Спосіб діагностики стану кладки опалювальної системи коксової батареї

1 Спосіб діагностики стану кладки опалювальної системи коксової батареї, який включає послідовну діагностику кожного обігрівального простінка відповідної камери коксування, визначення показників стану кладки простінка, що діагностується, при відсутності подачі опалювального газу в простінок, порівняння показників, отриманих в простінках, що діагностуються, і на їх основі судження про стан кладки кожного обігрівального простінка, який відрізняється тим, що знімання показників додатково ведуть при подачі опалювального газу в простінок, що діагностується, а як показники використовують величину концентрації кожного газоподібного агента - Ог, СО, СОг, Нг, СН4, NO, яку вимірюють в подовому каналі, що зв'язує всі обігрівальні простінки, спочатку в режимі наявності завантаження в камері коксування, яка обслуговується простінком, що діагностується, а потім при відсутності в ній завантаження 2 Спосіб діагностики стану кладки опалювальної системи коксової батареї по п 1, який відрізняється тим, що як показники використовують величини, що відповідають різниці значень концентрації кожного газоподібного агента до і після завантаження камери коксування Винахід відноситься до способів діагностики стану кладки опалювальної системи коксової батареї і може бути використаний в КОКСОХІМІЧНІЙ промисловості, на коксових батареях Відомий спосіб діагностики стану кладки опалювальної системи коксової батареї, згідно з яким визначають стан кладки опалювальної системи коксової батареї при подачі опалювального газу в опалювальну систему і без подачі опалювального газу, відбирають з борова проби продуктів горіння, а потім порівнюють показники, які отримані внаслідок аналізу проб, і на їх основі судять про стан кладки опалювальної системи коксової батареї (див Кустов Б И Коксовый газ (производство и использование), Харьков, Москва, "Металлургиздат", 1953, с 100) Недоліками відомого способу є неможливість визначення місцезнаходження ділянок погіршеного стану кладки, в зв'язку з визначенням сумарного об'єму просмоктувань газу по всій коксовій батареї в цілому, а також недостатня достовірність отриманих результатів, в зв'язку з наявністю в системі сирого газу, який просмоктався, вмісту CU2 в повітрі тунелів печей і інтенсивності вигоряння графіту Відомий спосіб діагностики стану кладки опа лювальної системи коксової батареї, прийнятий у якості прототипу, згідно з яким послідовно діагностують кожний обігрівальний простінок відповідної камери коксування, визначаючи показники стану кладки простінка, що діагностується, при відсутності подачі опалювального газу в цей простінок, потім порівнюють показники, отримані в простінках, що діагностуються, і на їх основі судять про стан кладки кожного обігрівального простінка (див Штейнберг Э А , Лобов А А Методы ремонтов печных камер (Обзор), "Кокс и химия11, 1986, №9, с 21) Згідно З ВІДОМИМ способом показники стану кладки опалювальної системи визначають шляхом вимірювання температури в кожному простінку, що діагностується Вимірювання температури проводять при відсутності подачі опалювального газу в цей простінок, на основі чого будують "температурний профіль" кожного простінка і коксової батареї загалом Температурні профілі батареї визначають два рази в рік Кожний температурний профіль порівнюють з попереднім По величині відхилення температури в простінку, що діагностується, від необхідної ВІДПОВІДНО з температурним профілем визначають ділянки покращеного або погіршеного стану кладки опалювальної системи коксової батареї 49427 Недоліком відомого способу є недостатня достовірність отриманих результатів, в зв'язку з тим, що температура поверхні стін, що гріють, (обігрівальних простінків) залежить в основному від КІЛЬКОСТІ, складу і умов спалення опалювального газу, а також від властивостей і способів завантаження шихти, а не від просмоктувань, наявність яких свідчить про погіршення стану кладки опалювальної системи коксової батареї Задачею цього винаходу є розробка способу діагностики стану кладки опалювальної системи коксової батареї, що має високу достовірність отриманих результатів за рахунок розширення групи показників, які діагностуються, що забезпечують високу інформативність вимірювань, які характеризують