EP2743332B1 - Vorrichtung und Verfahren zum Regeln und Steuern des individuellen Gasdrucks einzelner Koksofenkammern - Google Patents
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- EP2743332B1 EP2743332B1 EP12008356.3A EP12008356A EP2743332B1 EP 2743332 B1 EP2743332 B1 EP 2743332B1 EP 12008356 A EP12008356 A EP 12008356A EP 2743332 B1 EP2743332 B1 EP 2743332B1
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Classifications
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
- C10B27/00—Arrangements for withdrawal of the distillation gases
- C10B27/06—Conduit details, e.g. valves
Definitions
- the invention relates to an apparatus and a method for controlling or controlling the individual gas pressure of individual ovens of a coke oven battery according to the preamble of the main claim.
- a device of the type mentioned is known from EP 0 649 455 known. The document discloses several embodiments, of which that of Figure 10 is commented.
- a vertical portion of the riser elbow protrudes from above into the template.
- a water seal is provided which provides a seal to the dip tube, which is vertically arranged vertically below the riser elbow.
- trickle water is supplied, which is to cool the gas and is ultimately collected in the master sump.
- Above the water labyrinth seal there are water nozzles to keep the water level high within the water labyrinth seal and effect the said seal.
- the water labyrinth seal is open at the top, which can accumulate dirt, which can hinder the flow of water and worsen the rinsing effect of the water labyrinth seal.
- the dip tube protrudes at the lower end at least partially into the template sump.
- the gas pressure should be regulated.
- the immersion of the dip tube in the template is unfavorable, since in the template usually unevenly condensates and solids deposit and therefore it can come to different levels of water. Upon contact with the condensates, the dip tube becomes dirty. By uneven deposits in the template and the lifting movement of the device waves can be created on the water surface, which negatively affect the pressure control.
- the water level in the template can only be determined theoretically, the actual water level is unknown and would have to be measured additionally.
- the extension of the riser elbow and the immersion tube underneath cause an undesirable height and an additional load, which is unacceptable in existing coke oven batteries.
- the adjusting device for the dip tube can be arranged laterally, above or below, in this case, the template wall is penetrated, a separate seal is necessary.
- the document also discloses differently designed lower end edges of the dip tube, which influence the gas outlet.
- the citation also shows various embodiments of diving cups, which for example have drainage openings in the area of the bottom. These drain holes are unfavorable, since they tend to clog through the impurities present in the water. To restore the function, these immersion cups must be periodically cleaned, z. B. by rinsing, tilting the cup or tilting and the use of a cleaning mandrel.
- the generic WO 94/01513 A1 discloses a method for controlling the gas pressure of a coke oven chamber, wherein a vertically movable pipe is arranged on a riser extension, which is sealed via a dive with respect to the riser elbow extension. The edge of this tube dives into a master sump, whereby a chamber pressure control is effected by different dipping of the tube.
- the invention has for its object to provide a pressure control device and a method to allow easy and reliable control or control of the gas pressure.
- the sleeve disposed within the riser pipe serves two purposes. On the one hand, it is provided outside the riser elbow with the actuator for height-adjustable arrangement of the dip tube, on the other hand, it serves to feed the water seal or the water labyrinth seal that is present between the dip tube and the riser manifold. This allows a good seal between the riser and the dip tube over the entire height of the vertical position change.
- Both the water supply to the sleeve, as well as the actuator are arranged outside of the riser pipe and are therefore not subject to the hot gases and the flammable, toxic, aggressive and polluting components contained therein. These include in particular the constituents of hydrogen, carbon monoxide, methane and hydrocarbons, as well as tar, benzene and naphthalene. Contamination is prevented by this arrangement, increases the reliability.
- the coke oven gas flows down through the riser pipe in the direction of the template. Since the lower edge of the slidable dip tube dips into the water in the dip cup, the coke oven gas must flow through this water to get into the template. Depending on the immersion depth of the immersion tube in the immersion cup, the path length of the gas changes through the water.
- the possibly existing slots in the dip tube represent a direct connection from the interior of the dip tube to the template, so that the gas can flow without the detour through the water in the template.
- the free slot area above the water surface is reduced. This also creates a back pressure, which causes an increase in pressure in the furnace and in the manifold.
- a part of the coke oven gas flows through the free slot cross-sectional area and a part through the water, in the case of a small gas flow only through the water.
- the adjustment of the dip tube is so large that it can be completely pulled out of the dip cup. This results in addition to the possibly existing slot area, an annular gap between the lower edge of the dip tube and the water surface through which the coke oven gas can flow through.
- the immersion tube is immersed more or less deep in the immersion cup during normal operation until the back pressure corresponds to the desired furnace pressure. Deep immersion causes an increase in pressure in the furnace, less deep immersion causes a pressure drop.
- the dip tube is immersed in the immersion cup so far that neither the back pressure from the oven, nor the suction from the template sufficient to break the water trap in the dip cup.
- a riser lid is opened, so that the coke oven gas still flowing out, ignites and burns.
- the oven After the oven has been pressed, that is empty, it has to be filled with coal for the next cooking process (attaching the oven). This is usually done by arranged in the furnace ceiling filling holes or by inserting a coal cake through the oven door. Upon contact of the coal with the hot furnace walls, large quantities of a so-called filling gas are produced and dust is still being whirled up.
- the riser pipe usually has a substantially vertical section in the region of the template. This allows a calm inflow of the gas for presentation.
- the vertical portion of the riser elbow allows easy passage of the sleeve through the manifold. In the penetration point, a simple water seal can be provided, the overflow again reaches the interior of the riser and finally the template is supplied.
- a positioning device for the immersion cup is mounted within the sleeve. This positioning is thereby shielded from the hot gases and is not subject to the already mentioned danger of contamination by the gas, or contained suspended matter.
- the drive for the positioning can also be arranged outside of the riser, which in turn the reliability increases and does not make it necessary in contrast to the prior art to guide the operating device through the template wall.
