Способ формования нагретого угля
1. СПОСОБ ФОРМОВАНИЯ НАГРЕТОГО УГЛЯ, включающий уплотнение угля в шнeкoвo 1 прессе, пластификацию и продавливание угольной пластической массы через формующую насадку , которую подвергают механическим колебаниям, разделение бруса на формовки, отличающийся тем, что, с целью повышения выхода формовок и снижения энергозатрат, колебания возбуждают циклически один раз за оборот шнека в виде серии импульсов, длительность которой составляет 0,2-0,5 периода вращения шнека. сл Нагретый 4ib СО Ы ZhI Фu.
COIO3 СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИН (19) (ll) 3(51) С 10 1. 5 06
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ
/Рлштижел
Фис. 8
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3449047/23-26 (22) 03.06.82 (46) 30. 09. 84. Бил. Р 36 (72) В.Б.Глейбман, М.Я.Клисс, Е.М.Литвин, П.Я.Нефедов, А.А.Азимов, А.С.Рева, А.П.Остроушко, В.Н.Ларин, Э.И.Торяник, M.C.Øåïòoâèöêèé, В.П.Малина, Е.Т.Кайдалов и Ф.С.111елкунов (71) Восточный научно-исследовательский углехимический институт, Государственное конструкторское бюро коксохимического машиностроения
Гипрококса и Украинский научно-исследовательский углехимический институт !
53) 662.74(088.8) (56) 1. Нефедов П.Я. и др. Формование нагретого угля в двухшнековой пресс-формовочной машине с использованием ультразвука. "Кокс и химия", 1975, Р 11, с. 13-17. (54) (57) 1. СПОСОБ ФОРМОВАНИЯ НАГР1:,ТОГО УГЛЯ, включающий уплотнение угля в шнековом прессе, пластификацию и продавливание угольной пластической массы через формующую насадку, которую подвергают механическим колебаниям, разделение бруса на формовки, о т л и ч à ю щ и и с я тем, что, с целью повышения выхода формовок и снижения энергозатрат, колебания возбуждают циклически один раз за оборот шнека в виде серии импульсов, длительность которой составляет 0,2-0,5 периода вращения шнека.
111Ü049
20
35
45
2. Способ по п.1, о т л и ч а ю— шийся тем, что колебания возбуждают в момент времени, соответствующий максимуму мощности, потребляемой приводом пресса, и длительность серии импульсов изменяют в
Изобретение относится к технологии переработки твердого топлива, преимущественно к производству формовочного кокса и изделий из угольной пластической массы, и может быть использовано в коксохимической промышленности.
Наиболее близким к предлагаемому является способ формования нагретого угля, который включает уплотнение угля в шнековом прессе, пластификацию (перевод его в пластическое .состояние) и продавливание угольной пластической лассы через формующую насадку, которую подвергают механи.ческим колебаниям частотой от 5-7 до 17-20 кГц, и разделение бруса на формовки. В результате этого сни жается адгезия угольной пластической массы к поверхности насадки, предотвращается образование отложений, снижается мощность, потребляемая приводом пресса (.".l ..
Недостатком известного способа является то, что возбуждение на поверхности формующей насадки механических колебаний с интенсивностью, достаточной для предот.— вращения отложений, требует больщого дополнительного расхода энергии (3-4 кВт-ч на тонну продукта).
При непрерывном воздейстии интенсивных колебаний на угольную пластическую массу в поверхностном слое последней активизируются .процессы дегаэации и уплотнения, результатом которых является понижение пластичности и появление хрупкости в поверхностном слое, что приводит к ухудшению качества и снижению выхода формовок. Кроме того, непрерыт;— ное возбуждение колебаний не позволяет сгладить пульсации скорости продавливания угольной пластической массы, возникающие вследствие случайных колебаний производительности,а также пульсации,обусловленные вращением шнека. Вследствие уплотнения материала объемная производительность шнекового пресса изменяется за один оборот шнека по кривой с максимумом. Возникающие при этом пульсации скорости массы в насадке пркВодят к колебаниям плотности и прямой зависимости от указанной мощности.
