 230 обеспечивает тонкую регулировку потока до тех пор, пока выпускной конец 222 не будет полностью перекрыт.

Как будет понятно, специалист в данной области техники может сконструировать затворный элемент таким, чтобы его ведущий край имел фигурную форму (с одним или более вырезами или срезанными участками), которая обеспечивает заданные параметры потока (зависимость потока от положения затвора) при приближении к концу траектории перекрытия.

Еще один вариант выполнения настоящего изобретения представлен на фигурах 21 и 22. Он существенно отличается от варианта с фиг.1 тем, что нижний край выходной трубы 20 снабжен группой вырезов 25. Вырезы 25 проходят внутрь (здесь вдоль оси и вверх) от выпускного конца 22. Затворный элемент 24 предпочтительно имеет форму сферической чаши, а форма вырезов 25 такова, что в закрытом положении, представленном на фиг.21, внешние края затворного элемента находятся выше верхнего, закрытого края вырезов 25. Поэтому, когда затворный элемент 24 полностью заполняется технологической жидкостью, накапливающейся в его углублении, уровень жидкости находится выше просветов, образованных вырезами 25, за счет чего создается гидравлический затвор.

Можно отметить, что в данном варианте выполнения тонкое дросселирование газов при приближении к концу траектории перекрытия обеспечивается путем изменения уровня жидкости. Действительно, уровень жидкости в затворном элементе 24 и угловое положение последнего определяют размер перекрытой части вырезов 25. Например, на фиг.22 уровень жидкости, обозначенный позицией 27, не перекрывает верхних частей вырезов 25, и через них может проходить газовый поток. Площадь потока, проходящего через вырезы 25, поэтому зависит от углового положения затворного элемента 24 и уровня жидкости в нем. Другими словами, расход газа устанавливается путем изменения углового положения затворного элемента, так чтобы регулировать отток технологической жидкости.

Группа изобретений относится к коксохимии. Регулирование потоков коксовых газов осуществляют в отводной трубопроводной системе коксовой печи. Отводная трубопроводная система коксовой печи содержит трубопроводный узел 10 для подачи коксовых газов от коксовой печи к сборному трубопроводу 14, распылительное сопло 18. Трубопроводный узел 10 содержит отводную секцию 19 с выходной трубой 20, имеющей выпускной конец 22 и затворный элемент 24. Затворный элемент 24 выполнен в виде сферической чаши с вогнутой перекрывающей поверхностью и имеет ось 26 поворота, обеспечивающую возможность его поворота вдоль выпускного конца 22. Группа изобретений позволяет улучшить параметры регулирования потока, 4 н. и 15 з.п. ф-лы, 22 ил.

1. Отводная трубопроводная система коксовой печи, содержащая
трубопроводный узел (10) для подачи коксовых газов от коксовой печи к сборному трубопроводу (14),
по меньшей мере одно распылительное сопло (18), размещенное в этом трубопроводном узле,
причем трубопроводный узел содержит отводную секцию (19) с выходной трубой (20), имеющей выпускной конец (22, 222),
затворный элемент (24, 224, 324, 424), взаимодействующий с указанным выпускным концом (22, 222) с возможностью перемещения вдоль него для формирования поверхности, перекрывающей оконечность выходной трубы (20), обеспечивая возможность изменения площади открытого участка указанного выпускного конца для регулирования расхода газа, подаваемого в сборный трубопровод (14),
отличающаяся тем, что затворный элемент выполнен в виде сферической чаши с вогнутой перекрывающей поверхностью (24, 224, 324, 424) и имеет ось (26) поворота, обеспечивающую возможность его поворота вдоль указанного выпускного конца (22, 222).

2. Система по п.1, в которой сферическая чаша (24, 224, 324, 424) имеет центр кривизны, лежащий вблизи указанной оси (26) поворота.

3. Система по п.1, в которой указанный центр кривизны в основном коаксиален с указанной осью (26) поворота.

