CC BY
2
ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ, МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОЕ И ХИМИЧЕСКОЕ МАШИНОСТРОЕНИЕ
ЭФФЕКТИВНОЕ ИЗМЕЛЬЧЕНИЕ ТВЕРДОГО ТОПЛИВА В ТУРБУЛИЗИРОВАННОМ СЛОЕ
Аннаев Нарбай Асаматдинлвич
аспирант,
Ташкентский химико-технологический институт,
Узбекистан, г. Ташкент Е-mail: n. annaev@uz-kor. com
Левданский Александр Эдуардович
проф.,
Белорусский государственный технологический университет,
Белоруссия, г Минск Е-mail: zhenya.fedorovich. 1999@mail. ru
Нурмухамедов Хабибулла Саъдуллаевич
проф.,
Ташкентский химико-технологический институт,
Узбекистан, г. Ташкент E-mail: haas-bek@mail.ru
Султонов Жавохир Валижонович
старший преподаватель, Ташкентский химико-технологический институт,
Узбекистан, г. Ташкент E-mail: sjv8904@gmail.com
Нурмухамедов Саъдулла Хабибуллаевич
ведущий инженер, АО "Махам-Чирчик", Узбекистан, г. Ташкент E-mail: haas-bek@mail.ru
Федарович Евгений Геннадьевич
аспирант,
Белорусский государственный технологический университет,
Белоруссия, г Минск E-mail: zhenya.fedorovich. 1999@mail.ru
EFFICIENT GRINDING OF SOLID FUEL IN A TURBULIZED LAYER
Narbay Annaev
Postgraduate student, Tashkent Institute of Chemical Technology, Uzbekistan, Tashkent
Alexander Levdansky
Professor,
Belarusian State Technological University,
Belarus, Minsk
Khabibulla Nurmukhamedov
Professor,
Tashkent Institute of Chemical Technology, Uzbekistan, Tashkent
Библиографическое описание: ЭФФЕКТИВНОЕ ИЗМЕЛЬЧЕНИЕ ТВЕРДОГО ТОПЛИВА В ТУРБУЛИЗИРОВАННОМ СЛОЕ // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. Аннаев Н.А. [и др.]. 2024. 7(124). URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/17973
Zhavohir Sultonov
Senior lecturer, Tashkent Institute of Chemical Technology, Uzbekistan, Tashkent
Sadulla Nurmukhamedov
Leading Engineer, JSC "Maham-Chirchik", Uzbekistan, Tashkent
Evgeniy Fedarovich
Postgraduate student, Belarusian State Technological University,
Belarus, Minsk
АННОТАЦИЯ
В статье представлены результаты экспериментального исследования процесса измельчения твердого топлива, в частности, бурого угля Ангренского месторождения, в турболопастном аппарате. Для получения мелкодисперсных фракций бурого угля предложен трехзонный измельчитель и проведены экспериментальные исследования в широком диапазоне изменения угловой скорости вращения рабочего вала ю, шага размещения стержней t/d в зонах грубого, мелкого и тонкого измельчений на степень измельчения i.
Экспериментальными исследованиями установлено, что с ростом угловой скорости от 48,1 до 182,6 с-1 значение доли фракции менее 0,05 мм увеличилось в 3 и более раза. Подобная эффективность процесса измельчения в 3-х стадийном турболопастном измельчителе объясняется одновременным воздействием следующих способов измельчения, т.е. раскалывание, стесненный удар и истирание.
Экспериментальными исследованиями установлено, что измельчение в 3 стадии обеспечивает высокую степень измельчения (~300) и позволяет получить фракции бурого угля размером менее 0,05 мкм. Рост степени измельчения i материала ведет к увеличению удельной поверхности частиц, что обеспечит эффективность протекания последующих технологических процессов.
ABSTRACT
The article presents the results of an experimental study of the process of grinding solid fuel, in particular, brown coal from the Angren field, in a turbo-blade apparatus. To obtain finely dispersed brown fractions, a three-zone grinder was proposed and experimental studies were carried out in a wide range of changes in the angular speed of rotation of the working shaft ю, the step of placing the rods t/d in the zones of coarse, fine and fine grinding for the degree of grinding i.
