УДК 331.45+662.73

О.С. ПАРФЕНЮК (докт.техн.наук, проф.)
Донецький національний технічний університет
Д.В. ІЛЬЧЕНКО (інженер)     idv197@mail.ru
Донецький національний технічний університет
П.В. ТРЕТ`ЯКОВ (к.т.н., доцент)
Донецький національний технічний університет

ЕКСПЛУАТАЦІЙНА НАДІЙНІСТЬ ПРИ ЕКСПЕРТНІЙ ОЦІНЦІ ВІДПОВІДНОСТІ УСТАТКУВАННЯ КОКСОВОГО ЦЕХУ ВИМОГАМ З ОХОРОНИ ПРАЦІ

Розглянуто основні аспекти виробництва коксу, що визначають надійність і безпеку в кокосових цехах. Вказано на необхідність врахування надійності та облік підвищеної аварійної безпеки при експертної оцінці відповідності устаткування коксового цеху вимогам з охорони праці і системного проведення заходів щодо покращення умов роботи персоналу.

НАДІЙНІСТЬ, ОХОРОНА ПРАЦІ, КОКОСОВЕ ВИРОБНИЦТВО, ЕКСПЛУАТАЦІЯ УСТАТКУВАННЯ.

Аналіз дослідження. Більшість вітчизняних коксохімічних підприємств є об’єктами підвищеної небезпеки стосовно Закону України «Про об’єкти підвищеної небезпеки» [1]. Коксохімічне виробництво характеризується високою імовірністю виникнення промислових аварій і, як наслідок, смертельного травматизму. 
Відповідно до ст. 13 Закону України «Про охорону праці» [2] на українських коксохімічних підприємствах функціонує система управління охороною праці (СУОП). Забезпечення безпечного стану обладнання є одним з основних завдань СУОП коксохімічних виробництв. Основними засобами та заходами, що забезпечують безпечну експлуатацію устаткування та обладнання, є надійність його елементів і покращення санітарних умов роботи персоналу.
Відповідно до загальних вимог НПАОП 23.1-1.01-08 «Правила безпеки в коксохімічному виробництві» [3] експертна оцінка устаткування повинна здійснюватися згідно з «Порядком проведення огляду,  випробування та експертного обстеження (технічного діагностування) машин, механізмів, устаткування підвищеної небезпеки» [4], облік – згідно з НПАОП 0.00-6.07-04 «Порядок ведення обліку даних про технічний стан машин, механізмів, устаткування підвищеної небезпеки» [5]. Але у цей час експертна оцінка надійності та облік обладнання підвищеної небезпеки на державному рівні (відповідно до переліку, наведеному у додатку 2 до «Порядку видачі дозволів Державним комітетом з нагляду за охороною праці та його територіальними органами» [6]) для коксохімічного обладнання не проводиться. Причина – відсутність затверджених у встановленому порядку методик оцінки надійності та довговічності зазначеного обладнання.
Основним агрегатом для виробництва коксу є горизонтальні коксові печі, що складається з камери коксування, утвореної обігрівальними простінками, подом, зводом та закривається дверима, та розташованих нижче поду регенераторів для утилізації тепла продуктів згоряння, що відходять. Коксові печі складають коксову батарею, кількість печей в батареї сягає 65-77 одиниц.
В СНД перебувають в експлуатації горизонтальні коксові печі: з парними опалювальними каналами й рециркуляцією - системи ПВР; печі ПВР із нижнім підведенням і печі із груповим обігрівом.
Печі ПВР із нижнім підведенням мають перевагу більш точного дозування кількості тепла за довжиною обігрівального простінка. Це створює передумови для забезпечення рівномірності якості коксу по довжині камери коксування й підвищення продуктивності. Найпоширеніші печі з корисним об’ємом камери коксування 32,3 й 41,6 м3 з висотою камери коксування до 7 м, шириною 410 й 450 мм, довжиною до 16 м. Недоліком печей з нижнім підведенням є велика кількість марок вогнетривкої цегли, підвищені капітальні витрати, вимога кращого очищення опалювального газу й більш високої культури обслуговування.
Необхідно зробити важливе зауваження щодо розгляду впливу масштабного фактора на надійність основного агрегату коксового виробництва. Ефективність коксових агрегатів з печами камерного типу є екстремальний характер і оптимальні розміри камер коксування можна визначити лише з урахуванням багатьох технологічних, фізико-технічних і експлуатаційних чинників[7]. 
Проведені раніше дослідження вказують на те, що великорозмірні коксові печі складають більшу небезпеку для обслуговуючого персоналу, що пов`язанно з більш складними експлуатації агрегатів.
Важливою складовою частиною коксових батарей, що визначає їхню надійність й якість коксу, є система обігріву коксових печей. Оптимальний розподіл коксового газу по опалювальних каналах обігрівального простінка – найважливіше завдання регулювання обігріву коксових печей, оскільки це є необхідною умовою одержання якісного коксу, хімічних продуктів і цілості кладки печі.
Традиційно застосовувана система обігріву коксових батарей складається з декількох десятків систем обігріву печей, містить більше 1000 пальників і працює як єдиний агрегат. При цьому не враховується фактична потреба вугільного завантаження кожної печі в теплі, хоча ця потреба безперервно змінюється в процесі коксування. Це підтверджується зниженням температури в опалювальних каналах коксових печей на початку коксування й істотним підвищенням температури до кінця коксування.
