способ автоматического управления процессом непрерывного слоевого коксования в вертикальной коксовой печи

Формула изобретения

СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ НЕПРЕРЫВНОГО СЛОЕВОГО КОКСОВАНИЯ В ВЕРТИКАЛЬНОЙ КОКСОВОЙ ПЕЧИ с позонным обогревом, состоящий в измерении температуры кладки печи в зоне теплового удара, регулировании расхода газа и воздуха, подаваемых для поддержания заданной температуры в зонах теплового удара, коксования и прокаливания, и в управлении проталкиванием коксуемой массы вдоль указанных зон и выдачей конечного продукта, отличающийся тем, что, с целью предотвращения разрушения кладки печи, обеспечения устойчивого вертикального перемещения коксуемой массы при сохранении высокого качества конечного продукта, в период проталкивания измеряют величину давления проталкивания, сравнивают ее с заданными значениями и при отклонениях величины давления проталкивания от заданных значений изменяют величину порции загружаемой шихты до обеспечения заданных значений давления проталкивания.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способам управления режимом работы коксовых печей и может найти применение в коксовом производстве при управлении режимом работы вертикальных коксовых печей непрерывного слоевого коксования.

Непрерывное слоевое коксование в движущемся слое является одной из перспективных технологий коксования углей, позволяющих из шихт с повышенным содержанием недефицитных, слабоспекающихся углей получать высококачественный кокс. Эта технология осуществляется в специальных вертикальных коксовых печах непрерывного действия с позонным обогревом.

Опытно-промышленное освоение технологии осуществляется на Харьковском опытном коксохимическом заводе. Эксперименты показали, что для обеспечения ритмичности работы печи, стабильности высокого качества получаемого кокса, необходимо эффективно управлять процессом коксования в вертикальной печи, ее дифференцированным позонным обогревом, а также управлять работой пресс-толкателя и разгрузочного устройства.

Известен способ управления процессом непрерывного слоевого коксования в вертикальной коксовой печи непрерывного действия, включающий измерение температуры кладки печи в зоне теплового удара, регулирование дозированного расхода газа, расхода воздуха в требуемом соотношении с расходом газа, подаваемых для поддержания заданной температуры кладки в указанную зону, а также в зоны коксования и прокаливания, и ручное управление работой разгрузочного устройства и пресс-толкателя в соответствии с расчетным периодом коксования через определенные промежутки времени без учета изменения свойств коксующейся массы в технологических зонах печи.

В патентной и научно-технической литературе не известны сегодня другие способы и устройства для управления процессом непрерывного слоевого коксования в вертикальной коксовой печи.

Описанный способ применим для управления процессом непрерывного коксования в вертикально движущемся слое при стабильном вертикальном перемещении коксуемой массы вдоль технологических зон камеры и не предусматривает коррекции параметров, влияющих на стабилизацию режима вертикального перемещения массы в случае возникающих в процессе эксплуатации нарушений этого режима. Практика эксплуатации опытной установки непрерывного слоевого коксования показывает, что периодически, но систематически давление проталкивания коксуемой массы может отклоняться от заданного значения в большую или меньшую сторону, т. е. оно не является стабильным и может изменяться от 20 до 220 кПа. Оптимальным значением давления проталкивания является величина, равная 60-180 кПа. В указанном диапазоне давлений обеспечивается стабильное вертикальное перемещение коксуемой массы, получение кокса высокого качества.

В случае ухудшения спекаемости шихты уменьшается адгезия пластической массы к стенкам камеры коксования, а, следовательно, уменьшается сопротивление проталкиванию коксуемой массы. Уменьшение давления проталкивания приводит к снижению плотности порций шихты, подаваемых пресс-толкателем в загрузочную секцию печи и перемещаемых далее в зону коксования. Это приводит к самопроизвольному опусканию коксуемой загрузки по высоте камеры коксования на расстояние, равное высоте разрыва между шихтококсовым "пирогом", находящимся в зоне коксования, и коксовой засыпью, находящейся в зоне прокаливания. Иными словами, происходит обрыв коксуемой массы. В результате ее обрыва нарушается герметичность зоны загрузки, и газы коксования через загрузочную секцию выходят наружу, создавая тем самым аварийную ситуацию.

В случае изменения марочного состава шихты или замены одного шихтокомпонента на другой, обладающий более высокой спекаемостью, могут увеличиться адгезионные свойства шихты при переходе ее в пластическое состояние.

Увеличение сил адгезии пластической угольной массы к греющим стенам камеры коксования приводит к увеличению сопротивления коксуемой массы при проталкивании ее по ходу технологических зон печи. Это приводит к увеличению плотности загружаемых в печь порций шихты и повышению ее давления распирания на стены камеры коксования. Максимально допустимым давлением распирания на кладку печи принимают давление порядка 20 кПа. (Луазон Р., Фош П., Буайе А. Кокс. М.: Металлургия, 1975, с.360). Давления, превышающие указанное значение, считаются опасными, так как приводят к необратимой деформации кладки печи, нарушению ее целостности и в итоге, - к разрушению кладки камеры коксования.

