CN201201935Y - 焦炉排出管道系统 - Google Patents

Abstract

提供一种焦炉排出管道系统，包括：可连接到焦炉(14)的竖管(12)；用于通过排放部分(24)将焦炉气体从竖管(12)传送到总集管(18)的鹅颈管(16)；鹅颈管中的至少一个喷嘴(20)。阀元件(22)与所述排放部分相连，所述阀元件具有基本钟形的结构。致动机构被连接至阀元件(22)，用于相对于排放部分(24)轴向地移动阀元件(22)，从而根据阀元件(22)的轴向位置调节通过排放部分(24)的气流截面。在阀元件(22)上提供外围沟槽(26)，外围沟槽被设计成在阀元件(22)的封闭位置中由排放部分(24)的排放末端(28)接合，以使积聚在沟槽(26)中的加工流体容许密封地封闭排放部分(24)。

Description

焦炉排出管道系统

技术领域

本实用新型通常涉及焦炉结构，更具体地，涉及具有综合流体控制阀的焦炉排出管道，所述流体控制阀用于调整从每个单独炉室流向总集管的未处理的气体。

背景技术

传统地，在包括焦炉组的焦化设备中，来自每个单独炉的未处理的气体(蒸馏气体和蒸汽)均通过排出管道被引导到总集管，典型地，该总集管遍布焦炉组的整个长度。典型地，排出管道自身包括从炉顶向上延伸的竖管(也作为立管或升管为人所知)和鹅颈管，也就是与竖管顶部连通并通向总集管的短弯管。在鹅颈管中设置一个或多个喷嘴以将未处理气体从约700-800℃冷却(淬冷)至约80-100℃的温度。

为了单独地控制每个焦炉室中的气体压力，已知的是，在排出管道中或在总集管中的其排放口处设置控制阀，这允许封闭和/或节流通过排出管道的气流。这样的装置通过在总集管中保持负压而提供了在蒸馏时间期间连续地控制炉压力的可能性，从而避免蒸馏工序的第一阶段期间的过压，因而可充分减少从门、装料口等处的逸散。而且，当焦炉气体流速较低时，连续的炉压力控制可避免蒸馏的最后阶段期间在炉底部处的负相对压力。

例如在US 7,709,743中描述了一种已知类型的控制压力控制阀。该阀布置在总集管内部位于鹅颈管的竖直排放部的排放末端处。该阀允许控制炉室中的背压(backpressure)并且基于阀内部水位的调节，提供了未处理气体所流过的阀口面积的改变。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供具有改进的流量控制能力的替换的焦炉排出管道系统。这个目的通过如权利要求1中所述的焦炉排出管道来实现。

根据本实用新型的焦炉排出管道包括可连接到焦炉的竖管以及用于将来自所述竖管的焦炉气体通过排放部分传输到总集管的鹅颈管。在鹅颈管中设置至少一个喷嘴以利用加工流体淬冷来自炉子的未处理的气流。

应该理解，具有基本为钟形结构的阀元件与排放部分连接。致动机构连接到阀元件以相对于排放部分轴向地移动后者(阀元件)，从而根据阀元件的轴向位置调节通过排放部分的气流的截面。在阀元件上提供外围沟槽(peripheral gutter)并且此外围沟槽被设计成在阀元件的封闭位置中由排放部分的排放末端接合，以使得收集在沟槽中的加工流体能够密封地封闭排放末端。

因此，本排出管道系统使用借助于致动机构可轴向移入和移出气体排放部分的钟形阀元件来控制从炉子到总集管的原料气流。由于阀元件的钟形结构，当阀元件相对于排放开口移动时，在它的外表面与排放部分末端之间限定出环形通道，这个通道的面积取决于阀元件的轴向位置。典型地，阀元件被设计并且被控制得具有在封闭位置与开启位置之间延伸的阀行程，封闭位置和开启位置确定通过排放部分的最小和最大流动截面。

已经发现阀元件的这种钟形结构特别适于动态流动调节，并且因此被适当地成形从而用于在整个焦化周期中在流动速率条件的全部范围中的操作。

此外，与如US 7,709,743中的基于液压水平的控制阀相比，本系统证明在安全性方面更有优势，因为它能够在紧急情况下人工驱动。

在一个实施例中，系统被设计成，在封闭位置中，阀元件基本上完全位于排放部分内部并且具有基本上与排放部分相对应的截面，因而基本上完全堵住了通过这里的流动。在阀元件的底部的水平线处提供沟槽，并且该沟槽由排放部分的排放开口接合。由喷嘴喷射的加工流体落在阀元件上，并且由于阀元件的钟形结构的原因加工流体朝向它的外围向下流到阀表面上，在这里加工流体聚集在沟槽中并且形成液压密封。

