Влияние характеристик силовой установки на производительность механизированного комплекса измельчения смерзшегося угля Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

------------------------------------------- © Л.И. Кантович, Г.Е. Райханова,

2010

УДК 622.232:621.311.22

Л.И. Кантович, Г.Е. Райханова

ВЛИЯНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК СИЛОВОЙ УСТАНОВКИ НА ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ МЕХАНИЗИРОВАННОГО КОМПЛЕКСА ИЗМЕЛЬ ЧЕНИЯ СМЕРЗШЕГОСЯ УГЛЯ

Выполнен анализ конструктивных и технологических параметров силовых установок современных механизированных комплексов для измельчения смерзшегося угля. Установлено влияние характеристик силовой установки на производительность механизированного комплекса измельчения смерзшегося угля.

Ключевые слова: механизированный комплекс для измельчения смерзшегося угля, характеристики силовой установки, производительность комплекса.

Семинар № 22

Обеспечение непрерывного приема кондиционного угольного топлива на обогатительных фабриках, тепловых электростанциях и коксохимических заводах, особенно в зимний период, является актуальной технической задачей [1]. Угольное топливо при перевозке в зимний период постоянно смерзается как в условиях восточных районов России, так и в условиях относительно мягкого климата ее Европейской части. Поэтому разгрузка железнодорожных вагонов, в которых уголь доставляется потребителю для его дальнейшей переработки или сжигания весьма трудоемка и энергозатратна [2].

В зимний период выгружаемое с помощью вагоноопрокидывателей

смерзшееся угольное топливо частично просыпается через приемную решетку бункера. Так по данным Технического отдела ТЭЦ - 22 города Москвы просыпи смерзшегося угля составляют от 30 до 60 %. [1], а по данным канд. техн. наук Д.Ю. Полосина [3] эти просыпи составляют 1015%.

Обозначим отношение веса просыпей к весу - G угля в железнодорожном вагоне через коэффициент просы-

пей - kпр. Тогда, на решетку одного

бункера число решеток) будет приходиться вес угля равный величине:

^1 _ Кр )/пр, Н

Поверхность выгруженного и оставшегося на приемной решетке угольного топлива, естественно, не является плоской. Поэтому высота борта подлежащего измельчению топлива колеблется как по длине исполнительного органа механизированного комплекса, так и по пути его рабочего перемещения. Поэтому в дальнейшем будем использовать понятие средней высоты слоя угольного топлива - h, м, подлежащего измельчению.

Последняя составит:

И =

С(1 - КР)

-----------------, м,

(1)

где р - плотность, смерзшегося и негабаритного угольного топлива, кг/м3.

Особенностью негабаритного угольного топлива, (которое не является однородным и изотропным материалом, таким, как уголь), а представляет собой отдельные куски, связные между собой ледяными прослойками. Поэтому плот-

ность смерзшегося и негабаритного угольного топлива следует определять, как средневзвешенную по объему величину:

руу + рЛ

р =

кг/м3

(2)

здесь VуVв - объем угля и льда в

3

смерзшемся топливе соответственно, м ; ру - плотность

ру = (0,117 0,137) -10

угля,

4

кг/м3

кг/м3

рв - плотность ледяных прослоек кг/м ,

рв = 0,1 -104 кг/м3.

По данным исследований канд. техн. наук Д.Ю. Полосина [3], объем льда может колебаться от 5 до 15 %.

Анализ зависимости (2) свидетельствует, что с увеличением процентного содержания ледяных прослоек, плотность смерзшегося негабаритного угольного топлива уменьшается. Причем, темп уменьшения больше у углей с большей плотностью.

В технической литературе [4, 5] имеются многочисленные сведения о результатах экспериментальных исследований и опытно-промышленных работах по оценке производительности механизированного комплекса измельчения смерзшегося угля. Однако, как правило, предлагаемые методы расчета производительности не позволяют получить результат, адекватный промышленным данным, особенно для машин с высокими усилиями резания.

Эффективность работы механизированного комплекса измельчения смерзшегося угля зависит от многих взаимосвязанных между собой факторов. Считается, что механизированный комплекс измельчения смерзшегося угля, при из-

мельчении угля в общем случае имеет техническую производительность в плотном теле равную:

ПТ =3,6 -103 рgBhW ,т/час (3)

где Ж - скорость подачи режущей фрезы комплекса, м/с; h - насыпная высота смерзшегося угля на решетке, м; В -ширина решетки бункера накопителя, м.

Естественно, что выражение (3) хотя и учитывает, некоторые конструктивные ([ В ],[ h ]) и косвенно энергетические параметры (Ж) комплекса, практически не позволяет установить величину производительности при различных значениях, например, высоты слоя угля на решетке - h, его прочности- &, установленной мощности силовой установки комплекса.

