专利名称：焦炉排放管道系统的制作方法
技术领域：
本实用新型总体上涉及焦炉结构，尤其是一种焦炉的排放管 道，其具有流量控制阀，用于调节从每个独立炉室流到集流管的原 料气体。
背景技术：
通常，在包括焦炉组的炼焦设备中，源自每个炉室的原料气体 (蒸馏气体和水蒸汽)通过排放管道引导到集流管，该集流管通常 延伸超过焦炉组的全部长度。排放管道本身通常具有竖管(也称作 立管或上升管)，其从炉顶和鹅颈管向上延伸，也就是一个与竖管 顶部连接并且引导到集流管的短弯管。 一个或多个喷嘴被安置在鵝
颈管中，以将原料气体从大约700-800。C冷却(骤冷)到80-100。C的 温度。
为了独立地控制在每个焦炉室中的气压，已知地在排放管道中 或在其集流管中的排放口处设置一个控制阀，其可以关闭或节流通
过排放管道的气流。这种装置提供了在蒸馏期间持续控制炉压的能 力，以至于通过在集流管中保持负压而避免在蒸馏处理的第一阶段 期间的过压，由此可以完全减少来自于门、装料孔等等的排放物。 此外，当炼焦气体流量比率低时，持续的炉压控制可以避免在蒸馏 的最后阶段期间炉底处的相对负压。例如在US 7,709,743中描述了已知类型的压力控制阀。该阀安 置在鵝颈管的垂直排放部的排放末端处的集流管内部。阀可以控制 炉室中的背压并且基于阀中水位的调节，提供原料气体流过的阀口 面积的变4b。
EP 1 746 142涉及一种减少焦炉中的污染氺M文物的方法，该方 法使用到 一种能够以横轴枢转的罐阀。每个蒸馏室将经由这种插入 的罐阀而通过鵝颈管连^^妾到集流管。在独立的蒸馏室中的炉压通过 压力传感器来检测，并且调整罐阀位置以便于根据炉中的压力控制 到集流管中的流量比率。在一个实施例中，阀部件具有弯曲的管型 金属结构，以在开启打开冲程期间限制流通横截面。尽管该阀的设 计可靠，但在流量比率控制中还是没有很大的改进。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种可选的焦炉排放管道系统，其 具有已改进的、完善的流量控制能力。该目的将通过权利要求l中 的焦炉排;改管道系统来实王见。
本实用新型涉及一种焦炉排方文管道系统，包括具有排》文部的 集装管，该排放部具有包括排放口的排放管；门部件，其与排放口 协同作用，用于控制到集流管的流量比率。至少一个喷嘴优选设置 用于冷却来自于炉的原料气流。
才艮据本实用新型的一个重要的方面，门部件^皮i殳计成可以沿着 排放口移动，以便为排放管末端提供关闭面。这可以改变排放口的 打开面积以^空制到集流管的流动比率。
相对而言，阀具有关闭件，其在打开位置被抬起离开阀座(例 如通过EP 1 746 142的罐阀)，在本实用新型中使用的门部件具有沿着排放口移动的操作运动。门部件，相对于排放口来看，在排放口 的前面横向地稍微移动，而不是远离于排放口 (相对于接近而言)。 实际上，对于高流量比率而言，门部件有利地在一个位置中，在该 位置根本不覆盖/阻隔排放口 (通常是横向放置)。局部阻隔是通过 在排放口下面逐步地移动门部件而覆盖排放口的所希望的比例来 实现。由于很难精确地控制阀部件和阀座之间的空间，因此在实践 中通过阀设计(关闭件在打开位置被抬起离开阀座)是不可能的。 由于没有抬起运动，因此阻隔排放口的部分关闭件可以被保持在距
离管道末端恒定的距离这将可以精确地控制打开面积，同时限制 由于关闭件和排放管之间的操作空隙而引起的泄漏。
门部件的关闭面可以是平坦的或弯曲的。在平坦的门部件的情 况下，4乘作运动可以是从排;改管(完全打开)的侧面到排放管下面 所希望位置的简单移动，以部分J4或完全地阻隔排;改口 。
可选地，门部件的关闭面可以是弯曲的，在这种情况下，关闭 件可以围绕枢轴进行枢转操作运动，以便于沿着排放口枢转进而阻 隔期望比例的排;^文口 (优选在0到100%之间)。因此，门部件可以 为排放管末端提供大体上凸起或凹入的轮廓，优选具有恒定的曲率 半径。在实践中，门部件可以是一种J求形或圆柱形的帽。
