Słowa kluczowe: automatyzacja baterii koksowniczej, przerwa w opalaniu, gotowość koksu Keywords: automation of coke oven battery, heating pause, coke readiness Wprowadzenie pieców koksowniczych. Rozważyć można jedynie, w jaki sposób ma być ona zrealizowana. Bateria koksownicza to jeden z najbardziej skompliko- Celem niniejszej publikacji jest przedstawienie problewanych pieców przemysłowych, a koksowanie jest jednym mu regulacji opalania baterii koksowniczych i pokazanie z najbardziej energochłonnych procesów [1]. Bateria koksów- możliwości zaimplementowania automatyzacji tego procenicza, o zdolności produkcyjnej 700 tys. t koksu/rok, zuży- su na obiektach przemysłowych, wa na opalanie 16-19 tys. m 3 gazu na godzinę o średniej kaloryczności około 17 MJ/m 3, który należy w ściśle ustalony Klasyczne procedury regulacji opalania baterii sposób rozprowadzić pomiędzy kilkaset kanałów grzewczych. koksowniczej i niedogodności związane z ich realizacją Od prawidłowości doboru parametrów jego spalania zależy nie tylko jakość produktów koksowania, ale również trwa- Klasyczne procedury regulacji opalania, których nie da łość ceramiki baterii oraz wielkość strat ciepła i związana się pominąć na etapie regulacji nowo uruchamianej baterii, z tym emisja zanieczyszczeń do otoczenia, tym większa im wymagają [1]: bardziej warunki spalania odbiegają od optymalnych. Nie sposób tych warunków osiągnąć bez odpowiedniej regulacji ustalenia koniecznych temperatur w kanałach grzewsystemu grzewczego. Jest to jednak proces bardzo skompli- czych baterii dla danego poziomu produkcji i włakowany i czasochłonny. Trzeba bowiem, na podstawie wielo- ściwości wsadu węglowego, krotnych prób i pomiarów, dobrać nie tylko odpowiedniątem- ustalenia warunków dozowania gazu opałowego dla peraturę i układ ciśnieniowy w poszczególnych kanałach całej baterii (ciśnienie i zużycie) i poszczególnych grzewczych dla danego poziomu produkcji, ale również wiel- jej ciągów grzewczych (układ diafragm i dysz), kość dymensji wszystkich elementów regulacyjnych, których ustalenia warunków dozowania powietrza i odciągu ilość może dochodzić nawet do kilku tysięcy. W czasie nor- spalin (układ ciśnieniowy w kolektorach spalin oraz malnej eksploatacji wykonanie takiej regulacji, z wyjątkiem poszczególnych zaworach na strumieniu wznośnym uzasadnionych przypadków, jest niemożliwe. Działania opty- i opadającym), malizacyjne ogranicza się wówczas, niezależnie od tego na ile są one precyzyjne, do ewentualnych zmian kilku parame- Poziom utrzymywanych temperatur w kanałach grzewtrów i nastaw elementów regulacyjnych. Metoda taka z natu- czych ustala się na podstawie wielokrotnych pomiarów uzyry posiada jednak szereg wad, z których naistotniejsza to skiwanych temperatur w osi wsadu węglowego. Przyjmuje ograniczona możliwość monitorowania efektów przeprowa- się, że prawidłowo dobranej temperaturze kanałów grzewdzonych działań normalizacyjnych i brak obiektywizmu osób czych powinno towarzyszyć osiągnięcie w osi wsadu tempeje podejmujących. Zautomatyzowanie regulacji ogrzewania ratury ok. 1000 C pod koniec okresu koksowania. Wyższe baterii koksowniczej, choć na pewno nie rozwiązuje wszyst- wartości świadczą o niezasadnie zawyżonym poziomie dostarkich problemów, czyni te działania pewniejszymi, a przede czanej energii, a więc za wysokich temperaturach w kanałach wszystkim zawsze identycznymi, niezależnie od skuteczno- grzewczych, zaś niższe skutkują niedostateczną gotowością ści działań obsługi instalacji grzewczej. Dziś, gdy we wszyst- koksu i wymagająpodwyższenia poziomu utrzymywanych temkich rozwiniętych przemysłowo krajach wymagania eksplo- peratur w kanałach grzewczych. Takie postępowanie jestjedatacyjne w stosunku do urządzeń przemysłowych są coraz nak nie tylko czasochłonne i skomplikowane (termoparę większe, nie ma alternatywy dla automatyzacji ogrzewania wprowadza się przez otwory technologiczne stropu komór, *) Autor do korespondencji: Mgrinż. RadosławLajnert Centrum Innowacji Technologicznych, Instytut Chemicznej Przeróbki Węgla, ul. Zamkowa 1,41-803 Zabrze, tel.:032-271-00-41 w,137,e-mail: radel@ichpw.zabrze.pl