Experimental studies have established that with an increase in angular velocity from 48,1 to 182,6 s-1, the value of the fraction of less than 0,05 mm increased by 3 or more times. Such efficiency of the grinding process in a 3-stage turbo-blade grinder is explained by the simultaneous influence of the following grinding methods, i.e. splitting, constriction and abrasion.
Experimental studies have established that grinding in stage 3 provides a high degree of grinding (~300) and makes it possible to obtain brown coal fractions with a size of less than 0,05 microns. An increase in the degree of grinding i of the material leads to an increase in the specific surface area of the particles, which will ensure the efficiency of subsequent technological processes.
Ключевые слова: газификация, измельчение, бурый уголь, турболопастной аппарат, число оборотов, шаг размещения, стержни, степень измельчения, фракция, гранулометрический состав.
Keywords: gasification, grinding, brown coal, turbo-blade apparatus, speed, placement pitch, rods, degree of grinding, fraction, granulometric composition.
Введение
Сегодня уголь должен рассматриваться как энерготехнологическое сырье, следовательно, использовать его в крупных масштабах надо только комплексно, деля его потенциальную химическую энергию примерно в равных долях между энергетической продукцией (электричеством и теплом) и химической продукцией.
В последнее время актуальной становится проблема создания энергоэффективных и ресурсосберегающих угольных ТЭС нового поколения, а также модернизация существующих станций, отвечающих
самым строгим нормам экологической чистоты выработки электроэнергии и тепла с утилизацией образующихся отходов [23].
Общеизвестно, что к низкосортным углям относят все количества бурых углей и часть каменных углей с зольностью свыше 25 %. Переработка низкореакционного топлива с целью получения энергии методом газификации является весьма перспективным направлением, способным обеспечивать высокую эффективность и высокие энергетические показатели производства.
На сегодняшний день в Узбекистане свыше 10 химических и газоперерабатывающих предприятий, следовательно, способ газификации твердого топлива является наиболее оптимальным и целесообразным.
В работе Кабанова И.Г. приводятся основные направления переработки углей: механическое облагораживание, сжигание, термолиз, газификация, гидрогенизация, экстракция и термическое растворение, производство сорбентов [6].
Основной целью процессов переработки бурых углей является получение жидких топлив, смазочных масел и углеводородных газов. Поэтому они направлены на деструкцию молекул исходного сырья и увеличение относительного содержания водорода.
Главными направлениями переработки бурых углей являются: механическое и термическое облагораживание, сжигание, термолиз (полукоксование и коксование), газификация, гидрогенизация, экстракция и термическое растворение, производство адсорбентов.
Во многих странах производится прямое сжигание, перспективность которого зависит от топливного сгорания, возможности экономически эффективной утилизации образующихся зол шлаковых продуктов, во многом обусловленной экономической конъюктурой в регионе образования рассматриваемого угольного отхода [5; 22].
Процесс газификации угля является многоцелевым относительно состава продуцируемого газа. При получении газообразных топлив выделяются три основных направления, связанные с производством топливного газа, заменителя природного газа и синтез-газа. Состав и теплотворная способность продуцируемого газа зависят не только от режимов газификации, но и от конструкции используемого газогенератора. Применение топливного газа позволяет решать экологические и технологические проблемы в энергетике, металлургии и других отраслях промышленности. Особенностью получаемого заменителя природного газа является низкое содержание СО и, следовательно, относительно низкая токсичность, что позволяет широко применять рассматриваемый в данной статье газ в бытовых целях. Синтез-газ используется для получения высокомолекулярных соединений, метанола, моторного топлива или водорода путем химической переработки.
В настоящее время предложены разнообразные методы газификации, отличающиеся, главным образом, крупностью перерабатываемого твердого топлива, способом его подачи в газогенератор, температурой газификации, давлением в газогенераторе, составом дутья, а также проведением процесса без подачи тепла из постороннего источника и с подачей тепла - соответственно, адиабатические и аллотропические процессы [25; 26].
Работа Пряткина В.С. в соавторстве с другими учеными [19] посвящена методу газификации низкореакционного твердого топлива в восходящем потоке, активированного нанокатализаторами окисли-
июль, 2024 г.
теля, а исследования Шпирт М.Я. - математическому моделирования данного процесса и разработке установки, реализующей данный метод [5; 21; 22; 25; 26].
