Пути повышения эффективности температурного режима коксовых батарей

Изучено влияние факторов, вызывающих понижение температуры за время между кантовками на поду вертикалов, работающих на нисходящем потоке. Предложены на этой основе технические решения по улучшению температурного режима обогрева коксовых батарей.

Ключевые слова: кокс, печь, обогрев, температура.

Температурный режим обогрева коксовых батарей, наряду со свойствами угольной шихты, оказывает существенное влияние на ход процесса коксования, что проявляется в значительных изменениях качества и выхода кокса и химических продуктов коксования [1, 2].

Условием оптимальности температурного режима является равномерный прогрев угольной загрузки в каждой печи коксовой батареи [3–6]. Для осуществления контроля за температурным режимом производят замеры температур в контрольных и крайних вертикалах машинной и коксовой стороны, замеры температуры вдоль всех обогревательных простенков, по оси коксового пирога перед его выдачей, в подсводовом пространстве камер коксования, в «глазках» регенераторов, в газовоздушных клапанах и боровах.

Периодичность измерения температуры в отопительных каналах установлена в Правилах технической эксплуатации КХП [3]. При замере температуры нить лампы пирометра наводят на кладку пода вертикала между косыми ходами и горелкой. Это место выбрано в связи с его наиболее удобной доступностью для замера.

Температуры в контрольных вертикалах измеряются ежесменно и являются основным показателем температурного режима коксовой батареи. В связи с тем, что после кантовки температура в вертикалах, работающих на нисходящем потоке, постепенно понижается, а одновременно замерить температуры во всех контрольных вертикалах нет возможности, измеренные температуры приводятся к единому условному периоду — 20-й секунде после кантовки. Для этого предварительно при регулировке обогрева производят замер падения температур за время между кантовками отдельно для контрольных вертикалов машинной и коксовой стороны согласно методике, описанной в [6]. Затем разбив отопительные простенки на участки, внутри которых падение температур между отдельными вертикалами отличается незначительно, вычисляют поправку к 20-й секунде для данного участка с учётом времени замера.

Согласно [6] величина падения температуры зависит от:

• вида отопительного газа;

• температуры нагрева кладки;

• продолжительности периода между кантовками;

• степени рециркуляции;

• коэффициента избытка воздуха;

• количества воздуха, подаваемого на обезграфичивание и прочих технологических факторов.

Необходимость подачи воздуха на обезграфичивание вызвана постоянным разложением компонентов отопительного коксового газа при нагревании в горелках, в дюзовых каналах и корнюрах при работе вертикалов на восходящем потоке. Однако величина воздуха, подаваемого на обезграфичивание, в процессе эксплуатации коксовых батарей практически не контролируется, никогда не измеряется и изменяется по мере засорения газоподводящей арматуры. Воздух через горелку поступает в вертикал, работающий на нисходящем потоке, и через косые ходы сразу же уходит в регенератор вместе с продуктами горения. Вследствие этого на протяжении всего времени между кантовками происходит охлаждение пода вертикала за счёт движения воздуха. Причём степень охлаждения может существенно колебаться от простенка к простенку в зависимости от нескольких технологических факторов:

• чистоты газоподводящей арматуры;

• размеров отверстий в газоподводящей арматуре для подачи воздуха на обезграфичивание;

• величины разрежения в подсводовом пространстве регенераторов коксовых батарей с боковым подводом отопительного газа и в подовых каналах коксовых батарей с нижним подводом отопительного газа;

• размеров регулировочных средств, дозирующих подачу коксового газа в вертикал (горелки на коксовых батареях с боковым подводом и регулировочные сопла на коксовых батарей с нижним подводом).

При этом далеко не всегда во всех контрольных вертикалах отопительных простенков (в том числе и крайних простенков) установлены одинаковые горелки или регулировочные сопла, а также регистры в косых ходах. В связи с этим при одинаковой температуре пода контрольных вертикалов, но при различном объёме воздуха для обезграфичивания, распределение температур по высоте отопительных каналов может существенно отличаться друг от друга. Поэтому замер температуры на поду между горелкой и косыми ходами может способствовать неодинаковой подаче тепла в коксуемую загрузку и, соответственно, приводить к получению неоднородного по своим технологическим свойствам кокса в различных камерах коксования.

Замеры температур в крайних вертикалах и вдоль отопительных простенков не приводятся поправками к 20-й секунде [3]. Однако в этом случае также может иметь место различие в количестве подаваемого тепла в коксуемую загрузку напротив одноимённых вертикалов по тем же причинам. Это относится в равной степени как к печам с боковым подводом, так и к печам с нижним подводом в виду того, что закономерность расстановки регулировочных сопел на батареях с нижним подводом, как правило, идентична закономерности расстановки горелок на батареях с боковым подводом.

В связи с этим с целью оптимизации температурного режима коксовых батарей и приведения замеров температур к одинаковым условиям предлагается изменить порядок их проведения.

Для замеров температур в контрольных вертикалах предлагается наряду с традиционным замером температуры на поду периодически производить замер температур у перевального окна в вертикалах восходящего потока при помощи хромель-алюмелевых термопар, как это делается при разогреве батареи.

При проведении замеров температур в крайних вертикалах и по длине обогревательных простенков предлагается исключить подачу воздуха для обезграфичивания путём отключения лебёдки декарбонизации за определённое время до их начала.

В практике уже имелись случаи автоматизации обогрева коксовых батарей [7–10] на основе выбора других параметров контроля за температурным режимом, однако они не получили по настоящее время широкого распространения в виду сложного их технического оформления. Поэтому контроль за температурным режимом коксовых батарей можно вести, например, и по температуре пода вертикалов, измеряя её пирометром, и по температуре продуктов горения в районе перевальных окон, измеряя её хромель-алюмелевыми термопарами (т. е. комбинированным способом). Это позволит полностью исключить существенные колебания в подаче теплоносителя между отдельными обогревательными простенками, что, в конечном итоге положительно отразится на качестве кокса.

Литература:

1. Шевченко Н. С. Зависимость качества кокса от температурного режима коксования // Кокс и химия. — 1957. — № 2. — С.24–30.

2. Определение готовности коксового пирога в период выдачи / Лейбович Р. Е., Робул Л. А., Лысый И. Д. и др. // Металлургия и коксохимия. — 1981. — Вып. 73. — С.23–25.

3. Правила технической эксплуатации коксохимических предприятий. — Харьков, 2001.-309с.

4. Смойловский Н. И., Израэлит Э. М. Теплотехника и гидравлика коксовых печей. –М.: Металлургия, 1977.-208с.

5. Вирозуб И. В., Кустов Б. И. Тепловой режим коксовых печей. — Харьков: Металлургиздат, 1960.-237с.

6. Вольфовский Г. М., Мироненко Л. И., Кауфман А. А. Газовщик коксовых печей. -М.: Металлургия, 1989.-190с.

7. Потрашков В. И., Краснопоясовский В. М., Иващенко В. А. Система автоматического контроля температур в обогревательных простенках // Кокс и химия. — 1987. — № 11. — С.57–59.

8. Журавский А. А., Корницкий В. В., Проненко В. П. И др. Автоматический контроль температурного режима коксовых батарей // Кокс и химия. — 1995. — № 2. — С.7–10.

9. Панкратьев О. Н., Морозова К. О., Абрамочкин С. Н. и др. Состояние работ в области создания автоматизированных систем управления технологией коксования // Кокс и химия. — 1989. — № 1. — С.42–47.

10. Гербали С. Н., Журавский А. А. Экспертная система для стабилизации технологических режимов коксования // Кокс и химия. — 2000. — № 2. — С.40–43.