为了在蒸馏阶段之前改进流量调节性能，至少一个切断部分 (cut-out)有利地安置在门部件或排放口周围的排放管中，从而在 门部件的部分才区转冲禾呈期间形成可变的断面开口 。切断部分4尤选寻皮 定位成，由于门部件已经被逐步地关闭，以减少排放口的打开面积， 因此除了由切断部分限定的开口之外，后者^皮门部件完全阻隔，其 自身可以通过门部件沿关闭方向进一步的移动而^皮减小。这种具有良好流量控制性能的阀设计提供了 一种简单并有效 的解决方案，用于在焦炉内部的低压时精确地控制到集流管的流量 (通常在蒸馏阶段结束之前)。
切断部分的形状和数量可以才艮据需要来配置，以i"更于提供通过 阀的期望的流量特性。伊乙选;也， 一个或多个切断部分i殳置为7人部4牛 的边缘向内部延伸。在这种情况下，切断部分^皮排;改管支撑，其例 如可以在沿着关闭件的曲率的排;改管的底部安置在内部延伸边缚_ 中。在另一实施例中，多个切断部分通过一系列的孔形成在门部件 中，围绕其边缘设置。
为了能够简单地实现，切断部分(或多个)安置在门部件中， /人而排放管可以是简单的圆柱形或截头圓锥形的管。优选地，切断 部分/人门部件的边乡彖向内延伸。切断部分在一个位置处安置在关闭 件中，在该位置处该关闭件在门部件的关闭冲程结束之前将形成减 小的、可变的断面开口。例如，切断部分可以i殳置在门部件的引导 边缘(leading edge)上，从而从门部件的给定位置开始，除了由切 断部分和排方文口的边限定的打开面积以外，门部件将完全地阻隔排 放o 。
有利地，门部件以这样的方式设计，即在关闭位置中，其外围 边沿向上延伸超过排;改口的末端，乂人而当处理液体聚集到门部件腔 中时，液封形成并且关闭口部4牛和门部件之间的才喿作间隙。
优选地，门部件的凹入(或凸起)表面轮廓具有与枢转轴同轴 的曲率中心。这使得门部件能够以两个部件之间的恒定操作间隙围 绕排放口枢转。可选地，枢转轴和曲率中心之间可以存在轻微的位
移，以在关闭位置提供部件之间的金属接触。在一实施例中，排放管延伸到连接集流管的排放罩(discharge cage)中；并且喷射装置被设置成对排放管的外壁进行喷雾。喷射 装置有利地设置在排放罩中，使得在门部件的某个部分打开位置 中，所喷射的'液体在4非;改管的外壁和门部4牛月空之间流动并形成液 封。
为了避免水在排放管中积聚到某个等级之上，过流装置可以结 合于排放管中，过剩的水会被排出到排放罩中。
传统类型的罐阀可以设置在门部件的下游，用于实现排放管道 的封口。然而，如前面所述，当门部件形成具有延伸超过排放口的 边沿的腔体时，由于液封形成在门部件腔中，因此不需要这种罐阀。
任何适当的驱动装置都可以用于围绕其轴枢转门部件。通常， 门部件可以被一个或两个臂来支撑，该臂的相对端可以被容纳在与 冲区转轴一致的轴7K中。启动4几构可以^皮i殳计成用于实J见手动和/或自 动的启动。
在一实施例中，关闭件是具有被截去边缘的球形帽，该被截去 边缘形成门部件的平坦的引导边缘。对于球形帽来说，这是有意义 的可选方案，因为在与圓形的排放口相结合时，引导边缘可以提供 更狭窄的流动区域。
本实用新型还涉及一种炼焦^殳备，其包括焦炉组和集流管，其 中来源于每个独立炉体的气体通过前述限定的焦炉排放系统被引 导到所述的集流管。在装备有这种排放管道的炼焦设备中，炉压能 够在蒸馏期间被持续地控制，以便于通过在集流管中保持负压，避 免在蒸馏处理的第一阶萃殳期间的过压，/人而可以全面;也减少来自于 门、装料孔等等的排放物。另外，当原料气体流量比率低时，这种持续的炉压控制还可以避免在蒸馏的最后阶段期间在炉底处的相 对负压。
参照附图，本实用新型将从以下 一 些非限制的实施例的描述中
