Основные параметры и принципы регулирования обогрева коксовых печей

4.3.1 Режим обогрева должен обеспечивать:

4.3.1.1 Равномерный нагрев коксового пирога по длине и высоте камеры коксования, получение кокса высокого и равномерного качества при заданных оборотах.

4.3.1.2 Полное отгазовывание коксуемой шихты, высокий выход и оптимальное качество газа и химических продуктов коксования.

4.3.1.3 Высокий теплотехнический коэффициент полезного действия печей (минимальный расход тепла на коксование шихты).

4.3.1.4 Длительный срок службы коксовых печей.

4.3.1.5 Нормативные выбросы загрязняющих веществ из дымовой трубы отопительной системы.

4.3.1.6 Безопасные условия труда обслуживающего персонала.

4.3.2 Изложенные выше требования могут быть выполнены при соблюдении следующих основных условий:

4.3.2.1 Нагрев стен камер коксования по длине и высоте с двух сторон до температуры, обеспечивающей одновременную готовность коксового пирога во всей камере.

4.3.2.2 Подвод тепла в равных количествах во все отопительные простенки, за исключением крайних простенков и простенков буферных и ремонтируемых печей.

4.3.2.3 Сжигание отопительного газа с оптимальным коэффициентом избытка воздуха.

4.3.2.4 Постоянство теплоты сгорания отопительного газа.

4.3.2.5 Распределение подведенного тепла по длине отопительных простенков с учетом конусности камер, нагрева крайних вертикалов.

4.3.2.6 Соответствие температурного режима обороту печей.

4.3.2.7 Превышение давления газов в камерах коксования (от начала загрузки печей до выдачи готового кокса) над давлением газов во всех точках сопряженной отопительной системы и давлением атмосферного воздуха.

4.3.2.8 Исправность работы устройств армирования кладки (анкеража) коксовых печей.

4.3.2.9 Соблюдение режима работы газосборников, своевременная очистка и ремонт газоотводящей арматуры и систем пароинжекции.

4.3.2.10 Своевременная очистка и ремонт отопительной арматуры, систематический контроль и регулировка работы кантовочных механизмов.

4.3.2.11 Постоянство состава и качества шихты (влажность, помол, насыпной вес и спекаемость).

4.3.2.12 Равномерность разовой загрузки печей шихтой с полным использованием полезного объема камер коксования.

4.3.2.13 Выдача кокса из печей с одинаковым периодом коксования по заданной серийности (за исключением печей с особым режимом).

4.3.2.14 Стабильное снабжение отопительным газом и его чистота.

4.3.2.15 Исправность работы контрольно-измерительных приборов и регуляторов.

4.3.2.16 Своевременное и качественное проведение профилактических ремонтов кладки для предотвращения появления прососов в отопительную систему сырого газа из камер коксования и наружного воздуха, а также перетоков внутри отопительной системы.

4.3.3 Регулирование обогрева заключается в установлении в вертикалах температур, обеспечивающих достаточную и одинаковую готовность кокса по всей батарее. Соответствующие значения температуры достигаются подачей в вертикалы необходимого количества отопительного газа и воздуха для его сжигания. Схемы обогрева коксовых печей представлены в приложении А.

4.3.4 Регулирование обогрева производится на основании следующих данных:

4.3.4.1 Результатов измерения температуры в контрольных и других вертикалах, регенераторах, подовых каналах, по оси коксового пирога и газа в подсводовом пространстве камер коксования.

4.3.4.2 Результатов измерения разрежения в верхней и нижней зонах регенераторов, в других точках отопительной системы коксовых печей и давлений в камерах коксования.

4.3.4.3 Определение коэффициента избытка воздуха в пробах продуктов сгорания, отобранных из газовоздушных клапанов (подовых каналов) и других точек отопительной системы коксовых печей.

4.3.5 Основным показателем готовности кокса является температура в осевой плоскости коксового пирога перед выдачей, которая должна поддерживаться в интервале температур (1050±50) ⁰С.

