Характеристики и свойства твердого топлива

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Реферат

На тему

Характеристики и свойства твердого топлива



Содержание

1. Расчет ленточного конвейера

2. Характеристики и свойства твердого топлива

Список использованной литературы



1. Расчет ленточного конвейера

Для расчета ленточного конвейера необходимы следующие исходные данные: расчетная производительность Q, т/ч; схема трассы конвейера и основные его размеры: длина L, необходимый ход натяжки A, высота подъема Н, угол наклона в к горизонту; насыпная плотность топлива с_н; наибольший размер типичных кусков d_м; режим и условия работы конвейера.

Сначала проводят приближенный расчет и предварительно определяют основные параметры конвейера: ширину и максимальное натяжение ленты, мощность привода и др. Затем выполняют уточненный расчет с детальным учетом всех сопротивлений по трассе конвейера и корректируют результаты, полученные в приближенном расчете.

Приближенный расчет. Определение ширины ленты. При транспортировании топлива ширину ленты определяют по максимальной расчетной производительности конвейера. Расположение топлива на ленте определяется профилем сечения рабочей ветви ленты. На ленте, поддерживаемой желобчатыми роликоопорами, общая площадь живого сечения топлива складывается из суммы площадей равнобедренного треугольника F₁ и трапеции F₂, стороны которой определяются размерами роликов, углом их наклона и углом ц₁ (рис.1.1).

Расчетная максимальная массовая производительность конвейера Q_р.м, т/ч, определяется по формуле:

Qр.м = 3600Fхс = kвkбbІхсн (1.1)

где F -- площадь поперечного сечения топлива на ленте, м²; н -- скорость движения ленты, м/с; с_н -- насыпная плотность топлива, т/м³; k_в --коэффициент уменьшения сечения топлива на наклонном конвейере; k_б=3600F/b² -- коэффициент площади поперечного сечения топлива на ленте; b = 0,9B-0,05 -- грузонесущая ширина ленты, т.е. ширина, на которой расположено топливо, м; B -- ширина ленты, м.

Рис. 1.1 Схема поперечного сечения топлива на желобчатой ленте

Значения коэффициента уменьшения сечения топлива на наклонном конвейере и коэффициента поперечного сечения топлива на ленте даны в табл.1.1 и 1.2.

Таблица 1.1 -Значения коэффициента k_в

ц1, град	Угол наклона конвейера, град
	1-5	6-10	11-15	16-20	21-24
15	1	0,97	0,95	0,90	0,85
20	1	0,98	0,97	0,95	0,90

Таблица 1.2 - Значения коэффициента k_б

ц1, град	Угол наклона боковых роликов б, град
	20	30	45
15	470	550	633
20	550	625	692

Необходимая ширина ленты, м:

В = 1,1(Q_р.м / k_вk_бхс_н + 0,05) (1.2)

При транспортировании энергетического топлива (кроме торфа) скорость движения ленты конвейера выбирают в пределах 2,0--2,5 м/с. Полученную ширину ленты округляют до ближайшего большего размера, указанного в ГОСТ.

При малой производительности конвейера (до 300 т/ч) проверяют, достаточна ли принятая ширина для того, чтобы топливо не ссыпалось через край ленты, пользуясь при этом соотношением B2d_м+200, где d_м -- максимальный размер куска угля, мм.

Приближенное определение натяжения ленты и мощности привода. Для приближенного определения натяжения ленты и мощности привода находят общее сопротивление при установившемся движении ленты по всей трассе загруженного конвейера (равное тяговому усилию привода) по обобщенной формуле:

W ? kL_г [( q_т+q_л+q_р.в) ж_в+(q_л+q_р.н) ж_н] ± q_тН (1.3)

где k -- обобщенный коэффициент местных сопротивлений на оборотных барабанах, в местах загрузки и других пунктах.

Таблица1.3-Обобщенный коэффициент местных сопротивлений в зависимости от длины конвеера

Длина конвейера, м	10	20	30	40	50	100	200	300	500	1000 и более
k	4,5	3,2	2,8	2,6	2,4	1,7	1,5	1,4	1,3	1,1

L_Г -- длина горизонтальной проекции расстояния между осями концевых барабанов конвейера; q_т, q_л, q_р.в, q_р.н -- линейные силы тяжести соответственно топлива, ленты и вращающихся частей роликоопор на верхней и нижней ветвях ленты, Н/м; ж_в, ж_н -- коэффициент сопротивления движению верхней и нижней ветвей ленты соответственно.

