PL193892B1 - Drzwi pieca koksowniczego z kanałem gazowym i sposób regulacji lub sterowania ciśnieniem gazu w komorze pieca koksowniczego - Google Patents

Abstract

1. Drzwi pieca koksowniczego z kanalem gazowym, zawierajacym co najmniej jedna zewnetrzna i co najmniej jedna wewnetrzna listwe uszczelniajaca drzwi oraz otaczajacym w zasadzie calkowicie drzwi pieca, znamienne tym, ze wewnetrzna drzwiowa listwa uszczel- niajaca (7) zawiera usytuowane na róznych wysokosciach komory (2) pieca koksowniczego otwory przeplywowe (9) pomiedzy komora (2) pieca koksowniczego i kanalem gazowym (1) laczace obszary komory pieca koksowniczego o róznym cisnieniu gazu. PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest komora pieca koksowniczego z kanałem gazowym i sposób regulacji lub sterowania ciśnieniem gazu w komorze pieca koksowniczego wyposażonego w drzwi według wynalazku.

W komorze pieca koksowniczego surowy gaz, powstający we wsadzie węglowym zwłaszcza na początku koksowania pozostaje pod zwiększonym ciśnieniem, ponieważ wysoki nasyp węglowy utrudnia jego wznoszenie do komory zbierania gazu, znajdującej się ponad nasypem. Stwarza to niebezpieczeństwo, że w miejscach uszczelnienia drzwi, które nie mogą wytrzymać tego zwiększonego ciśnienia surowego gazu w komorze pieca koksowniczego, gaz ten przedostaje się przez uszczelnienie i dochodzi do jego emisji. W trakcie koksowania powstaje coraz mniej surowego gazu, co zmniejsza również jego emisję. Na zakończenie koksowania, w następstwie powstawania coraz mniejszej ilości surowego gazu w komorze pieca koksowniczego, wytwarza się nawet podciśnienie w dolnej komorze pieca. Grozi to zasysaniem powietrza z zewnątrz do komory pieca koksowniczego, co z kolei może prowadzić do uszkodzeń pieca.

Znane są liczne wersje konstrukcji drzwi pieców koksowniczych, które mają zapewniać skuteczne gazoszczelne zamknięcie komory pieca koksowniczego. Z niemieckiego opisu patentowego nr DE-OS 26 58 196 znane są drzwi pieca koksowniczego z otaczającym je całkowicie kanałem gazowym, ograniczonym przez osadzoną elastycznie listwą uszczelniającą. Ten kanał gazowy jest tak połączony z grzewczymi przewodami dymowymi komory pieca, koksowniczego, że wywołuje zjawisko zasysania. Jeżeli teraz surowe gazy napłyną do kanału gazowego przez niecałkowicie szczelną listwę uszczelniającą, wówczas zostaną zassane do danego przewodu. Zapobiega to skutecznie wydostawaniu się surowego gazu z komory pieca do atmosfery.

Połączenie przewodu grzewczego z kanałem gazowym powoduje ustalenie parametrów ciśnieniowych przewodu grzewczego (zasysania) w kanale gazowym. Panuje w nim ciągłe podciśnienie. Prowadzi to do niepożądanego zasysania surowego gazu z komory pieca, zaś nieszczelności zewnętrznej listwy uszczelniającej grożą zassaniem powietrza do kanału gazowego.

Znany jest z niemieckiego opisu patentowego nr DE 43 21 676 C2 układ regulacji ciśnienia w komorze pieca koksowniczego. Zgodnie z tym opisem regulacja lub sterowanie ciśnieniem gazu w komorze pieca koksowniczego odbywa się poprzez regulację wysokości stanu wody w mającym kształt filiżanki, napełnianym wodą i umieszczonym w pionowym krzywaku rurowym, elemencie dławiącym.

Celem wynalazku jest dostarczenie systemu uszczelnienia komory pieca koksowniczego, który będzie skutecznie zapobiegać zarówno wydostawaniu się surowych gazów z komory pieca, jak też wchodzeniu powietrza do tej komory.