Динамика повышения и конечные температуры в осевой плоскости коксового пирога контролируются путем измерения температуры с помощью хромель-алюмелевых термопар через загрузочные люки на разных уровнях. При этом в любой точке в осевой плоскости коксового пирога температура должна быть не более 1150⁰С. Полученные данные усредняются. Измерения выполняют в соответствии с приложением Б настоящей инструкции, не реже одного раза в год по каждой батарее и при значительном изменении периода коксования.

4.3.6 Основным оперативным показателем в ведении режима коксования является температура в контрольных вертикалах отопительных простенков. Измерения выполняет газовщик коксовых печей (сменный) не реже трех раз в сутки с занесением значений в книгу замеров температур в контрольных вертикалах (электронный вид). Порядок выполнения измерений установлен в приложении В.

4.3.7 Возрастание температуры от вертикалов машинной стороны к вертикалам с максимальной температурой с коксовой стороны должно быть равномерным, с учетом конусности печей и обеспечивать одинаковую готовность кокса по всей длине камеры. Заданные температуры в контрольных вертикалах машинной и коксовой стороны устанавливаются исходя из температур в осевой плоскости коксового пирога перед выдачей.

4.3.8 Кривая температуры между 3 и 4 вертикалами машинной и коксовой сторон должна приближаться к наклонной прямой с максимумом на 3 и 4 вертикале коксовой стороны. В качестве контрольных выбираются вертикалы, приближенные к крайним точкам наклонной прямой, имеющие стабильную температуру, не зависящую от колебаний температуры в головочных вертикалах и обеспечивающие измерение температуры с коксовой и машинной сторон за две кантовки с учетом схемы горения.

4.3.9 Отклонение температуры в контрольных вертикалах каждого отдельного отопительного простенка от средней температуры по батарее не должно превышать ±20 ⁰С, кроме крайних простенков и простенков, работающих на особом режиме.

4.3.10 Температура в контрольных вертикалах крайних простенков должна быть меньше средней температуры остальных простенков батареи на 30 ⁰С.

4.3.11 Средние температуры в контрольных вертикалах не должны отличаться от заданных по технологическому регламенту более чем на ±7 ⁰С на батареях со сроком службы до 20 лет и ±10 ⁰С на батареях, прослуживших более 20 лет.

4.3.12 Разность температур между соседними вертикалами отопительного простенка (кроме первых 3 и 4 вертикалов машинной и коксовой сторон) не должна превышать 20 ⁰С. Для печей, находящихся в эксплуатации более 20 лет, допускается разность температур между соседними вертикалами 30⁰С.

4.3.13 Максимальная температура в любой точке кладки любого вертикала отопительных простенков через 20 секунд после прекращения подачи газа не должна превышать 1450 ⁰С.

Средние рабочие температуры в основании контрольных вертикалов должны быть не более 1410 ⁰С.

4.3.14 Температура в крайних вертикалах должна устанавливаться в зависимости от температуры кокса против оси крайних вертикалов, которая должна поддерживаться от 850 до 950 ⁰С. Перепад температур по высоте головочной части коксового пирога целесообразно поддерживать при возможности не более 100 ⁰С.

Средняя температура в крайних вертикалах (без поправки на приведение к 20-й секунде) должна быть меньше приведенных температур в контрольных вертикалах не более чем на 100 ⁰С, но не превышать 1260 ⁰С с машинной и
1300 ⁰С с коксовой стороны. Измерение температур в крайних вертикалах выполняется в соответствии с приложением Г.

При работе на удлиненных периодах коксования температуры в крайних вертикалах должны поддерживаться в среднем по батарее не менее 1140 ⁰С с машинной и 1180 ⁰С с коксовой стороны.

4.3.15 При всех условиях температура в отопительных простенках динасовых печей, включая крайние вертикалы, должна быть не менее 1100 ⁰С.

4.3.16 Температура в верхней зоне регенераторов динасовых печей не должна превышать 1320 ⁰С.

4.3.16.1 Измерение температур в газовых и воздушных регенераторах производится на батареях с боковым подводом инфракрасным пирометром через смотровые глазки.

4.3.16.2 При обогреве доменным (смешанным) газом измерение выполняют на нисходящем потоке, а при обогреве коксовым газом – на восходящем.