При движении ленты на желобчатых трехроликовых опорах значения ж_в следующие:



Таблица 1.4- Значения коэффициента ж_в

Длина конвейера, м	Условия работы* конвейера
	Хорошие	средние	тяжелые (летом)	тяжелые (зимой)
до 100 включительно	0,02	0,025	0,035	0,045
более 100	0,018	0,022	0,032	0,042

*Топливоподача ТЭС относится к категории производственных помещений со средними условиями эксплуатации

Для нижней ветви ленты для хороших условий работы конвейера ж_н = 0,018, для средних ж_н = 0,022, для тяжелых: летом ж_н = 0,03, зимой ж_н = 0,04. В формуле (3.18) знак "плюс" перед последним членом ставится при подъеме топлива, а "минус" -- при спуске. Линейная сила тяжести топлива на ленте, Н/м.

q_т = gQ_р.с / 3,6х (1.4)

где g-- ускорение свободного падения, м/с²; Q_р.c -- расчетная средняя производительность конвейера, т/ч. Линейные силы тяжести ленты и роликоопор первоначально принимают приближенно (табл.1.5) и затем уточняют после окончательного выбора типоразмера ленты и оборудования. При больших расхождениях расчет корректируют.

Таблица 1.5- Приближенные значения линейных сил тяжести, Н/м, ленты и вращающихся частей роликоопор для конвейеров среднего типа

Ширина ленты, мм	qл	qр.в	qр.н
800	80	192	70
1000	140	222	85
1200	170	266	122
1400	200	320	170
1600	270	335	180
2000	335	625	285

Примечание. Для конвейеров тяжелого типа q_р.в и q_р.н увеличиваются примерно на 50% по сравнению с приведенными значениями

Расчетное натяжение набегающей ветви ленты определяют по формуле:

S_{н б}= k_сWe^мб / (e^мб - 1) (1.5)

где k_c = 1,1 1,2 -- коэффициент запаса сцепления ленты с барабаном; м -- коэффициент трения (сцепления) ленты по поверхности барабана (табл. 1.6); б - угол обхвата лентой барабана, рад.

Таблица 1.6- Коэффициент трения (сцепления) м ленты по поверхности барабана

Род барабана	Атмосферные условия	м
Обточенный	Очень влажно	0,1
	Влажно	0,20
	Сухо	0,30
Футерованный	Очень влажно	0,15
	Влажно	0,25
	Сухо	0,40

Мощность, кВт, приводного двигателя с учетом коэффициента запаса

N = k_зWх / 1000з_п (1.6)

где н -- скорость движения з_п ленты конвейера, м/с; з_п -- общий КПД механизмов привода (обычно з_п =0,8 0,9).

Диаметры барабанов выбирают, пользуясь формулой

D_б = k_ak_бi_п (1.7)

где k_a -- коэффициент, зависящий от типа прокладок ленты, м/шт.



Таблица 1.7- Значение коэффициента k_a

Прочность ткани прокладки, Н/мм	55	100	150	200	300	400
ka, м/шт	125-140	141-160	161-170	171-180	181-190	191-200

Большие значения коэффициента k_a принимают для лент большей ширины из общего диапазона ширин лент, выпускаемых по ГОСТ 20--76.

Коэффициент k_б зависит от назначения барабана: для приводного барабана k_б = 1, для концевого, оборотного и натяжного барабанов при натяжении ленты до 60% допускаемого k_б = 0,8 0,85, а более 60% допускаемого k_б =0,9; для отклоняющего барабана k_б = 0,5; i_п -- число прокладок основы тягового каркаса ленты, которое определяют по формуле:

i_п ? kS_нб / (S_р1В) (1.8)

где k -- коэффициент запаса прочности ленты; S_{н б} -- расчетное натяжение ленты, полученное по тяговому расчету конвейера; S _p1 -- прочность ткани прокладки, Н/мм ширины ленты; B -- ширина ленты, мм.

