Коксова піч з оптимізованим керуванням і спосіб керування

1. Одноярусна коксова піч з або без утилізації тепла, що містить камеру коксової печі і основу коксової печі, що складається з каналів, причому камера коксової печі і основа коксової печі з'єднані за допомогою газових каналів, причому в стінці печі або в пічних дверях передбачені отвори для подачі першого потоку повітря і один або декілька отворів або каналів для подачі другого потоку повітря в основі коксової печі, причому перед отворами або в трубопроводах, що проходять до отворів, розташовані запірні пристрої, яка відрізняється тим, що коксова піч з'єднана щонайменше з одним вимірювальним пристроєм для вимірювання концентрації складових частин газу в камері коксової печі, в основі коксової печі і/або в газовідвідному каналі, причому вимірювальний пристрій з'єднаний з обчислювальним блоком, так що обчислювальний блок приймає дані і результати виміру від вимірювального пристрою, при цьому обчислювальний блок з'єднаний через канали керування з одним або декількома регулювальними пристроями запірних пристроїв, причому запірні пристрої являють собою вентилі, клапани, засувки або подібне. 2. Коксова піч за п. 1, яка відрізняється тим, що в основі коксової печі або в газовідвідному каналі коксової печі розташований пристрій для вимірювання температури, також з'єднаний з обчислювальним блоком з можливістю передачі даних і результатів виміру від пристрою для вимірювання температури. 3. Коксова піч за будь-яким з пп. 1 або 2, яка відрізняється тим, що вимірювальний пристрій є аналізатором для вимірювання концентрації вод 2 (19) 1 3 91119 4 який відрізняється тим, що середня температура в основі коксової печі опускається протягом коксування на 350-400 °С, не нижче 1000 °С. 10. Спосіб коксування за будь-яким з пп. 7-9, який відрізняється тим, що концентрацію кисню в газовідвідному каналі постійно підтримують на рівні від 7,5 до 8,5 % об. Винахід стосується одноярусної коксової печі, так званої коксової печі без утилізації тепла або з утилізацією тепла, що має щонайменше один вимірювальний пристрій для вимірювання концентрації складових частин газу в камері коксової печі, в основі коксової печі і/або в газових каналах, і в якій на основі цих даних за допомогою обчислювального блока визначається і регулюється оптимальна подача першого потоку повітря і/або другого потоку повітря. Винахід стосується також способу коксування з використанням даної коксової печі. Обігрів печей з утилізацією тепла відбувається, як правило, за допомогою спалювання газу, утворюваного при коксуванні, або летких частинок вугілля, яке коксується. При цьому спалювання регулюється так, що частина газу згорає в камері печі зверху вугільної шихти з використанням першого потоку повітря. Цей частково згорілий газ подається по газових каналах, які називаються також як «downcomer» - газовідвід, в основу камери печі і повністю спалюється там за допомогою додання наступної порції топкового повітря - другого потоку повітря. Таким чином, тепло до вугільної шихти підводиться прямо зверху і посередньо - знизу, переважно забезпечуючи вплив на швидкість коксування, а крім того - на продуктивність печей. Для здійснення способу потрібно, щоб підведений перший потік повітря і другий потік повітря точно вимірювалися і протягом часу коксування, який може продовжуватися до 96 год, керувалися регульованим чином. У рівні техніки досить добре описані одноярусні коксові печі з утилізацією тепла і коксові печі без утилізації тепла. Як приклади в цьому випадку можна привести публікації: US 4 344 820, US 4 287 024, US 5 114 542, GB 1 555 400 або CA 2 052 177 C. Відповідно до відомого рівня техніки перший потік повітря всмоктується з атмосфери через отвори в дверях. Другий потік повітря всмоктується через отвори, які знаходяться ближче до основи, і спрямовується по каналах до гарячих ходів, що проходять, по суті, горизонтально під камерою коксової печі. Отвори для першого потоку повітря і для другого потоку повітря відкриті або постійно, або забезпечені заслінками для регулювання всмоктуваної повітряної маси. Оскільки батареї коксових печей мають досить велику довжину, і в них переважають, як правило, дуже висока температура при значній кількості забруднень, в рівні техніки відомі вентиляційні заслінки, регульовані виключно вручну. У US 5 928 476 представлена така коксова батарея, причому в кожних дверях коксової печі передбачені три отвори, що обслуговуються вручну, в яких або перед якими розташовані відповідно по одній підігнаній до поперечного перерізу отвору і розташо ваній по середнійосі пластині або диску. Положення цих клапанів змінюють вручну за допомогою важеля. У публікації DE 102005055483. 