Мессерле В.Е. с сотрудниками [8] провели многочисленные эксперименты по плазменной газификации угля в различных газифицирующих агентах (воздух, диоксид углерода, кислород и смеси пара с воздухом, пара с кислородом, пара с диоксидом углерода) с использованием программы Plasma-Соа!. Авторами выявлено, что максимальная концентрация синтез-газа в продуктах газификации каменного угля в бассейне реки Powder (Паудер) наблюдается при пара-углекислотной, углекислотной, паровой, пара-кислородной газификации угля.
Основным достоинством данного исследования является снижение выброса парникового газа СО2 путем использования в качестве газифицирующего агента в процессах пара-углекислотной и углекис-лотной газификации угля при энергетической эффективности процесса, превышающий такой показатель для воздушной газификации угля [8].
Ольховский Г.Г. и сотрудник изучили воздушную газификацию углей горновым методом и проанализировали пыле- и сероочистку генераторного газа, а также его сжигание в газотурбинной камере с применением технологических мер по подавлению выбросов NOx [10]. Исследованиями выявлено, что данная технология газификации углей экономична и проста, а к.п.д составляет 44 %.
Ремезов А.В. и Ермак В.В. исследовали «подземную газификацию углей» как альтернативу существующим технологиям добычи угля [20]. Авторы предлагают комплексно использовать природные ресурсы, в том числе и попутно освобождаемого от связанного состояния газа метана. В настоящее время этот газ выбрасывается в атмосферу, ухудшая экологическую обстановку, но самое важное - это потери метан-газа без пользы.
Крейнин Е.Г. предлагает несколько вариантов «подземной газификации углей» (ПГУ), в частности, очищенный газ ПГУ не содержит сероводород, следовательно, при сгорании не выделяет сернистого ангидрида; в газе, полученном на кислородном дутье, не содержится оксидов азота. В результате низких температур горения газа ПГУ в продуктах сгорания содержится меньше оксидов азота. Также возможен вариант предприятия ПГУ, конечным продуктом которого является метан [7].
«Подземная газификация углей» является потенциальным источником нового вида энергоносителя экологически чистых предприятий. Однако, имеются определенные трудности в подготовительных и буровых работах.
Багрянцев В.И. с сотрудниками предлагают эффективно использовать отходы обогащения угля [3]. Известно, что отходы углеобогащения отличаются высокозольностью, повышенной влажностью, мел-кодисперсностью и т.д., что приводит к низким показателям по теплоте сгорания. Ранее, на основе отходов углеобогащения создавались новые топлива в виде гранул или брикетов. Однако они не лишены
недостатков: относительно высокого химического и физического недожега, значительны выбросы в атмосферу вредных веществ и тому подобное.
Известен способ газификации кускового угля и угольной пыли, при этом в качестве газификацион-ного агента используется смесь газов, содержащих кислород и водяной пар или двуокись углерода [17]. Причем, пылевидная фракция с максимальным диаметром частиц до 100 мкм вводится в потоке газовой фазы.
Известен способ газификации бурых углей, согласно которого уголь с влажностью 20-53 % измельчают до крупности 2-3 мм, затем подают в двухступенчатую вихревую сушку путем забора части генераторного газа из газогенераторной установки с температурой 960 оС при отсутствии в нем кислорода [16]. Затем, высушенный уголь смешивают с водой для получения водоугольной суспензии, которую подвергают тонкому измельчению, после чего разбавляют водой до Ж:Т=2:3. Осуществляют газификацию путем подачи воздуха при давлении в 0,11-0,11 МПа при температуре 850-1100 оС.
Известен способ газификации бурых углей путем использования на ТЭС для получения из низкосортного энергетического угля высококачественного синтез-газа, состоящего из оксида углерода и водорода [15]. В целях интенсификации процесса газификации используют дымовые газы, причем разделенные потоки смеси угля и дымовых газов подают равномерно по сечению камеры реактора, для чего в каждом из указанных сечений поддерживают постоянно отношение расхода смеси угля и дымовых газов к площади сечения, а также тормозят процесс стекания расплава по стенке реактора.
Сильвано Б. создал вальцовую мельницу для измельчения и сортировки сыпучих материалов, содержащую пару вращающихся в противоположных направлениях вальцов, между которыми образован зазор для прохода материала, подвергающийся измельчению, и устройство просеивания, объединенное с вальцами для разделения продуктов измельчения в соответствии с размерами частиц размолотого материала [11].