优选地，利用轴向延伸穿过鹅颈管并且连接到阀元件顶部的致动轴进行阀元件的致动。优选地，致动轴可拆除地连接到阀元件，这使得可以单独更换阀元件。

在一个实施例中，致动轴的上部经由纵向密封(sealing)穿过鹅颈管壁，并且因此连接到设置在鹅颈管外部的致动器以方便构造和养护。例如，所述致动器可以是液压型或气动型的。

在另一个实施例中，致动机构包括位于鹅颈管外部的旋转致动器，例如，电动机，它连接至经由旋转密封穿过鹅颈管壁的旋转轴。在鹅颈管的内部，旋转轴通过连杆系统被连接到致动轴，该连杆系统被设计成用来将轴的旋转运动转换成轴向致动力。在这个实施例中，致动轴的上部有利地由轴向引导件支撑。

为了便于阀元件在排放部分中的引导，可以为致动轴和/或直接为阀元件提供定中心装置。例如，可以在鹅颈管中安装一个或多个轴承以支撑致动轴并为致动轴定中心。还可能在阀元件上提供一套定中心翼。

排放部分可以是鹅颈管的一体式的末端部分或者牢固地安装到鹅颈管的出口末端。因为阀元件被连接到致动轴，它自身被支撑在鹅颈管中，因此排出管道系统中的热膨胀效应不会扰乱阀操作。

在一个实施例中，利用连接部分进行排放部分与总集管的连接，该连接部分同轴地环绕排放部分并且包括待固定于总集管的外围凸缘。优选地，这个连接部分应该被设计成包括膨胀接头以允许由于鹅颈管/排放部分与总集管之间的热膨胀而导致的运动。

实际上，阀位置可以作为炉室内的压力的函数来调节，炉室内的压力可以利用压力传感器测量。由压力传感器传送的压力信息允许逐步地调节阀元件的位置，从而随着焦炉中压力的改变来控制通过排放部分的结构，焦炉中压力的改变又是蒸馏时间的函数。对于改进的控制，可以将位置转换器连接至阀元件以精确地知道阀元件在任何时刻的位置。

附图说明

参照附图，从随后几个非限制性实施例的描述中本实用新型将会更加显而易见，其中：

图1：是穿过根据本实用新型的排出管道系统的第一实施例截取的截面图；

图2：是穿过根据本实用新型的排出管道系统的第二实施例截取的截面图。

具体实施方式

图1示出了根据本实用新型第一实施例的排出管道系统10的截面图。系统包括竖管12，竖管12在它的底部连接到焦炉14的顶部，例如焦炉组的槽型室。参考标号16指示出鹅颈管(弯曲管道)，鹅颈管用于将未处理的焦炉气体从竖管12的上部传导到焦化设备的总集管18，总集管18典型地在焦炉组的整个长度上方延伸。传统地，不同的排出管道部分可以装有耐火内衬。从炉室14中排出的约700℃至800℃温度的气体借助于一个(或多个)喷嘴20在鹅颈管中被淬冷至80-100℃的温度。

应该理解的是，为了调节从焦炉14流到总集管18的原料气-以及因此调节焦炉背压-阀元件22连接于形成鹅颈管16端部的排放部分24。有利地，阀元件22具有大体上为钟形的结构并且相对于排放部分24可以轴向地移动。正如从图1中能够理解的，由于本实施例的几何形状和结构，这意味着阀元件22可以在垂直的排放部分24中垂直地移动。

应该进一步理解的是，阀元件22包括外围沟槽26，它被设计成在阀的封闭位置中由排放部分24的开口末端28接合，以使聚集在沟槽26中的由喷嘴20喷射的淬冷流体(典型地为氨水)形成液压密封。

利用致动机构实现阀元件22的致动，该致动机构包括轴向(垂直地)延伸穿过鹅颈管16并且连接到阀元件22顶部的致动轴30。致动轴30的相对端连接至致动器(未示出)，该致动器例如可以为气动型或液压型。为了方便构造和养护，有利地，将致动器安装在鹅颈管16的外部。可替换地，致动器可以是旋转型的并且连接至通过旋转密封穿透鹅颈管内部的水平旋转轴。可以通过鹅颈管内部的适合于将旋转轴运动转换成轴向运动的任何机构将垂直致动力传输到致动轴。

