BR112016002146B1 - Dispositivo de arrefecimento a seco do coque e método de arrefecimento a seco do coque - Google Patents

Abstract

dispositivo de extinção a seco do coque e método de extinção a seco do coque. um dispositivo de extinção a seco do coque 1 inclui uma câmara de arrefecimento 2, uma caldeira 3, uma primeira linha de gás l1 que conduz um gás de resfriamento da câmara de arrefecimento 2 para a caldeira 3, uma segunda linha de gás l2 que conduz o gás de resfriamento da caldeira 3 para a câmara de arrefecimento 2, uma linha de desvio l3 que conduz parte do gás que passa através da segunda linha de gás l2 para a primeira linha de gás l1, uma linha de dissipação l4 que conduz parte do gás que passa através da segunda linha de gás l2 para o lado de fora e um controlador de taxa de fluxo de entrada que subtrai as taxa de fluxo de gás na linha de desvio l3 e na linha de dissipação l4 das taxa de fluxo de gás nas seções a montante 5b e 5c da segunda linha de gás l2 para calcular uma taxa de fluxo de entrada na câmara e ajustar as taxa de fluxo de gás nas seções a montante 5b e 5c da segunda linha de gás l2 ou a taxa de fluxo de gás na linha de dissipação l4, de tal forma que a razão entre a quantidade de coque descarregado da câmara de arrefecimento 2 e a taxa de fluxo de entrada na câmara se aproxime de uma razão alvo.

Description

CAMPO TÉCNICO

[001] A presente invenção refere-se a um dispositivo de arrefecimento a seco do coque e a um método de arrefecimento a seco do coque.

TÉCNICA ANTERIOR

[002] Exemplos de um dispositivo que resfria coque incandescente des-carregado de um forno de coque incluem um dispositivo conhecido de arrefecimento a seco do coque. Exemplos específicos do dispositivo de arrefecimento a seco do coque incluem um dispositivo que inclui uma câmara de resfriamento, uma caldeira, primeira e segunda linhas de gás, uma linha de desvio, uma linha de difusão e uma linha de gás auxiliar. A câmara de resfriamento recebe coque incandescente, resfria o coque incandescente utilizando um gás de resfriamento e descarrega o coque resfriado. A caldeira recupera energia do calor que o coque incandescente gera. A primeira linha de gás conduz o gás de resfriamento que passou através do coque na câmara de resfriamento para a caldeira. A segunda linha de gás conduz o gás de resfriamento que passou através da caldeira para a câmara de resfriamento. A linha de desvio conduz parte do gás de resfriamento que passa através da segunda linha de gás para a primeira linha de gás sem passar através da câmara de resfriamento para reduzir a temperatura do gás na primeira linha de gás. A linha de difusão conduz parte do gás de resfriamento que passa através da segunda linha de gás para o lado de fora para ajustar a pressão em uma pré-câmara. A linha de gás auxiliar conduz um gás auxiliar de combustão contendo oxigênio para a primeira linha de gás para elevar a temperatura do gás na primeira linha de gás.

[003] Um dispositivo de arrefecimento a seco do coque é necessário para, de forma confiável, resfriar coque incandescente e gerar uma quantidade apropriada de vapor da caldeira. É ainda necessário suprimir um aumento na concentração de monóxido de carbono no gás de resfriamento enquanto mantém a temperatura do gás na primeira linha de gás em um valor fixo. Para satisfazer os requerimentos, um operador precisa monitorar e ajustar a temperatura do coque descarregado da câmara de resfriamento (doravante referida como "temperatura do coque descarregado"), a temperatura do gás na primeira linha de gás (doravante referida como "temperatura do gás na entrada da caldeira"), a concentração de monóxido de carbono no gás de resfriamento (doravante referida como "concentração de monóxido de carbono"), a quantidade de vapor que a caldeira gera (doravante referida como "quantidade de vapor gerado"), e outros parâmetros.

[004] Esses parâmetros podem ser alcançados, por exemplo, por ajuste adequado da taxa de fluxo de gás na segunda linha de gás, especificamente, a taxa de fluxo de gás em uma posição a montante de um soprador (doravante referido como "taxa de fluxo de circulação"), a taxa de fluxo de gás na linha de desvio (doravante referida como "taxa de fluxo de desvio"), a taxa de fluxo de gás na linha de gás auxiliar (doravante referida como "taxa de fluxo de gás auxiliar"), a taxa de fluxo de gás na linha de difusão (doravante referida como "taxa de fluxo de difusão") e outros parâmetros. Algumas das taxas de fluxo afetam dois ou mais dos parâmetros. Por exemplo, a taxa de fluxo de circulação afeta a temperatura do coque descarregado e a quantidade de vapor gerado. A taxa de fluxo de desvio afeta a temperatura do gás na entrada da caldeira e a taxa de fluxo de circulação, ou seja, a temperatura do coque descarregado e a quantidade de vapor gerado. A taxa de fluxo de difusão afeta a taxa de fluxo de circulação, ou seja, a temperatura do coque descarregado e a quantidade de vapor gerado. A taxa de fluxo de gás auxiliar afeta não somente a concentração de monóxido de carbono, mas também a temperatura do gás na entrada da caldei- ra e a taxa de fluxo de circulação, ou seja, a temperatura do coque descarregado e a quantidade de vapor gerado. O ajuste de um dos parâmetros, portanto, afeta outros parâmetros. É, portanto, difícil automatizar o ajuste dos parâmetros descritos acima, e o ajuste é um trabalho pesado mesmo para um operador versado. Em vista das circunstâncias descritas, a Literatura de Patente 1 divulga um método para controle automático da quantidade de ar diluído (taxa de fluxo de gás auxiliar) e a taxa de fluxo de gás circulante (taxa de fluxo de circulação).

LISTA DE CITAÇÃO LITERATURA DE PATENTE

[005] Literatura de Patente 1: Publicação de Patente Japonesa Não- Examinada N°. S63-314294.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO PROBLEMA TÉCNICO

[006] Mesmo quando o método de controle automático descrito acima é empregado, no entanto, um operador versado ainda precisa monitorar e ajustar os parâmetros descritos acima e é, portanto, difícil reduzir a carga sobre o operador. Por exemplo, no método de controle automático descrito acima, a taxa de fluxo de gás auxiliar é determinada com base na quantidade de coque descarregado da câmara de resfriamento(doravante referida como "quantidade de coque descarregado"), mas o gás auxiliar é fornecido a fim de ajustar a concentração de monóxido de carbono, que varia devido a uma série de fatores além da quantidade de coque descarregado. É, portanto, necessário monitorar a concentração de monóxido de carbono e manualmente ajustar a taxa de fluxo de gás auxiliar de acordo com a variação na concentração de monóxido de carbono. O ajuste da taxa de fluxo de gás auxiliar também afeta a temperatura do gás na entrada da caldeira e a quantidade de vapor gerado. É, portanto, neces- sário monitorar a temperatura do gás na entrada da caldeira e a quantidade de vapor gerado e, ainda, manualmente ajustar a taxa de fluxo de desvio de acordo com as variações na temperatura do gás na entrada da caldeira e a quantidade de vapor gerado. Quando a taxa de fluxo de gás auxiliar e a taxa de fluxo de desvio mudam, a quantidade de gás fluindo para a câmara de resfriamento (doravante referida como "taxa de fluxo de entrada na câmara") muda de acordo com as alterações. O ajuste da taxa de fluxo de gás auxiliar e da taxa de fluxo de desvio, portanto, também afeta a temperatura do coque descarregado. É, portanto, necessário monitorar a temperatura do coque descarregado e manualmente ajustar a taxa de fluxo de circulação ou a taxa de fluxo de difusão, de tal forma que a variação na temperatura do coque descarregado seja suprimida.

[007] Um objeto da presente invenção é prover um dispositivo de arrefe-cimento a seco do coque e um método de arrefecimento a seco do coque que permita redução da carga sobre um operador.

SOLUÇÃO DO PROBLEMA

[008] Um dispositivo de arrefecimento a seco do coque, de acordo com a presente invenção compreende: uma câmara de resfriamento para recebimento do coque incandescente, resfriamento do coque incandescente utilizando um gás de resfriamento e descarga do coque resfriado; uma caldeira para recuperação de energia do calor que o coque incandescente gera; uma primeira linha de gás, que conduz o gás de resfriamento que passou através do coque na câmara de resfriamento para a caldeira; uma segunda linha de gás, que conduz o gás de resfriamento que passou através da caldeira para a câmara de arrefecimento; uma linha de desvio, que conduz parte do gás de resfriamento que passa através da segunda linha de gás para a primeira linha de gás sem passar através da câmara de arrefecimento; uma linha de difusão, que conduz parte do gás de resfriamento que passa através da segunda linha de gás para o lado de fora; um medidor de fluxo de circulação, que detecta a taxa de fluxo de gás na segunda linha de gás, e um ajustador da taxa de fluxo de circulação, que ajusta a taxa de fluxo de gás, o medidor de fluxo de circulação e o ajustador de taxa de fluxo de circulação estando localizados em posições a montante da linha de desvio e da linha de difusão; um medidor de fluxo de desvio, que detecta uma taxa de fluxo de gás na linha de desvio, e um ajustador de taxa de fluxo de desvio, que ajusta a taxa de fluxo de gás; um medidor de fluxo de difusão, que detecta a taxa de fluxo de gás na linha de difusão, e um ajustador de taxa de fluxo de difusão, que ajusta a taxa de fluxo de gás; e um controlador de taxa de fluxo de entrada, que subtrai a taxa de fluxos detectada pelo medidor de fluxo de desvio e pelo medidor de fluxo de difusão da taxa de fluxo detectada pelo medidor de fluxo de circulação para calcular a taxa de fluxo de entrada na câmara, e controla o ajustador de taxa de fluxo de circulação ou o ajustador de taxa de fluxo de difusão de tal forma que uma razão entre uma quantidade de coque descarregado da câmara de resfriamento e a taxa de fluxo de entrada na câmara se aproxima de uma razão alvo.

