IIo делам нзабретеннй н аткрытнй (53) УД К 66.012.1 (088.8) В. В. Лозовская, Л. Н. Тютюник, Л. И. Атаманчук, В. А. Быстров, А. Н. Минасов и К. Г. Лавров (72) А вторы изобретения

Днепропетровский химико-технологический институт им, Ф. Э. Дзержинского и Государственный всесоюзный институт по проектированию предприятий коксохимической промышленности (7 l ) Заявители (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ

ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО РЕЖИМА УСТАНОВКИ

СУХОГО ТУШЕНИЯ КОКСА

Изобретение относится к деструктивной перегонке углеродсодержащих материалов с целью получения газа, кокса, а точнее, к охлаждению или тушению кокса, и может быть использовано на установках сухого тушения кок-са (УСТК) коксохимических производств.

Используемые на отечественных и зарубежных УСТК автоматические системы контроля не в полной мере отражают физическую сущность основных процессов, происходящих в камере тушения (КТ), в котле-утилизаторе (КУ) и в блоке УСТК.

Угар кокса, который имеет место во всех

УСТК, а также расход циркуляционного газа на действующих производствах вообще не определяются.

Количество тепла, дополнительно возникающее на выходе КТ в результате утара кокса, колеблется в пределах (12 вЂ” 15%) от суммарного количества тепла циркуляционного газа.

Количество тепла, которое уносится паром и циркуляционным газом считают только в группе учета службы КИП. Аналоговых измерений этих величин на действующих УСТК не

2 производят, что эатрудняет.действенный оперативный контроль данного технологического процесса.

Известно устройство для автоматического контроля технологического режима установки сухого тушения кокса, содержащее блоки измерения температуры кокса, циркуляционного газа, перегретого пара, расхода перегретого пара, блоки вычисления количества телла в горячем коксе, циркуляционном газе и вырабатываемом паре (1).

Известное устройство имеет ряд недостатков, которые заключаются в следующем: не учтено приращение количества тепла в циркуляционном газе на выходе камеры тушения за счет угара, не решен вопрос практического измерения расхода циркуляционного газа, не учтено изменение теплоемкости циркуляционного газа с иэменен1тем температуры; не учтено изменение знтальпии пара с изменением его температуры, не учтено количество кокса, поступающего в камеру тушейия эа единицу времени.

3447 4 измерения содержания СО 4 в циркуляционном газе на входе в КТ; узел измерения содержания СО 5 в циркуляшюнном га!<. H;1 выходе из ICT; узел измерения перепада давлений 6 на дымососе; узел измерения температуры 7 циркуляционного га.за на входе из КТ; узел измерения температуры 8 циркуляционного газа на выходе из КТ; узел измерения расхода 9 вырабатываемого перегретого пара, узел измерения температуры !О пара на входе

КУ; узел измерения температуры 1 кокса в зоне косых ходов КТ.

В состав этого блока также входят информационно-преобразовательные элементы 12 вЂ” 22, позволяющие учесть ряд постоянных коэффициентов: блок Б вЂ” вычисление количества тепла, содержащегося в поступающем в КТ раскаленном коксе с учетом его угара; блок ВвЂ” вычисление количества тепла, содержащегося в циркуляционном газе на выходе из КТ; блок Г вЂ” вычисление количества тепла, содержащегося в вырабатываемом паре; блок pвЂ” вычисление теплотехнического КПД камеры ту- . шения; блок Е вЂ” вычисление теплотехнического

КПД КУ; блок Ж вЂ” вычисление теплотехнического КПД блока УСТК.

Выходы узлов 1 вЂ” 11 и элементов 12 вЂ” 22 блока A соответственно соединены с блоками

Б, В и Г.

30 В вычислительном блоке Б реализуется формула для определения суммарного количест- ва тепла, поступающего в камеру тушения с раскаленным коксом и выделившегося при угаре кокса в КТ

3 76

Цель изобретения -- повышение эффективности оперативного контроля технологических режимов КТ, КУ и блока УСТК, что позволит более своевременно и надежно поддерживать их оптимальные технологические режимы, а также безопасность УСТК.

Это достигается тем, что устройство дополнительно содержит последовательно соединенные блоки измерений приращений окиси и двуокиси углерода в циркуляционном газе, перепада давления циркуляционного газа на дымососе, числа загрузок кокса, а также блоки вычисления расхода циркуляционного газа, количества тепла, находящегося в охлаждасмом коксе, количества тепла в циркуляционном газе, количества тепла в перегретом паре, при этом выход блока вычисления количества тепла в охлаждаемом коксе связан с блоками вычисления КПД камеры тушения и всего блока установки сухого тушения кокса, выход блока вычисления количества тепла в циркуляционном газе соединен с блоками КПД камеры тушения и котла-утилизатора, а выход блока вычисления количества тепла в перегретом парс подключен к блокам вычисления КПД котла-утилизатора и всего блока установки сухого тушения кокса.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства, на фиг. 2 вЂ” измсрительно-вычислительная схема.