致动机构允许调整阀元件22的垂直位置。从图1中所示的封闭位置处(在这里沟槽与排放开口28接合)，阀元件22能够向下移动到完全开启位置-以虚线示出-在这里阀元件22完全在排放部分24的外部并且在总集管18中。在这两个极端位置之间，阀元件22部分地位于排放部分24的内部，并且根据阀元件22的轴向/垂直位置在它的外表面和排放部分24之间限定出环形流动通道。

因此，阀元件22用作关闭和节流件，其在蒸馏时间中提供连续地控制炉压力的可能性。通过在总集管中保持负压力，该流体控制能力使得可以避免蒸馏过程第一阶段期间的过压，借此能够充分减少从门口、装料口等处的逸散。而且，当焦炉气体流速较低时，连续的炉压力控制可避免蒸馏的最后阶段期间在炉底部处的负相对压力。因此，焦炉压力控制使得既可以实现减少逸散(在蒸馏的第一阶段期间)又可以防止空气渗透(在最后蒸馏阶段期间)。

在图中所示的实施例中，阀元件22利用任何适合的装置可拆除地连接到致动轴30。

排放部分24被形成为鹅颈管的末端、垂直圆柱形部分，其具有上部凸缘32，利用该上部凸缘32排放部分24被牢固地固定于鹅颈管16的配合凸缘34。可替换地，排放部分24可以与鹅颈管16一体形成。

为了将它连接到总集管18，排放部分24包括连接部分(通常由36表示)，连接部分具有环绕排放部分24并且包括连接到总集管18的凸缘38的膨胀接头。连接部分36包括焊接在排放部分24的外围处并且限定较大直径的垂直管道部分的上部40，此较大直径的垂直管道部分与垂直管道部分44上的U形外围边缘42接合，垂直管道部分44在它的底部具有凸缘38。用焦油或类似材料填充U形边缘42，因此U形边缘42提供具有一定膨胀能力的密封接头，如现有技术中所知的。

可以注意到，由于阀元件22相对于放置在膨胀接头上游的排出管道件被引导，因此由于热膨胀使得阀元件会跟随排出管道件的运动，从而避免未对准问题。

在图1中，为了保证阀元件22相对于排放部分24的垂直和中心对准，致动轴30由位于排放部分24的入口处的轴承50支撑并且由一组径向双头螺栓52保持。

用于保持阀元件22位于中心的另一个可能性可在于使用定中心翼60，如图2所示(针对相似的元件使用相同的参考标号)，定中心翼60从阀元件22的上部区域径向延伸到排放部分24的内壁。典型地，定中心翼60的数目可以是3或4个。将定中心翼60形成为适合的尺寸，以使得当阀元件22完全在排放部分24之外时(图2中虚线所示的开启位置)，它们仍然与排放部分24的内壁接触并且阻止阀元件22的径向运动。

已经发现阀元件22的钟形结构特别适合于在整个焦化周期中在流动条件的全部范围中的操作。优选地，阀元件包括圆柱形基底部分62，它具有与排放部分24的内径相对应的直径，因此仅仅留下了很少的间隙以用于无摩擦的阀操作。中间部分64是适度的圆锥部(平头圆锥)，它被设计成用于在相应的阀行程中提供所需要的线性阀特征；它适于精确地控制通常朝向蒸馏结束所需的低流速到中等流速。上部阀部分66是朝向阀顶部急陡会聚的另一个圆锥部(平头圆锥)，它在阀顶部附于致动轴30；这个阀部分66允许高流速。

由于这种设计，阀22的圆柱形基底部分62形成沟槽26的内边界，其简单地由焊接于基底部分62的L形环组成。沟槽26的外部边界的高度可以与圆柱形基底部分62的高度相对应。当然，阀元件也可以加工成一个工件，也就是，钟形的阀体和沟槽。

本领域的技术人员将会理解的是，对于阀元件可以设想各种形状，同时这些形状来源于传统的钟形或是穹顶形并且只要这些形状能够提供节流和关闭功能即可。例如，阀元件可以具有圆锥形或是凹形壁。事实上，术语钟形阀元件在这里应被理解成包含任何轴向伸长的阀元件，具有基本上向上渐缩的形状，并且当在排放部分24中被轴向/垂直调节时它适于提供节流作用。此外，与排放部分24的直径相比较，阀22的圆柱形基底部分62不需要为相似直径的。然而，优选的是，连续流速节流下降到封闭位置或是从封闭位置节流。

