Анотація до роботи:

Трет'яков П.В. Підвищення довговічності кладки коксових печей на основі регламентації ремонтно-профілактичних робіт. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.05.13 – Машини та апарати хімічних виробництв. - Донецький національний технічний університет, Донецьк, 2008.

Дисертація присвячена питанням підвищення довговічності вогнетривкої кладки коксових печей з урахуванням процесів старіння й руйнування основних конструктивних елементів.

Виконано огляд стану проблеми збереження пічного фонду коксохімічних виробництв країн СНД, впливу техногенних об'єктів Донецько-Придніпровського регіону на стан атмосфери. Узагальнено особливості служби вогнетривкої кладки й впливу руйнівних факторів. На основі статистичного аналізу інформації з періодичних оглядів стану кладки коксових батарей Авдіївського, Донецького, Криворізького коксохімічних заводів визначено характеристики й послідовність виникнення дефектів, закономірності розвитку тріщин, сколів, раковин і наскрізних дефектів, дано кількісні оцінки процесів руйнування. Визначено параметри ушкоджень, при яких найбільше ймовірні появи наскрізних дефектів. Визначено критичні значення розмірів дефектів, при яких необхідно їхнє термінове усунення. Розроблено імовірнісну модель руйнування-відновлення кладки простінків на основі імовірнісних моделей накопичення ушкоджень із використанням ідеї кінцевих ланцюгів Маркова, що дозволяє прогнозувати стан кладки на міжремонтний період й оцінювати ймовірність появи наскрізних дефектів у кладці простінків з врахуванням циклічної дії руйнівних факторів. Проведений техніко-економічний аналіз дозволив визначити межі зруйнованості простінків, при яких застосування якого-небудь із видів гарячих ремонтів недоцільно.

Дисертаційна робота є закінченою науково-дослідною роботою, у якій вирішено важливе наукове й прикладне завдання продовження терміну служби кладки коксових печей під час циклічного впливу руйнівних факторів за рахунок регламентації оглядів і ремонтно-профілактичних робіт. У роботі отримано наступні основні результати:

1. На основі великої за обсягом виробничої інформації про періодичні обстеження стану кладки обігріваючих простінків коксових печей встановлено закономірності руйнування-відновлення кладки, співвідношення різних видів дефектів і щільності їхнього розподілу в різних зонах кладки на протязі довготривалої експлуатації.

2. Визначено кількісні значення критичного стану кладки залежно від ступеня її ушкодження, а саме критичні параметри різних дефектів кладки: критична довжина тріщини - 1,8 м, ширина розкриття кромок - 15 мм, глибина тріщини - 40 мм; критична площа поверхневого ушкодження - 30 см² і глибина відколів - 30 мм.

3. Визначено параметри ушкоджень, при яких найбільш імовірна поява наскрізних дефектів, а саме наскрізні тріщини утворюються при розкритті кромок 25-30 мм і довжині 2,5-3 м. До наступного огляду стану кладки утворюється наскрізний дефект на місці наявного відколу при досягненні площі перетину 0,0025 м² глибиною 60 мм, ймовірність утворення провалу в районі раковини площею 0,25 м² і глибиною більше 60 мм зростає до 0,62. При площі перетину наскрізного отвору 0,0025 м² за один період коксування питомий викид газу в атмосферу становить близько 4,6 кг/т коксу.

4. Розроблено математичну модель руйнування-відновлення кладки з використанням ланцюгів Маркова, яка враховує циклічні впливи руйнівних факторів у процесі експлуатації. Це дозволяє прогнозувати стан кладки на міжремонтний період і рекомендувати міжремонтний період для запобігання появи дефектів із критичними розмірами.

5. На основі техніко-економічного аналізу визначено межі зруйнованості простінків, при яких застосування гарячих ремонтів недоцільно, обґрунтовано застосування різних відновлювальних робіт: перекладки перших чотирьох опалювальних каналів при обсязі дефектів вище 3,1 м³ (для мокрого торкретування); вище 0,32 м³ (для напівсухого торкретування); вище 0,92 м³ (для керамічного наплавлення). Показано, що найбільш ефективним методом ремонту є повна перекладка простінка при обсязі дефектів по всій довжині простінка більше 1,25 м³ (для напівсухого торкретування) і 3,62 м³ (для керамічного наплавлення).

6. Розроблено методику регламентації оглядів і ремонтно-профілактичних робіт по відновленню кладки простінків коксових печей з використанням математичної моделі для визначення періодів відновлень кладки та техніко-економічного аналізу для визначення виду ремонту.

