Способ автоматического определения удельного расхода циркулирующих газов установки сухого тушения кокса и устройство для его осуществления (варианты)

Область техники

Изобретение относится к коксохимической промышленности и может быть использовано в установках сухого тушения кокса.

Известный уровень техники

Установки сухого тушения кокса (УСТК), в том числе системы института Гипрококс (см. патенты №№ SU 217359, SU 582674), успешно используются во всем мире более 50 лет. На данном этапе существуют УСТК с двумя типами средства выгрузки кокса - средство порционной выгрузки кокса, см. патенты №№ SU 414286, SU 835156, SU 904315, SU 1177331, и средство непрерывной выгрузки кокса, см. патенты №№ SU 1600329, RU 2388789, RU 2377273, также существует комбинированный тип порционного средства с элементами (контуром рециркуляции) непрерывной выгрузки, см. патенты №№ RU 2489472, RU 2489471.

На текущем этапе на многих блоках УСТК проектное значение удельного расхода циркулирующих газов находится в пределах 1,45-1,5 нм³ на килограмм потушенного кокса, а значение температуры циркулирующих газов за камерой тушения кокса составляет ~800°С.

Одним из основных параметров УСТК является удельный расход циркулирующих газов (УРГ) на тушение кокса, нм³/кг. УРГ при тушении кокса является показателем эффективности работы камеры тушения и УСТК в целом. Высокое значение УРГ отрицательно характеризует конструкцию и режим работы УСТК и приводит к повышенному расходу электроэнергии на привод дутьевого вентилятора системы циркуляции, высокой запыленности циркулирующих газов, интенсивному износу косых ходов камеры тушения и энергетического оборудования и является одной из основных причин ограничения нагрузки УСТК по коксу с учетом ограничений дутьевого вентилятора по напору и производительности.

На сегодняшнем этапе фактическое значение УРГ превышает проектное значение УРГ. Например, в конструкции института Гипрококс эксплуатационный показатель УРГ превышает на 10-50% проектное значение, что приводит к значительному ухудшению показателей работы УСТК.

Согласно известному уровню техники [1] УРГ периодически определяется, согласно следующему соотношению:

где

В_г - расход циркулирующих газов, которые проходят через слой кокса в камере тушения, нм³/ч;

В_к - выход потушенного кокса из УСТК, кг/ч.

Согласно известному уровню техники УРГ блока УСТК определяется по данным испытаний при фиксированной нагрузке по потушенному коксу В_к. При этом определение В_г осуществляется на основании прямых измерений потоков газов в УСТК. Для осуществления прямых измерений используются различные средства измерений. Выход потушенного кокса В_к из УСТК определяется по количеству загруженного кокса в форкамеру или по показателям работы средства выгрузки кокса из камеры тушения УСТК.

В связи с эпизодическим и длительным определением УРГ затрудняется поддержание оптимального (минимально возможного при данной конструкции камеры тушения и условиях ее эксплуатации) значения этого параметра, что ухудшает показатели работы УСТК. Это наблюдается, например, при снижении нагрузки блока УСТК по коксу с сохранением или недостаточным снижением расхода циркулирующих газов [2]. В связи с этим разработка эффективного способа непрерывного определения и контроля величины УРГ имеет большое практическое значение.

Таким образом, при определении УРГ, согласно известному уровню техники, требуются экспериментальные данные о расходе циркулирующих газов на тушение кокса в камере тушения и о нагрузке блока УСТК по потушенному коксу, что затрудняет процесс автоматического (непрерывного) определения УРГ при работе блока УСТК.

Суть изобретения

Задачей изобретения является разработка способа и устройства непрерывного автоматического определения удельного расхода циркулирующих газов УСТК.