Коэффициент запаса прочности ленты:

k = k₀ / (k_прk_стk_тk_р) (1.9)

где k₀ -- номинальный запас прочности (при расчете по нагрузкам установившегося движения k₀ = 7, при поверочных расчетах по максимальным пусковым нагрузкам принимают k₀=5); k_пр -- коэффициент неравномерности работы прокладок.

Таблица 1.8-Значение коэффициента k_пр

Число прокладок	3	4	5	6	7	8
kпр	0,95	0,90	0,88	0,85	0,82	0,80



k_ст - коэффициент прочности стыкового соединения концов ленты (для вулканизированного стыка k_ст = 0,90,85); k_т - коэффициент конфигурации трассы конвейера (для горизонтального конвейера k_т = 1, для наклонного прямолинейного k_т = 0,9, для наклонного со сложным профилем k_т = 0,85); k_р коэффициент режима работы конвейера (k_р = 1,0 для среднего режима, k_р = 0,95 для тяжелого режима).

Минимальное и максимальное количества прокладок ленты для желобчатых роликоопор даны в табл.1.9.

Полученный по формуле (1.7) диаметр барабана надо округлить до ближайшего большего или меньшего размера из нормального ряда размеров барабанов по ГОСТ 44644 - 77. Выбранный диаметр приводного барабана D_б, мм, проверяют по действующему давлению ленты на поверхность барабана p_л, которое не должно превышать допускаемого p_л.д:

P_л = 360S_нб (e^мб+l) / брBD_бe^мб (1.10)

где S_{н б} -- натяжение ленты, набегающей на барабан при установившемся движении, Н; B -- ширина ленты, мм.

Длина барабана B_б = (150 200) + В, мм. Допускаемое давление на поверхность барабана для резинотканевой ленты p_л.д = 0,20,3 МПа, для резинотросовой p_л.д = 0,350,55 МПа.

Расчетный крутящий момент на валу приводного барабана, по которому выбирают типоразмер барабана и редуктора:

М_кр = 0,5 k_зWD_б (1.11)

где k_з = 1,11,2 -- коэффициент запаса и неучтенных потерь; W - окружное усилие на приводном барабане.

Для однобарабанного привода мощностью до 200 кВт применяют главным образом короткозамкнутые элетродвигатели закрытого типа, для приводов большей мощности -- электродвигатели с фазным ротором и регулируемым сопротивлением в цепи ротора.

Для электродвигателей мощностью менее 200 кВт принимают напряжение 380 В, а для электродвигателей мощностью более 200 кВт - 6000 В. Если мощность привода конвейера не превышает 100 кВт, то принимают электродвигатели с n_эд = 1500 об/мин (или с учетом скольжения 1470 об/мин); при большей мощности, как правило, используют электродвигатели с n_эд = 1000 об/мин (или с учетом скольжения 980 об/мин). Редуктор выбирается в соответствии с передаваемой мощностью, крутящим моментом на валу барабана и передаточным числом (отношением частот вращения электродвигателя и барабана).

Таблица 1.9 - Минимальное и максимальное количества тяговых тканевых прокладок

Ширина ленты, мм	Тип ленты и номинальная прочность тяговых тканевых прокладок
	1	2р	2
	100	300	400	150	200	300	400	55	100	150	200
800	3-6	-	-	3-6	3-6	2-5*;3-6	-	3-8	3-8	3-6	3-6
1000	4-6	3-6	-	3-8	3-6	2-6*;3-6	3-5	3-8	3-8	3-8	3-6
1200	4-6	3-6	3-6	4-8	4-7	3-8*;3-6	4-6	3-8	3-8	4-8	4-7
1400	4-6	4-6	4-7	5-8	5-8	4-8	4-8	4-8	4-8	5-8	5-8
1600	-	4-6	4-8	5-8	-	5-8	5-8	4-8	4-8	5-8	-
1800	-	5-6	4-8	5-8	-	5-8	5-8	4-8	4-8	5-8	-
2000	-	-	-	-	-	4-8	4-6	4-8	4-6	4-6	-