[009] No dispositivo de arrefecimento a seco do coque, o ajustador de taxa de fluxo de circulação ou o ajustador de taxa de fluxo de difusão é controlado de tal forma que a razão entre a quantidade de coque descarregado e a taxa de fluxo de entrada na câmara se aproxima de uma razão alvo. A quantidade do gás de resfriamento é, assim, automaticamente ajustada de acordo com um aumento ou redução na quantidade de coque a ser resfriado, pelo que a temperatura do coque descarregado é automaticamente ajustada. Ou seja, uma vez que pelo menos um dos parâmetros descritos acima é automaticamente ajustado, a carga sobre o operador pode ser reduzida. Espera-se ainda que a temperatura do coque descarregado seja estabilizada em comparação com um caso em que os parâmetros são manualmente ajustados. Quando a temperatu- ra do coque descarregado é estabilizada, a vida útil de dispositivos que descarregam e transportam coque resfriado pode ser prolongada. Por exemplo, queima, degradação ou outros tipos de falha de uma correia transportadora para transporte de coque descarregado podem ser evitados.

[010] Para controlar a taxa de fluxo de entrada na câmara, é necessário detectar a taxa de fluxo de entrada na câmara, mas vários componentes são intensivamente dispostos nas imediações da entrada da câmara de arrefecimento, tal como uma porção ramificada onde a linha de desvio e a linha de difusão ramificam-se para a segunda linha de gás. Um comprimento de tubo reto necessário para instalar um medidor de fluxo não pode, portanto, ser provido, e é difícil instalar um medidor de fluxo em muitos casos. Em particular, quando o dispositivo de arrefecimento a seco do coque é adicionalmente instalado em um espaço redundante nas imediações de um forno de coque existente, é mais difícil instalar um medidor de fluxo nas imediações da entrada da câmara de arrefecimento. Em contraste, o controlador de taxa de fluxo de entrada subtrai a taxa de fluxo de desvio e a taxa de fluxo de difusão da taxa de fluxo de circulação para calcular a taxa de fluxo de entrada na câmara em vez de detectar a taxa de fluxo de entrada na câmara. Isso também contribui para o atingimento do ajuste automático da temperatura do coque descarregado.

[011] O dispositivo de arrefecimento a seco do coque pode ainda com-preender: uma linha de gás auxiliar, que conduz um gás auxiliar de combustão contendo oxigênio para a primeira linha de gás; um ajustador de taxa de fluxo de gás auxiliar que ajusta a taxa de fluxo de gás na linha de gás auxiliar; um termômetro de gás na entrada da caldeira, que detecta a temperatura do gás na primeira linha de gás como uma temperatura do gás na entrada da caldeira; e um controlador de temperatura de gás, que controla o ajustador de taxa de fluxo de desvio ou o ajustador de taxa de fluxo de gás auxiliar, de tal forma que a temperatura do gás na entrada da caldeira se aproxime de uma temperatura alvo. Nesse caso, uma vez que o ajustador de taxa de fluxo de desvio ou o ajustador de taxa de fluxo de gás auxiliar é controlado pelo controlador de temperatura de gás, de tal forma que a temperatura do gás na entrada da caldeira se aproxime da temperatura alvo, a temperatura do gás na entrada da caldeira é automaticamente ajustada. Além disso, uma vez que a taxa de fluxo de entrada na câmara é automaticamente ajustada pelo controlador de taxa de fluxo de entrada, variação na taxa de fluxo de entrada na câmara em associação com variação na taxa de fluxo de desvio é suprimida. Ou seja, uma vez que pelo menos a taxa de fluxo de entrada na câmara e a temperatura do gás na entrada da caldeira, que são dois dos parâmetros descritos acima, são automaticamente ajustadas, a carga sobre o operador pode ser adicionalmente reduzida. Além disso, é também esperado que a temperatura do gás na entrada da caldeira seja estabilizada em comparação com um caso em que os parâmetros são manualmente ajustados. Quando a temperatura do gás na entrada da caldeira é estabilizada, a vida útil da caldeira pode ser prolongada. Por exemplo, rompimento ou degradação de um tubo de caldeira pode ser evitado.

[012] O controlador de temperatura do gás pode executar, quando a temperatura do gás na entrada da caldeira for maior do que a temperatura alvo, pelo menos um de controle do ajustador de taxa de fluxo de desvio para aumentar a taxa de fluxo de gás na linha de desvio e controle do ajustador de taxa de fluxo de gás auxiliar para diminuir a taxa de fluxo de gás na linha de gás auxiliar, ao passo que, quando a temperatura do gás na entrada da caldeira for menor do que a temperatura alvo, pelo menos um de controle do ajustador de taxa de fluxo de desvio para diminuir a taxa de fluxo de gás na linha de desvio e controle do ajustador de taxa de fluxo de gás auxiliar para aumentar a taxa de fluxo de gás na linha de gás auxiliar. Quando a taxa de fluxo de desvio é eleva da, a temperatura do gás na entrada da caldeira diminui. Quando a taxa de fluxo de gás auxiliar é elevada, a temperatura do gás na entrada da caldeira sobe. Portanto, quando a temperatura do gás na entrada da caldeira é maior do que a temperatura alvo, executar pelo menos um de aumento da taxa de fluxo de desvio e redução da taxa de fluxo de gás auxiliar permite a redução na temperatura do gás na entrada da caldeira. Quando a temperatura do gás na entrada da caldeira é menor do que a temperatura alvo, executar pelo menos um de redução da taxa de fluxo de desvio e aumento da taxa de fluxo de gás auxiliar permite um aumento na temperatura do gás na entrada da caldeira. A temperatura do gás na entrada da caldeira é, portanto, confiavelmente deixada se aproximar da temperatura alvo. Espera-se, portanto, que a temperatura do gás na entrada da caldeira seja ainda estabilizada.

[013] O dispositivo de arrefecimento a seco do coque pode ainda com-preender um analisador de concentração de monóxido de carbono, que detecta a concentração de monóxido de carbono no gás de resfriamento, e o controlador de temperatura de gás pode controlar o ajustador de taxa de fluxo de desvio e o ajustador de taxa de fluxo de gás auxiliar, de tal forma que a taxa de fluxo de gás na linha de gás auxiliar seja elevada e a taxa de fluxo de gás na linha de desvio seja elevada de acordo com um aumento na concentração de monóxido de carbono. Nesse caso, a taxa de fluxo de gás auxiliar é elevada de acordo com um aumento na concentração de monóxido de carbono, pelo que a concentração de monóxido de carbono é reduzida. Uma vez que a taxa de fluxo de desvio é também elevada de acordo com um aumento na taxa de fluxo de gás auxiliar, o efeito de um aumento na taxa de fluxo de gás auxiliar sobre a temperatura do gás na entrada da caldeira é cancelado. Como resultado, a temperatura do gás na entrada da caldeira é continuamente ajustada com nenhum efeito do ajuste da concentração de monóxido de carbono na mesma. Ainda, uma vez que a taxa de fluxo de entrada na câmara é automaticamente ajustada pelo controlador de taxa de fluxo de entrada, variação na taxa de fluxo de entrada na câmara em associação com variação na taxa de fluxo de desvio é suprimida. Ou seja, uma vez que pelo menos a taxa de fluxo de entrada na câmara, a temperatura do gás na entrada da caldeira e a concentração de monóxido de carbono, que são três dos parâmetros descritos acima, são automaticamente ajustados, a carga sobre o operador pode ser adicionalmente reduzida. Além disso, é também esperado que a concentração de monóxido de carbono, que corresponde à quantidade de gás que não sofreu combustão, seja estabilizada. A estabilização da concentração de monóxido de carbono permite recuperação mais eficiente de calor sensível.

