JP6067896B2 - 膨張による制御設備配置からの逸脱なしにコークス炉室内ガス圧力を制御する制御装置を提供するための考案品および方法 - Google Patents

Description

本発明は、現状技術による類似の装置においては操業中にコークス炉室の高温および温度差によって生じる、膨張による制御設備配置からの逸脱を生じない、コークス炉室のガス圧力を制御する制御装置を提供するための考案品に関する。本発明の考案品および方法は、遮断、冷却、および立て管からの水溶性不純物の除去のために使用された水が、制御されない方法で、制御装置から流出するのを防止する働きをする。本発明は、前述の考案品を用いてコークス炉室のガス圧力を制御するために用いられる方法にも関し、収集主管輸送生ガスに対するコークス炉室の圧力は、膨張による制御設備配置からの逸脱を生じることなく、前述の制御装置を用いて制御される。

コークス炉室の稼動中にコークス化ガスが生成される。コークス化ガスは通常はコークスケーキ上方のガス区画に入り、そこから下流処理に運ばれる。得られるコークス化ガスの量は、コークス化プロセスの経時的推移に依存する。通常、コークス化サイクルにおけるコークス炉室のガス出力の経時的推移は極めて予測可能である。ガス出力は一定になり得ず、むしろコークス化プロセスのその時の状態に依存するため、コークス炉室のガス区画内圧力はコークス化プロセスの推移における変動を免れない。

しかし、全コークス化期間を通してコークス炉室上方のガス区画内圧力を可能な限り一定に保ち、コークス化プロセスのより効率的な制御およびコークス化ガスの下流処理の改善を可能にすることが意図される。コークス化サイクルの終わりに向かってガス圧力が増加することを考慮に入れた構成も存在する。コークス炉内圧力を、外気が炉内に吸い込まれるのを防止するレベルに連続的に維持することが特に意図され、それはコークス炉室内全体の圧力を適切に制御することによって、外部空気と比較して一定のわずかな過圧を確保することで達成できる。

このため、コークス化プロセス全体を通してコークス炉室内の圧力を一定に保つ、あるいは制御するのに適した制御装置が存在する。この目的のための例示的形態において、コークス炉室内のガス圧力がディップシールの高さ及び圧力によって制御されるように、コークス炉室から排出されるコークス化ガスはディップシールとして供給される水量を通される。ディップシールの上方に位置するのは、排出されたコークス化ガスの収集タンクであり、フロートカップの越流水からのボトム水量を恒久的に含むいわゆるガス収集主管といわれるガス区画である。そのような設計によって、コークス炉室内とガス収集主管内で異なる圧力を使用することが可能となるため、石炭乾留の進行状況に応じてコークス炉室圧力を単独で制御することができる。

欧州特許第６４９４５５Ｂ１号明細書は、典型的な設計および関連プロセスを教示する。コークス炉室のガス区画は、湾曲した立て管であるグースネック内に延びる立て管に接続され、グースネックは茶碗型のエンドフラップ内に浸る。旋回カップとも呼ばれる茶碗型のエンドフラップは、カーボンスラリーラインからの水で満たされる。調節可能な仕切り弁はアクチュエーターによって操作され、コークス炉室内の圧力条件に依存して、旋回カップ内の水を精密に制御されたレベルに維持する。この装置は各々のコークス炉室に対して備えることができるため、各々のコークス炉室のガス圧力を制御することができ、かつ全コークス炉団またはコークス炉列のコークス化ガス出力を継続的に制御あるいは一定に保つことができる。立て管グースネックの浸漬端は、端部が水位および圧力の制御のオーバーシュートならびにディップシールの脈動を引き起こすのを防ぐように特別な形状に形成される。

