УСТРОЙСТВО РЕГУЛИРОВАНИЯ РЕЖИМА РАБОТЫ УСТАНОВКИ СУХОГО ТУШЕНИЯ КОКСА

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Полезная модель относится к коксохимической промышленности и может быть использована в установках сухого тушения кокса (УСТК).
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
В УСТК тушение кокса осуществляется циркулирующим газом, который циркулирует по контуру с помощью тягодутьевого устройства. Составными частями УСТК также являются камера тушения кокса, система очистки циркулирующих газов и котел-утилизатор. В камере тушения кокса происходит охлаждение кокса с помощью циркулирующих газов. Котел-утилизатор предназначен для утилизации тепла циркулирующих газов, которые отходят от камеры тушения кокса. На выходе котла-утилизатора получают перегретый пар, который используют на технологические нужды.
Значительная часть энергозатрат при сухом тушении кокса приходится на работу тягодутьевого устройства, которое обеспечивает регулирование расхода циркулирующих газов, поэтому уменьшение энергозатрат возможно достичь за счет оптимизации режима работы УСТК, что является важной задачей во время ее эксплуатации.
Температура перегретого пара является важным показателем работы УСТК и должна поддерживаться на заданном уровне, что также достигается за счет оптимизации режима работы УСТК.
Из опыта эксплуатации УСТК известно, что температура перегретого пара зависит от расхода циркулирующих газов в контуре УСТК, а именно, при увеличении расхода циркулирующих газов температура перегретого пара снижается, и наоборот.
Расход циркулирующих газов, который необходим для обеспечения номинальной температуры перегретого пара, зависит от нагрузки УСТК по коксу, температуры кокса и ряда других параметров. Из-за несовершенства существующих схем регулирования температуры перегретого пара, в частности,
при нестабильной нагрузке УСТК, температура перегретого пара изменяется в недопустимых пределах. При этом, если температура перегретого пара опускается ниже номинального значения, энергозатраты на работу тягодутьевого устройства увеличиваются на пропорциональную величину.
Известны устройства регулирования режима работы УСТК, которые отличаются друг от друга номенклатурой измеряемых показателей и эффективностью регулирования.
Известно устройство регулирования режима работы УСТК, которое используется в установках сухого тушения кокса, содержащее датчик температуры перегретого пара, выход которого связан с блоком управления и систему введения охлаждающего агента в перегретый пар (см. Казарновский Е.М. Регулирование температуры перегретого пара в мощных паровых установках, «Металлургиздат», М., 1960, с.50-53).
Недостатками известного устройства являются:
1. Ограниченный диапазон нагрузок котла-утилизатора с номинальной температурой перегретого пара;
2. Нестабильность температуры перегретого пара;
3. Дополнительные затраты, связанные с использованием оборудования, необходимого для подачи под давлением охлаждающего агента в перегретый пар;
4. Отсутствие контроля расхода циркулирующих газов для тушения кокса, что приводит к увеличению энергозатрат.
Вышеуказанные недостатки связаны с неэффективным регулированием температуры перегретого пара, в связи с недостаточным выбором номенклатуры измеряемых показателей, которые не позволяют обеспечить адаптивный контроль процесса тушения кокса.
Известно устройство регулирования режима работы УСТК, содержащее блок управления, выход которого связан с тягодутьевым устройством, датчик температуры перегретого пара, выход которого связан с первым входом блока управления, датчик температуры циркулирующих газов на входе в котел-утилизатор, выход которого связан со вторым входом блока управления (см. а.с.
СССР №1017008, опубл. 23.03.92, МПК С10В 39/02). В известном устройстве дополнительно установлен датчик разрежения циркулирующих газов перед тягодутьевым устройством.
Недостатками известного устройства являются:
1. Нестабильность температуры перегретого пара;
2. Значительные энергозатраты, связанные с неэффективной работой тягодутьевого устройства.