*Число прокладок из основных тканей типа К-10-2-3Т или А-10-2-3Т

Подробный тяговый расчет конвейера выполняют методом последовательного обхода контура ленты. Для этого контур трассы конвейера разбивают на отдельные участки по виду сопротивлений - прямолинейные (горизонтальные, наклонные), повороты - отклонения ленты на роликах или барабанах, узлы загрузки и разгрузки и т.п. (рис.1.2). Нумерацию и расчет начинают от точки сбегания ленты с приводного барабана и продолжают по всему контуру трассы до конечной точки набегания ленты на приводной барабан. Далее, последовательно обходя контур по точкам, определяют натяжение набегающей и сбегающей ветвей и мощность привода. При определении натяжения во всех точках контура пользуются общим правилом: натяжение тягового элемента в каждой последующей по ходу точке контура равно сумме натяжения в предыдущей точке и сопротивления на участке между этими точками, т.е.

S_j+1 = S_j + W_j - (j +1) (1.12)

где S_j и S_j+1 - натяжения в двух соседних точках контура j и j + 1; W_j-(j+1) сопротивление на участке между этими точками.

Сопротивление движению ленты на прямолинейных участках: на нижней (оборотной) ветви

W_н = ж_н (q_л +q_р.н) l± q_лh (1.13)

на верхней (рабочей) ветви

W_в = ж(q_т +q_л +q_р.в) l± (q_т +q_л)h (1.14)

где кроме величин, обозначенных ранее, l и h -- горизонтальная и вертикальная проекции длины рассматриваемого прямолинейного участка, м.

Для горизонтального участка h = 0; для незагруженной верхней ветви q_т= 0.

В формулах (1.13) и (1.14) у второго члена знак "плюс" принимается для участков подъема, а знак "минус" - участков спуска ленты и топлива. Натяжение ленты, сбегающей с отклоняющего или оборотного барабана (ролика)/



S_сб = ж_бS_нб (1.15)

где ж_б - коэффициент сопротивления движению ленты на барабане (обычно принимают ж_б = 1,021,06 в зависимости от угла обхвата и условии работы конвейера); S_{н б} - натяжение ленты, набегающей на отклоняющий барабан, Н.

Рис. 1.2 Схема к расчету конвейера методом обхода по контуру

Сопротивление движению ленты в месте загрузки конвейера транспортируемым топливом

W_з = W_з.у + W_з.б +W_з.п (1.16)

Сопротивление, возникающее от сообщения топливу необходимого ускорения при подаче его на ленту и неизбежного при этом трения частиц топлива о ленту,

W_з.у ? 0,1q_т (х? - х?₀) ? 0,1q_т?х? (1.17)

где q_т - в Н/м; н - в м/с; н₀ - проекция скорости движения частиц груза при поступлении его на ленту из загрузочной воронки, м/с.

Для уменьшения значения W_з.у необходимо так проектировать загрузочную воронку, чтобы скорость поступления топлива была близка к скорости движения ленты (н = н₀). Сопротивление трению частиц топлива о неподвижные борта направляющего лотка воронки

W_з.б ? f₁h?_бсgl_лn_б (1.18)

где f₁ - коэффициент трения частиц топлива о стенку борта лотка (для угля f₁ = 0,4); h_б - высота топлива у борта лотка, м; l_л - длина бортов лотка, м; n_б - коэффициент бокового давления (n_б = 0,6 0,9).

Сопротивление трению уплотнительных полос загрузочного лотка о ленту

W_з.п = k_п.лl_л (1.19)

где k_п.л- удельное сопротивление трению (для конвейеров с лентой В >1000 мм принимают k_п.л = 3050 Н/м; при В > 1000 мм k_п.л = 60100 Н/м соответственно ширине ленты).

Сопротивление движению ленты в месте разгрузки топлива плужковым разгружателем с неподвижным щитом

W_п.р ? k_с.пq_тВ (1.20)

где k_с.п - коэффициент удельного сопротивления (k_с.п = 3,6). В процессе выполнения тягового расчета взаимосвязанные натяжения сбегающей S_сб и набегающей на приводной барабан S_нб ветвей ленты являются неизвестными величинами, которые можно определить из решения двух уравнений.