コークス炉室の稼働中、コークス化プロセスの経時的推移における変動にも従う高温が生じる。同様に、制御装置を通ってガス収集主管内に吸い込まれたコークス化ガスは、コークス化プロセスの進行状況に依存して温度が異なる。コークス化プロセスの特性に起因して、温度変化が重大な場合がある。その結果、コークス炉室のガス輸送金属部品またはガス圧力制御金属部材の膨張およびずれが生じる。そのような膨張およびずれはガス輸送部品のそれらの制御設備配置からの逸脱をもたらす。これらは、コークス炉室のガス輸送部品および水輸送部品ならびに圧力制御装置のガス流および水流の漏れにつながる。

このことは、バルブおよび水輸送制御装置によって行われるコークス化ガスの圧力制御に関して特に問題があるが、それはコークス化ガスの圧力制御がコークス炉室圧力を確実に制御するために通常不可欠であるからである。コークス炉室のガス輸送および水輸送部品のずれおよび膨張は、依然として発熱量を持つコークス化ガス中に空気が漏入する原因となることがあるため、安全性リスクも伴う。このため、コークス化サイクルの過程で生じる膨張およびずれを補正する働きをする装置が存在する。

本出願時には未公開の特許文献独国特許第１０２００９０２３２２２．２号明細書が、制御設備配置の構成部品の、同軸配置からの逸脱を補正するために用いられる考案品を教示し、制御設備配置は制御装置、クラウンパイプ、およびフロートカップから構成されてコークス炉室のガス圧力を制御するのに用いられ、制御設備配置には、コークス炉室のガス区画をガス収集主管および／または下流設備配置機器に対してシールするディップシールを備えたフロートカップが含まれ、ディップシールの水位の高さが、ガス圧力を制御するための調整手段として重要な役割を果たし、制御設備配置には、端部がフロートカップの水の中に浸された特別に形成されたクラウンチューブと一体に設計されたディップパイプおよび水位を制御するための制御装置も含まれる。本発明によって、確実に、制御装置の同心整列からの芯ずれが防止され、制御弁のシールプラグは常に中心線に沿って移動し、かつフロートカップのシールプラグに備えられたシール座内で密封する。

この考案品は、フロートカップが水平方向に移動できるように可撓性要素を用いてフロートカップの柔軟な吊り下げを備え、クラウンパイプの外側またはフロートカップの内側に案内要素を備えることによって、コークス炉室内のガス圧力を制御するとともに温度による逸脱を補正し、これらの案内要素はフロートカップ内でクラウンパイプを案内するのに用いられてクラウンパイプとフロートカップとの間に位置し、それらの寸法によってフロートカップ内で厳密に定められた可動性を可能となる。このようにして、シールプラグのずれによって生じるフロートカップからガス輸送収集主管への望ましくない水流を防止できる。さらに、空気がコークス炉室またはガス輸送収集主管へ漏入するのも防止できる。

しかし、この設備配置では、グースネックを備える立て管系が操業サイクルの過程で熱膨張によってかなり上方に動くことがある。それぞれの制御装置を備えたコークス炉室の操業の間、当初調整されたフロートカップはそれぞれの膨張に応じた再調整を通常行わず、その結果クラウンパイプのノッチはもはや制御装置の水出力ポートと所望の比率で合致しなくなる。その結果、操業サイクルの過程において、ガス収集主管内へのガス流れはもはや確実に制御することも算出することもできなくなる。

したがって、水の入ったフロートカップを使ってガス輸送収集主管内への流れを調節することによってコークス炉室内のガス圧力を制御し、温度による膨張またはずれを補正して、ガス収集主管への好ましくないガスおよび水の流れを防止する考案品を提供するとともに、本考案品によって制御設備配置の再調整なしで済ませ、ガス制御用制御装置の、メンテナンスフリーで耐久性のある制御設備配置を実現することを目的とする。

