Файл: Барон, Л. И. Износ и защита внутренних поверхностей угольных бункеров.pdf

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 15.10.2024

Просмотров: 91

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

ления на частицу, вызванные соответственно вер­ тикальным и боковым давлениями;

т„ и Тб — силы трения между частицей и наклонной стенкой днища бункера, вызванные соответственно верти­ кальным и боковым давлениями;

а — угол наклона стенок днища бункера; р/ — коэффициент трения между сыпучим материалом и

материалом стенок днища; т — коэффициент подвижности сыпучего материала.

Рассмотрим условие равновесия частицы, лежащей на наклон­ ной стенке днища бункера. Для этого приравняем нулю проек­

ции на стенку бункера сил,

действующих на частицу,

 

 

т о —

Т Н- тс "Ь =

 

(31)

Подставляя в (31) соответствующие значения входящих в это

выражение величии, получим

 

 

cos а (р/ -|- т) — sina (1 — p/m) =

0,

(32)

откуда

 

 

 

 

 

tg

I — \v пх

 

(33)

 

 

 

 

Согласно P. Л. Зенкову [34]

 

 

m = 1 +

2ц2 — 2ц ] /T + V .

 

(34)

где ц — коэффициент

внутреннего трения сыпучего

материала.

Подставив значение т в выражение (33), получим

 

tg а =--

Д1,+ _1

_

(35)

 

1 — р/ (1 + 2д2 — 2ц V 1 -г Р2 )

 

Уравнение (35) связывает величины коэффициента внутренне­ го трения сыпучего материала, коэффициента внешнего трения сыпучего материала о стенки бункера и угла наклона стенок днища бункера, которые определяют поведение сыпучего мате­ риала на наклонной стенке днища бункера, а следовательно, и вид истечения.

При выполнении условия

tg« <

Р' + т

(36)

1— ц'/я

 

материал останется лежать на

наклонных стенках днища бунке­

ра и будет иметь место нормальный вид истечения.

 

При выполнении же условия

р/ 4- т

 

tgcc >

(37)

 

1 — (х'/л

 

материал начнет скользить по наклонным стенкам днища бункера и будет иметь место гидравлический вид истечения.

103

И'

 

0,2

 

 

 

 

 

 

1 , 0 2

0

, 2

45°40'

 

 

 

0,3

1 , 2 2

50°20'

 

 

 

■0,4

1,48

сл 0

 

 

 

0,5

1,75

60°20'

 

 

 

 

 

 

2,16

0

,

6

65°10'

 

 

 

0,7

2,65

69°20.'

 

 

 

 

 

 

3,2

0

,

8

72°40'

 

 

 

0,9

4,1

76° 10'

 

 

 

 

 

 

5,2

1

,

0

79° 10'

 

 

 

0,3

0,4

0,85

0,72

40°20'

35°40'

1 , 0 2

0 , 8 8

45°40'

41°20'

1 , 2 2

1,05

50°20'

46°30'

1,40

1,25

54°20'

51°20'

1,72

1,46

59°50'

55°40'

2 , 0

1,7

63°30'

59°40'

2,4

1,9

67°30'

62°20'

2,9

2,3

71°

66°30'

3,4

2,7

73°40'

69°40'

Значение Iga и а (градусов) при значениях д

0,5 0 , 6 0,7 0 , 8

0,62

0,55

0,49

0,46

31°50'

28°50'

26°

24°40'

0,76

0 , 6 8

0,63

0,56

37°30'

34°20'

32°20'

29°10'

0,92

0,82

0,76

0 , 6 8

42°40'

39°30'

37°30'

34°20'

1.08

0,97

0,91

0,81

47°Ю'

44°20'

42°20'

39°

1,27

1,14

1,05

0,945

51°50'

48°40'

46°30'

43°20'

1,47

1,31

1 , 2 2

1,09

55°50°

52°40'

50°30'

47°30'

1,7

1,5

1,39

1,24

59°40'

56°20'

54°20'

51°10'

1,94

1,71

1,58

1,4

62°40'

59°40'

57°40'

54°30'

2 , 2

1,94

1,77

1,56

65°40'

62°40'

60°30'

57°20'

Т а б л и ц а

22

0,9

 

1

. 0

0,41

0,39

2 2 °2 0 '

2 1 °2 0 '

0,52

0,49

27°30'

26°20'

0,65

0,61

33°

ЗГ 2 0 '

0,77

0,73

37°50'

36°10'

0,91

0

, 8

6

42°20'

40°40'

1,05

0,98

46°30'

44°20'

1,19

1

, 1

2

 

О

48°20'

О Ю

 

,26

1,34

1

53°20'

51°40'

1,5

1,41

56°20'

54°40'

П р и м е ч а н и е . В числителе даны значения tg g , п знаменателе—а .