Первое уравнение получаем в результате тягового расчета конвейера, а второе - из теории фрикционного барабанного привода:

S_нб ? S_сбe^мб (1.21)



Из совместного решения уравнений получаем формулы для нахождения S_сб и S_нб с учетом коэффициента запаса.

Прежде чем переходить к проверке минимального натяжения ленты, сравнивают полученные по тяговому и приближенному расчетам значения S_нб и при значительном расхождении проводят поверочный расчет ленты и электродвигателя.

Минимальное натяжение ленты S_мин обусловливается допускаемым провесом ее между роликоопорами. Для верхней загруженной ветви ленты

S_в.мин ? k_l(q_т +q_л)l_р.вcosв (1.22)

где k_l - коэффициент (для конвейеров длиной до 100 м с простой трассой k_l = 5, для конвейеров длиной более 100 м со сложной трассой k_l =810); для нижней (обратной) ветви

S_н.мин ? 8q_лl_р.нcosв (1.23)

Если полученные в тяговом расчете минимальные натяжения меньше (в пределах 10 %) значений, вычисленных по формулам (1.22) и (1.23), то необходимо в точках минимальных натяжений на трассе конвейера принять значения S_в.мин и S_н.мин и сделать перерасчет натяжений ленты по всему контуру трассы. Можно также уменьшить расстояния между роликоопорами в зоне минимальных натяжений.



2. Характеристики и свойства твердого топлива

К твердым топливам для тепловых электростанций относятся угли и продукты их переработки, горючие сланцы и торф.

В топливном балансе ТЭС соотношение этих видов топлива таково: уголь -- 94%, горючие сланцы -- 4%, торф -- 2%. Характеристики основных углей, сжигаемых на ТЭС, приведены в табл. 2.1.

Для правильного выбора параметров оборудования топливно-транспортного хозяйства, обеспечения его надежной и эффективной работы необходимо знание таких свойств твердого топлива, как гранулометрический состав, плотность, сыпучесть, смерзаемость, абразивность, склонность к самовозгоранию и др.

Гранулометрический (фракционный) состав топлива -- это характеристика крупности его кусков. От него зависит выбор технических параметров ряда устройств (решеток на приемных бункерах разгрузочных устройств, грохотов, дробилок, конвейерных лент и др.). Крупность частиц топлива определяют рассевкой пробы на стандартных ситах (грохотах) с размером ячеек 150, 100, 50, 25, 13, 6, 3 и 0,5 мм. Обычно сита собирают в комплект, располагая их друг под другом с убывающими сверху вниз ячейками. Дно выполняют глухим. На верхнее сито помещают пробу топлива и весь комплект встряхивают с помощью специальной рассевочной машины. После этого определяют остаток на каждом сите и на дне и выражают его в процентах первоначальной массы пробы. Получаемые на всех ситах остатки, кроме верхнего, называют фракционными и обозначают буквой F с индексом, указывающим размер ячеек данного x_i-1 и предыдущего x_i сита -- Fx_i-1/ x_i Таким образом, фракция -- это массовая доля топлива в некотором интервале размеров частиц.

Полный остаток на каком-либо сите равен сумме фракционных остатков на данном сите и на всех других более крупных ситах. Он обозначается R_x, где индекс x указывает размер ячейки сита в миллиметрах.

В результате рассевки проба топлива разделяется на фракции 0--0,5; 0,5--3; 13--25; 25--50; 50--100 и более 150 мм. Остатки на ситах и служат количественными характеристиками гранулометрического состава топлива.

Твердые топлива подразделяются по предельным размерах кусков на классы крупности.