0-24 даного заявника представлений центральний регулювальний елемент, що дозволяє безперервно регулювати перший потік повітря і другий потік повітря. Проте, на практиці виявилося важким переробляти у відомих коксовий печах вугілля різної якості в залежності від різного ступеню подрібнення, вологості або інертних частинок і так далі, при цьому для отримання коксу досить високої якості було необхідно передбачати дуже тривалий час коксування. Тому задача даного винаходу полягає в усуненні описаних недоліків економічним способом і в забезпеченні оптимізованої подачі першого потоку повітря і/або другого потоку повітря для підвищення продуктивності печі і разом з тим скорочення часу коксування. Винахід вирішує цю задачу за допомогою одноярусної коксової печі, зокрема так званої коксової печі без утилізації тепла або з утилізацією тепла, що містить камеру коксової печі і основу коксової печі, що складається з каналів, причому камера коксової печі і основа коксової печі з'єднані за допомогою газових каналів, а в стінці печі або в пічних дверях передбачені отвори для подачі першого потоку повітря і один або декілька отворів або каналів для подачі другого потоку повітря в основу коксової печі, причому перед отворами або в газопроводах, що проходять до отворів, розташовані запірні пристрої. При цьому з коксовою піччю з'єднаний, щонайменше, один вимірювальний пристрій для вимірювання концентрації складових частин газу в камері коксової печі, в основі коксової печі і/або в газових каналах, і цей вимірювальний пристрій з'єднаний, зі свого боку, таким чином, з обчислювальним блоком, що цей обчислювальний блок може приймати дані і результати вимірів вимірювального пристрою, причому обчислювальний блок з'єднаний через канали керування з одним або декількома регулювальними пристроями запірних пристроїв, причому запірні пристрої являють собою вентилі, клапани, засувки або подібне. Поліпшений варіант полягає в тому, що додатково в основі коксової печі або в газовідвідному каналі коксової печі розташований пристрій для вимірювання температури, також з'єднаний з обчислювальним блоком таким чином, що він може приймати ці дані і результати виміру пристрою для вимірювання температури. Переважно, якщо вимірювальні пристрої є з'єднаними по каналу з камерою коксової печі аналізаторами для вимірювання концентрації вод 5 ню, азоту, окису вуглецю або двоокису вуглецю. Концентрація цих основних компонентів або одного з цих основних компонентів дуже добре корелює зі станом коксування коксового пирога. Передусім, водень, що згорає як остання складова частина вугілля, є переважним індикатором, який повідомляє про закінчення часу коксування. Таким чином, запропонована коксова піч робить можливим керувати способом коксування так, що час коксування завершується по суті одночасно з досягненням H2 0% об. Зокрема, якщо H2 згорає передчасно, це приводить до підвищеного згорання і/або зольності частинок коксу, що економічно невигідно. У наступному варіанті винаходу, вимірювальний пристрій являє собою кисневий датчик для визначення кисню, розміщений в основі коксової печі або в газовідвідному каналі. За допомогою кисневого датчика із зворотним зв'язком при регулюванні другого потоку повітря можна забезпечувати повне згорання в основі коксової печі, без значного зниження температури, оскільки останнє могло б спричинити продовження часу коксування. В іншому вдосконаленому варіанті винаходу передбачені щонайменше аналізатор для визначення водню, азоту, окису вуглецю або двоокису вуглецю і кисневий датчик для визначення кисню. Крім того, винахід передбачає спосіб коксування вугілля, в якому використовують вищеназвану коксову піч в одній із заявлених форм виконання, причому - піч заповнюють вугіллям і запускають процес коксування, - під час коксування