BR112021012598B1 - Método para detectar um vazamento em um sistema para coqueificar carvão, método para detectar um vazamento de ar em um sistema para coqueificar carvão, método para detectar um vazamento de ar em um sistema para coqueificar carvão sob uma pressão negativa e método para detectar um vazamento de ar entre um sistema de alta pressão e um sistema de baixa pressão - Google Patents
Método para detectar um vazamento em um sistema para coqueificar carvão, método para detectar um vazamento de ar em um sistema para coqueificar carvão, método para detectar um vazamento de ar em um sistema para coqueificar carvão sob uma pressão negativa e método para detectar um vazamento de ar entre um sistema de alta pressão e um sistema de baixa pressão Download PDFInfo
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Abstract
detecção de vazamentos por marcadores gasosos. a presente tecnologia proporciona sistemas e métodos para detectar vazamentos em uma coqueria. em algumas modalidades, a presente tecnologia inclui descarregar um marcador gasoso adjacente a uma superfície que divide pelo menos parcialmente um sistema de alta pressão e um sistema de baixa pressão. o marcador gasoso pode ser medido em um local dentro e/ou a jusante do sistema de baixa pressão para identificar vazamentos na estrutura.
Description
[001] O presente pedido reivindica prioridade ao Pedido de Patente Provisório no U.S. 62/785,728, intitulado “GASEOUS TRACER LEAK DETECTION,” depositado em 28 de dezembro de 2018; Pedido de Patente Provisório no 62/786.096, intitulado “SYSTEMS AND METHODS FOR TREATING A SURFACE OF A COKE PLANT,” depositado em 28 de dezembro de 2018; Pedido de Patente Provisório no 62/786.157, intitulado “COKE PLANT TUNNEL REPAIR AND FLEXIBLE JOINTS,” depositado em 28 de dezembro de 2018; e Pedido de Patente Provisório no 62/786.194, intitulado “COKE PLANT TUNNEL REPAIR AND ANCHOR DISTRIBUTION,” depositado em 28 de dezembro de 2018; estando as revelações dos mesmos incorporados ao presente documento em suas totalidades a título de referência.
[002] A presente tecnologia refere-se, em geral, a sistemas para coqueificar carvão, e, em particular, a sistemas e métodos para detectar um vazamento em um sistema para coqueificar carvão.
[003] Coque é um combustível à base de carbono sólido e uma fonte de carbono usada para derreter e reduzir minério de ferro na produção de aço. Fornos de coqueificação vem sendo usados por muitos anos para converter carvão em coque metalúrgico. Em um processo, coque é produzido carregando-se em lotes carvão pulverizado em um forno que é vedado e aquecido a temperaturas muito altas por 24 a 48 horas sob condições atmosféricas estritamente controladas. Durante o processo de coqueificação, o carvão finamente triturado se devolatiliza e forma uma massa fundida de coque tendo uma porosidade e resistência predeterminadas. Devido ao fato de a produção de coque ser um processo em lote, múltiplos fornos de coque são operados simultaneamente.
[004] Um estilo de coquerias inclui fornos com Recuperação de Calor Horizontal (HHR), que apresentam uma vantagem ambiental exclusiva em relação a fornos de subprodutos químicos com base em uma condição de pressão atmosférica operacional relativa dentro do forno. fornos HHR operam sob pressão negativa, enquanto fornos de subprodutos químicos operam em uma pressão atmosférica ligeiramente positiva. Ambos os tipos de forno são tipicamente construídos por tijolos refratários e outros materiais onde criar um ambiente geralmente hermético a ar pode ser um desafio porque pequenas rachaduras podem se formar nessas estruturas, permitindo, assim, que ar vaze para dentro ou para fora do forno. As rachaduras também podem se formar em estruturas fluidicamente acopladas aos fornos, exacerbando o desafio de criar um ambiente hermético a ar. Em coquerias que operam sob uma pressão negativa, essas rachaduras podem permitir que ar vaze no sistema de modo descontrolado, afetando, assim, a funcionalidade geral da coqueria. E em coquerias que operam sob uma pressão positiva, essas rachaduras podem permitir que gases escapem da planta antes de serem tratados, tornando, assim, mais difícil controlar as condições de coqueificação e aumentar a pegada ambiental da coqueria.
[005] De modo correspondente, identificar vazamentos para que os mesmos possam ser reparados é uma etapa importante em manter uma coqueria em funcionamento. Métodos de detecção de vazamentos atuais são sub ideais por uma variedade de razões. Por exemplo, métodos de detecção de vazamento atuais não permitem que um usuário analise quantitativamente o tamanho de vazamentos, e, portanto, não permite que usuários priorizem reparos de vazamentos problemáticos. Adicionalmente, vazamentos em determinados locais (por exemplo, em uma câmara isolada, no canal de soleira (sole flue), etc.) podem ser difíceis e/ou não possíveis de localizar pelos métodos atuais.
[006] A Figura 1 é uma vista em corte parcial isométrico de uma porção da coqueria com recuperação de calor horizontal configurada de acordo com modalidades selecionadas da presente tecnologia.
[007] A Figura 2A é uma vista em corte parcial isométrica de uma porção de uma bateria para forno de coque de subproduto configurada de acordo com modalidades selecionadas da presente tecnologia.
[008] A Figura 2B é uma ilustração esquemática de uma coqueria de subproduto, incluindo a bateria para forno de coque de subproduto ilustrada na Figura 2A, configurada de acordo com modalidades selecionadas da presente tecnologia.
[009] A Figura 3 é uma ilustração esquemática de uma coqueria com recuperação de calor configurada de acordo com modalidades selecionadas da presente tecnologia.
[010] A Figura 4 é uma ilustração esquemática de uma sonda por aspersão de marcador gasoso configurada de acordo com uma modalidade da presente tecnologia.
[011] A Figura 5 é uma ilustração esquemática de outra sonda por aspersão de marcador gasoso configurada de acordo com outra modalidade da presente tecnologia.
[012] A Figura 6 é um fluxograma de um método 600 para detectar um vazamento de ar em um sistema para coqueificar carvão e de acordo com modalidades selecionadas da presente tecnologia.
[013] A Figura 7 é um fluxograma de um método 700 para detectar um vazamento de ar em um sistema para coqueificar carvão e de acordo com modalidades selecionadas da presente tecnologia.
[014] A Figura 8 é um fluxograma de um método 800 para detectar um vazamento de ar em um sistema para coqueificar carvão e de acordo com modalidades selecionadas da presente tecnologia.
[015] A Figura 9 é um fluxograma de um método 900 para detectar um vazamento de ar em um sistema para coqueificar carvão e de acordo com modalidades selecionadas da presente tecnologia.
[016] A Figura 10 é um fluxograma de um método 1000 para detectar um vazamento de ar em um sistema para coqueificar carvão e de acordo com modalidades selecionadas da presente tecnologia.
[017] A Figura 11 é um fluxograma de um método 1100 para detectar um vazamento de ar em um sistema para coqueificar carvão e de acordo com modalidades selecionadas da presente tecnologia.
[018] A Figura 12 é um fluxograma de um método 1200 para detectar um vazamento de ar em um sistema para coqueificar carvão e de acordo com modalidades selecionadas da presente tecnologia.
[019] A Figura 13 é um fluxograma de um método 1300 para detectar um vazamento de ar em um sistema para coqueificar carvão e de acordo com modalidades selecionadas da presente tecnologia.
[020] A Figura 14 é um fluxograma de um método 1400 para detectar um vazamento de ar em um sistema para coqueificar carvão e de acordo com modalidades selecionadas da presente tecnologia.
[021] A Figura 15 é um fluxograma de um método 1500 para detectar um vazamento de ar em um sistema para coqueificar carvão e de acordo com modalidades selecionadas da presente tecnologia.
[022] A Figura 16 é um fluxograma de um método 1600 para detectar um vazamento entre um sistema de alta pressão e um sistema de baixa pressão.
[023] A Figura 17 é um fluxograma de um método 1700 para detectar um vazamento entre um sistema de alta pressão e um sistema de baixa pressão.
[024] A Figura 18 é uma ilustração gráfica dos resultados de um primeiro teste de detecção de vazamento de marcador gasoso realizado de acordo com modalidades da presente tecnologia.
[025] A Figura 19 é uma ilustração gráfica dos resultados de um segundo teste de detecção de vazamento de marcador gasoso realizado de acordo com modalidades da presente tecnologia.
[026] A presente tecnologia proporciona sistemas e métodos para detectar vazamentos em um sistema para coqueificar carvão (por exemplo, uma coqueria). O sistema e métodos podem incluir descarregar um marcador gasoso em um primeiro local adjacente a um local de vazamento potencial (por exemplo, um local de “teste”) na coqueria, e, após descarregar o marcador gasoso no local de teste, medir uma quantidade do marcador gasoso em um local a jusante do local de teste (por exemplo, em um segundo local com uma pressão menor que o primeiro local). O local a jusante pode ser pelo menos parcialmente fluidicamente isolado a partir do local de teste sob condições operacionais normais sem vazamento. Medir um pico na concentração do marcador gasoso no local a jusante do local de vazamento potencial pode, portanto, indicar que há um vazamento no local de teste. Conforme discutido em maiores detalhes abaixo, a presente tecnologia pode ser usada para detectar vazamentos em uma série de sistemas de coqueria diferentes, incluindo coquerias de subprodutos químicos (“sistema de subproduto”), coquerias com recuperação de calor (“sistema com recuperação de calor”), coquerias tipo colmeia/sem recuperação (“sistemas sem recuperação”), e outros tipos de coquerias conhecidos na técnica.
[027] Coquerias têm uma série de diferentes estruturas que podem ser suscetíveis a formar vazamentos. Por exemplo, sistemas de coque geralmente têm uma pluralidade de fornos de coque para aquecer carvão para produzir coque. Em algumas modalidades, os sistemas de coque também podem incluir uma ou mais câmaras de gás de combustão, uma pluralidade de geradores de vapor de recuperação de calor, um túnel comum fluidicamente acoplado à pluralidade de fornos de coque e/ou a pluralidade de geradores de vapor de recuperação de calor, e/ou outros recursos comuns a coquerias conhecidas na técnica. Devido a uma variedade de razões, várias estruturas e/ou superfícies na coqueria podem ser suscetíveis a rachaduras ou outro desgaste que permite um fluxo de ar entre o ambiente externo e o interior do sistema, ou vice-versa. Esse fluxo de ar pode ser problemático, por exemplo, porque pode tornar desafiador manter uma pressão desejada dentro do sistema, pode tornar desafiador manter uma temperatura adequada para coqueificar carvão, e pode afetar adversamente a qualidade do coque produzido pelo sistema. O fluxo de ar descontrolado também pode aumentar a pegada ambiental de determinadas coquerias. De modo correspondente, a presente tecnologia proporciona sistemas e métodos para detectar vazamentos que permitem que ar entre ou saia do sistema de coqueificação de modo descontrolado e/ou indesejado, ou, de outro modo, afeta o desempenho da coqueria. De modo mais específico, conforme será descrito em detalhes no presente documento, as modalidades selecionadas da presente tecnologia podem, dentre outras coisas, (1) identificar se há um vazamento, (2) identificar um local de um vazamento, e/ou (3) pelo menos analisar semiquantitativamente o tamanho do vazamento. Identificar rachaduras permite que as mesmas sejam reparadas, remendadas, ou, de outro modo, tratadas para mitigar e/ou eliminar os problemas anteriores, dentre outras coisas. Em algumas modalidades, a presente tecnologia permite que vazamentos sejam detectados sem reduzir a temperatura da planta de coqueificação ou colocar a planta de coqueificação “offline” (isto é, o teste pode ser realizado sem interromper a operação da coqueria). Por exemplo, em algumas modalidades, os testes descritos no presente documento podem ser realizados em sistemas tendo temperaturas de 100 graus Celsius ou mais, 500 graus Celsius ou mais, 1.000 graus Celsius ou mais, e/ou 1.500 graus Celsius ou mais, permitindo, assim, que testes sejam realizados sem interromper o ciclo de coqueificação.
[028] Conforme será descrito em maiores detalhes abaixo, a presente tecnologia pode ser aplicada a qualquer número de coquerias, incluindo, por exemplo, sistemas de coqueificação com recuperação de calor e sistemas de coqueificação de subprodutos. Por exemplo, para sistemas com recuperação de calor, várias modalidades da presente tecnologia incluem descarregar um marcador gasoso adjacente a uma superfície voltada para fora da coqueria. Se existir um vazamento entre a superfície voltada para fora e o interior da coqueria, a pressão negativa do sistema com recuperação de calor atrairá o marcador gasoso para dentro da coqueria. De modo correspondente, a quantidade de marcador gasoso dentro do sistema com recuperação de calor pode ser medida em um local a jusante da superfície voltada para fora testada para determinar se o marcador gasoso descarregado no local de vazamento potencial entrou no sistema com recuperação de calor. Se um pico no marcador gasoso for observado no local a jusante dentro do sistema com recuperação de calor, provavelmente há um vazamento na superfície testada. Esse processo pode ser repetido em qualquer número de locais de vazamento potencial. De modo similar, em sistemas de coqueificação de subprodutos, várias modalidades da presente tecnologia incluem descarregar um marcador gasoso em um ambiente de alta pressão adjacente a um ambiente de baixa pressão. Se existir um vazamento entre o ambiente de alta pressão e o ambiente de baixa pressão, o marcador gasoso será detectado no ambiente de baixa pressão.