- the positioning device is also advantageous to form the positioning device as a tube and to provide at the upper end with a water supply.
- the water is used to cool the linkage and to feed the water of the immersion cup, which is preferably located below the dip tube.
- an outlet opening for the water can be provided, from which the water flows on the inside of the sleeve down and is usually collected in the dip cup.
- the water level within the dip cup remains constant at the level of the overflow edge.
- the water supply takes place primarily by at least one sprinkler nozzle, which is located for example within the riser elbow.
- water is added via the water seal of the sleeve. This water also serves to maintain the constant water level within the immersion cup.
- the immersion cup Due to the constant overflow of water over the edge of the immersion cup, soiling is permanently rinsed out. While in the prior art, the immersion cup has some narrow drainage holes that can clog and clog the water in the invention over the entire edge of the immersion cup over, so that blockages are not to be feared.
- the gas outlet takes place with horizontal completion of the dip tube evenly over the entire circumference. However, it is possible to slit the dip tube at its lower end, or to provide it with other regular or irregular termination elements to achieve a smooth gas outlet.
- the immersion cup In order to pivot the immersion cup, it is advantageous to fix them on one side over at least one bearing point and to pivot about this bearing point with the help of the positioning. For this purpose, it is advantageous if the positioning device is pivotally connected at its lower end with the immersion cup. A chain or a rope are possible as a connection.
- Another embodiment of the invention may consist in that the device for regulating or controlling the individual gas pressure of individual ovens of a coke oven battery is not assigned to the template, but to the riser manifold. It has a sleeve which is connected at the bottom via at least one line to the water seal and above has a water supply for feeding the water labyrinth seal outside the riser elbow.
- the vertical portion of the riser, or its extension may be adapted to the diameter of the device, for example, be wider than the riser itself.
- the invention is also realized by a method, which is characterized in that a dip cup located below the dip tube is constantly filled with water, so that the water overflows over an overflow edge and forms a constant water level, with respect to the lower end of the dip tube for controlling and controlling the gas pressure is set.
- FIG. 1 shows the vertical section through a pressure control device 15 according to the invention with a coke oven 1, which is guided during operation of coke oven gas 2 within a riser pipe 3 vertically upwards.
- the riser has at the top of an inspection and cleaning flap, below which an obliquely downwardly directed Steigrohrkrümmer 4 connects.
- Within the manifold at least one sprinkler nozzle 5 is arranged, through which water can be introduced into the manifold for cooling the coke oven gas.
- the riser pipe 4 opens with its vertical section 6 in the template 7, which has a horizontal end plate 8 above.
- a water labyrinth seal 9 is arranged, which comprises a coaxial with the riser pipe extending ring 10 which is connected at the top by a horizontal leg 11 with the vertical portion 6.
- the manifold 4, or the vertical portion 6 forms together with the ring 10 a downwardly open circular space into which a dip tube 12 projects, which surrounds the lower portion of the riser pipe coaxially.
- the dip tube 12 has a ring 13, which in turn is arranged coaxially to the dip tube and is secured at its lower end via a horizontal leg 14 on the dip tube.
- the ring 13 forms together with the dip tube 12 an upwardly open circular space which is filled for the operation of the device 15 shown with water to achieve a water immersion, which allows the dip tube to move vertically during operation of the device and at the same time To ensure sealing.
- a double-walled sleeve 16 is arranged, which is flow-connected at least via a connecting channel 17 with the circular labyrinth space between the dip tube 12 and the ring 13.
- the double-walled sleeve 16 thus ends at the bottom in the area of the water labyrinth seal 9. Its upper end is located outside and above the vertical section 6 of the riser elbow and is sealed against the riser pipe by means of a water seal 18. Outside the riser, the sleeve 16 is connected to an actuator 19, by means of which the sleeve 16 and the dip tube 12 are displaceable in the vertical direction.
- the sleeve 16 still has a water supply 20, which serves the interior of the double-walled sleeve but also via the connecting channels 17, the water labyrinth seal 9 with water fill and reach the previously mentioned height-adjustable gas seal the dip tube opposite the riser manifold.
- a dip cup 21 which can be pivoted on one side via a bearing assembly 22.
- the bearing assembly 22 is located at the lower end of a suspension 23, e.g. is attached within the template to the end plate 8.
- the immersion cup 21 is wider than the dip tube 12 and may be formed as an upwardly open truncated cone. It has lateral walls 24, e.g. are arranged at an angle of 70 ° obliquely to the horizontally extending bottom 25.
- the immersion cup serves to receive water which, for example, passes through the nozzle 5, the water supply 20 and the water supply 29. The immersion cup is therefore always filled to the brim with water during operation. Since water is constantly flowing, the water flows over the edge into the original, as indicated by the arrow 26. The sloping walls prevent turbulence in the gas outlet.
- any floatable contaminants that may be contained in it are constantly flushed out. In the prior art, these contaminants remained within the cup, whereupon there is a need to periodically tilt and empty the cup.
- the positioning device 27 is formed as a hollow tube and has at its upper end via a water supply 29, is guided by the water down.
- the water from the positioning and off in the interior of the sleeve 16 occur.
- the water then flows down into the dipping cup 21.
- the positioning device 27 is pivotally provided at its lower end with a connector 31 which is also hinged to the bottom 25 of the dip cup.
- the connector can also be designed as a rope or chain.
- the positioning device 27 is opposite the double-walled sleeve 16 by a e.g. sealed at the upper end of the sleeve stuffing seal 32 sealed.
- the actual sealing is done by the water.
- the stuffing gasket prevents the water from escaping from the top of the sleeve when a higher water pressure is set. It allows flexible sealing of the movable rod.
- the device 15 shown serves to regulate or control the gas pressure of the coke oven 1. From such an oven, gases 2 exit at temperatures of approximately 800 ° Celsius. The escaping from the coke gas is cooled within the riser manifold 4 to about 80 ° Celsius. For cooling, the introduced water, but brings components of the gas, especially the tar for condensing. This results in deposits that are to be minimized in the inventive device in its harmful effect. In particular, the functionality of the controls of the device below should not be affected.