Известно устройство для измельчения материалов, которое содержит корпус с загрузочным патрубком, шнек, соединяющийся с валом, и режущий орган, состоящий из ножа и решетки [12; 14].
Устройство дополнительно включает маятниковый толкатель и накопительный лоток, переходящий в загрузочный патрубок, который выполнен в виде изогнутой камеры прямоугольного сечения, сопрягающейся с рабочей камерой корпуса с образованием приемного окна с острой кромкой в его нижней части, которая наклонена к оси вращения шнека. Данное изобретение позволяет снизить потребляемую мощность для измельчения, повышает скорость переработки материалов.
В качестве недостатков надо отметить увеличение боковой нагрузки на узел крепления устройства к электродвигателю и резкое повышение интенсивности окислительных процессов в результате нагрева и механического разрушения.
июль, 2024 г.
Известен ударно-центробежный измельчитель, который содержит цилиндрический корпус с загрузочным устройством и выгрузной камерой, в корпусе измельчителя соосно расположены левый и правый диски с кольцевыми канавками в виде чередующихся выступов треугольной формы и впадин в форме трапеций в радиальном сечении диска, на которых установлены ножи. Выступы одного диска входят во впадины другого с образованием зазора S [13].
Недостатками этой конструкции являются низкая производительность и высокие энергетические затраты, а также затупление ножей, что приводит к необходимости их частой заточки.
В промышленности более распространены методы, основанные на ударе и разрезании. Кроме вышеназванных методов измельчения существуют: способ аэрошелушения, метод циклических изменений давления среды, метод мгновенного снятия избыточного давления пара, электрогидравлического эффекта и подобные им [21; 27]. Однако в настоящее время ни один из методов не нашел промышленного применения вследствие невозможности достижения полного раскалывания или больших энергетических затрат.
Общеизвестно, что измельчение твердых материалов относится к числу самых энергоемких, мате-риалоемких и распространенных процессов. Его осуществляют, как правило, механическим разрушением крупных фрагментов ударным или сдавливающим действием в аппаратах различных конструкций.
Ежегодно несколько миллиардов тонн различных материалов, таких как руда, уголь, цемент, минеральные удобрения подвергают дроблению и измельчению. На эти процессы затрачивается около 710 % всей производимой в мире электроэнергии [9; 18].
Для успешной организации любого из вышеперечисленных основных направлений переработки твердого топлива является его измельчение до размеров, требуемых тем или иным способом сжигания [3].
Одним из перспективных методов измельчения твердых материалов принято считать скоростное измельчение в аппаратах турболопастного типа [24].
Объектом исследования является интенсификация процесса измельчения твердых углеводородов, в частности, бурых углей местных месторождений, являющиеся низкореакционным топливом. Для успешного решения авторами предложен метод измельчения в трехзонном аппарате турболопастного типа [1; 2].
Аппарат для измельчения имеет 5 зон: загрузки "А", грубого измельчения "В", мелкого измельче-ния"С", тонкого измельчения "В" и выгрузки "Е".
Конструкция аппарата включает цилиндрический корпус изготовленный из нержавеющей стали Х18Н10Т диаметром 0,150 м, толщиной 0,006 м и длиной 1,5 м, внутри которого по горизонтальной оси расположен вал с клиновидными стержнями. Оба конца вала установлены на подшипниках и посажены в стакан, который на скользящей посадке
вращается и перемещается внутри втулки. Вал осуществляет как вращательное, так и возвратно-поступательное движение. Для осуществления вращательного движения конец вала, находящийся на стороне зоны загрузки, соединен с электродвигателем при помощи муфты. Амплитуда возвратно-поступательного движения регулируется при помощи пневматического цилиндра. Смещение вала вдоль оси вращения позволяет срезать налипаемые мелкодисперсные частицы на внутренней стенке цилиндрического корпуса. Турболопастной аппарат горизонтального типа, предназначенный для измельчения твердых материалов, установлен на двух опорах.
В зоне загрузки "А", составляющей 1/10 от общей длины рабочего вала (внутри корпуса аппарата), установлены стержни с лопатками под углом 720 для регулирования подачи исходного сырья в пространство между цилиндрическим корпусом и валом. Шаг размещения лопаток в зоне загрузки равен t=2,5•d.