[029] Conforme será discutido em detalhes no presente documento, o presente sistema é benéfico porque, dentre outras coisas, pode pelo menos parcialmente caracterizar quantitativamente vazamentos e localizar vazamentos em locais onde métodos tradicionais não podem. Por exemplo, a presente tecnologia permite que operadores de coqueria priorizem o reparo de vazamentos mais problemáticos com base na análise quantitativa fornecida. Adicionalmente, a presente tecnologia permite a identificação de vazamentos em locais onde antes era difícil de testar, tais como regiões isoladas do sistema ou no canal de soleira. A presente tecnologia, por exemplo, é capaz de identificar regiões que não tenham um vazamento direto no interior do sistema, mas, ao invés disso, permite ar em uma região entre uma superfície externa e o isolamento. Esse ar pode ser problemático porque pode migrar abaixo do isolamento e entrar no sistema em um local diferente.
[030] Detalhes específicos de várias modalidades da tecnologia revelada serão descritos abaixo com referência a configurações representativas particulares. A tecnologia revelada pode ser praticada de acordo com sistemas de produção de coque tendo outras configurações adequadas. Detalhes específicos que descrevem estruturas ou processos que são bem conhecidos e geralmente associados a sistemas de produção de coque, mas que podem ocultar desnecessariamente alguns aspectos significativos da presente tecnologia não são apresentados na descrição a seguir por motivos de clareza. Ademais, embora a revelação a seguir apresente algumas modalidades dos diferentes aspectos da tecnologia revelada, algumas modalidades da tecnologia podem ter configurações e/ou componentes diferentes daqueles descritos nesta seção. Como tal, a presente tecnologia pode incluir algumas modalidades com elementos adicionais e/ou sem vários dos elementos descritos abaixo com referência às Figuras 1 a 17.
[031] Conforme o uso em questão, os termos “coquerias”, “plantas de coqueificação”, “sistemas de coque,” “sistemas de coqueificação,” “sistemas para coqueificar carvão,” e suas variantes coletivamente se referem a qualquer tipo de coqueria, incluindo coqueria de subprodutos, coquerias com recuperação de calor, coquerias com recuperação de calor horizontal, coquerias sem recuperação, e coquerias sem recuperação horizontal. Ademais, determinados aspectos da presente revelação são descritos no contexto de um tipo de forno específico. No entanto, conforme um indivíduo versado na técnica avaliará, esses aspectos podem ser prontamente adaptados para uso com qualquer tipo de coqueria. De modo correspondente, aspectos da presente revelação não se limitam a um tipo específico de coqueria, exceto onde explicitamente notado em contrário.
[032] Conforme o uso em questão, os termos “sistema de alta pressão” e “sistema de baixa pressão” são usados de maneira relativa. Nem o “sistema de alta pressão” nem o “sistema de baixa pressão” exigem uma pressão acima ou abaixo de uma magnitude específica. De preferência, o termo “sistema de alta pressão” é usado para significar que o sistema tem uma pressão que seja maior que uma pressão em outro sistema adjacente (por exemplo, um sistema de baixa pressão). De modo similar, o termo “sistema de baixa pressão” é usado para significar que o sistema tem uma pressão que seja menor que uma pressão em outro sistema adjacente (por exemplo, um sistema de alta pressão).
[033] Conforme o uso em questão, os termos “a montante” e “a jusante” se referem à direção esperada de fluxo de gás em uma coqueria. Por exemplo, espera- se que o gás flua em uma direção a partir de uma estrutura a montante a uma estrutura a jusante.
[034] Conforme o uso em questão, o termo “tempo de permanência” se refere à duração de tempo que leva para um gás se deslocar entre dois locais. Por exemplo, o primeiro local pode ser qualquer local de teste e o segundo local pode ser qualquer local onde medições são tomadas.
[035] Referências no decorrer deste relatório descritivo a termos relativos como, por exemplo, “geralmente,” “aproximadamente,” e “cerca de” são usadas para significar o valor declarado mais ou menos 10%. Por exemplo, o termo “cerca de 100” se refere a uma faixa de 90 a 110, inclusive.
[036] Referindo-se à Figura 1, ilustra-se uma coqueria 100 que produz coque a partir de carvão em um ambiente de redução. Em geral, a coqueria 100 compreende pelo menos um forno 101, junto a geradores de vapor de recuperação de calor e um sistema de controle de qualidade do ar (por exemplo, um sistema de dessulfuração de gás de escape ou combustão) sendo que ambos são posicionados fluidicamente a jusante a partir dos fornos e ambos são fluidicamente conectados aos fornos por dutos adequados. De acordo com aspectos da revelação, a coqueria pode incluir um forno de coque com recuperação de calor ou um forno de coque sem recuperação de calor, ou um forno de coque com recuperação de calor horizontal ou um forno de coque sem recuperação de calor horizontal. De preferência, a coqueria 100 inclui uma pluralidade de fornos 101 e um túnel comum 102 que é fluidicamente conectado a cada um dos fornos 101 com dutos de captação 103. Um duto de gás resfriado transporta o gás resfriado a partir dos geradores de vapor de recuperação de calor ao sistema de dessulfuração de gás de combustão (flue gas). Fluidicamente conectados e adicionalmente a jusante estão um filtro de mangas para coletar particulados, pelo menos um ventilador de tiragem para controlar a pressão do ar dentro do sistema, e uma chaminé de gás principal for exaurir o gás de escape tratado resfriado ao ambiente. Linhas de vapor interconectam os geradores de vapor de recuperação de calor e uma planta de cogeração de modo que o calor recuperado possa ser utilizado. A coqueria 100 também pode ser fluidicamente conectada a uma chaminé de escape de contorno 104 que pode ser usada para ventilar gases de escape quentes à atmosfera em situações de emergência.
[037] A Figura 1 ilustra quatro fornos 101 com seções cortadas por motivos de clareza. Cada forno 101 compreende uma câmara de forno 110 preferencialmente definida por um piso 111, uma porta frontal 114, uma porta traseira 115 preferencialmente oposta à porta frontal 114, duas paredes laterais 112 estendendo- se para cima a partir do piso 111 intermediário às portas frontal 114 e traseira 115, e uma coroa 113 que forma a superfície superior da câmara de forno 110. O controle do fluxo de ar e pressão dentro do forno 101 pode ser crucial à operação eficiente do ciclo de coqueificação e, portanto, o forno 101 inclui uma ou mais entradas de ar 119 que permitem que ar entre no forno 101. Cada entrada de ar 119 inclui um amortecedor a ar que pode ser posicionado em qualquer número de posições entre totalmente aberta e totalmente fechada para variar a quantidade de fluxo de ar primário no forno 101. Na modalidade ilustrada, o forno 101 inclui uma entrada de ar 119 acoplada à porta frontal 114, que é configurada para controlar o fluxo de ar dentro da câmara de forno 110, e uma entrada de ar 119 acoplada a um canal de soleira 118 posicionado abaixo do piso 111 do forno 101. Alternativamente, uma ou mais entradas de ar 119 são formadas através da coroa 113 e/ou nos dutos de captação 103. Em operação, gases voláteis emitidos a partir do carvão posicionado dentro da câmara de forno 110 são coletados na coroa 113 e são exauridos a jusante no sistema geral em canais de escoamento descendente 117 formados em uma ou ambas as paredes laterais 112. Os canais de escoamento descendente 117 conectam fluidicamente a câmara de forno 110 ao canal de soleira 118. O canal de soleira 118 forma uma trajetória sinuosa abaixo do piso 111 e gases voláteis emitidos a partir do carvão podem ser queimados no canal de soleira 118, gerando, assim, calor para suportar a redução de carvão no coque. Os canais de escoamento descendente 117 são fluidicamente conectados aos canais de captação 116 formados em uma ou ambas as paredes laterais 112. A entrada de ar 119 acoplada ao canal de soleira 118 pode conectar fluidicamente o canal de soleira 118 à atmosfera e pode ser usada para controlar a combustão dentro do canal de soleira 118. O forno 101 também pode incluir uma plataforma 105 adjacente à porta frontal 114 que um funcionário pode ficar de pé e andar para acessar a porta frontal e a câmara de forno 110.
[038] Em operação, coque é produzido nos fornos 101 primeiro carregando- se carvão na câmara de forno 110, aquecendo-se o carvão em um ambiente empobrecido em oxigênio, liberando-se a fração volátil de carvão e, então, oxidando- se os voláteis dentro do forno 101 para capturar e utilizar o calor desprendido. Os voláteis de carvão são oxidados dentro dos fornos durante um ciclo de coqueificação de 48 horas e emitem calor para conduzir regenerativamente a carbonização do carvão em coque. O ciclo de coqueificação começa quando a porta frontal 114 é aberta e o carvão é carregado sobre o piso 111. O carvão sobre o piso 111 é conhecido como leito de carvão. O calor do forno (devido ao ciclo de coqueificação prévio) começa o ciclo de carbonização. De preferência, nenhum combustível adicional além daquele produzido pelo processo de coqueificação é usado. Aproximadamente metade da transferência de calor total ao leito de carvão é radiada ao longo da superfície superior do leito de carvão a partir da coroa de forno de chama luminosa e radiante 113. A outra metade do calor é transferida ao leito de carvão por condução a partir do piso 111, que é aquecido de modo convectivo a partir da volatilização de gases no canal de soleira 118. Dessa forma, uma “onda” de processo de carbonização de fluxo plástico das partículas de carvão e formação de coque coesivo de alta resistência procede a partir dos limites superior e inferior do leito de carvão na mesma taxa, de preferência, encontrando-se no centro do leito de carvão após cerca de 45 a 48 horas.
[039] Qualquer dentre uma série de estruturas, locais, conexões e/ou superfícies dentro da coqueria 100 pode ser suscetível a vazamentos. Os vazamentos podem se formar, por exemplo, no canal de soleira 118, na porta frontal 114, na entrada de ar 119, nos dutos de captação 103 e/ou no túnel comum 102. Outros locais não explicitamente mencionados no presente documento também podem ser suscetíveis a vazamentos. Os vazamentos podem se formar, por exemplo, se uma ou mais rachaduras se estenderem entre uma superfície voltada para fora e uma superfície voltada para dentro do sistema de coqueificação. Os vazamentos também podem ocorrer em pontos conectivos. Quando a coqueria 100 estiver operacional sob uma pressão negativa, tal como em um sistema de recuperação de calor, um vazamento permitirá que ar descontrolado entre na coqueria 100, afetando, assim, a funcionalidade da coqueria 100. De modo correspondente, há necessidade de testar e identificar vazamentos na coqueria 100. Logo, uma sonda 120 é proporcionada para testar por vazamentos em locais de vazamento potencial. Conforme será descrito em detalhes no presente documento, a sonda 120 é configurada para detectar vazamentos na coqueria 100 dispensando-se um marcador gasoso adjacente a um local de vazamento potencial.
[040] A Figura 2A ilustra uma bateria de forno de coque 200 de uma coqueria de subproduto. A bateria de forno de coque 200 inclui uma pluralidade de fornos de coque estreitos verticalmente orientados 202. Durante a operação, carvão é carregado nos fornos 202 e aquecido em uma atmosfera de redução para vaporizar os voláteis em um gás de coque bruto. O gás de coque bruto é transportado a uma planta de subproduto para tratamento, conforme será descrito em maiores detalhes abaixo. A massa de coque restante é empurrada a partir do forno e pode ser arrefecido bruscamente a úmido ou a seco antes de seu transporte para um alto-forno para processamento adicional, conforme conhecido na técnica art.
[041] Os fornos de coque 202 são aquecidos através queimando-se combustível gasoso e permitindo-se que os gases aquecidos ocupem câmaras de combustão (flue chambers) 204 posicionadas ao redor dos fornos 202. Em algumas modalidades, cada forno 202 pode compartilhar uma câmara de combustão de aquecimento comum 204 com um forno adjacente 202. A planta 200 pode incluir, ainda, um túnel de gás de refugo 206 e uma pluralidade de dutos 208 que conectam fluidicamente as câmaras de combustão 204 e o túnel de gás de refugo 206. O combustível gasoso pode ser queimado adjacente às câmaras de combustão 204 para gerar um gás de combustão quente que pode entrar nas câmaras de combustão 204 e aquecer os fornos de coque 202. O gás de combustão pode, então, entrar no túnel de gás de refugo 206 através da pluralidade de dutos 208 e ser transportados a uma chaminé de exaustão (não mostrada).