7. Використання методики для планування ремонтів вогнетривкої кладки простінків 23 коксових печей на Авдіївському КХЗ дозволило протягом року експлуатації: знизити кількість дефектів, які потребують усунення, з 50 до 20 %; знизити витрати на виконання гарячих ремонтів на 18,7 тис. грн.; продовжити ресурс кладки печей у середньому на 230 циклів видач. За результатами проведених досліджень і застосування запропонованої методики для регламентації ремонтно-профілактичних робіт був оцінений очікуваний економічний ефект, що склав для двох коксових батарей АКХЗ близько 120 тис. грн. у рік.

Основний зміст роботи відображений у публікаціях:

1. Парфенюк А.С. Продление ресурса агрегатов путем предотвращения развития трещин в элементах конструкций / А.С. Парфенюк, П.В. Третьяков, Е.Д. Костина // Захист металургійних машин від поломок: Зб.наук.пр. – Маріуполь, 2003. – Вип. 7. – С. 110-113. Особистий внесок здобувача: пошук математичних моделей опису процесів руйнування та росту дефектів будівельних конструкцій.

2. Парфенюк А.С. О разрушении кладки коксовых батарей из крупных огнеупорных бетонных блоков и традиционных динасовых огнеупоров / А.С. Парфенюк, П.В. Третьяков, Е.Д. Костина // Кокс и химия. – 2004. – № 8. – С. 14-19. Особистий внесок здобувача: аналіз даних періодичних оглядів вогнетривкої кладки простінків коксових печей, визначення послідовності виникнення дефектів та кількісних характеристик цього процесу, аналіз впливу конструктивних відмінностей традиційної та крупноблочної кладки на характер руйнування кладки, опис результатів аналізу.

3. Третьяков П.В. Оценка экологической безопасности тепловых агрегатов / П.В. Третьяков, О.Е. Алексеева, А.С. Парфенюк // Наукові праці ДонНТУ. Серія: Хімія і хімічна технологія. – Донецьк, 2004. – Випуск 77. – С. 103-106. Особистий внесок здобувача: визначення питомих характеристик появи та розвитку дефектів в процесі експлуатації коксових печей.

4. Парфенюк А.С. Об экологической эффективности камерных печей для переработки углеродистых масс и отходов / А.С. Парфенюк, П.В. Третьяков // Проблеми екології – Донецьк, 2004. – № 1-2. – С. 87-90. Особистий внесок здобувача: аналіз можливості забезпечення екологічної безпеки процесів термопереробки відходів з використанням камерних печей з точки зору процесів порушення герметичності кладки та наявних методів її відновлення.

5. Третьяков П.В. Моделирование процесса разрушения кладки простенков коксовых батарей / П.В. Третьяков // Наукові праці Донецького національного технічного університету. Серія: Хімія і хімічна технологія. – Донецьк, 2005. – Випуск 95. – С. 130-136. Особистий внесок здобувача: розглянуті особистості руйнування кладки простінків коксових печей. Запропонована імовірнісна модель процесу розвитку дефектів в процесі експлуатації коксових печей.

6. Третьяков П.В. Обеспечение техногенной безопасности тепловых агрегатов / П.В. Третьяков, А.С. Парфенюк, А.А. Топоров, О.Е. Алексеева, Д.А. Баранов // Сб. трудов IХ международной научно-технической конференции “Машиностроение и техносфера XXI века” в 3-х томах. – Донецк, 2002. – Т.3. – С. 73- 75. Внесок здобувача: огляд методів і засобів забезпечення техногенної безпеки теплових агрегатів і виділення найбільш прогресивних напрямків, постанова завдання подальших досліджень.

7. Третьяков П.В. О повышении техногенной безопасности тепловых агрегатов / П.В. Третьяков, А.С. Парфенюк // І Міжнародна наукова конференція аспірантів та студентів "Охорона навколишнього середовища та раціональне використання природних ресурсів". Збірка доповідей. – Донецьк, 2002. – Т.1. – С. 151-152. Внесок здобувача: запропоновано імовірнісний підхід під час розрахунку безвідмовності конструкції простінків коксових батарей.

8. Третьяков П.В. Закономерности разрушения коксовых батарей – основа планирования стратегии их восстановления / П.В. Третьяков, А.С. Парфенюк // Машиностроение и техносфера XXI века: Сборник научных трудов международной научно-технической конференции в г.Севастополе 8-14 сентября 2003 г. – Донецк, 2003. – Т.3. – С. 213-216. Внесок здобувача: визначення закономірностей розвитку дефектів у кладці простінків на основі статистичного аналізу по даним періодичних оглядів стану кладки камер коксування.

9. Третьяков П.В. Системное повышение надежности и экологичности коксовых батарей / П.В. Третьяков, А.С. Парфенюк // ІІ Міжнародна наукова конференція аспірантів та студентів “Охорона навколишнього середовища та раціональне використання природних ресурсів”. Збірка доповідей. – Донецьк, 2003. – Т.1. – С. 156-157. Внесок здобувача: пошук факторів, що визначають рівень екологічної безпеки та надійності камерних печей коксових і пекококсових батарей.