стан кладки опалювальної системи Поставлена задача розв'язується тим, що у відомому способі діагностики стану кладки опалювальної системи коксової батареї, згідно з яким послідовно діагностують кожний обігрівальний простінок відповідної камери коксування, визначають показники стану кладки простінка, що діагностується, при відсутності подачі опалювального газу в цей простінок, потім порівнюють показники, отримані в простінках, що діагностуються, і на їх основі судять про стан кладки кожного обігрівального простінка, згідно з винаходом, знімання показників додатково ведуть при подачі опалювального газу в простінок, що діагностується, а у якості показників використовують величину концентрації кожного газоподібного агента Ог,СО,СОг.Нг,CH4.NO, яку вимірюють в подовому каналі, що зв'язує всі обігрівальні простінки, спочатку в режимі наявності завантаження в камері коксування, яка обслуговується простінком, що діагностується, а потім при відсутності в ній завантаження Послідовне визначення величини концентрації кожного газоподібного агента О2,CO,СОг.Нг,CH4.NO в подовому каналі в різних режимах роботи коксової батареї, а саме, при наявності завантаження в камері коксування і при її відсутності, а також з подачею і без подачі опалювального газу, дозволяє виявити при послідовному діагностуванні обігрівальних простінків погіршення стану кладки певної ділянки опалювальної системи коксової батареї У частковому варіанті реалізації способу у якості показників використовують ВІДНОСНІ величини, що відповідають різниці значень концентрації кожного газоподібного агента до і після завантаження камери коксування На фіг 1 зображений загальний вигляд коксовий батареї, на фіг 2 - вигляд в аксонометрії кладки опалювальної системи коксової батареї, на фіг 3 - обігрівальний простінок в розрізі, на фіг 4 переріз Б-Б фіг 3, на фіг 5 - вигляд А фіг 1 Коксова батарея включає камеру коксування 1, обігрівальні простінки 2, що примикають до неї з обох сторін, які зв'язані за допомогою косих ходів З з регенераторами 4, що сполучаються з подовими каналами 5 Подові канапи 5 зв'язані з боровами 6, розміщеними по обох сторонах коксової батареї і сполученими із спільним боровом 7, що виходить в димар 8 Система підведення опалювального газу має газопровід 9, сполучений патрубком 10 з колектором 11, що обслуговує суміжні обігрівальні простінки 2 На патрубку 10 встановлені стопорний 12 і реверсивний 13 крани, які служать для підведення опалювального газу в обігрівальні простінки 2 Стопорний кран 12 служить для відключення подачі газу на окремі обігрівальні простінки 2 Реверсивний кран 13 забезпечує перемикання подачі опалювального газу в парні або непарні опалювальні вертикали 14 Дюзовий вертикальний канал 15, який служить для підведення опалювального газу в опалювальний вертикал 14, розміщений в розділовій СТІНІ 16 між регенераторами 4 Оскільки коефіцієнт ЛІНІЙНОГО розширення вогнетриву, з якого виконаний подовий канал 5 в 2-2,5 рази менше, ніж вогнетриву, з якого виконаний регенератор 4, то в зоні стиковки кладки подового каналу 5 і регенератора 4 утворюється шов ковзання 17 У зв'язку з високими деформаційними навантаженнями, що зазнає кладка в зоні шва ковзання 17, ця зона найбільш схильна до появи просмоктувань опалювального газу Іншою небезпечною зоною, що схильна до появи просмоктувань, є стінка 18, що гріє, яка розділяє камеру коксування 1 і обігрівальний простінок 2 Це пов'язано з її незначною товщиною (105мм) і високими перепадами температури з обох сторін стінки 18, що гріє, так температура в обігрівальному простінку 2 складає біля 1350°С, а температура в камері коксування коливається від 800°С до 1110°С Враховуючи, що площа стінки 18, що гріє, на сучасних коксових печах досягає 100м2, а нормативний термін служби коксової батареї становить 20 років, то під дією високого перепаду температур в СТІНЦІ 18 утворюється нещільність, що приводить до просмоктувань сирого газу з камери коксування 1 в обігрівальний простінок 2 Спосіб діагностики стану кладки опалювальної системи коксової батареї згідно з винаходом, що пропонується, здійснюють таким чином Діагностику стану кладки опалювальної системи коксової батареї здійснюють шляхом послідовного знімання показників з кожної камери коксування 1 коксової батареї при різних режимах