[042] A bateria de forno de coque 200 também inclui uma pluralidade de ventilações de gás de coque bruto 210 fluidicamente conectadas às câmaras de forno 202. Após o gás de coque bruto ser vaporizado a partir do carvão aquecido nas câmaras de forno 202, as ventilações de gás de coque bruto transportam o gás bruto a partir das câmaras de forno 202 a um canal coletor principal 212. O canal coletor principal 212 entrega as ventilações de gás de coque bruto a uma planta de tratamento de subproduto, conforme descrito em detalhes em relação à Figura 2B. O gás de forno de coque bruto pode incluir uma mistura de vapor d’água, metano de hidrogênio, nitrogênio, monóxido de carbono, dióxido de carbono e/ou vários hidrocarbonetos. O gás de forno de coque bruto também pode incluir vapores de alcatrão, vapores de óleo leve, naftaleno, vapor, gás de amônia, gás de sulfeto de hidrogênio, gás de cianeto de hidrogênio, e/ou outros contaminantes em várias quantidades. Tipicamente, o gás de coque bruto é tratado em uma planta de tratamento de subproduto para transformar o gás bruto em gases combustíveis ambientalmente amigáveis.
[043] A Figura 2B é uma ilustração esquemática da bateria de forno de coque 200 operacionalmente acoplada à coqueria de subproduto 250 para processar o gás de forno de coque bruto. Conforme ilustrado, a coqueria de subproduto 250 recebe gás de coque bruto através do canal coletor principal 212. À medida que o gás de coque bruto sai da coqueria de subproduto 202, o mesmo é resfriado por um resfriador de gás primário (não mostrado) e passa através de uma câmara de condensação de gás 252. O resfriador de gás primário resfria o gás bruto para remover vapor d’água. Resfriadores de gás primário adequados incluem resfriadores do tipo aspersão e resfriadores do tipo tubo horizontal. À medida que o gás bruto é resfriado, a água, alcatrão e naftaleno se condensam, deixando para trás um condensado na câmara de condensação de gás 252. Em seguida, o gás flui através de uma câmara de precipitação de alcatrão 254. Os precipitadores de alcatrão podem usar eletrodos de alta tensão para carregar as partículas de alcatrão no gás e, subsequentemente, capturar as partículas de alcatrão através de atração eletrostática. Após fluir através da câmara de precipitação de alcatrão 254, o gás flui através de uma câmara de remoção de amônia 256. Amônia é removida do gás na câmara de remoção de amônia 256. Por exemplo, amônia pode ser removida do gás através do contato do gás com uma solução de ácido sulfúrico para formar sulfato de amônio. Em outro exemplo, a amônia é removida do gás usando uma solução de monofosfato de amônio para produzir amônia anidra. Então, os gás fluir através de uma câmara de coleta de naftaleno 258, uma câmara de coleta de benzeno 260 e uma câmara de remoção de sulfeto de hidrogênio (não mostrada). O gás eliminado pode, então, ser armazenado em um retentor de gás (não mostrado). Conforme um indivíduo versado na técnica avaliará, entretanto, o projeto da coqueria de subproduto 250 pode ser alterado para incluir câmaras adicionais ou menos que expressamente ilustrado e descrito no presente documento. De modo similar, as várias câmaras de tratamento podem ser dispostas de modo que os gases brutos fluam através das câmaras em qualquer sequência. Essas alterações estão dentro do escopo da presente tecnologia.
[044] Assim como na coqueria 100, a coqueria de subproduto 200 pode ser suscetível a vazamentos que podem permitir que ar entre no sistema e/ou gases fluam descontroladamente a partir de um local de alta pressão a um local de baixa pressão. Conforme um indivíduo versado na técnica avaliará, o local de alta pressão pode ser interno ou externo à coqueria 200, e o local de baixa pressão pode ser interno ou externo à coqueria 200, dependendo da configuração da planta 200. Vazamentos podem se formar, por exemplo, mas portas dos fornos, nas câmaras de combustão 204, no túnel de gás de refugo 206, nos dutos 208, nas ventilações de gás de coque bruto 210, e/ou no canal coletor principal 212. Os vazamentos também podem se formar sob o isolamento, por exemplo, nas câmaras de combustão 204. Outros locais não mencionados explicitamente no presente documento também podem ser suscetíveis a vazamentos (por exemplo, em uma área de feixe em espaço de ar, em um duto frio, por ventiladores, etc.). Os vazamentos podem se formar, por exemplo, se uma ou mais rachaduras se estenderem entre uma superfície voltada para fora e uma superfície voltada para dentro do sistema de coqueificação. Vazamentos também podem ocorrer em juntas conectivas e sob/através do isolamento. Quando a coqueria 200 estiver operando sob uma pressão positiva, um vazamento pode permitir que gás de forno de coque bruto ou outros poluentes fluam para fora do sistema e para dentro do ambiente circundante. De modo correspondente, há uma necessidade de testar e identificar vazamentos na coqueria 200. Logo, conforme ilustrado na Figura 2A, a sonda 220 é configurada para detectar vazamentos na coqueria 200 dispensando-se um marcador gasoso adjacente a locais de vazamento potencial. A sonda 220 é configurada para detectar vazamentos na coqueria dispensando-se um marcador gasoso adjacente a um local de vazamento potencial. Logo, a sonda 220 pode ser movida a qualquer local adjacente a um local de vazamento potencial. Por exemplo, a sonda 220 pode ser uma sonda portátil que um usuário pode levar entre os locais de vazamento potencial. De modo correspondente, a sonda 220 pode permitir que um usuário verifique de modo relativamente rápido múltiplos locais para vazamentos. Conforme será descrito em maiores detalhes abaixo, a presente tecnologia inclui, ainda, um detector configurado para detectar o marcador gasoso. O detector pode ser posicionado em qualquer local a jusante da sonda 220.
[045] A Figura 3 é uma ilustração esquemática de uma coqueria com recuperação de calor configurada para operar sob uma pressão negativa. Conforme ilustrado na Figura 3, proporciona-se uma pluralidade de fornos de coque com recuperação de calor 302 para coqueificar carvão. Os fornos de coque 302 são fluidicamente conectados a uma pluralidade de geradores de vapor de recuperação de calor 304 por um túnel comum 306. Um duto de gás resfriado 308 transporta gás resfriado a partir dos geradores de vapor de recuperação de calor 204 a um sistema de controle de qualidade do ar 310 (por exemplo, um sistema de dessulfuração de gás de combustão). Fluidicamente conectados e adicionalmente a jusante estão um filtro de mangas 312 para coletar particulados, pelo menos um ventilador de tiragem 314 para controlar a pressão do gás de combustão dentro do sistema, e uma chaminé de gás principal 316 (por exemplo, uma chaminé de exaustão) for exaurir o gás de escape tratado resfriado ao ambiente.
[046] Uma sonda 320 para dispensar um marcador gasoso é ilustrada como sendo posicionada adjacente à pluralidade de fornos 302. Conforme descrito no presente documento, a sonda é configurada para detectar vazamentos na coqueria dispensando-se um marcador gasoso adjacente a um local de vazamento potencial. Logo, a sonda 320 pode ser movida a qualquer local adjacente a um local de vazamento potencial. Por exemplo, a sonda 320 pode ser uma sonda portátil que um usuário pode levar entre os locais de vazamento potencial. De modo correspondente, a sonda 320 pode permitir que um usuário verifique de modo relativamente rápido múltiplos locais para vazamentos. Conforme adicionalmente ilustrado na Figura 3, a presente tecnologia inclui um detector 322 configurado para detectar o marcador gasoso dentro da coqueria 320. Na Figura 3, o detector é posicionado adjacente à chaminé de gás principal 316. No entanto, em outras modalidades, o detector 322 pode ser posicionado em qualquer local a jusante da sonda 320.
[047] Referindo-se à Figura 2A e a Figura 3, as sondas 220, 320 podem ser qualquer dispositivo configurado para dispensar um marcador gasoso. Por exemplo, as sondas 220, 320 podem incluir uma válvula configurada para controlar a liberação do marcador gasoso. Em algumas modalidades, as sondas 220, 320 podem descarregar um volume conhecido do marcador gasoso, um volume constante do marcador gasoso, ou um volume conhecido e constante do marcador gasoso. O detector 322 pode ser qualquer dispositivo configurado para medir uma quantidade do marcador gasoso. Por exemplo, o detector 322 pode ser um espectrômetro de massa ou outro dispositivo adequado. Em algumas modalidades, o detector 322 é operacionalmente acoplado a uma bomba a vácuo ou outro mecanismo configurado para atrair ar para dentro da amostra. O detector pode ser móvel ou fixo. Por exemplo, em algumas modalidades, o detector 322 é um detector portátil ou outro detector móvel e pode ser levado entre múltiplos locais. Em outras modalidades, o detector 322 é preso ou, de outro modo, afixado a uma estrutura da coqueria 320. Por exemplo, o detector 322 pode ser temporariamente afixado a uma estrutura da coqueria 320 enquanto um teste é realizado, ou pode ser afixado a uma estrutura da coqueria 320 por um período mais longo (por exemplo, semipermanentemente, permanentemente, etc.). Em algumas modalidades, os detectores podem ser móveis para garantir que uma leitura precisa possa ser coletada.
[048] A Figura 4 ilustra uma modalidade de uma sonda 400. Em algumas modalidades, as sondas 220, 320 são geralmente similares à sonda 400. A sonda 400 inclui uma região de extremidade proximal 402 configurada para receber um marcador gasoso a partir de um suprimento de marcador gasoso 420 (por exemplo, um recipiente de armazenamento de gás). Por exemplo, a sonda 400 pode incluir uma mangueira 403 fluidicamente acoplada ao suprimento de marcador gasoso 420. A sonda também inclui uma região de extremidade distal 404, configurada para descarregar o marcador gasoso. Por exemplo, a região de extremidade distal 404 pode incluir um bocal de aspersão 415. Movendo-se em uma direção proximal à distal, a sonda 400 pode incluir um regulador de pressão 406, um medidor 408, uma válvula manual 410, e uma válvula de mola bidirecional 412. Ao regulador de pressão 406 pode ser fixado a um suprimento de marcador gasoso 420 e pode regular a quantidade de marcador gasoso 420 que fluir através da sonda 400. O medidor pode retratar visualmente a pressão na sonda 400. A válvula de mola bidirecional 412 pode controlar a descarga do marcador gasoso através do bocal de aspersão 415. Em algumas modalidades, a válvula de mola bidirecional é uma válvula de mola direcional manualmente operada.
[049] A Figura 5 ilustra uma modalidade de uma sonda de aspersão com volume conhecido 500. Em algumas modalidades, as sondas 220, 320 são geralmente similares à sonda 500. A sonda 500 inclui uma região de extremidade proximal 502 configurada para receber um marcador gasoso a partir de um suprimento de marcador gasoso 520 (por exemplo, um recipiente de armazenamento de gás). Por exemplo, a sonda 500 pode incluir uma mangueira 503 fluidicamente acoplada ao suprimento de marcador gasoso 420. A sonda também inclui uma região de extremidade distal 504 configurada para descarregar o marcador gasoso. Por exemplo, a região de extremidade distal 404 pode incluir um bocal de aspersão 515. Movendo-se em uma direção proximal à distal, a sonda 500 pode incluir um regulador de pressão 506, um primeiro medidor 508, uma primeira válvula manual 510, um recipiente de volume conhecido 518, um segundo medidor 516, uma segunda válvula manual 514 e uma válvula de mola bidirecional 512. Utilizando-se o regulador de pressão 506, o recipiente de volume conhecido 518 pode ser preenchido a uma pressão constante e vedado a partir do suprimento de marcador gasoso 520. Os conteúdos do recipiente de volume conhecido 518 podem ser descarregados através da válvula de mola bidirecional, logo, uma quantidade conhecida e constante de volume é liberada através do bocal de aspersão 515. O recipiente de volume conhecido 518 pode, então, ser novamente preenchido à mesma pressão constante, garantindo, assim, que o volume de marcador gasoso dispensado pela sonda 500 permaneça constante. Conforme um indivíduo versado na técnica avaliará a partir da revelação do presente documento, outras sondas adequadas para descarregar uma substância gasosa podem ser usadas sem divergir do escopo da presente tecnologia.
[050] Uma série de marcadores gasosos pode ser adequada para uso com a presente tecnologia. Por exemplo, em algumas modalidades, o marcador gasoso pode ser qualquer composto que não esteja, de outro modo, presente no sistema e seja detectável em um local no sistema. Em algumas modalidades, o marcador gasoso já pode estar presente no sistema e/ou ambiente. Conforme será descrito abaixo, esses marcadores podem ser usados porque uma medição de linha de base do marcador gasoso já presente no sistema pode ser tomada e ajustada.