Drzwi pieca koksowniczego z kanałem gazowym, zawierającym co najmniej jedną zewnętrzną i co najmniej jedną wewnętrzną listwę uszczelniającą drzwi oraz otaczającym w zasadzie całkowicie drzwi pieca, według wynalazku charakteryzują się tym, że wewnętrzna drzwiowa listwa uszczelniająca zawiera usytuowane na różnych wysokościach komory pieca koksowniczego otwory przepływowe pomiędzy komorą pieca koksowniczego i kanałem gazowym łączące obszary komory pieca koksowniczego o różnym ciśnieniu gazu.

Korzystnie, drzwi pieca koksowniczego zawierają otwór przepływowy łączący przepływowo część komory pieca koksowniczego wypełnioną węglem koksującym z częścią komory pieca koksowniczego stanowiącą komorę zbierania gazu.

Korzystnie, kanał gazowy jest umieszczony na drzwiach pieca.

Korzystnie, kanał gazowy jest wbudowany w ramę drzwi.

Korzystnie, listwy uszczelniające kanału gazowego mają krawędzie ukształtowane z jednej strony w postaci klina.

Korzystnie, listwy uszczelniające kanału gazowego mają krawędzie w kształcie szczelin.

Korzystnie, listwy uszczelniające kanału gazowego mają krawędzie w kształcie okrągłym.

Korzystnie, listwy uszczelniające kanału gazowego są elastyczne i mają różną długość.

Korzystnie, listwy uszczelniające kanału gazowego mają różne grubości ścianek.

Korzystnie, otwory przepływowe wewnętrznej drzwiowej listwy uszczelniającej mają co najmniej jeden dławik.

Korzystnie, listwy uszczelniające kanału gazowego mają chłodzenie, zwłaszcza w postaci żeber chłodzących.

PL 193 892 B1

Korzystnie, listwy uszczelniające kanału gazowego mają izolację.

Korzystnie, na listwach uszczelniających kanału gazowego znajduje się doprowadzenie dla czynnika chłodzącego.

Sposób regulacji lub sterowania ciśnieniem gazu w komorze pieca koksowniczego z co najmniej jednymi drzwiami i kanałem gazowym, zawierającym co najmniej jedną zewnętrzną i co najmniej jedną wewnętrzną listwę uszczelniającą drzwi oraz otaczającym w zasadzie całkowicie drzwi pieca, według wynalazku charakteryzuje się tym, że reguluje się lub steruje ciśnieniem gazu w komorze pieca koksowniczego stosując znany sposób sterowania lub regulacji ciśnienia gazu w komorze poprzez regulację poziomu wody w mającym kształt filiżanki, napełnianym wodą i umieszczonym w pionowym krzywaku rurowym, elemencie dławiącym, przy czym kanał gazowy jest połączony przepływowo z częścią komory pieca koksowniczego wypełnioną węglem koksującym i komorą zbierania gazu.

Korzystnie, w kanale gazowym ustawia się podciśnienie.

Kanał gazowy według wynalazku, otaczający drzwi pieca koksowniczego, ma co najmniej jedno trwałe połączenie z komorą pieca koksowniczego. Korzystnie istnieje połączenie z komorą zbierania gazów. Na początku koksowania surowy gaz znajduje się w komorze pieca koksowniczego w warunkach nadciśnienia. Wskutek lokalnych wzrostów ciśnienia surowy gaz może przedostawać się przez wewnętrzną drzwiową listwę uszczelniającą do kanału gazowego. Tam gaz ulega rozprężeniu i nie jest już w stanie przejść przez zewnętrzną listwę uszczelniającą. Ponieważ kanał gazowy jest połączony z komorą pieca koksowniczego, zbierający się w nim gaz jest kierowany do pieca bez powodowania emisji. Dotyczy to również nieszczelności, to znaczy niepożądanych połączeń, na wewnętrznej drzwiowej listwie uszczelniającej.