变得更加明显，其中
图1是根据本实用新型的焦炉排放管道系统的第一实施例的垂 直截面图，门部件处在关闭位置；
图2是图1的管道系统的截面，门部件处在部分打开位置；
图3是图1的管道系统的截面，门部件处在完全打开位置；
图4是图1的门部件和排放管的垂直截面图5是图1的门部件和排放管的垂直截面图，垂直面(cutting plane )包含有门部4牛的冲区專争轴；
图6是图1的门部件透4见图7是图4中示出的结构的顶—见图8是具有圓柱形门部件和正方形排放管的可选实施例的顶视
图9是图8的门部件的透视图10是具有圆柱形门部件和正方形排放管的另一实施例的顶 视图；图11是图10的门部件的透^f见图12是门部件和排;改管共同运转的可选实施例的垂直截面图； 图13是图12的正^L图14是门部件和排;改管共同运转的另 一 实施例的垂直截面图15是图12的前一见图16是图14的顶—见图17是图14的门部件的透视图18是门部件和排方文管共同运转的又一可选实施例的垂直截 面图19图18的前4见图；以及 图20图18的排放管的自下而上的透视图。
具体实施方式
图1示出了根据本实用新型的焦炉排放管道系统的优选实施 例。该系统由集装管构成，集装管用于将原蒸馏气体从独立的焦炉 室传输到集流管。在本实施例中，集装管包括竖管(未示出)，其 底部与焦炉的顶部(未示出)连^妄，例如焦炉组的槽型室。参考标
识12表示鵝颈管(弯曲管)，该鵝颈管用于将原焦炉气体(箭头16) 从竖管的上部传输到炼焦设备的集流管14，并且通常延伸超过焦炉 组的全部长度。这些管部件可以通常i殳置有耐火^)^勿。炉室4非出的温度大约700到800。C的气体在鹅颈管12中通过一个或多个喷嘴18 (喷射例如氨水等的处理液)冷却到80到IO(TC。
鹅颈管12和集流管14的中间是排;改部，通常以19表示，其 具有圆柱形(也可以是圓锥截面)的排放管20，该排放管具有排放 口 22。因此，鹅颈管部12中已冷却的气体通过排;改部19流到集流 管14。门部件24与排;改口 22协同作用以控制/节流到集流管14的 气体流量比率。
值得注意的是，门部件24被设计成可以沿着排放口 22移动， 这能够改变4非;改口 22的打开面积，在本实施例中，门部件可以围 绕枢转轴26 (垂直于图1的垂直面)枢转，并且为排;改管20的底 端提供大体上凹入面轮廓。凹入面轮廓优选具有实质上与枢转轴26 同轴的曲率中心，由此门部件24可以沿着排;^文口 22枢转。该门部 件24的主要操作阶段在图1到3中描述。在大量的气体将被排出 的蒸馏处理开始时，门部件24处于完全打开位置(侧向停放)，从 而没有阻隔排i文口 22(见图3;也要注意该位置的致密性)。在蒸 馏继续时，排;故口 22的打开面积通过门部件以顺时针方向的枢转 而减小，以获得通过排放管道的期望的的流动条件(一个部分打开 位置在图2中示出)。在图1中，门部件24处于关闭位置并且完全 i也阻隔氺M文口 22。
另外，为了提供精确流量控制能力，切断部分30有利地安置 在门部件24中，以至于在门部件24的部分枢转冲程期间形成可变 的断面开口。这可以/人图4-7中更好i也理解，其简单;也示出了门部 件24和排i文部19的排放管20。
如在图6中可以看出，在本实施例中，门部件设计为球形帽。 一个切断部分30 乂人门部件24的边*彖向内延伸(这里，切断部分以 关闭方向来看安置在"引导"边缘部或前边缘部)。切断部分30形成为在门部件24的关闭^f立置中(图1),其最里面的端部向外超过4非 放口 22。在逻辑上，切断部分30优选基本上垂直于枢转轴26延伸。 在图l的位置中，因为切断部分30超过了排放口 22的边，因此排 ;改口净皮完全关闭。