4. Система по п.1, в которой в затворном элементе (24) или в выходной трубе (20, 220) выполнен по меньшей мере один вырез (30, 130, 230) вблизи указанного выпускного конца (22, 222) так, чтобы образовывать просвет переменного сечения при приближении затворного элемента (24) к концу траектории перекрытия.

5. Система по п.4, в которой упомянутый по меньшей мере один вырез (30, 130) выполнен в затворном элементе (24) и предпочтительно проходит вовнутрь от его края.

6. Система по п.1, в которой затворный элемент представляет собой усеченную сферическую чашу (324).

7. Система по любому из предшествующих пунктов, в которой в закрытом положении затворного элемента (24, 224, 324, 424) его внешние границы выступают вверх выше крайних точек упомянутого выпускного конца (22, 222) так, что при скоплении технологической жидкости во впадине затворного элемента образуется гидравлический затвор.

8. Система по п.1, в которой выходная труба (20) проходит в отводной кожух (32), связанный с отводным трубопроводом (14), и имеются распылительные средства (34) для опрыскивания наружной стенки выходной трубы (20).

9. Система по п.8, в которой распылительные средства (34) размещены в указанном кожухе (32) так, что в определенном частично открытом положении затворного элемента (24) разбрызгиваемая жидкость стекает между наружной стенкой выходной трубы (20) и впадиной затворного элемента и образует гидравлический затвор.

10. Система по п.8 или 9, в которой отводная секция (19), содержащая выходную трубу (20) и охватывающий ее отводной кожух (32), введена между S-образной трубой (12) и сборным трубопроводом (14), причем упомянутое по меньшей мере одно распылительное сопло (18) размещено в этой S-образной трубе (12).

11. Система по п.1, содержащая средство (35) перетока, выполненное воедино с выходной трубой (20) и предназначенное для отвода избыточной воды в отводной кожух (32).

12. Система по п.1, содержащая клапан-сборник (40), установленный ниже по потоку от указанного выпускного конца (22).

13. Система по п.1, содержащая приводимое в действие вручную и(или) автоматически приводное средство затворного элемента (24).

14. Система по п.1, в которой затворный элемент имеет ведущий край фигурной формы с одним или несколькими вырезанными или срезанными участками с возможностью обеспечения требуемых параметров потока в зависимости от величины хода при приближении к концу траектории перекрытия.

15. Система по п.1, в которой
выходная труба (20) снабжена группой вырезов (25), проходящих вовнутрь от упомянутого выпускного конца (22),
указанная перекрывающая поверхность затворного элемента имеет в общем вогнутый профиль поверхности, а затворный элемент (24) имеет ось поворота, обеспечивающую возможность его поворота вдоль указанного выпускного конца (22), и
в закрытом положении затворного элемента его внешние границы выступают вверх выше внутреннего края указанного выреза (25) в выходной трубе (20).

16. Система по п.1, содержащая блок управления, реагирующий на установленные в коксовой печи датчики давления и подключенный с возможностью приведения в действие приводного средства, связанного с затворным элементом, и постепенного изменения положения затворного элемента относительно упомянутого выпускного конца, постепенно уменьшая выходной просвет по мере изменения давления в коксовой печи.

17. Коксовая заводская установка, содержащая батарею коксовых печей и сборный трубопровод, в который направляются газы от каждой отдельной печи через отводную трубопроводную систему по любому из предшествующих пунктов.

18. Применение отводной трубопроводной системы по любому из пп.1-16 для дроссельного регулирования газового потока к сборному трубопроводу батареи коксовых печей.

19. Способ регулирования расхода газа с коксовых печей, образующих батарею коксовальных камер, каждая из которых связана со сборным трубопроводом соответствующей отводной трубопроводной системой по любому из пп.1-16, при выполнении которого регистрируют давление печи в отдельных коксовальных камерах с помощью датчиков давления и на основе зарегистрированного давления постепенно изменяют положение затворного элемента относительно выпускного конца, обеспечивая постепенное перекрытие выходного просвета по мере изменения давления в коксовальной камере.