[014] O dispositivo de arrefecimento a seco do coque pode ainda com-preender um medidor de fluxo de vapor, que detecta uma quantidade de vapor gerado da caldeira, e quando a quantidade de vapor gerado for maior do que uma quantidade alvo, o controlador de temperatura de gás pode controlar o ajustador de taxa de fluxo de gás auxiliar, de tal forma que a taxa de fluxo de gás na linha de gás auxiliar seja reduzida e colocada em período de repouso até que a quantidade de vapor gerado se torne menor do que a quantidade alvo. Nesse caso, além do ajuste da taxa de fluxo de entrada na câmara e da temperatura do gás na entrada da caldeira, a quantidade de vapor gerado é ainda ajustada. Ou seja, uma vez que pelo menos três dos parâmetros descritos acima são automaticamente ajustados, a carga sobre o operador pode ser adicionalmente reduzida. Quando a quantidade de vapor gerado é maior do que a quantidade alvo, uma vez que o período de repouso é mantido até que a quantidade de vapor gerado se torne menor do que a quantidade alvo, a quantidade de vapor gerado é preferencialmente ajustada antes do ajuste da temperatura do gás na entrada da caldeira. Como resultado, o rompimento de uma turbina e outros componentes acionados com o vapor pode ser mais confiavel- mente evitado. Ainda, uma vez que a taxa de fluxo de gás auxiliar é reduzida, a geração de calor em um estágio a montante da caldeira é confiavelmente suprimida, pelo que a quantidade de vapor gerado pode ser rapidamente reduzida.

[015] Um método de arrefecimento a seco do coque, de acordo com a presente invenção, é um método de arrefecimento a seco do coque executado por um controlador de um dispositivo, que inclui uma câmara de resfriamento para recebimento do coque incandescente, resfriamento do coque incandescente utilizando um gás de resfriamento e descarga do coque resfriado, uma caldeira para recuperação de energia do calor que o coque incandescente gera, uma primeira linha de gás que conduz o gás de resfriamento que passou através do coque na câmara de resfriamento para a caldeira, uma segunda linha de gás que conduz o gás de resfriamento que passou através da caldeira para a câmara de arrefecimento, uma linha de desvio, que conduz parte do gás de resfriamento que passa através da segunda linha de gás para a primeira linha de gás sem passar através da câmara de arrefecimento, e uma linha de difusão, que conduz parte do gás de resfriamento que passa através da segunda linha de gás para o lado de fora, o método compreendendo aquisição de uma taxa de fluxo de gás na segunda linha de gás e em uma posição a montante da linha de desvio e da linha de difusão como uma taxa de fluxo de circulação, aquisição de uma taxa de fluxo de gás na linha de desvio como uma taxa de fluxo de desvio, aquisição de uma taxa de fluxo de gás na linha de difusão como uma taxa de fluxo de difusão e subtração da taxa de fluxo de desvio e taxa de fluxo de difusão da taxa de fluxo de circulação para calcular a taxa de fluxo de entrada na câmara e ajustar a taxa de fluxo de circulação ou a taxa de fluxo de difusão, de tal forma que uma razão entre uma quantidade de coque descarregado da câ- mara de resfriamento e a taxa de fluxo de entrada na câmara se aproxime de uma razão alvo.

[016] No método de arrefecimento a seco do coque, a taxa de fluxo de circulação ou a taxa de fluxo de difusão é ajustada, de tal forma que a razão entre a quantidade de coque descarregado e a taxa de fluxo de entrada na câmara se aproxime de uma razão alvo. A quantidade do gás de resfriamento é, assim, automaticamente ajustada de acordo com um aumento ou redução na quantidade de coque a ser resfriado, pelo que a temperatura do coque descarregado é automaticamente ajustada. Ou seja, uma vez que pelo menos um dos parâmetros descritos acima é automaticamente ajustado, a carga sobre o operador pode ser reduzida. Espera-se ainda que a temperatura do coque descarregado seja estabilizada em comparação com um caso em que os parâmetros são manualmente ajustados. Quando a temperatura do coque descarregado é estabilizada, a vida útil de dispositivos que descarregam e transportam coque resfriado pode ser prolongada. Por exemplo, queima, degradação ou outros tipos de falha de uma correia transportadora para transporte de coque descarregado podem ser evitados.

[017] Para ajustar a taxa de fluxo de entrada na câmara, é necessário detectar a taxa de fluxo de entrada na câmara, mas vários componentes são intensivamente dispostos nas imediações da entrada da câmara de arrefecimento, tais como uma porção ramificada onde a linha de desvio e a linha de difusão ramificam-se para a segunda linha de gás. Um comprimento de tubo reto necessário para instalar um medidor de fluxo não pode, portanto, ser provido, e é difícil instalar um medidor de fluxo em muitos casos. Em particular, quando o dispositivo de arrefecimento a seco do coque é adicionalmente instalado em um espaço redundante nas imediações de um forno de coque existente, é mais difícil instalar um medidor de fluxo nas imediações da entrada da câ- mara de arrefecimento. Em contraste, a taxa de fluxo de desvio e a taxa de fluxo de difusão são subtraídas da taxa de fluxo de circulação para cálculo da taxa de fluxo de entrada na câmara em vez de detectar a taxa de fluxo de entrada na câmara. Isso também contribui para o atingimento do ajuste automático da temperatura do coque descarregado.

[018] O método de arrefecimento a seco do coque pode ainda compreender: aquisição de uma temperatura do gás na primeira linha de gás como uma temperatura do gás na entrada da caldeira; utilização de uma linha de gás auxiliar, que conduz um gás auxiliar de combustão contendo oxigênio para a primeira linha de gás; e ajuste da taxa de fluxo de gás na linha de desvio e na linha de gás auxiliar, de tal forma que a temperatura do gás na entrada da caldeira se aproxime de uma temperatura alvo. Nesse caso, uma vez que a taxa de fluxo de desvio ou a taxa de fluxo de gás auxiliar é ajustada, de tal forma que a temperatura do gás na entrada da caldeira se aproxime da temperatura alvo, a temperatura do gás na entrada da caldeira é automaticamente ajustada. Além disso, uma vez que a taxa de fluxo de entrada na câmara é automaticamente ajustada, variação na taxa de fluxo de entrada na câmara em associação com variação na taxa de fluxo de desvio é suprimida. Ou seja, uma vez que pelo menos a taxa de fluxo de entrada na câmara e a temperatura do gás na entrada da caldeira, que são dois dos parâmetros descritos acima, são automaticamente ajustadas, a carga sobre o operador pode ser adicionalmente reduzida. Além disso, é também esperado que a temperatura do gás na entrada da caldeira seja estabilizada em comparação com um caso em que os parâmetros são manualmente ajustados. Quando a temperatura do gás na entrada da caldeira é estabilizada, a vida útil da caldeira pode ser prolongada. Por exemplo, rompimento ou degradação de um tubo de caldeira pode ser evitado.

[019] Quando a temperatura do gás na entrada da caldeira é maior do que a temperatura alvo, pelo menos um de aumento da taxa de fluxo de gás na linha de desvio e redução da taxa de fluxo de gás na linha de gás auxiliar pode ser executado, ao passo que, quando a temperatura do gás na entrada da caldeira é menor do que a temperatura alvo, pelo menos um de redução da taxa de fluxo de gás na linha de desvio e aumento da taxa de fluxo de gás na linha de gás auxiliar pode ser executado. Quando a taxa de fluxo de desvio é elevada, a temperatura do gás na entrada da caldeira diminui. Quando a taxa de fluxo de gás auxiliar é elevada, a temperatura do gás na entrada da caldeira aumenta. Portanto, quando a temperatura do gás na entrada da caldeira é maior do que a temperatura alvo, a execução de pelo menos um de aumento da taxa de fluxo de desvio e redução da taxa de fluxo de gás auxiliar permite a redução na temperatura do gás na entrada da caldeira. Quando a temperatura do gás na entrada da caldeira é menor do que a temperatura alvo, a execução de pelo menos um de redução da taxa de fluxo de desvio e aumento da taxa de fluxo de gás auxiliar permite um aumento na temperatura do gás na entrada da caldeira. A temperatura do gás na entrada da caldeira é, portanto, confiavelmente deixada se aproximar da temperatura alvo. É, portanto, esperado que a temperatura do gás na entrada da caldeira seja ainda estabilizada.

[020] O método de arrefecimento a seco do coque pode ainda compreender aquisição de concentração de monóxido de carbono no gás de resfriamento e aumento da taxa de fluxo de gás na linha de gás auxiliar e aumento da taxa de fluxo de gás na linha de desvio, de acordo com um aumento na concentração de monóxido de carbono. Nesse caso, a taxa de fluxo de gás auxiliar é elevada de acordo com um aumento na concentração de monóxido de carbono, pelo que a concentração de monóxido de carbono é reduzida. Uma vez que a taxa de fluxo de desvio é também elevada, de acordo com um aumento na taxa de fluxo de gás auxiliar, o efeito de um aumento na taxa de fluxo de gás auxiliar sobre a temperatura do gás na entrada da caldeira é cancelado. Como resultado, a temperatura do gás na entrada da caldeira é continuamente ajustada com nenhum efeito do ajuste da concentração de monóxido de carbono na mesma. Ainda, uma vez que a taxa de fluxo de entrada na câmara é automaticamente ajustada, variação na taxa de fluxo de entrada na câmara em associação com variação na taxa de fluxo de desvio é suprimida. Ou seja, uma vez que pelo menos a taxa de fluxo de entrada na câmara, a temperatura do gás na entrada da caldeira e a concentração de monóxido de carbono, que são três dos parâmetros descritos acima, são automaticamente ajustadas, a carga sobre o operador pode ser adicionalmente reduzida. Além disso, é também esperado que a concentração de monóxido de carbono, que corresponde à quantidade de gás que não sofreu combustão, seja estabilizada. A estabilização da concentração de monóxido de carbono permite recuperação mais eficiente de calor sensível.