Недостатки, присущие известному устройству, связаны с неэффективным способом регулирования режима работы УСТК, в котором реализовано данное устройство. Вышеуказанные недостатки связаны с незначительной зависимостью измеряемого показателя, а именно, величины разрежения перед тягодутьевым устройством, с температурой перегретого пара. Это обусловлено тем, что разрежение перед тягодутьевым устройством может меняться в процессе работы УСТК по разным причинам, которые не связаны с температурой перегретого пара, например, при частичном забивании коксом косых ходов камеры тушения. При этом также наблюдается увеличение энергозатрат, связанных с работой тягодутьевого устройства, и увеличение угара кокса.
СУЩНОСТЬ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
Задачей полезной модели является разработка устройства регулирования режима работы установки сухого тушения кокса, которое характеризуется повышенной точностью регулирования температуры перегретого пара и пониженными энергозатратами.
Поставленная задача достигается тем, что в известном устройстве регулирования режима работы УСТК, содержащем блок управления, выход которого связан с тягодутьевым устройством, датчик температуры перегретого пара, выход которого связан с первым входом блока управления, датчик температуры циркулирующих газов на входе в котел-утилизатор, выход которого связан со вторым входом блока управления, согласно заявляемой полезной модели, устройство снабжено датчиком температуры циркулирующих газов на выходе из котла-утилизатора, выход которого связан с третьим входом блока
управления и датчиком расхода циркулирующих газов, выход которого связан с четвертым входом блока управления.
Техническим результатом использования устройства регулирования режима работы УСТК является повышение точности регулирования температуры перегретого пара и обеспечение оптимизации работы УСТК, за счет непрерывного определения расчетного расхода циркулирующих газов. Это непосредственно влияет на значение температуры перегретого пара в УСТК и позволяет быстро регулировать температуру перегретого пара, за счет оперативного изменения расхода циркулирующих газов, а также позволяет уменьшить энергозатраты УСТК.
Также с помощью заявляемого устройства дополнительно обеспечивается снижение угара кокса, вследствие уменьшения присосов воздуха в УСТК при оптимальном расходе циркулирующих газов, что позволяет увеличить выход кокса.
ЧЕРТЕЖИ
Устройство регулирования режима работы УСТК поясняется с помощью чертежа (Фиг.), который прилагается к описанию полезной модели.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
Каждая УСТК имеет свои индивидуальные характеристики, например: объем загрузки камеры тушения кокса, вид системы очистки циркулирующих газов, вид теплообменных поверхностей и т.д., что влияет на определение расчетного расхода циркулирующих газов. Поэтому при запуске УСТК предварительно необходимо произвести испытания ее работы в тестовом режиме, при котором определяют значение температуры перегретого пара и соответствующие значения контролируемых показателей, а также определяют расчетное значение тепловой нагрузки установки сухого тушения кокса.
В УСТК, производительность которой составляла 52 т/ч по коксу, требовалось обеспечить значение температуры перегретого пара - 440°С. Для обеспечения оптимизации режима работы УСТК и уменьшения энергозатрат было использовано заявляемое устройство для регулирования режима работы УСТК.
Устройство регулирования режима работы УСТК содержит датчик 1 температуры перегретого пара, выходящего из котла-утилизатора 2, датчик 3 температуры циркулирующих газов, установленный на входе в котел-утилизатор 2, и датчик 4 температуры циркулирующих газов, установленный на выходе из котла-утилизатора 2. Устройство регулирования режима работы УСТК также содержит датчик 5 расхода циркулирующих газов, с помощью которого контролируют фактический расход циркулирующих газов, и блок управления 6, выход которого связан с тягодутьевым устройством 7.
Выход датчика 1 температуры перегретого пара связан с первым входом блока управления 6. Выход датчика 3 температуры циркулирующих газов связан со вторым входом блока управления 6. Выход датчика 4 температуры циркулирующих газов связан с третьим входом блока управления 6. Выход датчика 5 расхода циркулирующих газов связан с четвертым входом блока управления 6.