Так установка сухого тушения кокса, которая содержит:

вертикально ориентированную шахту, в верхней части которой расположена форкамера,

камеру тушения с системой косых ходов, которая расположена под упомянутой форкамерой и нижняя часть которой выполнена в виде конуса для выгрузки кокса из упомянутой камеры тушения,

систему циркуляции газов с дутьевым устройством, расположенным в нижней части упомянутой камеры тушения,

средство выгрузки кокса из упомянутой камеры тушения, которое примыкает к упомянутой нижней конической части камеры тушения,

согласно предложенному изобретению, измеряют:

температуру горячих циркулирующих газов в косых ходах за камерой тушения, до присадки в них воздуха на дожигание горючих составляющих,

на основании чего определяют:

количество тепла (Q₁), переданного циркулирующим газам одним килограммом горячего кокса,

количество тепла (Q₂), воспринятое от горячего кокса одним кубометром циркулирующих газов при нормальных условиях,

после чего производят определение удельного расхода циркулирующих газов по следующему соотношению:

где

b - удельный расход циркулирующих газов установки сухого тушения кокса нм³/кг;

Q₁ - количество тепла, переданное охлажденным циркулирующим газам одним килограммом горячего кокса;

Q₂ - количество тепла, воспринятое от горячего кокса одним кубометром циркулирующих газов при нормальных условиях.

Также, согласно изобретению, Q₁ и Q₂ определяют по следующим соотношениям:

где - теплосодержание горячих циркулирующих газов за камерой тушения, до присадки в них воздуха на дожигание горючих составляющих,

А=330, В=51,4 при использовании в расчетах единицы тепла «калория»;

А=1380, В=215 при использовании в расчетах единицы тепла «джоуль»;

- температура и теплоемкость горячего кокса в нижней части форкамеры;

- температура и теплоемкость потушенного кокса после дутьевого

устройства по ходу движения кокса;

- температура и теплоемкость горячих циркулирующих газов на выходе из камеры тушения в косых ходах до присадки в них воздуха на дожигание горючих составляющих;

- температура и теплоемкость циркулирующих газов перед камерой тушения.

Также, согласно изобретению, дополнительно измеряют: температуру горячего кокса в нижней части форкамеры, температуру циркулирующих газов, которые подают в камеру тушения из упомянутой системы циркуляции, температуру потушенного кокса после дутьевого устройства по ходу движения кокса, на основании упомянутых данных определяют Q₁ и Q₂ по следующим соотношениям:

где

- температура и теплоемкость горячего кокса в нижней части форкамеры;

- температура и теплоемкость потушенного кокса после дутьевого устройства по ходу движения кокса;

- температура и теплоемкость горячих циркулирующих газов на выходе из камеры тушения в косых ходах до присадки в них воздуха на дожигание горючих составляющих;

- температура и теплоемкость циркулирующих газов перед камерой тушения.

Согласно предложенному изобретению УРГ на тушение кокса равен отношению количества тепла (Q₁), переданному одним килограммом горячего кокса циркулирующим газам в камере тушения, к количеству тепла (Q₂), воспринятому от горячего кокса одним кубометром циркулирующих газов при нормальных условиях.

При этом Q₁ и Q₂ определяются по следующим соотношениям:

где

Q_y - тепло от угара кокса;

Q_окр - потери тепла в окружающую среду от камеры тушения;

- температура и теплоемкость горячего кокса в нижней части форкамеры;

- температура и теплоемкость потушенного кокса после дутьевого устройства по ходу движения кокса;

- температура и теплоемкость горячих циркулирующих газов на выходе из камеры тушения в косых ходах до присадки в них воздуха на дожигание горючих составляющих;

- температура и теплоемкость циркулирующих газов перед камерой тушения.

Так как тепло от угара кокса (Q_y) приблизительно равно потерям тепла в окружающую среду (Q_окр), то в этом случае Q₁ определяется по следующему соотношению:

Анализ показывает, что при различии тепла от угара кокса (Q_y) и потерь тепла камеры тушения в окружающую среду (Q_окр) до 40% погрешность расчетов не превышает 1,0%.

Также согласно изобретению, температуру потушенного кокса измеряют в камере тушения под дутьевым устройством в нижней конической части камеры тушения по ходу движения кокса. Это позволяет использовать предложенное изобретение на УСТК с системой порционной и непрерывной выгрузкой кокса.

Измерение температуры потушенного кокса, выгружаемого на транспортер, является непредставительным вследствие, например, дополнительного охлаждения кокса вентиляционным воздухом при непрерывной выгрузке кокса из камеры тушения.

Также согласно изобретению, УСТК дополнительно содержит контур рециркуляции газов из средства выгрузки кокса в упомянутую систему циркуляции, при этом температуру потушенного кокса определяют путем измерения температуры рециркулирующих газов в упомянутой системе рециркуляции газов.

