PL214621B1

PL214621B1 - Method and system for controlling the firing of coke oven battery

Info

Publication number: PL214621B1
Application number: PL389197A
Authority: PL
Inventors: Jacek Hasik; Bogdan Swieboda; Stanisław Mierzwiński; Ludwik Kosyrczyk; Wiktor Hummer
Original assignee: B P Koksoprojekt Spolka Z Ograniczona Odpowiedzialnoscia
Priority date: 2009-10-05
Filing date: 2009-10-05
Publication date: 2013-08-30
Also published as: PL389197A1

Description

(12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) 214621 (13) B1 (21) Numer zgłoszenia: 389197 ^{(51) Int.Cl.} (12) PATENT DESCRIPTION (19) PL (11) 214621 (13) B1 (21) Application number: 389197 ^{(51) Int.Cl.}

C10B 21/10 (2006.01) (22) Data zgłoszenia: 05.10.2009 (54)C10B 21/10 (2006.01) (22) Date of notification: 05.10.2009 (54)

Sposób i układ do sterowania opalaniem baterii koksowniczejMethod and system for controlling coke oven battery firing

(43) Zgłoszenie ogłoszono: 11.04.2011 BUP 08/11 (43) Application was announced: 11 April 2011 BUP 08/11 (73) Uprawniony z patentu: BIURO PROJEKTÓW KOKSOPROJEKT SPÓŁKA Z OGRANICZONĄ ODPOWIEDZIALNOŚCIĄ, Zabrze, PL (73) The right holder of the patent: COKOPROJEKT PROJECT OFFICE SPÓŁKA Z OGRANICZONĄ ODPOWIEDZIALNOŚCIĄ, Zabrze, PL (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: 30.08.2013 WUP 08/13 (45) The grant of the patent was announced: 30.08.2013 WUP 08/13 (72) Twórca(y) wynalazku: JACEK HASIK, Zabrze, PL BOGDAN SWIEBODA, Zabrze, PL STANISŁAW MIERZWIŃSKI, Bytom, PL LUDWIK KOSYRCZYK, Siemianowice Śląskie, PL WIKTOR HUMMER, Zabrze, PL (72) Inventor (s): JACEK HASIK, Zabrze, PL BOGDAN SWIEBODA, Zabrze, PL STANISŁAW MIERZWIŃSKI, Bytom, PL LUDWIK KOSYRCZYK, Siemianowice Śląskie, PL WIKTOR HUMMER, Zabrze, PL

PL 214 621 B1PL 214 621 B1

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest sposób i układ sterowania opalaniem baterii koksowniczej. Układ ten stanowi element systemu grzewczego baterii w tym instalacji dopływu gazu i powietrza oraz odprowadzenia spalin powstałych podczas spalania gazu.The subject of the invention is a method and a control system for coke oven battery firing. This system is an element of the battery heating system, including the installation of gas and air supply, and the discharge of exhaust gases generated during gas combustion.