[051] Em algumas modalidades, o marcador gasoso é um marcador não combustível (por exemplo, é pelo menos parcialmente estável e não totalmente degradado no sistema). Por exemplo, o marcador gasoso não combustível pode compreender qualquer molécula ou elemento não reativo. Exemplos de marcadores gasosos não reativos adequados incluem os gases nobres, incluindo, mas sem limitação, hélio, neon, argônio, xênon, e seus isótopos. Outros exemplos de marcadores gasosos adequados incluem gases não nobres como gás de flúor. Ainda outro exemplo de marcadores gasosos adequados são marcadores nucleares, como trítio.
[052] O marcador gasoso pode exibir determinadas características de fluxo uma vez misturado com outros gases dentro do sistema. Por exemplo, em algumas modalidades, o marcador gasoso pode fluir através de parte ou geralmente de todo o sistema com um fluxo geralmente turbulento. Em outras modalidades, o fluxo do marcador gasoso pode ser geralmente turbulento em pelo menos uma região do sistema. Em algumas modalidades, o fluxo do marcador gasoso através do sistema pode, ainda, ser caracterizado por seu número de Reynolds. Por exemplo, em algumas modalidades, o marcador gasoso pode exibir um número de Reynolds de cerca de 4.000 ou mais, cerca de 10.000 ou mais, cerca de 25.000 ou mais, cerca de 50.000 ou mais, ou cerca de 100.000 ou mais em pelo menos uma região do sistema. Ademais, em algumas modalidades, o marcador gasoso também pode se mover através do sistema em um tempo de permanência relativamente curto. Por exemplo, dependendo do tamanho do sistema, o tempo de permanência pode ser 120 segundos ou menos, 90 segundos ou menos, 60 segundos ou menos, 45 segundos ou menos, 30 segundos ou menos, e/ou 15 segundos ou menos. Conforme um indivíduo versado na técnica avaliará, as características de fluxo dependem, dentre outras coisas, das condições adjacentes ao sistema de coqueificação e dentro do mesmo. No entanto, a presente tecnologia proporciona testes de marcador gasoso que funcionam em sistemas de coqueificação que exibem uma ampla variedade de características de fluxo, incluindo sistemas tendo características de fluxo como um fluxo turbulento, números de Reynolds altos, e/ou tempos de permanência relativamente curtos.
[053] As Figuras 6 a 17 são fluxogramas de métodos para detectar vazamentos de acordo com a presente tecnologia. Para melhor descrever a presente tecnologia, determinados aspectos dos métodos são destacados enquanto se discutem as figuras específicas. No entanto, um indivíduo versado na técnica reconhecerá que a presente tecnologia pode incluir algumas modalidades com elementos adicionais e/ou sem vários dos elementos descritos abaixo com referência às Figuras 6 a 17. Portanto, qualquer etapa discutida em relação a um método abaixo pode ser incluída em qualquer outro método exceto onde explicitamente declarado em contrário. Ademais, descrições de determinadas etapas previamente descritas em detalhes podem ser encurtadas para evitar repetições desnecessárias. Um indivíduo versado na técnica reconhecerá que muitos dos métodos abaixo incluem etapas similares, e que a descrição de uma etapa pode ser igualmente aplicável à outra etapa similar.
[054] A Figura 6 é um fluxograma de um método 600 para detectar um vazamento de ar em um sistema configurado para coqueificar carvão sob uma pressão negativa. O método 600 começa descarregando-se um marcador gasoso adjacente a um local de vazamento potencial (por exemplo, qualquer estrutura que divide pelo menos parcialmente um sistema de alta pressão e um sistema de baixa pressão) no sistema (etapa de processo 602). Conforme discutido previamente, o local de vazamento potencial pode ser qualquer site no sistema que pode permitir que ar externo entre no sistema de modo descontrolado. Por exemplo, locais de vazamento potencial incluem, mas não se limitam a, canais de soleira, câmaras de forno, portas frontais dos fornos, portas traseiras dos fornos, entradas de ar, dutos de captação e/ou túnel comum, bem como juntas de conexão ou dutos entre os ditos locais. Se o local de vazamento potencial incluir um vazamento, o diferencial de pressão entre a parte interna do sistema e o ambiente externo sugará o marcador gasoso no sistema. Uma vez dentro do sistema, o marcador gasoso se moverá em uma direção jusante afastando-se do vazamento e em direção a um local a jusante (por exemplo, uma chaminé de exaustão).
[055] O método 600 continua medindo-se a quantidade de marcador gasoso em um local dentro do sistema e a jusante do local de vazamento potencial (etapa de processo 604). Medições podem ser feitas por qualquer dispositivo adequado para monitorar continuamente um volume ou quantidade de marcador gasoso (por exemplo, um espectrômetro de massa, etc.). As medições podem ser feitas em qualquer local a jusante a partir do local de vazamento potencial (por exemplo, uma chaminé de exaustão, uma coluna de destilação, etc.). Medindo-se um marcador gasoso em um local a jusante a partir do local de vazamento potencial, qualquer marcador gasoso que entrou no local de vazamento potencial durante a etapa 602 pode ser detectado. De modo correspondente, detectar um pico no marcador gasoso durante a etapa 604 indica que provavelmente há um vazamento no local de vazamento potencial. Se nenhum pico no marcador gasoso for detectado, nenhum marcador gasoso entrou no sistema durante a etapa 602, e, portanto, provavelmente não há um vazamento no local de vazamento potencial.
[056] A Figura 7 é um fluxograma de um método 700 para detectar um vazamento de ar em um sistema configurado para coqueificar carvão sob uma pressão negativa após considerar qualquer marcador gasoso já presente no sistema. O método começa medindo-se uma quantidade de linha de base de marcador gasoso em um primeiro local em um sistema para coqueificar carvão (etapa de processo 702). A medição de linha de base pode ser feita em qualquer parte no sistema. Por exemplo, a medição de linha de base pode ser tomada em um local a montante a partir da superfície a ser testada. Em outras modalidades, a medição de linha de base pode ser tomada em um local a jusante ou adjacente à superfície a ser testada. Tomandose uma medição de linha de base da quantidade de marcador gasoso no sistema antes de qualquer teste, o operador pode considerar qualquer marcador gasoso que já possa estar presente no sistema de testes anteriores e/ou de outra fonte, permitindo, assim, que o operador determine que uma medição subsequente de marcador gasoso ocorre devido a um vazamento permitindo o marcador gasoso no sistema e não um marcador gasoso previamente presente. Em algumas modalidades, o operador pode opcionalmente zerar o dispositivo de medição de marcador gasoso de modo que a quantidade de linha de base de marcador gasoso meça como zero no dispositivo. Como consequência, detectar qualquer marcador gasoso no sistema durante um teste de vazamento de marcador gasoso subsequente indicará que há um vazamento. Em outras modalidades, o marcador gasoso ambiente pode ser ajustado após o teste.
[057] O método 700 continua descarregando-se um marcador gasoso adjacente a um local de vazamento potencial no sistema que esteja a montante a partir do primeiro local (etapa de processo 704). Conforme previamente discutido, o local de vazamento potencial pode ser qualquer local no sistema que possa permitir que ar externo entre no sistema de maneira descontrolada. Por exemplo, locais de vazamento potencial incluem, mas não se limitam a, canais de soleira, câmaras de forno, portas frontal dos fornos, portas traseiras dos fornos, entradas de ar, dutos de captação, e/ou túnel comum, bem como quaisquer juntas de conexão ou dutos entre os ditos locais. Se o local de vazamento potencial incluir um vazamento, o diferencial de pressão entre a parte interna do sistema e o ambiente externo sugará o marcador gasoso para dentro do sistema. Uma vez dentro do sistema, o marcador gasoso se moverá em uma direção a jusante afastando-se do local de vazamento potencial e em direção a um local a jusante.
[058] O método 700 continua medindo-se continuamente a quantidade de marcador gasoso no primeiro local por um período que começa quando o marcador gasoso for descarregado no local de vazamento potencial (etapa de processo 706). Medindo-se o marcador gasoso no primeiro local, qualquer marcador gasoso que entrar no local de vazamento potencial durante a etapa 704 pode ser detectado. O período pode ser qualquer período de tempo aproximadamente igual ao tempo que leva para que o marcador gasoso se desloque a partir do local de vazamento potencial ao primeiro local. Por exemplo, o período pode ser determinado dividindo-se a distância entre o primeiro local e o local de vazamento potencial pela velocidade média do marcador gasoso entre o primeiro local e o local de vazamento potencial. Em algumas modalidades, esse tempo pode ser 120 segundos ou menos, 90 segundos ou menos, 60 segundos ou menos, 45 segundos ou menos, 30 segundos ou menos, e/ou 15 segundos ou menos.
[059] O método 700 continua comparando-se a quantidade de linha de base de marcador gasoso com a quantidade de marcador gasoso observada durante o período para determinar se existe um vazamento no local de vazamento potencial (etapa de processo 708). Se o dispositivo de medição tiver sido zerado na etapa 702 de modo que a leitura de linha de base do marcador gasoso seja zero, qualquer marcador gasoso detectado durante o período provavelmente entrou no sistema através de um vazamento no local de vazamento potencial. Se o dispositivo de medição não tiver sido zerado, um pico na quantidade de marcador gasoso durante o período provavelmente indica que o marcador gasoso entrou no sistema através de um vazamento no local de vazamento potencial. O método 700 pode ser opcionalmente repetido descarregando-se um marcador gasoso em um segundo local de vazamento potencial a montante a partir do primeiro local, e repetindo-se as etapas 704, 706 e 708.
[060] A Figura 8 é um fluxograma de um método 800 para detectar um vazamento de ar em um sistema configurado para coqueificar carvão sob uma pressão negativa. O método 800 inclui medir uma quantidade de linha de base de marcador gasoso em uma chaminé de exaustão (etapa de processo 802). Conforme previamente descrito em detalhes em relação à Figura 7, medir uma quantidade de linha de base de marcador gasoso pode ajudar a considerar qualquer quantidade de marcador gasoso já presente no sistema. O método 800 inclui, ainda, descarregar um volume do marcador gasoso adjacente a um local de vazamento potencial (etapa de processo 804). De modo similar ao método 700, o local de vazamento potencial deve estar situado a montante onde a quantidade de linha de base do marcador gasoso foi medida. Nesse caso, o local de vazamento potencial deve estar a montante a partir da chaminé de exaustão. O método 800 continua monitorando-se a quantidade de marcador gasoso na chaminé de exaustão por um período que começa quando o marcador gasoso é descarregado no local de vazamento potencial (etapa de processo 806). Devido ao fato de a chaminé de exaustão estar a jusante a partir do local de vazamento potencial, qualquer marcador gasoso que entra no sistema no local de vazamento pode ser detectado na chaminé de exaustão. Logo, o método 800 continua comparando-se a quantidade de linha de base de marcador gasoso com a quantidade de marcador gasoso observada durante o período para determinar se existe um vazamento no local de vazamento potencial (etapa de processo 808). Se o dispositivo de medição tiver sido zerado na etapa 802 de modo que a leitura de linha de base de marcador gasoso seja zero, qualquer marcador gasoso detectado durante o período provavelmente entrou no sistema através de um vazamento no local de vazamento potencial. Se o dispositivo de medição não tiver sido zerado, um pico na quantidade de marcador gasoso durante o período provavelmente indica que o marcador gasoso entrou no sistema através de um vazamento no local de vazamento potencial.
[061] A Figura 9 é um fluxograma de um método 900 para detectar um vazamento de ar em um sistema configurado para coqueificar carvão sob uma pressão negativa. O método 900 inclui medir uma quantidade de linha de base de marcador gasoso em um local a jusante (etapa de processo 902). Conforme se pode avaliar a partir do supracitado, um local a jusante é qualquer local a jusante dos locais a serem testados para vazamentos. E, conforme previamente discutido acima, medir uma quantidade de linha de base de marcador gasoso pode ajudar a considerar qualquer quantidade do marcador gasoso já presente no sistema.
[062] O método 900 inclui, ainda, injetar uma primeira quantidade de um marcador gasoso no sistema em um primeiro local, em que o primeiro local é adjacente a um local de vazamento conhecido ou outro local que permita que ar entre no sistema (etapa de processo 904). Injetar o marcador gasoso no sistema permite que um operador determine como o marcador gasoso se comportará uma vez dentro do sistema. Por exemplo, a presença do marcador gasoso será monitorada no local a jusante, logo, pode-se determinar um tempo de permanência para que a primeira quantidade de marcador gasoso se desloque a partir do primeiro local ao local a jusante (etapa de processo 906). Pode ser útil determinar o tempo de permanência porque ele define o período de tempo para medir para o marcador gasoso quando o mesmo tiver sido aspergido em um local de vazamento potencial.
