Пристрій та спосіб регулювання режиму роботи установки сухого гасіння коксу

1. Пристрій регулювання режиму роботи установки сухого гасіння коксу, який містить блок управління, вихід якого пов'язаний з тягодуттьовим пристроєм, датчик температури перегрітої пари, вихід якого пов'язаний з першим входом блока управління, датчик температури циркулюючих газів на вході котла-утилізатора, вихід якого пов'язаний із другим входом блока управління, який відрізняється тим, що оснащений датчиком температури циркулюючих газів на виході котлаутилізатора, вихід якого пов'язаний із третім входом блока управління, та датчиком витрати циркулюючих газів, вихід якого пов'язаний із четвертим входом блока управління. 2. Спосіб регулювання режиму роботи установки сухого гасіння коксу, відповідно до якого контролюють температуру перегрітої пари, температуру циркулюючих газів на вході котла-утилізатора з виробленням блоком управління команди управління тягодуттьовим пристроєм, який відрізня 2 3 87508 4 t1 - температура циркулюючих газів на вході котла-утилізатора, °C ; t 2 - температура циркулюючих газів на виході котла-утилізатора, °C . Група винаходів, що заявляється, відноситься до коксохімічної промисловості та може бути використана в установках сухого гасіння коксу (УСГК). В УСГК гасіння коксу здійснюється циркулюючим газом, який циркулює по контуру за допомогою тягодуттьового пристрою. Складовими частинами УСГК також є камера гасіння коксу, система очищення циркулюючих газів та котел-утилізатор. У камері гасіння коксу відбувається охолодження коксу за допомогою циркулюючих газів. Котелутилізатор призначено для утилізації тепла циркулюючих газів, які відходять від камери гасіння коксу. На виході котла-утилізатора отримують перегріту пару, яку далі використовують на технологічні потреби. Значна частина енерговитрат при сухому гасінні коксу припадає на роботу тягодуттьового пристрою, який забезпечує регулювання витрат циркулюючих газів, тому зниження енерговитрат можна досягти за рахунок оптимізації режиму роботи УСГК, що є важливої задачею при її експлуатації. Температура перегрітої пари, яка є важливим показником роботи УСГК, повинна підтримуватися на заданому рівні, що також досягається за рахунок оптимізації режиму роботи УСГК. З досвіду експлуатації УСГК відомо, що температура перегрітої пари залежить від витрат циркулюючих газів в контурі УСГК, а саме, при збільшенні витрат циркулюючих газів температура перегрітої пари знижується, і навпаки. Витрати циркулюючих газів, які необхідні для забезпечення номінальної температури перегрітої пари, залежать від навантаження УСГК по коксу, температури коксу та ряду інших параметрів. Через недосконалість існуючих схем регулювання температури перегрітої пари, зокрема, при нестабільному навантаженні УСГК, температура перегрітої пари змінюється в неприпустимих межах. При цьому, якщо температура перегрітої пари падає нижче номінального значення, енерговитрати на роботу тягодуттьового пристрою зростають на пропорційну величину. Відомі способи та пристрої регулювання режиму роботи УСГК відрізняються друг від друга номенклатурою показників, що вимірюються, та ефективністю регулювання. Відомий спосіб регулювання режиму роботи УСГК, відповідно до якого регулювання температури перегрітої пари здійснюють за допомогою введення в потік перегрітої пари охолоджувального агента, зокрема живильної води [див. Казарновский Ε.