Таким образом, при определении УРГ по данному способу не требуются данные о расходе циркулирующих газов на тушение кокса и данные о нагрузке блока УСТК по потушенному коксу.

Согласно одному варианту реализации изобретения, устройство автоматического определения удельного расхода циркулирующих газов установки сухого тушения кокса, содержит:

по меньшей мере, один датчик температуры горячих циркулирующих газов в косых ходах за камерой тушения, до присадки в них воздуха на дожигание горючих составляющих,

блок табличных значений теплоемкостей кокса и газов при различных температурах,

первый блок вычисления количества тепла, переданного циркулирующим газам одним килограммом горячего кокса в камере тушения (Q₁),

второй блок вычисления количества тепла, воспринятого от кокса одним кубометром циркулирующих газов при нормальных условиях (Q₂), при этом упомянутый второй блок соединен на входе с упомянутыми датчиками температуры горячих и упомянутым блоком табличных значений,

третий блок вычисления удельного расхода циркулирующих газов, соединенный на входе с упомянутыми первым и вторым блоками.

Согласно другому варианту реализации изобретения, устройство автоматического определения удельного расхода циркулирующих газов установки сухого тушения кокса, содержит:

по меньшей мере, один датчик температуры горячего кокса, который находится в нижней части форкамеры,

по меньшей мере, один датчик температуры потушенного кокса, который расположен под дутьевым устройством в нижней конической части камеры тушения,

по меньшей мере, один датчик температуры горячих циркулирующих газов в косых ходах за камерой тушения, до присадки в них воздуха на дожигание горючих составляющих,

по меньшей мере, один датчик температуры охлажденных в котле-утилизаторе циркулирующих газов, которые подают в дутьевое устройство,

блок табличных значений теплоемкостей кокса и газов при различных температурах,

первый блок вычисления количества тепла, переданного циркулирующим газам одним килограммом горячего кокса в камере тушения (Q₁), при этом упомянутый первый блок соединен на входе с упомянутыми датчиками температуры горячего и потушенного кокса и упомянутым блоком табличных значений,

второй блок вычисления количества тепла, воспринятого от кокса одним кубометром циркулирующих газов при нормальных условиях (Q₂), при этом упомянутый второй блок соединен на входе с упомянутыми датчиками температуры горячих и охлажденных циркулирующих газов и блоком табличных значений,

третий блок вычисления удельного расхода циркулирующих газов, соединенный на входе с упомянутыми первым и вторым блоками.

Согласно иному варианту реализации изобретения, устройство автоматического определения удельного расхода циркулирующих газов установки сухого тушения кокса, содержит:

по меньшей мере, один датчик температуры горячего кокса, который находится в нижней части форкамеры,

по меньшей мере, один датчик температуры рециркулирующих газов в упомянутом контуре рециркуляции,

по меньшей мере, один датчик температуры горячих циркулирующих газов в косых ходах за камерой тушения, до присадки в них воздуха на дожигание горючих составляющих,

по меньшей мере, один датчик температуры охлажденных циркулирующих газов, которые подают в дутьевое устройство,

блок табличных значений теплоемкостей кокса и газов при различных температурах,

первый блок вычисления количества тепла, переданного циркулирующим газам одним килограммом горячего кокса в камере тушения (Q₁), при этом упомянутый первый блок соединен на входе с упомянутыми датчиками температуры горячего кокса и рециркулирующих газов и упомянутым блоком табличных значений,

второй блок вычисления количества тепла, воспринятого от кокса одним кубометром циркулирующих газов при нормальных условиях (Q₂), при этом упомянутой второй блок соединен на входе с упомянутыми датчиками температуры горячих и охлажденных циркулирующих газов и блоком табличных значений,

третий блок вычисления удельного расхода циркулирующих газов, соединенный на входе с упомянутыми первым и вторым блоками.