105
1 — металлическая рамка; 2 “ зависший на наклонных стен­ ках кокс
Рис. 57. Устройст­ во, уменьшающее измельчение кокса при загрузке бун­ кера и износ на­ клонных стенок
днища:
равном определенному точкой пересечения р и р/, при разгрузке сортированного хорошо сыпучего материала из бункера имеет место нормальный вид истечения, в противном случае— гидрав­ лический вид истечения.
Как это видно из уравнения (35), на исте­ чение хорошо сыпучего сортированного матери­ ала из бункера можно влиять, изменяя угол наклона стенок днища и коэффициент трения сыпучего по внутренним поверхностям стенок (заменой более гладких материалов менее глад­ кими, или наоборот).
Нередко при проектировании бункеров для хорошо сыпучих материалов угол наклона сте­ нок днища завышают. По этой причине в таких бункерах имеет место гидравлический вид исте­ чения, что особенно неблагоприятно (в отноше­ нии износа внутренних поверхностей) при хра­ нении сильноабразивных сыпучих материалов.
В практике известны примеры, когда на стенках бункера искусственно создают неболь­ шие зависания сыпучего материала, предохра­ няющие стенки от интенсивного изнашивания. Так, в бункерах для кокса [32] в выпускные
В табл. 22 приведены значения tg a и а, подсчитанные по вы­ ражению (35) для конкретных значений п и [Г.
Графические зависимости а=Ф (р, р/) даны на номограмме рис. 56. При угле наклона стенок днища бункера, меньшем или
Рис. 56. Номограмма для определения ожидаемого вида истечения хорошо сыпучего материала из бункера

отверстия иногда вставляют металлические рамки (рис. 57), кото­ рые способствуют образованию на стенках бункера зависшего тонкого слоя кокса. Благодаря этому кокс при загрузке бункера измельчается меньше и при истечении из бункера меньше изна­ шивает его внутренние поверхности.

Для тон же цели в бункерах, в которых имеет место гидравли­ ческий вид истечения сыпучего, производят «набетонку» наклон­ ных стенок днища из тощего бетона. Таким методом уменьшают угол наклона стенок днища, и истечение сыпучего переходит из гидравлического вида в нормальный вид истечения.

4. ИССЛЕДОВАНИЕ УПЛОТНЯЕМОСТИ УГЛЕЙ ПРИ БУНКЕРИЗАЦИИ

Известно, что при уплотнении связность сыпучих материалов увеличивается, так как при более плотной структуре и, следова­

тельно,

более тесном расположении отдельных

зерен

увеличи­

 

 

 

 

 

вается число контактов между ними, что спо­

 

 

 

 

 

собствует лучшему расклиниванию зерен.

 

 

 

 

 

Степень уплотнения угля в бункере

зависит

 

 

 

 

 

от высоты слоя угля в бункере (или от дав­

 

 

 

 

 

ления), влажности угля, его гранулометриче­

 

 

 

 

 

ского состава и продолжительности

 

нахож­

 

 

 

 

 

дения под нагрузкой.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Для определения степени уплотнения угля

 

 

 

 

 

в бункере авторами была проведена

серия

Рис. 58. Схема уста­

экспериментов, которая заключалась в сле­

дующем:

в металлическую

форму

размером

новки для

 

определе­

20X20X20 см засыпали исследуемый уголь.

ния

уплотнения угля

 

под

нагрузкой:

Через штамп гидравлический пресс передавал

1 —шток

гидравлическо­

нагрузку ступенями по 0,1 кгс/см2, затем осад­

го

пресса;

2 — индика­

ку штампа замеряли.

По

осадке

угля под

тор

часового

типа; 3 —

металлическая

форма;

штампом

определяли

уменьшение

 

объема

 

4 — уголь

 

Величину

осадки

угля при

различных

ступенях

нагружения.

штампа замеряли индикаторами часового типа

с ценой деления

1:100 мм. Схема установки

для

определения

уплотнения угля показана на рис. 58.

 

 

сухих

сорти­

 

В первой серии опытов определяли уплотнение

рованных углей разной крупности и рядового угля с максималь­ ным размером частиц 20 мм.

Эксперименты показали, что уголь мелких фракций уплот­ няется под нагрузкой лучше, чем уголь крупных фракций. Для угля крупностью более 5 мм каждая ступень нагружения давала примерно одинаковую степень уплотнения, в то время как уголь крупностью менее 5 мм уплотнялся больше на первой ступени на­ гружения.

Абсолютная величина уплотнения относительно крупных углей при обычной высоте бункера 6—8 м составляла 4—6%. Степень

106

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а

23

Относи­

 

 

 

 

 

 

Уплотнение угля

(%) от первоначального объема за

 

 

Давление,

 

 

 

 

 

 

 

 

тельная

 

 

 

 

 

 

 

 

влажность

кгс/см*

10 мин

24 ч

-18 ч

72 ч

96

ч

угля, %

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

0

,

1

2,25

2,29

2,3

2,3

2,34

 

0

,

2

4,25

4,39

4,43

4,43

4,43

 

0,3

4,75

4,87

4,82

4,85

4,88

 

0,4

5,3

5,37

5,39

5,43

5,47

 

0,5

5,5

5,59

5,63

5,65

5,74

4

0

,

1

5,5

___

___

___

___

 

