7.2. Режим обогрева коксовых печей, эксплуатируемых в особых условиях

На коксовых батареях, имеющих значительный износ кладки и отопительной системы, при которых затруднена нормальная эксплуатация отдельных печей, возможно наличие камер коксования постоянно или временно работающих на особых режимах. Это печи на удлиненных оборотах: несерийные, загружаемые неполным грузом; выведенные из эксплуатации на ремонт; смежные с ремонтируемыми печами буферные камеры с коксом или с перемычками, из которых кокс в течение ремонта не выдается, и полубуферные, то есть смежные с буферными, из которых кокс выдается на удлиненных оборотах по готовности. Кроме этого, при невозможности дальнейшей эксплуатации и нецелесообразности проведения ремонтов отдельные камеры могут выводиться из эксплуатации и засыпаться боем кирпича - "буриться".

В случаях "бурения" кокса печи, оставшиеся с коксом (забуренные), так же как и все перечисленные выше, требуют особых условий обогрева, соответствующих тому или иному состоянию печей и способу их эксплуатации. При этом следует иметь в виду, что несвоевременная или неправильная коррекция режима печей, эксплуатируемых в особых условиях, может нанести непоправимый ущерб смежным камерам. При "забуривании" кокса по причине его неготовности более чем в трех-четырех печах подряд в одной серии следует остановить выдачу на всей батарее до полного поспевания кокса, но не менее чем на 30 - 40 мин.

При неготовности кокса в одной печи, по всей длине камеры коксования, она должна выводиться из серии до полной готовности кокса без снижения температуры в простенках, обогревающих эту печь.

При неготовности кокса только в районе крайнего вертикала перед выдачей кокса из печи должна быть произведена зачистка (удаление неготовой части "пирога"). При "бурении" кокса из-за неготовности не следует пытаться выдавать его повторно, не выполнив предварительно все необходимые мероприятия с выводом печи из серии на период до полной готовности кокса. Если вывод из серии этих печей продолжался более часа, то выдача кокса из смежных печей должна производиться только при его полной готовности. Массовое "забуривание" кокса из-за перегрева, как правило, связано с длительными простоями выдачи и несвоевременным выполнением описанных в предыдущем разделе мероприятий.

В таких случаях температуры в простенках должны выдерживаться в соответствии с режимом коксовых печей, рекомендуемым при длительной остановке выдачи кокса. При "бурении" кокса от перегрева в одной печи ни в коем случае нельзя производить повторного толкания. Печь следует вывести из серии, снизить температуру в смежных простенках на 100 - 150 °С и только через 5 - 6 ч после этого производить повторное толкание, при условии извлечения из печи смятого кокса с машинной стороны и кокса в районе головочных вертикалов коксовой стороны камеры коксования.

Выдачу кокса из соседних печей можно производить только при полной готовности, как правило, с выводом их из серии. За период удаления "забуренного" кокса из камер коксования в последних происходит охлаждение и разграфичивание кладки, а также нарушение, либо полное выпадение ранее нанесенной торкретмассы. В связи с этим после удаления кокса камера должна тщательно осматриваться для определения объема ремонтов, необходимых для устранения разрушений в кладке, армировании и обогреве, которые приводили к "забуриванию" кокса. Для загрузки шихты в камеры коксования после удаления из них кокса простенки должны быть нагреты до рабочих температур, заторкретированы и заграфичены путем подачи в них газов из газосборников.

Если после "бурения" кокс не удаляется из камер, а остается в них по каким-либо причинам, то в таких печах должен поддерживаться, кроме указанных температурных режимов, гидравлический режим, обеспечивающий сохранение положительного давления в камерах на период полного удаления кокса с тем, чтобы избежать его горения и ошлаковывания стен. При этом печь включается только в один газосборник, на другом стояке этой печи закрывается крышка и гидравлический клапан. Если в течение следующих 24 часов кокс не будет выдан из такой печи, то кла­пан работающего стояка следует закрыть наполовину.