Таблица 2.1 Названия классов, их обозначения и размеры кусков (ГОСТ 19242-73)

Класс	Условное обозначение класса	Размер кусков, мм
Плитный	П	100-200(300)
Крупный	К	50-100
Орех	О	25-50
Мелкий	М	13-25
Семечко	С	6-13
Штыб	Ш	0-6
Семечко со штыбом	СШ	0-13
Мелкий и семечко со штыбом	МСШ	0-25
Рядовой	Р	0-200 при подземной добыче, 0-300 при открытых разработках

При маркировке углей класс крупности проставляют после условного обозначения марки, цифрами в скобках указывают нижний и верхний пределы крупности в миллиметрах. Например, ГР (0--200) -- газовый рядовой с размером кусков от 0 до 200 мм. ТЭС получают, как правило, топливо рядового класса. У твердого топлива различают три плотности: действительную (истинную), кажущуюся (объемную) и насыпную. Действительная плотность с_д, г/см³, -- это отношение массы образца топлива m к объему V_т входящих в него твердых составляющих, т.е. беспоровой части:

с_д = m / V_т (2.1)



Кажущаяся плотность с_каж, г/см³, -- это отношение массы образца к объему кусков и частиц топлива, включающему объем пор и трещин в них V_общ:

с_каж = m / V_общ (2.2)

При расчетах и выборе различных элементов тракта топливоподачи широко используется понятие насыпной плотности или плотности в засыпке с_н, г/см³ или т/м³. Эта величина представляет собой массу частиц, отнесенную к единице занятого ими объема, включающего не только объем пор, но и объем промежутков между частицами в слое. Насыпная плотность определяется как отношение массы топлива, свободно насыпанного в мерный сосуд, к объему этого сосуда.

Работа всех элементов топливно-транспортного хозяйства в огромной степени зависит от сыпучести топлива. Под сыпучестью понимают подвижность частиц топлива относительно друг друга и прилегающих поверхностей оборудования под действием силы тяжести. Сопротивление движению твердого топлива складывается из сопротивления трения и сцепления между частицами. Следует подчеркнуть, что сыпучие материалы по своим механическим свойствам фундаментально отличаются от жидкостей. Поэтому, употребляя термин "истечение топлива", например, при выходе топлива из бункера, не следует по ассоциации подразумевать, что топливо при этом ведет себя как жидкость. Сыпучий материал следует рассматривать как пластичное тело со специфическими свойствами.



Рис.2.1 Определение динамического (а) и статического (б) углов естественного откоса

При движении, высыпании и встряхивании топлива неоднородного гранулометрического состава происходит явление сегрегации -- самопроизвольного отделения крупных фракций от мелких, приводящее к неравномерному распределению топлива по крупности. Сегрегацию приходится учитывать прежде всего при хранении топлива на складе и организации контроля качества топлива.

При проектировании топливоподачи и при разработке мероприятий, устраняющих затруднения в ее работе, необходимо знание показателей сыпучести топлива. Так как одного всеобъемлющего показателя сыпучести не существует, то используется несколько показателей и в их числе: насыпная плотность, угол естественного откоса, фракционный состав, коэффициент внутреннего и внешнего трения, начальное напряжение сдвига.

В зависимости от способа определения различают динамический в_д и статический в_с углы естественного откоса. Первый из них - это угол между горизонтальной плоскостью и образующей конической поверхности кучи, насыпанной на плоскость, второй - это угол между горизонтальной плоскостью и образующей поверхности, возникающей после удаления подпорной стенки (угол обрушения) (рис.2.1). Для определения в_д заполняют топливом цилиндрический сосуд, накрывают его плоской пластинкой, переворачивают и осторожно поднимают над пластинкой. Чем хуже сыпучесть топлива, тем больше угол естественного откоса. Для рабочего топлива электростанций значения в_д находятся в' диапазоне 30--45⁰. При в_д 60° возникают затруднения в системе топливоподачи.

Коэффициент внутреннего трения /в и коэффициент внешнего трения f_в характеризуют соответственно сопротивление топлива сдвигу внутри слоя и сопротивление сдвигу вдоль ограничивающей поверхности. Дня угля с насыпной плотностью с_н = 0,70,9 т/м³ коэффициент внутреннего трения f_в = 0,61,0, коэффициент внешнего трения по резине f₀ = 0,50,7, по стали f₀ = 0,30,6. Для торфа с насыпной плотностью с_н= 0.30,8 т/м³ аналогичные величины имеют следующие значения: f_в= 0,30,8; f₀ = 0,50,7 (по резине); f₀ = 0,40,6 (по стали).