如上文所述，切断部分的目的在于在蒸馏阶段结束之前实现精 确的流量控制性能。在图2的位置中，门部件24部分地阻隔排方文 口，打开面积相应于排放口 22的边与门部件24的周缘、引导边缘 之间限定的面积。当门部件^皮进一步关闭(进一步沿顺时针枢转) 时，门部件24沿着排;改口 22向左移动，并且逐渐覆盖更多比例的 排放口 22。 一旦引导边缘的最前面的点到达排放口的边的下面(图 2中用虚线F表示的位置)，排放口 22被门部件24完全阻隔，除了 切断部分30的地方。进一步以顺时针枢转门部件24将逐渐减小由 切断部分30和排;改口的边限定的打开面积(见图7),直到切断部 分超过边(图1 )。
因此，排放管20和门部件24在本排;改管道系统中起到节流阀 的作用，其具有精确的流量控制能力，这对于在蒸馏阶段结束之前 控制压力和流量很有用。
任何适当的驱动装置(未示出)都可以用于围绕其轴26枢转 门部件。通常门部件可以被一或两个臂来支撑，其相对端可以被容 纳在与才区转轴一致的轴 K中。启动才几构可以纟皮i殳计用于实现手动和 /或自动的启动。
本节流阀的另一有利的设计方案是，由于门部件24的球形的 内部形习犬和其沖区寿争轴26的^f立置，该节;危阀可以通过管20的底端和 门部件24的内腔之间的恒定操作间隙围绕排放口 22枢转。最小化 该操作间隙实现了限制气体泄漏。当然，在想要精确地控制通过可 变的断面开口 (形成有如图5的切断部分30)的气体流量比率时，优选的是避免门部件24和排放管20之间重大的气体泄漏。因此， 本i殳计方案这样实现了避免这种泄漏。操作间隙可以例如为大约1 mm， 4旦4尤选为小于一毫米。
如前文所述，在图1的位置中，门部件24完全地阻隔了排放 口 22。另外，门部件24的周围边缘延伸到排放口 22之上。因此， 在已关闭的位置中，处理液体将积聚在由门部件形成的腔中，并且 上涨到高于排放口 22的位置，从而形成液封。在这种情况下，本 节流阀也可以紧密地关闭炉室和集流管14之间的联系，从而不需 要其他的隔离阀。
在该实施例中，排放部19包括排放罩32，排放管20伸入到该 排放罩中。喷射装置34被设置成将处理液体喷射到排放管20的表 面上。要注意的是，在图2的结构中门部件24处在部分打开位置， 处理液体会聚集到门部件的上方的、外部区域中并围绕排;改管20 和门部件24之间的操作间隙形成液封(以箭头23表示)。例如用 于喷嘴18的氨水也实现了管道部件的清洁。
为了防止在门部件24的已关闭位置中过多的处理液体积聚到 高于鹅颈管12,过流装置35有利地安置在排放管20的上部。从图 1中可以了解到，上涨到高于过流装置35水平的液体将通过过流装 置排出并且落到排放罩32中。在一般的操作条件下， 一定水平的 水将残留在过流装置中，其避免了气体泄漏。
排力文部19通过伸缩4矣头(expansion joint)连4妄到集流管14, 该伸缩^接头存在于罩32的底部和支撑U型外边38的圆柱形连4妄 部36之间。U型边38填充有焦油等材4牛并且由此而设置有具有伸 展能力的密封接头，这在现有技术中是已知的。连接部36具有带 凸缘的底部，该连接部将通过该底部连接到集流管14。虽然不需要，但是由于门部件24的该结构允许致密地关闭排 放口 22，因此传统的罐阀40可以安置在门部件24的下游。在这里， 罐阀40与截头圓锥体的套管24协同作用。在图1中，罐阀40处 于关闭的位置其靠在套管42的底部。在该位置中，罐阀以从上 方落下的过程填充并形成液封，这也是已知的。在图2和3中，罐 阀40在其打开位置围绕轴44枢转。
图8-11示出了具有圓柱形门部件124a或124b以及正方形排放 管120的可选结构。为了i殳置液体聚集腔，圓柱体的端部4皮壁150 关闭；但是，不需要液封的门不是强制性的。门部件124b(图11) i殳置有同门部件24形状类似的一个切断部分30，然而门部件124a 支撑五个一组的切断部分130。由附图可以了解到，打开及流量控 制原理和图1到图7的实施例相同。