На батареях, оборудованных стояками с гидроприводами, если забуренный кокс остается в камерах, предварительно рассоединяются рычажные устройства для раздельного открывания и закрывания крышек стояков. Вывод отдельных печей из заданной серии, то есть перевод их на удлиненный оборот, может быть вызван различными причинами, главным образом, неудовлетворительным состоянием кладки и невозможностью поддерживать температуры, обеспечивающие готовность кокса за время заданного для всей батареи оборота печей. Печи выводятся из серии также и в случае их расположения рядом с ремонтным участком (полубуферные), "забуренными", "забученными" печами, то есть при вынужденном снижении температур в смежных отопительных простенках. Температура в простенках, обогревающих несерийные печи, устанавливается из расчета понижения на 15 - 20 °С на каждый час удлинения периода коксования. Если несерийные печи расположены с двух сторон одного простенка, то температуры в нем следует понижать на 20 -25 °С на каждый час удлинения периода коксования. При этом, во всех случаях, температуры в контрольных вертикалах простенков не следует снижать ниже 1140 °С с машинной и 1180 °С с коксовой сторон по замеру пирометром без поправки на приведение к 20-ой секунде.

Период коксования несерийных печей устанавливается по готовности кокса, исходя из фактически возможной температуры в простенках с последующей корректировкой температур машинной и коксовой сторон таким образом, чтобы в любых двух смежных простенках одной стороны температуры различались не более чем на 80 - 100 °С. В качестве примера ниже приводится ориентировочный расчет требуемых температур в простенках, смежных с несерийной печыо: заданный период коксования на батарее - 15 ч; заданные температуры в контрольных вертикалах батареи: машинная сторона - 1280 °С, коксовая сторона - 1320 °С. Фактически возможные в связи с плохим состоянием отопительной системы температуры (°С) в простенках, смежных с данной печью:

Сторона	Машинная	Коксовая
Левый простенок	1280	1200
Правый простенок	1250	1320

В этом случае усредненная температура в простенках с машинной стороны равна (1280 + 1250)/2 = 1265 °С. Разность температур между смежными простенками коксовой стороны чрезмерно велика (120 °С), поэтому в правом простенке температуру следует снизить до 1290 °С. В этом случае усредненная температура коксовой стороны составит (1200 + 1290)/2 = 1245 °С. Следовательно, усредненные температуры ниже заданных для всей батареи на 15 °С с машинной стороны и на 75°С с коксовой стороны. При температуре ниже требуемой на 75°С период коксования должен быть удлинен на 75/20 = 3,7 ч и составит около 19 ч. Во избежание перегрева машинной стороны усредненная температура на ней должна быть снижена на те же 75 °С, что составит 1280 - 75 = 1205 °С.

В левом простенке машинной стороны температура не должна быть выше, чем с коксовой и поэтому устанавливается 1190 °С, тогда в правом простенке следует установить: (1205x2) - 1190 = 1220 °С. В итоге, получаем ориентировочный температурный режим простенков (°С):

Сторона	Машинная	Коксовая
Левый простенок	1190	1200
Правый простенок	1220	1290

Указанный режим корректируется по готовности кокса несерийных и смежных с ними печей. Если печь выведена из серии на сравнительно небольшой срок (период разбуривания, небольшого ремонта и т.д.), то поддержание в простенках пониженных температур может осуществляться за счет периодического отключения от обогрева. Отключать простенки рекомендуется не более чем на четыре кантовки подряд, после чего они должны быть включены не менее, чем на две кантовки, затем при необходимости их можно вновь отключать не более, чем на четыре кантовки и т.д. При этом нет необходимости проводить специальные регулировочные работы.

При переводе печей на постоянную или длительную работу с удлиненными периодами коксования следует проводить регулировочные работы с уменьшением подачи тепла, соответственно, удлинению оборота и заменой регулировочных средств. Так, например, при удлинении периода коксования с 15 до 19 ч подача тепла должна быть уменьшена в 19/15 = 1.26 раза, т.е. на 26 % или на 13 % в каждом из полупростенков. Если простенок имеет с обеих сторон печи, работающие на удлиненных периодах коксования, то обе величины снижения тепла суммируются.