阀元件的轴向运动和它的钟形结构允许在流速条件的整个范围中穿过排放部分的非常精确的流体控制。进一步地，钟形结构对于动态流特别适合。

系统10的设计证明是非常可靠的并且具有高安全性。阀元件被保护以免于遭受来自竖管12的可能的火焰。此外，在紧急情况下阀元件22可被人工地驱动，这对于如US 7,709,743中的基于水位的控制阀来说是不可能的。

还可以注意到，所示的设计对于养护是有利的。在总集管处于操作中的同时可以更换阀元件22。这可以通过使用例如金属板来封闭总集管中凸缘38处的开口来进行。随后在凸缘32和38处将排放部分24从鹅颈管16和总集管18上拧下，并且将阀元件22从致动轴30(通过维修孔70接近)上卸除。随后可以从系统10中取出阀元件22和排放部分24。为了实现这种拆卸，排放部分的高度当然应该不小于阀元件22(在图2实施例中具有定中心翼60)的高度。

此外，关于养护，用作淬冷流体并落在阀元件22上的氨水冲洗掉阀元件表面上的尘粒和沉淀物，这对于阀元件的底部特别有益，在这里操作间隙不应由于这种沉积物而减小。换言之，本设计还允许阀元件的自清洁。

Claims (14)

1.焦炉排出管道系统，包括:

竖管，可连接至焦炉；

鹅颈管，用于通过排放部分将焦炉气体从所述竖管传送到总集管；

所述鹅颈管中的至少一个喷嘴；

阀元件，与所述排放部分相连；

其特征在于，

所述阀元件具有基本钟形的结构；

致动机构连接到所述阀元件，用于相对所述排放部分轴向地移动所述阀元件从而根据所述阀元件的轴向位置调节通过所述排放部分的气流截面；并且

所述阀元件包括外围沟槽，所述外围沟槽被设计成在所述阀元件的封闭位置中由所述排放部分的排放末端接合，以使积聚在所述沟槽中的加工流体容许密封地封闭所述排放部分。

2.根据权利要求1所述的焦炉排出管道系统，其特征在于，所述致动机构包括轴向延伸穿过所述鹅颈管并且连接至所述阀元件顶部的致动轴。

3.根据权利要求2所述的焦炉排出管道系统，其特征在于，所述致动轴可拆除地连接至所述阀元件。

4.根据权利要求2所述的焦炉排出管道系统，其特征在于，所述致动轴连接至所述鹅颈管外部的致动器。

5.根据权利要求2所述的焦炉排出管道系统，其特征在于，所述焦炉排出管道系统还包括用于在所述鹅颈管中引导所述致动轴的装置。

6.根据权利要求1所述的焦炉排出管道系统，其特征在于，所述阀元件在外表面上包括多个定中心元件。

7.根据权利要求1所述的焦炉排出管道系统，其特征在于，所述排放部分是所述鹅颈管的一体式端部。

8.根据权利要求1所述的焦炉排出管道系统，其特征在于，所述排放部分牢固地安装于所述鹅颈管的出口末端。

9.根据权利要求1所述的焦炉排出管道系统，其特征在于，所述焦炉排出管道系统还包括同轴地环绕所述排放部分并且包括用于连接至所述总集管的外围凸缘的连接部分。

10.根据权利要求1所述的焦炉排出管道系统，其特征在于，所述排放部分的高度不小于所述阀元件的高度。

11.根据前述权利要求中任一项所述的焦炉排出管道系统，其特征在于，所述阀元件被构造成在阀元件的开启行程的至少部分上提供线性阀特征。

12.根据权利要求1所述的焦炉排出管道系统，其特征在于，所述阀元件包括:

圆柱形底部分，具有基本与排放开口的直径相对应的直径；

圆锥形中间部分；

圆锥形上部，其具有比所述中间部分大的斜度，并且逐渐变细至用以将所述阀元件安装于所述致动轴的固定凸缘处。

13.根据权利要求1所述的焦炉排出管道系统，其特征在于，在所述封闭位置中，所述阀元件基本上完全位于所述排放部分的内部。

14.一种包括一组焦炉以及总集管的焦化设备，其特征在于，通过根据前述权利要求中任一项所述的焦炉排出管道系统将来自每个单个炉的气体引导到所述总集管。

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