[063] O método 900 continua similarmente ao método 700. Por exemplo, o método 900 inclui descarregar uma segunda quantidade do marcador gasoso adjacente a um local de vazamento potencial (etapa de processo 908), monitorando continuamente a quantidade do marcador gasoso no local a jusante que começa quando o marcador gasoso for descarregado no local de vazamento potencial e dura por um período igual ao tempo de permanência (etapa de processo 910), e comparando a quantidade de linha de base do marcador gasoso com a quantidade do marcador gasoso observada durante o período igual ao tempo de permanência para determinar se existe um vazamento no local de vazamento potencial (etapa de processo 912). Se o dispositivo de medição tiver sido zerado na etapa 902 de modo que a leitura de linha de base do marcador gasoso seja zero, qualquer marcador gasoso detectado durante o período provavelmente entrou no sistema através de um vazamento no local de vazamento potencial. Se o dispositivo de medição não tiver sido zerado, um pico na quantidade de marcador gasoso durante o período provavelmente indica que o marcador gasoso entrou no sistema através de um vazamento no local de vazamento potencial.
[064] A Figura 10 ilustra um método para detectar um vazamento e estimar semiquantitativamente o tamanho do vazamento. Na Figura 10, o método 1000 começa similarmente ao método 900: medindo uma quantidade de linha de base do marcador gasoso em um local a jusante (etapa de processo 1002). O método 1000 continua injetando-se uma primeira quantidade conhecida do marcador gasoso no sistema em um primeiro local, em que o primeiro local é adjacente a um local de vazamento conhecido ou outro local que permita que ar entre no sistema (etapa de processo 1004). Conforme será descrito em detalhes abaixo, injetar uma quantidade conhecida de marcador gasoso pode auxiliar em definir quantitativamente vazamentos. Para injetar uma quantidade conhecida de marcador gasoso, um operador pode usar uma sonda configurada para dispensar uma quantidade conhecida e constante do marcador gasoso. Por exemplo, a sonda 400 ou a sonda 500, descritas acima em relação às Figuras 4 e 5, podem ser utilizadas para descarregar uma quantidade conhecida de marcador gasoso. Conforme descrito acima em relação ao método 900, injetar o marcador gasoso no sistema permite que um operador determine como o marcador gasoso se comportará uma vez dentro do sistema. Por exemplo, a presença do marcador gasoso será monitorada no local a jusante, logo, pode-se determinar um tempo de permanência para que a primeira quantidade de marcador gasoso se desloque a partir do primeiro local ao local a jusante (etapa de processo 706).
[065] O método 1000 continua descarregando-se uma segunda quantidade conhecida de marcador gasoso adjacente a um local de vazamento potencial (etapa de processo 1008), monitorando continuamente a quantidade de marcador gasoso que começa quando o marcador gasoso for descarregado no local de vazamento potencial e dura por pelo menos um período igual ao tempo de permanência (etapa de processo 1010), e comparando a quantidade de linha de base do marcador gasoso com a quantidade do marcador gasoso observada durante o período igual ao tempo de permanência para determinar (i) se existe um vazamento no local de vazamento potencial, e (ii) o tamanho do vazamento (etapa de processo 1012). Em relação à determinação se existe um vazamento, o método 1000 opera em uma maneira genericamente similar aos métodos descritos acima: se o dispositivo de medição tiver sido zerado na etapa 1002 de modo que a leitura de linha de base de marcador gasoso seja zero, qualquer marcador gasoso detectado durante o período provavelmente entrou no sistema através de um vazamento no local de vazamento potencial, e se o dispositivo de medição não tiver sido zerado, um pico na quantidade de marcador gasoso durante o período provavelmente indica que o marcador gasoso entrou no sistema através de um vazamento no local de vazamento potencial. No entanto, devido ao fato de a quantidade de marcador gasoso injetado na etapa 1004 e descarregada na etapa 1008 serem conhecidas, o tamanho relativo do vazamento também pode ser determinado. Por exemplo, a quantidade descarregada nas etapas 1004 e 1008 pode ser igual. Visto que a primeira quantidade conhecida do marcador gasoso é injetada no sistema, a quantidade medida no local a jusante seguindo essa injeção pode representar um limite superior esperado na quantidade de marcador gasoso que poderia ser observada na etapa 1010. Logo, a quantidade do marcador gasoso observada na etapa 1010 pode ser comparada à quantidade do marcador gasoso observada na etapa seguinte 1004 para obter uma estimativa semiquantitativa do tamanho do vazamento.
[066] A Figura 11 ilustra um método exemplificador para determinar qual dos dois vazamentos potenciais é maior. Na Figura 11, o método 1100 começa com a medição de uma quantidade de linha de base de um marcador gasoso em um local a jusante (etapa de processo 1102), descarregando uma primeira quantidade conhecida do marcador gasoso adjacente a um primeiro local de vazamento (etapa de processo 1104), e monitorando continuamente uma primeira quantidade do marcador gasoso por um primeiro período que começa quando o marcador gasoso for descarregado adjacente ao primeiro local de vazamento potencial (etapa de processo 1106). O método 1100 continua comparando-se a quantidade de linha de base do marcador gasoso com a primeira quantidade de marcador gasoso observada durante o primeiro período para determinar se existe um primeiro vazamento no primeiro local de vazamento potencial (etapa de processo 1108). Se um pico na quantidade de marcador gasoso acima da quantidade de linha de base for observado durante o primeiro período, provavelmente há um vazamento no primeiro local de vazamento potencial. O método 1100 inclui, ainda, descarregar uma segunda quantidade conhecida de marcador gasoso adjacente a um segundo local de vazamento potencial (etapa de processo 1110). A fim de medir semiquantitativamente o tamanho relativo de um vazamento potencial, a segunda quantidade conhecida de marcador gasoso deve ser aproximadamente igual e/ou igual à primeira quantidade conhecida. Para isso, um operador pode usar uma sonda configurada para dispensar uma quantidade conhecida e constante de marcador gasoso. Por exemplo, a sonda 400 ou a sonda 500, descritas acima em relação às Figuras 4 e 5, podem ser utilizadas para descarregar uma quantidade conhecida e constante de marcador gasoso. Em seguida, o método 1100 inclui monitorar continuamente a segunda quantidade de marcador gasoso no local a jusante por um segundo período que começa quando o marcador gasoso for descarregado no segundo local de vazamento potencial (etapa de processo 1112). O segundo período deve ser aproximadamente igual e/ou igual ao primeiro período. O método 1100 continua comparando-se a quantidade de linha de base do marcador gasoso com a segunda quantidade do marcador gasoso para determinar se existe um segundo vazamento no segundo local de vazamento potencial (etapa de processo 1114). Se um pico na quantidade de marcador gasoso acima da quantidade de linha de base for observado durante o segundo período, provavelmente há um vazamento no segundo local de vazamento potencial.
[067] O método 1100 continua determinando-se se o primeiro vazamento ou o segundo vazamento é maior. Para isso, a primeira quantidade do marcador gasoso observada durante o primeiro período é comparada à segunda quantidade do marcador gasoso observada durante o segundo período (etapa de processo 1116). Visto que a primeira quantidade conhecida e a segunda quantidade conhecida de marcador gasoso descarregado adjacente ao primeiro e segundo locais de vazamento potencial são iguais, a quantidade de marcador gasoso observada durante o primeiro e segundo períodos pode indicar se o primeiro ou segundo vazamento é maior. Por exemplo, se mais marcador gasoso for detectado durante o primeiro período do que durante o segundo período, o primeiro vazamento provavelmente é maior que o segundo vazamento. De modo similar, se mais marcador gasoso for detectado durante o segundo período do que durante o primeiro período, o segundo vazamento provavelmente é maior que o primeiro vazamento. Essas informações podem ser úteis, por exemplo, em priorizar qual vazamento consertar primeiro.
[068] A Figura 12 ilustra outro método exemplificador para detectar vazamentos e identificar qual dos dois vazamentos potenciais é maior. O método 1200 na Figura 12 é similar ao método 1100, exceto pelo fato de que inclui determinar um tempo de permanência para definir precisamente o período para monitorar o marcador gasoso após a aplicação do marcador gasoso a um local de vazamento potencial. O método 1200 começa medindo-se uma quantidade de linha de base de marcador gasoso em um local a jusante, que compreende uma primeira medição (etapa de processo 1202). O método 1200 continua injetando-se um primeiro volume conhecido do marcador gasoso no sistema em um primeiro local que seja adjacente a um local de vazamento conhecido ou outro local que permite que ar entre no sistema (etapa de processo 1204). A partir disso, um tempo de permanência para que a primeira quantidade conhecida do marcador gasoso se desloque a partir do primeiro local ao local a jusante é determinado (etapa de processo 1206). O método 1200 continua descarregando-se uma segunda quantidade conhecida do marcador gasoso adjacente a um primeiro local de vazamento (etapa de processo 1208), e medindo-se continuamente uma segunda quantidade do marcador gasoso por um período igual ao tempo de permanência, que compreende uma segunda medição (etapa de processo 1210). O método 1200 continua comparando-se a primeira medição com a segunda medição para determinar se existe um primeiro vazamento no primeiro local de vazamento potencial (etapa de processo 1212). Se um pico na quantidade de marcador gasoso acima da quantidade de linha de base for observado durante a primeira medição, provavelmente há um vazamento no primeiro local de vazamento potencial.
[069] De modo similar à Figura 11, o método 1100 inclui, ainda, descarregar uma terceira quantidade conhecida de marcador gasoso adjacente a um segundo local de vazamento potencial (etapa de processo 1114). A fim de medir semiquantitativamente o tamanho relativo de um vazamento potencial, a segunda quantidade conhecida de marcador gasoso deve ser aproximadamente igual e/ou igual à primeira quantidade conhecida. Para isso, um operador pode usar uma sonda configurada para dispensar uma quantidade conhecida e constante de marcador gasoso. Por exemplo, a sonda 400 ou a sonda 500, descritas acima em relação às Figuras 4 e 5, podem ser utilizadas para injetar uma quantidade conhecida e constante de marcador gasoso. A seguir, o método 1100 inclui medir continuamente a terceira quantidade de marcador gasoso no local a jusante por pelo menos um período igual ao tempo de permanência, que compreende uma terceira medição (etapa de processo 1116). O método 1100 continua comparando-se a primeira medição com a segunda medição para determinar se existe um segundo vazamento no segundo local de vazamento potencial (etapa de processo 1118). Se um pico na quantidade de marcador gasoso acima da quantidade de linha de base for observado durante o segundo período, provavelmente há um vazamento no segundo local de vazamento potencial.
[070] O método 1100 continua determinando-se se o primeiro vazamento ou o segundo vazamento é maior. Para isso, a segunda medição é comparada à primeira medição (etapa de processo 1016). Visto que a primeira quantidade conhecida e a segunda quantidade conhecida de marcador gasoso descarregado adjacente ao primeiro e segundo locais de vazamento potencial são iguais, a quantidade relativa de marcador gasoso na segunda e terceira medições pode indicar se o primeiro ou segundo vazamento é maior. Por exemplo, se mais marcador gasoso for detectado durante a segunda medição, o primeiro vazamento provavelmente é maior que o segundo vazamento. De modo similar, se mais marcador gasoso for detectado durante a terceira medição, o segundo vazamento provavelmente é maior que o primeiro vazamento. Essas informações podem ser úteis, por exemplo, em priorizar qual vazamento consertar primeiro.
[071] A Figura 13 é um método exemplificador de definir e comparar quantitativamente vazamentos. Na Figura 13, o método 1300 inclui injetar uma primeira quantidade conhecida de um marcador gasoso no sistema em um primeiro local adjacente a um local de vazamento conhecido ou outro local que permita que ar entre no sistema (etapa de processo 1302). Em algumas modalidades, o primeiro local deve permitir que uma quantidade substancial do marcador gasoso entre no sistema. Por exemplo, em uma modalidade, a primeira quantidade conhecida do marcador gasoso é descarregada diretamente no sistema. O método 1300 continua medindo-se uma primeira quantidade do marcador gasoso em um local a jusante do primeiro local (etapa de processo 1304). A seguir, um primeiro gráfico de volume versus tempo da primeira quantidade do marcador gasoso é gerado (etapa de processo 1306). Por exemplo, medições contínuas tomadas com um espectrômetro de massa podem ser graficamente representadas em um gráfico de volume versus tempo. Para definir o período ao gráfico, um tempo de permanência para que o marcador gasoso se mova através do sistema pode ser opcionalmente determinado conforme descrito em detalhes acima. No entanto, em algumas modalidades, um período pode ser igual a 240 segundos ou menos, 120 segundos ou menos, 90 segundos ou menos, 60 segundos ou menos, 45 segundos ou menos, 30 segundos ou menos, e/ou 15 segundos ou menos. Gráficos resultantes podem incluir, por exemplo, uma inclinação, um ou mais pontos de inflexão, e uma magnitude (por exemplo, área sob a curva). A inclinação e magnitude do gráfico podem constituir parâmetros quantitativos do volume do marcador gasoso detectado. Por exemplo, uma magnitude maior (por exemplo, área sob a curva) indica que mais marcador gasoso entrou no sistema. Os pontos de inflexão e/ou o número de picos em concentração podem, por exemplo, indicar se o marcador gasoso entrou no sistema em um único local, ou se entrou em um ou mais locais.