Грубое измельчение осуществляется в зоне «В» при шаге размещения цилиндрических стержней t=1,5•d размеры получаемых частиц не сильно отличаются друг от друга, и гранулометрический состав получается неоднородным.
В зоне мелкого измельчения «С» на валу с диаметром dв в одном периметре расположены цилиндрические стержни в количестве 12 штук с шагом t=1,2•d. Причем, измельчение твердых тел протекает за счет стесненного удара.
Тонкое измельчение происходит в зоне <Ю», в которой остроконечные стержни расположены по спирали с шагом в пределах t=0,8•d и составляют 1/4 часть от длины, измельчающей части рабочего вала. На валу установлены остроконечные стержни, которые имеют боковые поверхности в виде дискретно размещенных шероховатостей по всей высоте стержня. Все торцы стержней скошены под углом 20о. Причем, степень измельчения / в данной зоне достаточно велика, что объясняется одновременным измельчением твердых тел как за счет истирания, так и стесненного удара.
В зоне <<Е» выгрузки измельченного материала стержни установлены по ходу вращения под углом 120о, имеющие круглое поперечное сечение. Для нижних торцов стержней характерно сечение полусферы. Шаг размещения стержней составляет в пре-
июль, 2024 г.
делах t=3-d и составляет 1/5 от общей длины рабочего вала, расположенного внутри корпуса аппарата. Выгрузка измельченного готового продукта осуществляется через штуцер, установленный непосредственно поблизости возле фланца с крышкой.
Характерной особенностью разработанного аппарата является то, что вал со стержнями может осуществлять одновременно вращательное и возвратно-поступательное движение. Вращательное движение от 100 до 2880 об/мин, а возвратно-поступательное движение колеблется в пределах 30 мм. Мощность электродвигателя постоянного тока 5кВт. Число оборотов электродвигателя регулируется при помощи специально сконструированного частотного преобразователя. Скорость вращения рабочего вала измерялась бесконтактным цифровым тахометром DT2234C с погрешностью измерения +0,05%. Влажность исходного сырья и измельченного материала определялась KERN DLB A VERSION 1.3. погрешность при измерении массы +0,003г. Верхний предел возвратно-поступательного движения вала со стержнями 20 мм связан с возможным налипанием материала в каждой зоне измельчения твердого материала. Гранулометрический состав измельченного материала определялся в аппарате Eijkelcamp, который позволяет производить экспресс анализ с минимальной погрешностью.
Обсуждение результатов исследований. Экспериментальные исследования по измельчению твердых топлив местных месторождений проведены с бурым углем Ангренского месторождения.
Экспериментальные исследования по тонкому измельчению полидисперсных материалов осуществлены в скоростном измельчителе турболо-пастного типа в следующем диапазоне изменения режимных параметров: угловая скорость рабочего вала ю =48,1-115,4 с-1; шаг расположения стержней в зоне тонкого измельчения t/d=0,6-0,98 [15].
Исходное сырье, бурый уголь Ангренского месторождения предварительно раскалывали до размера 15 мм. Фракционный состав исходного сырья составляло 0,5-15 мм (рис.1). Фракционный состав исходного бурого угля, который имеет следующий вид: фракция до 1,0 мм составляет 1,5 %, доля фракции 1,0-2,5 мм 11 %, фракция в интервале 2,5-5,0 мм составляет 8,5 %, доля 5,0-7,0 мм всего 31 %, доля фракции 7,0-10,0 мм 18 %, доля фракции 10,0-12,0 мм 258 % и доля фракции 12,0-15,0 мм 5 %.
Рисунок 1. Гранулометрический состав исходного, подготовленного к измельчению бурого угля 1 - фракция <0,5 мм; 2 - 0,5-1 мм; 3 - 1-1,5 мм; 4 -1,5-2,5 мм; 5 - 2,5-5 мм; 6 - 5-7мм; 7 - 7-10 мм;
8 -10-12 мм; 9 -12-15 мм
Экспериментальные исследования по измельчению в турболопастном измельчителе показали (рис. 2), что при угловой скорости вращения рабочего вала œ=48 с-1 доля фракции до 0,05 мм составила 13,18 %, при ш=115,4 с-1 - 30,42 %, и соответственно
при ю=182,6 с-1-41,57 %. Анализ экспериментальных данных показал, что с ростом угловой скорости от 48,1 до 182,6 с-1 значение доли фракции менее 0,05 мм увеличилось в 3 и более раза.