4.3.16.3 Объектом измерения температуры является центральная перегородка регенераторов. Крышки смотровых глазков открываются только на время измерения и затем тщательно закрываются.

4.3.16.4 Измерение начинается сразу после перекантовки и ведется в направлении от кантовочного помещения по одной из сторон. При этом на полное измерение температуры в регенераторах затрачивается четыре кантовки.

4.3.16.5 По результатам измерений подсчитывается средняя температура по сторонам отдельно для газовых и воздушных регенераторов на основании фактических данных. Температура в регенераторах не приводится к 20-й секунде после кантовки.

4.3.17 Температура продуктов сгорания на выходе из подовых каналов в газовоздушные клапаны (в центре газового потока) на 10-й минуте после кантовки должна быть не более 450 ⁰С.

4.3.17.1 Измерение температуры продуктов сгорания на выходе из подовых каналов регенераторов выполняют через специальные отверстия в переходных патрубках газовоздушных клапанов.

4.3.17.2 Измерение температуры выполняют на нисходящем потоке биметаллическими термометрами с вертикальными термоприемниками имеющими верхний предел измерения не менее 500 ⁰С. Биметаллический термометр состоит из термоприемника с биметаллической спиралью, вваренной в него, и индикаторного устройства, прикрепленного к нему.

Глубина погружения термоприемника в переходной патрубок должна составлять не менее 300 мм от его наружной поверхности. Для этого на термоприемнике устанавливается специальная подвижная пробка, которая удерживает его на требуемом уровне.

4.3.17.3 Термометры устанавливаются в патрубки газовоздушных клапанов при работе регенераторов на восходящем потоке.

4.3.17.4 После перекантовки на нисходящий поток в интервале между 9-й и 12-й минутами отсчитывают показания и проводят перестановку термометров в следующие газовоздушные клапаны, находящиеся в данную кантовку на восходящем потоке.

4.3.17.5 Количество термометров должно быть таким, чтобы на отсчёт показаний при выполнении измерения требовалось не более 4-х минут.

4.3.17.6 По результатам измерения подсчитывается средняя температура по сторонам, отдельно по воздушным и газовым клапанам.

4.3.18 Средняя температура газа на выходе из подсводового пространства камер коксования, измеренная по оси стояков на расстоянии от 200 до 300 мм от верха печей на 2/3 полного периода коксования, не должна превышать 820 ⁰С.

4.3.18.1 Измерение температуры газов, выходящих из подсводового пространства камер коксования, выполняют по оси стояков машинной и коксовой сторон на расстоянии от 200 до 300 мм от верха печей на 2/3 полного периода коксования.

4.3.18.2 Измерение производится хромель-алюмелевыми термопарами, помещенными в герметичные металлические чехлы, в 3-х печах одной серии.

На трех крайних печах у контрфорсов и на трех печах под перекидными газопроводами измерение температур не выполняют.

4.3.18.3 Термопары вводятся через отверстия в стенках и футеровках стояков, сделанные по центру поперечного сечения. Длина чехлов определяется диаметром стояка и с учетом выступания конца чехла наружу на 100 мм. Место прохода чехла через стенку стояка уплотняется асбестом.

4.3.18.4 Для выравнивания температуры между термопарой и газом в подсводовом пространстве измеряемой печи необходимо, чтобы термопары находились в каждой печи не менее 10 минут.

4.3.18.5 Измерения выполняют измерителем температур ИТПМ или переносным потенциометром, вводя поправку на температуру свободных концов термопары.

4.3.18.6 По результатам измерений подсчитываются средние температуры по сторонам.

4.3.19 Чтобы не допустить превышения предельных температур в вертикалах, а также для возможности сопоставления температур в одинаковых условиях с учетом времени измерения, проводится приведение измеряемых температур в контрольных вертикалах к температурам 20-й секунды после кантовки, для чего определяется падение температур за время кантовки отдельно в контрольных вертикалах простенков машинной и коксовой сторон в соответствии с приложением Д.