[021] O método de arrefecimento a seco do coque pode ainda compreender aquisição de uma quantidade de vapor gerado da caldeira, quando a quantidade de vapor gerado for maior do que uma quantidade alvo, redução da taxa de fluxo de gás na linha de gás auxiliar e entrada em um período de repouso até que a quantidade de vapor gerado se torne menor do que a quantidade alvo, e após a quantidade de vapor gerado se tornar menor do que a quantidade alvo, ajustar as taxa de fluxo de gás na linha de desvio e na linha de gás auxiliar para permitir que a temperatura do gás na entrada da caldeira se aproxime da temperatura alvo. Nesse caso, em adição ao ajuste da taxa de fluxo de entrada na câmara e na temperatura do gás na entrada da caldeira, a quantidade de vapor gerado é ainda ajustada. Ou seja, uma vez que pelo menos três dos parâmetros descritos acima são automaticamente ajustados, a carga sobre o operador pode ser adicionalmente reduzida. Quando a quantidade de vapor gerado é maior do que a quantidade alvo, uma vez que o período de repouso é mantido até que a quantidade de vapor gerado se torne menor do que a quantidade alvo, a quantidade de vapor gerado é preferencialmente ajustada antes do ajuste da temperatura do gás na entrada da caldeira. Como resultado, o rompimento de uma turbina e outros componentes acionados com o vapor pode ser mais confiavelmente evitado. Ainda, quando a quantidade de vapor gerado é maior do que a quantidade alvo, a taxa de fluxo de gás auxiliar é reduzida, pelo que a geração de calor em um estágio a montante da caldeira é confiavelmente suprimida e a quantidade de vapor gerado pode ser rapidamente reduzida.

EFEITOS VANTAJOSOS DA INVENÇÃO

[022] De acordo com a presente invenção, a carga sobre o operador pode ser reduzida.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[023] A Figura 1 é uma vista diagramática mostrando uma configuração esquemática de um dispositivo de arrefecimento a seco do coque.

[024] A Figura 2 é um fluxograma mostrando o procedimento de controle executado pelo controlador de temperatura de gás.

DESCRIÇÃO DE MODALIDADES

[025] Uma modalidade preferível da presente invenção será descrita abaixo em detalhes com referência aos desenhos. Na descrição, os mesmos elementos e elementos tendo as mesmas funções têm os mesmos caracteres de referência e nenhuma descrição redundante será feita.

[026] Um dispositivo de arrefecimento a seco do coque 1 inclui uma câmara de resfriamento 2, uma caldeira 3, tubos 4 e 5, um tubo de desvio 6, um tubo de difusão de gás 7, um tubo de fornecimento de gás auxiliar 8 e um controlador 10, como mostrado na Figura 1. O dispositivo de arrefecimento a seco do coque 1 é um dispositivo que resfria coque incandescente descarregado de um forno de coque.

[027] A câmara de resfriamento 2 tem uma seção de recebimento de coque 2a, uma seção de descarga de coque 2b, uma seção de tubo de caldeira inclinada 2c e uma seção de sopragem de ar 2d. A seção de recebimento de coque 2a é provida em uma porção superior da câmara de resfriamento 2 e recebe coque incandescente. A seção de descarga de coque 2b é provida em uma porção inferior da câmara de resfriamento 2 e descarrega o coque na câmara de resfriamento 2. A seção de descarga de coque 2b é provida com um mecanismo de descarga de coque 20. O mecanismo de descarga de coque 20 é formado, por exemplo, de um alimentador vibratório e uma válvula de vedação rotativa e descarrega uma quantidade desejada de coque por unidade de tempo. A seção de sopragem de gás 2d é provida em uma porção inferior da câmara de resfriamento 2, introduz um gás de resfriamento na câmara de resfriamento 2, e sopra o gás de resfriamento ao coque. O gás de resfriamento é um gás inerte primariamente feito, por exemplo, de gás nitrogênio. A seção de tubo de caldeira inclinada 2c é provida em torno da circunferência externa de uma porção superior da câmara de resfriamento 2 e temporariamente recebe o gás de resfriamento que passou através do coque na câmara de resfriamento 2.

[028] A caldeira 3 tem uma seção de recebimento de gás 3a, uma seção de escape de gás 3b e uma seção de liberação de vapor 3c. Na caldeira 3, o gás é recebido através da seção de recebimento de gás 3a e liberado através da seção de escape de gás 3b, e vapor é gerado por calor sensível do gás que passa através da porção entre a seção de recebimento de gás 3a e a seção de escape de gás 3b, seguido por liberação do vapor através da seção de liberação de vapor 3c. Um gerador de turbina 31 é conectado à seção de liberação de vapor 3c através de um tubo de liberação de vapor 30. O gerador de turbina 31 utiliza o vapor liberado através da seção de liberação de vapor 3c para gerar eletricidade. O tubo de liberação de vapor 30 é provido com um medidor de fluxo de vapor principal 32. O medidor de fluxo de vapor principal 32 detecta a quantidade de vapor (quantidade de vapor gerado) que passa através do tubo de liberação de vapor 30.

[029] O tubo 4 conecta a seção de tubo de caldeira inclinada 2c da câmara de resfriamento 2 à seção de recebimento de gás 3a da caldeira 3. O tubo 4 conduz o gás na seção de tubo de caldeira inclinada 2c para a caldeira 3. Ou seja, o tubo 4 e a seção de tubo de caldeira inclinada 2c formam juntos uma primeira linha de gás L1. Uma porção do tubo 4 nas imediações da seção de recebimento de gás 3a é provida com um coletor de poeira principal 40 e um termômetro de gás na entrada da caldeira 41 sequencialmente dispostos a partir do lado a montante. O coletor de poeira principal 40 é, por exemplo, um ciclone e separa poeira do gás que passa através do tubo 4. O termômetro de gás na entrada da caldeira 41 detecta a temperatura do gás no tubo 4 como uma temperatura do gás na entrada da caldeira (temperatura do gás imediatamente antes dele fluir para a caldeira 3).

[030] O tubo 5 conecta a seção de escape de gás 3b da caldeira 3 à seção de sopragem de gás 2d da câmara de resfriamento 2. O tubo 5 conduz o gás que passou através da caldeira 3 como o gás de resfriamento para a câmara de resfriamento 2. Ou seja, o tubo 5 forma uma segunda linha de gás L2. Um soprador 50 é provido em uma posição intermediária no tubo 50. O soprador 50 bombeia o gás da caldeira 3 para a câmara de resfriamento 2. Uma seção a jusante 5a do tubo 5, que é localizada a jusante do soprador 50, é provida com um economizador 51. O economizador 51 é um trocador de calor e preaquece água utilizando calor sensível do gás que passa através do tubo 5. A água pre- aquecida pelo economizador 51 é introduzida como água para geração de vapor na caldeira 3.

[031] Um analisador de gás (analisador de concentração de monóxido de carbono) 52 é conectado à seção a jusante 5a. A porção onde o analisador de gás 52 é conectado à seção a jusante 5a é localizada a jusante do economi- zador 51. O analisador de gás 52 analisa os componentes do gás que passa através do tubo 5. Uma porção do tubo 5, que é localizada a montante do so- prador 50, é formada de duas seções a montante 5b e 5c paralelas entre si. Cada uma das seções a montante 5b e 5c é provida com um coletor de poeira secundário 53, um medidor de fluxo de circulação 54 e uma válvula de ajuste de taxa de fluxo de circulação (ajustador de taxa de fluxo de circulação) 55 sequencialmente dispostos a partir do lado a montante. Os coletores de poeira secundários 53 são, cada um, formados, por exemplo, por um ciclone e separam poeira do gás que passa através das seções a montante 5b e 5c. Os medidores de fluxo de circulação 54 detectam as taxas de fluxo de gás (taxa de fluxo de circulação) nas seções a montante 5b e 5c. As válvulas de ajuste de taxa de fluxo de circulação 55 ajustam a taxa de fluxo de circulação. As seções a montante 5b e 5c, que são distribuídas em torno dos segundos coletores de poeira 53, são maiores do que a seção a jusante 5a. Os medidores de fluxo de circulação 54 e as válvula de ajuste de taxa de fluxo de circulação 55 são, portanto, prontamente dispostos nas seções a montante 5b e 5c.

[032] O tubo de desvio 6 conecta o economizador 51 a uma porção a montante do tubo 4 e conduz parte do gás que sai do soprador 50 para a câmara de resfriamento 2 ao tubo 4 sem passar através da câmara de resfriamento 2. Ou seja, o tubo de desvio 6 forma uma linha de desvio L3, que conduz parte do gás que passa através da segunda linha de gás L2 para a primeira linha de gás L1. O tubo de desvio 6 é provido com uma válvula de ajuste de taxa de fluxo de desvio 60 e um medidor de fluxo de desvio 61 sequencialmente dispostos a partir do lado a montante. A válvula de ajuste de taxa de fluxo de desvio (ajus- tador de taxa de fluxo de desvio) 60 ajusta a taxa de fluxo de gás no tubo de desvio 6 (taxa de fluxo de desvio). O medidor de fluxo de desvio 61 detecta a taxa de fluxo de desvio.