а)
б)
Рисунок 2. Гранулометрический состав измельченного бурого угля в турболопастном измельчителе а - 0=48,1 с'1; б - а=115,4 с'1; в - т=182,6 с'1. 1 - фракция <0,05 мм; 2 - 0,05-0,08 мм; 3 - 0,08-0,16мм; 4 - 0,16-0,315 мм; 5 - 0,315-0,5 мм; 6 - 0,5-1,5 мм; 7 -1,5-2,5 мм
в
На рисунках 2 а, б, в представлены гранулометрический состава бурого угля в интегральной форме после измельчения, при угловой скорости рабочего вала турболопастного аппарата ю=48,1, ю=115,4 и
182,6 с-1 соответственно. Как видно, гранулометрический состав кардинально улучшился, причем, если исходное сырьё состояло на 98,5 % из фракций
0,5-15 мм (рис. 1а), то после измельчения 90-95 % фракций состоят из частиц до 1,0 мм.
Влияние угловой скорости вращения ю на измельчение бурого угля можно определить сопоставлением гистограмм на рисунке 3.
При угловой скорости рабочего вала со стержнями круглого поперечного сечения получены следующие экспериментальные результаты: при значении угловой скорости ю=48,1 с-1 фракции до dэ=0,08
мм составляет свыше 35,23 %, а фракция до dэ=0,5 мм 86,66 %, а при угловой скорости ю=115,4 с-1 фракции до dэ=0,08 мм составляет свыше 55,38 %, а фракция до dэ=1,0 мм свыше 98,89 % и соответственно при угловой скорости ю=182,6 с-1 фракции до dэ=0,08 мм составляет свыше 73,98 %, до dэ=0,5 мм свыше 99,4 %.
Рисунок 3. Гистограммы дискретного распределения фракций измельченного бурого угля в интегральной форме а - исходное сырьё; б - ю=48,1 с-1; в - ю=115,4 с-1, г - ю=182,6 с-1
На рисунке 4 представлены фотографии исходного и отдельных фракций измельченного бурого угля.
а) б) в)
Рисунок 4. Фотографии фракций бурого угля при измельчении в турболопастном аппаратеа - исходная фракция -12-15 мм; б - 0,5-0,63 мм; в -<0,05 мм
При одностадийном измельчении гранулометрический состав при однородности по размерам около 50-70 % не приемлем для товарной фракции любых сыпучих материалов.
Зависимость степени измельчения бурого угля от эквивалентного диаметра измельченного материала для исходного сырья с различным размером в интервале угловых скоростей ю=48,1-182,6 с-1 иллюстрируется на рисунке 5.
Как видно, степень измельчения i при получении фракции 0,05 мм и ниже колеблется в пределах 1=100-299,4, для фракции 0,16 мм соответственно
1=32,2-93,8 и наконец, для фракции 0,5 мм - 1=10,5-30. Проведенные экспериментальные данные показывают эффективность предложенного метода измельчения и конструкции трех стадийного измельчителя турболопастного типа.
Общеизвестно, что на разрушение материалов и продуктов доминирующее влияние оказывает возникновение и развитие трещин в результате приложения нагрузок. Концентрация энергии по фронту всегда способствует разрушению материалов и частиц при относительно низких напряжениях, чем это необходимо для разрушения тел с однородной структурой [8; 10].
Рисунок 5. Влияние эквивалентного диаметра исходного сырья на степень измельчения бурого угля
Ангренского месторождения
Многочисленными экспериментальными исследованиями выявлено, что одностадийное измельчение не позволяет достичь тонкого измельчения и хорошего гранулометрического состава. Поэтому на основании теоретических и экспериментальных исследований доказана целесообразность проведения процесса измельчения в несколько стадий в одном аппарате.
В сильно турбулизированном потоке соударения частиц твердых материалов о стержни и стенки аппарата, что приводит к возникновению и развитию трещин при высоких нагрузках двухфазного потока, способствуют получению шарообразных по форме, однородных по размерам частиц.