本発明は、上記目的を、立て管を介してコークス炉室から立ち上がる制御装置、接続されたグースネック、垂直下方に進みクラウンパイプに接続されるディップパイプ、ガス圧力を制御する手段である水位を備えるディップシール、フロートカップ内の水位を調整するシールプラグを用い、フロートカップおよびディップパイプはフロートカップとの間に環状スペースを形成する固定された筐体を備えており、環状スペースはフロートカップからガス収集主管への排水路およびガス収集主管へのガス流路としての役目を果たすのに適しており、筐体はガス収集主管上の円形包囲ディップシール中に浸漬する切れ込みを付けたへりを備えており、ガス収集主管と筐体との間の膨張またはずれが補正可能とすることによって達成する。

この考案品は、ディップパイプとフロートカップとの間の温度差によるいかなるずれまたは膨張も防止し、一方ガス収集主管と立て管およびグースネックとの間に生じた膨張は、ディップシール内に延びる切れ込みを付けたへりによって吸収される。このように、制御装置の水およびガス制御部は同一の設備配置でメンテナンスフリーのままである。このことは、ガス収集主管への望ましくないガスまたは水の流路も防ぐ。

特に特許請求するのは、膨張による制御設備配置からの逸脱がない、コークス炉室内ガス圧力を制御する制御装置を提供するための考案品であって、
・コークス炉室から垂直に立ち上がり、グースネックに接続する立て管であって、グースネックは立て管から横方向に方向転換し、さらに垂直下方に進みディップパイプに入り、ディップパイプの端部が鋸歯状の刻みまたは切り込みをつけたへりを有するクラウンパイプおよび水の入口として備えられる、立て管と、
・下向き先細の下部を有し、下部下端からの水出口を備え、開放された上端を有するフロートカップと、
・ディップパイプの中を移動し、フロートカップのディップシールから下方に配置されたガス収集主管への排出を制御された方法でシールするシールプラグと、
・排水路またはシールプラグの開放によってフロートカップからの水が流入する粗ガス輸送収集主管
を含む考案品において、
・フロートカップならびに端部にクラウンパイプを有するディップパイプは、フロートカップと環状スペースを形成する固定の筐体に包含され、環状スペースは水の排水管およびフロートカップからガス収集主管へのガス流路として適していることと、
・筐体はガス収集主管上の円形包囲ディップシール内に延びる切れ込みを付けたへりを備えているため、膨張または前記ガス収集主管と前記筐体のずれが補正できることを特徴とする考案品である。

筐体すなわち包囲体は任意の材料で作ってよい。鋳鉄製または鋳鋼製が最も好ましい。より簡易化した実施形態において、金属薄板体で形成することもできる。

典型的な方法において、フランジ接続は筐体をディップパイプに接続する役目を果たす。これには、筐体をフロートカップと一緒に取り外すことができ、検査目的でフロートカップに容易にアクセスできるという利点がある。筐体は、任意の所望の方法でディップパイプに接続してよい。たとえば、永久溶接接続も考えられる。そのような接続の設備配置もまた任意である。筐体は、たとえば、ディップパイプの中間において垂直に吊り下げてもよいが、立て管グースネックの下に直接固定してもよい。筐体は、たとえば、任意の平面上で全ての方向においてディップパイプに等距離を確保し、ディップパイプに関して同軸に吊り下げてよい。筐体は任意の形状とすることができるが、底部に向かって円錐形であり、フロートカップの末端を越えて突き出た部分で終わるのが好ましい。

垂直吊り下げのため、フロートカップはディップパイプまたは筐体に接続することができる。吊り下げは、ロッド、フランジ、または金属板を用いて実施することができる。しかし、垂直吊り下げについて、フロートカップはディップパイプの環状円板への保持ロッドを用いて吊り下げることもできる。その場合、保持ロッドは、任意の位置でディップパイプを取り囲む環状円板の上端に取り付けられる。保持ロッドの数は任意であるが、少なくとも３つになる。保持ロッドは任意の材料で作られる。典型的な形式においては、それらは鋼製ピンの形とすることができ、金属ボルト、管材、または鋳造リブの形でもよい。それらはねじ込みユニオンまたはリベットを用いて固定するのが有利である。

