Спосіб діагностики гідравлічного режиму та умов спалювання опалювального газу коксової печі

Спосіб діагностики гідравлічного режиму та умов спалювання опалювального газу коксової печі, ВІДПОВІДНО з яким послідовно вимірюють показники розрядження і складу продуктів згоряння в подових каналах і на їх підставі роблять висновок про стан гідравлічного режиму й умови спалювання опалювального газу, який відрізняється тим, що додатково вимірюють показники розрядження на висхідному і низхідному потоках у зоні 2-3-І вертикалей кожного обігрівального простінка коксової печі, при цьому вимірювання проводять на рівні 1/3-2/3 висоти подового каналу Винахід відноситься до способів контролю гідравлічного режиму та умов спалювання опалювального газу коксової печі і може бути використаний в КОКСОХІМІЧНІЙ промисловості для діагностики стану коксових батарей Відомий спосіб діагностики гідравлічного режиму та умов спалювання опалювального газу коксової печі, ВІДПОВІДНО з яким вимірюють показники розрядження в подових каналах (див Правила технической эксплуатации коксохимических предприятий, М, "Металлургия", 1985, с 73) При цьому вимірювання проводять на виході подового каналу, в зоні розміщення газоповітряних клапанів (далі - ГПК) Недоліком відомого способу є невірогідність отриманих результатів, що характеризують гідравлічний режим та умови спалювання опалювального газу в коксовій печі, оскільки при наявності ділянок руйнування кладки або сміття на початку подового каналу, гідравлічний режим по вимірах, що проведені в зоні розміщення газоповітряних клапанів, характеризує, в основному, умови спалювання опалювального газу в крайніх вертикалах кожного обігрівального простінка коксової печі Це приводить до неможливості встановлення необхідного гідравлічного режиму та умов спалювання опалювального газу по простінку коксової печі в цілому коксової печі, що прийнятий у якості прототипу, ВІДПОВІДНО з яким послідовно вимірюють показники розрядження і склад продуктів згоряння в подових каналах (див Духан В Н Мастер коксового производства, М, "Металлургия", 1964, с 239 - 240) При цьому вимірюють показники розрядження в регенераторах висхідного і нисхідного потоків, а також коефіцієнт надлишку повітря Недоліком відомого способу є недостатня вірогідність отриманих результатів, що характеризують гідравлічний режим і умови спалювання опалювального газу коксової батареї, оскільки при наявності ділянок руйнування кладки або сміття на початку подовою каналу гідравлічний режим по вимірах, проведеним у зоні розміщення ГПК, характеризує, в основному, умови роботи крайніх вертикалів кожного обігрівального простінка коксової печі, а не обігрівального простінка в цілому Задачею цього винаходу є розробка способу діагностики гідравлічного режиму та умов спалювання опалювальною гачу коксової печі, що мас високу вірогідність отриманих результатів, за рахунок вибору показників, що забезпечують високу інформативність вимірів Поставлена задача вирішується тим, що у відомому способі діагностики гідравлічного режиму та умов спалювання опалювального газу коксової печі, ВІДПОВІДНО з яким послідовно вимірюють показники розрядження і складу продуктів згоряння в подових каналах і на їхній підставі судять про стан Відомий спосіб діагностики гідравлічного режиму та умов спалювання опалювального газу О 00 ю о ю 50580 гідравлічного режиму та умови спалювання опалювального газу, ВІДПОВІДНО з винаходом, додатково вимірюють показники розрядження на висхідному і нисхідному потоках і склад продуктів згоряння в зоні 2 - 3-го вертикалів кожного обігрівального простінка коксової печі, а вимірювання проводять на рівні 1/3 - 2/3 висоти подового каналу Вимірювання показників розрядження на висхідному і нисхідному потоках у зоні 2 - 3-го вертикалів кожного обігрівального простінка коксової печі дозволяє отримати об'єктивну картину стану гідравлічного режиму коксової печі, тому, що на отримані показники розрядження не впливає наявність ділянок руйнування кладки або сміття на початку подового каналу, у зоні розміщення газоповітряних клапанів А визначення складу продуктів згоряння в згаданій зоні дозволяє отримати достовірні показники, Ідо характеризують умови спалювання опалювального газу в коксовій печі Проведення вимірювань на