[033] O tubo de difusão de gás 7 é conectado ao economizador 51 e conduz parte do gás que sai do soprador 50 para a câmara de resfriamento 2 para o lado de fora. Ou seja, o tubo de difusão de gás 7 forma uma linha de difusão L4, que conduz parte do gás que passa através da segunda linha de gás L2 para o lado de fora. O tubo de difusão de gás 7 é provido com uma válvula de ajuste de taxa de fluxo de difusão 70 e um medidor de fluxo de difusão 71 sequencialmente dispostos a partir do lado a montante. A válvula de ajuste de taxa de fluxo de difusão (ajustador de taxa de fluxo de difusão) 70 ajusta a taxa de fluxo de gás no tubo de difusão de gás 7 (taxa de fluxo de difusão). O medidor de fluxo de difusão 71 detecta a taxa de fluxo de difusão.

[034] O tubo de fornecimento de gás auxiliar 8 é conectado à seção de tubo de caldeira inclinada 2c e introduz um gás auxiliar de combustão contendo oxigênio na seção de tubo de caldeira inclinada 2c. Ou seja, o tubo de fornecimento de gás auxiliar 8 forma uma linha de gás auxiliar L5, que conduz o gás auxiliar de combustão para a primeira linha de gás L1. O gás auxiliar de combustão é, por exemplo, ar. O tubo de fornecimento de gás auxiliar 8 é provido com um soprador 80, um medidor de fluxo de gás auxiliar 81 e uma válvula de ajuste de taxa de fluxo de gás auxiliar 82 sequencialmente dispostos a partir do lado a montante. O soprador 80 bombeia o gás auxiliar de combustão para a seção de tubo de caldeira inclinada 2c. O medidor de fluxo de gás auxiliar 81 detecta a taxa de fluxo de gás no tubo de fornecimento de gás auxiliar 8 (taxa de fluxo de gás auxiliar). A válvula de ajuste de taxa de fluxo de gás auxiliar 82 ajusta a taxa de fluxo de gás auxiliar.

[035] O controlador 10 adquire informação do mecanismo de descarga de coque 20, do medidor de fluxo de vapor principal 32, do termômetro de gás na entrada da caldeira 41, do analisador de gás 52, dos medidores de fluxo de circulação 54, do medidor de fluxo de desvio 61, do medidor de fluxo de difusão 71 e do medidor de fluxo de gás auxiliar 81 e controla as válvulas de ajuste de taxa de fluxo de circulação 55, a válvula de ajuste de taxa de fluxo de desvio 60, a válvula de ajuste de taxa de fluxo de difusão 70 e a válvula de ajuste de taxa de fluxo de gás auxiliar 82 para executar um método de arrefecimento a seco do coque que será descrito posteriormente.

[036] No dispositivo de arrefecimento a seco do coque 1, o gás de res-friamento passa através dos tubos 4 e 5 e circula através da porção entre a câmara de resfriamento 2 e a caldeira 3. Na câmara de resfriamento 2, o coque incandescente é resfriado quando o gás de resfriamento passa. O coque resfriado é descarregado pelo mecanismo de descarga de coque 20 através da seção de descarga de coque 2b. Na caldeira 3, calor sensível do gás que passou através do coque incandescente gera vapor, e o vapor é liberado através da seção de liberação de vapor 3c. O gerador de turbina 31 é acionado pelo vapor liberado para geração de energia. A energia liberada do coque incandescente é, assim, recuperada na forma de energia elétrica. O gás resfriado após o vapor ser gerado é soprado como o gás de resfriamento na câmara de resfriamento 2 novamente. O resfriamento do coque incandescente e a recuperação de energia térmica são, assim, continuamente executados. A recuperação da energia térmica contribui para a redução de CO2.

[037] O método de arrefecimento a seco do coque executado pelo controlador 10 será subsequentemente descrito em detalhes. Na operação do dispositivo de arrefecimento a seco do coque 1, é necessário, de forma confiável, resfriar coque incandescente e gerar uma quantidade apropriada de vapor da caldeira 3. É ainda desejável suprimir um aumento na concentração de monóxi- do de carbono no gás circulante. Para satisfazer os requerimentos, é necessário ajustar apropriadamente a temperatura do coque descarregado, a temperatura do gás na entrada da caldeira, a quantidade de vapor gerado, a concentração de monóxido de carbono e outros parâmetros. O controlador 10 executa o controle para ajuste automático dos parâmetros.

[038] O controlador 10 primeiro adquire taxas de fluxo de circulação dos dois medidores de fluxo de circulação 54 providos nas seções a montante 5b e 5c, adquire a taxa de fluxo de desvio do medidor de fluxo de desvio 61, adquire a taxa de fluxo de difusão do medidor de fluxo de difusão 71 e adquire a quantidade de coque descarregado do mecanismo de descarga de coque 20. O controlador 10, então, subtrai a taxa de fluxo de desvio e a taxa de fluxo de difusão da taxa de fluxo de circulação para calcular uma taxa de fluxo de entrada na câmara e controla as válvulas de ajuste de taxa de fluxo de circulação 55 ou a válvula de ajuste de taxa de fluxo de difusão 70, de tal forma que a razão entre a quantidade de coque descarregado e a taxa de fluxo de entrada na câmara se aproxime de uma razão alvo. Ou seja, o controlador 10 forma um controlador de taxa de fluxo de entrada.

[039] Por exemplo, em resposta a uma redução na razão da taxa de fluxo de entrada na câmara para a quantidade de coque descarregado, de modo a ser menor do que a razão alvo, pelo menos um de aumento das aberturas das válvulas de ajuste de taxa de fluxo de circulação 55 e redução da abertura da válvula de ajuste de taxa de fluxo de difusão 70 é executado. Por outro lado, em resposta a um aumento na razão da taxa de fluxo de entrada na câmara para a quantidade de coque descarregado, de modo a ser maior do que a razão alvo, pelo menos um de redução das aberturas das válvulas de ajuste de taxa de fluxo de circulação 55 e aumento da abertura da válvula de ajuste de taxa de fluxo de difusão 70 é executado. A razão alvo é definida conforme apropriado de acordo com a temperatura do coque incandescente, uma temperatura do coque descarregado alvo e outros fatores.

[040] Quando a razão entre a quantidade de coque descarregado e a taxa de fluxo de entrada na câmara se aproxima da razão alvo, a quantidade do gás de resfriamento é automaticamente ajustada de acordo com um aumento ou redução na quantidade de coque a ser resfriado, pelo que a temperatura do coque descarregado é automaticamente ajustada. Ou seja, uma vez que pelo menos um dos parâmetros descritos acima é automaticamente ajustado, a carga sobre o operador pode ser reduzida. Espera-se ainda que a temperatura do coque descarregado seja estabilizada em comparação com um caso em que os parâmetros são manualmente ajustados. Quando a temperatura do coque descarregado é estabilizada, a vida útil do mecanismo de descarga de coque 20 e outros dispositivos que descarregam e transportam coque resfriado pode ser prolongada. Por exemplo, queima, degradação ou outros tipos de falha de uma correia transportadora para transporte de coque descarregado podem ser evitados.

[041] Para controlar a taxa de fluxo de entrada na câmara, é necessário detectar a taxa de fluxo de entrada na câmara, mas vários componentes são intensivamente dispostos nas imediações da entrada da câmara de resfriamento 2, tais como uma porção ramificada onde o tubo de desvio 6 e o tubo de difusão de gás 7 ramificam-se para o tubo 5, o analisador de gás 52 e o economi- zador 51. Um comprimento de tubo reto necessário para instalar a medidor de fluxo não pode, portanto, ser provido e é difícil instalar um medidor de fluxo. Em particular, quando o dispositivo de arrefecimento a seco do coque 1 é adicionalmente instalado em um espaço redundante nas imediações de um forno de coque existente, é mais difícil instalar um medidor de fluxo nas imediações da entrada da câmara de resfriamento 2. Em contraste, no presente método, a taxa de fluxo de desvio e a taxa de fluxo de difusão são subtraídas da taxa de fluxo de circulação para calcular a taxa de fluxo de entrada na câmara em vez de detectar a taxa de fluxo de entrada na câmara. Isso também contribui para o atin- gimento do ajuste automático da temperatura do coque descarregado.

[042] Além do controle realizado pelo controlador 10 como o controlador de taxa de fluxo de entrada, o controlador 10 controla a válvula de ajuste de taxa de fluxo de desvio 60 ou a válvula de ajuste de taxa de fluxo de gás auxiliar 82, de tal forma que a temperatura do gás na entrada da caldeira se aproxime de uma temperatura alvo. Ou seja, o controlador 10 também forma um controlador de temperatura de gás. O procedimento do controle executado pelo controlador 10 como o controlador de temperatura de gás será descrito com referência à Figura 2. Na Figura 2, o caractere de referência A0 representa um valor inicial de um valor alvo de taxa de fluxo de gás auxiliar. O caractere de referência B0 representa um valor inicial de um valor alvo de taxa de fluxo de desvio. O caractere de referência Vg representa um valor de correção que corrige a taxa de fluxo de gás auxiliar. O caractere de referência Vb representa um valor de correção que corrige a taxa de fluxo de desvio.

