ПЛАНИРОВОЧНОЕ УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ЗАГРУЗКИ ПЕЧНОЙ КАМЕРЫ КОКСОВОЙ БАТАРЕИ
LEVELLING DEVICE AND LOADING METHOD OF FURNACE CHAMBER OF COKE BATTERY

Изобретение относится к способу загрузки печной камеры коксовой батареи, при котором посредством, по меньшей мере, одного расположенного на планировочной штанге измерительного устройства и подключенного к нему вычислительного блока в процессе загрузки внутри печной камеры определяется ход засыпки и в зависимости от полученного хода засыпки осуществляется дополнительная загрузка печной камеры.
На коксохимических заводах печные камеры коксовых батарей загружаются через загрузочные отверстия посредством загрузочной машины, расположенной на коксовой батарее с возможностью перемещения. При этом загрузка отдельных загрузочных отверстий происходит посредством приданных им транспортирующих шнеков с управлением частотой вращения, которые загружают в печную камеру коксующийся уголь через угольные воронки. Расчет транспортирующих шнеков и настройка частоты их вращения в процессе загрузки зависят, в частности, от объема печных камер, желаемого времени загрузки, последовательности загрузки различных печных камер коксовой батареи и величины угольных воронок загрузочной машины. Для равномерного распределения коксующегося угля образовавшихся при загрузке насыпных конусов предусмотрено планировочное устройство с планировочной штангой, которая в верхней части печной камеры вводится через планировочное отверстие ее дверцы и перемещается в продольном направлении печной камеры.
Из практики известно, что при запуске загрузочной машины определяется достигнутая с основной настройкой частоты вращения шнеков высота загрузки под загрузочными отверстиями и по ней оценивается степень загрузки, причем с помощью оценки происходит согласование частоты вращения шнеков для достижения улучшенной загрузки. Полученные настройки служат основой для длительной эксплуатации коксовой батареи и могут быть проверены за счет повторных измерений высоты загрузки под загрузочными отверстиями или за счет определения профиля коксового пирога при выдавливании.
Способ загрузки печной камеры коксовой батареи с описанными выше признаками известен из DE 102005007164 A1, причем содержащее контактный датчик измерительное устройство расположено на головке планировочной штанги. Измерительное устройство детектирует контактирование и выход из контакта с насыпным конусом, образовавшимся за счет загруженного коксующегося угля. По измерительным сигналам вычислительный блок определяет ход засыпки, причем с помощью этой информации может осуществляться дополнительная загрузка печной камеры. При этом ход засыпки можно определить только тогда, когда образовавшиеся насыпные конусы достигнут высоты планировочной штанги, а печная камера уже в значительной степени загружена. Точность описанного способа также требует повышения, поскольку точную форму насыпных конусов на основе сигналов контактного датчика определить нельзя. Так, крутизна отдельных насыпных конусов может сильно зависеть от распределения по крупности и поверхностной структуры используемого для коксования угля, и ее нельзя определить заранее.
Из публикаций JP 2005-239787 A и EP 0130170 A2 известен соответственно способ загрузки печной камеры коксовой батареи, причем с помощью измерительного устройства, расположенного на планировочной штанге, определяется ход засыпки во время процесса загрузки в продольном направлении. В зависимости от профиля, определенного в продольном направлении, может осуществляться дополнительная загрузка печной камеры.
Из публикации DE 102005010114 A1, касающейся способа и системы управления устройством управления коксовой печи, известно определение высоты загрузки в процессе загрузки под загрузочными отверстиями печной камеры. С помощью полученной таким образом информации ход засыпки в продольном направлении можно оценить лишь грубо, поскольку точная высота загрузки между отдельными загрузочными отверстиями неизвестна. Также можно определить профиль поверхности коксового пирога при выдавливании, причем по полученным данным достигнутый предварительно при загрузке печной камеры ход засыпки и степень загрузки из-за усадки коксующегося угля в процессе коксования можно определить лишь с определенной ненадежностью. Кроме того, исходя из последующей оценки профиля коксового пирога возможно лишь согласование последующей загрузки, причем невозможно учесть и компенсировать неполностью воспроизводимые колебания при загрузке.
В основе изобретения лежит задача создания способа загрузки печной камеры коксовой батареи, с помощью которого можно было бы достичь особенно равномерного хода засыпки и повышения степени загрузки печной камеры.
