Содержание
Главнейшим из Кузбасских богатств является каменный уголь. Геологи оценивают запасы угля в Кузбассе в 375 миллиардов тонн.
За всю историю освоения края добыто примерно 5 миллиардов, из которых половина всех запасов — коксующиеся угли.
В настоящее время до 10% добываемого в мире каменного угля превращают в кокс.
Доля коксохимических продуктов в сырьевой базе промышленности основного органического синтеза составляет около 50%, согласно работы [1].
Следующие вещества с помощью органического синтеза:
- Бензол достигает 80%.
- Нафталин и крезолы до 100%.
Ассортимент химических продуктов, выделяемых из каменноугольной смолы, сырого бензола и коксового газа насчитывает 134 наименования и более 240 сортов.
Описание предметной области исследований
Коксование проводят в камерах коксовой печи, обогреваемых снаружи горящим газом.
При повышении температуры в каменном угле происходят разнообразные процессы:
- При 2500 °С из него испаряется влага, выделяются СО и СО2.
- При 3500 °С уголь размягчается, переходит в тестообразное, пластическое состояние, из него выделяются углеводороды — газообразные и низкокипящие, а также азотистые и фосфористые соединения.
- Тяжелые углистые остатки спекаются при 5000 °С, давая полукокс.
- При 7000 °С и выше полукокс теряет остаточные летучие вещества, главным образом водород, и превращается в кокс.
Из 1 т каменного угля получают примерно:
- 150 кг газа.
- 800 кг кокса.
- 50 кг прочих продуктов.
Собранный газ хорошо горит, его называют коксовым газом.
Коксовый газ, используемый для обогрева коксовых печей, является сильным отравляющим веществом, согласно работы [1].
Составляющими коксового газа являются:
- Фенол.
- Бензол.
- Аммиак.
- Нафталин.
- Сероводород.
- Оксид углерода.
- Цианистый водород.
Эти опасные вещества содержатся в окружающем коксовые печи воздухе, и их концентрация не должна превышать предельно допустимой концентрации (ПДК).
Сегодня черная металлургия и особенно ее подотрасль — коксохимическое производство — являются сильнейшим источником загрязнения окружающей среды, поэтому в последние годы защита окружающей среды стала едва ли не основной проблемой в коксохимическом производстве.
В регионах, где расположено коксохимическое производство, постоянно сохраняется экологическая напряженность, причем она подвержена сезонным колебаниям, резко ухудшаясь в летние месяцы года.
Объясняется это тем, что в летние месяцы расход коксового газа на собственные нужды коксохимического производства значительно сокращается, поэтому высвободившиеся его ресурсы просто сжигаются на «свечах» или выбрасываются без дожигания в атмосферу.
ОАО «Кокс» вырабатывает порядка 1,2 миллиарда кубометров коксового газа в год:
- Используя на собственные нужды 65% из этого объема. Газ является энергетическим сырьем, так как имеет теплотворную способность 4000 ккал/м3 [2] и его можно использовать в качестве топлива в энергетических агрегатах для получения тепловой и электрической энергии.
- Примерно 25% — более 300 миллионов кубометров в год использует Кемеровская ГРЭС в качестве топлива для производства электроэнергии.
- Для себя коксовый газ так же решило использовать объединение «Химпром». Построена эстакада между «Химпромом» и «Коксом», смонтированы трубопровод для транспортировки газа, один из двух коксовых котлов и котельное оборудование.
- Оставшаяся часть газа бесполезно сжигается на «трубе-факеле» «Кокса», который видят кемеровчане и гости города. При сжигании коксового газа в различных агрегатах с выбросом продуктов в атмосферу последняя загрязняется серосодержащими компонентами.
И хотя по технологии совсем «погасить» факел не представляется возможным, рассматривается ряд проектов [3], реализация которых позволит максимально сократить объем бесполезно сжигаемого газа.
Проблема утилизации стоит достаточно остро в регионах коксохимической промышленности.
Для уменьшения ее негативного влияния необходимо помимо технологий повторного производства вести качественный полноценный учет выработки и потребления коксового газа с помощью современных автоматизированных систем для его оптимального использования и минимизации выбросов в окружающую среду.
Решение этой задачи невозможно представить без использования современных информационных технологий.