В недогруженных печах, в зависимости от величины недогруза, выделяется меньшее количество газа, чем при нормальной загрузке, а величина подсводового пространства в зоне недогруза больше. Совокупность указанных факторов приводит к увеличению времени пребывания газов в подсводовом пространстве, перегреву их, разложению тяжелых углеводородов и повышенному уносу сажи. Количество сажи, заграфичивание подсводового пространства, забивание газоотводящей арматуры и ухудшение качества смолы при недогрузе камер шихтой в значительной, по существу определяющей, степени зависят от температурного режима простенков, смежных с недогружаемой камерой. Температурный режим недогружаемых печей должен устанавливаться из такого расчета, чтобы исключить интенсивное разложение газов и определяется величиной недогруза и состоянием, смежных с недогружаемой, камер коксования.

Пример регулировки режима обогрева при различной величине недогруза печей: при недогрузе 1/2 бункера температуры в контрольных вертикалах целесообразно оставить на уровне заданных, но следует снизить на 15 - 25 °С температуру в вертикалах, расположенных в зоне недогруза за счет изменения расстановки регулировочных средств в отопительных каналах и формы температурной кривой. Печь при этом остается в серии (если нет других причин для вывода ее из серии). Режим обогрева смежных с недогружаемой печью простенков изменяется путем уменьшения подачи тепла с учетом величины недогруза камеры шихтой.

Пример расчета изменения режима: полная норма загрузки 15 т, в том числе: для машинной стороны 48.5 % масс- 5,275 т; для коксовой стороны 51.5 % масс. – 7,725 т. Установленная норма разовой загрузки для данной печи 12 т, т.е. недогруз 3 т с коксовой стороны. Потребность в подводе тепла для данной печи на коксовую сторону снижается на 3/7,725x100 = 38,83 % масс, или 19,4 % масс.в каждом из полупростенков, обогревающих эту печь.

При обогреве батареи коксовым газом уменьшаются на рассчитанную величину проходные сечения в арматуре коксового газа и в воздушных сечениях газовоздушных клапанов. Затем снижается разрежение в спаренных регенераторах нисходящего потока до получения прежних значений давления в регенераторах восходящего потока данного простенка.

На печах системы ПВР эти изменения делаются на обеих кантовках. При обогреве доменным газом перепад разрежений между восходящим и нисходящим потоками уменьшается пропорционально квадрату требуемого уменьшения количества подаваемого тепла, а проходное сечение воздушного окна газовоздушного клапана - прямо пропорционально.

Например: При нормальной величине разовой загрузки режим обогрева установлен следующий Р, (Па):

	Газовый регенератор	Воздушный регенератор
Восходящий поток	36	30
Нисходящий поток	90	96

Средняя величина разрежения нисходящего потока равна 93 Па. В этом случае перепад разрежений ΔР между нисходящим и восходящим потоками составит ΔР_Г = 93 - 36 = 57 Па - по газовому регенератору, ΔР_В = 93 - 30 = 63 Па — по воздушному регенератору. Раскрытие воздушного окна составляет 650 см². Требуемое уменьшение подачи тепла 19.4 %. Уменьшенный перепад разрежения по газу 57/(1.194)² = 40 Па; по воздуху 63/(1.194)² = 44 Па. Перепады разрежений между газовым и воздушным регенераторами на восходящем и нисходящем потоках должны оставаться равными 6 Па. Принимаем, исходя из опыта регулирования, что 30 % изменения перепада отразится на восходящем потоке и 70 % на нисходящем. Таким образом, разрежение на восходящем потоке газового регенератора увеличится на (57 - 40)х 0,3 = 5.1 Па, а на нисходящем уменьшится на (57 - 40)х0.7 = 11,9 Па. Соответственно, на восходящем потоке воздушного регенератора разрежение увеличится на (66 - 44)х0.3 = 5,7 Па, а на нисходящем уменьшится на (66 - 44)х0.7 = 13,3 Па, следовательно, режим на глазках регенераторов устанавливается следующим Р, (Па):