- the coke oven gas 2 is guided via the riser pipe 4 down into the vertical section 6 thereof.
- the gas is wetted and cooled, it then passes vertically downwards and is introduced into the immersion tube 21 within the dip tube 12.
- the dip tube ends within the water area of the immersion cup and below the water level.
- the gas emerging from the dip tube passes through the water of the dip cup and over the edge of the dip tube in the template and is then removed. By a different immersion height of the dip tube the desired pressure control takes place.
- FIG. 2 shows the projecting into the dip cup 21 lower end of the dip tube 12, which is located below the water level of the immersion cup 21.
- This figure also shows the introduction of the water via the water supply 20 into the double-walled sleeve 16 and the forwarding of the water from the bottom closed sleeve over the Connecting channel 17 in the water labyrinth seal 9.
- the dip tube 12 or the ring 13 over the double-walled sleeve 16 introduced water overflows and enters the immersion cup 21, as indicated by the arrow 33. As a result, solids are flushed out of the water labyrinth seal.
- FIG. 3 shows the introduction of water via the water supply 29 in the interior of the positioning device 27.
- the water exits through the opening 30 from the tube of the positioning device 27 and enters the interior of the double-walled sleeve 16.
- the water flows at the lower end of the sleeve 16 in turn the dipping cup 21.
- FIG. 4 shows the function of the water seal 18. Water enters in the direction of arrow 35 through the water supply 34 into the interior of the housing and closes the sleeve 16 by means of the water sliding against the riser manifold 4, from.
- the arrangement of the sleeve and the housing outside of the manifold, as this low temperatures and a lower height can be achieved.
- FIG. 5 shows the emptying of the dipping cup 21.
- FIG. 6 shows a variant of the invention, in which the pressure control device is not arranged in the template 7, but in the riser pipe 4, which may be extended and expanded for this purpose, for example.
- the same parts are provided with the same reference numbers.
- the control device protrudes into the template, it now ends within the riser, or its extension 38 of the vertical portion 6.
- the extension is wider than the vertical portion 6 and is located between the riser 4 and the template. 7 and rejuvenates z.
- the extension 38 has at its upper end via a closure plate 39, by means of which it is attached to the vertical portion 6. At her the suspension 23 of the dipping cup 21 is arranged. At the bottom it has a rejuvenation 37, which also creates the connection to the template 7.
- the extension 38 is designed so wide that it can accommodate the pressure control device.
- the basic structure of this embodiment corresponds to that of the previous one described. Only the arrangement within the riser manifold makes the difference.
- the water labyrinth seal can also be supplemented or replaced by a simple water seal or other seal.
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Description
- Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Regeln oder Steuern des individuellen Gasdrucks einzelner Öfen einer Koksofenbatterie gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruches. Eine Vorrichtung der genannten Art ist aus der
EP 0 649 455 bekannt. Die Druckschrift offenbart mehrere Ausführungsformen, von denen diejenige der Figur 10 kommentiert wird. - Bei dieser Ausführungsform ragt ein vertikaler Abschnitt des Steigrohrkrümmers von oben in die Vorlage hinein. Am unteren Ende dieses Abschnitts ist eine Wasserdichtung vorhanden, die eine Abdichtung zum Tauchrohr schafft, das vertikal unterhalb des Steigrohrkrümmers höhenveränderlich angeordnet ist. Innerhalb des Steigrohrkrümmers wird Rieselwasser zugeführt, das das Gas abkühlen soll und letztendlich im Vorlagensumpf aufgefangen wird. Oberhalb der Wasserlabyrinthdichtung sind Wasserdüsen vorhanden, um innerhalb der Wasserlabyrinthdichtung den Wasserstand hochzuhalten und die besagte Abdichtung zu bewirken.
- Die Wasserlabyrinthdichtung ist nach oben offen, wodurch sich darin Verschmutzungen festsetzen können, die den Wasserfluss behindern und den Spüleffekt der Wasserlabyrinthdichtung verschlechtern können.
- Das Tauchrohr ragt am unteren Ende zumindest teilweise in den Vorlagensumpf hinein.
- Durch das Heben und Senken des Tauchrohrs soll der Gasdruck geregelt werden.
- Die Tauchung des Tauchrohrs in die Vorlage ist jedoch ungünstig, da in der Vorlage sich üblicherweise ungleichmäßig Kondensate und Feststoffe ablagern und es deshalb zu unterschiedlichen Wasserhöhen kommen kann. Bei Kontakt mit den Kondensaten wird das Tauchrohr verschmutzt. Durch ungleichmäßige Ablagerungen in der Vorlage und die Hubbewegung der Vorrichtung können auf der Wasseroberfläche Wellen entstehen, die die Druckregelung negativ beeinflussen.
- Der Wasserstand in der Vorlage kann nur theoretisch bestimmt werden, die tatsächliche Wasserstandshöhe ist unbekannt und müsste zusätzlich gemessen werden. Die Verlängerung des Steigrohrkrümmers und das darunter befindliche Tauchrohr bedingen eine unerwünschte Bauhöhe und eine zusätzliche Last, die in bestehenden Koksofenbatterien nicht hinnehmbar ist.
- Die Stellvorrichtung für das Tauchrohr kann seitlich, oberhalb oder unterhalb angeordnet werden, hierbei wird die Vorlagenwand durchdrungen, eine separate Abdichtung ist notwendig.
- Die Druckschrift offenbart auch noch unterschiedlich gestaltete untere Abschlusskanten des Tauchrohres, die den Gasaustritt beeinflussen.
- Schließlich zeigt die Entgegenhaltung auch noch verschiedene Ausführungsformen von Tauchtassen, die beispielsweise im Bereich des Bodens über Abflussöffnungen verfügen. Diese Abflussöffnungen sind ungünstig, da sie durch die im Wasser vorhandenen Verschmutzungen zum Verstopfen neigen. Um die Funktion wieder herzustellen, müssen diese Tauchtassen periodisch gereinigt werden, z. B. durch Spülen, Auskippen der Tasse oder Kippen und die Verwendung eines Reinigungsdorns.