Μ. Регулирование температуры перегретого пара в мощных паровых установках, «Металлургиздат», М., 1960, с.50-53]. Спосіб полягає у тому, що до потоку перегрітої пари вводиться охолоджувальний агент, який ви паровується за рахунок теплоти перегрітої пари, змішується з нею та знижує температуру перегрітої пари на необхідну величину. Недоліками відомого способу є: 1. Обмежений діапазон навантажень котлаутилізатора з номінальною температурою перегрітої пари; 2. Нестабільність температури перегрітої пари; 3. Додаткові витрати, пов'язані з використанням устаткування, необхідного для подачі під тиском охолоджувального агента до перегрітої пари; 4. Відсутність контролю витрат циркулюючих газів для гасіння коксу, що приводить до збільшення енерговитрат. Вищевказані недоліки пов'язані з неефективним регулюванням режиму роботи УСГК, у зв'язку з недостатнім вибором номенклатури вимірюваних показників, які не дозволяють забезпечити адаптивний контроль процесу гасіння коксу. Відомий спосіб регулювання режиму роботи УСГК, відповідно до якого контролюють температуру перегрітої пари, температуру циркулюючих газів на вході котла-утилізатора з виробленням блоком управління команди управління тягодуттьовим пристроєм [див. авт. свід. СРСР №1017008, опубл. 23.03.92, МПК С10В39/02]. У відомому способі додатково контролюють розрідження циркулюючих газів перед тягодуттьовим пристроєм. Недоліками відомого способу є: 1. Нестабільність температури перегрітої пари; 2. Значні енерговитрати, пов'язані з неефективною роботою тягодуттьового пристрою. Вищевказані недоліки пов'язані з незначною залежністю показника, який вимірюється, а саме величини розрідження перед тягодуттьовим пристроєм, з температурою перегрітої пари. В той же час величина розрідження перед тягодуттьовим пристроєм змінюється у процесі роботи УСГК, наприклад, при частковому забиванні коксом косих ходів камери гасіння, що приводить до надлишкової витрати циркулюючих газів і відповідно збільшенню енерговитрат при здійсненні відомого способу. Відомий пристрій регулювання режиму роботи УСГК, який використовується в установках сухого гасіння коксу, що містить датчик температури перегрітої пари, вихід якого пов'язаний із блоком управління та систему введення охолоджувального агента до перегрітої пари [див. Казарновский Ε.Μ. Регулирование температуры перегретого пара в мощных паровых установках, «Металлургиздат», М., 1960, с.50-53]. Недоліками відомого пристрою є: 1. Обмежений діапазон навантажень котлаутилізатора з номінальною температурою перегрітої пари; 5 2. Нестабільність температури перегрітої пари; 3. Додаткові енерговитрати, пов'язані з використанням устаткування, необхідного для подачі під тиском охолоджувального агента до перегрітої пари; 4. Відсутність контролю витрат циркулюючих газів для гасіння коксу, що приводить до збільшення енерговитрат. Вищевказані недоліки пов'язані з неефективним регулюванням режиму роботи УСГК, у зв'язку з недостатнім вибором номенклатури вимірюваних показників, які не дозволяють забезпечити адаптивний контроль процесу гасіння коксу. Відомий пристрій регулювання режиму роботи УСГК, що містить блок управління, вихід якого пов'язаний з тягодуттьовим пристроєм, датчик температури перегрітої пари, вихід якого пов'язаний з першим входом блока управління, датчик температури циркулюючих газів на вході в котелутилізатор, вихід якого пов'язаний із другим входом блока управління [див. авт. свід. СРСР №1017008, опубл. 23.03.92, МПК С10В39/02]. У відомому пристрої додатково встановлений датчик розрідження циркулюючих газів перед тягодуттьовим пристроєм. Недоліками відомого пристрою є: 1. Нестабільність температури перегрітої пари; 2. Значні енерговитрати, пов'язані з неефективною роботою тягодуттьового пристрою. Недоліки, які властиві відомому пристрою пов'язані з неефективним способом регулювання режиму роботи УСГК, у якому реалізований даний пристрій. Вищевказані недоліки пов'язані з незначною залежністю показника, що вимірюється, а саме, величини розрідження перед тягодуттьовим пристроєм, з температурою перегрітої пари. Це обумовлено тим, що розрідження перед димососом може змінюватися у процесі роботи УСГК з різних обставин, які не пов'язані з температурою перегрітої пари, наприклад, при частковому забиванню косих ходів камери гасіння коксу. При цьому теж спостерігається збільшення енерговитрат, що пов'язані з роботою тягодуттьового пристрою, та збільшення угару коксу. Задачею групи винаходів, зокрема способу, що заявляється, є розробка способу регулювання режиму