Восходящий поток		Нисходящий поток
Газ	41	Газ	78
Воздух	36	Воздух	83

Раскрытие воздушных окон газовоздушных клапанов составит 650/1.19 = 546 см². Рассчитанный выше температурный и гидравлический режим корректируется по фактической готовности кокса, температуре подсводового пространства и температурам в простенках, по готовности смежных печей, а также по давлению под лючками вертикалов восходящего потока. Режим работы смежных печей при этом по возможности не меняется. При недогрузе на 1 – 1,5 бункера с коксовой стороны снижается подача тепла в соответствии с уменьшенной величиной загрузки согласно приведенному выше расчету. Кроме этого, дополнительно производится снижение температур в контрольных вертикалах на 20 - 30°С в зависимости от величины недогруза, то есть понижается температура в полупростенке. Печь должна отключаться от газосборника со стороны недогруза с установкой заглушки. Для постоянного контроля за режимом недогружаемых печей при подсчете Кб к установленным поправкам на приведение к 20 добавляется для простенков, смежных с недогружаемой печью, разница температур между заданными для батареи, в целом, и установленным для указанных простенков. С учетом указанной поправки температура этих простенков учитывается при подсчете Kg.

Режим работы смежных печей не изменяется. Печи, которые вынуждены по состоянию кладки или по другим причинам систематически недогружать на 1/2 бункера и более, подлежат выводу в ремонт. Как уже отмечалось выше, при проведении капитальных ремонтов групп печей важным является обеспечение правильного температурного режима буферных и полубуферных печей. В буферных печах, которые остаются на время ремонта с коксом, должны поддерживаться температуры в простенках, граничащих с ремонтным участком, на уровне 950 - 1050°С, а в простенках, граничащих с полубуферными печами, на уровне 1 150 - 1200 "С.

В буферной печи с коксом один стояк должен быть отключен от газосборника и крышка закрыта, в другом стояке клапан должен быть открыт наполовину, а крышка стояка закрыта. В полубуферных печах температуры в простенках со стороны буферных печей должны поддерживаться на уровне 1150 - 1200°С, а со стороны печей, работающих на плановом обороте, - такие, как во всех простенках. В полубуферных печах один стояк должен отключаться от газосборника на 15-ом часу после загрузки, а крышки обоих стояков должны быть закрыты. Перед включением в нормальную работу буферные и полубуферные печи должны быть нагреты до рабочих температур, а стены камер тщательно заторкретированы.

Нарушения нормальной работы газоотводящей арматуры

Выходящие из камеры коксования парогазовые продукты содержат пары высоко- и низкомолекулярных веществ, а также, особенно в период загрузки и сразу после нее, некоторое количество угольной пыли. При резком охлаждении прямого коксового газа в колене, клапанной

коробке стояка, газосборнике происходит забивание этой газоотводящей арматуры. Основные причины забивания отложениями газоотводящей арматуры и нарушений работы газосборников, а, следовательно, гидравлического режима печей следующие: недостаточное давление аммиачной воды на орошение, неудовлетворительное состояние орошения (забивание аммиакопроводов, отсутствие форсунок, неправильная их установка, неучтенные потери воды и т.д.), перетоки охлажденного газа между газосборниками машинной и коксовой сторон через подсводовое пространство камер коксования вследствие разного давления газа в газосборниках.

Охлажденный газ перетока понижает до точки росы температуру тяжелых погонов, содержащихся в газах, выделяющихся при коксовании, происходит осаждение тяжелых погонов на внутренней поверхности труб, колен и клапанных коробок стояков. При недогрузах печей и работе без планирования шихты увеличивается образование "пироуглерода" в продуктах, частицы которого увлекаются конденсирующимися погонами смолы, вследствие чего резко увеличивается количество отложений в газоотводящей арматуре и в газосборниках. Потемнение кладки у газоотводящего люка и в подсводовой части камер коксования указывает на наличие перетоков сырого газа между газосборниками через подсводовое пространство камер коксования. С целью исключения этих перетоков нужно обеспечить равенство давлений аммиачной воды в форсунках одноименных печей с машинной и коксовой сторон, для чего периодически проводить соответствующие измерения с помощью переносных манометров. На батареях, оборудованных двумя газосборниками, необходимо поддерживать в них одинаковое давление. Перепад давлений между газосборниками машинной и коксовой сторон должен быть всегда нулевым и поддерживаться автоматически при помощи регуляторов.