3. Способ по пп. 1 и 2, о т л и ч а ю шийся тем, что импульсам придают форму, близкую к прямоугольной. прочности продукта, а значит, и к ухудшению его качества, к снижению выхода целых формовок и к увеличению количества несформированного материала.
Целью изобретения является повышение выхода пластических угольных формовок при сохранении их качества и снижение энергозатрат на формование.
Поставленная цель достигается тем, что согласно способу, включающему уплотнение угля, его пластификацию и продавливание угольной пластической массы с помощью шнекового пресса через формующую насадку, на поверхности которой создают механические колебания, и разделение бруса на формовки, механические колебания на поверхности формующей насадки возбуждают циклически один раз эа оборот шнека в виде серии импульсов, длительность которой 0,2-0,5 периода вращения шнека, Колебания возбуждают в момент времени, соответствующий максимуму мощности, потребляемой приводо л пресса, и длительность серии и лпульсов изменяют в прямой зависимости от укаэанной мощности.
Импульсам придают форму, близкую к прямоугольной.
Преимущество изобретения по -сравнению с прототипом состоит в том, что вибромеханическое воздействие на формующую насадку является импульсным, его оказывают только в те моменты времени, когда шнековый пресс интенсивно подает материал в насадку, а изменяя длительность этого воздействия, управляют гидравлическим сопротивлением насадки, а значит, интенсивность формсвания.
Возбуждение на поверхности формующей насадки механических колебаний в виде серии коротких импульсов повышает в сравнении с прототипом эффективность механического воэдействия. Благодаря малой длительности импульсов формуемый материал можно подвергать более мощному воздействию без ухудшения качества продук-та,поскольку в этом случае энергия колебаний, которую усваивает пере1 1 1 в<14" рабатываемый материал, значительно ниже, ч-.м в прототипе. Поэтому даже при высокой импульсной мощности колебаний не происходит перегрева и потери пластичности слоев материала, прилегающих к внутренней поверхности формующей насадкк. Этим достигается снижение интенсивности колебаний приводит к уменьшению адгезии, снижению гидравлического сопротивл»ния насадки и уменьшению расхода энергии на формование. Кроме того, снижается расход энергии на возбуждение колебаний.
Наилучшие результаты получают, если длительность серии импульсов меньше длительности пауз и находится в пределах 0,2-0,5 периода вращения шнека. Увеличение длительности импульсов приводит к повышению расхода энергии на возбуждение колебаний и снижению их эффективности. Уменьшение длительности импульсов ниже указанного предела ведет к увеличению потерь в электромеханических преобразователях и в промышленных условиях, при современном состоянии техники, нецелесообразно.
Возбуждение серии импульсов в момент времени, соответствующий максимуму потребляемой мощности за оборот шнека, который по времени совпадает с максимумом производительности, позволяет в значительной степени сгладить пульсации скорости и давления угольной пластической массы в насадке, вызванные гериодич ностью подачи материала шнеком в насадку и, тем самым повысить качество продукта. Благодаря тому, что по изобретению механическое воздействие оказывают только в те моменты, когда материал находится в движении, предотвращается перегрев прилегающих к насадке слоев материала, а значит, умен .шается выход несформованного угля. Кроме того, возбуждение колебаний в течение только части периода вращения шнека позволяет снизить расход энергии на возбуждение колебаний.
Изменение длительности серий импульсов в прямой зависимости от разности между тскущим и заданным значениями потребляемой мощности позволяет эффективно и оперативно управлять гидравличес кисл сопротивлением формующей насадки при случайных колебаниях производительности или свойств шихты и тем самым — стабилизировать режим формования, а значит, снизить содержанке несформованного угля и уменьшить расход энергии на формование. Текущее значение потребляемой мощности (т.е. мощности, потребляемой в заданный момент времени определяют по по5
65 казаниям ваттметра,вклю Inñмо о цепь привода пресса. Заданное зн»чение мощности устанавливают olll I tным путем, исходя из условия, то содержание несформованного угля в продукте не должно превышать 8-10 - .