Zwłaszcza trwałe połączenie kanału gazowego z częścią komory pieca koksowniczego stanowiącą komorę zbierania gazu powoduje niezakłócone przenoszenie ciśnienia z komory zbierania gazu do kanału gazowego. W wysokich komorach pieców koksowniczych korzystne jest umieszczenie na wewnętrznej drzwiowej listwie uszczelniającej otworów przepływowych umożliwiających przepływ także poniżej komory zbierania gazu. Pozwala to na szybką redukcję występujących lokalnie, nadmiernie wysokich ciśnień w pobliżu drzwi komory pieca koksowniczego.

Podczas koksowania ciśnienie surowego gazu w komorze pieca koksowniczego można obniżyć aż do wystąpienia podciśnienia (na przykład w obszarze dna pieca). Teraz zachodzi zjawisko odwrotne, mianowicie surowy gaz jest zasysany z kanału gazowego poprzez wewnętrzną listwę uszczelniającą do komory pieca koksowniczego. Korzystny jest przy tym fakt, że do komory pieca koksowniczego nie może być zassane powietrze, ponieważ kanał gazowy nie jest wypełniony powietrzem, lecz surowym gazem.

Ponieważ kanał gazowy nie jest bezpośrednio połączony z węglem koksującym, nie może również być zatykany przez wypełniający komorę węgiel.

Kanał gazowy ma połączenie przepływowe z komorą pieca koksowniczego umożliwiające przepływ płynu. Wskutek wyrównywania ciśnień w kanale tym ustala się, jak już wspomniano, takie samo ciśnienie, jakie panuje w komorze pieca koksowniczego. Dzięki temu istnieje możliwość regulacji ciśnienia gazu w kanale gazowym za pomocą regulowania ciśnienia w komorze. Można to realizować korzystnie przy użyciu znanego, przedstawionego w opisie dotychczasowego stanu techniki układu regulacji ciśnienia w komorze.

Ciśnienie gazu w kanale gazowym można regulować także za pomocą regulacji ciśnienia zasilającego wspólnie dla wszystkich drzwi pieca koksowniczego przez cały czas koksowania.

Kanał gazowy jest korzystnie usytuowany na drzwiach pieca koksowniczego. Może on także stanowić element późniejszego wyposażenia istniejących drzwi pieców.

Pozwala to przy niewielkich nakładach zredukować emisje w już istniejących komorach.

Inna możliwość polega na wbudowaniu kanału gazowego w ramę drzwi komory pieca.

W zależności od warunków panujących w obszarze drzwi pieca kanał gazowy może mieć w zasadzie dowolny przekrój, na przykład w kształcie trapezu o nierównych bokach.

Drzwiowe listwy uszczelniające mogą mieć także różne kształty krawędzi, na przykład kształt jednostronnego klina, kształt szczeliny lub kształt okrągły. Korzystnie krawędź uszczelniająca drzwi ma kształt jednostronnego klina. W trakcie prób okazało się, że ten klinowy kształt krawędzi uszczelniającej daje najlepsze rezultaty pod względem uszczelniania. Decydujące znaczenie ma przy tym usytuowanie boków klina. Korzystnie, odpowiedni bok klina wewnętrznej i zewnętrznej drzwiowej listwy uszczelniającej powinien być umieszczony na listwie uszczelniającej od strony wyższego ciśnie4

PL 193 892 B1 nia gazu. Powstający kondensat smołowy jest wówczas wciskany w kształt klina, poprawiając uszczelnienie listwy drzwiowej.

Poza tym można stosować wszelkie kształty drzwiowych listew uszczelniających, znane z technologii koksowania.

Na siły docisku drzwiowych listew uszczelniających decydujący wpływ mają zamknięcia drzwi. W drzwiach pieca koksowniczego z kanałem gazowym według wynalazku wymagany jest rozkład sił docisku na obie drzwiowe listwy uszczelniające. Rozkład ten może się odbywać tak, że wewnętrzna listwa uszczelniająca podlega działaniu wyższego nacisku niż listwa zewnętrzna. Może to być konieczne z uwagi na wyższe ciśnienie surowego gazu, panujące na wewnętrznej drzwiowej listwie uszczelniającej.