10. Алексеева О.Е. Повышение экологической безопасности тепловых агрегатов / О.Е. Алексеева, П.В. Третьяков // Экологические проблемы индустриальных мегаполисов: Материалы международной научно-практической конференции. В 2-х томах. – Донецк, 2004. – Т.1. – С. 193-197. Внесок здобувача: визначення закономірностей руйнування кладки головочной зони простінків коксових батарей.

11. Парфенюк А.С. Техническое состояние кладки коксовых батарей – важный фактор экологичности коксохимического предприятия / А.С. Парфенюк, П.В. Третьяков, Г.А. Власов, С.И. Кауфман // Машиностроение и техносфера XXI века. Сборник научных трудов международной научно-технической конференции в г. Севастополе 13-18 сентября 2004 г. – Донецк, 2004. – Т. 3 – С. 24-27. Внесок здобувача: визначення впливу технічного стану простінків на кількість викидів прямого коксового газу в атмосферу.

12. Третьяков П.В. Закономерности накопления повреждений кладки коксовых печей / П.В. Третьяков // ІІІ Міжнародна наукова конференція аспірантів та студентів “Охорона навколишнього середовища та раціональне використання природних ресурсів”. Збірка доповідей. – Донецьк, 2004. – Т. 1. – С. 124-125. Внесок здобувача: дослідження закономірностей розвитку дефектів у кладці камерних печей.

13. Парфенюк А.С. О снижении газообразных выбросов через кладку простенка при эксплуатации коксовых батарей/ А.С. Парфенюк, П.В. Третьяков // Техника экологически чистых производств: в XXI веке: Проблемы и перспективы. Материалы VII Международного Симпозиума молодых ученых, аспирантов и студентов. – М., 2004. – С. 91-92. Внесок здобувача: постановка завдання моделювання процесів руйнування кладки й появи в ній наскрізних дефектів.

14. Парфенюк А.С. Оценка и прогнозирование влияния состояния кладки коксовых печей на воздушный бассейн / А.С. Парфенюк, П.В. Третьяков, Г.А. Власов, Н.С. Киршенко // Экологические проблемы индустриальных мегаполисов. Труды II международной конференции. – М., 2005. – С. 79-80. Внесок здобувача: визначення закономірностей розвитку тріщин, відколів й раковин у кладці простінків коксових батарей.

15. Белов П.С. К вопросу обслуживания и ремонтов элементов конструкций коксовых батарей / П.С. Белов, П.В. Третьяков // ІV Міжнародна наукова конференція аспірантів та студентів "Охорона навколишнього середовища та раціональне використання природних ресурсів". Збірка доповідей. – Донецьк, 2005. – Т.1. – С. 151,152. Внесок здобувача: розробка технічних засобів обслуговування елементів конструкції коксових і пекококсових батарей, термолізних агрегатів.

16. Третьяков П.В. К вопросу моделирования процессов разрушения футеровки тепловых агрегатов / П.В. Третьяков, А.С. Парфенюк, Е.Д. Костина // Машиностроение и техносфера XXI века. Сборник научных трудов XII международной научно-технической конференции в г. Севастополе 12-17 сентября 2005 г. – Донецк, 2005. – Т. 3. – С. 283-286. Внесок здобувача: розробка методу корегування планів-графіків гарячих ремонтів коксових батарей з метою запобігання появи критичних і наскрізних дефектів.

17. Третьяков П.В. Обеспечение экологической безопасности и надежности термолизных печей для переработки углеродсодержащих спекающихся масс / П.В. Третьяков, А.С. Парфенюк // Машиностроение и техносфера XXI века. Сборник научных трудов XIII международной научно-технической конференции в г. Севастополе 11-16 сентября 2006 г. В 5-ти томах. – Донецк, 2006. – Т.5. – С. 298-302. Внесок здобувача: обґрунтування заходів забезпечення надійності та екологічної безпеки камерних печей для переробки вуглецевих матеріалів та відходів на стадії експлуатації.

18. Третьяков П.В. Предотвращение и компенсация образования трещин в огнеупорной кладке – главный фактор продления ресурса тепловых агрегатов / П.В. Третьяков, А.С. Парфенюк, Е.Д. Костина, О.Е. Алексеева // Машиностроение и техносфера XXI века. Сборник научных трудов XIV международной научно-технической конференции в г. Севастополе 17-22 сентября 2007 г. В 5-ти томах. – Донецк, 2007. – Т. 4. – С. 64-68. Внесок здобувача: Використання математичного моделювання процесу руйнування – відновлення вогнетривкої кладки обігрівальних простінків коксових печей для корегування графіків її ремонту.