Обычно это условие выполняется при удельной мощности 8-11 кВт/т продукта, но эта величина может изменяться при изменении состава шихты.
Поэтому возникает необходимость регулировать текущее значение потребляемой мощности путем изменения длительности серий.
Дополнительного повышония эффек— тивности воздейлствия механических колебаний достигают возбуждением импульсов прямоугольнои формы, поскольку при такой форме импульсов поверхности формующей насадке сообщаются значительно большие ускорения, чем в случае импульсов иной формы.
На фиг.1 предс авлена схема установки для осуществления способа; на фиг.2 — диаграммы мощности.
Установка включает шнековый пресс 1 с клиновидной формующей насадкой 2, переформовочными ячейковыми валками 3 и приводом 4, в цепь которого включен ваттметр 5. На валу шнекового пресса установлен датчик б начала возбуджения серий. Кромс того, в состав установки входят: формирователь 7 длительности серий с ручным регулятором 8 длительности, генератор 9 прямоугольных импульсов с ручным регулятором 10 частоты следования импульсов, усилитель 11 мощности и излучатель 12 импульсов, жестко связанный с формующей насадкой 2.
Перед началом испытаний произвели наладку установки. Прежде всего определили частоту собственных колебаний формующей насадки. Для этого на ее поверхности укрепили высокотемпературные тензорезисторы, подсоединенные через усилитель к электронному осциллографу. В ходе предварительных опытов с помощью регулятора 10 изменяли частоту задающего генератора прямоугольных импульсов и по осциллографу измеряли амплитуду колебаний поверхности насадки.
Таким образом установили, что при
-л частоте следования импульсов 4350 с происходит значительное (на 10-12Ъ) увеличение амплитуды колебаний по сравнению с частотами, отстоящими от указанной на + 100 c " (т.е. 4450 и 4250 с ). Это повышение амплитуды
-1 вызвано резонансом частоты следования импульсов и частоты собственных колебаний насадки, которая, следовательно, равна 4350 с . Зная частоту собственных колебаний насадки, определили частоту следования импульсов, требуемую по данному способу, 1116049 путем деления найденного значения на целое число в пределых 1-5. В данном случае использована 3-я гармоника прямоугольных колебаний, Поэтому на регуляторе 10 частоты ус.
4.350 5 тааиовлено значение - = 1450 с
Затем установили s требуемое положение датчик б начала возбуждения серий, наблюдая за показаниями ваттметра 5. Поворотом датчика вокруг оси шнека добивались, чтобы сигнал на его выходе совпадал во времени с максимумом потребляемой мощности за оборот. Это положение соответствовало также максимуму производительности шнека за оборот.
Последняя подготовительная операция состояла в определении заданного значения потребляемой мощности при переработке заданной шихты (70% угля
Гб ш.им. 7 ноября и ЗОВ угля 2СС карьера им . 50-летия Октября). Для этого в ходе предварительного опыта, проводившегося без возбуждения колебаний, отбирали пробы продукта формования после переформовочных ячейковых валков 3 (фиг.1) при разных текущих значениях средней за оборот мощности, потребляемой приводом пресса 1, и определяли содержание несформованного угля в продукте формования. Потребляемую мощность изменяли путем изменения гидравлического сопротивления формующей насадки с помощью специальной подпрессовочной планки, установленной на выходе из насадки.
Полученные результаты приведены в табл. 1.
Иэ табл. 1 видно, что содержание несформованного угля в продукте резко падает при росте мощности до
50 кВт, достигая значения 8%, а в дальнейшем этот процесс замедляется, 45
Поэтому заданное значение средней эа оборот мощности привода для данной шихты принято 50 кВт (удельная мощность 10 кВт/т продукта в ч).