co utrudnia normalną eksploatację baterii), ale przede wszyst- eksploatacji sieci gazowej), skutkuje nieliniową zmianą rozkim niedostatecznie obiektywne, szczególnie przy zróżnico- kładu przepływu gazu na poszczególnych elementach reguwanych wynikach. Zróżnicowanie to najczęściej jest wyni- lacyjnych (wszystkie elementy regulacyjne musiałyby mieć kiem ograniczonej możliwości centrycznego wprowadzenia w tym wypadku identyczną dymensję, co z natury rzeczy przetermopary w oś wsadu węglowego, a każde jej odchylenie czy filozofii ich stosowania). Stąd między innymi, pojawiają wskazuje na wcześniejsze dojrzewanie bryły koksowej. Czę- się wymagania dotyczące stałości warunków koksowania sto, wobec powyższego, poziom ustalonych temperatur we- wsadu węglowego w normalnie eksploatowanej baterii kokryfikuje się ponadto wizualną oceną jakości koksu i jego ana- sowniczej, w tym głównie czasu koksowania, lizami (zawartość części lotnych) oraz pomiarami tempera- Podobnie ma się sprawa z regulacją ciśnień i elementów tur ścian grzewczych od strony komory koksowniczej. Raz regulacyjnych na drodze powietrza i spalin (zawory spalinoustalony, w ten sposób, poziom koniecznych temperatur kok- wo-powietrzne, kolektory spalin i ruszt). Podczas wstępnej sowania dla danego poziomu produkcji (czasu koksowania) regulacji systemu grzewczego baterii dąży się do takiego ich staje się obowiązującym dla obsługi baterii. Ustalenia te pro- wzajemnego dopasowania, aby dla określonych warunków wadzi się dla kilku wybranych poziomów produkcji, a ich dozowania gazu opałowego uzyskać jego spalanie z możliwynikiem jest tablica obowiązujących temperatur w kanałach wie niskim współczynnikiem nadmiaru powietrza (dla X rówgrzewczych dla wybranych czasów koksowania. Zakłada się nego od 1,2 do 1,25 dla gazu koksowniczego) we wszystkich przy tym, że właściwości wsadu węglowego będą się niewie- kanałach grzewczych. Dodatkowym wymaganiem jest tu uzyle różniły od siebie w przeciągu całego okresu eksploatacji skanie dodatnich wartości ciśnień pod wziernikami kanałów baterii. Czasem zaleca się stosowanie nieznacznych korekt grzewczych baterii (5-8 Pa), tym większych im wyższa kotemperaturowych w wypadku zmiany wilgotności wsadu (ok. mora koksownicza. Trzeba więc, drogą kolejnych prób, usta- 10 K na 1 % wilgoci), lecz w warunkach rzeczywistych jedy- lić co najmniej wartość obowiązujących podciśnień w zawonie drastyczne pogorszenie właściwości koksu wymusza ta- rach spalinowo-powietrznych na strumieniu opadającym kie działanie. Taka metoda regulacji systemu grzewczego (przepływ spalin) i rozstaw elementów dławiących na dolobaterii, choć uzasadniona, musi w świetle współczesnych cie powietrza (ssawki lub klapy zaworów spałinowo-powietrzwymagań eksploatacyjnych budzić uzasadnione zastrzeżenia. nych), przy danym przepływie (ciśnieniu) gazu opałowego. Pochodną ustalonych temperatur w kanałach grzewczych Podczas regulacji warunków dozowania powietrza i spalin są warunki dozowania do nich gazu opałowego. Trzeba w tym należałoby jeszcze dostosować wielkość rusztu (element wypadku bazować na założeniach teoretycznych, szczegół- dławiący przepływ powietrza i spalin do poszczególnych ka nie podczas