рівні 1/3 - 2/3 висоти подового каналу забезпечує необхідну точність вимірювань, оскільки проведення вимірювань на меншій висоті, ніж 1/3 висоти подового каналу, може призвести до отримання недостовірних результатів, через наявність просмоктувань повітря через основу подового канапу, а проведення вимірювань на більшій висоті, ніж 2/3 висоти подового каналу, призводить до появи спотворень у проведених вимірах через значний об'єм просмоктувань продуктів згоряння через шов ковзання в кладці коксової печі На фіг 1 зображений загальний вигляд коксової батареї, на фіг 2 - обігрівальний простінок у розрізі, на фіг 3 - переріз А-А фіг 2, на фіг 4 - схема руху газових потоків в обігрівальному простінку, на фіг 5 - схема розподілу тиску на висхідному і нисхідному потоках з машинної і коксової сторони печі Коксова батарея має, як правило, від 65 до 77 коксових печей в залежності від ширини камери коксування і технологічних особливостей виробництва коксу Кожна коксова піч має камеру коксування 1, а також суміжні з нею по обидва боки обігрівальні простінки 2 які з'єднані за допомогою косих ходів 3 з регенераторами 4, що сполучаються з подовими каналами 5 Подові канали 5 через газоповітряні клапани 6 з'єднані з боровами 7, що розташовані по обидва боки коксової печі і сполученими з загальним боровом 8, що виходить у димар 9 Оскільки коефіцієнт ЛІНІЙНОГО розширення вогнетриву, з якого зроблений подовий канал 5 у 2 - 2,5 рази менше, ніж вогнетриву, з якого зроблено регенератор 4, то в зоні стикування кладки подового каналу 5 і регенератора 4 виконується шов ковзання 10 Через високі деформаційні навантаження, що зазнає кладка в зоні шву ковзання 10, ця зона найбільш піддана появі просмоктувань опалювального газу, що подається через дюзові каналії 11, які розміщені в розділовій СТІНЦІ 12 між подовими каналами 5 і регенератами 4 Іншою небезпечною зоною, що піддана появі просмоктувань, є стінка 13, що гріє, яка розділяє камеру коксування 1 і обігрівальний простінок 2 Це пов'язано з и незначною товщиною (105мм) і високими перепадами температури по обидва бо ки стінки 13, що гріє Так, температура в обігрівальному простінку 2 складає близько 1350°С, температура в камері коксування 1, у зоні середніх вертикалів 14, коливається від 800°С до 1150°С, а в зоні крайніх вертикалів 14, коливається від 500°С до 1100°С 3 огляду на то, що площа стінки 13, що гріє, на сучасних коксових печах досягає 100м2, а нормативний термін служби коксової печі складає 20 років, то під впливом високого перепаду температур у СТІНЦІ утворюються нещільності, що призводять до просмоктувань сирого газу з камери коксування 1 в обігрівальний простінок 2 При цьому основна маса просмоктувань спостерігається в зоні крайніх вертикалів 14, що істотно виливає як на склад продуктів згоряння, так і на показники гідравлічного режиму опалювальної системи коксової печі Опалювальна система коксової печі з нижнім підведенням опалювального гачу складається з ряду опалювальних елементів, кожний з яких включає два сполучених вертикали 14 і чотири з'єднаних з ними регенератора 4 Регулювання розподілу опалювального газу по вертикалах 14 і керування факелом горіння здійснюється за допомогою регулювальних пристроїв (на кресленнях не показані), що забезпечують необхідний гідравлічний режим опалювальної системи Рух газових потоків в опалювальній системі коксової печі відбувається за наступною схемою В усі подові канали 5, що працюють на висхідному потоці, через газоповітряні клапани 6 надходить повітря Пройшовши подові канали 5 і регенератори 4, повітря по косих ходах 3 надходить у вертикали 14 обігрівальних простінків 2, куди подається і опалювальний коксовий газ по дюзовим каналам 11 При обігріві доменним газом схема подачі його аналогічна подачі повітря (полонин канал 5, регенератор 4, косі ходи 3) Продукти згоряння через перевальне вікно 15, що розташоване між суміжними вертикалами 14 надходять у вертикали 14 що працюють на нисхідному потоці Далі продукти згоряння по косих ходах 3 надходять у регенератори 4, подові канали 5 і через газоповітряні клапани 6 направляються в боров 7, 8 і далі в димар 9 Рух газових потоків у кожному опалювальному елементі коксової печі через визначений проміжок часу (звичайно 20хв) змінюється па