Зниження пожежонебезпечності в системах пилоприготування вугільного палива на об'єктах енергетики

Вибір розміру молольних тіл і величини частинок вугілля, що подається на помел, здійснюється на базі експериментальних даних і не завжди є оптимальним.

Аналіз літературних джерел і власні дослідження показали, що основними системами агрегату для помелу, де може статися загоряння вугілля, є : I - млин; II - сепаратор; III - система дозування і подачі матеріалу в млин; IV - система транспортування подрібненого матеріалу; V - силоси для зберігання подрібненого вугілля; VI - система очищення газів, що відходять.

В системах II - VI можливе самозагоряння відкладень пилу, тому на першому етапі вирішимо задачу впливу на пожежобезпечність залягань пилу.

В шарах пилових відкладень механізми виникнення пожежі також можуть відрізнятися. В нормативних документах [70, 83] вказано, що особливу небезпеку являють собою розпушування і звихрення тліючих відкладень пилу, а також режими пуску і зупинки пилосистеми. Проте загальною характеристикою для них на першому етапі є зміна температури в часі.

Для встановлення загальних закономірностей окислення пилу і визначення критичних умов самозагоряння розглянемо тепловий режим шару, що складається з пилу натуральних палив, за наявності неоднорідного температурного поля по його товщині [12, 45].

В задачах про самозагоряння в системах пилоприготування середовище, що є перемішаною сумішшю пального й окислювача, вважається нерухомим і поміщеним в посудину постійного об'єму [76]. Перехід до задачі про самозагоряння в шарі здійснюється за рахунок вирізування циліндра з шару. Діаметр вирізаного циліндра Dц = 2rн відповідає товщині шару пилу Dсл. Початкова температура пиловугільного шару дорівнює температурі стінки посудини (Т0=Тст). В початковий момент при t = 0 температура Т0 і концентрація палива у0 є постійними по перерізу посудини. У міру виділення тепла в результаті екзотермічної реакції окислення відбувається розігрівання суміші. При цьому, внаслідок тепловідводу від стінок, температура суміші в центрі посудини буде вищою, ніж біля стінок. А оскільки швидкість реакції істотно залежить від температури, то реакція в центрі проходитиме швидше, ніж біля стінок.

Час процесу в значній мірі залежить від співвідношення між теплотою, що виділяється в результаті реакції qвид, і теплотою, що відводиться крізь стінку qвідв. За рівності qвид = qвідв процес характеризується квазістаціонарним розподілом температури по перерізу посудини, який може зберігатися вельми тривалий час. Перехід від квазістаціонарного стану до нестаціонарного й означатиме запалювання суміші, а умови, за яких здійснюється цей перехід (температура, інтенсивність тепловідводу), носять назву критичних умов запалювання. В даному випадку Тст = Т0 за докритичних умов лавиноподібне самоприскорення реакції (загоряння) відбувається одночасно у всьому об'ємі посудини.

Знаходження критичних умов загоряння, а також основних характеристик цих процесів вимагає вирішення двох задач:

- визначення зміни поля температур у посудині в часі;

- визначення інтенсивності тепловідводу і знаходження моменту часу, при якому qвид ? qвідв .

Для вирішення задачі визначення зміни поля температур приймається ряд припущень [76]:

1. Розглядаємо тепловий баланс нескінченно довгого циліндра й обмежуємося аналізом процесу окислення пилу, що протікає в кінетичній області. В цьому випадку парціальний тиск кисню на активній поверхні частинок по товщині шару дорівнює парціальному тиску кисню в потоці і не міняється в часі.

2. Фізичні константи не залежать від температури.

3. Кінетичні характеристики палив не міняються протягом всього процесу. Паливо складається з багатьох органічних речовин, що володіють різною енергією активації, і за будь-якої заданої температури найактивнішою є якась певна його частина (фракція). Чітко кажучи, кожній температурі відповідає якась енергія активації. Оскільки на сьогодні немає повних даних ні про кількість цих фракцій, ні про їх активність, то вибирається температурний інтервал, на якому механізм основного процесу не міняється, і вводиться для цього інтервал середньої енергії активації.

Окислення палива киснем є реакцією першого порядку. Дані про швидкість окислення вугілля в кисні і в повітрі свідчать про те, що перший порядок реакції дійсно відповідає істинній кінетиці низькотемпературного окислення.

Джерела теплоти, що виділяється при хімічній реакції палива з киснем, рівномірно розподілені в об'ємі; їх інтенсивність становить kfQрcdt (k - константа нормування).