Первый вариант реализации устройства

Согласно первому варианту реализации устройства автоматического определения удельного расхода циркулирующих газов УСТК, которое содержит:

по меньшей мере, один датчик температуры горячего кокса, который находится в нижней части форкамеры,

по меньшей мере, один датчик температуры потушенного кокса, который расположен под дутьевым устройством в нижней конической части камеры тушения,

по меньшей мере, один датчик температуры горячих циркулирующих газов в косых ходах за камерой тушения, до присадки в них воздуха на дожигание горючих составляющих,

по меньшей мере, один датчик температуры охлажденных в котле-утилизаторециркулирующих газов, которые подают в дутьевое устройство,

блок табличных значений теплоемкостей кокса и газов при различных температурах,

первый блок вычисления количества тепла (Q₁), переданного циркулирующим газам одним килограммом горячего кокса в камере тушения, при этом упомянутый первый блок соединен на входе с упомянутыми датчиками температуры горячего и потушенного кокса и упомянутым блоком табличных значений,

второй блок вычисления количества тепла (Q₂), воспринятого от кокса одним кубометром циркулирующих газов при нормальных условиях, при этом упомянутый второй блок соединен на входе с упомянутыми датчиками температуры горячих и холодных циркулирующих газов и блоком табличных значений,

третий блок вычисления удельного расхода циркулирующих газов, соединенный на входе с упомянутыми первым и вторым блоками.

На основании данных, полученных с вышеупомянутых датчиков, устройством осуществляются следующие действия:

- по температурам горячего и потушенного кокса и данным блока табличных значений теплоемкостей первым блоком вычисляется количество тепла, переданное одним килограммом горячего кокса циркулирующим газам в камере тушения - Q₁;

- по температуре горячих циркулирующих газов в косых ходах за камерой тушения, температуре охлажденных циркулирующих газов перед камерой тушения и данным блока табличных теплоемкостей вторым блоком вычисляется количество тепла, воспринятое от горячего кокса одним кубометром циркулирующих газов при нормальных условиях - Q₂;

- на основании значений Q₁ и Q₂ третьим блоком вычисляется удельный расход циркулирующих газов на тушение кокса (b) по соотношению:

Таким образом, согласно предложенному изобретению, при определении УРГ не требуются данные по расходу циркулирующих газов на собственно тушение кокса и по нагрузке блока УСТК по потушенному коксу, что упрощает и повышает точность определения УРГ и обеспечивает его непрерывное автоматическое определение.

Для повышения точности измерения температуры горячего кокса в нижней части форкамеры необходимо измерение температуры кокса в нескольких точках по периметру нижней части форкамеры с последующим усреднением.

Температура горячих циркулирующих газов за камерой тушения должна измеряться в косых ходах - до присадки холодного воздуха, изменяющей значение этой температуры. В связи с неравномерным распределением горячих циркулирующих газов по косым ходам температура газов в них имеет различные значения. Вследствие этого необходимо измерение температуры газов в нескольких точках по периметру камеры тушения в косых ходах.

Достаточно точное определение средней температуры потушенного кокса под дутьевым устройством в камере тушения при его непрерывной или комбинированной выгрузке УСТК, в которой используется контур рециркуляции, обеспечивается измерением температуры рециркулирующих газов в конуре рециркуляции, которая показывает среднюю температуру кокса в нижней конической части камеры тушения.

Второй вариант реализации устройства

Согласно второму варианту реализации изобретения, устройство автоматического определения удельного расхода циркулирующих газов установки сухого тушения кокса содержит:

по меньшей мере, один датчик температуры горячего кокса, который находится в нижней части форкамеры,

по меньшей мере, один датчик температуры рециркулирующих газов в упомянутом контуре рециркуляции,

по меньшей мере, один датчик температуры горячих циркулирующих газов в косых ходах за камерой тушения, до присадки в них воздуха на дожигание горючих составляющих,

по меньшей мере, один датчик температуры циркулирующих газов, которые подают в камеру тушения из системы циркуляции,

блок табличных значений теплоемкостей кокса и газов при различных температурах,

первый блок вычисления количества тепла, переданного циркулирующим газам одним килограммом горячего кокса в камере тушения (Q₁), при этом упомянутый первый блок соединен на входе с упомянутыми датчиками температуры горячего кокса и рециркулирующих газов и упомянутым блоком табличных значений,

второй блок вычисления количества тепла, воспринятого от кокса одним кубометром циркулирующих газов при нормальных условиях (Q₂), при этом упомянутой второй блок соединен на входе с упомянутыми датчиками температуры горячих и охлажденных циркулирующих газов и блоком табличных значений,

третий блок вычисления удельного расхода циркулирующих газов, соединенный на входе с упомянутыми первым и вторым блоками.