На подготовленной, как указано установке перерабатывали шихту состава: 70% угля Гб ш.им. 7 ноября и
30% угля 2СС карьера им. 50-ления
Октября.
Режим переработки следующий:
Температура угля, о Ñ 460
Среднечасовая проиэподительность, т/ч 5
Частота вращения шнека, об/мин 67
Период вращения шнека, с 0,896 60
Режим вибромеханического воздействия на формующую насадку следующий:
Частота следования импульсов, с 1450 (r=3) — 65
Длительность импульсов, с 2,,07 10 (2 31 10 4 периода вращения)
Импульсная мощность колебаний; кВт 50
Момент возбуждения серии импульсов
По сигналу датчика угла поворота в момент максимума мощности
Количество серий за оборот 1
Длительность серий импульсов изменяли пропорционально отклонению среднего за оборот текущего значения мощности от заданного (50 кВт) в соответствии с табл. 2.
Нагретая до 460 С шихта поступала о в пресс 1, транспортировалась шнеком в напорную зону, где происходило ее уплотнение и пластификация, продавливалась через формующую насадку 2 и в виде бруса угольной пластической массы поступала на переформование в ячейковые валки 3, где происходило разделЕние бруса на отдельные пластические формовки.
Вследствие значительного уплотнения угля в.напорной зоне (в последних по ходу витках шнека) производительность пресса изменялась эа один оборот по кривой с максимумом. Соответственно этому мощность, потребляемая приводом пресса за один оборот, возрастала до максимального значения, а затем снижалась. В момент максимума мощности сигнал датчика 6 циклически (один раз за оборот шнека) запускал формирователь 7 длительности серий, определяя таким образом момент возбуждения серий импульсов. Ручным регулятором 8 длительности серий, ориентируясь по показаниям ваттметра 5, устанавливали длительность серий в прямой зависимости.от разности между текущим и заданными средними за оборот значениями потребляемой мощности: увеличивая длительность серий при росте этой разности и уменьшая при снижении, в соответствии с табл. 2.
Формирователь длительности серий управлял работой генератора 9 прямоугольных импульсов, запуская его в момент начала серий и останавливая в момент окончания их. Прямоугольные импульсы после усиления в усилителе 11 подавали на излучатель 12, который преобразовал эти импульсы в механические колебания.
Таким образом, на поверхности формующей насадки возбуждались один раз за оборот шнека серии коротких, но мощных импульсов, причем момент возбуждения серий совпадал во времени с максимумом потредляемой мощности эа оборот, а длительность серий изменялась, тем самым изменяя гидравлическое сопротивление насад1116049
Таблица1
Текущее значение средней эа оборот мощности привода пресса, кВт
Содержание несформованного угля в продукте формования, %
28
12
7,2
7>0
Т а б л и ц а 2
Среднее эа обо текущее значен мощности приво кВт тельность ий импульс
0,20
О., 22
50
54
0,24
0,26
0,28
+10 и более
О, 30-0,36
60 и выше ки. Путем регулирования длительности серий импульсов удалось в значительной степени стабилизировать гидравлическсе сопротивление насадки и тем самым улучшить качество и увеличить выход продукта, снизить расход энергии на формирование и на возбуждение колебаний.
На установках и шихте по описанному режиму проводили сопоставительные опыты по базовому варианту (беэ возбуждения колебаний) и по прототипу. Режим вибромеханического воздействия при работе по способу-прототипу следующий: непрерывное вибромеханическое воздействие синусоидальными колебаниями частотой 7,5-10 с ь -4 и мощностью 17,5 кВт.