本発明の１つの実施形態によれば、ガス輸送収集主管の上端には、ガス収集主管上端に位置し、筐体およびフロートカップに対してガス収集主管を隔離できるガスフラップが備えられている。弁は任意の設計とすることができる。例示的実施形態において、弁はガス収集主管の上端にピボット軸受を用いて吊り下げられ、上方に傾いて閉鎖する単純フラップの形でよい。しかし、弁は横方向に傾けるフラップの形でもよい。フラップの設置によって、フロートカップが取り外されたとき、または操作不具合の場合にガス収集主管の隔離が確保でき、空気がガス収集主管に流入するのが防止される。粗ガス輸送収集主管への空気の流入は、プロセス上および安全上の理由から望ましくない。

シールプラグは任意の設計とすることができる。しかし、好ましい設計には、サイフォン、調節可能な仕切り弁、排水管が含まれ、調節可能な仕切り弁はフロートカップ内の水位制御、すなわち排水管経由ガス収集主管への排水の役目を果たし、水位は仕切り弁の位置によって制御でき、仕切り弁は垂直に閉鎖可能でシールプラグに含まれ、さらに関連の操作機構が含まれる。操作機構は、典型的にはアクチュエーターと接続されたロッドによって構成される。

膨張による制御設備配置からの逸脱のない、コークス炉室のガス圧力を制御するための前述の制御装置を用いて、ガス収集主管の圧力差に抗してコークス炉室の圧力が制御できる方法についても特許請求する。このプロセスは、前述した考案品を制御装置として使用する。特に特許請求するのは、複数のコークス炉室、粗ガス輸送粗ガス収集主管、およびコークス化室内ガス圧力を個別に制御するために粗ガス収集主管に設置されたスロットル装置を含み、
・各スロットル装置には、シールできる出口を有する、給水されたフロートカップが備えられ、
・コークス化室は、スロットル装置のフロートカップ内のディップパイプとして終端するガスラインによって粗ガス収集主管に接続され、
・フロートカップ内の液位を制御するための排水管を備えたスロットル装置が用いられ、アクチュエーターによって排水管が垂直方向に調節される、
コークス炉団またはコークス炉列を操作するための方法において、
・コークス炉室の圧力が、ガス収集主管に向かう膨張が筐体のディップシールへの切れ込み付き円形リムによって補正され、膨張によるフロートカップおよびスロットル装置の制御設備配置からの逸脱のない、コークス炉室内ガス圧力制御用制御装置によって制御されることを特徴とする方法である。

その方法は自動化も可能である。このために、少なくとも１つのコークス炉室圧力が、コークス炉室の内部圧力に応じてフロートカップ内への給水を調節する測定装置を用いて制御される。そのような自動化は１つのコークス炉室について実施できるが、コークス炉団またはコークス炉列のいくつかまたはすべてのコークス炉室について実施するのが好ましい。

その方法および発明の装置は、典型的には在来のコークス炉の操作に用いられる。

例示的構成において、膨張ならびにガス収集主管および立て管および／またはディップパイプの間のずれを補正する役目を果たす環状ディップシールは水で満たされている。しかし、ディップシールは高温用途向けに必要とされることのあるビチューメンで満たされてもよい。さらに、ディップシールはシリコーン化合物を含む充填物を備えることができる。

本発明は、フロートカップ内の可変水位、コークス炉室から導くディップパイプ、ならびに水位およびガス圧力の関連制御装置を用いてコークス炉室内ガス圧力を制御し、膨張またはずれ作用にもかかわらず規定の制御設備配置から逸脱することなく、集中メンテナンス再調整を必要としない装置を提供するという利点を含む。本発明は、ガス収集主管にガスフラップを取り付けられるという付加的な利点を有する。ガスフラップが備えられると、フロートカップの取り外しのため、または操作不具合時にガス収集主管を隔離できるのでガス収集主管に空気が入り込むことがない。