[043] O controlador 10, como o controlador de temperatura de gás, adquire a quantidade de vapor gerado do medidor de fluxo de vapor principal 32, adquire a taxa de fluxo de gás auxiliar do medidor de fluxo de gás auxiliar 81 e adquire a concentração de monóxido de carbono do analisador de gás 52. O controlador 10, então, calcula os valores de correção Vg e Vb, que corrigem a taxa de fluxo de gás auxiliar e a taxa de fluxo de desvio, com base na quantidade de vapor gerado, na temperatura do gás na entrada da caldeira e na concentração de monóxido de carbono. Especificamente, se a quantidade de vapor gerado for menor do que ou igual a uma quantidade alvo, é primeiro verificado (S01). A quantidade alvo é ajustada conforme apropriado de acordo com as es- pecificações do gerador de turbina 31 e outros fatores. Quando a quantidade de vapor gerado é menor do que ou igual à quantidade alvo, se a temperatura do gás na entrada da caldeira for menor do que uma temperatura alvo é, então, verificado (S02). A temperatura alvo é definida conforme apropriado do ponto de vista de proteção de instalação de caldeira e outros fatores. Quando a temperatura do gás na entrada da caldeira é menor do que a temperatura alvo, se a concentração de monóxido de carbono for menor do que uma concentração alvo é, então, verificado (S03). A concentração alvo é definida conforme apropriado do ponto de vista de otimização de assistência de combustão e outros fatores. Quando a concentração de monóxido de carbono é menor do que a concentração alvo, o valor de correção Vg é estabelecido em 0 e o valor de correção Vb é estabelecido em -B4 (S04). O caractere de referência B4 é um valor que varia, por exemplo, de 15 a 20% do valor inicial B0.

[044] Em S03 descrito acima, quando a concentração de monóxido de carbono é maior do que ou igual à concentração alvo, se a concentração de monóxido de carbono for igual à concentração alvo, é verificado (S05). A igualdade significa, por exemplo, que a concentração de monóxido de carbono está dentro de ±20% da concentração alvo. Quando a concentração de monóxido de carbono é igual à concentração alvo, o valor de correção Vg é estabelecido em +A7, e o valor de correção Vb é estabelecido em -B3 (S06). O caractere de referência A7 é um valor que varia, por exemplo, de 2 a 3% do valor inicial A0. O caractere de referência B3 é um valor que varia, por exemplo, de 10 a 15% do valor inicial B0, que é menor do que B4.

[045] Em S05 descrito acima, quando a concentração de monóxido de carbono é maior do que a concentração alvo, o valor de correção Vg é estabelecido em +A6 e o valor de correção Vb é estabelecido em -B2 (S07). O caractere de referência A6 é um valor que varia, por exemplo, de 3 a 4% do valor ini- cial A0, que é maior do que A7. O caractere de referência B2 é um valor que varia, por exemplo, de 5 a 10% do valor inicial B0, que é menor do que B3.

[046] Em S02 descrito acima, quando a temperatura do gás na entrada da caldeira é maior do que ou igual à temperatura alvo, se a temperatura do gás na entrada da caldeira for igual à temperatura alvo é, então, verificado (S08). A igualdade significa, por exemplo, que a temperatura do gás na entrada da caldeira está dentro de ±5% da temperatura alvo. Quando a temperatura do gás na entrada da caldeira é igual à temperatura alvo, se a concentração de monóxido de carbono for menor do que a concentração alvo é, então, verificado (S09). Quando a concentração de monóxido de carbono é menor do que a concentração alvo, o valor de correção Vg é estabelecido em -A5 e o valor de correção Vb é estabelecido em 0 (S10). O caractere de referência A5 é um valor que varia, por exemplo, de 2 a 3% do valor inicial A0.

[047] Em S09 descrito acima, quando a concentração de monóxido de carbono é maior do que ou igual à concentração alvo, se a concentração de monóxido de carbono for igual à concentração alvo, é verificado (S11). Quando a concentração de monóxido de carbono é igual à concentração alvo, o valor de correção Vg é estabelecido em 0 e o valor de correção Vb é estabelecido em 0 (S12).

[048] Em S11 descrito acima, quando a concentração de monóxido de carbono é maior do que a concentração alvo, o valor de correção Vg é estabelecido em +A4, e o valor de correção Vb é estabelecido em 0 (S13). O caractere de referência A4 é um valor que varia, por exemplo, de 2 a 3% do valor inicial A0.

[049] Em S08 descrito acima, quando a temperatura do gás na entrada da caldeira é maior do que a temperatura alvo, se a concentração de monóxido de carbono for menor do que a concentração alvo é, então, verificado (S14). Quando a concentração de monóxido de carbono é menor do que a concentração alvo, o valor de correção Vg é estabelecido em -A3 e o valor de correção Vb é estabelecido em 0 (S15). O caractere de referência A3 é um valor que varia, por exemplo, de 3 a 4% do valor inicial A0.

[050] Em S14 descrito acima, quando a concentração de monóxido de carbono é maior do que ou igual à concentração alvo, se a concentração de monóxido de carbono for igual à concentração alvo, é verificado (S16). Quando a concentração de monóxido de carbono é igual à concentração alvo, o valor de correção Vg é estabelecido em -A2, e o valor de correção Vb é estabelecido em 0 (S17). O caractere de referência A2 é um valor que varia, por exemplo, de 2 a 3% do valor inicial A0, que é menor do que A3.

[051] Em S16 descrito acima, quando a concentração de monóxido de carbono é maior do que a concentração alvo, o valor de correção Vg é estabelecido em 0 e o valor de correção Vb é estabelecido em +B1 (S18). O caractere de referência B1 é um valor que varia, por exemplo, de 15 a 20% do valor inicial B0.

[052] Em S01 descrito acima, quando a quantidade de vapor gerado é maior do que a quantidade alvo, o valor de correção Vg é estabelecido em -A1 (S19). O caractere de referência A1 é um valor que varia, por exemplo, de 3 a 4% do valor inicial A0.

[053] Após os valores de correção Vg e Vb serem estabelecidos, o con-trolador 10 adiciona o valor de correção Vg ao valor inicial A0 para calcular o valor alvo da taxa de fluxo de gás auxiliar. O controlador adiciona o valor de correção Vb ao valor inicial B0 para calcular o valor alvo da taxa de fluxo de desvio (S20). O controlador, então, controla a válvula de ajuste de taxa de fluxo de gás auxiliar 82 e a válvula de ajuste de taxa de fluxo de desvio 60, de tal forma que a taxa de fluxo de gás auxiliar e a taxa de fluxo de desvio se aproximem dos valores alvo (S21). Ou seja, a abertura da válvula de ajuste de taxa de fluxo de gás auxiliar 82 é elevada em resposta à redução na taxa de fluxo de gás auxiliar, de modo que seja menor do que o valor alvo, e a abertura da válvula de ajuste de taxa de fluxo de desvio 60 é elevada em resposta a uma redução na taxa de fluxo de desvio, de modo que seja menor do que o valor alvo. Por outro lado, a abertura da válvula de ajuste de taxa de fluxo de gás auxiliar 82 é reduzida em resposta a um aumento na taxa de fluxo de gás auxiliar, de modo que seja maior do que o valor alvo, e a abertura da válvula de ajuste de taxa de fluxo de desvio 60 é reduzida em resposta a um aumento na taxa de fluxo de desvio, de modo que seja maior do que o valor alvo.

[054] O controlador 10, como o controlador de temperatura de gás, repete o procedimento descrito acima. O ciclo de repetição é, por exemplo, de 60 segundos. A repetição permite que pelo menos um de redução da taxa de fluxo de desvio e aumento da taxa de fluxo de gás auxiliar seja executado quando a temperatura do gás na entrada da caldeira é menor do que a temperatura alvo, ao passo que permite que pelo menos um de aumento da taxa de fluxo de desvio e redução da taxa de fluxo de gás auxiliar seja executado quando a temperatura do gás na entrada da caldeira é maior do que a temperatura alvo.

[055] Quando a taxa de fluxo de desvio é elevada, a temperatura do gás na entrada da caldeira diminui. Quando a taxa de fluxo de gás auxiliar é elevada, a temperatura do gás na entrada da caldeira aumenta. Portanto, quando a temperatura do gás na entrada da caldeira é menor do que a temperatura alvo, a execução de pelo menos um de redução da taxa de fluxo de desvio e aumento da taxa de fluxo de gás auxiliar permite um aumento na temperatura do gás na entrada da caldeira. Por outro lado, quando a temperatura do gás na entrada da caldeira é maior do que a temperatura alvo, a execução de pelo menos um de aumento da taxa de fluxo de desvio e redução da taxa de fluxo de gás auxili- ar permite a redução na temperatura do gás na entrada da caldeira. A temperatura do gás na entrada da caldeira é, portanto, automaticamente ajustada para que se aproxime da temperatura alvo. Além disso, uma vez que a taxa de fluxo de entrada na câmara é automaticamente ajustada pelo controle executado pelo controlador 10, como o controlador de taxa de fluxo de entrada, variação na taxa de fluxo de entrada na câmara em associação com variação na taxa de fluxo de desvio é suprimida. Ou seja, uma vez que pelo menos a taxa de fluxo de entrada na câmara e a temperatura do gás na entrada da caldeira, que são dois dos parâmetros descritos acima, são automaticamente ajustadas, a carga sobre o operador pode ser adicionalmente reduzida. Além disso, é também esperado que a temperatura do gás na entrada da caldeira seja estabilizada em comparação com um caso em que os parâmetros são manualmente ajustados. Quando a temperatura do gás na entrada da caldeira é estabilizada, a vida útil da caldeira pode ser prolongada. Por exemplo, rompimento ou degradação de um tubo de caldeira podem ser evitados.

