Основы регулирования обогрева коксовых батарей

Определение начальных параметров режима обогрева новой коксовой батареи

Общий расход отопительного газа на обогрев коксовой батареи определяется с учетом установленного нормативного для каждой конструкции расхода тепла на коксование, количества и 'качества перерабатываемой в единицу времени угольной шихты: V„ = q_w • Ш • 1000 • n/(Q[«т); где q_w — удельный расход тепла, кДж; Ш — масса шихты, загружаемой в одну камеру (разовая загрузка) т; п — число печей в батарее; Q[ - низшая теплота сгорания кДж/м³; т — число оборота печей, ч.

В соответствии с нормами технологического проектирования оборот печей с боковым и нижним подводом тепла при коксовании влажной угольной шихты насыпным способом принимается, в зависимости от ширины камеры коксования, мм: 410 -15 ч; 450 - 17, 5 ч; 480 - 19, 0 ч. Общезаводская норма расхода тепла на коксование устанавливается в килограммах условного топлива на 1 т сухой шихты. При переводе коксовой батареи с одного оборота на другой часовой расход отопительного газа рассчитывается, исходя из фактически определенного удельного расхода тепла на коксование сухой и влажной шихты. Большой массив огнеупорной кладки коксовой батареи (10 - 20 тыс. т огнеупоров) определяет то, что можно назвать тепловой инерцией батареи. При изменении расхода газа (тепла) температура в кладке меняется не сразу. Поэтому, при изменении оборота печей изменение подаваемого газа следует производить заранее, по крайней мере, за 16 - 18 ч до перехода на новый оборот печей. Изменение количества подаваемого тепла при изменении оборота можно подсчитать по формуле: Q2 = Qr T1/T2; где Qi и Q2 -количество подаваемого в единицу времени тепла (газа) при исходном и измененном оборотах печей; xi и т₂ — обороты печей.

Регулирование поступления воздуха

Величина коэффициента избытка воздуха а сильно влияет на равномерность обогрева коксовой камеры по высоте и расход тепла на коксование. Поэтому одной из основных задач отопления коксовых печей является поддержание постоянного а при выдерживании заданного температурного режима коксования.

Количество воздуха в целом на батарею регулируют, поддерживая определенное и постоянное разрежение в боровах коксовой батареи.

На каждый отдельный отопительный простенок воздух втягивается через душные отверстия газовоздушных клапанов, проходные сечения которых регулируются специально наложенными пластинами. Изменяя их положение, п*но изменять проходные сечения. О поступлении воздуха судят по разрежению в верхней зоне регенератора, его наднасадочном пространстве (Разрежение " на глазках" регенераторов).

Метод регулирования количества воздуха по разрежению " на глазках" имеет следующие недостатки:

1. Изменение температуры воздуха в тоннеле коксовых печей на 20 °С изменяет сопротивление при входе в регенератор примерно на 3 - 4 Па. Если разрежение в верхней зоне регенератора поддерживать постоянным, то при изменении температуры воздуха изменится его количество, а следовательно и а. Поэтому при резких изменениях температуры (лето, зима, а иногда день, ночь) необходимо регулировать разрежение в верхней зоне регенератора и а, изменяя разрежение в боровах или меняя сечение проходных отверстий в газовоздушных клапанах пластинами.

2. За период между кантовками при постоянном разрежении в борове разрежение в верхней части регенераторов падает примерно на 5 Па. Это соответствует уменьшению а на 0, 03 - 0, 05.

3. Разрежение в верхней зоне регенераторов изменяется также при изменении количества подаваемого газа. Если, например, увеличить количество подаваемого газа, то возрастет соответственно объем продуктов горения в вертикалах отопительного простенка. Естественно, что сопротивление проходу газа возрастает и в результате этого уменьшается количество поступающего в регенератор воздуха. В настоящее время основными методами поддержания постоянного а является регулирование разрежения в боровах коксовых печей по составу продуктов горения и по разрежению в верхней зоне газовых регенераторов.