Тоді тепловий баланс пилового циліндра можна представити таким чином:

. (2.1)

Початкові умови

Граничні умови

де: Т - температура матеріалу в точці з координатою r у момент часу t, К;

л - коефіцієнт теплопровідності, Вт/м·К;

ср - питома теплоємність шару пилу, Дж/кг·К;

с - концентрація кисню в шарі пилу;

k0 - константа швидкості реакції окислення вугілля;

б - коефіцієнт тепловіддачі, Вт/ м2·К;

f - питома поверхня пилу, м2/кг;

Е - енергія активації, Дж;

R - газова постійна, Дж/кг·К;

Qp - тепловий ефект реакції С + О2 = СО2, Дж;

Тсер - температура середовища, К;

Тпов - температура поверхні циліндра, К;

Т0 - початкова температура матеріалу, К;

rн - зовнішній радіус циліндра, м;

снас - насипна густина (залежить від д), кг/м3.

Вираз характеризує швидкість реакції окислення вугілля за температури Т, тому часто в літературі використовується назва константа швидкості реакції окислення вугілля за температури Т для всього комплексу .

Рішення рівняння (2.1) дає зміну температури в часі. Аналітичних методів його вирішення немає.

Нами пропонується чисельне рішення рівняння (2.1), алгоритм якого подано нижче [11].

рівняння (2.1) можна переписати:

. (2.2)

За тих самих початкових і граничних умов, що і для рівняння (2.1).

Введемо позначення

, .

Тоді рівняння (2.2) набуде вигляду

. (2.3)

Дана задача розв'язується в області методом сіток. Розіб'ємо задану область прямокутною сіткою з кроками і по координатах t і r відповідно. Шукатимемо сіткову функцію у вузлах (i,j) сітки , яка є наближенням функції в області .

Апроксимація для рівняння (2.1) за явною схемою має вигляд:

, (2.4)

.

З (2.4) одержуємо:

, .

Апроксимація початкових і граничних умов:

, ;

, ;

, .

Крім того, апроксимація задачі в шарі класичною задачею в циліндрі потребує багатокрокового вирішення, тому що циліндр, вирізаний з шару, має на поверхні змінну температуру і на кожному кроці треба ураховувати підвищення температури в шарі вугілля.

Алгоритм вирішення задачі реалізований мовою ADA (Додаток А).

Було проведено розрахунки для системи пилоприготування на Зміївській ТЕС. За регламентом на ТЕС використовується вугілля із вмістом летких речовин 12 %, так зване пісне вугілля Донбасу (Донецької, Луганської областей України). Іноді на ТЕС надходить паливо, в якому загальний вміст летких речовин до 12 %, але наявне паливо із вмістом летких речовин до 5-6 % і невелика кількість палива із вмістом летких речовин до 20 % (змішування різних сортів вугілля не рекомендується, але такі факти є).

Моделювання проводилося для вугілля Донбасу марки Т.

вугілля марки Т - горюча речовина, 89 % вуглецю, до 3,2 % сірки, 4,2 % водню, 1,5 % азоту і до 5 % кисню. Для дисперсності зразків 19 мкм - температура самозаймання 943 К, температура тління 573 К [69, 73]. Для зразків меншої дисперсності (зокрема 10 мкм) довідкової інформації немає і потрібні додаткові дослідження.

Чисельні значення параметрів для вирішення рівняння (2.1):

л =1,6 вт/(м·К);

ср = 8,536 дж/(моль·К);

б = 36 вт/(м2·К);

Е = 130 кдж/моль;

R = 8,314 дж/(моль·К);

Qp = 395 дж/моль.

значення початкової температури матеріалу (температура навколишнього середовища) бралися у чотирьох варіантах:

Т01 = 263 К, Т02 = 273 К, Т03 =293 К, Т04 =313 К.

значення товщини шару пилу також бралися у чотирьох варіантах:

Dсл1 = 0,1 м, Dсл2 = 0,2 м, Dсл3 = 0,24 м, Dсл4 = 0,3 м;

снас = 1230 кг/м3 (при д = 0,0001 м).

В таблицях 2.1- 2.2 подано результати розрахунків за зміною температури в центрі шару залягання пилу для відповідних температур навколишнього середовища.