Анализ результатов экспериментальных исследований по измельчению бурого угля в турболопастном
измельчителе продемонстрировал, что рост численных значений угловых скоростей вращения рабочего вала увеличивает степень измельчения твердых тел, и соответственно, способствует повышению удельной поверхности слоя частиц. Следовательно, повышение поверхности частиц слоя ведет к интенсификации последующих технологических химических или тепло- или массообменных процессов.
Общеизвестно, что на разрушение материалов и продуктов доминирующее влияние оказывает возникновение и развитие трещин в результате приложения нагрузок. Концентрация энергии по фронту всегда способствует разрушению материалов и частиц при относительно низких напряжениях, чем это необходимо для разрушения тел с однородной структурой [3].
Кроме того, в скоростных измельчителях турбо-лопастного типа процесс измельчения материала обеспечивается за счет способов раскалывания, истирания и удара стержней специальной конструкции об объект переработки, а также за счет многочисленных соударений частиц между собой и о стенку. Все вышеперечисленные факторы и определяют эффективность процесса измельчения в турболопастном измельчителе.
В начальный момент твердая частица при контакте с острым углом стержня раскалывается на п-ное количество мелких частиц. Затем, измельченные частицы при контакте с твердой плоскими поверхностями стенок остроконечных стержней подверга-
ются дополнительному измельчению от удара и истирания. Также определенный вклад в интенсификацию процесса измельчения твердых тел в турболо-пастном измельчителе вносят и многочисленные соударения твердых частиц от удара о стенку аппарата.
Выводы
Для эффективного измельчения бурого угля Ан-гренского месторождения доказана целесообразность использования многостадийного, в частности, трех стадийного измельчения в турболопастном аппарате. Экспериментальными исследованиями установлено, что измельчение в 3 стадии обеспечивает высокую степень измельчения и позволяет получить фракции бурого угля размером менее 0,05 мкм. Следует отметить, что совмещение таких способов измельчения как раскалывание, стесненный удар и истирание в одном аппарате при одновременном протекании процессов измельчения позволил достичь высокой степени измельчения (~300) бурого угля.
Особо следует отметить тот факт, что тонкое измельчение позволяет получить новые свойства, непостижимые другими способами переработки. Также увеличивается удельная поверхность частиц с ростом степени измельчения, а это ведет к повышению эффективности последующих технологических процессов. Вместе с тем, значительное сокращение продолжительности процесса ведет к снижению себестоимости получаемого готового продукта.
Список литературы:
1. Аннаев Н.А., Матчонов Ш.К., Нурмухамедов С.Х., Бекбаева Ф.У. Гранулирование - дизайн твердых частиц. -Ташкент: ТХТИ, 2023. -210 с.
2. Аннаев Н.А., Нурмухамедов Х.С., Усмонов Б.С. Влияние шага размещения стержней на грубое измельчение деформирующихся материалов в турболопастном аппарате // Илмий-техника журнали. - ФерПИ. - 2019. -№ 2. - С. 115-118.
3. Багрянцев В.И., Казимиров С.А., Куценко А.И. Практика и перспективы использования твердых углеродсо-держащих отходов в качестве топлива для теплоэнергетических агрегатов // Вестник Сибирского государственного индустриального университета. - 2013. - № 3. - С. 33-38.
4. Бурункова Ю.Э., Успенская М.В., Самуйлова Е.О. Растительные масла: свойства, технология получения и хранения, окислительная стабильность. - СПб.: Университет ИТМО, 2020. - 82 с.
5. Горлов Е.Г., Малолетнев А.С., Скрипченко Г.Б. Каталог "Основные процессы термохимической переработки углей". - М.: Трэк, 2005. - 294 с.
6. Кабанов И.Г. Методы и способы получения синтетического газообразного и жидкого топлива на основе химической переработки угольного минерального сырья // Вологдинские чтения. - 2009. - № 4. - С. 24-26.
7. Крейнин Е.Г. Подземная газофикация углей как один из вариантов экологически чистого энергетического предприятия // Теплоэнергетика. - 1991. - № 4. - С.17-37.
8. Мессерле В.Е., Умбеткалиев К.А., Устименко А.Б. Плазменная газификация угля в различных средах // Горение и плазмохимия. -2022. - № 20. - С. 219-217.