- Die gattungsgemäße
WO 94/01513 A1 - Aus der
DE 366 274 C ist eine Sicherheitstauchvorrichtung für Vorlagen bei Gaserzeugern bekannt, wobei sich an ein Steigrohr über ein Kniestück ein Tauchrohr anschließt, das von einem weiteren Tauchrohr mit etwas Abstand umgeben ist, das mit seiner Unterkante unter den Flüssigkeitsspiegel der Absperrflüssigkeit reicht. Letzteres Tauchrohr kann in bestimmten Grenzen gehoben und gesenkt werden, um die Tauchung je nach Vergasungszeit und dem Vergasungsvorgang einzustellen. - Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Druckregelvorrichtung sowie ein Verfahren zu schaffen, um eine einfache und betriebssichere Regelung oder Steuerung des Gasdrucks zu ermöglichen.
- Erfindungsgemäß wird dies mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Hauptanspruches gelöst. Die Regelung des Gasdrucks erfolgt über das unterschiedliche Eintauchen des Tauchrohrs in die Tauchtasse. Dies bedingt eine störungsarme Regelung, da die Tauchtasse stets bis zum Überlauf mit Wasser gefüllt ist und somit eine konstante Wasserhöhe vorliegt.
- Bei der Erfindung dient die innerhalb des Steigrohrkrümmers angeordnete Hülse zweierlei Zwecken. Zum einen ist sie außerhalb des Steigrohrkrümmers mit dem Stellantrieb zum höhenveränderlichen Anordnen des Tauchrohres versehen, zum anderen dient sie zum Speisen der Wasserdichtung bzw. der Wasserlabyrinthdichtung, die zwischen dem Tauchrohr und dem Steigrohrkrümmer vorhanden ist. Dies ermöglicht eine gute Abdichtung zwischen dem Steigrohrkrümmer und dem Tauchrohr und zwar über die gesamte Höhe der vertikalen Lageveränderung.
- Sowohl die Wasserzufuhr zur Hülse, als auch der Stellantrieb sind außerhalb des Steigrohrkrümmers angeordnet und unterliegen damit nicht den heißen Gasen und den darin enthaltenen brennbaren, toxischen, aggressiven und verschmutzenden Bestandteilen. Hierzu zählen insbesondere die Bestandteile Wasserstoff, Kohlenmonoxid, Methan und Kohlenwasserstoffe, sowie Teer, Benzol und Naphthalin. Eine Verschmutzung wird durch diese Anordnung verhindert, die Betriebssicherheit erhöht.
- Beim Betrieb der Vorrichtung strömt das Koksofengas durch den Steigrohrkrümmer nach unten in Richtung der Vorlage. Da die Unterkante des verschiebbaren Tauchrohrs in das Wasser in der Tauchtasse eintaucht, muss das Koksofengas durch dieses Wasser hindurch strömen, um in die Vorlage zu gelangen. Je nach Eintauchtiefe des Tauchrohres in die Tauchtasse verändert sich die Weglänge des Gases durch das Wasser.
- Wird das Tauchrohr tiefer eingetaucht, wird auch der Weg durch das Wasser länger, das Koksofengas muss also einen größeren Wasserdruck überwinden, um durch die Tauchtasse zu strömen. Es entsteht ein Staudruck im Krümmer und im Ofen, bis der Druck ausreicht, um die Wassersperre zu durchbrechen.
- Die gegebenenfalls vorhandenen Schlitze im Tauchrohr stellen eine direkte Verbindung vom Innern des Tauchrohres zur Vorlage dar, sodass das Gas ohne den Umweg durch das Wasser in die Vorlage strömen kann. Wenn das Tauchrohr weiter eingetaucht wird, wird die freie Schlitzfläche oberhalb der Wasseroberfläche verkleinert. Dadurch entsteht ebenfalls ein Staudruck, der eine Druckerhöhung im Ofen und im Krümmer bewirkt.
- In der Praxis strömt ein Teil des Koksofengases durch die freie Schlitzquerschnittsfläche und ein Teil durch das Wasser, im Fall einer geringen Gasströmung auch nur durch das Wasser.
- Der Verstellweg des Tauchrohres ist so groß, dass es vollständig aus der Tauchtasse herausgezogen werden kann. Dadurch entsteht zusätzlich zu der eventuell vorhandenen Schlitzfläche ein Ringspalt zwischen der Unterkante des Tauchrohres und der Wasseroberfläche, durch den das Koksofengas hindurch strömen kann.
- Das Tauchrohr wird während des normalen Betriebs mehr oder weniger tief in die Tauchtasse eingetaucht, bis der Staudruck dem gewünschten Ofendruck entspricht. Tiefes Eintauchen bewirkt im Ofen eine Druckerhöhung, weniger tiefes Eintauchen eine Drucksenkung.
- Beim Abhängen des Ofens soll der Koks aus dem Ofen gedrückt werden, wozu die Ofentüren geöffnet werden. Durch diese großen Öffnungen würde so viel Luft (Sauerstoff!) in den Ofen und in die Vorlage und damit in die Gasreinigungsanlage gesaugt werden, dass ein zündfähiges Gemisch entstehen kann. Um dies zu verhindern, muss die Verbindung zwischen Ofen und Vorlage geschlossen werden.
- Um dies zu erreichen, wird das Tauchrohr so weit in die Tauchtasse eingetaucht, dass weder der Staudruck aus dem Ofen, noch die Saugung aus der Vorlage ausreicht, um die Wassersperre in der Tauchtasse zu durchbrechen. Zuvor wird ein Steigrohrdeckel geöffnet, so dass das immer noch entstehende Koksofengas ausströmt, sich entzündet und verbrennt.