regulacji nowo uruchamianej baterii, jednak fak- nałów grzewczych) do istniejących warunków opalania. Jedtyczny układ ciśnień i przepływu gazu oraz układ elementów nak ze względu na bardzo utrudniony dostęp do tych elemenregulacyjnych na jego drodze dopasowuje się do możliwo- tów (ruszt montowany jest w kanale tokowym regeneratora, ści uzyskania wymaganych temperatur w kanałach grzew- w których temperatura wynosi około 300 C) ich wymiana czych. Zgodnie z powyższym, należy na każdym etapie zmian następuje tylko i wyłącznie w uzasadnionych wypadkach produkcyjnych ustalać, na podstawie uzyskiwanych tempe- (znaczne odchylenia od warunków opalania w poszczególratur w kanałach grzewczych, zarówno wymagane ciśnienie nych kanałach grzewczych). Na niektórych bateriach koksowgazu opałowego, jak i układ elementów regulacyjnych (zu- niczych jest możliwa regulacja ilości dozowanego powieżycie jest pochodną pozostałych warunków jego dozowania). trza i odciąganych spalin przynajmniej dla skrajnych kana- Jeszcze trudniej sytuacja przedstawia się na bateriach z bocz- łów grzewczych (blachy regulacyjne, montowane nym doprowadzeniem gazu opałowego. Tu elementem regu- bezpośrednio w zaworach, rozdzielające strumienie przepłylacyjnym, oprócz diafragm, jest wielkość (średnica wewnętrz- wających mediów na część skrajną i część środkową). W tana) montowanego palnika na dnie kanału grzewczego, a jego kich wypadkach i te nastawy muszą być podczas regulacji wymiana w przypadku drastycznej zmiany warunków produk- ustalone. Ustalenie wielkości ciśnień w kolektorach spalin, cji jest obarczona znacznymi utrudnieniami. Takie działanie, przy takim sposobie regulacji, ma drugorzędne znaczenie, możliwe podczas dokładnej regulacji systemu grzewczego, Jego wartość, dowolnie ustalona, musi jedynie zapewniać jest niewykonalne w warunkach normalnej eksploatacji. Na- możliwość uzyskania wymaganych ciśnień we wszystkich za leżałoby bowiem przy każdej zmianie wielkości produkcji worach spalinowo-powietrznych z dostateczną rezerwą (pro- (czasu koksowania), lub nawet zmiany właściwości wsadu, cent otwarcia przepustnic na odciągu spalin z zaworów spa nie tylko wymieniać kilkaset elementów regulacyjnych, ale linowo-powietrznych nie może być większy niż 70-80 % również wielokrotnie weryfikować podjęte działania reguła- i mniejszy niż 20-30 %). Ponieważ układ wymaganych cicyjne. Dlatego w warunkach normalnej eksploatacji, bryga- śnień w zaworach spalinowo-powietrznych zależy w głównej da obsługująca baterię, w zależności od różnicy między uzy- mierze od ilości podawanego do opalania gazu, należałoby skiwanymi temperaturami w wybranych kanałach grzewczych przy każdej zmianie ciśnienia gazu opałowego zmieniać układ (tzw. kontrolnych) a wymaganą wysokością tych temperatur, ciśnieniowy i rozstaw elementów regulacyjnych na zaworach. z reguły koryguje tylko wielkość ciśnienia gazu opałowego W warunkach normalnej eksploatacji takie działanie, oprócz na wejściu do baterii. Taki sposób regulacji, dopuszczalny uzasadnionych wypadków (znaczne zmiany warunków kokprzy nieznacznych zmianach warunków koksowania, jest jed- sowania), jest nie do zaakceptowania i to nie tylko ze względu nak niedostateczny przy większych zmianach w wielkości na znaczną ilość zaworów, ale głównie z powodu koniecznoprodukcji. Każda bowiem zmiana ciśnienia, niezależnie od ści kilkakrotnej weryfikacji prowadzonych działań regulacyjstosowanych w tym względzie ograniczeń (minimalna i mak- nych. Najczęściej więc, w czasie normalnej eksploatacji, każsymalna wielkość ciśnienia jest ściśle określona warunkami dej zmianie ilości dozowanego gazu opałowego towarzyszy