Зміни в конструкції голівочної зони кладки простінків горизонтальної коксової печі полягають у тому, що вертикальні опалювальні канали споряджені індивідуальними ходами, з'єднаними із суміжними регенераторами, і кожен хід має канал, який сполучений з атмосферою [7]. Таке рішення сприяє стабілізації обігріву за рахунок додаткових можливостей регулювання рециркуляції й горіння.
Працездатність коксових печей багато в чому визначається системою відводу летючих продуктів коксування. У сучасних системах відводу летючих застосовують механізовані й гідрофіковані стояки з компенсаційним стиком, як правило, на "холодній" стороні. Перевагами гідрофікованих стояків у порівнянні з механізованими є краща герметичність місця приєднання кришки до дзеркала; мала величина (30…50 Н) зусилля управління; регулювання зусилля притиснення кришки до дзеркала й автоматизоване обслуговування [8,9].
Ущільнення в місці з'єднання висхідної труби й коліна стояка виключає витік коксового газу при коробленні конструктивних елементів [8]. Воно включає встановлений у верхній частині висхідної труби кільцевий карман з наповнювачем, у який поринає звернений униз кінець коліна стояка. Варіанти наповнювача: рідинний, набивання з високоеластичного губчатого еластоміра або шар гранульованого матеріалу.
Для поліпшення роботи газовідводячої арматури коксових батарей прийняті наступні рішення [9]:
•	збільшено тиск аміачної води на зрошення газу в стояках до 0,3…0,4 МПа, що зменшує осмолення клапанних коробок, штуцерів газозбірників і стабілізує гідравлічний режим роботи газозбірників;
•	змінено конструкцію перекидних газопроводів (без центрального відводу, переточного фусового ящика й опорного моста), що створює зручність монтажу, обслуговування, більш стабільний гідравлічний режим і зниження металоємності;
•	газозбірники виконують нерозрізними з відводом зворотної аміачної води з фусами через гідрозатвори по торцях;
•	доцільно коритоподібний перетин газозбірників з убудованими клапанними коробками стояків;
•	передбачено гідравлічне управління й ущільнення кришок стояків і пристрою для інжекції газу в стояках.
З урахуванням перерахованих рішень на батареях Авдіївського КХЗ змонтовані коритоподібні газозбірники [10], виконані у вигляді корита із круглим дном і плоскою верхньою частиною. Клапанні коробки прямокутної форми розташовані вгорі. Вісь тарілки клапана перебуває паралельно осі газозбірника, а сама тарілка в робочому положенні вільно висить перпендикулярно дну газозбірника. Це дало можливість позбутися від патрубків, відкладень у них і на поверхні тарілок. Розташування колекторів аміачної води зрошення й гідроінжекції біля клапанних коробок привело до ліквідації приєднувального патрубка й дозволило змонтувати газозбірник на коротких кронштейнах з опорою на анкерні колони.
Нові надійні конструкції пристроїв для відводу газу з коксових печей запропоновані співробітниками ПАТ "Авдіївський коксохімічний завод" [11,12], у яких змінене компонування елементів, спрощена геометрія й використані оригінальні кінематичні рішення важільної системи кришки й клапана стояків.
Основні висновки по огляду й аналізу конструкцій батарей, печей й установок для одержання коксу наступні: 
•	помітною тенденцією є збільшення одиничної потужності коксових агрегатів, що, однак, є об'єктивним чинником збільшення навантажень на елементи конструкції й, як наслідок, зниження їхньої надійності й довговічності;
•	найважливішим конструктивним елементом, підданим найбільшим навантаженням, є обігрівальні простінки, удосконалення яких ґрунтується на застосуванні нових вогнетривких матеріалів, крупноблочних елементів кладки, нанесенні захисних покриттів;
•	істотне значення для підвищення надійності роботи коксових печей має система відводу летючих продуктів коксування, удосконалення якої полягає в зміні конструкцій газозбірників і стояків і модернізації системи їхнього зрошення;
•	ряд прогресивних рішень полягає в створенні пристроїв контролю стану простінків коксових печей, що дозволяє продовжувати термін служби коксових батарей за рахунок своєчасного виявлення дефектів й їхнього усунення.
Однак, традиційним конструкціям коксових батарей органічно властиві непереборні недоліки, обумовлені періодичністю їхньої дії, що веде до теплових ударів на вогнетривку кладку й розгерметизації в процесі завантаження вугільної шихти й видачі готового коксу.
Проведені чисельні дослідження експлуатаційної надійності устаткування коксового виробництва при експертній оцінці відповідності вимогам нормативно-правових актів з охорони праці та промислової безпеки дозволяє звернути увагу спеціалістів з охорони праці на наступне:
1.	Визначальною тенденцією розвитку коксового виробництва двох останніх десятиліть у вітчизняній і світовій практиці є подальше вдосконалювання традиційних конструкцій коксових машин, агрегатів, обладнання коксових батарей підвищеної одиничної потужності (з корисним об’ємом пічних камер більш 40 м3). Основна кількість патентів, розробок і досліджень спрямовано на забезпечення більш високого рівня надійності, промислової безпеки й екологічності виробництва шляхом модернізації в основному типових конструкцій, які не піддавалися принциповим змінам протягом тривалого періоду [8,13-15].