В части способа с описанными выше признаками эта задача решается согласно изобретению за счет того, что посредством, по меньшей мере, одного измерительного устройства в продольном и поперечном направлениях печной камеры бесконтактным путем определяется трехмерный профиль уровня загрузки. За счет определения трехмерного профиля уровня загрузки можно непосредственно во время загрузки точно определить равномерность хода засыпки и степень загрузки. За счет непосредственной оценки посредством вычислительного устройства можно тогда непрерывно вычислять дополнительно добавляемый объем коксующегося угля, причем в зависимости от фактически полученного хода и объема засыпки обеспечивается отвечающее потребности управление процессом загрузки. Так, например, в загрузочном устройстве могут быть предусмотрены находящиеся в соответствии с загрузочными отверстиями печной камеры транспортирующие шнеки, управление частотами вращения которых в процессе загрузки происходит независимо друг от друга. При этом можно определить оставшийся до максимальной загрузки пустой объем без ограничения только пройденным непосредственно измерительным устройством участком печной камеры или всю печную камеру. При быстрой обработке измерительных сигналов возможно также непосредственное, непрерывное в процессе загрузки согласование управляющих сигналов.
За счет бесконтактного определения трехмерного уровня загрузки в процессе загрузки заранее возможно точное управление. В известном из DE 102005007164 A1 решении слишком высокая или слишком низкая загрузка под одним из загрузочных отверстий обнаруживается только при контактировании соответствующего насыпного конуса с планировочной штангой, причем за счет согласованного управления частотами вращения транспортирующих шнеков или за счет многократного планирования планировочной штангой может произойти заметное замедление процесса загрузки. В противоположность этому, согласно изобретению профиль засыпки уже заранее можно определить с высокой точностью и обеспечить равномерную загрузку, так что в сравнительно короткое время можно реализовать оптимальную загрузку. Поскольку измерительное устройство работает бесконтактно, можно минимизировать также опасность износа в результате механических нагрузок.
Бесконтактное определение профиля уровня загрузки измерительным устройством может осуществляться, например, посредством лазерных лучей, микроволн и/или ультразвука с помощью, по меньшей мере, одного измерительного луча и/или пучка измерительных лучей. Измерительное устройство может быть расположено без ограничения на выполненном, например, в виде отвала планировочном участке на переднем конце планировочной штанги или на ее примыкающем к нему несущем участке. При этом положение измерительного устройства в продольном направлении можно определить особенно простым образом по сигналу пути планировочной штанги, который формируется, например, ее блоком управления, центральным устройством управления или расположенным на планировочной штанге датчиком пути.
При трехмерном определении хода засыпки посредством вычислительного блока обычно происходит определение высоты загрузки в дискретных точках, которые в продольном и поперечном направлениях печной камеры образуют сетку, причем промежуточные значения могут определяться посредством интерполяции. При этом ход засыпки в поперечном направлении определяется преимущественно непосредственно до краев печной камеры, чтобы можно было как можно точнее определить загрузочный объем, причем целесообразно по ширине печной камеры в поперечном направлении в промежутке между двумя загрузочными отверстиями в продольном направлении предусмотрены соответственно, по меньшей мере, пять точек сетки. Однако преимущественно предусмотрено более высокое пространственное разрешение, причем разрешение, лежащее ниже типичного размера зерен загруженного коксующегося угля, возможно, правда, с подходящими измерительными системами, однако обычно не требуется. Опционально можно дополнительно определить также расстояние до потолка печной камеры и учитывать для управления загрузкой и/или в качестве контроля правильного позиционирования планировочной штанги.
В то время как в известных из уровня техники способах загрузки печной камеры коксовой батареи планировочная штанга непрерывно перемещается заданным образом, в одном варианте осуществления изобретения может быть предусмотрено, что планировочная штанга позиционируется вычислительным устройством в зависимости от полученного трехмерного профиля уровня загрузки в продольном направлении печной камеры, в результате чего время загрузки можно дополнительно сократить, а результат загрузки улучшить.
В рамках одного предпочтительного варианта на планировочной штанге расположены, по меньшей мере, два бесконтактно работающих, отстоящих друг от друга в ее продольном направлении измерительных устройства. С помощью нескольких отстоящих друг от друга измерительных устройств можно одновременно в различных положениях в продольном направлении печной камеры определять профили высоты загрузки в поперечном направлении, так что во время загрузки, в целом, можно достичь повышения точности определения хода засыпки, в частности, поскольку в процессе загрузки ее высота в различных зонах печной камеры непрерывно изменяется. Кроме того, даже при выходе из строя одного измерительного устройства или части измерительных устройств определение хода засыпки возможно, хотя и с меньшей точностью.