В свою очередь, на основе результатов полученных в работе [5], нами установлена зависимость (4) энергоемкости разрушения слоя угля комплексом от его конструктивных и технологических

параметров: О- скорости вращения

режущей фрезы, (рад/с); D - диаметра окружности режущих кромок фрезы (м); Ж - скорости подачи режущей фрезы комплекса; & - прочности угля, (Па); / -эффективного коэффициента трения породы о фрезу; ¥ - отношения нормальной составляющей реакции разрушаемого слоя угля к её касательной составляющей, принимаемого равным 0,3 ^ 0,6 (причем большее значение отношения соответствует связным пластичным углям, а меньшее - крепким и хрупким); Г]х ,'Цш - КПД механизмов подачи и

вращения фрезы, соответственно; (р0 -

угла контакта фрезы со слоем угля в плоскости её вращения, рад.

Зависимость удельной технической производительности - ПТУ (в плотном теле) от высоты слоя смерзшегося угля - h

а

Нш = Рё— Ро

1 + /У + 2 яр У) V

Лш Лх ^ _

Нм/т (4)

В соответствии с полученными нами ранее результатами в работе [5], учитывая баланс мощности в приводах комплекса

Пт ' Нш = Nш + Nх , (5)

уравнение (5), после соответствующих алгебраических преобразований может служить зависимостью для определения технической производительности механизированного комплекса измельчения смерзшегося угля (в плотном теле) в следующем виде:

3,6 -103р0( Ыш + N )

ПТ =

Рёа

1 + /У + 2 Я(Ро, У) V

Лш Лх О

т/час (6)

здесь Nш, Nх - установленные мощности приводов вращения фрезы и её подачи, соответственно, Вт.

Далее, поделив обе части уравнения

(6) на Nш + Nх, получим величину

удельной технической производительности комплекса измельчения смерзшегося угля, характеризующую весовой объем разрушенного угля в единицу времени приходящегося на один киловатт установленной мощности силовой установки комплекса (без учета вспомогательного оборудования).

П (7)

ПТУ

3,6 Ро

Рgа

1+У+2 яр У) W

т/час

кВт

Лш Лх О _

где (р0 - угол контакта фрезы со слоем угля, рад, Я(^0, ¥) - функциональная зависимость в соответствии с уравнениями имеющая вид:

2 2 А(^0, ¥) = Соя — ср0 + x¥Sm—ср0 (8)

Графическая интерпретация зависимости удельной технической произво-

дительности (7) для комплекса измельчения смерзшегося угля, (D =1,6 м) от высоты слоя угля- h для прочности угля

&шт =2,5 МПа и &тах =5,0 МПа при

различных значениях эффективного коэффициента трения - / породы о фрезу приведена на рисунке.

Анализ выполненных аналитических исследований (моделирование уравнения (7), рисунок) свидетельствует, что:

• величина удельной технической производительности комплекса при заданных его конструктивных (Ж, D) и энергетических (Иш, ,Лх,Лш) пара-

метрах не линейно зависит от технологических (& ,^0^),^,Я(^0,^)) параметров.

1. Кантович Л.И., Гетопанов В.Н., Берляв-ский Г.П. К проблеме создания средств первичного измельчения угля на тепловых электростанциях // Труды Международного семинара «Проблемы и перспективы развития горной техники», - М.: Изд-во МГГУ, 1995, С. 128-131.

2. Гетопанов В.Н., Берлявский Г.П., Полосин Д.Ю. Определение производительности оборудования для первичного измельчения смерзшегося и крупнокусковатого угля, поступающего на тепловые электростанции // ГИАБ №5, -М.: Изд-во МГГУ, 1998, С. 27-30.

3. Полосин Д.Ю. Обоснование рациональных параметров установки для первичного измельчения смерзшегося и круп-

• для связанных пластичных углей (о=1, МПа; ¥=0,6) при уменьшении эффективного коэффициента трения -

/э с 0,55 до 0,11 удельная техническая

производительность увеличивается в 2,15 раз при высоте слоя смерзшегося угля h = 0,08 м. и в 3,2 раза при высоте слоя угля h = =0,72 м.;

• для крепких хрупких углей (о=5, МПа; ¥=0,3) при уменьшении эффективного коэффициента трения - /э с

0,55 до 0,11 удельная техническая производительность увеличивается в

1,6 раз при высоте слоя смерзшегося угля h = 0,08 м. и в 2,4 раза при высоте слоя угля h = 0,72 м.

--------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

нокускового твердого топлива тепловых электростанций. Канд. дисс. М.: МГГУ, 1999, 108 с.

4. Пучков Л.А., Кантович Л.И. и др. Технологические процессы и машины для измельчения смерзшегося и крупногабаритного угольного топлива. - М.: издательство МГГУ, 2003 - 144 с.: ил.

5. Кантович Л.И., Райханова Г.Е., Федоров А.А. Механизированный комплекс для измельчения смерзшегося и негабаритного угольного топлива.// Сборник научных докладов Научно-практической конференции «Научно-техническое творчество молодежи - путь к обществу, основанному на знаниях», - М.: Изд-во МГСУ, 2008, С. 174-176. ЕШ

— Коротко об авторах ------------------------------------------

Кантович Л.И. - доктор технических наук, профессор, Райханова Г.Е. - магистр Г орного дела, аспирант кафедры ГМО, Московский государственный горный университет,

Moscow State Mining University, Russia, [email protected]