- Nachdem der Ofen gedrückt wurde, also leer ist, muss er für den nächsten Garungsvorgang (Anhängen des Ofens) mit Kohle gefüllt werden. Dies geschieht meistens durch in der Ofendecke angeordnete Fülllöcher oder durch Einschieben eines Kohlekuchens durch die Ofentür. Beim Kontakt der Kohle mit den heißen Ofenwänden entstehen große Mengen eines sogenannten Füllgases, weiterhin wird Staub aufgewirbelt.
- Dieses Füllgas und der Staub müssen abgesaugt werden, damit sie nicht in die Umgebung gelangen (Emissionsschutz). Um einen möglichst ungehinderten Übergang in die Vorlage zu ermöglichen, wird die Druckregelvorrichtung so weit wie möglich geöffnet. Hierzu wird die Tauchtasse weggeschwenkt. Das Wasser fließt aus der Tasse und die weggeschwenkte Tasse gibt somit den vollen Querschnitt des Tauchrohres frei.
- Der Steigrohrkrümmer weist üblicherweise im Bereich der Vorlage einen im Wesentlichen vertikalen Abschnitt auf. Dies ermöglicht eine beruhigte Zuströmung des Gases zur Vorlage. Außerdem erlaubt der vertikale Abschnitt des Steigrohrkrümmers eine einfache Durchführung der Hülse durch den Krümmer. Im Durchdringungspunkt kann eine einfache Wasserdichtung vorgesehen werden, deren Überlauf wiederum in das Innere des Steigrohrkrümmers gelangt und letztendlich der Vorlage zugeführt wird.
- Weiterhin ist es von Vorteil, wenn innerhalb der Hülse eine Positioniereinrichtung für die Tauchtasse gelagert ist. Diese Positioniereinrichtung wird dadurch von den heißen Gasen abgeschirmt und unterliegt nicht der schon erwähnten Gefahr der Verschmutzung durch das Gas, beziehungsweise darin enthaltener Schwebestoffe. Der Antrieb für die Positioniereinrichtung kann gleichfalls außerhalb des Steigrohrkrümmers angeordnet sein, was wiederum die Betriebssicherheit erhöht und es im Gegensatz zum Stand der Technik nicht erforderlich macht, die Bedieneinrichtung durch die Vorlagenwand zu führen.
- Dabei ist es auch vorteilhaft, die Positioniereinrichtung als Rohr auszubilden und am oberen Ende mit einer Wasserzufuhr zu versehen. Das Wasser dient zum Kühlen des Gestänges und zum Speisen des Wassers der vorzugsweise unterhalb des Tauchrohrs befindlichen Tauchtasse. Vornehmlich in der Nähe der Wasserlabyrinthdichtung des Tauchrohres kann eine Austrittsöffnung für das Wasser vorgesehen werden, von dem aus das Wasser an der Innenseite der Hülse nach unten fließt und in der Regel in der Tauchtasse aufgefangen wird.
- Nachdem das Tauchrohr üblicherweise in die Tauchtasse hineinragt, bleibt der Wasserstand innerhalb der Tauchtasse konstant auf der Höhe der Überlaufkante erhalten. Die Wasserzufuhr erfolgt vorrangig durch wenigstens eine Berieselungsdüse, die sich beispielsweise innerhalb des Steigrohrkrümmers befindet. Zusätzlich wird aber noch Wasser über die Wasserdichtung der Hülse eingetragen. Auch dieses Wasser dient zur Aufrechterhaltung der konstanten Wasserhöhe innerhalb der Tauchtasse.
- Durch den permanenten Wasserzufluss ist die Tauchtasse stets bis zum Rand gefüllt. Hierdurch wird ein konstanter und definierter Wasserstand erreicht, der im Gegensatz zum vorbekannten Stand der Technik eine präzise und schnelle Regelung des Gasdrucks ermöglicht.
- Durch den ständigen Überlauf des Wassers über den Rand der Tauchtasse werden Verschmutzungen permanent ausgespült. Während beim Stand der Technik die Tauchtasse zum Teil enge Abflussöffnungen aufweist, die sich zusetzen und verstopfen können, tritt das Wasser bei der Erfindung über den gesamten Rand der Tauchtasse über, so dass Verstopfungen nicht zu befürchten sind.
- Der Gasaustritt erfolgt bei horizontalem Abschluss des Tauchrohres gleichmäßig über den gesamten Umfang. Es ist jedoch möglich, das Tauchrohr an seinem unteren Abschluss zu schlitzen, oder mit anderen regelmäßigen oder unregelmäßigen Abschlusselementen zu versehen,um einen sanften Gasaustritt zu erreichen.
- Um die Tauchtasse verschwenken zu können, ist es vorteilhaft, sie einseitig über wenigstens einen Lagerpunkt zu fixieren und mit Hilfe der Positioniereinrichtung um diesen Lagerpunkt zu verschwenken. Hierfür ist es günstig, wenn die Positioniereinrichtung an ihrem unteren Ende gelenkig mit der Tauchtasse verbunden ist. Auch eine Kette oder ein Seil sind als Verbindung möglich.
- Eine andere Ausführungsform der Erfindung kann darin bestehen, dass die Vorrichtung zum Regeln oder Steuern des individuellen Gasdrucks einzelner Öfen einer Koksofenbatterie nicht der Vorlage zugeordnet ist, sondern dem Steigrohrkrümmer. Er weist eine Hülse auf, die unten über wenigstens eine Leitung mit der Wasserdichtung verbunden ist und oben außerhalb des Steigrohrkrümmers über eine Wasserzufuhr zum Speisen der Wasserlabyrinthdichtung verfügt. Der vertikale Abschnitt des Steigrohrkrümmers, bzw. dessen Verlängerung kann vom Durchmesser her der Vorrichtung angepasst sein, zum Beispiel breiter sein als das Steigrohr selbst.
- Durch das Anordnen der Vorrichtung innerhalb des Steigrohres, beziehungsweise der eben erwähnten Verlängerung, besteht die Möglichkeit, die Regelung und das Steuern des Gasdruckes unabhängig von der Gestalt der Vorlage vorzunehmen. Dies schafft den Vorteil, dass die erfindungsgemäße Regelung auch bei kleinen Vorlagen einsetzbar ist, bei denen die Vorrichtung ansonsten nicht ausreichend Platz finden würde.