[072] O método 1300 continua descarregando-se uma segunda quantidade conhecida do marcador gasoso adjacente a um primeiro local de vazamento potencial (etapa de processo 1308). A segunda quantidade do marcador gasoso deve ser aproximadamente igual à primeira quantidade conhecida. O método 1300 inclui, ainda, medir uma segunda quantidade do marcador gasoso no local a jusante do primeiro local, em que o local a jusante também se encontra a jusante do segundo local de vazamento potencial (etapa de processo 1310), e gerar um segundo gráfico de volume versus tempo da segunda quantidade do marcador gasoso, em que o gráfico inclui uma inclinação, pontos de inflexão, e uma magnitude (etapa de processo 1312). Isso pode ser realizado de maneira similar conforme descrito acima em relação à etapa 1306.
[073] O primeiro gráfico de volume versus tempo e o segundo gráfico de volume versus tempo podem ser comparados para determinar (i) se existe um vazamento no local de vazamento potencial, e (ii) o tamanho do vazamento. Para determinar se existe um vazamento, o segundo gráfico de volume versus tempo pode ser analisado. Se existir um pico na quantidade de marcador gasoso observada, provavelmente há um vazamento. Para determinar o tamanho do vazamento, o primeiro e segundo gráficos de volume versus tempo podem ser comparados. Visto que o primeiro gráfico de volume versus tempo resultou a partir da injeção de marcador gasoso no sistema, o mesmo quantifica o comportamento do marcador gasoso se aproximadamente todo o marcador gasoso entrou no sistema. Logo, o segundo gráfico de volume versus tempo pode ser comparado ao primeiro gráfico de volume versus tempo para determinar quantitativamente determinadas características do vazamento. Por exemplo, se a magnitude sob a curva do segundo gráfico se aproximar da magnitude sob a curva do primeiro gráfico, o vazamento é relativamente grande (por exemplo, mais marcador gasoso foi capaz de entrar no sistema através do vazamento). Se a magnitude sob a curva do segundo gráfico for muito menor que o primeiro gráfico, o vazamento é relativamente pequeno (por exemplo, menos marcador gasoso foi capaz de entrar no sistema através do vazamento). De modo similar, a distância entre os pontos de inflexão pode indicar se o marcador gasoso entrou através de um único vazamento ou através de dois ou mais vazamentos. Se existirem múltiplos pontos de inflexão espaçados entre si, o marcador gasoso pode ter entrado através de múltiplos vazamentos, com cada ponto de inflexão indicando um vazamento separado. Em algumas modalidades, os dados coletados a partir de um ou mais testes descritos no presente documento podem ser analisados usando um algoritmo ou outro software de modelagem computacional. Em algumas modalidades, os dados são analisados para determinar uma taxa de vazamento estimada (por exemplo, em lbs/h e/ou O2%). Essa modelagem também pode prever a redução da taxa de vazamento após o reparo de um ou mais vazamentos específicos e pode ajudar um usuário a priorizar qual(is) vazamento(s) reparar primeiro. Ademais, embora o método 1300 seja descrito anteriormente em relação à medição de um volume do marcador gasoso e à geração de um gráfico de volume versus tempo, um indivíduo versado na técnica reconhecerá que outras medições correspondentes a uma quantidade do marcador gasoso (por exemplo, massa, moles, etc.) podem ser utilizadas.
[074] A Figura 14 é um método exemplificador de acordo com a presente tecnologia que permite que um usuário teste para determinação de vazamentos em uma primeira região de um sistema de coqueificação, e, se um vazamento for encontrado, teste regiões menores dentro da primeira região para determinar onde o vazamento está. Na Figura 14, o método 1400 inclui aspergir uma primeira região voltada para fora de um sistema para coqueificar carvão com um marcador gasoso (etapa de processo 1402). A primeira região voltada para fora do sistema pode ser qualquer região do sistema que possa ser suscetível a vazamentos. O tamanho da primeira região pode ser variável: por exemplo, em algumas modalidades, a primeira região pode estar entre cerca de 1,524 metro (5 pés quadrados) e cerca de 15,24 metros (50 pés quadrados). o método continua medindo-se o marcador gasoso no sistema em um local a jusante da primeira região voltada para fora (etapa de processo 1404). Se um pico no marcador gasoso for detectado, há um vazamento dentro da primeira região voltada para fora. De modo correspondente, para determinar um local mais preciso do vazamento dentro da primeira região, uma segunda região voltada para fora posicionada dentro da primeira região voltada para fora e tendo uma área superficial menor do que a primeira região voltada para fora pode ser aspergida com um marcador gasoso (etapa de processo 1406). O marcador gasoso será medido em um local a jusante da segunda região voltada para fora (etapa de processo 1408). Se um marcador gasoso for detectado, provavelmente há um vazamento dentro da segunda região. Se nenhum marcador gasoso for detectado, provavelmente não há vazamentos na segunda região. As etapas 1306 e 1308 podem ser repetidas em outras sub-regiões da primeira região voltada para fora para determinar se existem outros vazamentos em outras regiões da primeira região voltada para fora.
[075] A Figura 15 ilustra um método exemplificador para combinar um teste de detecção de vazamento de marcador gasoso com um teste visualmente baseado em fumaça ou gás colorido. Na Figura 15, o método 1500 começa aspergindo-se uma região voltada para fora de um sistema para coqueificar carvão com um marcador gasoso (etapa de processo 1502), e medir a quantidade do marcador gasoso no sistema em um local a jusante da primeira região voltada para fora (etapa de processo 1504). Se um pico na quantidade de marcador gasoso for detectado, provavelmente há um vazamento dentro da região voltada para fora. Para melhor determinar onde o vazamento está dentro da primeira região voltada para fora, um dispositivo configurado para dispensar fumaça ou gás colorido pode ser dispensado adjacente à região voltada para fora (etapa de processo 1506). Um exemplo desse dispositivo é uma bomba de fumaça. No entanto, qualquer dispositivo configurado para dispensar fumaça e/ou gás colorido pode ser adequado. Após o dispositivo ter dispensado a fumaça ou gás colorido, um usuário observará a fumaça ou gás colorido para detectar uma sub-região da região voltada para fora que tem uma ou mais rachaduras (etapa de processo 1508). As rachaduras podem ser detectadas, por exemplo, observando- se fumaça ou gás colorido sendo sugados no sistema em uma sub-região, indicando, assim, que há um vazamento na sub-região.
[076] A Figura 16 ilustra outro método exemplificador para detectar um vazamento entre um sistema de alta pressão e um sistema de baixa pressão. Na Figura 16, o método 1600 inclui injetar um marcador gasoso em um sistema de alta pressão em um primeiro local adjacente a um sistema de baixa pressão (etapa de processo 1602). Por exemplo, o marcador gasoso pode ser injetado adjacente a uma estrutura configurada para dividir pelo menos parcialmente o sistema de alta pressão e o sistema de baixa pressão. Em algumas modalidades, o sistema de alta pressão e o sistema de baixa pressão são projetados para serem fluidicamente isolados. Por exemplo, o sistema de alta pressão e o sistema de baixa pressão podem estar em isolamento fluídico completo, ou o sistema de alta pressão e o sistema de baixa pressão podem ser projetados de modo que não sejam conectados fluidicamente de modo descontrolado (por exemplo, uma conexão fluídica inclui um amortecedor controlável para isolar fluidicamente o sistema de alta pressão e o sistema de baixa pressão). Uma vez que o marcador gasoso tiver sido injetado no sistema de alta pressão, a quantidade de marcador gasoso é medida em um segundo local dentro (ou a jusante) do sistema de baixa pressão (etapa de processo 1604). Devido ao fato de o sistema de alta pressão e o sistema de baixa pressão serem projetados para serem fluidicamente isolados, detectar um pico na quantidade de marcador gasoso no sistema de baixa pressão indica que há um vazamento entre o sistema de alta pressão e o sistema de baixa pressão. Em algumas modalidades, o sistema de alta pressão é um sistema de coqueificação de subproduto, e o sistema de baixa pressão é externo ao sistema de coqueificação de subproduto. Em algumas modalidades, o sistema de alta pressão é um primeiro aspecto de um sistema de coqueificação de subproduto (por exemplo, um forno), e o sistema de baixa pressão é um segundo aspecto do sistema de coqueificação de subproduto (por exemplo, uma câmara de combustão que circunda do forno). Em ainda outras modalidades, o sistema de alta pressão é o ambiente externo e o sistema de baixa pressão é um sistema de coqueificação com recuperação de calor.
[077] A Figura 17 ilustra outro método exemplificador para detectar um vazamento entre um sistema de alta pressão e um sistema de baixa pressão. Na Figura 17, o método 1700 inclui injetar um marcador gasoso em um sistema de alta pressão em um primeiro local adjacente a um sistema de baixa pressão (etapa de processo 1702), e medir a quantidade de marcador gasoso em um segundo local dentro do sistema de baixa pressão (etapa de processo 1704). O sistema de alta pressão e/ou o sistema de baixa pressão podem ser uma ou mais regiões dentro de uma coqueria de subproduto (por exemplo, fornos, câmaras de combustão, etc.). Em algumas modalidades, o gás dentro do sistema de alta pressão pode eventualmente alcançar o sistema de baixa pressão através de um ou mais dutos de conexão, independentemente de se existe um vazamento entre o sistema de alta pressão e o sistema de baixa pressão. Logo, em algumas modalidades, gás ou ar no sistema de alta pressão podem entrar no sistema de baixa pressão, mesmo se não houver vazamento entre os sistemas de alta pressão e de baixa pressão. De modo correspondente, em algumas modalidades, um único pico na quantidade de marcador gasoso medido não indica necessariamente que há um pico. De preferência, detectar múltiplos picos temporalmente espaçados (por exemplo, um primeiro pico e um segundo pico) na quantidade de marcador gasoso no segundo local indica a presença potencial de um vazamento entre o sistema de alta pressão e o sistema de baixa pressão (etapa de processo 1706). O primeiro pico pode ocorrer dentro de um primeiro período de tempo que começa quando o marcador gasoso for injetado (por exemplo, menos de 5 segundos, menos de 10 segundos, menos de 15 segundos, menos de 20 segundos etc.), e o segundo pico pode ocorrer durante um segundo período de tempo que começa quando o marcador gasoso for injetado (por exemplo, mais de 5 segundos, mais de 10 segundos, mais de 15 segundos, mais de 20 segundos, etc.). O primeiro pico pode representar um marcador gasoso que entra no sistema de baixa pressão através de um vazamento, e o segundo pico pode representar um marcador gasoso que entra no sistema de baixa pressão através de um ou mais dutos de conexão. Em algumas modalidades, o sistema de alta pressão é um primeiro aspecto de um sistema de coqueificação de subproduto, e o sistema de baixa pressão é um segundo aspecto de um sistema de coqueificação de subproduto.
[078] Outras modalidades da presente tecnologia integram aspectos dos testes de marcador gasoso descritos no presente documento com um sistema de monitoramento de coqueria. Por exemplo, as coquerias descritas no presente documento podem incluir vários sensores (por exemplo, sensores de oxigênio) que detectam continuamente ou pelo menos semicontinuamente a presença de uma substância ou molécula alvo (por exemplo, oxigênio). Se uma alteração inexplicada na concentração da substância ou molécula alvo for captada pelo sensor (por exemplo, se a concentração de oxigênio medida aumentar inesperadamente), o sistema de monitoramento pode enviar um alerta a um usuário. O alerta pode declarar que uma anomalia foi captada, e/ou pode incluir informações mais detalhadas como um local suspeito de um problema (por exemplo, vazamento) que causa a anomalia. O alerta pode direcionar o usuário ao dito local para realizar um teste de marcador gasoso conforme descrito no presente documento para identificar mais precisamente o vazamento, identificar o local preciso do vazamento, e/ou analisar semiquantitativamente um tamanho do vazamento. Em algumas modalidades, o sistema de monitoramento também pode incluir um detector de marcador gasoso (por exemplo, um detector de hélio, etc.) de modo que um usuário não precise implantar um detector de marcador gasoso após receber o alerta e antes de conduzir o teste de marcador gasoso.
[079] Os exemplos a seguir são fornecidos para ilustrar adicionalmente as modalidades da presente tecnologia e não devem ser interprestados como limitantes ao escopo da presente tecnologia. Até o ponto em que determinadas modalidades ou recursos da mesma são mencionados, servem meramente para os propósitos de ilustração e, exceto onde especificado em contrário, não são destinados a limitarem a presente tecnologia. Compreender-se-á que muitas variações podem ser feitas nos procedimentos descritos embora ainda permaneçam dentro dos limites da presente tecnologia. Essas variações são destinadas a serem incluídas no escopo da tecnologia presentemente revelada.