Во всех сравнительных опытах (по изобретению, прототипу и базовому) брус угольной пластической массы иэ формующей насадки подавали на пере формование в ячейковые валки, где происходило его разделение на пластические формовки. Через специальный пробоотборник периодически отбирали. пробы продукта формования, отделяли формовки от неотформованного сыпучего угля и взвешиванием определяли относительный выход формовок. В дальнейшем формовки прокаливали (в стандартных условиях) и оценивали стандартным способом качество формованного кокса.
Сопоставительные данные приведены в табл. 3.
Данные табл. 3 показывают, что несмотря на более высокую мощность колебаний при работе по предлагаемому способу (50 кВт в импульсе) по сравнению с прототипом (17,5 кВт), расход энергии как на формование, так и йа возбуждение колебаний значительно ниже при работе по предлагаемому способу, выход формовок выше (при сохранении качества формованного кокса), колебания плотности формовок меньше, чем в базовом и прототипе. Иэ фиг. 2, где приведены фактические диаграммы мощности при работе по предлагаемому способу () и прототипу (б) видно, что колебания мощности в первом случае значительно меньше. Если для прототипа потребляемая мощность изменя5 лась в пределах 50-. 75 кВт, причем в пределах одного оборота колебания достигали 5 кВт от среднего значения, то для предлагаемого способа в сопоставимых условиях, абсо1О лютное значение потребляемой мощности составляло 50-65 кВт, а колебания ее за оборот шнека не превышали 2 кВт.
В табл. 4 приведено обоснование
)5 необходимости воздействия колебаний в момент максимальной производительности пресса.
Несмотря на значительно большую мощность колебаний, в продукте формования практически отсутствовали отслоения, выход формовок был на 1% выше, чем в прототипе, а средний расход энергии на возбуждение колебаний снизился с 3,5 (прототип) до.
2,0 кВт на 1 т формовок.
В табл. 5 приведены сопоставительные данные по базовому способу, прототипу и предлагаемому.
Из приведенных в табл. 5 данных видно, что предлагаемый способ позволяет увеличить на 1,0% выход угольных формовок, а следовательно, и металлургического кокса, а также уменьшить на 3,5 кВт расход электроэнергии.
10
1116049
Т а б л и ц а
Расход энергии, кВт.ч на
1 т формовок
Нрочность фор мованного кок са, Ъ
Формовки на формонание
Кажущаяся плотность, г/см на возбуждени» колебаний
Всего и 10
Средняя Колебани
+ 0,03 8. 8,6
0,05
+ 0,08 86,5 9,0
17,0
0,90
17,0
Базовый 93,2
0,88
13,0
3,5
16,5
Прототип 95,0
0,05
+ 0,04 88
0,02
0,89
8,6 11,0
2,0
13,0
Предла - 96, 0 га мый
Т а б л и ц а 4
Расход энергии, кВт.ч на 1 т формовок
Выход форМОВОК, ь
Возбуждение механических колебаний в момент на форме- на возбужвание дение колебаний всего
2,0
13,0
95,0 максимальной мощности минимальной мощности средней мощности
16,7
2,0
9 5>, 1
9 5, 3
14,0
2,0
Форма колебаний (н сопостанимых условиях) 13,6
16,5
2,6
11,0
13,0
96,0
95,0 прямоугольные синусоидальная
3 г;
Т а б л и ц а 5! Г
Расход электроэнергии, кВт.ч н»
1 т формонок
Выход
g ÃÎËь HbiX формовск, Ъ от сухой шихты на форми- возбужцение рование колебании (Способ нс го
Базовый (без но.- буждения1
Прототип
Предлагаемый
17,0
93,2
13,0
3 5
95,0
96,0
11,0
Способ Выход, %
11,0
14,7
12,0
17, 0
1 (/
1 1,0
Врепя, иин
Составитель P.N.Ãîðÿèíîâà
Техред М. Гергель корректор N.Ìàêñèìèøèíåö
Редактор М.8еселова
Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4
Заказ б863/20 Тираж 488 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, F.-35, Раушская наб., д. 4/5