[056] De acordo com um aumento na concentração de monóxido de carbono no gás de resfriamento, a taxa de fluxo de gás auxiliar e a taxa de fluxo de desvio são também elevadas. Uma vez que a taxa de fluxo de gás auxiliar é elevada de acordo com um aumento na concentração de monóxido de carbono, a concentração de monóxido de carbono é reduzida. Uma vez que a taxa de fluxo de desvio é também elevada de acordo com um aumento na taxa de fluxo de gás auxiliar, o efeito de um aumento na taxa de fluxo de gás auxiliar sobre a temperatura do gás na entrada da caldeira é cancelado. Como resultado, a temperatura do gás na entrada da caldeira é continuamente ajustada com nenhum efeito do ajuste da concentração de monóxido de carbono na mesma. Ainda, uma vez que a taxa de fluxo de entrada na câmara é automaticamente ajustada pelo controle executado pelo controlador 10 como o controlador de taxa de fluxo de entrada, variação na taxa de fluxo de entrada na câmara em associação com variação na taxa de fluxo de desvio é suprimida. Ou seja, uma vez que pelo menos a taxa de fluxo de entrada na câmara, a temperatura do gás na entrada da caldeira e a concentração de monóxido de carbono, que são três dos parâmetros descritos acima, são automaticamente ajustadas, a carga sobre o operador pode ser adicionalmente reduzida. Além disso, é também esperado que a concentração de monóxido de carbono, que corresponde à quantidade de gás que não sofreu combustão, seja estabilizada. A estabilização da concentração de monóxido de carbono permite recuperação mais eficiente de calor sensível.

[057] Quando a quantidade de vapor gerado é maior do que uma quantidade alvo, o ajustador de taxa de fluxo de gás auxiliar é controlado para que a taxa de fluxo de gás na linha de gás auxiliar seja reduzida, e um período de repouso é estabelecido até que a quantidade de vapor gerado se torne menor do que a quantidade alvo (S19). Como resultado, em adição ao ajuste da taxa de fluxo de entrada na câmara, da temperatura do gás na entrada da caldeira e da concentração de monóxido de carbono, a quantidade de vapor gerado é ainda ajustada. Ou seja, uma vez que pelo menos quatro dos parâmetros descritos acima são automaticamente ajustados, a carga sobre o operador pode ser adicionalmente reduzida. Quando a quantidade de vapor gerado é maior do que a quantidade alvo, uma vez que o período de repouso é mantido até que a quantidade de vapor gerado se torne menor do que a quantidade alvo, a quantidade de vapor gerado é preferencialmente ajustada antes do ajuste da temperatura do gás na entrada da caldeira. Como resultado, rompimento do gerador de turbina 31 e outros componentes acionados com o vapor pode ser mais confia- velmente evitado. Ainda, uma vez que a taxa de fluxo de gás auxiliar é reduzida, a geração de calor em um estágio a montante da caldeira 3 é confiavelmen- te suprimida, pelo que a quantidade de vapor gerado pode ser rapidamente reduzida.

[058] Como descrito acima, de acordo com o dispositivo de arrefecimento a seco do coque 1, a carga sobre o operador pode ser reduzida. Os presentes inventores estimaram a carga sobre o operador em um caso em que o controlador 10 executa o controle descrito acima e em um caso em que o controle descrito acima não é executado. Para operar o dispositivo de arrefecimento a seco do coque 1 sob as seguintes condições: a temperatura do coque descarregado é menor do que ou igual a 180°C; a temperatura do gás na entrada da caldeira varia de 850 a 970 °C; e a concentração de monóxido de carbono varia de 1 a 3%, estima-se que dois operadores precisam executar o monitoramento e ajuste manual quando o controle descrito acima não é executado. Em contraste, estima-se que a execução de apenas parte do controle descrito acima, ou seja, o controle de ajuste da taxa de fluxo de circulação ou da taxa de fluxo de difusão, de tal forma que a razão entre a quantidade de coque descarregado e a taxa de fluxo de entrada na câmara se aproxime de uma razão alvo (doravante referido como "primeiro controle"), permite cerca de 25% de redução no período necessário para o monitoramento e ajuste manual. Estima-se ainda que a execução de controle de ajuste adicional das taxas de fluxo de gás na linha de desvio e na linha de gás auxiliar, de tal forma que a temperatura do gás na entrada da caldeira se aproxime de uma temperatura alvo (doravante referida como "segundo controle") juntamente com o primeiro controle, permite ainda redução de cerca de 25% no período necessário para o monitoramento e ajuste manual. Estima-se ainda que a execução de controle de aumento da taxa de fluxo de gás na linha de gás auxiliar e aumento da taxa de fluxo de gás na linha de desvio de acordo com um aumento na concentração de monóxido de carbono (doravante referido como "terceiro controle") juntamente com o primeiro con- trole, permite ainda redução de cerca de 10% no período necessário para o monitoramento e ajuste manual. Estima-se ainda que, quando a quantidade de vapor gerado é maior do que uma quantidade alvo, a execução de controle de redução da taxa de fluxo de gás na linha de gás auxiliar e entrada em um período de repouso até que a quantidade de vapor gerado se torne menor do que a quantidade alvo (doravante referido como "quarto controle") juntamente com o primeiro controle, permite ainda redução de cerca de 10% no período necessário para o monitoramento e ajuste manual. Estima-se ainda que a execução de todos o primeiro controle, o segundo controle, o terceiro controle e o quarto controle permite cerca de 75% de redução na carga sobre o operador. Como descrito acima, de acordo com o dispositivo de arrefecimento a seco do coque 1, espera-se que a carga sobre o operador possa ser altamente reduzida.

[059] A modalidade da presente invenção foi descrita, mas a invenção não é necessariamente limitada à modalidade descrita acima, e muitas de variações são concebíveis desde que não se afastem da substância da presente invenção. Por exemplo, o controlador 10 não necessariamente controla automaticamente todas a temperatura do coque descarregado, a temperatura do gás na entrada da caldeira, a quantidade de vapor gerado e a concentração de monóxido de carbono. Por exemplo, o controlador 10 pode automaticamente ajustar apenas a temperatura do coque descarregado, e a temperatura do gás na entrada da caldeira, a quantidade de vapor gerado e a concentração de monóxido de carbono podem ser manualmente ajustadas.

APLICABILIDADE INDUSTRIAL

[060] A presente invenção é aplicável a um dispositivo de arrefecimento a seco do coque.

LISTA DE SINAIS DE REFERÊNCIA

[061] 1: Dispositivo de arrefecimento a seco do coque, 2: Câmara de ar- refecimento, 3: Caldeira, 32: Medidor de fluxo de vapor principal, 10: Controlador (controlador de taxa de fluxo de entrada, controlador de temperatura de gás), 41: Termômetro de gás na entrada da caldeira, 52: Analisador de gás (analisador de concentração de monóxido de carbono), 54: Medidor de fluxo de circulação, 55: Válvula de ajuste de taxa de fluxo de circulação (Ajustador de taxa de fluxo de circulação), 60: Válvula de ajuste de taxa de fluxo de desvio (Ajustador de taxa de fluxo de desvio), 61: Medidor de fluxo de desvio, 70: Válvula de ajuste de taxa de fluxo de difusão (Ajustador de taxa de fluxo de difusão), 71: Medidor de fluxo de difusão, 81: Medidor de fluxo de gás auxiliar, 82: Válvula de ajuste de taxa de fluxo de gás auxiliar (Ajustador de taxa de fluxo de gás auxiliar), L1: Primeira linha de gás, L2: Segunda linha de gás, L3: Linha de desvio, L4: Linha de difusão, L5: Linha de gás auxiliar.