4.3.20 Равномерность обогрева по длине батареи характеризуется коэффициентом равномерности среднесуточных температур в контрольных вертикалах К_б, подсчитанным по трем измерениям в сутки, и определяется по формуле (1):

 

(m – a_м) + (m – a_к)

К_б = ¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾ (1)

2m

 

где m – количество простенков в батарее, за исключением крайних и обогревающих ремонтируемые и буферные печи;

а_м – количество простенков с машинной стороны с отклонениями температур в контрольных вертикалах более чем на ±20 ⁰С от среднесуточной температуры;

а_к – то же с коксовой стороны батареи.

Аналогично подсчитывается К_б по каждому разовому измерению, при этом средние температуры по сторонам батареи округляются до ближайшего значения, кратного 5.

Коэффициент равномерности К_б за смену не является отчетным показателем.

Постоянство среднесменных температур по длине батареи характеризуется коэффициентом К_с и определяется по формуле (2):

 

К_с = 2n – (О_м + О_к) / 2n (2)

 

где n – количество выполненных измерений температуры по длине батареи за анализируемый период времени;

О_м – количество отклонений средних температур в контрольных вертикалах машинной стороны батареи более чем на ±7 ⁰С (±10 ⁰С на батареях, прослуживших более 20 лет) от заданной по технологическому регламенту для данного оборота печей;

О_к – количество отклонений средних температур в контрольных вертикалах коксовой стороны батареи более чем на ±7 ⁰С (±10 ⁰С на батареях, прослуживших более 20 лет) от заданной по технологическому регламенту для данного оборота печей.

4.3.21 При постоянном периоде коксования отклонения средних температур в контрольных вертикалах могут вызываться изменениями теплотворной способности отопительного газа, погодных условий, свойств шихты, разовой загрузки. В этих случаях для восстановления заданных температур необходимо изменить подачу тепла.

Ввиду значительной тепловой инерции массива кладки изменение режима сказывается на температурах в интервале от 3 до 5 часов, поэтому повторная корректировка режима ранее этого нецелесообразна.

4.3.22 В случае прекращения выдачи кокса (срыв графика выдачи) более чем на 1 час на батареях, где температуры в контрольных вертикалах с коксовой стороны не превышают 1360 ⁰С и более чем на 30 минут на батареях, где температуры в контрольных вертикалах с коксовой стороны превышают 1360 ⁰С, расход газа и воздуха на обогрев должен быть соответственно уменьшен.

4.3.23 Отдельные перегретые простенки (превышение температуры на 30 ⁰С и более от заданных) должны выключаться на две или четыре кантовки из обогрева с отметкой в книге технологического режима с номером простенка, временем начала и продолжительности отключения.

4.3.24 При плановой остановке и изменении оборота выдачи уменьшение или увеличение расхода газа и воздуха на обогрев производится заблаговременно – за ½ оборота до начала выдачи кокса из печей на измененном периоде коксования.

Заданные температуры в контрольных вертикалах и другие параметры технологического режима по указанию заместителя начальника цеха (по технологии) или начальника участка должны быть отражены в распоряжении мастера (по обогреву) на период изменения оборотов выдачи.

4.3.25 При возобновлении выдачи после длительного простоя подъем температур ведется со скоростью до 75 ⁰С в сутки, а расход тепла корректируется изменением за 1/2 периода коксования до выхода на заданный график оборота.

В случае длительного простоя обогрева и снижения температуры в вертикалах менее 1100 ⁰С, после возобновления обогрева подъем температуры до этого значения проводят с максимально возможной скоростью. Выдача и загрузка печей при температуре менее 1100 ⁰С не допускается.

4.3.26 Гидравлический режим в отопительной системе должен отвечать следующим требованиям:

4.3.26.1 Давление газов в камерах коксования на протяжении всего периода коксования должно быть положительным и выше давления в любой точке сопряженной отопительной системы, т.е. должен быть обеспечен постоянный поток газов из камеры коксования в отопительную систему. Такое постоянство потоков газов обеспечивает уплотнение кладки камер коксования заграфичиванием.