Регулирование обогрева коксовой батареи начинается с выбора контрольных простенков. Печь, обогреваемая контрольными простенками, при регулировании давления в верхней, либо нижней зоне регенераторов должна находиться на второй половине периода коксования. На батареях, насчитывающих более 65 печей, можно иметь по два контрольных регенератора, расположенных посередине каждой половины батареи. Регулирование распределения давлений на верхней, либо нижней зоне регенераторов производится, как правило, при тихой, безветренной погоде. При этом крышки смотровых лючков над вертикалами, перекидными каналами и в верхней зоне регенераторов должны быть закрыты. При регулировании Давлений в верхней, либо нижней зоне регенераторов не рекомендуется проводить никаких изменений в режиме обогрева, а именно: изменять количество подаваемого газа, разрежение в боровах, режим работы обезграфичивающего устройства, выключать из обогрева отдельные простенки, изменять размеры воздушных отверстий для подачи воздуха в газовоздушные капаны и т.д.

Регулирование давления в верхней, либо в нижней зоне регенераторов начинается с замера " фотографии" - давлений по всем регенераторам на

восходящем и нисходящем потоках и установления на нисходящем необходимых величин давления в контрольных регенераторах на к^{0|< е} кантовках с учетом разрежения в туннелях печей относительно атмосферы °*^Х

Устойчивость заданных давлений в контрольных регенераторах на г> к кантовках перед каждым регулированием проверяется в течение не менее ^И* кантовок на каждой стороне батареи. Ух

Приступать к регулированию давления по длине батареи можно после достижения устойчивого равенства давлений в контрольных регенепя-т ^Ь Во всех регенераторах каждой стороны батареи в обеих кантон устанавливается такое же разрежение, как и в контрольных регенерато * Установка одинакового разрежения во всех регенераторах обеспечивает достижением нулевого перепада давлений по отношению к контрольнь регенераторам. В регенераторах крайних простенков устанавливается режим соответствующий меньшей подачи в них тепла. Регулирование давления регенераторах по длине батареи на нисходящем и восходящем потоках производится методом измерения перепада давлений при помощи тягомеров или микроманометров. Во время регулирования фиксируется абсолютная величина давлений в верхней, либо нижней зоне контрольных регенераторов обоих кантовок, в остальных регенераторах фиксируется величина перепада давлений по отношению к установленному давлению в контрольных регенераторах.

Основы регулирования обогрева коксовых печей по длине батареи при обогреве бедным газом

Задача регулирования обогрева коксовых печей по длине батареи состоит в том, чтобы в каждый отопительный простенок (за исключением крайних у контрфорсов) отдельно по машинной и коксовой сторонам подавалось одинаковое количество газа и соответственное количество воздуха для того, чтобы а составлял 1, 15 - 1, 2.

После пуска батареи на основе опытных данных устанавливают определенное разрежение в боровах коксовых печей. По сторонам батареи в воздушных, газовоздушных клапанах устанавливается примерное (" черновое") раскрытие пластин, регулирующих свободное сечение для прохода в клапана воздуха. Регулирующие тягу заслонки (" бабочки") в патрубках, соединяющих клапана с боровом, также устанавливаются в положении, обеспечивающим удаление продуктов горения в борова. На контрольных простенках путем манипулирования раскрытием пластин и положением " бабочки" клапано устанавливается такое разрежение в верхней зоне газовых регенераторов восходящем и нисходящем потоках, которое обеспечивает давление + 2 Па п смотровыми лючками вертикалов отопительного простенка.

После этого методом сравнения разрежений в верхней зоне регенерат р на восходящем и нисходящем потоках всех отопительных простенк контрольными устанавливают одинаковое разрежение (отклонение не боле на ± 2 Па). Регулирование идет по следующим показателям: один разрежение для газовых и одинаковое разрежение для возду^ регенераторов на нисходящем потоке. Одинаковое разрежение в верхне всех воздушных регенераторов на восходящем потоке, что ⁰⁰ „ поступление одинакового количества воздуха во все отопительные прост

инаковое разрежение в газовых регенераторах, что обеспечит поступление в одинакового количества отопительного бедного газа.

Изменять раскрытие пластин на отверстиях воздушных клапанов иходится обычно при значительном (более чем на ±2 Па) отклонении пежения _в верхней зоне регенератора на восходящем потоке, а также при " ких колебаниях температуры наружного воздуха.