Устройство для автоматического контроля включает информационно-измерительный блок А, содержащий узел измерения количества загрузок КТ 1; узел измерения содержания СО 2 в циркуляционном газе на входе в КТ; узел измерения содержания СО 3 в циркуляционном газе на выходе из КТ; узел

Q =и «, о«4. +(« ( где tl вЂ” часовос количество загрузок каме1 ры,, (вЂ” количество кокса при одной загрузl. ке, кг;

CK вЂ” теплоемкость горячего кокса,,gKO«, «,<о,-v,l(«, < «,qä) <

4О o, вЂ” теплотворная способность кокса, М ° гK к<

Р, ъ

4< 5 соответственно давление циркуляцион- 5р ного газа после и до дымососа, Щ; соответственно коэффициенты, характеризующис выход СОо и СО при горении углерода, коэффициент, учитывающий содержа- 55 ние чистого углерода в коксе; соответственно приращение СОзи

СО в циркуляционном газе после КТ вследствие угара кокса, %;

Ъ с со ь Р Р о вЂ” температура горячего кокса, С

К вЂ” коэффициент расхода циркуляцион1 и Ъ ного газа, Ь4/Ч tie;

В вычислительном блоке В реализуется формула для определения количества тепла в циркуляционном газе на выходе КТ.

CBl, Q .«« Р,-Р«).св (д«с „ а«J< где С,н С вЂ” соответственно теплоемкости

Я ) (! циркуляционного газа до и после камеры тушения с учетом температур., В вычислительном блоке Г реализуется формула для определения количества тепла в перегретом паре;

763447

В интервале рабочих температур 350 вЂ” 490 С и рабочих давлений 3,1392 вЂ” 3,5316 МПа энталь5 пия пара с достаточной точностью аппроксимируется линейной зависимостью вида (VI) <= А f5.t

Сдн кг<Р<-Рг) сак (гак <. t «)

Сдк (ЧИ) «к< кк к+ (кг(Р<-pl кк(г<р„+ вЂ” ь<г 1))< к Ы ) Са, Еа С аи

G„p(it„) стк вЂ”,«.к< с« як<1» к (Р<-Р ) к (гу )))ч

На выходе потенциометра 25 формируется сигнал, соответствующий выражению(1 -ъ вЂ”" tg ) который поступает на прибор 27.

Сак и

Формирование сигнала, пропорционального выражению Са Q(9,-7<) формупы VI I производится следующим образом.

Перепад давления на дымососе, измеренный дифманометром 28, подается на вторичный прибор 29.

На вторичном приборе с выходами прибора 29 записывается расход циркуляционного газа. Один из выходных сигналов расходомера с помощью блока,30 поступает на вторичный прибор 27, на котором происходит перемножение его с сигналом, пропорциональным са. (t - вЂ” Ъм) = бА С

Шкала прибора, отградуированного в единицах тепла, и показывает тепло циркуляционного газа.

Таким образом, вторичный прибор 27 показывает количество тепла, аккумулированное в циркуляционном газе и выдает сигнал, пропорциональный числителю формулы VI I.

Знаменатель формулы Vl1 реализуется следующим образом.

Температура кокса в косых ходах камеры тушения измеряется в четырех точках по одному сечению термопарами 31, 32, 33, 34, 35 гцс Qn - расход пара, кг/ч, ъ вЂ” энтальлия napa,êààë/vr;

Выходы блоков В и Г, определяющих количество тепла в циркуляционном газе и переВыходы блоков Б и Г, определяющих коли чество тепла в камерах тушения и котлеДанная система автоматического контроля

КПД реализована на приборах ферродинамической системы Харьковского завода КИП, наиболее распространенной на металлургических заводах Союза, При реализации счетнорешающих операций, необходимых для вычисления функций по формулам Vl I вЂ” IX были использованы вычислительные операции алгебраического суммирования, умножения и деления.

Зля измерения теплотехнического КПД ка40 меры тушения (уравнение 7) разработана следующая измерительно-вычислительная схема (см. фиг, 2). Переменными величинами являются: количество загрузок КТ; давление до и после дымососа, температуры циркуляцион4S ного газа до и после камеры тушения; температуры горячего кокса, приращение за счет угара в циркуляционном газе СО и СО после камеры тушения.

Числитель формулы Vll реализуется следу5О ющим образом.

Температуры циркуляционного газа на выходе и входе КТ измеряются термопарами 23, 24 и потенциометром 25.

Термопара 24 через делитель напряжения 26 и термопара 23 включены по дифференциальной схеме.