Układ sterowania opalaniem baterii koksowniczej składa się ze sterowanych przez urządzenia hydrauliczne: kurków przestawczych tzw. rewersyjnych, podających gaz opałowy naprzemiennie do palników kanałów grzewczych opalanych w danym cyklu oraz zaworów powietrza i spalin doprowadzających powietrze i odprowadzających spaliny. Układ ten przeznaczony jest do precyzyjnego dozowania niezbędnej ilości gazu do poszczególnych kanałów w ścianach grzewczych. Odpowiednią temperaturę, wymaganą w procesie koksowania uzyskuje się w wyniku spalania gazu koksowniczego, gazu wielkopiecowego lub mieszaniny gazów w kanałach ścian grzewczych. Dla osiągnięcia wymaganych temperatur dla zadanego czasu koksowania i zadanych parametrów mieszanki węglowej konieczna jest określona ilość dopływającego gazu do opalania baterii - poszczególnych jej kanałów grzewczych. Każda zmiana wielkości produkcji pociąga za sobą konieczność zmiany parametrów opalania baterii takich jak: temperatura w kanałach kontrolnych, zużycie gazu, podciśnienie w kolektorach spalin. W dotychczasowej praktyce realizowano to przez skomplikowane działania polegające na wymianie elementów regulacyjnych na drodze gazu i powietrza. Innym, znanym z polskiego opisu patentowego PL 192 510 sposobem regulacji temperatury masywu ceramicznego jest wprowadzenie regulowanej długości przerwy w zasilaniu baterii gazem z jednoczesnym ograniczeniem, w okresie przerwy, dozowania do układu grzewczego powietrza na drodze dławienia wlotów powietrza i odciągu spalin.The coke oven battery firing control system consists of hydraulic devices controlled by: switching valves, the so-called reversible, feeding fuel gas alternately to the burners of heating channels fired in a given cycle and air and flue gas valves supplying air and exhausting fumes. This system is designed for precise dosing of the necessary amount of gas to individual channels in the heating walls. The appropriate temperature required in the coking process is obtained by burning coke oven gas, blast furnace gas or a gas mixture in the channels of the heating walls. In order to achieve the required temperatures for the given coking time and the given parameters of the coal mixture, a specific amount of gas supplied to fuel the battery - its individual heating channels, is necessary. Each change in the production volume entails the necessity to change the battery firing parameters, such as: temperature in control channels, gas consumption, negative pressure in exhaust gas collectors. In the practice so far, this has been achieved through complex activities involving the replacement of control elements by gas and air. Another method of regulating the temperature of a ceramic mass, known from the Polish patent specification PL 192 510, is the introduction of an adjustable length of a break in gas supply to the battery, while limiting, during the break, dosing to the air heating system by throttling the air inlets and exhaust gas extraction.

Mankamentem znanych i stosowanych układów sterowania opalaniem baterii koksowniczej jest silny i długotrwały wzrost ciśnienia w wewnętrznej i zewnętrznej sieci gazu opałowego, spowodowany wydłużoną przerwą w opalaniu całej baterii. Prowadzi to niejednokrotnie do przekroczenia dopuszczalnej wartości ciśnienia gazu, powyżej której zachodzi konieczność spalania gazu w odpustnicy, co pociąga za sobą dodatkowe koszty związane z bezproduktywnym spalaniem gazu oraz koszty związane z ochroną środowiska. Negatywnym skutkiem pracy hydraulicznej przestawnicy gazu jest naciąganie się cięgien osprzętu przestawczego co powoduje zmniejszenie precyzji ustawienia kurków przestawczych i zaworów powietrzno-spalinowych w pozycji „otwarty” lub „zamknięty”, co w konsekwencji prowadzi do ustawień pośrednich.A drawback of the known and used coke oven battery firing control systems is a strong and long-lasting pressure increase in the internal and external fuel gas network, caused by an extended pause in firing the entire battery. This often leads to exceeding the permissible gas pressure value, above which it is necessary to burn gas in the choke, which entails additional costs related to unproductive gas combustion and costs related to environmental protection. A negative effect of the operation of the hydraulic gas actuator is the stretching of the strings of the adjusting equipment, which reduces the precision of setting the adjusting cocks and air-exhaust valves in the "open" or "closed" position, which in turn leads to intermediate settings.

Celem wynalazku jest płynna i precyzyjna regulacja układu grzewczego baterii koksowniczej w warunkach zmiennej wielkości produkcji.The aim of the invention is to smoothly and precisely control the heating system of the coke oven battery under conditions of variable production volumes.

Cel ten osiągnięto wprowadzając indywidualne sterowanie opalaniem każdej ściany lub grupy ścian grzewczych. Włączanie i wyłączanie opalania poszczególnych ścian lub grup ścian grzewczych odbywa się w określonych odstępach czasu, przy czym w całym cyklu koksowania brak jest przerwy w dopływie gazu opałowego do baterii.This goal was achieved by introducing individual firing control for each wall or group of heating walls. The firing of individual walls or groups of heating walls is switched on and off at specific intervals, with no interruption in the supply of fuel gas to the battery throughout the entire coking cycle.

Czas pomiędzy wyłączeniem kolejnych ścian grzewczych lub grup ścian wyznacza się z zależności:The time between switching off subsequent heating walls or groups of walls is determined from the dependence:

t_s ls gdzie:t _s ls where:

tr - czas rewersji wybranej ściany grzewczej lub grupy ścian,tr - reversion time of the selected heating wall or group of walls,

IS - liczba ścian grzewczych lub grup ścian w baterii.IS - number of heating walls or groups of walls in the battery.