протилежний При цьому подовий канал 5, що працював на висхідному потоці і по якому надходило повітря для горіння, після зміни напрямку газових потоків працює на нисхідному потоці і по ньому відводяться продукти згоряння і направляються через газоповітряний клапан 6 і боров 7 і 8 у димар 9 Основною умовою нормальної експлуатації коксової печі є забезпечення раціонального режиму спалювання опалювального газу і підтримка достатнього рівня і рівномірності розподілу температур по довжині і висоті обігрівальних простінків 2 Для цього необхідно забезпечити необхідний розподіл опалювального газу по вертикалах 14 і оптимальний коефіцієнт надлишку повітря, що можливо тільки за підтримкою ВІДПОВІДНОГО гідравлічного режиму в опалювальній системі коксової печі На фіг 5 наведені дані, що відображають розподіл розряджень на висхідному і нисхідному по 50580 токах опалювального газу і продуктів згоряння, ВІДПОВІДНО, що характеризують гідравлічний режим опалювальної системи коксової печі Спосіб діагностики гідравлічного режиму та умов спалювання опалювального газу коксової печі ВІДПОВІДНО з запропонованим винаходом здійснювали таким чином У коксових печах з нижнім підведенням послідовно проводили вимірювання показників розрядження і складу продуктів згоряння в подових каналах 5 як на висхідному, так і на нисхідному потоках, у зоні 2 - 3-го вертикалів 14 кожного обігрівального простінка коксової печі на рівні 1/3 2/3 висоти подового каналу 5 На підставі отриманих даних робили висновок про стан гідравлічного режиму та умовах спалювання опалювального Тазу в коксовій печі Розподіл необхідних об'ємів повітря й опалювального газу (на висхідному потоці) і продуктів згоряння (на нисхідному потоці) по довжині подового каналу 5, регенераторах 4 і вертикалах 14 обігрівальних просі шків 2 забезпечували підтримкою необхідного гідравлічного режиму по розрядженню в подових каналах 5 Регулювання розподілу опалювального газу по вертикалах 14 і керування факелом горіння здійснювали за допомогою регулювальних пристроїв (на кресленнях не показані) Для визначення умов спалювання опалювального газу і вибору раціонального коефіцієнта надлишку повітря брали проби складу продуктів згоряння в зоні газоповітряних клапанів 6 а також по всій довжині і висоті подових каналів 5 Було встановлено, що коефіцієнт надлишку повітря в зоні газоповітряних клапанів 6 у 1 3 - 1 5 рази вище, ніж у подових канапах 5 Це зумовлено значними просмоктуваннями повітря в зонах ЗОВНІШНІХ СТІН регенераторів 4, газоповітряних клапанів б і т і Для забезпечення достовірного контролю умов спалювання опалювального газу визначали коефіцієнт надлишку повітря в подових каналах 5 у зоні 2 - 3-го вертикалів кожного обігрівального простінка 2 з машинної і коксової сторони печі При визначенні складу продуктів згоряння на різній висоті подового каналу 5 було встановлено, що при вимірюваннях, що проведені па висоті менш 1/3 висоти подового каналу 5 (менше 140мм від основи подового каналу 5), коефіцієнт надлишку повітря має завищені значення, на висоті більше 2/3 висоти подового каналу 5 (більше 420мм від остови подового каналу), на коефіцієнт надлишку повітря впливає склад продуктів згоряння в зоні 2 - 3-го вертикалів кожного обігрівального простінка 2 При вимірюваннях розрядження в подових каналах 5 через газоповітряні клапани 6 на показники складу продуктів згоряння значний вплив справляли просмоктування в зоні крайніх вертикалів 14 і стан подових каналів 5 При просмоктуванні через нещільності кладки в зоні крайніх вертикалів 14, а також у випадку наявності місцевих опорів на початку подових каналів 5, встановлений гідравлічний режим у більшій мірі характеризував режим крайніх вертикалів 14, ніж гідравлічний режим опалювального простінка коксової печі в цілому Приклад Проводили діагностику стану кладки опалювальної системи коксової батареї 1 "біс" ОАО "Запорожкокс" Показники, отримані в результаті вимірювань, приведені в Таблицях 1, 2, які надаються до цього опису При діагностиці гідравлічного режиму та умов спалювання опалювального газу було встановлено, що опір опалювальної системи досліджуваної коксової батареї в 1 5 - 2 рази перевищує проектні розрахункові дані Це зумовлено незадовільним станом кладки опалювальної системи і подових каналів 