- Die Erfindung wird auch durch ein Verfahren realisiert, das dadurch gekennzeichnet ist, dass eine unterhalb des Tauchrohrs befindliche Tauchtasse ständig mit Wasser gefüllt wird, so dass das Wasser über einen Überlaufrand überläuft und einen konstanten Wasserstand bildet, gegenüber dem das untere Ende des Tauchrohrs zum Regeln und Steuern des Gasdruckes eingestellt wird.
- Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer Zeichnung beschrieben. Es zeigt
- Figur 1
- einen Vertikalschnitt durch eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit angehobenem Tauchrohr;
- Figur 2
- einen Teilvertikalschnitt durch die Vorrichtung von
Figur 1 mit abgesenktem Tauchrohr und Angabe der Wasserführung innerhalb einer Hülse; - Figur 3
- einen Teilvertikalschnitt durch die Vorrichtung von
Figur 1 mit Angabe der Wasserführung innerhalb einer Positioniereinrichtung; - Figur 4
- einen Teilvertikalschnitt durch den oberen Teil der Vorrichtung von
Figur 1 mit Darstellung einer Wasserdichtung; - Figur 5
- einen Teilvertikalschnitt durch den unteren Teil der Vorrichtung von
Figur 1 mit einer nach unten geschwenkten Tauchtasse, und - Figur 6
- einen Teilvertikalschnitt durch eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, bei welcher die Druckregelvorrichtung nicht innerhalb der Vorlage angeordnet ist, sondern innerhalb des Steigrohrkrümmers.
- Die
Figur 1 zeigt den Vertikalschnitt durch eine erfindungsgemäße Druckregelvorrichtung 15 mit einem Koksofen 1, von dem während des Betriebes Koksofengas 2 innerhalb eines Steigrohrs 3 vertikal nach oben geführt wird. Das Steigrohr hat am oberen Ende eine Inspektions- und Reinigungsklappe, unterhalb welcher sich ein schräg nach unten gerichteter Steigrohrkrümmer 4 anschließt. Innerhalb des Krümmers ist wenigstens eine Berieselungsdüse 5 angeordnet, durch die Wasser zum Kühlen des Koksofengases in den Krümmer eingeführt werden kann. Der Steigrohrkrümmer 4 mündet mit seinem vertikalen Abschnitt 6 in die Vorlage 7, die oben eine horizontale Abschlussplatte 8 aufweist. - Am unteren Ende des Steigrohrkrümmers ist eine Wasserlabyrinthdichtung 9 angeordnet, die einen koaxial zum Steigrohrkrümmer verlaufenden Ring 10 umfasst, der oben durch einen horizontalen Schenkel 11 mit dem vertikalen Abschnitt 6 verbunden ist. Der Krümmer 4, beziehungsweise der vertikale Abschnitt 6 bildet zusammen mit dem Ring 10 einen nach unten offenen Kreisraum, in den ein Tauchrohr 12 hineinragt, das den unteren Abschnitt des Steigrohrkrümmers koaxial umgibt. Zur Vervollständigung der Wasserlabyrinthdichtung verfügt das Tauchrohr 12 über einen Ring 13, der wiederum koaxial zum Tauchrohr angeordnet ist und an seinem unteren Ende über einen horizontalen Schenkel 14 am Tauchrohr befestigt ist. Der Ring 13 bildet zusammen mit dem Tauchrohr 12 einen nach oben offenen Kreisraum, der für den Betrieb der gezeigten Vorrichtung 15 mit Wasser gefüllt ist, um eine Wassertauchung zu erreichen, die es erlaubt das Tauchrohr während des Betriebes der Vorrichtung vertikal zu verschieben und gleichzeitig eine Abdichtung zu gewährleisten.
- Innerhalb des vertikalen Abschnitts 6 des Steigrohrkrümmers 4 ist eine doppelwandige Hülse 16 angeordnet, die wenigstens über einen Verbindungskanal 17 mit dem kreisförmigen Labyrinthraum zwischen dem Tauchrohr 12 und dem Ring 13 strömungsverbunden ist. Die doppelwandige Hülse 16 endet somit unten im Bereich der Wasserlabyrinthdichtung 9. Ihr oberes Ende befindet sich außerhalb und oberhalb des vertikalen Abschnitts 6 des Steigrohrkrümmers und ist mit Hilfe einer Wasserdichtung 18 gegenüber dem Steigrohr abgedichtet. Außerhalb des Steigrohres ist die Hülse 16 mit einem Stellantrieb 19 verbunden, mit Hilfe dessen die Hülse 16 und das Tauchrohr 12 in vertikaler Richtung verschiebbar sind. Im Bereich des oberen Endes verfügt die Hülse 16 noch über eine Wasserzufuhr 20, die dazu dient das Innere der doppelwandigen Hülse aber auch über die Verbindungskanäle 17 die Wasserlabyrinthdichtung 9 mit Wasser zu füllen und die bereits schon erwähnte höhenveränderliche Gasabdichtung des Tauchrohrs gegenüber dem Steigrohrkrümmer zu erreichen.
- Da das Wasser in die Wasserlabyrinthdichtung von unten eingespeist wird und nach oben strömt, wird verhindert, dass von oben Feststoffe in die Wasserlabyrinthdichtung eindringen können. Darüber hinaus reinigt der stete Wasserfluss auch das Innere der Dichtung, Verunreinigungen werden ausgespült.
- Innerhalb der Vorlage 7 und unterhalb des Tauchrohres 12 befindet sich eine Tauchtasse 21, die einseitig über eine Lageranordnung 22 verschwenkt werden kann. Die Lageranordnung 22 ist am unteren Ende einer Aufhängung 23 angeordnet, die z.B. innerhalb der Vorlage an der Abschlussplatte 8 befestigt ist.