Таблиця 2.1

Результати розрахунків за зміною температури в центрі шару залягання пилу для температури навколишнього середовища 293 К і товщини шару Dсл1 = 0,1 м, Dсл2 = 0,2 м, Dсл3 = 0,24 м, Dсл4 = 0,3 м

Т03 =293К
ф -години	Dсл1 = 0,1 м	Dсл2 = 0,2 м	Dсл3 = 0,24 м	Dсл4= 0,3 м
0	293	293	293	293
25	316	319	322	324
50	336	341	350	369
75	356	362	381	410
100	381	389	414	447
125	403	417	449	483
150	426	440	481	514
175	447	464	511	546
200	469	492	536	578
225	487	521	557	606
245	491	546	582	670
250	492	557	590	780
265	492	580	660
270	492	595	765
280	493	650
285	493	750
300	493

За температури навколишнього середовища 293 К товщина шару пиловідкладень більше 0,2 м може привести до самозагоряння через 200 - 270 годин, тому що буде досягнута температура тління вугілля марки Т (573 К). зростання температури навколишнього середовища до 313 К може привести до самозагоряння шарів пилу товщиною 0,1 м через 240 годин.

Таблиця 2.2

Результати розрахунків за зміною температури в центрі шару залягання пилу для температури навколишнього середовища 313 К і товщини шару Dсл1 = 0,1 м, Dсл2 = 0,2 м, Dсл3 = 0,24 м, Dсл4 = 0,3 м

Т04 =313К
ф -години	Dсл1 = 0,1м	Dсл2 = 0,2м	Dсл3 = 0,24м,	Dсл4= 0,3м
0	313	313	313	313
25	338	344	358	368
50	357	374	396	420
75	379	401	426	459
100	396	426	452	493
125	412	447	476	520
150	427	471	504	547
170	445	492	529	574
175	447	495	535	620
180	450	498	542	761
200	467	524	567
205	471	533	604
210	476	543	746
220	490	583
225	506	627
230	523	732
240	567
245	630
250	744

На рисунках 2.2 представлено залежності температури від часу в центрі шару залягання пилу.



Рис. 2.2. Залежність температури в центрі шару залягання пилу від часу за температури навколишнього середовища 313 К

Аналіз процесу, описуваного вищенаведеними розрахунками, показує, що за збільшення товщини шару вище 0,10 м і температури навколишнього середовища до 293 К через 251 годину квазістаціонарний режим нагріву вугільного пилу може перейти в нестаціонарний, тобто спостерігається різке збільшення температури, і може статися самозагоряння. В жарку пору року за температури навколишнього середовища близько 313 К і товщини шару відкладень вугільного пилу від 0,10 м до 0,3 м квазістаціонарний режим нагріву вугільного пилу може перейти в нестаціонарний, і самозагоряння може статися в більш короткі строки. Результати моделювання показують, що це може статися через 175 годин.

Ці висновки маємо з того, що температура тління вугілля марки Т становить 573 К. самонагрівання відкладень пилу вище за температуру тління може привести до самозагоряння. для вугілля інших марок, при вмісті летких речовин більше 12 %, самозагоряння може статися при набагато більш тонких шарах пилових відкладень.

З аналізу рішень рівняння (2.1) випливає, що можливість самозагоряння тим більше, чим більше початкова температура, товщина шару, концентрація реагуючих речовин, швидкість реакції і чим менше коефіцієнт тепловіддачі б. В рамках загальної мети роботи зі зниження пожежонебезпечності в системах пилоприготування вугільного палива на об'єктах енергетики, метою моделювання процесу самонагрівання вугілля є визначення умов, за яких не можливий перехід режиму нагріву вугільного пилу в нестаціонарний.

для системи пилоприготування на Зміївській ТЕС при використовуванні пісного вугілля Донбасу не можливий перехід режиму нагріву вугільного пилу в нестаціонарний за товщини пиловідкладень менше 68 мм з імовірністю 0,997. при отриманні суміші палив із загальним вмістом летких речовин 12 % (компонентів від 6 % до 20 %) товщина пиловідкладень не повинна перевищувати 43 мм. При пиловидкладеннях на обладнання, де температура його поверхні може досягати 393 - 423 К, припустимо утворення відкладень паливного пилу не більше 7 мм.

Виконання вищенаведених рекомендацій забезпечить високу пожежонебезпечність системи пилоприготування на Зміївській ТЕС з боку можливого самозагоряння пиловідкладень.

2.2 Вплив асортименту молольних тіл на процес нагрівання вугілля в кульових млинах

самозагоряння і горіння паливного пилу відбувається як у шарі пилових відкладень, так і в пилоповітряному потоці. Але самозагоряння шару пилу у відкладеннях можливе за низької початкової температури (порядку 373 К), а запалювання в потоці - тільки за наявності високотемпературного джерела. В переважній більшості випадків таким джерелом загоряння в системі I (млин) є зіткнення молольних тіл високої енергії. При запалюванні і горінні пилоповітряного потоку хід процесу цілком визначається темпом насичення газового об'єму пиловзвесі леткою частиною горючої маси палива і протіканням гомогенної реакції горючої газової суміші, що утворилася.