роботи УСГК, який характеризується підвищеною точністю регулювання та зниженими енерговитратами. Поставлена задача досягається тим, що у відомому способі регулювання режиму роботи УСГК, відповідно до якого контролюють температуру перегрітої пари, температуру циркулюючих газів на вході котла-утилізатора з виробленням блоком управління команди управління тягодуттьовим пристроєм, відповідно до винаходу, що заявляється, контролюють температуру циркулюючих газів на виході котла-утилізатора, контролюють фактичну витрату циркулюючих газів, потім отримані дані про температуру циркулюючих газів на виході котла-утилізатора, дані про фактичну витрату циркулюючих газів надходять на вищезгаданий блок управління для вироблення команди управління, відповідно до якої, дані про розрахункову витрату циркулюючих газів надходять на ви 87508 6 щезгаданий тягодуттьовий пристрій. У результаті чого фактична витрати циркулюючих газів приводиться у відповідність до розрахункової витрати циркулюючих газів. У окремому варіанті реалізації способу визначення розрахункової витрати циркулюючих газів здійснюють на підставі наступних залежностей: B2=A+kQ2, (1) Q1=B1(C1t1-C2ta), (2) Q2=f(Q1, T, (3) C1=f(t1), (4) C2=f(t2), (5) де В1 - фактична витрата циркулюючих газів, м3/год; В2 - розрахункова витрата циркулюючих газів, м3/год; A, k - величини, що залежать від конструкції та параметрів УСГК; Q1 - фактичне теплове навантаження установки сухого гасіння коксу, Дж/год; Q2 - розрахункове теплове навантаження установки сухого гасіння коксу, Дж/год; Τ - задане значення температури перегрітої пари, °С; C1 - значення теплоємності циркулюючих газів на вході котла-утилізатора, Дж/(м30С); С2 - значення теплоємності циркулюючих газів на виході котла-утилізатора, Дж/(м30С); t1 - температура циркулюючих газів на вході котла-утилізатора, °С; t2 - температура циркулюючих газів на виході котла-утилізатора, °С. У результаті використання способу регулювання режиму роботи УСГК відбувається безперервне визначення розрахункової витрати циркулюючих газів, що безпосередньо впливає на значення температури перегрітої пари в УСГК, що дозволяє миттєво реагувати на зміну температури перегрітої пари, за рахунок оперативної зміни витрати циркулюючих газів. Розрахункова витрата циркулюючих газів, яка розраховується відповідно до залежностей (1-5), забезпечує підтримання точного значення температури перегрітої пари, а також дозволяє зменшити енерговитрати УСГК. Поставлена задача досягається тим, що у відомому пристрою регулювання режиму роботи УСГК, який містить блок управління, вихід якого пов'язаний з тягодуттьовим пристроєм, датчик температури перегрітої пари, вихід якого пов'язаний з першим входом блока управління, датчик температури циркулюючих газів на вході котлаутилізатора, вихід якого пов'язаний із другим входом блока управління, відповідно до винаходу, що заявляється, пристрій постачено датчиком температури циркулюючих газів на виході котлаутилізатора, вихід якого пов'язаний із третім входом блока управління, та датчиком витрат циркулюючих газів, вихід якого пов'язаний із четвертим входом блока управління. У результаті використання пристрою регулювання режиму роботи УСГК здійснюється безперервне визначення розрахункової витрати циркулюючих газів, що безпосередньо впливає на значення температури перегрітої пари в УСГК, що 7 дозволяє миттєво реагувати на зміну температури перегрітої пари, за рахунок оперативної зміни витрати циркулюючих газів, а також дозволяє зменшити енерговитрати УСГК. Також за допомогою пристрою, що заявляється, додатково відбувається зниження угару коксу, внаслідок зменшення присосів повітря до УСГК при оптимальній витраті циркулюючих газів, що дозволяє збільшити вихід коксу. Спосіб регулювання режиму роботи УСГК та пристрій для його реалізації пояснюються за допомогою креслення (Фіг.), що додається до опису групи винаходів, що заявляється. Заявлена група винаходів, а саме, спосіб регулювання режиму роботи УСГК та пристрій для його здійснення, була реалізована в такий спосіб. Кожна УСГК має свої індивідуальні характеристики, наприклад: обсяг завантаження, вид системи очищення циркулюючих газів, вид теплообмінних поверхонь та т.