W układzie sterowania wg wynalazku zabudowano niezależne napędy na każdym zaworze, jeden napęd na każdym kurku rewersyjnym i dwa napędy na każdym zaworze powietrza i spalin. W zabudowanych w układzie zaworach powietrza i spalin w miejsce pokryw zamykających i otwierających przepływ zainstalowano klapy, otwierające się kątowo, które umożliwiają płynną regulację przepływu powietrza i spalin.The control system according to the invention has independent drives on each valve, one drive on each reversing valve and two drives on each air and exhaust valve. In the air and exhaust valves installed in the system, instead of the covers that close and open the flow, there are flaps that open angularly, which enable smooth regulation of air and exhaust gas flow.

Zaletą wynalazku jest opracowanie sposobu sterowania opalaniem baterii polegającego na prowadzeniu rewersji metodą wędrującej przerwy w opalaniu, co osiągnięto poprzez zastosowanie indywidualnych napędów na każdym elemencie przestawczym. W wyniku tego wpływ rewersji czyli zmian w opalaniu na ciśnienie gazu w sieci jest znikomy i prowadzi do stałego poboru gazu. Układ zapewnia ponadto możliwość precyzyjnego pozycjonowania kurków przestawczych gazu oraz regulacji stopnia otwarcia klap zaworów powietrzno-spalinowych. Jednocześnie następuje wyeliminowanieThe advantage of the invention is the development of a method of controlling battery firing consisting in carrying out the reversal by the traveling break in tanning method, which was achieved through the use of individual drives on each switching element. As a result, the effect of reversion, i.e. changes in combustion, on the gas pressure in the network is negligible and leads to constant gas consumption. The system also enables precise positioning of gas switch valves and adjustment of the degree of opening of the air-exhaust valve flaps. At the same time, it is eliminated

PL 214 621 B1 problemu niedokładnego pozycjonowania osprzętu przestawczego związanego z wydłużaniem się cięgien. Zastosowanie indywidualnych napędów ułatwia przeprowadzanie konserwacji masywu ceramicznego z uwagi na możliwość selektywnego wyłączania poszczególnych ścian grzewczych baterii z eksploatacji.The problem of inaccurate positioning of the changeover gear related to the elongation of the cables. The use of individual drives facilitates the maintenance of the ceramic mass due to the possibility of selective shutdown of individual heating walls of the batteries from operation.

Przedmiot wynalazku wyjaśniono bliżej posługując się rysunkiem. Fig. 1 przedstawia przekrój poprzeczny zaworu powietrzno-spalinowego a fig. 2 i fig. 3 schemat ideowy sposobu sterowania opalaniem baterii koksowniczej wg wynalazku, przy czym fig. 2 przy wyłączaniu a fig. 3 przy włączaniu opalania kolejnych ścian grzewczych.The subject of the invention is explained in more detail using the drawing. Fig. 1 shows a cross-section of the air-flue gas valve, and Figs. 2 and 3, a schematic diagram of the method for controlling the firing of the coke oven battery according to the invention, Fig. 2 when switching off and Fig. 3 when firing further heating walls is switched on.

Zawór powietrzno-spalinowy będący częścią układu do sterowania opalaniem baterii złożony jest z klapy regulacji przepływu spalin 1, klapy regulacji przepływu powietrza 2, sterowanych poprzez niezależne napędy 3 oraz przysłony regulacyjnej 4. Całość umieszczona jest w obrysie korpusu zaworu. Przedstawione na fig. 1 rozwiązanie konstrukcyjne zapewnia płynną regulację przepływu powietrza i spalin w pełnym zakresie, od szczelnego zamknięcia do pełnego otwarcia. Natomiast na schemacie ideowym - fig. 2 i fig. 3 przedstawiono sposób włączania i wyłączania kolejnych ścian grzewczych. Na rysunkach oznaczono: S - wylot spalin, P - wlot powietrza, tS - czas pomiędzy wyłączeniem kolejnych ścian grzewczych lub grup ścian.The air-exhaust valve, which is a part of the battery firing control system, consists of a flue gas flow control flap 1, an air flow control flap 2, controlled by independent drives 3, and a control flap 4. The whole is located in the contour of the valve body. The design solution presented in Fig. 1 provides for smooth regulation of the air and exhaust gas flow in the full range, from tight closure to fully open. On the other hand, the schematic diagram - Figs. 2 and 3 shows the way of switching on and off subsequent heating walls. The following symbols are marked: S - exhaust outlet, P - air inlet, tS - time between switching off successive heating walls or groups of walls.