Aby przy użyciu dostępnych sił docisku osiągnąć jak najlepsze działanie uszczelniające, należy rozkład sił ustalać indywidualnie dla każdego przypadku. Różny rozkład sił można osiągnąć na przykład tak, że elastyczne listwy uszczelniające nie przylegają jednocześnie do powierzchni uszczelnienia ramy drzwiowej, to znaczy listwy o uszczelniające mają różne długości w odniesieniu do ramy drzwiowej. Drzwiowe listwy uszczelniające mogą również wykazywać różne zachowania przy zginaniu, na przykład w wyniku nadania im odpowiedniego kształtu lub za pomocą różnych grubości ścianek.

Drzwi pieca z kanałem gazowym według wynalazku można w zależności od czasu koksowania poddać na początku koksowania działaniu podciśnienia w kanale gazowym w pobliżu 0 mbar, zaś pod koniec koksowania usunąć podciśnienie w kanale gazowym. Zapobiega to występowaniu emisji. Takie podciśnienie można osiągnąć na przykład za pomocą wspomnianego wcześniej, znanego układu regulacji ciśnienia w komorze. Przy niewielkim podciśnieniu wchodzenie powietrza z otoczenia do kanału gazowego jest praktycznie niemożliwe. Jeżeli jednak powietrze przedostałoby się do kanału gazowego, wówczas nie mogłoby dojść do spalania w kanale gazowym, ponieważ nie można osiągnąć wartości granicznych zapłonu dla powstającej tam mieszaniny gazów, a także wymaganych temperatur zapłonu. Wyklucza to możliwość powstania płomienia w kanale gazowym. W żadnym przypadku powietrze nie przedostaje się do obszaru pieca wypełnionego węglem koksującym, dzięki czemu na ściankach pieca nie może dojść do procesów spalania i wywołanych nimi szkód. Przy nieodpowiednim prowadzeniu procesu ze zbyt niskim podciśnieniem, powietrze wchodzące ewentualnie do kanału gazowego byłoby odprowadzane z kanału do komory zbierania gazu.

W innej postaci wykonania wynalazku połączenia między komorą pieca koksowniczego i kanałem gazowym na wewnętrznej drzwiowej listwie uszczelniającej są zaopatrzone w elementy dławiące. Elementy dławiące są tak ukształtowane, że można je uruchamiać od zewnątrz i w trakcie pracy pieca regulować w sposób ciągły od zakresu pełnego otwarcia aż po całkowite zamknięcie. Regulowane dławiki umożliwiają, poprzez ich otwieranie i zamykanie, regulację ciśnienia gazu w kanale gazowym dla każdych drzwi pieca.

Mimo jednakowego ciśnienia w komorze zbierania gazu po stronie załadunku koksu i po stronie stanowiącej stanowiącą część odbiorczą urządzenia może panować odmienne ciśnienie gazu, zaś w kanale gazowym dla poszczególnych drzwi może się ustalać dowolny kierunek przepływu. W ten sposób przy różnym wytwarzaniu gazu, a zatem różnym ciśnieniu dla każdych drzwi pieca, regulacja dławików pozwala wyeliminować emisję, względnie zapobiec wchodzeniu powietrza.

Próby pokazały, że temperatura na drzwiowych listwach uszczelniających w trakcie pracy pieca powinna być utrzymywana w przedziale od około 100 do około 200°C. W tym przedziale smoła znajdująca się na listwie uszczelniającej zapewnia najbardziej skuteczne uszczelnienie.

Ten przedział temperatur można zrealizować poprzez użyciu odpowiednich środków, takich jak izolacja względnie regulacja przenoszenia ciepła na krawędziach uszczelniających, odprowadzanie nadmiaru ciepła poprzez chłodzenie, na przykład za pomocą żeber chłodzących, i zastosowanie odpowiednich przejść cieplnych. Prawidłowa kombinacja izolacji, doprowadzania ciepła i chłodzenia pozwala na utrzymanie żądanego przedziału temperatur. Może przy tym okazać się konieczne zróżnicowanie kombinacji chłodzenia i izolacji na wysokości drzwi pieca koksowniczego.