 

0

,

2

8

, 2

8,34

8,4

8,4

8,47

 

0,3

9,45

9,67

9,57

9,71

9,8

 

0,4

10,5

10,62

10,64

10,75

1 0 , 8 6

 

0,5

1

1

, 2

11,32

11,32

11,47

11,56

6

0

,

1

 

7,5

7,51

7,51

7,58

7,68

 

0

,

2

1

0

, 8

10,83

10,98

10,98

11,08

 

0,3

13,2

13,23

13,24

13,41

13,5

 

0,4

14,5

—

—

—

—

 

 

0,5

15,2

15,27

15,28

15,39

15,62

8

0

, 1

8,4

8,42

8,42

8,55

8,62

 

0

,

2

13,29

13,29

13,38

13,5

13,52

 

0,3

15,2

15,3

15,32

15,33

15,52

 

0,4

16,6

17,05

17,18

17,2

17,3

 

0,5

17,4

17,54

17,75

17,75

18,18

1 0

0

, 1

 

8,5

8,54

8,56

8 , 6 8

8,69

 

0

, 2

12,5

12,52

12,62

12,71

12,72

 

0,3

15,5

15,67

15,67

15,74

15,92

 

0,4

18,1

18,68

18,75

18,78

18,85

 

0,5

2

0

, 0

20,55

20,57

2 0 , 6 8

20,75

1 2

0

, 1

 

6,5

___

_

___

___

 

 

0

, 2

1

1

, 0

1 1 , 2 1

11,23

11,33

11,35

 

0,3

14,0

15,12

15,18

15,23

15,29

 

0,4

17,4

17,64

17,65

17,71

17,78

 

0,5

19,0

19,45

19,45

19,57

19,68

15

0

, 1

4,8

9,39

9,44

19,5

19,6

 

0

, 2

9,25

 

0,3

13,0

13,24

13,28

13,32

13,61

 

0,4

15,5

16,2

16,24

16,34

16,78

 

0,5

16,5

17,08

17,11

17,19

17,4

2 0

0

, 1

4,2

4,43

4,44

4,48

4,52

 

0

, 2

8

,

0

8,24

8,28

8,32

8,35

 

0,3

1 0 ,

8

11,09

1 1 , 1 2

11,14

11,25

 

0,4

13,3

13,76

13,8

13,86

13,88

 

0,5

13,75

 

 

 

 

 

”

107

уплотнения мелких углей при такой же высоте слоя колебалась в пределах 8—15%, что уже отчетливо проявлялось в увеличении степени связности угля.

Во второй серии опытов определяли

влияние

на

величину

уплотнения

давления,

влажности угля и продолжительности пре­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

бывания

его

 

под нагрузкой.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Давление на

уголь

изменяли

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ступенями

по 0,2 кгс/см2 (от

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,1

до

0,5

кгс/см2). Относи­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

тельную

влажность

угля по­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

следовательно

 

 

увеличивали

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

так,

чтобы

она

составляла

2,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4, 6,

8,

10,

12, 15 и 20%. За­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

мер величины оседания штам­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

па, т. е. определение величины

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

уплотнения

угля,

производили

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

через 10 мин, а затем

через

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

одни, двое, трое и четверо су­

Рис. 59. Зависимость уплотнения угля от

ток после нагружения.

приве­

давления при

 

относительной

влажно­

Результаты

 

опытов

1 — 2;

 

 

 

сти,

%:

 

10; 6 -

12;

дены

в табл. 23.

 

 

 

 

2 - 4 ;

3 —

6:

4 — 8:

5 —

На рис.

59

 

показаны

зави­

 

 

7 —

15

и

S — 20

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

симости

величины

уплотнения

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

До % угля различной влажно­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

сти от давления Р кгс/см2 при

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

нахождении

под

нагрузкой

в

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

течение 10 мин. Из

графиков

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

видно, что наиболее интенсив­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ное

уплотнение

происходило

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

при

первых

ступенях

нагру­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

жения, т. е. при давлении

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,1—0,2 кгс/см2. При увеличе­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

нии давления уголь уплот­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

нялся

в

меньшей

степени.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

С повышением

 

влажности

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

угля до 12% возрастало и его

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

уплотнение.

При

дальнейшем

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

же повышении влажности уг­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ля уплотнение угля снижалось.

Рис. 60. Зависимость уплотнения угля от

Наибольшее

уплотнение угля

продолжительности

 

нахождения

под

наблюдалось

при

относитель­

давлением

0,5

кгс/см3 при относитель­

ной влажности 8—12%.

 

 

 

 

ной влажности,

%:

 

 

 

 

 

I —

12;

2 —

15;

3 - 4 ;

4 — 2

 

На рис.

60

показаны зави­

угля

от

продолжительности

t

симости

уплотнения

Да %

нахождения

 

под

 

давлением

0,5 кгс/см2 при разных значениях относительной влажности угля. Основное уплотнение угля под нагрузкой происходило непо­ средственно после приложения нагрузки. В дальнейшем (в наших

108

Смотрите также файлы