值得注意的是，在圓柱形的门部件的情况中，门部件的枢转轴 可以从圓柱体的曲率中心轻微地偏移(一到几个毫米)，以便于在 支撑一个或多个切断部分的一侧，在门部件124a或124b与4非;改管 120之间获得金属与金属的接触。但是，这些轴也可以是同轴的。
上述实施例提供了 一种具有改进的流量控制能力的排放管道， 实现了炉背压的精确控制。门部件22可以作为4全以及通过精确的 控制功能在蒸馏期间提供持续地控制炉压的节流部件。该流量控制 能力通过在集流管中保持负压，实现了避免在蒸馏处理的第 一 阶段 期间的过压，从而可以全面地减少来自于门、装冲+孔等等的排放物。 此外，当焦炉煤气流量比率低时，持续的炉压控制可以避免在蒸馏 的最后阶段期间在炉底的相对负压。因此，焦炉压力控制实现了排 放物减少(在蒸馏的第一阶段期间)以及防止漏气(在最后蒸馏阶 段期间)。现在转到图12和13,其涉及到一个可选的实施例，其中门部 件224是连接到正方形的排放管20的完整的^t形帽(也就是不具 有切断部分)。
图14到17示出了使用除去顶端的球形帽324作为门部件的另 一实施例从附图中可以了解到，门部件224的引导边缘是平坦的。 当帽324位于其顶点时(例如见图4),该引导边^彖与垂直面中的切 口 (cut)—致。与完整的球形帽324相比，该设计方案可以更简单 地精确控制流量(分别比较图12和14,图13和15 )。
最后，阀体设计的又一实施例在图18-20中示出。这里，门部 件是完整的球形帽(也就是不具有切断部分)，并且用于精确流量 控制的切断部分230安置在排放管220中。可以看出，在排方文管220 的关闭侧上，后者具有边部(lip portion) 232，其向内延伸并且具 有与门部件424相同的曲率。切断部分230安置在该边部232中。 在门部件424的关闭冲程结束之前，该切断部分230提供了精确的 流量控制能力，直到排放口 222被完全地阻隔。
应当理解的是，本领域技术人员可以设计出门部件，以至于其 《1导边缘具有成型的形状(具有一个或多个切断部分或除去顶端的 部分)，其形成为在关闭冲程/动作结束之前提供期望的流量特征(流 量对冲程位置)。
权利要求1. 一种焦炉排放管道系统，包括集装管(10)，用于将焦炉煤气从焦炉传输到集流管(14)；至少一个喷嘴(18)，在所述集装管中；所述集装管包括带有排放管(20)的排放部(19)，所述排放管具有排放口(22、222)；与所述排放口(22、222)共同作用的门部件(24；124a、124b；224；324；424)，其特征在于，所述门部件可沿着所述排放口移动，用于为排放管(20)的末端提供关闭表面，从而所述排放口的打开面积能够变化，以控制到所述集流管(14)的流量比率，其中，所述门部件的所述关闭表面具有大体上凸起或凹入(24；124a、124b；224；324；424)的表面轮廓，并且所述门部件具有使其能够沿着所述排放口(22、222)枢转的枢转轴(26)。
2. 根据权利要求1所述的焦炉排放管道系统，其特征在于，所述 门部件(24; 124a、 124b; 224; 324; 424)的弯曲表面4仑廓 具有围绕所述枢转轴(26)定位的曲率中心。
3. 根据权利要求2所述的焦炉排放管道系统，其特征在于，所述 曲率中心基本上与所述枢转轴(26)同轴。
4. 根据权利要求1所述的焦炉排放管道系统，其特征在于，所述 弯曲关闭表面具有恒定的曲率半径。
5. 根据权利要求1所述的焦炉排放管道系统，其特征在于，所述 门部件是球形的(24; 224; 324; 424 )或圆柱形的帽(124a、 124b)。