本発明は３つの図面によって説明されるが、これらの図面は単に例示的な構成を示すもので、本発明はこれらの実施例に限定されない。

図１は、フロートカップが、筐体およびディップパイプに直接取り付けられている発明の考案品を示す。 図２は、フロートカップが、保持ロッドを介して、ディップパイプに取り付けられて水平に配置された環状円板に固定されている発明の考案品を示す。 図３は、コークス炉室上に取り付けた現行技術による考案品を示す。

図１には、ここに表示されておらずコークス化ガス（３）をコークス炉室から接続されているグースネック（４）を経由して排出する働きをする立て管（２）を含むコークス炉室圧力を制御するための発明の考案品（１）を示し、立て管（２）に接続されかつコークス化ガス（３）を１８０°下向き方向（５）に向けるグースネック（４）のみが描かれている。グースネック（４）は、鋸歯状の刻みまたは切り込みをつけたへりを有するクラウンパイプ（６ａ）で終端する下方のディップパイプ（６）に接続される。端部のクラウンパイプ（６ａ）を備えるディップパイプ（６）が、底部が水出口（７ａ）に至る下向き円錐型で可変水位（７ｂ）を有するフロートカップ（７）内へ延びる。フロートカップ（７）の密閉端内に延び、水出口（７ａ）を密閉するシールプラグ（８）が、ディップパイプ（６）の中心線に沿って移動する。本発明によれば、ディップパイプ（６）およびフロートカップ（７）は、環状円板（１０）によってディップパイプ（６）に堅固に取り付けられた筐体（９）内に備え付けられる。筐体（９）およびフロートカップ（７）は、フロートカップ（７）からの水の排水路およびコークス化ガス（３）のガス通路として働く環状スペース（１１）を形成する。筐体（９）の下部も円錐形であり、環状の縁部（９ｂ）を有する筐体の下向き先細下端（９ａ）が円形包囲ディップシール（１２）内に延びる。本発明によれば、筐体（９）は、フランジ接続（１３）によってディップパイプ（６）に堅固に取り付けられている。このように、筐体（９）およびフロートカップ（７）は、粗ガス輸送収集主管（１４）に対して移動させることができる。筐体を備えるフロートカップは、コークス化ガス（３）を収集するための粗ガス輸送収集主管（１４）内に延びる。シールプラグ（８）がフロートカップ（７）からはずされると、水がガス収集主管（１４）に流れ込み、コークス炉室内のガス圧力がディップシール（７ｂ）の水位によって制御される。ガス収集主管（１４）の上端にはフラップ（１５）が取り付けられ、ガス収集主管（１４）を頂部に対して隔離することができる。このように、コークス炉室のガス区画はガス収集主管（１４）に対して隔離でき、あるいはガス収集主管は大気に対して隔離できる。フラップ（１５）は、ピボット軸受け（１５ａ）を用いて上方へ傾けることによって閉鎖される。フロートカップ（７）のディップシール（７ｂ）の水位は、操作ロッド（１６）の移動機構を用いることによって水出口（７ａ）から引き抜くことのできるシールプラグ（８）によって調節される。プラグが引き抜かれると、水が水出口（７ａ）を通ってガス収集主管（１４）に流入する。シールプラグ（８）には、フロートカップのディップシール（７ｂ）のレベルを調節する働きをするサイフォン（８ａ）および垂直方向に調節可能な仕切り弁（８ｂ）が取り付けられる。

図２には、フロートカップ（７）が、ディップパイプ（６）に配置された環状円板（１０）に取り付けられた保持ロッド（１７）によって堅固に固定されている同一の考案品を示す。