jedynie zmiana podciśnień w kolektorach spalin. O ile takim działaniem można, w ograniczony sposób, zapewnić dostateczne warunki spalania gazu opałowego w większości kanałów grzewczych, to jednak zawsze prowadzi to do zmiany ciśnień w systemie grzewczym, a szczególnie pod wziernikami kanałów grzewczych, tym większych im większe nastąpiły zmiany w warunkach odciągu spalin. Nie sposób więc zaakceptować metody regulacji opalania przy znacznie zmienianych warunkach koksowania, w tym głównie czasu koksowania, która w zasadniczy sposób decyduje o ilości dozowanego gazu opałowego. Nowe procedury kontroli i regulacji opalania Wychodząc z założenia, że pierwszoplanowym zadaniem regulacji opalania baterii jest uzyskanie wymaganego poziomu temperatur bryły koksowej w określonym czasie (czasie koksowania) należałoby w pierwszym rzędzie, przystępując do formułowania założeń dla automatycznego sterowania procesem, znaleźć metodę prostej oceny tego parametru. Równie ważnym zadaniem jest zmiana organizacji opalania tak, aby niezależnie od zróżnicowanego zapotrzebowania energetycznego baterii utrzymać stałe warunki przepływu gazu opałowego i powietrza do spalania, co gwarantowałoby utrzymanie nakazanych warunków ciśnieniowych w systemie grzewczym baterii i redukowało potrzebę wymiany znacznej części elementów regulacyjnych. Zmiany temperatury gazu surowego jako wskaźnik oceny gotowości koksu Właściwości bryły koksowej zależą od stopnia i równomierności jej skoksowania. Zbyt długi czas koksowania powoduje straty energetyczne, natomiast zbyt krótki, oprócz obniżenia jakości koksu, może prowadzić do uszkodzeń masywu ceramicznego podczas wypychania koksu z komory, gdyż usunięcie źle wygrzanego koksu z komory jest niemożliwe w prawidłowy technologicznie sposób (ograniczona wielkość siły wypychania, stosowanie do tego celu drąga wypychowego maszyny obsługującej stronę maszynową). W warunkach normalnej eksploatacji, szczególnie w wypadku planowanej automatyzacji procesu opalania, należy w pierwszym rzędzie wdrożyć prosty (możliwy do zastosowania i oceny bez udziału brygady obsługującej baterię) i obiektywny parametr oceny prawidłowości doboru temperatur (ilości dostarczanej energii) potrzebnych dla osiągnięcia gotowości koksu w ściśle określonym czasie, niezależnie od właściwości wsadu węglowego. Prowadzone badania [2-5] monitoringu opalania baterii wykazały możliwość pośredniej oceny gotowości koksu w oparciu o analizę charakterystyki zmian temperatury gazu surowego w rurach wznośnych w czasie całego cyklu koksowania. Jak udowodniono, ilość gazu, jego skład i ilość ciepła, które ze sobą niesie, zmieniają się w zależności od czasu, jaki upłynął od rozpoczęcia procesu koksowania węgla. Wydzielanie się gazów podczas koksowania różnych węgli ma prawie jednakowy przebieg [6,7]: od podłączenia komory do odbieralnika do momentu połączenia się warstw plastycznych (60 % czasu koksowania) tworzy się ok. 60 % gazu surowego, od połączenia się warstw plastycznych do zaniku prze mian (25 % czasu koksowania) powstaje dalsze 30 % gazu surowego, do chwili zakończenia procesu koksowania (15 % czasu koksowania) powstaje ostatnie 10 % gazu za wierającego głównie wodór, będący wynikiem rozkła du metanu. Stosownie do tego przebiegu zmienia się strumień unoszonego wraz z gazem ciepła. Jednocześnie do czasu połączenia się warstw plastycznych większość wydzielającego się gazu surowego wędruje poziomo (prostopadle do ścian komory) od warstwy plastycznej przez rozgrzany półkoks i koks do gorącej ściany komory, co powoduje stopniowe (w miarę postępu procesu koksowania) podwyższanie jego temperatury. Dopiero po zetknięciu się warstw plastycznych w osi komory, ruch