Основы регулирования батареи при обогреве коксовым газом

Распределение газа по длине батареи осуществляется путем установки •алиброванных диафрагм в газоподводящей арматуре каждого отопительного остенка. Цщ одинаковых размерах всей арматуры и постоянном давлении в газопроводах по сторонам батареи в отопительные простенки будет поступать одинаковое количество газа. Подача воздуха регулируется также, как и при обогреве бедным газом, путем установления оптимального разрежения в верхней зоне регенераторов на восходящем и нисходящем потоках с помощью тех же регулировочных средств на газовоздушных клапанах. Оптимальное разрежение в регенераторах должно обеспечить постоянный а в пределах 1, 3 - 1, 35 при обогреве коксовым газом для печей высотой камеры коксования 4, 3 - 5, 5 м и 1, 4 — 1, 45 для печей с высотой камеры 6 - 7 м.

Для оценки правильности выбранного гидравлического режима и расстановки регулировочных средств одновременно измеряют давление в определенных точках по высоте отопительной системы на восходящем и нисходящем потоках. Такими точками являются: вход в подовый канал, верхняя зона (" глазок") регенератора, то есть его наднасадочное пространство, верх смотровой шахточки (под смотровым лючком).

Регулирование обогрева камеры коксования по длине

В соответствие с конусностью камеры коксования, в направлении с машинной стороны на коксовую против каждого отопительного канала располагается все больше угольной шихты. Поэтому, количество тепла (газа), подаваемое в отопительный простенок, должно равномерно возрастать с машинной стороны на коксовую.

Регулирование обогрева по длине отопительного простенка имеет целью обеспечить подачу в каждый отопительный канал такого количества газа и воздуха, чтобы в каждой точке коксуемой угольной загрузки готовность коксового пирога была бы одинаковой, следовательно, температура в каждом отопительном канале, считая с машинной стороны на коксовую, должна возрастать. То есть, температурная кривая должна равномерно возрастать с машинной стороны на коксовую. Коэффициент избытка воздуха должен быть одинаковым во всех •Яопительных каналах. Распределение газа и воздуха по длине отопительного Р°стенка при обогреве бедным газом осуществляется изменением проходных ений косых ходов путем установки в них нижних регистров - " бананов" Различной толщины.

Распределение коксового газа по длине простенка осуществляется путем новки калиброванных (с точностью до 0, 1 мм) горелок, через которые газ из

одводящего какала (корнюр, дюза) поступает в вертикал.

Особенности регулирования обогрева действующей коксовой батареи

Регулирование распределения газа по длине батареи производится на

основании измерении температур в контрольных вертикалах всех отопителк простенков. При отклонении температуры в контрольных вертикалах отдет, * простенков более, чем на 20 °С от средней температуры по стороне бата ^ выявляются и устраняются причины, вызвавшие эти отклонения: произволит-очистка газоподводящей арматуры, проверяется правильность установки и разлл " регулировочных средств на подводе газа, проверяется разрежение в регенерат нисходящего и восходящего потоков, осматривается состояние горелок и кос ходов, наличие прососов газа и др. Если принятые меры к восстановлены нормального температурного режима простенков не дадут ожидаемых результат в течение первых суток, то следует изменить подачу газа в эти простенки.

При аварийных остановках выдачи, " бурениях" кокса, выводе печи из серии и других аналогичных причинах изменение режима работы отдельных простенков производится безотлагательно.

При удлинении оборота печей, вызывающего снижение давления газа на обогрев по сторонам ниже 500 Па, регулировочные средства в газоподводящей арматуре должны быть заменены на новые для того, чтобы давление газа в распределительных (газопроводах было не ниже 750 Па. При необходимости понижения или повышения давления газа в газопроводах по сторонам батареи с сохранением постоянства температур (Kg) с достаточной для расчетов степенью точности можно пользоваться формулой F₂fF\=-_sl~P₁ /P₂, (где Fi и F₂ - площадь сечения регулировочных средств коксового газа до и после изменения давления газа; Pi и Р₂ — давление газа до и после изменения расстановки регулировочных средств).

Задаются желаемым давлением газа и 'для каждой стороны батареи (на каждый простенок) расчетом подбираются новые регулировочные средства: замена их производится по кантовкам, после чего восстанавливается прежний расход и уточняется давление газа. Целесообразно на время замены регулировочных средств работу кантовочной лебедки переводить на ручное управление. При изменении количества подаваемого на обогрев газа необходимо изменять разрежение в боровах по сторонам батареи. Это изменение следует проводить по формуле: Р, = Pox(Vh/V₀)², где Pi - определяемое разрежение в борове, которое должно быть установлено после изменения режима. Р₀ — разрежение в борове до изменения режима; V_H — объем газа, подаваемого на обогрев после изменения режима, в нм³/ч; Vo — объем газа, подаваемого на обогрев до изменения режима в нм /ч.