6. 根据权利要求5所述的焦炉排放管道系统，其特征在于，至少 一个切断部分(30; 130; 230)围绕所述朝M文口 (22; 222) 安置在所述门部件(24; 124a、 124b)或所述排放管(20; 220) 中，以《更于在所述门部件(24; 124a、 124b)的关闭沖程结束 之前形成可变的断面开口 。
7. 根据权利要求6所述的焦炉排放管道系统，其特征在于，所述 至少一个切断部分(30; 130)设置在所述门部件(24; 124a、 124b)中，并且优选从所述门部件的边缘向内延伸。
8. 根据权利要求1所述的焦炉排放管道系统，其特征在于，所述 门部件是被截去顶端的球形帽(324)。
9. 根据上述权利要求中任一项所述的焦炉排放管道系统，其特征 在于，在所述门部件(24; 124a、 124b; 224; 324; 424)的 关闭位置，所述门部件的周围边缘向上延伸到排放口 ( 22; 222 ) 的端部上方，以至于处理液体聚集到门部件腔中形成液封。
10. 根据权利要求1所述的焦炉排放管道系统，其特征在于，所述 排放管(20 )延伸到连接所述集流管(14 )的排放罩(32 )中； 并且喷射装置(34)被设置成喷射所述排放管(20)的外壁。
11. 根据权利要求IO所述的焦炉排放管道系统，其特征在于，所 述喷射装置(34)安置在所述罩(32)中，使得在所述门部件(24; 124a、 124b )的某个局部打开4立置中，所喷射的液体在 所述排放管(20 )的外壁和所述门部件腔之间流动并形成液封。
12. 根据权利要求10所述的焦炉排放管道系统，其特征在于，在 包括所述排放管(20)并包围所述排放罩(32)的所述排放部(19)之间插入有鹅颈管(12)和所述集流管(14);并且其 中所述至少一个喷嘴(18)安置在所述鵝颈管(12)中。
13. 根据权利要求1所述的焦炉排放管道系统，其特征在于，所述 焦炉排放管道系统包括结合到所述排放管(20 )中的过流装置(35)，用于将过剩的水排出到所述排放罩(32)中。
14. 根据权利要求1所述的焦炉排放管道系统，其特征在于，所述 焦炉排放管道系统包括所述排放口 (22)下游的罐阀(40)。
15. 根据权利要求1所述的焦炉排放管道系统，其特征在于，所述 焦炉排放管道系统包括用于所述门部件(24; 124a、 124b )的 可手动和/或自动操作的驱动装置。
16. 根据权利要求1所述的焦炉排放管道系统，其特征在于，所述 门部件具有带有成型形状的引导边缘，其被设计成在关闭沖程 结束之前提供期望的流量特征。
17. 根据权利要求1所述的焦炉排放管道系统，其特征在于，至少 一个切断部分(30; 130; 230)围绕所述排;改口 (22; 222) 安置在所述门部件(24; 124a、 124b )或所述排》文管(20; 220) 中，以便于在所述门部件(24; 124a、 124b)的关闭冲程结束 之前形成可变的断面开口 。
18. —种炼焦设备，包括焦炉组和集流管，其特征在于，源于每个 独立炉体的气体通过4艮据上述权利要求中任一项所述的焦炉 排放管道系统被引导到所述的集流管。
专利摘要一种焦炉排放管道系统，包括集装管(10)，用于将焦炉煤气从焦炉传输到集流管(14)；至少一个喷嘴(18)，在所述集装管中；以及带有排放管(20)的排放部(19)，其中该排放管具有排放口(22、222)。门部件(24；124a、124b；224；324；424)与排放口(22、222)共同作用，并且可沿着排放口移动，用于为排放管的末端提供关闭表面，从而所述排放口的打开面积能够变化，以控制到集流管(14)的流量比率。
文档编号C10B27/00GK201228256SQ20072019590
公开日2009年4月29日 申请日期2007年10月26日 优先权日2007年6月8日
发明者埃米尔·洛纳尔迪, 托马斯·汉斯曼, 斯特凡诺·皮沃, 毛里齐奥·比索尼奥 申请人:保尔伍斯股份有限公司