Istnieje także możliwość aktywnego oddziaływania na temperaturę drzwiowych listew uszczelniających. Jeżeli obszar drzwiowej listwy uszczelniającej ma temperaturę powyżej 200°C, wówczas można ją obniżyć na około 100 do 200°C, doprowadzając czynnik chłodzący.

Wymienione powyżej, a także zastrzeżone i opisane w przykładzie wykonania, przeznaczone do stosowania według wynalazku elementy nie podlegają w odniesieniu do swej wielkości, kształtu, doboru materiału i koncepcji technicznej szczególnym ograniczeniom, w związku z czym kryteria doPL 193 892 B1 boru, właściwe dla danego obszaru zastosowań, mogą być bez ograniczeń wykorzystywane w ramach zastrzeżeń.

Inne szczegóły, cechy i zalety przedmiotu wynalazku wynikają z poniższego opisu.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w korzystnym przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat drzwi pieca koksowniczego z kanałem gazowym w widoku od zewnątrz (widok A na fig. 2 i 3), fig. 2 - przekrój A-A z fig. 1, fig. 3 - przekrój B-B z fig. 1, fig. 4 - różne kształty krawędzi listew uszczelniających kanału gazowego, a fig. 5 - dławik na otworze przepływowym w wewnętrznej drzwiowej listwie uszczelniającej.

Na fig. 1 przedstawione są drzwi 5 pieca z otaczającym je całkowicie (wzdłuż obwodu) kanałem gazowym 1. Drzwi 5 pieca zamykają komorę 2 pieca koksowniczego po stronie koksu KS, która do wysokości 3 jest napełniona węglem koksującym. Powyżej wysokości 3 węgla znajduje się komora 4 zbierania gazu. Kanał gazowy 1 jest ograniczony wewnętrzną drzwiową listwą uszczelniającą 7 i zewnętrzną drzwiową listwą uszczelniającą 8. Mają one zarys litery U, otwartej w stronę ramy 14 drzwi komory 2 pieca koksowniczego, który to zarys listew jest zamknięty ramą 14, gdy drzwiowe listwy uszczelniające przylegają do ramy 14 (fig. 2).Na wewnętrznej drzwiowej listwie uszczelniającej 7 znajdują się wybrania, stanowiące otwory przepływowe 9 umożliwiające przepływ gazu. Możliwe przepływy surowego gazu są zaznaczone na otworach przepływowych 9 strzałkami 6.

Na fig. 2 ukazane są drzwi 5 pieca w przekroju A-A z fig. 1. Kanał gazowy 1 otacza drzwi 5 także w obszarze sklepienia 11 i dna 13 pieca. Drzwi 5 pieca mają zatyczkę 10. Węgiel koksujący 12 wypełnia komorę 2 pieca koksowniczego do wysokości 3.

Na fig. 3 ukazane są drzwi 5 pieca w przekroju B-B z fig. 1. Komora 4 zbierania gazu jest poprzez otwór przepływowy 9 połączona przepływowo z kanałem gazowym 1. Odnośniki mają to samo znaczenie co na poprzednich figurach.

Na fig. 4 przedstawione są różne przykłady wykonania krawędzi listew uszczelniających 7 i 8 kanału gazowego 1. Na fig. 4a krawędzie uszczelniające mają kształt klinów o bokach 15 i 16. Na fig. 4b ukazane są listwy uszczelniające 7 i 8 ze szczelinami 17. Na fig. 4c listwy uszczelniające 7 i 8 mają kształt okrągły 18.

Na fig. 5 przedstawione jest dławienie otworów przepływowych 9 w odniesieniu do widoku analogicznego do fig. 1. Każdy z otworów przepływowych 9 w górnej części kanału gazowego 1 jest zaopatrzony w dławik 19i 20.

Dławiki 19 i 20 mają element uruchamiający 21 i 22, za pomocą których dławiki 19 i 20 reguluje się od zewnątrz. Dławik 19 jest przedstawiony w stanie zamkniętym, zaś dławik 20 jest otwarty, to znaczy, że przez otwór przepływowy 9 mogą bez przeszkód przepływać gazy.