С учетом вышеизложенного количества тепла в перегретом паре определится

Выходы блоков Б и В поступают в вычислительный блок определяю1цее КПД камеры тушения

IpcToM паре, подаются в вычислительный блок

Е, определяющее КПД котла-утилизатора утилизаторе, подаются в блок Ж, определяющий

КПД всей установки в целом

763447

Г(1c и в и айе, с нй 1() е с Ill(I(I((I ;(() О, (. I I((м(l l ill>ю бл((ка 61 l(Lllèòcÿ на количество геня((, вноcHM()c в КУ циркуляционным таs()vl и измеренное прибором 27 на вт(1ричном приборе

62 с целью вычисления КПД КУ. х Выходной сигнал с прибора 60 с помощью блока 63 делится нз общее количество тепла в КТ на вторичном приборе 64, указывающего КПД всей установки.

10 Данная АСК является первым этапом при разработке автоматической системы управления

УСТК. Она обеспечивает оперативный автоматический контроль технологического режима блока УСТК; своевременную и необходимую

15 информацию о ритмичности работы блока

УСТК и его основных агрегатов; своевременное принятие решений для увеличения теплосъема и предотвращения возникающих предельных аварийных ситузций.

Формула изобретения

Устройство для автоматического контроля технологического режима установки сухого тушения кокса, содержащее блоки вычисления

КПД камеры тушения, котла-утилизатора и установки в целом, блоки измерения температур кокса, циркуляционного газа, перегретого пара, расхода перегретого лара, блоки вычисления количества тепла в горячем коксе, цнркуляционном газе и вырабатываемом паре, 30 о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью ия повышения эффективности оперативного контроля и обеспечения безопасности работы блока установки сухого тушения кокса, оно дополнительно содержит последовательно соединенные блоки измерений приращений окиси и двуокиа си утлерода в циркуляционном газе, перепада давления циркуляционного газа на дымососе, числа загрузок кокса, а также блоки вычисления расхода циркуляционног(з газа, количест4© ва тепла, находящегося в охлаждаемом коксе, количества тепла в циркуляционном газе, колина чества тепла в перегретом паре, при этом выход блока вычисления количества тепла в охлзждаемом коксе связан с блоками вычис45 пения КПД камеры тушения и всего блока установки сухого тушения кокса, выход блока вычисления количества тепла в циркуляционном газе соединен с блоками КПД камеры тушения и котла-утилизатора, а выход блока вычисления количества тепла в перегретом паре подключен к блокзм вычисления КПД котлаутилиэатора и всего блока установки сухого тушения кокса. включенными последовательно и соединенными через делитель напряжения 35 со вторичным прибором 36.

Число загрузок кокса в 1 ч измеряется счетчиком импульсов 37, состоящим из конечного выключателя, элементов аналого-цифровы средств системы комплекса Спектр-4". входного согласующего элемента; счетчика двоичного, преобразователя код-аналог; делителя напряжения, блока питания.

Преобразователь 38 размножает выходной сигнал.

Вторичным прибором 39 с помощью блока

40 и учетом числа ззгрузок измеряется количество тепла, пришедшее в камеру с горячим коксом, т.е. первое слагаемое знаменателя в формуле Vli, Второе слагаемое знаменателя, представляющее собой приход тепла в камеру тушения зз счет угара кокса, измеряется следующим образом.

Приращение в циркуляционном газе объемных количеств СО и СО после камеры туше ния измеряются соответственно дифференциаль ными газоанализаторами 41, 42. Коэффициент К(,/К4, выставленный на задатчике 43 с гпомощью блока 44 перемножается с b, Ð на вторичном приборе 45 и скдадывзется со слагаемым Ь на вторичном приборе 46

Расход циркуляционного газа, измеренный вторичным прибором 29 с учетом произведен коэффнци(.нтов К< К ((с помощью

Ь блока 47 псремнсжается с сигналом, пропорцнОнальным значению ((1 О + К5!K4 Р )

4 СО на вторичном приборе 48, измеряющим коли чсство тепла, дополнительно полученного в к мере тушения в результате угара кокса.

Суммарное количество тепла, аккумулированное в КТ, измеряется вторичным прибором 49.

Для получения КПД камеры тушения числитель формулы VI I с помощью блока 50 делим знаменатель, На вторичном приборе 51 получаем конечный результат, выраженный в %.

Числитель формулы Vill обеспечивается следующим образом.

Температура пара измеряется термопарой

52 и потенциометром 53. Расход пара измеря ется диафрагмой 54 с конденсационным сосу. дом 55, вторичным прибором 56 с помощью блока 57.

Коэффициент А/$, выставленный на эадатчике 58, складывается с сигналом Й на приборе 59. Сигнал, пропорциональный расходу пара („с учетом В, перемножается с (Я/1й, + т.т1 ) на вторичном приборе 60.

Прибор показывает количество тепла, заключенного в паре. Количество тепла, содержащеИсточники информации принятые во внимание лри экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР по заявке

У 1933658/26, кл. С 10 В 39/00, 31.08,76. о3447

Составитель P. Клейман

Техред Н. Граб

Редактор Т. Девятко

Заказ 6231/24

Филиал ППП "Патент", r, Ужгород, ул. Проектная, 4

Корректор Г. Назарова.Тираж 545 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., 4./5