При увеличении оборота печей свыше 20 ч при наличии двух газосборников за 3 - 4 ч до выдачи кокса необходимо отключать одну из сторон камеры от газосборника. В практике эксплуатации коксовых батарей известны аварии, вызываемые закупоркой фусовыми отложениями газосборников, смоляных переточных ящиков и газопроводов прямого газа. Причина аварий - недогрузы печей, неудовлетворительное обслуживание газоотводящего оборудования и нарушение гидравлического и температурного режимов газосборников, в результате чего происходит обильное отложение фусов и сажистых образований непосредственно в перекидном и отводящем газопроводах. При этом значительные количества фусообразной массы одновременно обрушиваются с горизонтального участка отводящего газопровода и закупоривают сход воды и смолы из смоляного ящика в газопровод прямого газа.

Сход воды может через некоторое время самостоятельно возобновиться, частично или полностью. Однако, в результате падения с горизонтального участка отводящего газопровода вес новых порций смоляных отложений, нарушения схода воды неотвратимо повторяются, и положение усугубляется вплоть до полной закупорки смоляного ящика со стороны газопровода прямого газа. Поскольку при этом орошение газосборника машинной стороны приходится частично или полностью прекращать, создаются условия, когда на отходящем газопроводе соединяются потоки охлажденного и горячего газа, что сопровождается резким увеличением конденсации и отложениями смолы в перекидном и особенно в отводящем газопроводах. Поэтому процесс накопления отложений быстро прогрессирует и, если оперативные меры по удалению отложений запаздывают, происходит заполнение отложениями всего тракта отвода газа. При этом не только полностью прекращается сход воды из газосборника, но зачастую затрудняется также и отсос газа. На определенной стадии развития указанной выше аварии происходит также ускоренное накопление отложений в газосборнике под вертикальным участком перекидного газопровода машинной стороны, (отложения падают с горизонтального участка) и создается угроза закупорки смоляного ящика также со стороны газосборника.

Промедление с устранением аварии одновременно вызывает быстрое забивание колен стояков, клапанных коробок, оросительной системы, происходит деформация газоотводящего оборудования и быстрый выход его из строя в целом. Признаками закупорки смоляного ящика со стороны газопровода прямого газа являются: перелив воды из ящика, переполнение газосборника, уменьшение уровня воды в газопроводе прямого газа или отсутствие ее, если произошла полная закупорка смоляного ящика. Закупорка смоляного ящика со стороны газосборника будет проявляться переполнением газосборника водой (даже при отсутствии отложений в полости самого ящика), выходом воды через неплотности газоотводящего оборудования (пробки на клапанных коробках, стыки колен с клапанными коробками и пр.), уменьшением уровня воды в смоляном ящике и газопроводе прямого газа или отсутствием ее при полной закупорке патрубка, соединяющего газосборник со смоляным ящиком. При полной закупорке стока воды и несвоевременном принятии мер могут создаваться условия для заполнения водой газосборника и попадания воды в печи. При закупорке смоляного ящика со стороны газопровода прямого газа уменьшается расход воды на газосборник машинной стороны за счет прекращения работы гидросмологонов и закрытия кранов на торцах газосборника. Если после этого перелив воды из смоляного ящика не прекратится, то следует отключить до 80 - 90 % печей от газосборника машинной стороны, целесообразно оставить свежезагруженные печи. Уменьшается общий расход воды на орошение клапанных коробок машинной стороны до температуры в газосборнике не выше 150 °С.

В случае полной закупорки схода воды в газопровод прямого газа и необходимости дополнительного уменьшения подачи воды на газосборник (уменьшения тем самым перелива из смоляного ящика) частично прикрываются краны орошения клапанных коробок на печах, отключенных от газосборника с машинной стороны. После этого по специальному плану производится ремонт и очистка газосборника и газоотводящей арматуры.