4.3.26.2 Давление газов в отопительной системе под крышкой смотрового лючка контрольных вертикалов на восходящем потоке должно поддерживаться от 0 до 12 Па (от 0 до 1,2 кгс/м²). Точное значение в пределах указанного, задает своим распоряжением мастер (по обогреву). Следует учесть, что это давление при неизменном режиме может меняться в течение суток вследствие колебаний температуры наружного воздуха, поэтому измерение давления и установку режима следует производить от 9 до 10 часов утра, когда температура примерно равна среднесуточной.

4.3.26.3 Гидравлический режим в отопительной системе печей с боковым подводом контролируется и регулируется по верхней зоне регенераторов (на батареях №№ 1-2, 3-4, 13, 14), а печей с нижним подводом газа - по подовым каналам (на батареях №№ 7, 8, 9). Разрежение в этих зонах должно устанавливаться таким, чтобы обеспечить требования, отмеченные выше.

4.3.27 Определение необходимого для обогрева количества воздуха производится по расчету горения отопительного газа. На батареях количество подаваемого на горение воздуха определяют косвенным методом – по анализу продуктов сгорания подсчитывают коэффициент избытка воздуха. Коэффициент избытка воздуха при сжигании отопительного газа и отбор проб продуктов сгорания производится в соответствии с приложением Е.

4.3.28 Коэффициент избытка воздуха при сжигании отопительного газа должен подбираться с учетом достижения полноты сгорания и наилучшей равномерности обогрева по высоте печей. Для печей ПВР коэффициент избытка воздуха при обогреве коксовым газом должен быть от 1,40 до 1,70, а при обогреве доменным газом от 1,30 до 1,60.

4.3.29 Неполное сгорание приводит к росту потерь тепла, выбросам загрязняющих веществ в воздушную среду, вызывает перегрев зоны регенераторов и особенно их нижней части (1 % СО в продуктах сгорания означает потерю тепла от 5 до 6 %).

4.3.30 Количество подаваемого на обогрев печей воздуха может определяться также путем расчетов и измерений сопротивлений отопительной системы. Сопротивление последней будет изменяться в зависимости от количества подаваемого воздуха в квадрате. Так, например, если количество подаваемого воздуха увеличится в 1,2 раза, то сопротивление системы увеличится в 1,2² = 1,44 раза и т. д.

4.3.31 Количество поступающего на обогрев воздуха существенно зависит от температуры в газовых тоннелях батарей, поэтому при устойчивом изменении ее более чем на 15 ⁰С следует изменять раскрытие воздушных окон газовоздушных клапанов. Раскрытие воздушных окон газовоздушных клапанов прямо пропорционально термодинамической температуре воздуха и рассчитывается по формуле (3):

 

273 + t₂

S₂ = S₁ ´ ¾¾¾¾¾ (3)

273 + t₁

 

где S₁ и S₂ – площадь сечения воздушных окон до и после изменения температуры;

t₁ и t₂ – температура воздуха в тоннеле до и после изменения, ⁰С.

После корректировки площади сечения воздушных окон ГВК изменением разрежения в боровах восстанавливается давление под крышками смотровых лючков вертикалов и проверяется коэффициент избытка воздуха по анализам продуктов сгорания.

Если изменить раскрытие воздушных окон невозможно (например, они уже полностью раскрыты), то корректировка подачи воздуха осуществляется за счет изменения разрежения в боровах с последующей проверкой коэффициента избытка воздуха. При этом давление под крышками смотровых лючков изменится по сравнению с прежним значением.

4.3.32 Кантовка обогрева печей должна производиться автоматически и с точным соблюдением интервалов (от 20 до 30 минут).

Для оперативного обнаружения сбоев кантовки и предотвращения образования взрывоопасных смесей в отопительной системе и боровах предусмотрены автоматические системы контроля исправности кантовочного механизма, тросов реверсии, пропуска кантовки и др. В схеме управления кантовкой предусмотрен ручной режим.

Кантовочная лебедка должна быть оборудована резервными (пневматическим и ручным) приводами и звуковой сигнализацией, которые должны поддерживаться в исправном состоянии. Кроме этого, через 5 минут после кантовки должен подаваться на верх печей световой и звуковой сигналы о начале измерения температур в вертикалах.