- Die Tauchtasse 21 ist breiter als das Tauchrohr 12 und kann als nach oben offener Kegelstumpf ausgebildet sein. Sie verfügt über seitliche Wände 24, die z.B. in einem Winkel von 70° schräg zum horizontal verlaufenden Boden 25 angeordnet sind. Die Tauchtasse dient zur Aufnahme von Wasser, das beispielsweise durch die Düse 5, die Wasserzufuhr 20 sowie die Wasserzufuhr 29 hineingelangt. Die Tauchtasse ist deshalb im Betrieb immer bis zum Rand mit Wasser gefüllt. Da ständig Wasser zufließt, läuft das Wasser über den Rand in die Vorlage, wie dies durch den Pfeil 26 angedeutet ist. Die schrägen Wände verhindern Turbulenzen beim Gasaustritt.
- Durch den permanenten Überlauf des Wassers über die Überlaufkante der Tauchtasse werden ständig die eventuell darin befindlichen schwimmfähigen Verschmutzungen ausgespült. Beim Stand der Technik blieben diese Verschmutzungen innerhalb der Tasse, worauf die Notwendigkeit besteht, die Tasse periodisch zu kippen und zu entleeren.
- Um die Tauchtasse 21 in der in
Figur 1 gezeigten horizontalen Lage zu halten, aber auch um dieselbe zum Entleeren zu verkippen, dient eine Positioniereinrichtung 27, die innerhalb der doppelwandigen Hülse 16 angeordnet ist und nach oben dieselbe überragt. Außerhalb der Hülse ist sie mit einem Stellantrieb 28 verbunden. Die Positioniereinrichtung 27 ist als hohles Rohr ausgebildet und verfügt an ihrem oberen Ende über einen Wasserzufuhr 29, durch die Wasser nach unten geführt wird. - Durch wenigstens eine Wasseraustrittsöffnung 30 kann das Wasser aus der Positioniereinrichtung aus- und in das Innere der Hülse 16 eintreten. Das Wasser fließt anschließend nach unten in die Tauchtasse 21.
- Die Positioniereinrichtung 27 ist an ihrem unteren Ende gelenkig mit einem Verbindungsstück 31 versehen, das gleichfalls gelenkig am Boden 25 der Tauchtasse befestigt ist. Das Verbindungsstück kann auch als Seil oder Kette ausgebildet sein.
- Die Positioniereinrichtung 27 ist gegenüber der doppelwandigen Hülse 16 durch eine z.B. am oberen Ende der Hülse angeordnete Stopfdichtung 32 abgedichtet. Die eigentliche Abdichtung erfolgt durch das Wasser. Die Stopfdichtung verhindert, dass das Wasser oben aus der Hülse austritt, wenn ein höherer Wasserdruck eingestellt wird. Sie ermöglicht eine flexible Abdichtung des beweglichen Gestänges.
- Die gezeigte Vorrichtung 15 dient zum Regeln oder Steuern des Gasdrucks des Koksofens 1. Aus einem solchen Ofen treten Gase 2 mit Temperaturen von ungefähr 800° Celsius aus. Das aus dem Koks entweichende Gas wird innerhalb des Steigrohrkrümmers 4 auf etwa 80° Celsius abgekühlt. Zum Abkühlen dient das eingeführte Wasser, das aber Bestandteile des Gases, insbesondere den Teer zum Kondensieren bringt. Hierdurch entstehen Ablagerungen, die bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung in ihrer schädlichen Wirkung minimiert werden sollen. Insbesondere soll die Funktionalität der Bedienungselemente der Vorrichtung hierunter nicht beeinträchtigt werden.
- Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird das Koksofengas 2 über den Steigrohrkrümmer 4 nach unten in den vertikalen Abschnitt 6 desselben geführt. Durch die Berieselungsdüse 5 wird das Gas benässt und abgekühlt, es gelangt anschließend vertikal nach unten und wird innerhalb des Tauchrohrs 12 in die Tauchtasse 21 eingeleitet. Das Tauchrohr endet innerhalb des Wasserbereichs der Tauchtasse und unterhalb des Wasserspiegels.
- Um einen sanften Gasaustritt aus dem Tauchrohr zu erreichen ist es denkbar, den unteren Rand des Tauchrohres uneben zu formen z.B. Verwendung von Schlitzen, Sägezähnen, Wellenelementen usw.
- Das aus dem Tauchrohr austretende Gas gelangt durch das Wasser der Tauchtasse und über den Rand des Tauchrohres in die Vorlage und wird dann abgeführt. Durch eine unterschiedliche Tauchhöhe des Tauchrohres erfolgt die gewünschte Druckregelung.
- Die
Figur 2 zeigt das in die Tauchtasse 21 ragende untere Ende des Tauchrohrs 12, das sich unterhalb des Wasserspiegels der Tauchtasse 21 befindet. - Diese Figur zeigt auch die Einleitung des Wassers über die Wasserzufuhr 20 in die doppelwandige Hülse 16 und die Weiterleitung des Wassers aus der unten verschlossenen Hülse über den Verbindungskanal 17 in die Wasserlabyrinthdichtung 9. Am oberen Ende des Tauchrohres 12, beziehungsweise des Rings 13 läuft das über die doppelwandige Hülse 16 eingeführte Wasser über und gelangt so in die Tauchtasse 21, wie dies mit dem Pfeil 33 angedeutet ist. Hierdurch werden Feststoffe aus der Wasserlabyrinthdichtung ausgespült.
- Innerhalb des Steigrohrkrümmers 6 herrscht der Druck p1, der größer ist als der in der Vorlage vorhandene Druck p2.