5, а також значними просмоктуваннями, в основному, у зоні шва ковзання 10 За результатами вимірів визначали гідравлічний режим та умови спалювання опалювального газу в обраних обігрівальних простінках 2 по показниках розряджень у ВІДПОВІДНИХ подових каналах 5 При цьому зіставлення отриманих даних з результатами вимірів в зоні газоповітряних клапанів 6 дозволило визначити подові канали 5 зі значними опорами в зоні 2 - 3-го вертикалів 14, а саме 15-й, 28-й 36-й, 65-й - на машинній стороні, а також 16-й 45-й 57-й 66-й - на коксовій стороні (див Таблицю 1) Діагностика гідравлічного режиму та умов спалювання опалювального газу здійснювалася шляхом послідовного вимірювання розряджень у кожному подовому каналі 5 у зоні 2 - 3-го вертикалів 14 кожного обігрівального простінка 2 на висхідному і нисхідному потоках на рівні 1/3 - 2/3 висоти подового канату 5 (див Таблицю 2) У цих же точках на нисхідиому потоці вивчали склади продуктів згоряння і визначали коефіцієнт надлишку повітря На фіг 5 показаний отриманий в результаті діагностики розподіл розряджень в опалювальному простінку коксової печі За правилами технічної експлуатації відхилення показників розрядження у всіх каналах від контрольного (у якості якого був обраний 38-й канал) не повинні перевищувати +5 7Па, у залежності від терміну служби коксової батареї Оптимальний коефіцієнт надлишку повітря у всіх подових каналах 5 повинний складати 1,5 + 0,2 У таблиці 1 показані результати вимірювань показників розрядження на висхідному і нисхідному потоках з машинної і коксової сторін батареї 1 "біс" ОАО "Запорожкокс" за традиційною методикою (у зоні ГПК) і згідно із пропонованим способом Тут же приведені і коефіцієнти надлишку повітря а, що визначені по складу продуктів згоряння в зоні ГПК і згідно із пропонованим способом Отримані результати показують значну різницю як гідравлічного режиму, так і коефіцієнта надлишку повітря середні величини показників розрядження відрізняються на 7 - ЮПа, коефіцієнт надлишку повітря - на 0,44 - 0,47 При цьому в окремих подових каналах (ч машинної сторони 15-й 28-й, 36-й, 65-й, з коксової сторони - 16-й, 45й, 57-й, 66-й) різниця досягає 17Па, що свідчить про наявність місцевих опорів на початку ВІДПОВІДНОГО подового каналу 5 Коефіцієнт надлишку повітря в окремих подових каналах 5 (з машинної сторони - 15-й, 28-й, 36-й, 37-й, 46-й, 58-й, з коксової сторони - 16-й, 46-й, 57-й, 66-й) відрізняється в 1 33 - 1 43 рази Причому, за традиційною методикою коефіцієнт надлишку повітря у всіх виміряних подових каналах 5 перевищував дані, отримані по пропонованому методу контролю в зоні 2 - 3-го 50580 вертикалів 14 кожного обігрівального простінка 2 на висхідному і нисхідному потоці на рівні 1/3 - 2/3 висоти подового каналу 5, що свідчить про наяв ність значних просмоктувань в опалювальній системі в зоні крайніх вертикалів 14 Таблиця 1 № подового каналу 15 16 27 28 36 37 38 45 46 57 58 65 66 Середнє значення величин Машинна сторона Розрідження, Па Нисх потік Висх потік в ЗГІДНО в ЗГІДНО В ЗОНІ ГПК запр ЗОНІ запр способу ГПК способу ЗОНІ а ЗГІДНО Коксова сторона Розрідження, Па Нисх потік Висх потік в ЗГІДНО в ЗГІДНО ЗОНІ ГПК запр способу ГПК запр ЗОНІ запр Способу ГПК способу а в ЗГІДНО ЗОНІ ГПК запр способу 148 146 145 149 149 139 14,1 143 145 139 147 149 148 134 142 141 132 136 129 136 134 140 135 138 135 139 73 76 78 78 72 88 82 86 84 77 80 79 77 83 86 88 89 85 90 85 88 86 85 87 90 86 2,02 1,96 1,89 2,12 2,04 2,15 1,94 1,86 2,01 1,95 2,14 1,87 1,88 1,52 1,48 1,59 1,62 1,57 1,50 1,56 1,51 1,53 1,59 1,55 1,53 1,61 150 154 146 146 149 152 14,5 156 149 149 142 147 158 145 139 137 140 141 146 142 142 146 134 139 142 143 86 87 81 84 82 79 8,6 78 76 84 78 80 79 95 98 97 90 87 85 9,1 88 86 95 82 93 90 1,72 2,10 1,68 1,94 1,75 1,86 1,80 1,73 2,10 2,05 1,87 1,96 2,12 1,48 1,51 1,47 1,57 1,61 1,57 1,54 1,50 1,45 1,53 1,53 1,52 1,61 145 136 78 87 1,99 1,55 149 142 81 91 1,90 1,53 Таблиця 2 Середнім коефіцієнт надлишку повітря в 2 - 16-му вертикалах Коефіцієнт надлишку повітря в зоні 2 - 3-го вертикала па рівнях, в мм від низу подового каналу по його висоті Менше 1/3 висоти 1/3-2/3 висоти Більше 2/3 висоти 100 140 170 360 400 500 250 1,87 1,64 1,52 1,53 1,43 1,37 1,49 СП о ся 00 о 11 50580 x - иіец»-виміру 12