роботи, а саме, при наявності завантаження в камері коксування 1 і при її відсутності, а також з подачею і без подачі опалювального газу До завантаження при подачі опалювального газу від газопроводу 9 через реверсивний кран 13 і дюзовий вертикальний канал 15 в опалювальні вертикали 14 обігрівального простінка 2 визначають стан кладки кожного обігрівального простінка 2 і відповідної камери коксування 1 в КІНЦІ періоду коксування шихти, при цьому проби продуктів згоряння, що надійшли з обігрівального простінку 2 через косі ходи 3 в регенератори, відбирають з подового каналу 5 для проведення аналізу, а власне продукти згоряння відводять в борова 6, звідки вони через спільний боров 7 поступають в димар 8 Величину концентрації кожного газоподібного агента - O2,CO,CO2,H2,CH4,NO вимірюють в складі продуктів згорання з допомогою хроматографа (на кресленнях не показаний) Наступне знімання показників проводять до завантаження, але без подачі опалювального газу, для чого закривають стопорний кран 12 на патруб 49427 ку 10, припиняючи подачу опалювального газу в колеісгор 11 Наявність горючих газоподібних агентів СО,,ЬІ2,CH4.NO, а також підвищений зміст СОг свідчить про просмоктування опалювального газу через шов ковзання 17 і нещільності в кладці розділових стін 16 між регенераторами 4, які працюють на різнойменних потоках, тобто потоку повітря і зворотному потоку продуктів згоряння По величині концентрації кожного газоподібного агента в складі продуктів згоряння судять про наявність просмоктувань опалювального газу в кладки розділових стін 16 Аналогічним чином діагностують стан кладки кожного обігрівального простінка 2 і відповідної камери коксування 1 протягом перших двох годин після завантаження шихти при подачі опалювального газу і без подачі опалювального газу в опалювальні вертикали 14 По збільшенню концентрації кожного газоподібного агента в складі продуктів згоряння визначають наявність просмоктувань сирого коксового газу через нещільність в кладці стінки 18, що гріє, з камери коксування 1 в обігрівальний простінок 2 Проводили діагностику стану кладки опалювальної системи коксової батареї 1 ВАТ «Запорожкокс» Показники, отримані внаслідок вимірювань, наведені в таблиці, що прикладена до цього опису Внаслідок проведених вимірювань порівнювали дані, які отримані при наявності завантаження в камері коксування і при и відсутності, а також з подачею і без подачі опалювального газу в простінок 2, який діагностується, що дозволило виявити місцезнаходження і величину просмоктувань в кладці опалювальної системи коксової батареї По різниці концентрацій горючих газоподібних агентів в продуктах згоряння з урахуванням їх вмісту в опалювальному газі і коефіцієнта надлишку повітря визначали КІЛЬКІСТЬ просмоктувань опалювального газу в низькотемпературній зоні, у МІСЦІ розміщення шва ковзання 18 Приклад 1 Так, за даними таблиці (дослід ІаХрізниця концентрації СО в продуктах згоряння до завантаження з опалювальним газом і без газу становила 0,14-0,09=0,05% Відомо, що концентрація СО в опалювальному газі складає 7% При ВМІСТІ Ог в повітрі 6,4% коефіцієнт надлишку повітря становить 1,4 При цьому об'єм продуктів згоряння, що відповідає 1 об'єму опалювального газу, становив приблизно 7 об'ємів Величина просмоктувань опалювального газу по окису вуглецю в низькотемпературній зоні, у МІСЦІ розміщення шва ковзання 17, склала 0,05х7/7х=0,05 0,01=5,0%,де 7/7x0,01 - коефіцієнт К, що враховує вміст газоподібного агенту в опалювальному газі і КІЛЬКІСТЬ продуктів згоряння, що відповідають 1 об'єму опалювального газу при фактичному ВМІСТІ Ог Коефіцієнт К для СО в цих умовах рівний 0,01 Різниця концентрацій O-z в продуктах згоряння до завантаження з опалювальним газом і без газу становила 0,40-0,12=0,28% Концентрація Н2 в опалювальному газі складає 60% КІЛЬКІСТЬ продуктів згоряння при 02=6,4% становила приблизно 7 об'ємів на 1 об'єм опалювального газу Таким чином, значення коефіцієнта К дорівнює К« — х 0,01 =0,0857. Величина просмоктувань опалювального газу по водню в низькотемпературній зоні, в МІСЦІ розміщення шову ковзання 17, склала 0,28 : ~ - х 0,01 = 0,28 :0,0857 = 3,3 % Різниця концентрацій СН4 в продуктах згоряння до завантаження з опалювальним газом і без газу складає 0,20 0,08=0,12% Концентрація СН4 в опалювальному