На основании данных, полученных с вышеупомянутых датчиков, устройством осуществляются следующие действия:

- по температуре горячего кокса и температуре рециркулирующих газов в контуре рециркуляции (равной температуре потушенного кокса) и данным блока табличных значений теплоемкостей вычисляется количество тепла, переданное одним килограммом горячего кокса циркулирующим газам в камере тушения - Q₁;

- по температуре горячих циркулирующих газов в косых ходах за камерой тушения, температуре охлажденных циркулирующих газов перед камерой тушения и данным блока табличных теплоемкостей вычисляется количество тепла, воспринятое от горячего кокса одним кубометром циркулирующих газов при нормальных условиях - Q₂;

- вычисляется удельный расход циркулирующих газов на тушение кокса (b), как отношение Q₁ к Q₂.

Краткое описание чертежей

При рассмотрении вариантов осуществления изобретения используется узкая терминология. Однако изобретение не ограничивается принятыми терминами и следует иметь в виду, что каждый такой термин охватывает все эквивалентные элементы, которые работают аналогичным образом и используются для решения тех же задач.

Фиг. 1 - изображена УСТК, согласно первому варианту реализации изобретения.

Фиг. 2 - изображена УСТК, согласно второму варианту реализации изобретения, которая содержит контур рециркуляции.

Фиг. 3 - изображено устройство автоматического определения удельного расхода циркулирующих газов УСТК.

Фиг. 4 - изображена зависимость температуры циркулирующих газов в косых ходах камеры тушения кокса от удельного расхода газов.

Фиг. 5 - изображена УСТК, согласно третьему варианту реализации изобретения, которая содержит контур рециркуляции.

Фиг. 6 - изображено устройство автоматического определения удельного расхода циркулирующих газов УСТК, изображенной на Фиг. 5.

На Фиг. 1 изображена УСТК, которая содержит вертикально ориентированную шахту, в верхней части которой расположена форкамера 1, камеру тушения 2 с системой косых ходов 3, расположенную под форкамерой 1. Систему циркуляции 4 газов в камере тушения 2, которая содержит бункер пылеуловитель 6, котел-утилизатор 6, циклоны 7, дутьевой вентиляторе, свечу 9 для сброса избыточного объема газов и дутьевое устройство 10, расположенное в нижней части камеры тушения 2. К нижней части камеры тушения 2 также примыкает система выгрузки 11 кокса из камеры тушения 2.

Подробное описание чертежей

На Фиг. 1 также изображены датчики:

12 - температуры горячего кокса;

15 - температуры холодного кокса;

13 - температуры горячих циркулирующих газов, в косых ходах 3;

14 - температуры охлажденных циркулирующих газов.

На Фиг. 2 изображена УСТК, согласно второму варианту реализации изобретения, которая дополнительно содержит контур рециркуляции 20.

При этом температуру потушенного кокса после дутьевого устройства 10 по ходу движения кокса, определяют путем измерения температуры рециркулирующих газов в контуре рециркуляции 20 с помощью датчика 21.

На Фиг. 3 схематично изображено устройство автоматического определения удельного расхода циркулирующих газов УСТК, согласно первого (Фиг. 1) и второго (Фиг. 2) вариантов реализации устройства.

Устройство автоматического определения удельного расхода циркулирующих газов УСТК, согласно первому варианту реализации, которое изображено на Фиг. 1 и Фиг. 3, содержит:

12 - датчик температуры горячего кокса;

15 - датчик температуры холодного кокса;

13 - датчик температуры горячих циркулирующих газов;

14 - датчик температуры охлажденных циркулирующих газов;

16 - блок табличных значений теплоемкостей кокса и газов при различных температурах;

17 - первый блок вычисления количества тепла (Q₁), переданного циркулирующим газам одним килограммом горячего кокса в камере тушения 2. При этом первый блок 17 соединен на входе с датчиками температуры горячего 12 и потушенного 15 кокса и блоком 16 табличных значений;

18 - второй блок вычисления количества тепла (Q₂), воспринятого от кокса одним кубометром циркулирующих газов при нормальных условиях. При этом второй блок 18 соединен на входе с датчиками температуры горячих 13 и охлажденных циркулирующих газов 14 и блоком 16 табличных значений;

19 - третий блок вычисления удельного расхода циркулирующих газов, соединенный на входе с первым 17 и вторым 18 блоками.