2.	У конструкціях коксових машин отримали розвиток і широке застосування гідравлічний привід для багатьох механізмів, виконання вимог обслуговування коксових печей з однієї установки (до 40 операцій) при високих значеннях кількості циклів (до 160 циклів у добу), виконуваних комплектом коксових машин, що обслуговують батарею печей. Кількість циклів роботи коксових машин є істотним чинником надійності. Значна частина технічних рішень коксових машин спрямована на рішення проблем бездимного завантаження коксових печей і безпилової видачі коксу, для чого широко використовуються витяжні зонти, що перекривають зону видачі, транспортування й тушіння коксу, а також на зменшення ймовірності руйнування коксового пирога за рахунок зниження діючих на нього навантажень і поліпшення стабільності й щільності вугільного завантаження й контролю стану коксового пирога [8,14,16-18,20-22].
3.	Тенденції подальшого вдосконалювання батарей коксових печей полягають у пошуку можливостей інтенсифікації й рівномірності обігріву, удосконалюванні переважно системи ПВР, застосуванні нових матеріалів і конструкцій кладки, особливо обігрівальних стінок пічних камер, футеровки дверей і використанні крупноблочних елементів з вогнетривкого бетону 
Головна увага в конструкціях кладки приділяється вдосконаленню голівочної зони обігрівальних простінків, що є найменш довговічною й лімітує ресурс коксових батарей. Значна увага приділяється також надійності й безпеці роботи систем відводу летючих й обігріву коксових печей, зокрема, запобіганню вибухів і видаленню смолистих і графітових відкладень на внутрішніх поверхнях камер коксування [23,24].
4.	Відносно техніки для тушіння розпеченого коксу слід зазначити велику кількість розробок у СНД, а також у Японії й ФРН, спрямованих на подальше вдосконалювання високопродуктивних камерних УСТК. Цей напрямок можна вважати переважаючим й досить ґрунтовно розробленим. Однак практика коксохімічної промисловості України показує недостатній рівень застосування УСТК у коксовому виробництві. Доцільно подальше розширення впровадження УСТК на коксохімічних підприємствах як більш прогресивної технології тушіння коксу. У цьому зв'язку актуальне дослідження надійності таких установок.
5.	Найважливішим фактором забезпечення експлуатаційної надійності є рівень організації ТОіР пічного фонду, коксових машин й обладнання. Перспективними технологіями ремонтів з метою продовження терміну служби коксових батарей є ремонтно-профілактичне відновлення кладки методами гарячого й холодного торкретування з нанесенням різних вогнетривких мас, групова перекладка голівочної зони простінків, блокова заміна елементів цегельної кладки великими вогнетривкими бетонними елементами. Для продовження ресурсу й забезпечення працездатності коксових машин й обладнання застосовують інформацію про їхню надійність із її обробкою на ЕОМ і вибором оптимальної стратегії ТОіР. Представляється важливою розробка загальної стратегії планування ТОіР для різних категорій коксового обладнання; незважаючи на досягнутий високий технічний рівень сучасного коксового виробництва із традиційною технологією відзначається тенденція скорочення загального числа патентів у цій галузі для всіх країн з розвинутою коксохімією, відсутність принципових змін у конструкціях коксових агрегатів, машин й обладнання. Це свідчить про те, що традиційні технологія й техніка коксування значною мірою вичерпали можливості подальшого вдосконалювання й назрів перехід на принципово нові технології переробки спікливих вуглешихтових матеріалів. Активний пошук шляхів підвищення промислової й екологічної безпеки та ресурсозбереження традиційного коксового виробництва, який спостерігається, не забезпечує рішення поставлених завдань навіть при значних матеріальних витратах.
Висновки. На підставі вищенаведеного можна зробити такі узагальнюючі висновки: 
1. Для підвищення безпеки праці робітників коксохімічних цехів назріла необхідність розробки та затвердження Державною службою гірничого нагляду та промислової безпеки України методик оцінки надійності та довговічності коксохімічного обладнання. Це може надати нові можливості повноцінного державного обліку обладнання підвищеної небезпеки, а також являти собою обґрунтовану підставу для своєчасного виведення з експлуатації ненадійного обладнання.
2. Однак проблеми надійності, промислової безпеки й екологічності не мають досить ефективного рішення внаслідок специфіки традиційного процесу коксування з періодичною розгерметизацією пучних камер при завантаженні й вивантаженні (відкриття дверей, завантажувальних люків і стояків для відводу летючих продуктів коксування), а також при тушінні коксу різними способами, що потребує розробки принципово нових технологічних і конструкцій змін у виробництві коксу, щодо системного підвищення рівня охорони праці експлуатаційного персоналу.