На некоторых предприятиях коксохимической промышленности ощущается недостаток в такого рода системах.
Описание информационно-аналитической системы
Поэтому и была разработана информационно-аналитическая система [4,5] для контроля выработки и управления потреблением коксового газа.
Для исследования предметной области в работе использовались методы системного анализа и моделирование средствами UML.
Для создания программного продукта использовались технология автоматизированных баз данных СУБД Oracle, методология системного и объектно-ориентированного программирования и методы визуального программирования.
Для математических расчетов при разработке подсистемы анализа и прогноза применялись специальные методики [6] и нормативы [7].
Функциональные возможности информационно-аналитической системы включает в себя:
- Базу данных учета выработки и контроля потребления.
- Подсистему аналитических расчетов.
- Подсистему работы с базой данных.
На рисунке 1 представлен экран базы данных программы:
База данных учета выработки и контроля потребления состоит из:
- Файлов с данными параметров для расчета потребления коксового газа.
- Файлов с данными давления и плотности для расчета выработки коксового газа.
- Файлов с итоговыми результатами для учета потребленного, остаточного и выработанного объема коксового газа.
Подсистема работы с базой данных содержит приложения для доступа и обработки информации, созданные на платформе Oracle Forms 6i.
Подсистема аналитических расчетов представлена:
- Математическим аппаратом для расчета выработки и потребления коксового газа, реализованным на платформе Oracle Forms 6i, внешний интерфейс формы ввода которого представлен на рисунке 2.
- Приложением для визуализации данных выработки и потребления коксового газа.
- Приложением для построения сводного баланса выработки и потребления коксового газа по разным предприятиям.
Тестирование информационной системы проводилось разработчиками и сотрудниками отдела АСУ и цехом метрологии ОАО «КОКС» на реальных данных в несколько этапов до достижения стабильной работоспособности системы с хорошими временными и качественными характеристиками.
По оценкам разработчиков и заказчика, новая система контроля потребления на практике оказалась удобной, и была принята для опытной эксплуатации в ОАО «КОКС»:
- В настоящее время информационная система при корректной настройке представляет собой надёжный продукт и может с успехом использоваться для контроля за потреблением коксового газа, его потребителями, а так же на предприятиях коксохимической промышленности в других регионах.
- Внедрение информационной системы потребителям коксового газа позволит оптимизировать процесс учета коксового газа, уменьшит объемы сжигаемого газа и повысит прибыль предприятия.
- По оценке специалистов предприятия результатом внедрения разработанной системы станет усиление контроля за объемами газа, поставляемого потребителям, что в свою очередь увеличит прибыль от продаж на 3-5% и сократит объем избыточного продукта, выбрасываемого в окружающую среду, примерно на 5-7%.
Список литературы
- АСУ технологическим процессами в агломерационных и сталеплавильных цехах / Г.М. Глинков, В.А. Маковский — М: Металлургия, 1981 год, страница 360.
- Официальный сайт ОАО «КОКС» [Электронный ресурс].
- Дьяков С.Н., 85 лет Кемеровскому ОАО «Кокс» // Кокс и химия, 2009 год, №5, страницы 2-3.
- Информационно-аналитическая система учета выработки и прогноза потребления коксового газа / А.В. Ким, А.П. Поршнева // Наука. Технологии. Инновации. Материалы всероссийской научной конференции молодых ученых в 7-и частях — Новосибирск: Издательство НГТУ, 2009 год, Часть 1, страницы 189- 190.
- Информационно-аналитическая система учета выработки и контроля потребления коксового газа / А.В. Ким, А.П. Поршнева // VIII Всероссийская научно-практическая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых [Электронный ресурс].
- Правила измерения расходов газов и жидкостей стандартными сужающими устройствами РД 50- 213-80 — Москва: Издательство стандартов, 1982 год, страница 188.
- ГОСТ 8.586.(1-5) — 2005 г. «Государственная система обеспечения единства измерений. Измерение расхода и количества жидкостей и газов с помощью стандартных сужающих устройств».
Источник: Информационно-аналитическая система для контроля выработки и управления потреблением коксового газа / А.В. Ким, А.Г. Пимонов, Л.С. Таганов // Вестник КузГТУ, 2010 год, №5, страницы 119-121.