Устройство автоматического определения удельного расхода УСТК, согласно второму варианту реализации, которое изображено на Фиг. 2 и Фиг. 3, содержит:

12 - датчик температуры горячего кокса;

21 - датчик температуры рециркулирующих газов в контуре рециркуляции 20;

13 - датчик температуры горячих циркулирующих газов;

14 - датчик температуры охлажденных циркулирующих газов;

16 - блок табличных значений;

17 - первый блок вычисления количества тепла, переданного циркулирующим газам одним килограммом горячего кокса в камере тушения (Q₁). При этом первый блок 17 соединен на входе с датчиками температуры горячего кокса 12 и датчиком 21 температуры рециркулирующих газов и блоком 16 табличных значений;

18 - второй блок вычисления количества тепла (Q₂), воспринятого от кокса одним кубометром циркулирующих газов при нормальных условиях. При этом второй блок 18 соединен на входе с датчиками температуры горячих 13 и охлажденных циркулирующих газов 14 и блоком 16 табличных значений;

19 - третий блок вычисления удельного расхода циркулирующих газов, соединенный на входе с первым 17 и вторым 18 блоками.

Первый вариант реализации изобретения

В процессе работы УСТК, изображенной на Фиг. 1, происходит загрузка горячего кокса в форкамеру 1, который перемещается из форкамеры 1 в камеру тушения 2 в результате выгрузки кокса через средство выгрузки кокса 11, которое примыкает к нижней конической части камеры тушения 2. В нижней части форкамеры 1 установлены по всему периметру датчики 12 температуры горячего кокса, которые связаны с входом первого блока 17.

Через дутьевое устройство 10 охлажденные циркулирующие газы поступают в нижнюю часть камеры тушения 2. В камере тушения 2 циркулирующие газы движутся противотоком горячему коксу, что обеспечивает эффективный теплообмен, в результате которого горячий кокс отдает свое тепло циркулирующим газам. Нагретые в камере тушения 2 циркулирующие газы отводятся из нее через систему косых ходов 3, которая расположена в верхней части камеры тушения 2. С помощью датчиков 13 определяют температуру горячих циркулирующих газов в косых ходах 3 за камерой тушения 2, при этом датчики 13 связаны с входом второго блока 18.

Из камеры тушения 2 через косые хода 3 горячие циркулирующие газы отводятся в бункер 5 в котором происходит их обеспыливание. Из бункера 5 горячие циркулирующие газы отводятся в котел-утилизатор 6, в котором происходит охлаждение горячих циркулирующих газов. Из котла-утилизатора 6 охлажденные циркулирующие газы отводятся в циклоны 7 в которых происходит тонкое обеспыливание циркулирующих газов. После циклонов 7 циркулирующие газы через дутьевое устройство 10 отводятся в камеру тушения 4. При этом на входе охлажденных циркулирующих газов в дутьевое устройство 10 установлен датчик 14 температуры охлажденных циркулирующих газов, который соединен с входом второго блока 18.

Движение циркулирующих газов обеспечивается с помощью дутьевого вентилятора 8, а избыточный объем циркулирующих газов, который образовался в системе циркуляции 4 в результате присосов воздуха, отводится через свечу 9.

В процессе выгрузки кокса из камеры тушения 2 через средство выгрузки кокса 11, которое примыкает к нижней конической части камеры тушения 2, расположены датчики 15 температуры холодного кокса, которые соединены с входом первого блока 17.

На основании данных, полученных от датчиков 12, 13, 14 и 15, осуществляются следующие действия:

- по температуре горячего и потушенного кокса и данным блока табличных значений 16 первым блоком 17 определяется количество тепла (Q₁), переданное одним килограммом горячего кокса циркулирующим газам в камере тушения 2. Полученные данные значений Q₁ с первого блока 17 передаются в третий блок 19;

- по температуре горячих циркулирующих газов в косых ходах 3 за камерой тушения 2, температуре циркулирующих газов перед камерой тушения 2 и данным блока табличных значений 16 теплоемкостей блоком вычисления 18 определяется количество тепла (Q₂), воспринятое от горячего кокса одним кубометром циркулирующих газов при нормальных условиях. Полученные данные значений со второго блока 18 передаются в третий блок 19;

- на основании значений Q₁ и Q₂ третий блок 19 производит вычисление удельного расхода циркулирующих газов на тушение кокса (b), как отношение Q₁ к Q₂,

- полученные данные удельного расхода (b) передаются на пульт управления УСТК (на фигурах не изображен).