После изменения разрежения в боровах необходимо проверять давление на восходящем потоке под лючками вертикалов и скорректировать степень открытия воздушных отверстий в газовоздушных клапанах, а также проверять коэффициент избытка воздуха путем анализа проб продуктов горения, отобранных из газовоздушных клапанов. При обогреве коксовых печей доменным газом (смесью) следует учитывать, что теплотехнический КПД в этом случае вследствие увеличения потерь тепла с продуктами сгорания, ниже КПД при обогреве печей коксовым газом приблизительно на 5 - 8 %. Поэтому при переводе печей на обогрев доменным газом, при прочих равных условиях, подачу тепла необходимо увеличить в сравнении с обогревом на коксовом газе и удельный расход тепла на коксование увеличивается. При этом сопротивление_отопительной системы, в связи с увеличением объемов газа и продуктов горения, j 3 - 1, 6 раза больше, чем при обогреве коксовым газом.

Для выбора основных параметров гидравлического режима, который должен быть установлен при переводе печей на обогрев доменным газом, необходимо определить расчетами сопротивление отопительной системы! расчеты сопротивления отопительной системы производятся с учетом нормативного удельного расхода тепла при обогреве печей доменным газом и принятого коэффициента избытка воздуха для горения. По составу доменного _га3а расчетным путем определяют количество потребного воздуха для сжигания газа при принятом коэффициенте избытка воздуха.

На основе расчета сопротивления отопительной системы определяют основные параметры гидравлического режима, который должен быть установлен в отопительной системе после перевода обогрева печей с коксового на доменный газ.

Основные принципы подбора давлений в отопительной системе на восходящем потоке при обогреве печей доменным газом те же, что и при обогреве коксовым газом, то есть давление вверху вертикалов под лючками (по замеру, без поправки на гидростатический подпор) должно поддерживаться в пределах 0 ± 2 Па. Расход доменного газа при переводе обогрева батареи с коксового газа можно рассчитать по формуле.

V_a = [(1, 05+1, 08)V_k- Q_k]/Qa, где V, и V_K — расходы доменного и коксового газа, м³/ч; Q_K И Од - теплота сгорания доменного и коксового газов, кДж/м.

При обогреве батарей доменным газом разрежение в газовом регенераторе на восходящем потоке характеризует количество подаваемого в данный регенератор газа, поэтому и регулирование подачи газа ведется по величинам этих разрежений; увеличение подачи газа вызывает снижение разрежения и наоборот.

Корректировки подачи газа по разрежению на 2 - 4 Па обычно бывает достаточно для изменения температуры в контрольных вертикалах на 20-30 °С, при больших нарушениях температурного режима, требующих изменения разрежения на 5 - 8 Па, необходимо корректировать также и разрежение в регенераторах нисходящего потока. Большие нарушения температурного режима связаны с появлением дефектов в кладке регенераторов: увеличением сопротивления, появлением перетоков через трещины в разделительных стенах, неплотностей фасадов и т.п. После их устранения устанавливается нормальное разрежение в регенераторах.

При обогреве коксовых печей доменным газом особенно важно своевременное выявление и устранение ряда неполадок в режиме работы регенераторов.

При повышении сопротивления насадки регенераторов или наличии перетоков газа через неплотности в разделительных стенках могут возникать следующие нарушения режима отдельных регенераторов:

— на нисходящем потоке — недостаточное разрежение в верхней зоне (на глазках) регенераторов при полностью открытом дроссельном клапане газовоздушного клапана;

— на восходящем потоке в воздушных регенераторах — недостаток воздуха на обогрев при полностью раскрытом воздушном _0Кн
газовоздушном клапане; ^в— на восходящем потоке в газовых регенераторах — положитель давление в газовых клапанах, что недопустимо по правилам техники безопасности. ^и

Причинами повышенного сопротивления регенераторов являют отложения сажи и пыли в колосниковой решетке и насадке регенераторов (необходим прожиг и продувка); оплавление или замусоривание насал регенераторов (необходима замена), трещины в стенках и отрывы голово (необходимы ремонт и уплотнения) и т.д. Недостаточное разрежение нисходящем потоке может возникнуть и при нормальном сопротивлении насадки, если засорен дымовой патрубок, либо выход в боров под газовоздушным клапаном.