Цель изобретения - предотвращение разрушения кладки печи и обеспечение устойчивого вертикального перемещения коксуемой массы при сохранении высокого качества конечного продукта (кокса).

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе в период проталкивания коксуемой массы измеряют величину давления проталкивания, сравнивают ее с заданными значениями и при отклонении величины давления проталкивания от заданных значений изменяют величину порции загружаемой шихты до обеспечения заданных значений давления проталкивания.

Отличительные признаки заявляемого способа обеспечивают работу установки непрерывного слоевого коксования в области давлений, при которых гарантируется отсутствие аварийных ситуаций, связанных с нарушением стабильности вертикального перемещения коксуемой массы, а также опасных давлений на кладку камеры коксования, что предотвращает разрушение кладки печи, обеспечивает устойчивое вертикальное перемещение коксуемой массы при сохранении высокого качества конечного продукта.

На чертеже представлена структурная схема системы управления, реализующей данный способ.

Схема включает датчики 1 температуры кладки коксовой печи 2 в зоне теплового удара, датчики 3 и 4 расхода соответственно газа и воздуха, подаваемых в зону теплового удара, исполнительные механизмы 5 и 6 установленные соответственно на трубопроводах газа и воздуха, подаваемых в зону теплового удара и связанную с ними систему 7 регулирования температуры кладки в зоне теплового удара, датчики расхода 8 и 9 соответственно газа и воздуха, подаваемых в зоны коксования и прокаливания, исполнительные механизмы 10 и 11, установленные соответственно на трубопроводах газа и воздуха, подаваемых в зоны коксования и прокаливания и связанную с ними систему регулирования 12 соотношения газа и воздуха, подаваемых в зоны коксования и прокаливания, систему управления 13 пресс-толкателем 14, датчик давления 15 масла в системе привода пресс-толкателя 14, датчики положения толкателя верхний 16 и нижний 17, блок управления дозирующим устройством 18, связанный с датчиком давления 15 и системой управления 13 пресс-толкателем 14.

Способ осуществляется следующим образом.

Датчики температуры 1 кладки коксовой печи 2 в зоне теплового удара перед очередным проталкиванием измеряют текущие значения температуры кладки, которые поступают на вход системы регулирования 7 температуры кладки в зоне теплового удара, на входы которой также поступают текущие значения расходов газа и воздуха, подаваемых в зону теплового удара, измеряемые датчиками 3 и 4. Система регулирования 7 температуры кладки в зоне теплового удара формирует управляющие сигналы на исполнительный механизм 5, установленный на трубопроводе газа, в зависимости от текущего значения температуры кладки в зоне теплового удара и на исполнительный механизм 6, установленный на трубопроводе воздуха в соответствии с заданным соотношением расходов газа и воздуха. На входы системы регулирования 12 соотношения газа и воздуха поступают текущие значения расхода газа и воздуха, подаваемых в зоны коксования и прокаливания, измеряемые датчиками 8 и 9. Система регулирования 12 соотношения газа и воздуха, подаваемых в зоны коксования и прокаливания формирует управляющие сигналы на исполнительный механизм 10, установленный на трубопроводе газа, и на исполнительный механизм 11, установленный на трубопроводе воздуха, в соответствии с заданным соотношением расходов газа и воздуха.

При уменьшении давления масла в системе привода пресс-толкателя 14 ниже заданного значения, определяемого датчиком 15, система управления 13 пресс-толкателем 14 после достижения им нижнего положения, определяемого датчиком 17, выдает команду на блок управления 18 дозирующим устройством на увеличение порции подаваемой шихты в зависимости от степени снижения давления. Блок управления 18 построен на принципе жесткого задания количества порций угля в зависимости от давления проталкивания.

При увеличении давления масла в системе привода пресс-толкателя 14 выше заданного, определяемого датчиком 15, система управления 13 после достижения нижнего положения пресс-толкателя 14, определяемого датчиком 17, выдает команду на блок управления 18 дозирующим устройством на уменьшение порции подаваемой в печь шихты в зависимости от степени увеличения давления проталкивания. Температурный режим печи и режим проталкивания коксуемой массы поддерживают таким же, как и при последнем проталкивании, выполняемом без изменения величины порции загружаемой шихты.

После выхода установки в заданный диапазон давлений проталкивания управление ею осуществляется по температуре в зоне теплового удара датчиками температуры 1, системой регулирования температуры 7 с помощью исполнительных механизмов 5 и 6.

Данные о работе установки непрерывного слоевого коксования Харьковского опытного коксохимического завода по предлагаемому способу показывают, что в предлагаемом способе достаточно быстро (за 3-8 ч) восстанавливается заданный (60-180 кПа) диапазон давлений проталкивания и предотвращается уменьшение или увеличение величины давления проталкивания до критических значений. Следовательно, исключаются аварийные ситуации, предотвращается разрушение кладки печи, обеспечивается устойчивое вертикальное перемещение коксуемой массы при сохранении высокого качества конечного продукта и исключаются случаи прекращения выдачи кокса, т.е. поддерживается заданная производительность установки.