9. Нурмухамедов Х.С., Закиров С.Г., Юсупбеков Н.Р. ва б. Газларни кайта ишлаш технологияси, жараён ва ку-рилмалари. - Т.: Шарк, 2016. - 856 б.
10. Ольховский Г.Г., Сучков С.И., Епихин А.Н., Крылов И.О. Исследование системы газификации углей с высокотемпературной очисткой генераторного газа // Теплоэнергетика. - 2006. - № 7. - С. 67-73.
11. Патент России №2263540, МКП7 В02С 4/06. Вальцовая мельница для измельчения и сортировки сыпучих материалов / Барбьери Сильвано (К). - ил. 3. - С. 4.
12. Патент России №2313397. МПК 7 В02С 18/30. Устройство для измельчения продуктов / Валеев Р.Р., Ва-леев И.Р., Ценев Н.И., Митрофанов О.А., Ценев А.Н. - ил.1.- 9 с.
№ 7(124)
UNIVERSUM:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
• 7universum.com
июль, 2024 г.
13. Патент России №2350388. МПК7 В02С 7/02. Ударно-центробежный измельчитель / Труфанов И.И., Опрышко И.М., Ляпин В.М. - ил.2. - 5 с.
14. Патент России №2497346. МПК А23А 3/00. Измельчительный аппарат /Брокхан-Людеман Ш., Роггенланд М.- ил.3. - 17 с.
15. Патент РФ №2087525. МКП8 C10J 3/18. Способ газификации бурых углей и электродуговой плазменный реактор для газификации углей / Карпенко Е.И., Ибраев Ш.Ш., Буянтуев С.Л., Цыдыпов Д.Б. / опубл. 20.08.1997, Бюлл. №12. - ил.3. - с.11.
16. Патент РФ №2543194. МКП8 C10J 3/46. Способ газификации бурых углей / Шпирт М.Я., Кравченко А.Н. / опубл. 27.02.2015, Бюлл. №6. - ил.1. - с.7.
17. Патент РФ №2685647. МКП8 C10J 3/46. Способ газификации бурых углей / Фу Миньянь, Дин Луюн / опубл. 22.04.2018, Бюлл. №12. - ил.5. - с.16.
18. Перов В.А., Андреев Е.Е., Биленко Л.Ф. Дробление, измельчение и грохочение полезных ископаемых. - М.: Недра, 1990. - 300 с.
19. Пряткин В.С., Белов А.А., Иванов В.В. Газификация угля и ее применение в энергетике // Известия ВУЗов технические науки "Энергетика". - 2018. - № 3. - С. 42-47.
20. Ремезов А.В., Ермак В.В. Подземная газификация углей как альтернатива существующим технологиям добычи угля // Геотехнология. - 2006. - № 7. - С. 110-113.
21. Шпирт М.Я., Артемьев В.Б., Силютин С.А. Использование твердых отходов добычи и переработки горючих ископаемых. - М.: Трэк, 2013. - 423 с.
22. Шпирт М.Я., Скачкова Е.С. Перспективы использования газификации низкосортных углей, органоминеральных отходов добычи и обогащения каменных углей // Горный информационно -аналитический бюллетень. - 2014. - № 1. - С. 295-303.
23. Энергетическая стратегия России в период до 2030 года // Приложение к общественно-деловому журналу "Энергетическая политика". - М.: ГУ ИЭС, 2010. - 184 с.
24. Abdullaev A.Sh., Nurmuhamedov H.S., Abdullaeva S.Sh. Issue of non-traditional clearning roots // The advanced science, USA. - 2013. - № 5. - P. 81-84.
25. Efimov N.N. Modelirovanie protsessa gazifikatsii nizkoreaktsionnogo uglya v kol'tsevom potoke [Simulation of the process of gasification of low-reaction coal in a ring flow]. - Ugol', 2015. - № 9. - P. 88-91.
26. Efimov N.N., Belov A. A, Shaforost D.A., Fedorova N.V., Piyatkina V.S. The Mathematical Model of the Coal Gasification Process in a Flow // Modern Applied Science. - 2015. - Vol. 9. - No. 2. - P. 223-227.
27. Yusupbekov N.R., Nurmuhamedov H.S., Zokirov S.G. Kimyoviy texnologiya asosiy jarayon va qurilmalari. -Toshkent, Fan va texnologiyalar, 2015. - 848 b.