- Die
Figur 3 zeigt das Einleiten des Wassers über die Wasserzufuhr 29 in das Innere der Positioniereinrichtung 27. Das Wasser tritt über die Öffnung 30 aus dem Rohr der Positioniereinrichtung 27 aus und gelangt in das Innere der Doppelwandhülse 16. Das Wasser fließt am unteren Ende der Hülse 16 wiederum in die Tauchtasse 21. - Die
Figur 4 zeigt die Funktion der Wasserdichtung 18. Wasser gelangt in Richtung des Pfeils 35 durch die Wasserzufuhr 34 in das Innere des Gehäuses und schließt die Hülse 16 mittels des Wassers gleitend gegenüber dem Steigrohrkrümmer 4, ab. Vorteilhaft ist die Anordnung der Hülse und des Gehäuses außerhalb des Krümmers, da hierdurch niedrige Temperaturen und eine geringere Bauhöhe erzielt werden können. - Die
Figur 5 zeigt die Entleerung der Tauchtasse 21. Beim Verkippen der Tauchtasse mittels des Stellantriebs 28 wird nicht nur das Wasser ausgeschüttet, sondern auch alle darin enthaltenen Schwebestoffe und Verunreinigungen. - Die
Figur 6 zeigt eine Variante der Erfindung, bei welcher die Druckregelvorrichtung nicht in der Vorlage 7 angeordnet ist, sondern im Steigrohrkrümmer 4, der zu diesem Zweck z.B. verlängert und erweitert sein kann. Gleiche Teile sind mit gleichen Bezugsziffern versehen. - Während bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform die Regeleinrichtung in die Vorlage hineinragt, endet sie jetzt innerhalb des Steigrohrkrümmers, bzw. dessen Verlängerung 38 des vertikalen Abschnitts 6. Die Verlängerung ist breiter als der vertikale Abschnitt 6 und befindet sich zwischen dem Steigrohrkrümmer 4 und der Vorlage 7 und verjüngt sich z. B. zur Vorlage 7. Die Verlängerung 38 verfügt an ihrem oberen Ende über eine Abschlussplatte 39, mit Hilfe welcher sie an dem vertikalen Abschnitt 6 befestigt ist. An ihr ist auch die Aufhängung 23 der Tauchtasse 21 angeordnet. Am unteren Ende verfügt sie über eine Verjüngung 37, die auch die Verbindung zur Vorlage 7 schafft.
- Die Verlängerung 38 ist so breit ausgeführt, dass sie die Druckregelvorrichtung aufnehmen kann. Der grundsätzliche Aufbau dieser Ausführungsform entspricht jedoch demjenigen der vorher beschriebenen. Lediglich die Anordnung innerhalb des Steigrohrkrümmers bildet den Unterschied.
- Der Vorteil dieser Variante liegt darin, dass bereits existente Koksöfen einfacher nachgerüstet werden können, da die Vorlage nicht verändert werden muss. Insbesondere bei zu kleinen Vorlagen, bietet es sich an, dieselbe unverändert zu lassen und z.B. den Steigrohrkrümmer mit einer erweiterten Verlängerung zu versehen, innerhalb derer dann die Regelvorrichtung Platz findet.
- Bei der Erfindung kann die Wasserlabyrinthdichtung auch durch eine einfache Wasserdichtung oder eine andere Dichtung ergänzt oder ersetzt werden.
Claims (12)
- Vorrichtung zum Regeln oder Steuern des individuellen Gasdrucks einzelner Öfen (1) einer Koksofenbatterie, bei der ein Steigrohrkrümmer (4) mit seinem unteren Ende über eine Wasserdichtung (9) einem Tauchrohr (12) zugeordnet ist, das mittels eines Stellantriebs (19) höhenveränderlich gehalten ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Tauchrohr (12) zur Druckregelung unterschiedlich tief in die Tauchtasse (21) eintauchbar ist, die sich unterhalb des Tauchrohrs (12) befindet, und
dass innerhalb des Steigrohrkrümmers (4) eine Hülse (16) angeordnet ist, die zum Positionieren des Tauchrohres (12) dient und unten über wenigstens eine Leitung (17) mit der Wasserdichtung (9) verbunden ist und oben außerhalb des Steigrohrkrümmers (4) eine Wasserzufuhr (20) zum Speisen der Wasserdichtung (9) und den Stellantrieb (19) aufweist. - Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wasserdichtung (9) eine Wasserlabyrinthdichtung ist.
- Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Steigrohrkrümmer (4) von oben in eine Vorlage (7) hineinragt.
- Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Tauchtasse (21) einen Überlaufrand (36) aufweist und während des Betriebs bis zu diesem Rand gefüllt ist.
- Vorrichtung nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb der Hülse (16) eine Positioniereinrichtung (27) der Tauchtasse (21) angeordnet ist.
- Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Positioniereinrichtung (27) an ihrem oberen Ende einen Stellantrieb (28) aufweist.
- Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Positioniereinrichtung (27) als Rohr ausgeführt ist und am oberen Ende eine Wasserzufuhr (29) aufweist.
- Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Positioniereinrichtung (27) mindestens eine Wasseraustrittsöffnung (30) aufweist.
- Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Positioniereinrichtung (27) im unteren Ende gelenkig mittels eines Verbindungsstücks (31) mit der Tauchtasse (21) verbunden ist.
- Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Positioniereinrichtung (27) gegenüber der Hülse (16) höhenveränderlich abgedichtet ist.
- Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (16) gegenüber dem Steigrohrkrümmer (4) höhenveränderlich abgedichtet ist.
- Verfahren zum Regeln oder Steuern des individuellen Gasdrucks einzelner Öfen (1) einer Koksofenbatterie, bei dem am unteren Ende eines Steigrohrkrümmers (4) dichtend ein Tauchrohr (12) angeordnet ist, das zum Regeln und Steuern des Gasdrucks in seiner Position so verändert wird, dass das Tauchrohr (12) mit seinem unteren Ende im Wasser eintaucht,
dadurch gekennzeichnet,
dass eine unterhalb des Tauchrohrs (12) befindliche Tauchtasse (21) ständig mit Wasser gefüllt wird, so dass das Wasser über einen Überlaufrand (36) überläuft und einen konstanten Wasserstand bildet, gegenüber dem das untere Ende des Tauchrohres (12) zum Regeln oder Steuern des Gasdruckes eingestellt wird.
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