Список літератури

1.	Про об’єкти підвищеної небезпеки: закон України від 18.01.2001  № 2245-III // Відом. Верховної Ради України. — 2001. — № 15. Ст. 73.
2.	Про охорону праці : закон України від 14.10.1992 № 2694-XII // Відом. Верховної Ради України. — 1992. — № 49. Ст. 668.
3.	Правила безпеки в коксохімічному виробництві : НПАОП 23.1-1.01-08 : затв. наказом Держгірпромнагляду від 10.06.2008 № 135. — Х. : Індустрія, 2008. — 92 с.
4.	Порядок проведення огляду, випробування та експертного обстеження (технічного діагностування) машин, механізмів, устаткування підвищеної небезпеки : затв. постановою  Кабінету  Міністрів  України  від 26.05.2004 № 687  
5.	Порядок ведення обліку даних про технічний стан машин, механізмів, устаткування підвищеної небезпеки : НПАОП 0.00-6.07-04 : затв. наказом Держгірпромнагляду від 06.12.2004 № 270.
6.	Порядок видачі дозволів Державним комітетом з нагляду за охороною праці та його територіальними органами : затв. постановою Кабінету Міністрів України від 15.10.2003 № 1631 // Офіційний вісник України. — 2003. — № 42. — С. 50.
7.	Кузниченко В. Я. Эксплуатация печных камер с двумя газосборниками /                  В. Я. Кузниченко, Г. Ф. Возный // Кокс и химия. - 1986. - № 12. -   С. 57-58.
8.	Комолов В. Г. Новые машины и оборудование для производства кокса /                    В. Г. Комолов, Г. Н. Макаров. - М. : Металлургия, 1987. - 143 с.
9.	Пат. 4296 Укра'ша, МПК С 10 В 27/00. Пристрш для вщведення газу з коксовоТ печ1 / В. Т. Передрш, Г. О. Власов, М. С. Недосекш та ш. ; заявник та патентовласник ВАТ «Авдн'вський коксох1М1чний завод». - № 4745788/811 ; заявл. 03.10.89 ; опубл. 27.12.94, Бюл. № 6.
10.	Пат. 4297 Укра'ша, МПК С 10 В 31/00. Пристрш для вщведення газу при завантаженш коксових печей / 3. В. Островський, Г. О. Власов, В. Т. Передрш та ш. ; заявник та патентовласник ВАТ «Авдпвський коксох1М1чний завод». -№ 4759425/8И ; заявл. 20.11.89 ; опубл. 27.12.94, Бюл. № 6.
11.	Минасов А. Н. Совершенствование конструкции и оборудования установок сухого тушения кокса / А. Н. Минасов, А. А. Тараканов, В. И. Коськов [и др.] // Кокс и химия. - 1989. - № 7. - С. 42^13.
12.	Климовицкая А. Б. Тушение кокса (обзор) / А. Б. Климовицкая, Г. Е. Бородина, Г. И. Пивень // Кокс и химия. - 1990. - № 8. - С. 18-24.
13.	Рудыка В. И. Коксовое производство в новом тысячелетии / В. И. Рудыка, В. П. Малина, Е. Т. Ковалев, А. Г. Старовойт // Углехимический журнал. -2000. - № 3-4. - С. 66-72.
14.	Комолов В. Г. Машины для обслуживания коксовых батарей с печными камерами объемом 51 мЗ / В. Г. Комолов, В. В. Беккер, А. А. Тараканов // Кокс и химия. - 1989. -№7. -С. 39-41
15.	 Успенский С. К. Основные технические решения по коксовым батареям с печными камерами объемом 51 м3 / С. К. Успенский, А. Н. Минасов // Кокс и химия. - 1988 . - № 5. - С. 38-40.
16.	Совершенствование системы беспылевой выдачи кокса за рубежом / Экспресс-информация. Сер. Коксохимическое производство.- Черметинформация. - 1980. - Вып.№8. - С. 1-7.
17.	Смельчанский В. Р. Наладка и эксплуатация системы беспылевой выдачи кокса / В. Р. Смельчанский, Ю. А. Чернышов // Кокс и химия. - 1988. - № 3. - С. 47-50.
18.	Кононенко В. С. Опыт строительства и эксплуатации установок беспылевой выдачи кокса / В. С. Кононенко, А. Н. Минасов // Кокс и химия. - 1988. - № 12. -С. 51-53.
19.	Царев М. Н. Актуальные вопросы технического переоснащения коксохимических предприятий / М. Н. Царев // Кокс и химия. - 1989. - № 7. -С. 6-10.
20.	Эйдельман Е. Я. Основы технологии коксования углей / Е. Я. Эйдельман. -Киев-Донецк : Вища школа, 1985. - 191 с.
21.	Притыкин Д. П. Надежность, ремонт и монтаж металлургического оборудования: Учебник для вузов / Д. П. Притыкин. - М.: Металлургия, 368 с.
22.	Войтенко Б. И. Опыт организации и проведения ремонта огнеупорной кладки коксовых печей / Б. И. Войтенко, А. М. Линицкий, А. Ф. Яковенко [и др.] // Кокс и химия. - 1972. - № 2. - С. 47-49.
23.	Стариков В.Л. Замена анкерных колонн и усовершенствование их конструкцій / В.Л. Стариков, З.Ф. Надпольный // Кокс и химия. – 1982. - № 11. – с. 44-46.
24.	Шермет В.О. Охорона праці на гірничо-металургійному підприємстві: Навч. Посібник. – Ч. ІІІ: Коксохімічний комплекс і аглофабрика – Дніпропетровськ: IMA-прес, 2003. – 400 с.

