You are currently viewing Информационно-аналитическая система для контроля выработки и управления потреблением коксового газа

Информационно-аналитическая система для контроля выработки и управления потреблением коксового газа

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. 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% [1], а таких важных продуктов, как бензол, достигает 80%, нафталин и крезолы — 100%. Ассортимент химических продуктов, выделяемых из каменноугольной смолы, сырого бензола и коксового газа насчитывает 134 наименования и более 240 сортов.

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 800 кг кокса, 150 кг газа и 50 кг прочих продуктов. Собранный газ хорошо горит, его называют коксовым газом. Коксовый газ, используемый для обогрева коксовых печей, является сильным отравляющим веществом [1]. Составляющими коксового газа являются оксид углерода, аммиак, бензол, сероводород, цианистый водород, фенол, нафталин. Эти опасные вещества содержатся в окружающем коксовые печи воздухе, и их концентрация не должна превышать предельно допустимой (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, т. к. 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. 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 работы с базой данных (рисунок 1).
  • Подсистему аналитических расчетов.
Рисунок 1 – Форма для работы с базой параметров
Рисунок 1 – Форма для работы с базой параметров

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.
Рисунок 2 – Форма ввода параметров расчета
Рисунок 2 – Форма ввода параметров расчета

Заключение

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

  1. АСУ технологическим процессами в агломерационных и сталеплавильных цехах / Г.М. Глинков, В.А. Маковский. — М.: Металлургия, 1981. — 360 с.
  2. Официальный сайт ОАО «КОКС» [Электронный ресурс].
  3. Дьяков С.Н. 85 лет Кемеровскому ОАО «Кокс» // Кокс и химия — 2009 — №5.- С. 2-3.
  4. 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: Изд-во НГТУ, 2009. — Часть 1, С. 189- 190.
  5. 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].
  6. Правила измерения расходов газов и жидкостей стандартными сужающими устройствами РД 50- 213-80 — М.: Издательство стандартов, 1982 — 188 с.
  7. 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. — №5. — C. 119-121.

Добавить комментарий

Gekoms LLC

Коллектив экспертов большая часть опыта и знаний которых востребованы в области промышленной автоматизации, разработке технически сложного оборудования, программировании АСУТП, управлении электроприводом. Телефон: +7(812) 317-00-87 Email: info@gekoms.com Сайт: https://gekoms.org