Второй вариант реализации изобретения

В процессе работы УСТК, изображенной на Фиг. 2, происходит загрузка горячего кокса в форкамеру 1 в нижней части которой установлены по всему периметру датчики 12 температуры горячего кокса, которые связаны с входом первого блока 17.

Через дутьевое устройство 10 охлажденные в котле-утилизаторе 6 циркулирующие газы поступают в нижнюю часть камеры тушения 2. В камере тушения 2 циркулирующие газы движутся противотоком горячему коксу, что обеспечивает эффективный теплообмен, в результате которого горячий кокс отдает свое тепло циркулирующим газам. Нагретые в камере тушения 2 горячие циркулирующие газы отводятся из нее через систему косых ходов 3, которая расположена в верхней части камеры тушения 2. С помощью датчиков 13 определяют температуру горячих циркулирующих газов в косых ходах 3 за камерой тушения 2, при этом датчики 13 связаны с входом второго блока 18.

К средству выгрузки 11 кокса примыкает контур рециркуляции 20, при этом часть циркулирующих газов из камеры тушения 2 отводится в средство выгрузки 11, из которого они отводятся по контуру рециркуляции 20 в виде рециркулирующих газов. В контуре рециркуляции 20 установлен датчик 21 температуры рециркулирующих газов, который связан с входом первого блока 17.

На основании данных, полученных от датчиков 12, 13, 14 и 21, осуществляются следующие действия:

- по температуре горячего кокса и температуре рециркулирующих газов (равной температуре потушенного кокса) и данным блока табличных значений 16 теплоемкостей первым блоком 17 определяется количество тепла (Q₁), переданное одним килограммом горячего кокса циркулирующим газам в камере тушения 2. Полученные данные значений Q₁ с первого блока 17 передаются в третий блок 19;

- по температуре горячих циркулирующих газов в косых ходах 3 за камерой тушения 2, температуре циркулирующих газов перед камерой тушения 2 и данным блока табличных значений 16 блоком вычисления 18 определяется количество тепла (Q₂), воспринятое от горячего кокса одним кубометром циркулирующих газов (при нормальных условиях). Полученные данные значений Q₂ со второго блока 18 передаются в третий блок 19;

- на основании значений Q₁ и Q₂ третий блок 19 производит вычисление удельного расхода циркулирующих газов на тушение кокса (b), как отношение Q₁ к Q₂,

- полученные данные удельного расхода (b) передаются на пульт управления УСТК (на фигурах не изображен).

На Фиг. 4 приведены зависимости температуры горячих циркулирующих газов в косых ходах камеры тушения кокса от УРГ, построенные, согласно предложенному изобретению, для горячего кокса с температурой от 950 до 1050°С с интервалом 25°С (график 1 - 1050°С; график 2 - 1025°С; график 3 - 1000°С; график 4 - 975°С; график 5 - 950°С) при следующих средних значениях других параметров УСТК:

- температура потушенного кокса = 200°С;

- зольность кокса = 10%;

- температура охлажденных циркулирующих газов перед камерой тушения = 160°С;

- расчетный состав циркулирующих газов, %: СО₂=10,0, СО=12,0, Н₂=4,5, О₂=0,5, N₂=73.

Основным параметром, определяющим УРГ, является температура циркулирующих газов в косых ходах 3. Температура горячего кокса оказывает меньшее влияния.

При отклонении температуры горячего кокса от среднего расчетного значения 1000°С (линия 4 на Фиг. 4) в пределах ±50°С погрешность расчетов не превышает ±3,9%. При отклонении температуры охлажденных циркулирующих газов перед камерой тушения 3 в пределах ±25°С погрешность расчетов не превышает 0,2%. При отклонении температуры потушенного кокса в пределах ±25°С погрешность расчетов не превышает 0,2%. Влияние отклонения зольности в пределах ±2%, а также изменения состава циркулирующих газов в рабочем диапазоне незначительно влияет на точность расчетов.