Недостаточное поступление воздуха на обогрев может вызываться не только повышенным сопротивлением насадки, но и утечкой его на нисходящий поток через неплотности в разделительных простенках. На печах систем ПК такие утечки можно несколько снизить за счет уменьшения разрежения в соседнем воздушном регенераторе на нисходящем потоке (т.е. уменьшая перепад давлений по обе стороны " опасной" стенки) при обязательном сохранении средней величины разрежения за счет повышения разрежения в смежном регенераторе нисходящего потока.

На печах системы ПВР такой прием недопустим, так как он приведет к неравномерному распределению газа между простенками. Недостаточное поступление газа или воздуха на восходящем потоке может вызываться утечкой его непосредственно в боров при наличии трещин в дымовой тарелке газовоздушного клапана или неплотной посадке ее в седле клапана,

Причинами перегрева отдельных регенераторов, оплавления насадки и горения газа в газовоздушных клапанах могут быть: прососы из камер в отопительную систему; перетоки газа и воздуха между смежными газовыми и воздушными регенераторами на восходящем потоке; на печах системы ПВР перетоки газа с восходящего на нисходящий поток через опасную стену между разноименными регенераторами; значительный подсос воздуха через неплотности фасадов газовых регенераторов; догорание отопительного газа в регенераторах на нисходящем потоке из-за недостатка воздуха на обогрев.

Для аварийного устранения или уменьшения опасного перегрева регенераторов или горения газа в газовоздушных клапанах рекомендуется в качестве временных мер (до ликвидации основных причин — ремонта камер, корнюрной зоны регенераторов): выпуск газов, просочившихся из камеры коксования в отопительную систему через смотровые лючки вертикалов ('на выхлоп"), в атмосферу; изменение разрежения в регенераторах в сторону уменьшения перепада на разделительных стенках, через которые происходит переток.

Причинами резкого понижения температуры в регенераторе могут быть недостаток или отсутствие тяги при обрыве дымового тарельчатого клапана, засорение дымового патрубка на выходе в боров и т.д.; значительный просос парогазовых продуктов коксования в отопительную систему и забивание сажей

_сЛ? сниковои решетки.

При регулировании гидравлического режима по длине батареи на восходящем потоке рассчитанное соотношение количества газа и воздуха определяет необходимую разность давлений в верхней зоне газовых и _₀₃душных регенераторов.

Для обеспечения правильности теплового баланса регенераторов при обогреве доменным газом необходимо, после определения оптимальной разницы между разрежением в верхней зоне газовых и воздушных регенераторов на восходящем потоке, установить на нисходящем потоке такую же по величине разницу разрежений.

Наиболее эффективное сжигание газа и минимальный расход тепла достигается при одинаковой степени нагрева газа и воздуха в регенераторах, определяемой одинаковой температурой отходящих из газовых и воздушных регенераторов продуктов горения, поэтому средние температуры в регенераторах и на выходе из подовых каналов необходимо подсчитывать отдельно по газовым и воздушным регенераторам и поддерживать их одинаковыми.

Соотношение разрежений на восходящем потоке газовых и воздушных регенераторов коксовых печей с боковым (в подовых каналах на печах с нижним подводом), обогреваемых смесью доменного и коксового газов, при одинаковом раскрытии косых ходов зависит от объемов проходящих газа и воздуха. При равных объемах газа и воздуха разрежение в газовых и воздушных регенераторах одинаковое (перепад — " О"); при объеме воздуха меньшем, чем объем газа, разрежение в воздушном регенераторе больше, чем в газовом (перепад со знаком " +"); при большем объеме воздуха разрежение в воздушном регенераторе меньше (перепад со знаком " -")•

По мере износа печной кладки, появления неплотностей, прососов, перетоков газа и ограничения в связи с этим подачи необходимого количества воздуха, сечения выходных отверстий воздушных — косых ходов можно постепенно увеличивать за счет установки регистров меньших размеров. Сечения газовых косых ходов не увеличиваются, а в отдельных случаях для подачи необходимого количества тепла к головкам даже уменьшаются. При этом одновременно в полной мере используются все преимущества повышения теплоты сгорания отопительного газа путем увеличения добавки коксового или природного газа.

Таким образом используется предварительно созданный регулировочный запас с целью обеспечения необходимой производительности печей и рационального теплотехнического режима в течение всей их кампании.