газі становить 25 % КІЛЬКІСТЬ продуктів згоряння при 02=6,4% становить приблизно 7 об'ємів на 1 об'єм опалювального газу Значення коефіцієнта К дорівнює К= — х о,О1 =0,0357 Величина просмоктувань опалювального газу по метану в низькотемпературній зоні, в МІСЦІ розміщення шову ковзання 17, склала 25 0,12: — х 0,01 « 0,12:0,0357 = 3,4 % Таким чином, середня величина просмоктувань опалювального газу в низькотемпературній зоні до завантаження склала (5,0+3,2+3,4) 3=3,9% Для визначення просмоктувань сирого газу спочатку визначали величину сумарних просмоктувань сирого і опалювального газів, для чого використовували показники концентрації горючих компонентів в продуктах згоряння після завантаження Приклад 2 Так, за даними досліду 16, різниця концентрацій СО в продуктах згоряння після завантаження з опалювальним газом і без газу склала 0,24-0,16=0,08% Сумарна величина просмоктувань сирого і опалювального газів по окису вуглецю склала 7 0,08: Різниця концентрацій Нг в продуктах згоряння після завантаження з опалювальним газом і без газу склала 0,82-0,26=0,56% Сумарна величина просмоктувань по водню склала 0,56: — х 0,01=6,5%. Різниця концентрацій СН4 в продуктах згоряння після завантаження з опалювальним газом і без-дорівнювала 0,36-0,11=0,25% Сумарна величина просмоктувань по метану склала 25 n 0 l = 1 (І 0А " ™ л и,и І v І ,У / в . Середня величина сумарних просмоктувань 49427 8 Величина концентрації N0 в продуктах згоряння свідчить про КІЛЬКІСТЬ шкідливих домішок в димових газах, утворених за рахунок спалення опалювального газу і за рахунок просмоктувань сирого і опалювального газів Отримані результати свідчать про те, що від 20 до 50% окисів азоту утворюється за рахунок просмоктувань опалювального і сирого газів Причому по абсолютній величині в продуктах згоряння після завантаження величина концентрації NO зростає в 1,4-1,6 рази За результатами визначення величини концентрації газоподібних агентів в продуктах згоряння до і після завантаження, з опалювальним газом і без подачі опалювального газу в обігрівальні простінки, визначали простінки і зони кладки з високими значеннями просмоктувань для проведення цільових профілактичних ремонтів склала (8,0 + 6,5 + 7,0)3=7,2% Враховуючи, що просмоктування опалювального газу становили 3,9 %, просмоктування сирого газу визначимо шляхом розрахунку 7,2-3,9=3,3 % Аналогічним шляхом проводили розрахунок для ДОСЛІДІВ 2-5 Висновок За результатами діагностики видно, що в 1-ому ДОСЛІДІ досить високі просмоктування як опалювального газу в низькотемпературній зоні (3,9%), так і сирого газу через стінку 18, що гріє, (3,3%) У другому ДОСЛІДІ більша частина просмоктувань спостерігається через стінку 18, що гріє, (до 3,6%) У порівнянні з 1 і 2 дослідами в 3-м і 4-м просмоктування трохи менше, хоч в порівнянні з дослідом 5 (простінок з досить герметичною кладкою) і тут вони досягають величини 1,1-1,8% для опалювального газу і 0,9-1,5 % - для сирого газу Таблиця № п/п 1 Умови відбору проб до зава нтажен ня а) після зава нтажен ня б) до заван таження 2 після зава нтажен ня до зава нтаження 3 після зава нтажен ня до зава нтаження 4 після зава нтажен ня до зава нтаження 5 після зава нтажен ня 3 опал газом без газу 3 опал газом без газу 3 опал газом без газу 3 опал газом без газу 3 опал газом без газу з опал, газом без газу 3 опал газом без газу 3 опал газом без газу 3 опал газом без газу 3 опал газом без газу Склад газоподібних агентів в продуктах згоряння, % о2 6,4 СО2 CO СН 4 7,0 0,20 6,9 5,4 1 0,09 0,24 0,12 0, 0,08 0,36 0,005 4,6 6,6 2,6 0,16 0,07 0,14 1,0 0,05 0,06 0,003 7,2 0,15 0,11 0,64 0,29 0,09 0,08 0,04 0,13 0,02 0,06 0,002 6,3 0,08 0,07 0,38 0,21 0,8 0,04 0,07 0,02 0,05 0,006 18,4 7,4 0,4 0,01 0,01 СЛІДИ 5,8 0,04 0,03 0,19 0,11 0,009 179 6,4 0,6 0,02 0,03 0,001 5,0 СЛІДИ 0,04 — — 0,001 19,9 6,2 0,1 — — — — 4,8 СЛІДИ СЛІДИ СЛІДИ 0,0015 19,9 0,1 — — — — 0,9 0,005 6,5 0,13 0,12 1,1 0,012 17,1 8,6 1,5 0,008 0,6 1,8 0,006 5,6 0,21 0,18 3,6 0,014 1,4 2,0 0,01 17,2 5,9 3,3 0,11 6,9 82 0,26 0,25 3,9 0,01 1,2 7,8 Просмокт сирого газу, % NO 0,14 н2 0,40 Просмокт опал газу, % 15,7 7,1 17,6 7,3 0,016 0,007 49427 10 Б-Б Фіг. 4 Фіг. З Иг. 5 ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна ( 0 4 4 ) 4 5 6 - 2 0 - 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71