[080] Um teste de marcador gasoso representativo de algumas modalidades da presente tecnologia foi realizado para detectar vazamentos em ou ao redor de um gerador de vapor com recuperação de calor em um sistema de coqueificação com recuperação de calor. Um detector de hélio foi colocado a jusante a partir do gerador de vapor com recuperação de calor adjacente à chaminé principal na saída dos ventiladores de tiragem induzidos, embora em outros exemplos, outros locais a jusante a partir da superfície testada possam ser usados, conforme descrito em detalhes acima. O detector foi posicionado para medir a concentração de hélio dentro do sistema de coqueificação com recuperação de calor. Antes de testar para determinação de vazamentos, um volume conhecido de hélio foi injetado em uma captação de forno aberto enquanto o detector estava registrando a concentração de hélio. O tempo entre a injeção de hélio na captação de forno aberto e a detecção do hélio no detector a jusante definiu um tempo de permanência para o hélio. Uma vez que o tempo de permanência tiver sido determinada, e com o detector de hélio que monitora continuamente níveis de hélio, hélio foi descarregado usando uma sonda geralmente similar à sonda 400. De modo mais específico, o hélio foi aspergido em várias superfícies voltadas para fora dos geradores de vapor de recuperação de calor. Conforme discutido anteriormente, a presente tecnologia permite que um usuário teste sequencialmente múltiplas superfícies para determinação de vazamentos. De modo correspondente, a sonda foi usada para aspergir várias superfícies do gerador de vapor com recuperação de calor enquanto o detector de hélio estava registrando continuamente a concentração de hélio dentro do sistema. Os resultados dos testes são ilustrados na Figura 18. O eixo geométrico x representa o tempo (em segundos), e o eixo geométrico y representa a concentração de hélio detectada pelo espectrômetro de massa (por exemplo, a taxa de vazamento LR). Conforme ilustrado na Figura 18, o detector de hélio mediu dois picos primários em concentração de hélio (marcados A e B, respectivamente). Com base no tempo de permanência que lev para que o hélio flua do vazamento ao detector de hélio, o local de um vazamento associado ao primeiro pico pode ser calculado. Por exemplo, o primeiro pico A foi medido aproximadamente 30 segundos após aspergir uma primeira superfície externa do gerador de vapor com recuperação de calor, e o segundo pico B foi medido aproximadamente 30 segundos após aspergir uma segunda superfície externa do gerador de vapor com recuperação de calor. De modo correspondente, o gráfico indica que há um primeiro vazamento na primeira superfície externa e um segundo vazamento na segunda superfície externa. No presente exemplo, o primeiro vazamento foi associado a uma porção atravessada do gerador de vapor com recuperação de calor (por exemplo, um duto atravessado), e o segundo vazamento foi associado a um cotovelo do gerador de vapor com recuperação de calor. A área sob o primeiro pico A e a área sob o segundo pico B podem ser calculadas para avaliar semiquantitativamente a magnitude do vazamento. Por exemplo, supondo que outras variáveis são aproximadamente iguais, tal como a quantidade de hélio descarregado em cada local de teste, Se a área sob a curva no primeiro pico A for maior que a área sob a curva no segundo pico B, o vazamento indicado pelo primeiro pico A provavelmente é maior (isto é, permitindo um fluxo de ar maior no sistema) que o vazamento indicado pelo segundo pico B.
[081] Um teste de marcador gasoso representativo de algumas modalidades da presente tecnologia foi realizado para detectar vazamentos em ou ao redor de um gerador de vapor com recuperação de calor em um sistema de coqueificação com recuperação de calor. Um detector de hélio foi colocado a jusante a partir do gerador de vapor com recuperação de calor adjacente à chaminé principal na saída dos ventiladores de tiragem induzidos, embora em outros exemplos, outros locais a jusante a partir da superfície testada possam ser usados, conforme descrito em detalhes acima. O detector foi posicionado para medir uma concentração de hélio dentro do sistema de coqueificação com recuperação de calor. Antes de testar para vazamentos, um volume conhecido de hélio foi injetado em uma captação de forno aberto enquanto o detector estava registrando a concentração de hélio. O tempo entre a injeção de hélio na captação de forno aberto e a detecção do hélio no detector a jusante definiu um tempo de permanência para o hélio. Uma vez que o tempo de permanência tiver sido determinado, e com o detector de hélio monitorando continuamente níveis de hélio, hélio foi descarregado usando uma sonda geralmente similar à sonda 400. De modo mais específico, o hélio foi aspergido em várias superfícies voltadas para fora dos fornos que são projetados para serem fluidicamente isolados a partir do interior do sistema. Os resultados dos testes são ilustrados na Figura 19. O eixo geométrico x representa o tempo (em segundos), e o eixo geométrico y representa a concentração de hélio detectada pelo detector de hélio. A linha tracejada representa a concentração de hélio, e a área sombreada em cinza escuro abaixo da linha tracejada representa o hélio detectado menos a quantidade de controle de hélio (por exemplo, uma quantidade ambiente de hélio não introduzida através de um teste). De modo correspondente, picos na área sombreada em cinza escuro refletem o hélio entrando no sistema de maneira descontrolada, tal como através de um vazamento. Cada medição A-H representa uma estrutura testada diferente (por exemplo, uma primeira porta de forno, uma primeira parede lateral de forno, uma segunda porta de forno, uma segunda parede lateral de forno, etc.). A Tabela 1 reporta os resultados numéricos do teste:
[082] A concentração de hélio detectado chegou ao pico após aspergir as superfícies B e F. Por exemplo, a concentração do hélio detectado chegou ao pico a partir de cerca de 3,40E-7 Atm.cc/s após aspergir a superfície A a cerca de 1,6E-6 Atm.cc/s após aspergir a superfície B. Isso indica que mais hélio entrou no sistema após aspergir a superfície B do que após aspergir a superfície A. De modo similar, a concentração de hélio detectado chegou ao pico a partir de cerca de 3,6E-7 Atm.cc/s após aspergir a superfície E a cerca de 1,0E-6 Atm.cc/s após aspergir a superfície F. De modo correspondente, isso indica que mais hélio entrou no sistema após aspergir a superfície F do que após aspergir a superfície E. Quaisquer dos valores anteriores podem ser comparados para determinar quais superfícies estão permitindo que mais ar entre no sistema.
[083] Conforme se pode avaliar a partir da revelação supracitada, os sistemas e métodos representativos descritos anteriormente podem ser combinados de várias formas para alcançar os resultados desejados. De modo correspondente, esta revelação não é destinada a ser exaustiva nem limitar a presente tecnologia às formas precisas reveladas no presente documento. Muito embora modalidades específicas sejam reveladas no presente documento por propósitos ilustrativos, várias modificações equivalentes são possíveis sem divergir da presente tecnologia, conforme os indivíduos com conhecimento comum na técnica reconhecerão. Em alguns casos, estruturas e funções bem conhecidas não foram mostradas nem descritas em detalhes para evitar obscurecer desnecessariamente a descrição das modalidades da presente tecnologia. Embora as etapas dos métodos possam ser apresentadas no presente documento em uma ordem particular, modalidades alternativas podem realizar as etapas em uma ordem diferente. De modo similar, determinados aspectos da presente tecnologia revelados no contexto de modalidades particulares podem ser combinados ou eliminados em outras modalidades. Adicionalmente, embora vantagens associadas a determinadas modalidades da presente tecnologia possam ter sido reveladas no contexto dessas modalidades, outras modalidades da presente tecnologia podem ter sido reveladas no contexto dessas modalidades, outras modalidades também podem exibir essas vantagens, e nem todas as modalidades precisam necessariamente exibir essas vantagens ou outras vantagens reveladas no presente documento para se enquadrar no escopo da tecnologia. De modo correspondente, a revelação e tecnologia associada podem abranger outras modalidades não expressamente mostradas ou descritas no presente documento.
[084] No decorrer desta revelação, os termos no singular “um,”, “uma,” “o” e “a ” incluem referentes no plural exceto onde o contexto indicar claramente em contrário. De modo similar, exceto onde a palavra “ou” for expressamente limitada para significar apenas um único item exclusivo a partir dos outros itens em referência a uma lista de dois ou mais itens, então, o uso de “ou” nessa lista deve ser interpretado como incluindo (a) qualquer item único na lista, (b) todos os itens na lista, ou (c) qualquer combinação de itens na lista. Adicionalmente, o termo “compreender” é usado para significar incluindo pelo menos o(s) recurso(s) citado(s) de modo que qualquer número maior do mesmo recurso e/ou tipos adicionais de outros recursos não seja excluído. Referência no presente documento a “uma (1) modalidade,” “uma modalidade,” ou formulações similares significa que um recurso, estrutura, operação ou característica particular descrito em conexão à modalidade pode ser incluído em pelo menos uma modalidade da presente tecnologia. Logo, os surgimentos dessas frases ou formulações no presente documento não estão necessariamente todos se referindo à mesma modalidade. Adicionalmente, vários recursos, estruturas, operações ou características particulares podem ser combinados em qualquer maneira adequada em uma ou mais modalidades.
Claims (36)
1. Método para detectar um vazamento em um sistema para coqueificar carvão, o método CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: operar um sistema de baixa pressão dentro de uma estrutura que compreende isolamento e em um ambiente de pressão negativa e alta temperatura de pelo menos 1.000 graus Celsius, o sistema de baixa pressão sendo configurado para produzir coque e compreendendo uma passagem que inclui pelo menos um forno tendo uma câmara de forno, pelo menos uma câmera de canal de soleira (sole flue chamber) fluidicamente acoplada à câmara de forno, um túnel fluidicamente acoplado à câmara de canal de soleira e um ventilador de tiragem fluidicamente acoplado ao túnel e configurado para controlar uma pressão do ar dentro da câmara de forno; descarregar um marcador gasoso em um sistema de alta pressão adjacente à estrutura para permitir que o marcador gasoso flua através da passagem, em que o fluxo através da passagem é caracterizado por um número de Reynolds de pelo menos 4.000 e um tempo de permanência, o número de Reynolds e o tempo de permanência sendo dependentes da operação do ventilador de tiragem e da passagem do sistema de baixa pressão, a estrutura sendo configurada para isolar fluidamente o sistema de alta pressão e o sistema de baixa pressão; e após descarregar o marcador gasoso, medir uma quantidade do marcador gasoso em um local dentro e/ou a jusante do sistema de baixa pressão a jusante de pelo menos dentre câmara de forno, câmara de canal de soleira ou túnel, em que uma quantidade medida do marcador gasoso acima de uma quantidade predeterminada no local dentro do sistema de baixa pressão indica que há um vazamento na estrutura.
2. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o sistema para coqueificar carvão é uma coqueria com recuperação de calor, uma coqueria sem recuperação de calor ou uma coqueria de subproduto.
3. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende, ainda: medir uma quantidade de linha de base do marcador gasoso antes de descarregar o marcador gasoso adjacente à estrutura; e comparar a quantidade de linha de base do marcador gasoso com o marcador gasoso medido após descarregar o marcador gasoso adjacente à estrutura para determinar se há um vazamento.
4. Método, de acordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADO pelo fato de que medir uma quantidade de linha de base de marcador gasoso compreende ainda zerar uma leitura em um dispositivo de medição.
5. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que medir a quantidade de marcador gasoso no local compreende medir continuamente a quantidade de marcador gasoso por um período.
6. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o marcador gasoso se mistura com outros gases no sistema para coqueificar carvão, e em que o fluxo do marcador gasoso e outros gases é turbulento em pelo menos uma região do sistema entre a estrutura e o local.
7. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que descarregar o marcador gasoso adjacente à estrutura compreende descarregar o marcador gasoso dentro de 5,08 centímetros (duas polegadas) da estrutura.
8. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que descarregar o marcador gasoso adjacente à estrutura compreende aspergir o marcador gasoso por uma primeira superfície voltada para fora do sistema para coqueificar carvão.
9. Método, de acordo com a reivindicação 8, CARACTERIZADO pelo fato de que descarregar o marcador gasoso compreende descarregar uma primeira quantidade do marcador gasoso adjacente à estrutura, o método compreende ainda descarregar uma segunda quantidade do marcador gasoso adjacente à estrutura se um vazamento for detectado na estrutura, em que a segunda quantidade do marcador gasoso é aspergida em uma segunda área de superfície voltada para fora do sistema posicionada dentro e menor do que uma primeira área de superfície externa da primeira superfície externa.
10. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o marcador gasoso é um composto (a) que, de outro modo, não esteja presente no sistema e (b) que seja detectável no local.
11. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o marcador gasoso é um gás nobre.
12. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o marcador gasoso é hélio.
13. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a estrutura inclui isolamento.
14. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que as etapas de descarregar e medir a quantidade de marcador gasoso são realizadas sem desligar a operação do sistema para coqueificar carvão.