図３には、コークス炉室に取り付けられた現行技術による考案品を示す。図は、立て管（２）、ディップパイプ（６）、クラウンパイプ（６ａ）、フロートカップ（７）、およびガス収集主管（１４）を示す。水（１８）は、グースネック部のディップパイプ（６）に流入し、そして水出口（７ａ）を通ってガス収集主管（１４）に流入する。図は、排出される水（１８ａ）を示す。フロートカップ（７）は、懸架装置（１９）によってガス収集主管（１４）に取り付けられる。ディップパイプ（６）は、クラウンパイプ（６ａ）内に延びる。

１ コークス炉燃焼室圧力を制御するための装置、制御装置
２ 立て管
３ コークス化ガス
４ グースネック
５ コークス化ガスの下降流
６ ディップパイプ
６ａ クラウンパイプ
７ フロートカップ
７ａ 水出口
７ｂ ディップシールおよび水位
８ シールプラグ
８ａ サイフォン
８ｂ 調節可能な仕切り弁
９ 筐体
９ａ 筐体の下向き先細下端
９ｂ 環状の縁部
１０ 環状円板
１１ 環状スペース
１２ 円形包囲ディップシール
１３ フランジ接続
１４ ガス収集主管
１５ フラップ
１５ａ フラップのピボット軸受け
１６ シールプラグ用操作ロッド
１７ 保持ロッド
１８ 水入口
１８ａ 排水
１９ 浸漬カップ懸架装置

Claims (5)

1. コークス炉室の圧力を制御するための制御設備配置の構成要素の膨張による逸脱がない、コークス炉室内ガス圧力を制御する制御装置を提供するための考案品（１）であって、 ・コークス炉室から垂直に立ち上がり、グースネック（４）に接続する立て管（２）であって、前記グースネック（４）は前記立て管（２）から横方向に方向転換し、さらに垂直下方に進みディップパイプ（６）を形成し、前記ディップパイプの端部が鋸歯状の刻みまたは切り込みをつけたへりを有するクラウンパイプ（６ａ）およびフロートカップ（７）の中への水の入口として備えられる、立て管（２）と、
   ・下向き先細の下部を有し、下部下端からの水出口を備え、開放された上端を有するフロートカップ（７）と、
   ・前記ディップパイプ（６）の中を移動し、前記フロートカップ（７）のディップシール（７ｂ）から下方に配置されたガス収集主管（１４）への排水を制御された方法でシールするシールプラグ（８）と、
   ・水の排水管または前記シールプラグ（８）の開放によって前記フロートカップ（７）からの水が流入するガス輸送収集主管（１４）と
   を含む考案品において、
   ・前記フロートカップ（７）ならびに端部に前記クラウンパイプ（６ａ）を有する前記ディップパイプ（６）は、前記フロートカップ（７）と環状スペースを形成する、固定の筐体（９）に包含され、前記環状スペース（１１）が前記水の排水管および前記フロートカップ（７）から前記ガス収集主管（１４）へのガス流路（５）として適していることと、
   ・前記筐体（９）は前記ガス収集主管上の円形包囲ディップシール（１２）内に延びる環状の縁部（９ｂ）を備えていることを特徴とする考案品。
2. 請求項１に記載の考案品において、前記筐体（９）が鋳造体または金属板成型体で作られていることを特徴とする考案品。
3. 請求項１または２に記載の考案品において、フランジ接続（１３）が前記筐体（９）と前記ディップパイプ（６）とを接続する役目を果たすことを特徴とする考案品。
4. 請求項１乃至３の何れか１項に記載の考案品において、前記フロートカップ（７）が保持ロッド（１７）によって前記ディップパイプ（６）の環状円板（１０）に吊り下げられることを特徴とする考案品。
5. 請求項１乃至４の何れか１項に記載の考案品において、前記ガス収集主管（１４）の上部開口に、前記ガス収集主管（１４）を前記筐体（９）および前記フロートカップ（７）に対して隔離できるガスフラップ（１５）が備えられていることを特徴とする考案品。

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