аналізують концентрацію однієї або декількох складових частин газу, - ці дані передають в обчислювальний блок, - за допомогою обчислювального блока встановлюють на основі дискретних даних, що зберігаються в пам'яті, або модельних розрахунків подачу першого потоку повітря і/або другого потоку повітря, і - включають по каналах керування елементи керування запірними пристроями для першого потоку повітря і/або другого потоку повітря і, таким чином, - регулюють перший потік повітря і/або другий потік повітря. У вдосконаленому варіанті способу під час коксування - визначають температуру в основі коксової печі і/або в газовідвідному каналі, і - ці дані передаються в обчислювальний блок, - причому в цей обчислювальний блок на основі дискретних даних, що зберігаються в пам'яті, або модельних розрахунків установлюють подачу першого потоку повітря і/або другого потоку повітря, і - включають по каналах керування елементи керування запірними пристроями для першого потоку повітря і/або другого потоку повітря і, таким чином, - регулюють перший потік повітря і/або другий потік повітря. Згідно з винаходом запропонований спосіб 91119 6 здійснюється таким чином, що середня температура в основі коксової печі опускається протягом коксування на 350-400°C і не знижується нижче 1000°С. Крім того, оптимізація полягає в регулюванні концентрації кисню в газовідвідному каналі постійно на рівні від 7,5 до 8,5% об. Як приклад винахід описаний за допомогою варіанту виконання, поданого на фіг. 1, причому винахід не обмежений цим прикладом виконання. На Фіг. 1 показана коксова піч, що має камеру 1 коксової печі і основу 2 коксової печі, причому не представлені окремі камери або канали основи 2 коксової печі. Камера 1 коксової печі з'єднана з основою 2 коксової печі через газовий канал 3. В камеру 1 коксової печі через трубопровід 4 може подаватися перший потік повітря, причому в трубопроводі 4 розташований регулюючий клапан 7. В основу 2 коксової печі може подаватися через трубопровід 5 другий потік повітря, причому в трубопроводі 5 розташований регулюючий клапан 8. Трубопровід 9 служить для забирання незначної частини потоку газу з камери 1 коксової печі і з'єднує камеру 1 коксової печі з аналізатором 10, пристосованим в представленому прикладі для виміру концентрації H2. Газ, що вимірюється і нагнітається в трубопровід 9, всмоктується за допомогою компресора 11 і нагнітається в аналізатор 10. Перед компресором 11 для охолоджування газу розташований теплообмінник 12. Через трубопровід 21 потік газу знов спрямовується в камеру 1 коксової печі. Крім того, схематично представлені розташований в основі 2 коксової печі прилад 13 для вимірювання температури і розташований в газовідвідному трубопроводі 6 - кисневий датчик 14. По каналах 17, 18 передачі даних значення, що замірюються, передаються на обчислювальний блок 16, який отримує також значення, що замірюються, від аналізатора 10 по каналу 15 передачі даних. Обчислювальний блок 16 керує по каналах 19 керування регулюючим клапаном 7 і регулює, таким чином, об'єм першого потоку повітря, і зокрема, температуру в камері 1 коксової печі. Крім того, обчислювальний блок 16 керує по каналу 20 керування регулюючим клапаном 8, в результаті чого регулюють другий потік повітря і температуру в основі 2 коксової печі і вміст кисню в газовідвідному трубопроводі 6. Описаний спосіб і запропонований пристрій дозволяють значно скоротити час коксування. Відтепер можна надійно отримати час коксування, який дорівнює менше ніж 48 год, що являє собою значне підвищення продуктивності печі в порівнянні з рівнем техніки. Список посилальних позначень 1. Камера коксової печі 2. Основа коксової печі 3. Газовий канал 4. Трубопровід (перший потік повітря) 5. Трубопровід (другий потік повітря) 6. Газовідвідний канал 7. Запірний елемент (перший потік повітря) 8. Запірний елемент (другий потік повітря) 9. Газопровід 10. Аналізатор 7 91119 11. Компресор 12. Теплообмінник 13. Вимірювальний прилад для температури 14. Кисневий датчик 15. Канал передачі даних Комп’ютерна верстка А. Крулевський 8 16. Обчислювальний блок 17. Канал передачі даних 18. Канал передачі даних 19. Канал передачі даних 20. Канал передачі даних Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601