і., що впливає на визначення розрахункової витрати циркулюючих газів. Тому перед включенням УСГК попередньо необхідно зробити випробування її роботи в тестовому режимі, при якому визначають значення температури перегрітої пари та відповідні значення контрольованих показників, а так само визначають розрахункове значення теплового навантаження установки сухого гасіння коксу. Після чого, за допомогою статистичних методів установлюються залежності (1-5), які надалі використовують при експлуатації УСГК. При реалізації способу регулювання режиму роботи УСГК після визначення залежностей (1-5) у тестовому режимі роботи установки сухого гасіння коксу виконується наступна послідовність дій: 1. Вимірюється фактична витрата циркулюючих газів, В1; 2. Вимірюється фактичне теплове навантаження установки сухого гасіння коксу, Q1; 3. На підставі залежності (1) визначається розрахункове значення витрати циркулюючих газів В2; 4. Порівнюються значення В1 та В2. Якщо вони не збігаються, то за допомогою тягодуттьового пристрою змінюється фактична витрата циркулюючих газів, яка встановлюється на значенні, рівному В2. В УСГК, продуктивність якої становить 52т/год коксу, було потрібно забезпечити значення температури перегрітої пари 440°С. Для цього був використаний заявлений спосіб регулювання режиму роботи УСГК. Зробили тестовий режим роботи установки сухого гасіння коксу, у процесі якого були визначені коефіцієнти А і k для безпосередньої реалізації способу регулювання, що заявляється, у відповідності до залежностей (1-5). Відповідно до способу, що заявляється, температуру перегрітої пари контролювали за допомогою датчика 1. Температуру циркулюючих газів 87508 8 на вході в котел-утилізатор 2 контролювали за допомогою датчика 3. За допомогою датчика 4 контролювали температуру циркулюючих газів на виході з котла-утилізатора 2. Фактичну витрату циркулюючих газів контролювали за допомогою датчика 5. Отримані дані про температуру циркулюючих газів на вході в котел-утилізатор 2, дані про температуру циркулюючих газів на виході з котла-утилізатора 2, дані про фактичну витрату циркулюючих газів надходили до блока управління 6 для вироблення команди управління для тягодуттьового пристрою 7. Визначення розрахункової витрати циркулюючих газів (В2) здійснювали на підставі залежностей (1-5). Вищезазначений спосіб регулювання температури перегрітої пари був реалізований в УСГК. У камеру гасіння коксу 8 завантажували кокс. При цьому в процесі експлуатації УСГК фактичне теплове навантаження установки сухого гасіння коксу змінювалось у часі та відрізнялось від номінального значення. Циркулюючі гази, які відходили від камери гасіння коксу 8 за допомогою тягодуттьового пристрою 7, надходили до котлаутилізатора 2. У результаті чого утворювалась перегріта пара, яка відводилась від котлаутилізатора 2 по паропроводу 9. Отримані блоком управління 6 дані про розрахункову витрату циркулюючих газів надходили на тягодуттьовий пристрій 7, що забезпечував необхідний гідравлічний режим роботи УСГК. У процесі роботи УСГК відбувалася безперервна зміна контрольованих параметрів, які змінювались внаслідок охолодження коксу, величини завантаження камери гасіння коксу 8 та інших факторів. Дані про показники, які змінювались, надходили до блока управління 6, що обробляв отримані дані для вироблення команди управління для тягодуттьового пристрою 7, який забезпечував оптимальну й безперервну підтримку гідравлічного режиму, з метою одержання необхідної температури перегрітої пари, яка відводилася від котла-утилізатора 2 за допомогою паропроводу 9. Слід зазначити, що в процесі роботи УСГК при зміні контрольованих параметрів фактична витрата циркулюючих газів приводила до відхилення від оптимального гідравлічного режиму, що, у свою