Поступила в редакцию                                                       Рецензент:

А.С. ПАРФЕНЮК
Донецкий национальный технический університет
Д.В. ИЛЬЧЕНКО
Донецкий национальный технический університет
П.В. ТРЕТЬЯКОВ
Донецкий национальный технический університет

ЭКСПЛУАТАЦИОННАЯ НАДЕЖНОСТЬ ПРИ ЭКСПЕРТНОЙ ОЦЕНКЕ СООТВЕТСТВИЯ ОБОРУДОВАНИЯ КОКСОВОГО ЦЕХА ТРЕБОВАНИЯМ ПО ОХРАНЕ ТРУДА

Рассмотрены коксовые аспекты производства кокса, определяющие надежность и безопасность в коксовых цехах. Указано на необходимость расчета надежности и учета повышенной аварийной опасности при экспертной оценке соответствия оборудования кокосового цеха требованиям по охране труда и системного проведения мероприятий по улучшению условий труда персонала.

НАДЕЖНОСТЬ, ОХРАНА ТРУДА, КОКСОВОЕ ПРОИЗВОДСТВО, ЭКСПЛУАТАЦИЯ ОБОРУДОВАНИЯ.

A.S. PARFENYUK 
Donetsk National Technical University
D.V. ILCHENKO
Donetsk National Technical University
P.V. TRETYAKOV
Donetsk National Technical University

OPERATING RELIABILITY AT EXPERT ESTIMATION OF ACCORDANCE OF EQUIPMENT OF COKE WORKSHOP TO REQUIREMENTS FROM LABOUR PROTECTION

Basic aspects are considered which determine the productions of coke of, reliability and safety in coconut workshops. It is indicated on the necessity of account of reliability and account of enhanceable emergency safety at expert an estimation accordance of equipment of coke workshop to the requirements from a labour and system leadthrough of measures protection on the improvement of terms of work of personnel.

RELIABILITY, LABOUR PROTECTION, COKE PRODUCTION, EXPLOITATION EQUIPMENT.