Несмотря на господствующие в печной камере температуры, агрессивные компоненты образовавшегося внутри нее коксовального газа и содержащиеся в нем твердые вещества в виде частиц, в рамках предложенного способа неожиданным образом возможна надежная эксплуатация бесконтактно работающего измерительного устройства, помещенного с планировочной штангой непосредственно в печную камеру. Для дальнейшего повышения надежности предложенного способа может быть предусмотрено устройство очистки, по меньшей мере, одного измерительного устройства. Так, в процессе загрузки измерительное устройство может обдуваться отдельно подводимой обдувочной средой, например воздухом. Дополнительно или в качестве альтернативы между процессами загрузки различных печных камер коксовой батареи может осуществляться также химическая и/или механическая очистка, по меньшей мере, одного измерительного устройства. Наконец, можно также расположить элементы, по меньшей мере, одного измерительного устройства на планировочной штанге таким образом, чтобы они также в процессе загрузки были расположены за пределами печной камеры. Так, измерительное устройство может содержать зеркала, световоды, волноводы и т.п., причем электронные детали измерительного устройства при работе планировочного устройства находятся за пределами загружаемой печной камеры.
Объектом изобретения также является планировочное устройство согласно пункту 5 формулы изобретения для осуществления описанного выше способа. Зависимые пункты 6-9 формулы изобретения относятся к предпочтительным вариантам планировочного устройства.
Изобретение поясняется ниже с помощью чертежей, изображающих только один пример его осуществления. На чертежах схематично показано:
фиг.1 - горизонтальный разрез печной камеры коксовой батареи в процессе загрузки;
фиг.2 - устройство из фиг.1 в альтернативном выполнении.
На фиг.1 печная камера 1 коксовой батареи изображена в процессе загрузки. Для этого предусмотрена перемещаемая на коксовой батарее загрузочная машина 2 с большим числом транспортирующих устройств 3, каждым из которых снабжено загрузочное отверстие 4 печной камеры 1. Каждое из транспортирующих устройств 3 включает в себя управляемый по частоте вращения и подключенный к общему вычислительному блоку 5 транспортирующий шнек 6, который транспортирует коксующийся уголь 7 через угольную воронку 8 в соответствующее загрузочное отверстие 4. Для достижения равномерного распределения коксующегося угля 7 в печной камере 1, в нее через планировочное отверстие в ее боковой дверце 10 вводится планировочная штанга 9 и вдвигается и выдвигается в продольном направлении. На переднем конце планировочной штанги 9 расположено бесконтактно работающее и подключенное к вычислительному блоку 5 измерительное устройство 11, с помощью которого в продольном и поперечном направлениях определяется трехмерный профиль уровня загрузки. По определяемому для части печной камеры 1 или всей печной камеры 1 профилю уровня загрузки непрерывно вычисляется, какой объем коксующегося угля 7 следует добавить, чтобы достичь оптимальной загрузки, причем посредством вычислительного блока 5 осуществляется соответствующее управление запрашиваемыми по отдельности транспортирующими шнеками 6.
Как видно на фиг.1, с помощью измерительного устройства 11 уровень загрузки можно определить заранее, прежде чем отдельные, образовавшиеся под загрузочными отверстиями 4 насыпные конусы достигнут высоты планировочной штанги 9. В частности, за счет трехмерного сканирования поверхности засыпки до краев печной камеры 1 можно точно определить крутизну отдельных насыпных конусов в продольном и поперечном направлениях, а также их смещение в продольном и поперечном направлениях. По измеренным измерительным устройством 11 значениям можно непрерывно и точно определить объем уже заполненного коксующегося угля 7 и необходимое для дополнительной загрузки количество. Таким образом, уже заранее можно достичь равномерной загрузки, благодаря чему можно сократить ее время.
На фиг.2 изображен вариант, в котором в отличие от фиг.1 на равном расстоянии друг от друга на планировочной штанге 9 расположены три измерительных устройства 11. С помощью трех измерительных устройств 11 можно одновременно в различных положениях в продольном направлении определять по ширине печной камеры профили высоты загрузки, в результате чего можно еще больше повысить точность измерений. В частности, даже при выходе из строя одного из измерительных устройств 11 в аварийном режиме еще возможно определение высоты загрузки посредством оставшихся работоспособных измерительных устройств.
В то время как в известных из уровня техники выполнениях планировочная штанга 9 заданным образом вдвигается и выдвигается, предложенная планировочная штанга 9 может переменным образом позиционироваться в продольном направлении печной камеры 1 в зависимости от полученного трехмерного профиля уровня загрузки в процессе загрузки.
Определение профиля уровня загрузки, по меньшей мере, одним измерительным устройством 11 может осуществляться, например, посредством лазерных лучей, микроволн и/или ультразвука. За счет бесконтактного определения высоты загрузки предотвращается также механический износ измерительного устройства 11. Чтобы повысить надежность измерительного устройства 11, его можно очищать посредством устройства очистки или защитить от загрязнений. Кроме того, чувствительные части измерительного устройства 11 можно расположить таким образом, чтобы они даже в процессе планирования во время загрузки лежали за пределами печной камеры.