чергу, вело до зміни температури перегрітої пари, дані про яку безупинно надходили у блок управління 6. У результаті чого блок управління 6 для підтримання заданого значення температури перегрітої пари здійснював визначення розрахункової витрати для зміни фактичної витрати циркулюючих газів до розрахункового значення. Таким чином, у дійсному винаході здійснювалось адаптивне керування процесом роботи УСГК. У таблиці наведені отримані значення температури перегрітої пари та фактичні витрати циркулюючих газів для блока УСГК з продуктивністю 52т/год. 9 87508 10 Таблиця Фактичне теплове навантаТемпература перегрітої ження установки сухого га- Температура пе- пари (Т), °С (технічне регрітої пари (Т), сіння коксу ( Q1 ) % від номірішення, °С (прототип) що заявляється) нального значення 100 440 440 80 420 440 60 400 440 50 380 440 Результати випробувань, які наведені в таблиці, свідчать, що технічне рішення, яке заявляється, забезпечує підвищену точність підтримання заданої температури перегрітої пари та оптимізацію енерговитрат тягодуттьового пристрою, за рахунок зниження фактичних витрат циркулюючих газів. Пристрій для здійснення способу регулювання режиму роботи УСГК, призначений для використання в установці сухого гасіння коксу, яка містить камеру гасіння коксу 8, котел-утилізатор 2, від якого відводиться перегріта пара по паропроводу 9, систему очищення циркулюючих газів та тягодуттьовий пристрій 7. Пристрій для здійснення способу регулювання режиму роботи УСГК характеризується наявністю блока управління 6, вихід якого пов'язаний з тяго дуттьовим пристроєм 7, датчик 1 температури перегрітої пари, вихід якого пов'язаний з першим входом блока управління 6, датчик 3 температури циркулюючих газів на вході котла-утилізатора 2, вихід якого зв'язаний із другим входом блока управління 6. Пристрій також постачений датчиком 4 температури циркулюючих газів на виході з котла-утилізатора 2, вихід якого пов'язаний із третім входом блока управління 6, та датчиком 5 витрати циркулюючих газів, вихід якого пов'язаний із четвертим входом блока управління 6. Пристрій працює в такий спосіб. В камеру гасіння коксу 8 завантажують кокс. При цьомув процесі експлуатації УСГК фактичне теплове навантаження установки сухого гасіння коксу змінюється у часі та відрізняється від номі Фактична витрата циркулюючих газів тис. м3/год Технічне рішення, Прототип яке заявляється 82 82 68 65 59 49 52 41 нального значення. Циркулюючі гази, які відходять від камери гасіння коксу 8 за допомогою тягодуттьового пристрою 7, надходять до котлаутилізатора 2, у якому відбувається утилізація тепла циркулюючих газів. У результаті чого утворюється перегріта пара, яка відводиться від котлаутилізатора 2 по паропроводу 9. Після котлаутилізатора 2 циркулюючі гази знову надходять до камери гасіння коксу 8. В процесі роботи УСГК здійснюється оперативне регулювання фактичних витрат циркулюючих газів та забезпечується підтримання на заданому рівні температури перегрітої пари. Для цього дані, які отримані з датчика 1 температури перегрітої пари, датчика 3 температури циркулюючих газів на вході котла-утилізатора 2, датчика 4 температури циркулюючих газів на виході котла-утилізатора 2 та датчика 5 витрати циркулюючих газів надходять до блока управління 6, що обробляє отримані дані, після чого блок управління 6 виробляє сигнал управління тягодуттьовим пристроєм 7. Таким чином досягається підтримання на заданому рівні температури перегрітої пари при зміні фактичного теплового навантаження УСГК (Q1), а саме, при зменшенні фактичного теплового навантаження УСГК (Q1) відбувається зменшення фактичної витрати циркулюючих газів (В1) до розрахункової витрати циркулюючих газів (В2), що забезпечує підтримання температури перегрітої пари (Т) на заданому рівні та зниження енерговитрат за рахунок оптимізації роботи тягодуттьового пристрою. 11 Комп’ютерна верстка Л.Литвиненко 87508 Підписне 12 Тираж 28 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