Тягодутьевое устройство 7 обеспечивает отвод циркулирующих газов от камеры тушения кокса 8, а перегретый пар отводится от котла-утилизатора 2 по паропроводу 9.
Устройство работает следующим образом.
В камеру тушения кокса 8 загружали кокс. При этом в процессе эксплуатации УСТК фактическая тепловая нагрузка установки сухого тушения кокса изменялась во времени и отличалась от номинального значения. Циркулирующие газы, которые отводили от камеры тушения кокса 8 поступали в котел-утилизатор 2, в котором осуществлялась утилизация тепла циркулирующих газов. В результате чего образовывался перегретый пар, который отводился от котла-утилизатора 2 по паропроводу 9. После котла-утилизатора 2 циркулирующие газы вновь поступают в камеру тушения кокса 8.
При этом температуру перегретого пара контролировали с помощью датчика 1. Температуру циркулирующих газов на входе в котел-утилизатор 2 контролировали с помощью датчика 3. С помощью датчика 4 контролировали температуру циркулирующих газов на выходе из котла-утилизатора 2. Фактический расход циркулирующих газов на выходе из котла-утилизатора 2 контролировали с помощью датчика 5.
Полученные данные о температуре циркулирующих газов на входе в котел-утилизатор 2, данные о температуре циркулирующих газов на выходе из котла-утилизатора 2, данные о фактическом расходе циркулирующих газов поступали в блок управления 6 для выработки команды управления для тягодутьевого устройства 7, которое обеспечивало необходимый гидравлический режим работы УСТК. В процессе работы УСТК происходило непрерывное измерение контролируемых параметров, которые изменялись вследствие охлаждения кокса, объема загрузки камеры тушения кокса 8 и других факторов. Данные измеряемых показателей поступали в блок управления 6, который обрабатывал полученные данные для выработки команды управления для тягодутьевого устройства 7, которое обеспечивало оптимальное и непрерывное поддержание гидравлического режима, с целью получения требуемой температуры перегретого пара, который отводился от котла-утилизатора 2 по паропроводу 9.
Следует отметить, что в процессе работы УСТК при изменении контролируемых параметров, фактический расход циркулирующих газов приводит к отклонению от оптимального гидравлического режима, что, в свою очередь, приводит к изменению температуры перегретого пара, данные о которой непрерывно поступают в блок управления 6. В результате чего блок управления 6 для поддержания заданного значения температуры перегретого пара обеспечивал определение расчетного расхода для изменения фактического расхода циркулирующих газов до расчетного значения.
Таким образом, с помощью заявляемого устройства осуществлялось адаптивное управление процессом работы УСТК и была обеспечена оптимизация режима работы.
В таблице приведены полученные значения температур и перегретого пара и фактический расход циркулирующих газов для УСТК с производительностью 52 т/ч.
Таблица
Фактическая тепловая нагрузка установки сухого тушения кокса (Q<sub>1</sub>), % от номинального значения
Температура перегретого пара (Т), °С. (прототип)
Температура перегретого пара (Т), °С (заявляемое техническое решение)
Фактический расход циркулирующих газов тыс. м<sup>3</sup>/ч
Прототип
Заявляемое техническое решения
100
440
440
82
82
80
420
440
68
65
60
400
440
59
49
50
380
440
52
41
1
1
Результаты испытаний, приведенные в таблице, свидетельствуют о том, что заявляемое техническое решение обеспечивает повышенную точность поддержания температуры перегретого пара на заданном уровне при изменении фактической тепловой нагрузки УСТК (Q), а именно, при уменьшении фактической тепловой нагрузки УСТК (Q) происходит уменьшение фактического расхода циркулирующих газов до расчетного расхода циркулирующих газов, что обеспечивает поддержание температуры перегретого пара (Т) на заданном уровне и уменьшение энергозатрат за счет оптимизации режима работы УСТК.