Claims (15)

1. Drzwi pieca koksowniczego z kanałem gazowym, zawierającym co najmniej jedną zewnętrzną i co najmniej jedną wewnętrzną listwę uszczelniającą drzwi oraz otaczającym w zasadzie całkowicie drzwi pieca, znamienne tym, że wewnętrzna drzwiowa listwa uszczelniająca (7) zawiera usytuowane na różnych wysokościach komory (2) pieca koksowniczego otwory przepływowe (9) pomiędzy komorą (2) pieca koksowniczego i kanałem gazowym (1) łączące obszary komory pieca koksowniczego o różnym ciśnieniu gazu.

2. Drzwi pieca koksowniczego według zastrz. 1, znamienne tym, że zawierają otwór przepływowy (9) łączący przepływowo część komory (2) pieca koksowniczego wypełnioną węglem koksującym z częścią komory (2) pieca koksowniczego stanowiącą komorę (4) zbierania gazu.

3. Drzwi pieca koksowniczego według zastrz. 1, znamienne tym, że kanał gazowy (1) jest umieszczony na drzwiach (5) pieca.

4. Drzwi pieca koksowniczego według zastrz. 1, znamienne tym, że kanał gazowy (1) jest wbudowany w ramę (14) drzwi.

5. Drzwi pieca koksowniczego według zastrz. 1, znamienne tym, że listwy uszczelniające (7, 8) kanału gazowego (1) mają krawędzie ukształtowane z jednej strony w postaci klina.

6. Drzwi pieca koksowniczego według zastrz. 1, znamienne tym, że listwy uszczelniające (7, 8) kanału gazowego (1) mają krawędzie w kształcie szczelin.

7. Drzwi pieca koksowniczego według zastrz. 1, znamienne tym, że listwy uszczelniające (7, 8) kanału gazowego (1) mają krawędzie w kształcie okrągłym.

PL 193 892 B1

8. Drzwi pieca koksowniczego według zastrz. 1, znamienne tym, że listwy uszczelniające (7, 8) kanału gazowego (1) są elastyczne i mają różną długość.

9. Drzwi pieca koksowniczego według zastrz. 1, znamienne tym, że listwy uszczelniające (7, 8) kanału gazowego (1) mają różne grubości ścianek.

10. Drzwi pieca koksowniczego według zastrz. 1, znamienne tym, że otwory przepływowe (9) wewnętrznej drzwiowej listwy uszczelniającej (7) mają co najmniej jeden dławik.

11. Drzwi pieca koksowniczego według zastrz. 1, znamienne tym, że listwy uszczelniające (7, 8) kanału gazowego (1) mają chłodzenie, zwłaszcza w postaci żeber chłodzących.

12. Drzwi pieca koksowniczego według zastrz. 1, znamienne tym, że listwy uszczelniające (7, 8) kanału gazowego (1) mają izolację.

13. Drzwi pieca koksowniczego według zastrz. 1, znamienne tym, że na listwach uszczelniających (7,8) kanału gazowego (1) znajduje się doprowadzenie dla czynnika chłodzącego.

14. Sposób regulacji lub sterowania ciśnieniem gazu w komorze pieca koksowniczego z co najmniej jednymi drzwiami i kanałem gazowym, zawierającym co najmniej jedną zewnętrzną i co najmniej jedną wewnętrzną listwę uszczelniającą drzwi oraz otaczającym w zasadzie całkowicie drzwi pieca, znamienny tym, że reguluje się lub steruje ciśnieniem gazu w komorze pieca koksowniczego stosując znany sposób sterowania lub regulacji ciśnienia gazu w komorze poprzez regulację poziomu wody w mającym kształt filiżanki, napełnianym wodą i umieszczonym w pionowym krzywaku rurowym, elemencie dławiącym, przy czym kanał gazowy (1) jest połączony przepływowo z częścią komory pieca koksowniczego wypełnioną węglem koksującym i komorą (4) zbierania gazu.

15. Sposób według zastrz. 13, znamienny tym, że w kanale gazowym (1) ustawia się podciśnienie.