4.3.33 Кантовка обогрева отдельных батарей, получающих один вид отопительного газа (коксовый или доменный) от одной газовой сети, должна производиться в разное время. Очередность кантовки регламентируется распоряжением начальника КХП.

4.3.34 При недостатке отопительного газа на обогрев, включение коксовых батарей в обогрев должно производиться последовательно (одна из батарей находится в положении «обогрев закрыт»), а период коксования устанавливаться в зависимости от достигнутых значений температур.

4.3.35 Работа кантовочных механизмов должна обеспечивать выполнение следующих требований:

4.3.35.1 Отсутствие подачи газа во все простенки батареи при положении шайбы кантовочной лебедки между 45⁰ и 135⁰ ее хода.

4.3.35.2 Достаточную степень открытия реверсивных кранов, а также обязательную установку их в закрытое положение в момент кантовочной паузы.

4.3.35.3 Постоянство хода кантовочных тросов по обеим сторонам батареи (с предельными отклонениями величины половины хода штанг от проектной ±10 мм). Для контроля хода тросов на всех кантовочных штангах в местах прохода их против контрфорсов и на самих контрфорсах должны быть установлены указатели.

4.3.35.4 Равномерная по длине батареи и одинаковая в обеих кантовках высота подъема штоков дымовых тарелок (с предельными отклонениями ±5 мм) и воздушных крышек (с предельными отклонениями ±10 мм), а также крышек обезграфичивания (с предельными отклонениями ±10 мм).

4.3.36 Чтобы обеспечить обезграфичивание, т.е. выгорание углеродистых отложений в газоподводящих каналах и горелках, образующихся за время подачи отопительного коксового газа, должно подаваться необходимое количество воздуха. Воздух подается в газоподводящие каналы, когда обслуживаемые ими вертикалы работают на нисходящем потоке.

На печах с нижним подводом воздух поступает в подпростеночные коллекторы и дюзовые каналы через регулируемые окна в корпусах реверсивных кранов.

На печах с боковым подводом воздух поступает в корнюры через специальное отверстие в воздушных клапанах газоподводящей арматуры. Обезграфичивающее устройство на батареях №№ 1, 4 позволяет изменять время подачи воздуха (в пределах интервала кантовки) в зависимости от заданного оборота печей и технического состояния газоподводящих каналов. Количество подаваемого на обезграфичивание воздуха зависит от степени открытия крышек обезграфичивающего устройства, продолжительности подачи воздуха на обезграфичивание и разрежения в газоподводящих каналах в период работы их на нисходящем потоке.

4.3.37 Для освобождения газоподводящих каналов от несгоревшего газа или воздуха обезграфичивающее устройство на печах с боковым подводом должно быть закрыто за 2 минуты до и после перекантовки реверсивных кранов и газовоздушных клапанов. На батареях №№ 7, 8, 9 во время перекантовки должна строго выдерживаться заданная кантовочная пауза (не менее 1,5 минуты).

4.3.38 Газоподводящая арматура должна содержаться в исправном состоянии и чистоте. Стопорные и реверсивные краны должны регулярно смазываться и подвергаться систематической очистке от смолы, нафталина и пр.

4.3.39 Для обеспечения устойчивого и безопасного ведения режима обогрева каждая батарея должна иметь, как минимум, регистрирующие приборы следующих технологических параметров:

4.3.39.1 Давление отопительных газов в общих и распределительных газопроводах (с автоматическим регулированием).

4.3.39.2 Общий расход отопительного газа.

4.3.39.3 Разрежение в боровах по сторонам (с автоматическим регулированием).

4.3.39.4 Температура коксового газа после подогрева в газоподогревателе (при обогреве только коксовым газом).

4.3.39.5 Расход коксового газа на смесь в доменный (с автоматическим регулированием).

4.3.40 Для облегчения оценки и управления режимом обогрева необходимы следующие регистрирующие приборы следующих параметров:

4.3.40.1 Расход отопительного газа по сторонам.

4.3.40.2 Температура отопительных газов.

4.3.40.3 Разрежение в глазках регенераторов или подовых каналах.

4.3.40.4 Температура продуктов сгорания в боровах.