15. Método para detectar um vazamento em um sistema para coqueificar carvão, o método CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: operar um sistema de baixa pressão dentro de uma estrutura que compreende isolamento e em um ambiente de pressão negativa e alta temperatura de pelo menos 1.000 graus Celsius, o sistema de baixa pressão sendo configurado para produzir coque e compreendendo uma passagem que inclui pelo menos um forno tendo uma câmara de forno, pelo menos uma câmera de canal de soleira (sole flue chamber) fluidicamente acoplada à câmara de forno, um túnel fluidicamente acoplado à câmara de canal de soleira e um ventilador de tiragem fluidicamente acoplado ao túnel e configurado para controlar uma pressão do ar dentro da câmara de forno; injetar uma primeira quantidade conhecida de marcador gasoso no sistema em um primeiro local para permitir que o marcador gasoso flua pela passagem, em que o fluxo pela passagem é caracterizado por um número de Reynolds de pelo menos 4.000 e um tempo de permanência, o número de Reynolds e o tempo de permanência sendo dependentes da operação do ventilador de tiragem e da passagem do sistema de baixa pressão, em que o primeiro local é adjacente a um local de vazamento conhecido ou outro local que permita a entrada de ar no sistema de baixa pressão; medir uma primeira quantidade teste do marcador gasoso em um local a jusante do primeiro local e pelo menos um dentre a câmara de forno, a câmara de canal de soleira ou o túnel; gerar um primeiro gráfico de volume versus tempo da primeira quantidade teste do marcador gasoso; descarregar uma segunda quantidade conhecida do marcador gasoso adjacente a um primeiro local de vazamento em potencial, em que a segunda quantidade conhecida é igual à primeira quantidade conhecida; medir uma segunda quantidade teste do marcador gasoso no local a jusante do primeiro local, em que o local a jusante do primeiro local também está a jusante do primeiro local de vazamento em potencial; gerar um segundo gráfico de volume versus tempo da segunda quantidade teste do marcador gasoso; e comparar o primeiro e o segundo gráficos para determinar (i) se há um vazamento no primeiro local de vazamento em potencial e/ou (ii) o tamanho do vazamento.
16. Método, de acordo com a reivindicação 15, CARACTERIZADO pelo fato de que: o primeiro gráfico de volume versus tempo tem uma primeira inclinação, um ou mais primeiros pontos de inflexão, e uma primeira magnitude; e o segundo gráfico de volume versus tempo tem uma segunda inclinação, um ou mais segundos pontos de inflexão, e uma segunda magnitude.
17. Método, de acordo com a reivindicação 16, CARACTERIZADO pelo fato de que o tamanho do vazamento é determinado comparando-se a primeira inclinação com a segunda inclinação e/ou comparando-se a primeira magnitude com a segunda magnitude.
18. Método, de acordo com a reivindicação 16, CARACTERIZADO pelo fato de que a primeira magnitude corresponde a uma primeira área sob a curva e a segunda magnitude corresponde a uma segunda área sob a curva.
19. Método, de acordo com a reivindicação 16, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende ainda comparar a distância entre um ou mais primeiros pontos de inflexão com a distância entre um ou mais segundos pontos de inflexão para determinar se existe um vazamento ou múltiplos vazamentos.
20. Método, de acordo com a reivindicação 15, CARACTERIZADO pelo fato de que injetar a primeira quantidade do marcador gasoso no sistema e descarregar a segunda quantidade do marcador gasoso adjacente ao primeiro local de vazamento potencial compreende usar uma sonda por aspersão de marcador gasoso, a sonda incluindo: um regulador; um recipiente de volume conhecido contendo um volume conhecido do marcador gasoso; e uma válvula configurada para dispensar um volume conhecido do marcador gasoso igual à primeira e segunda quantidades conhecidas do marcador gasoso.
21. Método, de acordo com a reivindicação 15, CARACTERIZADO pelo fato de que o sistema compreende uma pluralidade de fornos de coque, uma pluralidade de geradores de vapor de recuperação de calor, e um túnel comum fluidicamente acoplado à pluralidade de fornos de coque e à pluralidade de geradores de vapor de recuperação de calor.
22. Método para detectar um vazamento de ar em um sistema para coqueificar carvão, o método CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: operar um sistema de baixa pressão dentro de uma estrutura que compreende isolamento e em um ambiente de pressão negativa e alta temperatura de pelo menos 1.000 graus Celsius, o sistema de baixa pressão sendo configurado para produzir coque e compreendendo uma passagem que inclui pelo menos um forno tendo uma câmara de forno, pelo menos uma câmera de canal de soleira (sole flue chamber) fluidicamente acoplada à câmara de forno, um túnel fluidicamente acoplado à câmara de canal de soleira e um ventilador de tiragem fluidicamente acoplado ao túnel e configurado para controlar uma pressão do ar dentro da câmara de forno; medir uma quantidade de linha de base de um marcador gasoso em um primeiro local de um sistema de alta pressão para permitir que o marcador gasoso flua através da passagem, em que o fluxo através da passagem é caracterizado por um número de Reynolds de pelo menos 4.000 e um tempo de permanência, o número de Reynolds e o tempo de permanência sendo dependentes da operação do ventilador de tiragem e da passagem do sistema de baixa pressão; injetar uma primeira quantidade do marcador gasoso no sistema de baixa pressão em um segundo local a montante do primeiro local, em que o segundo local é adjacente a um local de vazamento conhecido ou outro local que permite que ar entre no sistema de baixa pressão; determinar um tempo de permanência para que a primeira quantidade do marcador gasoso se desloque a partir do segundo local ao primeiro local; descarregar uma segunda quantidade do marcador gasoso adjacente a um primeiro local de vazamento potencial a montante a partir do primeiro local; medir uma quantidade do marcador gasoso no primeiro local que começa quando o marcador gasoso é descarregado no primeiro local de vazamento potencial por um primeiro período igual ou mais longo que o tempo de permanência; e comparar a quantidade de linha de base do marcador gasoso com a quantidade do marcador gasoso medida durante o primeiro período para determinar se há um vazamento no primeiro local de vazamento potencial.
23. Método, de acordo com a reivindicação 22, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende, ainda: descarregar uma terceira quantidade do marcador gasoso adjacente a um segundo local de vazamento potencial; medir uma quantidade do marcador gasoso no primeiro local que começa quando o marcador gasoso é descarregado no segundo local de vazamento potencial e dura por um segundo período igual ou mais longo que o tempo de permanência; e comparar a quantidade de linha de base do marcador gasoso com a quantidade do marcador gasoso observada durante o segundo período para determinar se há um vazamento no segundo local de vazamento potencial.
24. Método, de acordo com a reivindicação 23, CARACTERIZADO pelo fato de que a primeira quantidade do marcador gasoso, a segunda quantidade do marcador gasoso e a terceira quantidade do marcador gasoso são iguais.
25. Método, de acordo com a reivindicação 24, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende ainda quando houver um primeiro vazamento no primeiro local de vazamento potencial e um segundo vazamento no segundo vazamento potencial, comparar a quantidade do marcador gasoso medida durante o primeiro período e o segundo período para determinar se o primeiro vazamento ou segundo vazamento é maior.
26. Método, de acordo com a reivindicação 24, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende ainda quando houver um primeiro vazamento no primeiro local de vazamento potencial e um segundo vazamento no segundo local de vazamento potencial, determinar qual vazamento reparar primeiro comparando-se a quantidade do marcador gasoso medida durante o primeiro período e a quantidade do marcador gasoso medida durante o segundo período.
27. Método, de acordo com a reivindicação 24, CARACTERIZADO pelo fato de que comparar a quantidade do marcador gasoso medida durante o primeiro e segundo períodos compreende: gerar um primeiro gráfico de quantidade versus tempo do marcador gasoso durante o primeiro período e um segundo gráfico de quantidade versus tempo do marcador gasoso durante o segundo período, em que: a primeira quantidade é um primeiro volume ou uma primeira massa, a segunda quantidade é um segundo volume ou uma segunda massa, o primeiro gráfico de quantidade versus tempo tem uma primeira área sob a curva, e o segundo gráfico de quantidade versus tempo tem uma segunda área sob a curva; e comparar a primeira área sob a curva e a segunda área sob a curva.
28. Método, de acordo com a reivindicação 27, CARACTERIZADO pelo fato de que o primeiro gráfico de quantidade versus tempo compreende ainda um primeiro formato, e em que o segundo gráfico de quantidade versus tempo compreende ainda um segundo formato, e em que comparar a quantidade do marcador gasoso compreende ainda comparar o primeiro formato e o segundo formato.
29. Método, de acordo com a reivindicação 22, CARACTERIZADO pelo fato de que o tempo de permanência é 120 segundos ou menos.
30. Método, de acordo com a reivindicação 22, CARACTERIZADO pelo fato de que o sistema compreende uma pluralidade de fornos de coque, uma câmara de canal de soleira, uma pluralidade de dutos de ar que conectam fluidicamente a câmara de canal de soleira e a pluralidade de fornos de coque, uma pluralidade de geradores de vapor de recuperação de calor, um túnel comum, e/ou uma pluralidade de dutos de captação que acoplam fluidicamente a pluralidade de fornos de coque e/ou a pluralidade de geradores de vapor de recuperação de calor.
31. Método para detectar um vazamento de ar em um sistema para coqueificar carvão sob uma pressão negativa, sendo que o método é CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: operar um sistema de baixa pressão dentro de uma estrutura que compreende isolamento e em um ambiente de pressão negativa e alta temperatura de pelo menos 1.000 graus Celsius, o sistema de baixa pressão sendo configurado para produzir coque e compreendendo uma passagem que inclui pelo menos um forno tendo uma câmara de forno, pelo menos uma câmera de canal de soleira (sole flue chamber) fluidicamente acoplada à câmara de forno, um túnel fluidicamente acoplado à câmara de canal de soleira e um ventilador de tiragem fluidicamente acoplado ao túnel e configurado para controlar uma pressão do ar dentro da câmara de forno; aspergir uma região voltada para fora do sistema de baixa pressão com um marcador gasoso; medir uma quantidade do marcador gasoso no sistema para coqueificar de carvão em um local a jusante da região voltada para fora para permitir que o marcador gasoso flua através da passagem, em que o fluxo através da passagem é caracterizado por um número de Reynolds de pelo menos 4.000 e um tempo de permanência, o número de Reynolds e o tempo de permanência sendo dependentes da operação do ventilador de tiragem e da passagem do sistema de baixa pressão, em que uma quantidade medida do marcador gasoso acima de uma quantidade predeterminada indica que há um ou mais vazamentos na região voltada para fora; descarregar um dispositivo configurado para dispensar fumaça ou gás colorido adjacente à região voltada para fora do sistema; e observar a fumaça ou o gás colorido descarregado para detectar uma sub- região da região voltada para fora com um ou mais vazamentos.
32. Método, de acordo com a reivindicação 31, CARACTERIZADO pelo fato de que o dispositivo é um gerador de fumaça ou uma bomba de fumaça.
33. Método para detectar um vazamento de ar entre um sistema de alta pressão e um sistema de baixa pressão, em que o sistema de alta pressão e o sistema de baixa pressão são projetados para serem fluidicamente isolados, o método CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: operar o sistema de baixa pressão dentro de uma estrutura que compreende isolamento e em um ambiente de pressão negativa e alta temperatura de pelo menos 1.000 graus Celsius, o sistema de baixa pressão sendo configurado para produzir coque e compreendendo uma passagem que inclui pelo menos um forno tendo uma câmara de forno, pelo menos uma câmera de canal de soleira (sole flue chamber) fluidicamente acoplada à câmara de forno, um túnel fluidicamente acoplado à câmara de canal de soleira e um ventilador de tiragem fluidicamente acoplado ao túnel e configurado para controlar uma pressão do ar dentro da câmara de forno; injetar um marcador gasoso no sistema de alta pressão em um primeiro local adjacente ao sistema de baixa pressão para permitir que o marcador gasoso flua pela passagem, em que o fluxo pela passagem é caracterizado por um número de Reynolds de pelo menos 4.000 e um tempo de permanência, o número de Reynolds e o tempo de permanência sendo dependentes da operação do ventilador de tiragem e da passagem do sistema de baixa pressão; medir uma concentração do marcador gasoso em um segundo local após injetar o marcador gasoso no sistema de alta pressão, em que o segundo local está dentro do sistema de baixa pressão; e em que detectar o marcador gasoso no sistema de baixa pressão após injetar o marcador gasoso no sistema de alta pressão indica que há um vazamento entre o sistema de alta pressão e o sistema de baixa pressão.
34. Método, de acordo com a reivindicação 33, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende, ainda: medir uma concentração de linha de base do marcador gasoso no sistema de baixa pressão antes de descarregar o marcador gasoso no sistema de alta pressão; e comparar a concentração de linha de base do marcador gasoso com uma concentração de teste do marcador gasoso medido no sistema de baixa pressão após descarregar o marcador gasoso no sistema de alta pressão para determinar se há um vazamento.
35. Método, de acordo com a reivindicação 33, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende ainda: gerar um gráfico de volume versus tempo de uma concentração do marcador gasoso medido; e determinar pelo menos semiquantitativamente um tamanho do vazamento.
36. Método, de acordo com a reivindicação 33, CARACTERIZADO pelo fato de que pelo menos um dentre o sistema de alta pressão e o sistema de baixa pressão é uma região dentro de uma coqueria, e em que as etapas de injetar e medir são realizadas sem desligar a operação da coqueria.
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