gazów wewnątrz koksującej masy może odbywać się w całej jej objętości, a więc i w kierunku chłodniejszej części. W tym czasie następuje również wzrost szybkości pirolizy węglowodorów i spadek zawartości CH 4 na rzecz H 2. Reakcja ta wywołuje spadek temperatury gazu surowego. Opisane powyżej, w dużym uproszczeniu, zmiany w ilości wydzielanego gazu surowego oraz kierunków jego przepływu i zachodzących w nim reakcji muszą skutkować ściśle określonymi zmianami jego temperatury na wylocie z komory (rys. 1). Bazując na podstawach teoretycznych i na wynikach badań [1,2, 5-11] cały okres trwania procesu da się określić równaniem: Przyjmując, z wystarczającą rezerwą, że moment zestalenia półkoksu w osi wsadu przypada w czasie, gdy proces koksowania został zrealizowany w ok. 75 do 80 %, a moment ten określa uzyskanie maksymalnej temperatury gazu surowego u podstawy rury wznośnej w okresie jej stabilnego utrzymywania, można przyjąć, że wartość x k powinna wynosić od 1,25 do 1,3 X max - Pomiar temperatury gazu w rurach wznośnych nie stwarza żadnych problemów. Może być prowadzony w sposób ciągły, a po odrzuceniu wyników nieprawdopodobnych i stosownym uśrednieniu nie wymaga w zasadzie weryfikacji i może stać się podstawą działań regulacyjnych (podejmowanie decyzji o zwiększeniu ilości dozowanej energii w wypadku zbyt późnego osiągania temperatur maksymalnych gazu surowego dla danego poziomu produkcji i na odwrót). Przerwa w opalaniu jako element regulacji systemu grzewczego baterii koksowniczej Mimo stałego doskonalenia konstrukcji baterii koksowniczych i technologii ich ogrzewania, do niedawna na całym
świecie możliwości okresowych zmian zdolności produkcyjnych wszystkich pracujących jednostek pozostawały bardzo ograniczone [12]. Nawet krótkotrwałe zmiany składu mieszanek węglowych lub zmiany w kaloryczności gazu opałowego stanowiły poważny problem dla zarządzających opalaniem baterii. Trudności te wynikały głównie z dostosowywania ilości dozowanego gazu opałowego do aktualnych potrzeb energetycznych baterii. Ilość dozowanego gazu w warunkach zmiennej produkcji nie powinna być elementem regulacji systemu grzewczego baterii. Utrzymanie dopływu stałej ilości gazu w warunkach zmiennego zapotrzebowania energetycznego teoretycznie może być osiągnięte różnymi sposobami. Praktyczne znaczenie ma jednak, przy obecnym stanie techniki, jedynie okresowe przerywanie opalania. Metoda opiera się na fakcie, że istniejąca w czasie normalnej eksploatacji, krótka (20-30 s) przerwa w opalaniu baterii, związana ze zmianą rewersji (przestawieniem opalania z jednych palników na drugie), może być w dowolny sposób wydłużana. Przerwa ta obniża rzeczywiste zużycie gazu, w stosunku do odnotowywanej chwilowej jego wartości i jeśli się ją wydłuży o zadaną z góry wartość, wówczas przy znacznie większym chwilowym zużyciu gazu, niż to wymaga obniżony poziom produkcji, jego całkowita ilość w określonej jednostce czasu, pokrywa się z ilością wymaganą dla danego po ziomu produkcji. Prowadzone przez Instytut Chemicznej Przeróbki Węgla badania [13] takiego sposobu regulacji potwierdziły nie tylko jego skuteczność, ale również przy pewnych warunkach, ograniczenie dotychczasowych strat ciepła na proces koksowania i ilości emitowanych zanieczyszczeń do otoczenia. Istotnym jednak jest fakt eliminacji potrzeby zmian w hydraulicznym układzie baterii, jednocześnie dając możliwość bezpiecznej eksploatacji układu z nominalnymi ciśnieniami po stronie maszynowej i koksowej baterii. Ze względu na wykazane zalety [12], regulacja czasu podawania gazu jest obecnie uznawana w świecie jako optymalna. Jak wynika z badań, taki sposób regulacji opalania wykluczył