Рис. 2.2. Схемы трибометров для измерения силы внутреннего (а) и внешнего (б) трения

Для определения коэффициентов трения используют специальные приборы - трибометры (рис. 1.2). Коэффициент трения f находят как отношение усилия сдвига T к нормальному (сжимающему трущиеся поверхности) усилию N :

f = T / N (2.3)



Рис. 1.3 Зависимость усилия сдвига T от нормального усилия N для идеально сыпучего материала (1) и для топлива с ухудшенной сыпучестью (2)

На рис. 2.3 линия 1 относится к топливу с идеальной сыпучестью. Для него f сохраняется постоянным при изменении сжимающей нагрузки. Линия 2 относится к топливу c ухудшенной сыпучестью. Для него значение f зависит от сжимающей нагрузки в некотором начальном интервале значений N. При малых N коэффициент f оказывается наибольшим, с увеличением N он вначале уменьшается, а затем остается постоянным. Наличие нелинейного участка на кривой 2 объясняется тем, что в неидеально сыпучем материале изменение внешней нагрузки N влияет не только на сопротивление собственно трения, зависящее только от сжатия, но и на сопротивление, возникающее вследствие сцепления поверхностей и зависящее от таких факторов, как площади соприкосновения, толщина прослойки жидкости и др.

Силы сцепления между частицами называют силами когезии, а между частицами и стенкой -- силами адгезии. До тех пор пока влажность топлива находится в пределах гигроскопической, сыпучесть его сохраняется почти постоянной, а с появлением внешней влаги и увеличением ее содержания она постепенно ухудшается.

Нижнюю границу влажности, при которой начинается налипание топлива на топливно-транспортное оборудование и застревание его по тракту топливоподачи в эксплуатационных условиях, можно назвать критической влажностью налипания.

Для большинства углей критическая влажность налипания в 3,0--3,5 раза больше, чем гигроскопическая влажность, в то время как максимальная влагоемкость примерно в 4,0--4,5 раза больше W ^ги.

Дальнейшее увлажнение, вплоть до максимальной влагоемкости, еще несколько уменьшает сыпучесть. Значение влажности, при которой уголь практически теряет свои сыпучие свойства, называется влагой сыпучести угля. Если влажность увеличивается еще больше, то может проявляться явление текучести углей, принципиально отличное от сыпучести.

По качественному характеру сыпучести используемые в энергетике угли разделены на четыре группы :

I. Хорошо сыпучие;

II. Средне сыпучие;

III. Плохо сыпучие;

IV. Связанные .

Сыпучие свойства углей ухудшаются с увеличением зольности, особенно если минеральная часть представлена глинистыми включениями (подмосковные, башкирские и другие угли). С ростом количества мелких частиц в угле его сыпучесть также ухудшается, что связано с повышенной влажностью мелких фракций по сравнению с крупными и увеличением по этой причине сил сцепления между мелкими частицами угля.

При длительном пребывании топлива в неподвижном состоянии возникает эффект слеживания, который наиболее неблагоприятно сказывается на поведении углей III и IV групп по сыпучести.

Внешняя влага влияет на способность топлива смерзаться при отрицательных температурах. Минимальную влажность, при которой наблюдается смерзание топлива, называют влажностью смерзания. Практически для всех углей она приблизительно в 3,0--3,5 раза больше гигроскопической влажности, т.е. близка к влажности налипания. Значения влажности смерзания указаны в табл. 2.1.

Надежность работы и срок службы целого ряда элементов топливоподачи зависят от механической твердости и абразивности топлива.

Механическую прочность угля характеризуют лабораторным относительным коэффициентом размолоспособности k_ло, который определяется как отношение расхода энергии на измельчение эталонного угля Э_эт в воздушно-сухом состоянии от определенной крупности до заданной тонины помола к расходу энергии на измельчение испытываемого угля Э_и в стандартной лабораторной шаровой барабанной мельнице, загруженной фарфоровыми шарами:

k_ло = Э_эт / Э_и (2.4)

Наиболее близок по своим показателям к эталонному углю донецкий уголь марки АШ.

Бурые угли в основном непрочные. Среди каменных углей наиболее прочны длиннопламенные и газовые угли, а наименее -- коксовые и отощенные.