Claims (4)

1. Dispositivo de arrefecimento a seco do coque (1) CARACTERIZADO por compreender: uma câmara de resfriamento (2) para recebimento do coque incandescente, resfriamento do coque incandescente utilizando um gás de resfriamento e descarga do coque resfriado; uma caldeira (3) para recuperação de energia do calor que o coque incandescente gera; uma primeira linha de gás (L1) que conduz o gás de resfriamento que passou através do coque na câmara de resfriamento (2) para a caldeira (3); uma segunda linha de gás (L2), que conduz o gás de resfriamento que passou através da caldeira (3) para a câmara de arrefecimento (2); uma linha de desvio (L3), que conduz parte do gás de resfriamento que passa através da segunda linha de gás (L2) para a primeira linha de gás (L1) sem passar através da câmara de arrefecimento (2); uma linha de difusão (L4), que conduz parte do gás de resfriamento que passa através da segunda linha de gás (L2) para o lado de fora; um medidor de fluxo de circulação (54), que detecta a taxa de fluxo de gás na segunda linha de gás (L2), e um ajustador de taxa de fluxo de circulação (55), que ajusta essa taxa de fluxo de gás, o medidor de fluxo de circulação (54) e o ajustador de taxa de fluxo de circulação (55) estando localizados em posições a montante da linha de desvio (L3) e da linha de difusão (L4); um medidor de fluxo de desvio (61), que detecta uma taxa de fluxo de gás na linha de desvio (L3) e um ajustador de taxa de fluxo de desvio (60), que ajusta essa taxa de fluxo de gás; um medidor de fluxo de difusão (71), que detecta uma taxa de fluxo de gás na linha de difusão (L4), e um ajustador de taxa de fluxo de difusão (70), que ajusta essa taxa de fluxo de gás; um controlador de taxa de fluxo de entrada (10), que subtrai as taxas de fluxo detectadas pelo medidor de fluxo de desvio (61) e pelo medidor de fluxo de difusão (71) da taxa de fluxo detectada pelo medidor de fluxo de circulação (54) para calcular uma taxa de fluxo de entrada na câmara, e que controla pelo menos um do ajustador de taxa de fluxo de circulação (55) e o ajustador de taxa de fluxo de difusão (70), de tal forma que uma razão entre uma quantidade de coque descarregado da câmara de resfriamento (2) e a taxa de fluxo de entrada na câmara se aproxime de uma razão alvo; uma linha de gás auxiliar (L5), que conduz um gás auxiliar de combustão contendo oxigênio para a primeira linha de gás (L1); um ajustador de taxa de fluxo de gás auxiliar (82), que ajusta a taxa de fluxo de gás na linha de gás auxiliar; um termômetro de gás na entrada da caldeira (41), que detecta a temperatura do gás na primeira linha de gás (L1) como uma temperatura do gás na entrada da caldeira; um controlador de temperatura de gás (10), que controla pelo menos um do ajustador de taxa de fluxo de desvio (60) e o ajustador de taxa de fluxo de gás auxiliar (82), de tal forma que a temperatura do gás na entrada da caldeira se aproxime de uma temperatura alvo; um analisador de concentração de monóxido de carbono (52), que detecta a concentração de monóxido de carbono no gás de resfriamento, em que o controlador de temperatura de gás (10) controla o ajustador de taxa de fluxo de desvio (60) e o ajustador de taxa de fluxo de gás auxiliar (82), de tal forma que a taxa de fluxo de gás na linha de gás auxiliar (L5) seja elevada e a taxa de fluxo de gás na linha de desvio (L3) seja elevada de acordo com um aumento na concentração de monóxido de carbono; em que o controlador de temperatura de gás (10) executa, quando a temperatura do gás na entrada da caldeira é maior do que a temperatura alvo, pelo menos um de controle do ajustador de taxa de fluxo de desvio (60) para aumentar a taxa de fluxo de gás na linha de desvio (L3) e controle do ajustador de taxa de fluxo de gás auxiliar (82) para diminuir a taxa de fluxo de gás na linha de gás auxiliar (L5), ao passo que, quando a temperatura do gás na entrada da caldeira é menor do que a temperatura alvo, pelo menos um de controle do ajustador de taxa de fluxo de desvio (60) para diminuir a taxa de fluxo de gás na linha de desvio (L3) e controle do ajustador de taxa de fluxo de gás auxiliar (82) para aumentar a taxa de fluxo de gás na linha de gás auxiliar (L5); e em que o controlador de taxa de fluxo de entrada (10) executa, quando a razão da taxa de fluxo de entrada da câmara para a quantidade de coque descarregado é menor do que a razão alvo, pelo menos um do controle do ajustador de taxa de fluxo de circulação (55) para aumentar a taxa de fluxo de circulação e controle do ajustador da taxa de fluxo de difusão (70) para diminuir a taxa de fluxo de difusão, ao passo que, quando a razão da taxa de fluxo de entrada da câmara para a quantidade de coque descarregado é maior do que a razão alvo, pelo menos um do controle do ajustador da taxa de fluxo de circulação (55) para diminuir a taxa de fluxo de circulação e controle do ajustador da taxa de fluxo de difusão (70) para aumentar a taxa de fluxo de difusão.

2. Dispositivo de arrefecimento a seco do coque (1), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende ainda: um medidor de fluxo de vapor (32), que detecta uma quantidade de vapor gerado da caldeira (3), em que, quando a quantidade de vapor gerado é maior do que uma quantidade alvo, o controlador de temperatura de gás (10) controla o ajustador de taxa de fluxo de gás auxiliar (82), de tal forma que a taxa de fluxo de gás na linha de gás auxiliar (L5) seja reduzida e entre em um período de espera até que a quantidade de vapor gerado se torne menor do que a quantidade alvo.

3. Método de arrefecimento a seco do coque executado por um controlador de um dispositivo (1), conforme definido na reivindicação 1 ou 2, que inclui: uma câmara de resfriamento (2) para recebimento do coque incandescente, resfriamento do coque incandescente utilizando um gás de resfriamento e descarga do coque resfriado; uma caldeira (3) para recuperação de energia do calor que o coque incandescente gera, uma primeira linha de gás (L1), que conduz o gás de resfriamento que passou através do coque na câmara de resfriamento (2) para a caldeira (3); uma segunda linha de gás (L2), que conduz o gás de resfriamento que passou através da caldeira (3) para a câmara de arrefecimento (2); uma linha de desvio (L3), que conduz parte do gás de resfriamento que passa através da segunda linha de gás (L2) para a primeira linha de gás (L1) sem passar através da câmara de arrefecimento (2); e uma linha de difusão (L4), que conduz parte do gás de resfriamento que passa através da segunda linha de gás (L2) para o lado de fora, o método CARACTERIZADO pelo fato de que ainda compreende: aquisição de uma taxa de fluxo de gás na segunda linha de gás (L2) e em uma posição a montante da linha de desvio (L3) e da linha de difusão (L4) como uma taxa de fluxo de circulação; aquisição de uma taxa de fluxo de gás na linha de desvio (L3) como uma taxa de fluxo de desvio; aquisição de uma taxa de fluxo de gás na linha de difusão (L4) como uma taxa de fluxo de difusão; e subtração da taxa de fluxo de desvio e taxa de fluxo de difusão da taxa de fluxo de circulação para calcular a taxa de fluxo de entrada na câmara e ajustar a taxa de fluxo de circulação ou a taxa de fluxo de difusão, de tal forma que uma razão entre uma quantidade de coque descarregado da câmara de resfriamento (2) e a taxa de fluxo de entrada na câmara se aproxime de uma razão alvo; aquisição de uma temperatura do gás na primeira linha de gás (L1) como uma temperatura do gás na entrada da caldeira; utilização de uma linha de gás auxiliar (L5), que conduz um gás auxiliar de combustão contendo oxigênio para a primeira linha de gás (L1); e ajuste das taxas de fluxo de gás na linha de desvio (L3) e na linha de gás auxiliar (L5), de tal forma que a temperatura do gás na entrada da caldeira se aproxime de uma temperatura alvo; aquisição da concentração de monóxido de carbono no gás de resfriamento; e aumento da taxa de fluxo de gás na linha de gás auxiliar (L5) e aumento da taxa de fluxo de gás na linha de desvio (L3), de acordo com um aumento na concentração de monóxido de carbono; em que quando a temperatura do gás na entrada da caldeira é maior do que a temperatura alvo, pelo menos um de aumento da taxa de fluxo de gás na linha de desvio (L3) e redução da taxa de fluxo de gás na linha de gás auxiliar (L5) é executado, ao passo que, quando a temperatura do gás na entrada da caldeira é menor do que a temperatura alvo, pelo menos um de redução da taxa de fluxo de gás na linha de desvio (L3) e aumento da taxa de fluxo de gás na linha de gás auxiliar (L5) é executado, em que quando a razão da taxa de fluxo de entrada da câmara para a quantidade de coque descarregado é menor do que a razão alvo, pelo menos um de aumento da taxa de fluxo de circulação e redução da taxa de fluxo de difusão é executado, ao passo que, quando a razão da taxa de fluxo de entrada da câmara para a quantidade de coque descarregado é maior do que a razão alvo, pelo menos um de redução da taxa de fluxo de circulação e aumento da taxa de fluxo de difusão é executado.

4. Método de arrefecimento a seco do coque, de acordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADO pelo fato de que ainda compreende: aquisição de uma quantidade de vapor gerado da caldeira (3); quando a quantidade de vapor gerado é maior do que uma quantidade alvo, redução da taxa de fluxo de gás na linha de gás auxiliar (L5) e entrada em um período de repouso até que a quantidade de vapor gerado se torne menor do que a quantidade alvo; e após a quantidade de vapor gerado se tornar menor do que a quantidade alvo, ajuste das taxas de fluxo de gás na linha de desvio (L31) e na linha de gás auxiliar (L5) para permitir que a temperatura do gás na entrada da caldeira se aproxime da temperatura alvo.