В литературных источниках температура горячего кокса находится в пределах 1000-1050°С, поэтому представляет практический интерес зависимость между температурой горячих циркулирующих газов за камерой тушения и УРГ при средней температуре горячего кокса 1025°С. В результате УРГ определяется по следующему соотношению:

где - теплосодержание горячих циркулирующих газов за камерой тушения, до присадки в них воздуха на дожигание горючих составляющих,

А=330, В=51,4 при использовании в расчетах единицы тепла «калория»;

А=1380, В=215 при использовании в расчетах единицы тепла «джоуль».

При отклонении температуры горячего кокса от среднего расчетного значения 1025°С (линия 2 на Фиг. 4) в пределах ±25°С точность расчетов не превышает ±1,9% при вышеуказанных отклонениях параметров: температуры охлажденных циркулирующих газов перед камерой тушения, температуры потушенного кокса и зольности.

С учетом выше изложенного соотношение (5) и построенная графическая зависимость - Фиг. 4, линия 2 - имеют универсальный характер и могут быть эффективно использованы в качестве инструмента для анализа существующих и разрабатываемых конструкций и режимов работы УСТК.

Для реализации автоматического контроля УРГ с использованием соотношения 5 требуется измерение только температуры циркулирующих газов в косых ходах 3 камеры тушения 2 см. Фиг. 5. При этом устройство автоматического определения УРГ см. Фиг. 6 содержит:

13 - датчик температуры горячих циркулирующих газов;

16 - блок табличных значений;

17 - первый блок вычисления количества тепла (Q₁), в котором для Q₁ поумолчанию установлен показатель А.

18 - второй блок вычисления количества тепла (Q₂), воспринятое от кокса одним кубометром циркулирующих газов при нормальных условиях. При этом Q₂ определяется по следующему соотношению ( - В);

19 - третий блок вычисления удельного расхода циркулирующих газов, соединенный на входе с первым 17 и вторым 18 блоками.

Таким образом, использование предложенного изобретения обеспечивает автоматическое непрерывное определение УРГ.

Понятно, что предложенное изобретение не ограничивается примерами, которые представлены выше.

Так, например, очевидно, что для увеличения надежности и точности определения УРГ возможен вариант реализации изобретения, согласно которому одновременно измеряют температуру потушенного кокса в нижней конической части камеры тушения и производят измерение температуры рециркулирующих газов в контуре рециркуляции. При этом устройство автоматического определения удельного расхода циркулирующих газов УСТК содержит:

12 - датчик температуры горячего кокса;

13 - датчик температуры горячих циркулирующих газов;

14 - датчик температуры охлажденных циркулирующих газов;

15 - датчик температуры холодного кокса;

21 - датчик температуры рециркулирующих газов в контуре рециркуляции 20;

16 - блок табличных значений;

17 - первый блок вычисления количества тепла (Q₁), переданного циркулирующим газам одним килограммом горячего кокса в камере тушения 2, при этом первый блок 17 соединен на входе с датчиками температуры горячего 12 и холодного 15 кокса, датчиком 21 температуры рециркулирующих газов и блоком табличных значений 16. Первый блок 17 на основании данных датчиков 12 и 21 определяет температуру горячего кокса, при этом в случае сильного расхождения данных датчиков 12 и 21 можно легко установить их поломку, что также является преимуществом предложенного изобретения;

18 - второй блок вычисления количества тепла (Q₂), воспринятое от кокса одним кубометром циркулирующих газов при нормальных условиях, при этом второй блок 18 соединен на входе с датчиками температуры горячих 13 и охлажденных 14 циркулирующих газов и блоком табличных значений 16;

19 - третий блок вычисления удельного расхода циркулирующих газов, соединенный на входе с первым 17 и вторым 18 блоками.

Технический результат

Техническим результатом предложенного изобретения является автоматическое непрерывное определение удельного расхода циркулирующих газов УСТК.

Список литературы

1. Теплицкий М.Г., Гордон И.З. и др. Сухое тушение кокса М.: Металлургия, 1971, с. 139

2. Кудрявая B.C., Менякина B.C., Толмакова В.А. Повышение эффективности УСТК. // Кокс и химия. 1986. №2. С. 55-56.