Под абразивностью понимают способность движущихся частиц топлива механически изнашивать поверхности технологического оборудования, с которыми они соприкасаются. Для снижения абразивного износа детали оборудования изготовляются из легированной стали, а пересыпные устройства покрываются износостойкими материалами.

Абразивные свойства углей определяются составом их минеральной части: чем выше в угле содержание твердых минералов, тем он более абразивен. Особенно велика абразивность экибастузского угля.

Условия хранения топлива определяются склонностью его к окислению и самовозгоранию. Твердое топливо окисляется кислородом с выделением теплоты даже при невысоких температурах, например в условиях хранения на складе. Интенсивность тепловыделения пропорциональна скорости химической реакции, т.е. зависит от температуры по закону Аррениуса:

Q₁ = kexp (-E / RT) (2.5)

где k -- коэффициент пропорциональности; Е -- энергия активации химической реакции окисления.

Если интенсивность отвода теплоты Q₂ оказывается меньше Q₁ то происходит процесс самонагревания топлива и при достижении температуры воспламенения начинается самовозгорание. Время, в течение которого достигается температура воспламенения, называют инкубационным периодом воспламенения. Для условий хранения на открытых складах углей со средней склонностью к самовозгоранию этот период может составлять от нескольких недель до месяцев.

Темп повышения температуры при самонагревании топлива в первую очередь зависит от его физико-химических свойств, присутствия катализаторов (к их числу относится влага), условий доступа воздуха к поверхности окисления, интенсивности процессов тепло- и массопереноса в слое топлива.

С точки зрения обеспечения безопасной эксплуатации тракта топливо-подачи важной характеристикой является взрывоопасность твердого топлива. Взвешенная в воздухе пыль углей, сланца, торфа и полукокса (за исключением антрацита и полуантрацита) с размером частиц менее 0,2 мм образует взрывоопасную смесь и при наличии источника воспламенения может взорваться. Взрывоопасна пыль всех топлив с выходом летучих на горючую массу 20% и выше. Нижний концентрационный предел взрываемости пыли с размером частиц менее 70 мкм составляет 0,05-0,15 для бурых углей и 0,1-0,25 кг/м³ для каменных.

Теплофизические свойства топлива необходимо знать при рассмотрении процессов его смерзания, размораживания и подсушки. Они существенно зависят от состава топлива и условий подвода и отвода теплоты.

Теплоемкость твердого топлива определяется с приемлемой точностью как аддитивная сумма теплоемкостей его составных частей: органической массы, минеральных примесей и влаги. Средняя теплоемкость рабочего топлива с, кДж/ (кг * К), может быть найдена по формуле

с = 0,01[ (1 + 0,008V^c)B^p + 0,80A^p + 4,19W^p (2.6)

где V ^c -- выход летучих веществ на сухую массу,%; В^р -- горючая часть топлива на рабочую массу, %.

Теплоемкость смерзшегося топлива примерно на 8-10% больше теплоемкости размороженного топлива.

Процесс распространения теплоты в твердых топливах, представляющих собой гетерогенные системы с развитой межфазной поверхностью, довольно сложен. Определяющую роль при этом играет термовлагопроводность, теплопроводность жидкой и газовой фазы. Поэтому интенсивность распространения теплоты в слое топлива существенно зависит от влажности, на нее влияют насыпная плотность, выход летучих.

С увеличением влажности и насыпной плотности теплопроводность существенно увеличивается, а с увеличением выхода летучих горючих несколько снижается. Топливо с небольшой степенью метаморфизма обладает меньшей теплопроводностью, чем тощие угли и антрацит.

В практическом диапазоне изменения влажности и насыпной плотности угля теплопроводность изменяется в пределах 0,1--0,45 Вт/(м * к).

ленточный конвейер твердый топливо



Список использованной литературы

1. Гаврилов Е.И. Топливно-транспортное хозяйство и золошлакоудаление на ТЭС : Учеб. пособие для вузов. - М.: Энергоатомиздат, 1987. - 168 с.: ил.

2. Назмеев Ю.Г. Системы топливоподачи и пылеприготовления ТЭС : Справочное пособие / Ю.Г. Назмеев , Г.Р. Мингалеева. - М.: Издательство МЭИ, 2005. - 480 с.: ил.

Размещено на Allbest.ru