potrzebę uciążliwej regulacji parametrów hydraulicznych baterii przy każdej zmianie poziomu produkcji lub parametrów wsadu węglowego. Uzyskano w ten sposób konieczne przy zmianach poziomu produkcji obniżenie temperatur w ka nałach grzewczych, a rozkład temperatur na długości ścian pozostał praktycznie niezmieniony, bez potrzeby wymiany dysz i rusztu. Sposób ten nie tylko dał możliwość płynnej zmiany ilości dostarczanej energii, ale również ograniczył nakłady energetyczne na proces koksowania przy obniżonej zdolności produkcyjnej. Okresowy sposób dozowania gazu opałowego ogranicza również pośrednio emisję zanieczyszczeń do otoczenia. Poprzez ceramikę komór koksowniczych przenika bowiem podczas koksowania pewna ilość gazu surowego, którą nie zawsze udaje się spalić w kanałach grzewczych, czego efektem jest np. zwiększona emisja CO z procesu opalania. Stosując okresowe dozowanie gazu można osiągnąć pełne spalanie prawie całej nadwyżki w okresie stosowanych przerw, Koncepcja automatycznej regulacji opalania baterii koksowniczej z wykorzystaniem nowych procedur jej kontroli i regulacji Nowe baterie w Polsce (ZK Zdzieszowice" Sp. z o.o., Zakłady Koksochemiczne Huty im. Tadeusza Sendzimira SA)
mają zaawansowany system monitoringu. Ich systemy auto- opałowej. Każda zmiana wartości opałowej gazu opałowego matyki, oparte na układach pomiarowych i regulacyjnych w stosunku do założonej wielkości musiałaby być skorygowspółpracujących z komputerem i sterownikami elektronicz- wana wielkością strumienia. Teoretycznie kompensację tę nymi połączonymi bezpośrednio z układami napędowymi można osiągnąć zmianą przerwy w opalaniu, bądź ciśnieniem regulatorów, umożliwiają bieżący podgląd i sterowanie wy- gazu. Korzystniejszą, w tym wypadku, jest regulacja ciśniebranymi parametrami pracy baterii bezpośrednio z paneli nia gazu opałowego. Zmiana wartości opałowej gazu wpływa operatorskich [14]. Podobnie jak w systemach ASUTP bowiem w dużym stopniu na zapotrzebowanie powietrza do KOKS" [15], czy systemie zarządzania procesem koksów- jego spalania. W przybliżeniu zależność ta jest liniowa [19], niczym w Ruukki Raahe Steel [ 16] monitorowane i raporto- a więc przy zakładanej stałej podaży powietrza wraz ze zmiawane są wszystkie najistotniejsze parametry pracy baterii i jej ną wartości opałowej powinno się zmieniać ilość gazu do obsługi (monitoring warunków hydrauliczno-temperaturo- opalania, a nie czas jego podawania. Weryfikacja teoretyczwych, kontrola pracy maszyn i procesu wypychania). Otrzy- nych założeń odbywałaby się dwuetapowo. W pierwszym etamywane wyniki są odpowiednio obrabiane i prezentowane pie, po uzyskaniu wyników pomiaru temperatur w kanałach w różnych wzajemnych zestawieniach, co pozwala na szybką kontrolnych i porównaniu ich z założeniami, następowałaby ocenę prawidłowości przedsięwziętych działań technologicz- korekta przerwy w opalaniu i ewentualnie ciśnienia gazu opanych. Poprzez wzajemne powiązanie monitorowanych para- łowego. Zmiana ciśnienia (tylko z jednej ze stron) byłaby metrów, wiele z operacji technologicznych realizowanych konieczna dla uzyskania wymaganej różnicy temperatur mięjest już w sposób automatyczny (np.: wybrane operacje wy- dzy stronami (kanały kontrolne strony maszynowej i koksokonywane przez maszyny piecowe, praca wentylatorów na od- wej). Wielkość tej korekty byłaby zapisywana w pamięci pylaniu strony koksowej, praca windy rewersyjnej). Mimo komputera i stale uwzględniana w następnych obliczeniach trwających prac nad rozbudową systemu sterowania pracąba- teoretycznych. W drugim etapie, po uzyskaniu wyników anaterii, ich automatyzacja w zakresie regulacji opalania nadal lizy