Przerwa w opalaniu rozpoczyna się od skrajnej ściany grzewczej lub grupy ścian. Wyłączony zostaje dopływ gazu opałowego i jednocześnie następuje przejście współpracującego skrajnego zaworu powietrzno-spalinowego w stan regulowanego przepływu powietrza. Po upływie czasu tS odcięte zostaje zasilanie gazu opałowego w sąsiedniej ścianie grzewczej lub grupie ścian i przejście kolejnego zaworu powietrzno-spalinowego w stan regulowanego przepływu. Po upływie kolejnego odcinka czasu ts następuje odcięcie gazu na trzeciej ścianie grzewczej lub grupie ścian i przejście zaworu powietrzno-spalinowego w stan regulowanego przepływu. Kolejne ściany grzewcze lub grupy ścian wyłączane są po upływie kolejnych odcinków czasu tS. Po przerwie rewersyjnej następuje ponowne włączenie opalania skrajnej ściany grzewczej lub grupy ścian. Następuje przełączenie kurka przestawczego i przesterowanie zaworów powietrzno-spalinowych a po upływie czasu tS następuje włączenie zasilania i następuje powtarzanie sekwencji zmian w opalaniu kolejnych ścian grzewczych lub grup ścian.A break in tanning starts from the extreme heating wall or group of walls. The supply of fuel gas is turned off and, at the same time, the mating extreme air-exhaust valve changes into the state of regulated air flow. After the lapse of time tS, the fuel gas supply in the adjacent heating wall or group of walls is cut off and the next air-exhaust valve is switched to the controlled flow state. After the next time interval ts has elapsed, the gas is cut off on the third heating wall or group of walls and the air / flue gas valve is switched to the controlled flow state. Successive heating walls or groups of walls are switched off after successive periods of time tS. After the reversing pause, the firing of the outermost heating wall or group of walls is switched on again. The changeover cock is switched over and the air-exhaust valves are actuated, and after the tS time has elapsed, the power is turned on and the sequence of changes in the firing of subsequent heating walls or groups of walls is repeated.

Sposób i układ wg wynalazku mogą być zrealizowane na każdej baterii koksowniczej.The method and system according to the invention can be carried out on any coke oven battery.

Zastosowanie osobnych napędów na wszystkich kurkach przestawczych gazu oraz zaworach powietrza i spalin umożliwia zmianę sposobu sterowania opalaniem baterii. Dotychczas stosowany zbiorowy czas rewersji w opalaniu wszystkich ścian grzewczych zastąpiono rewersją metodą wędrującej przerwy w opalaniu.The use of separate drives on all gas changeover valves as well as air and flue gas valves makes it possible to change the method of controlling battery firing. The collective time of reversion used so far in the firing of all heating walls has been replaced with the reversion method of a traveling break in tanning.

Claims

Patent claims

1. A method of controlling the firing of a coke oven battery, especially in conditions of variable production, characterized in that the firing of individual walls or groups of heating walls is switched on and off individually at specific time intervals, while there is no interruption in the supply of fuel gas to the battery throughout the coking cycle .

2. Coke oven battery firing control system, especially in conditions of variable coke production, characterized by independent control drives on each valve, individual drive on each reversing valve and two drives (3) on each air-exhaust valve.

3. The control method according to p. The method of claim 1, characterized in that the time between switching off successive walls or groups of heating walls is determined by dividing the reversion time of the wall or group of walls by the number of walls or groups of heating walls.

4. The control system as claimed in claim A valve as claimed in claim 2, characterized in that the air / exhaust valve is equipped with a flue gas flow flap (1) and an air flow control flap (2) which open angularly and enable full and smooth flow control.