charakterystyk zmian temperatur lotnych produktów kokjest ukierunkowana głównie na utrzymanie zadanych przez sowania i obliczeniu indeksu koksowania, program sterująobsługę baterii podstawowych parametrów opalania (ciśnie- cy wprowadzałby ewentualne korekty do średnich (zarówno nie gazu opałowego oraz ciśnienie w kolektorach spalin). po stronie maszynowej, jak i koksowej) temperatur w kana- W Polsce najdalej w tym względzie zostały posunięte prace łach kontrolnych. Ustalenie prawidłowości doboru różnicy w Z.K. Huty im T.Sendzimira, gdzie wdrożony (w oparciu temperatur pomiędzy stronami baterii i ich korekta następo- 0 fińską licencję) system nadrzędny teoretycznie powinien wałaby po uzyskaniu wyników analizy rozkładu temperatur sterować przerwą w opalaniu w zależności od monitorowa- wzdłuż warstwy przyściennej wypychanego koksu (pomiar pinych danych [17]. Algorytm, na podstawie którego proces rometrami montowanymi na koszu wozu przelotowego), lstoregulacji ma być realizowany, nie został jednak udostępnio- tą koncepcji jest to, aby wyżej wymienione czynności korekny. W znanych zagranicznych systemach automatyczna regu- cyjne i regulacyjne wykonywane były automatycznie bez inlacja opalania odbywa się w oparciu o teoretyczny bilans gerencji człowieka, a jedynie przy jego nadzorze. Ogólny energii na proces koksowania [16], bądź w oparciu o wyniki schemat proponowanej koncepcji automatycznej regulacji badań zmian zużycia ciepła w przeciągu całego cyklu kokso- opalania baterii koksowniczej przedstawiono na rysunku 2. wania (system CODECO) [6, 17, 18]. Bazując na powyższych danych i zakładając możliwość monitorowania na bieżąco Podsumowanie przebiegu procesu koksowania (rzeczywisty czas koksowa nia, wilgotność wsadu oraz czas osiągania gotowości koksu Racjonalna gospodarka energetyczna koksowni stanowi 1 rozkład temperatur na jego długości) oraz parametrów opa- podstawowy warunek efektywnego wykorzystania potencjalania (utrzymywane temperatury w systemie grzewczym ba- łu energetycznego węgla przez otrzymanie z niego koksu, terii, kaloryczność gazu) autorzy artykułu twierdzą, że auto- Automatyzacja sterowania warunkami ogrzewania zmniejsza matyczne sterowanie opalaniem nowo uruchamianych bate- energochłonność procesu koksowania [1]. W osiągnięciu tego rii w Polsce powinno odbywać się zarówno w oparciu celu pomocną jest rozwinięta technika pomiarowa i steroo wyniki teoretycznych obliczeń, jak i wyniki rzeczywiście wanie komputerowe. Automatyzacja regulacji opalania ma uzyskiwanych parametrów opalania. Zgodnie z tym, w pierw- również inną zaletę, pozwala wyeliminować część błędów szym etapie regulacji na podstawie planowanego czasu kok- obsługi. Niektóre procesy regulacyjne są narażone na błędy, sowania i średniej wilgotności wsadu obliczane byłyby: ze względu na czynnik ludzki. Sprzyjać temu może niedostawstępnie obowiązująca wysokość temperatur w kanałach kon- teczna komunikacja i trudne warunki pracy na koksowni, trolnych i ilość koniecznej energii na proces koksowania. Dzięki automatyzacji, operatorzy mogą natychmiast otrzy- Obliczenia byłyby ponawiane przy każdym (w średnim uję- mać potrzebne informacje i szybciej podejmować decyzje ciu), odchyleniu od planowanego czasu koksowania i wilgot- o regulacji. Zaprezentowane procedury zautomatyzowania ności wsadu węglowego. Komory, których czas koksowania pracy baterii koksowniczej opierają się na zastosowaniu przew znacznym stopniu odbiega od średniej wartości (np.: ko- rwy neutralnej w opalaniu oraz na analizie temperatury w ru mory buforowe, pozacykliczne itp.) i dla których regulacja rze wznośnej komory koksowniczej. Choć sposób regulacji przebiega inaczej (przymykanie kurków, zakładanie odmien- ilości dozowanego gazu opałowego przez zmianę czasu opanych elementów dławiących itp.), nie uwzględniano by w ob- lania rozwiązuje wiele problemów technologicznych, nie jest liczeniach. Ilość dostarczanej energii, wynikającej z obliczeń, on bez wad. Nie można za jego pomocą w pełni reagować na regulowana byłaby wyłącznie przerwą w opalaniu, przy stałej zmiany składu gazu opałowego i jego kaloryczności, a także podaży gazu opałowego o założonej wstępnie wartości na rozdział strumieni gazu pomiędzy stronę maszynową
opalaniem baterii powinien regulować czas trwania przerwy w opalaniu i ciśnienie zasilania, w zależności od rzeczywistej wielkości produkcji i uzyskiwanych temperatur kanałów kontrolnych, korygowanych na bieżąco w zależności od uzyskiwanych charakterystyk temperaturowych surowego gazu koksowniczego (wyznaczanie indeksu koksowania) oraz charakterystyk temperaturowych warstwy przyściennej wypychanego koksu. Literatura i koksową w baterii koksowniczej dwoma rurociągami doprowadzającymi gaz osobno na każdą ze stron baterii. Dlatego regulacja ciśnienia zasilania gazu opałowego, w ustalonych granicach, jest tak samo istotna jak regulacja przerwy w opalaniu. Reasumując, system automatycznego sterowania 1. l.zielińskih., Koksownictwo. Wydaw. Śląsk, Katowice, 1986. 2. Stewen W., Tietze J., Worberg R., Ways of optimising cokeoven heating. Gliickauf, 1988, t. 124, nr 8. 3. Simon G., Abel O., Habermehl D., Beck K.G., Bestimmung Garungsendes aus Rohgaskennwerten bei der Horizontalkammerverkokung. Gliickauf Forschungshefte, 1983, t. 44. 4. Suzuki G, Mizuno M., Higuchi M, Małsushita T., Development of an Automatic Computer Control System for Coke Oven Operation. Transactions ISIJ, 1978, t. 18. 5. Opracowanie i przetestowanie procedur regulacyjnych układu cieplnego baterii WK-1. Sprawozdanie IChP W, 1999 - praca niepublikowana. 6. Eisenhut W., Dressler W., BeckK., Brennst.-Chem., 1969, nr 2. 7. Świętosiawski W., Fizyka węgli kamiennych i procesu kokso wania. Warszawa, 1953. 8. KosyrczykL., Sprawozdanie końcowe z realizacji projektu ce lowego: Renowacja pracujących baterii koksowniczych i wydłużenie ich żywotności. IChPW, Zabrze, 1998. 9. Fitko H., Kosyrczyk L., Sobolewski A., Figiel Z., Lembas J., Ocena gotowości koksu do wypchnięcia na podstawie wskaźnika koksowania - praca niepublikowana. 10. Łgałow K.I., Sokołów G.A., Chalabuzar G.S., Kaftan S.I., Technologia ogrzewania pieców koksowniczych. Warszawa, 1955. 11. Kosyrczyk L., Experiences on hot repair work of heating wali heads. 28 International Conference on Coke Production, Malenovice, Republika Czeska, 2000. 14. Maj T., Honisz M., Humer W., Kosyrczyk L., Porównanie rozwiązań konstrukcyjnych zastosowanych na baterii koksowniczej nr 7 w Zakładach Koksowniczych Zdzieszowice" do stosowanych w koksownictwie europejskim. Karbo, 2004, nr specjalny, s. 46. 15. IS.Rudyka V.l., Zingerman U.E., LavmvK.G., GorenbuchM.A., GabovA.L, Erśov LA., Sovremennye reśenija po avtomatizacii kok-sovych batarej w proektach Giprokoksa. Koks i Chimija 2004, nr 7, s. 48. 16. Honnart F., Bruckert F., Andre J., The heating model of the coke ovens at Sollac-Dunkirk. Arcelor-Sollac Atlantiąue, France, s. 292. 17. Lis J., Figiel Z, Lembas J., Gaździk A., Uruchomienie baterii wielkokomorowej WK -1 z suchym chłodzeniem koksu w Zakładzie Koksochemicznym Huty im. T. Sendzimira S.A. Karbo, 1999, nr 6, s. 203. 18. Rohde W., Simon G., Bock K.G., Energy demand and supply of blast furnace coke production. Ironmaking Proceedings, 1979, nr 38, s. 46. 19. Senkara T., Obliczenia cieplne pieców grzewczych w hutnic twie. Wydaw. Śląsk", Katowice, 1981.