проблема підвищення ККД машин механічного подрібнення залишається важливою й актуальною для всіх галузей. Особливої актуальності ця проблема набуває при помелі вугілля. підвищення ККД вугільних млинів, за збереження їх продуктивності, приведе до зниження тепловиділення в результаті дисипації механічної енергії. Якщо підвищити ККД вугільних млинів з 2 % до 3 %, то за збереження продуктивності загальна витрата енергії зменшиться до 66 %, а відповідно зменшиться і теплова енергія до 66Ч0,97=64 %. А якщо збільшити продуктивність в 1,5 рази, то і питома дисипація теплової енергії теж зменшиться в 1,5 рази. Але в тому й іншому випадку в млині станеться значне зниження температури (в нашому прикладі зміна температури буде в 1,5 рази менше). За зниження загальної температури усередині млинів зменшується термодеструкція вугілля і виділення летких речовин. Це доводить, що за рахунок оптимального вибору завантаження знижується пожежонебезпечність млинів.

Подрібнення в кульовому млині залежить від імовірності попадання частинки в зону подрібнення між двома кулями та імовірності протікання одного з процесів руйнування в активній зоні. Асортимент молольних тіл у кульовому млині повинен забезпечити максимум імовірності подрібнення частинок, розмір яких перевищує граничну величину [5].

Продуктивність млина залежить від кількості матеріалу, що міститься у просторі між кулями, і вона є максимальною, коли цей простір практично заповнений.

Навкруги точки зіткнення двох куль радіуса R існує кругова зона подрібнення, зовні якої частинки радіуса r не втягуються у простір між двома кулями. На рисунку 2.7 показано, що радіус зони подрібнення у визначається рівнянням

y2 + R2 = R2 + 2Rr + r2.

Рис. 2.3. Схема розрахунку зони подрібнення якщо r мало по відношенню до R, то величиною r2 можна знехтувати

тоді

.

Максимальне число частинок радіуса r - Nr, які можуть знаходитися в зоні подрібнення, відповідає числу частинок, що створюють кільце навкруги точки зіткнення.

,

звідки

.

Вірогідне число частинок у зоні подрібнення менше максимального. Максимальне число частинок досягається тільки тоді, коли в подрібнюваному матеріалі є тільки частинки радіуса r й інших частинок немає. Це число дорівнює нулю, коли в подрібнюваному матеріалі немає жодної частинки радіуса r.

Функція ймовірності для даного випадку має вигляд

. (2.5)

Постійна k визначається за умови повного заповнення простору між кулями, тобто коли u=1, в зону дії потрапляє близько 40 % максимального числа частинок. З умови нормування виходить, що k=0,5. Тому можна записати

. (2.6)

при подрібненні відбувається руйнування частинок на більш дрібні, причому розмір частинок, отриманих в результаті руйнування, відрізняється один від одного в широкому діапазоні.

Визначальною характеристикою подрібнюваного матеріалу є розподіл його частинок за розмірами, або гранулометричний склад.

Значення інтегральної функції R(д) (традиційне позначення для вітчизняної літератури й абсолютно не пов'язане з радіусами молольних тіл- R) відповідають масовій частці частинок, що мають розмір, крупніший за д. Приймаємо д=2•r. Інтегральна функція розподілу має задовольняти наступним умовам:

, . (2.7)

ці умови означають, що всі частинки мають розмір, відмінний від нульового, і відсутні частинки нескінченно великої крупності. На практиці завжди можна знайти частинки, що мають максимальний і мінімальний розміри дmax і дmin. Тоді умова (2.7) переходить в

, . (2.8)

Існують різні аналітичні залежності, що описують дослідні значення інтегральної функції R(д). Найбільш поширеною стала залежність Розена - Раммлера:

, (2.9)

де b і пR - параметри ідентифікації кривої (2.9) до дослідних даних. Спочатку введена авторами як чисто апроксимуюча залежність, її згодом було отримано і теоретично для процесів перетворення гранулометричного складу сипких матеріалів.

Для кожної пари куль радіуса R є граничний розмір частинок дR, залежний від кута захоплення, за якого частинки не будуть подрібнюватися незалежно від кінетичної енергії молольних тіл і зусиль руйнування, що виникають в результаті удару. Тому радіус молольних тіл R має забезпечувати перевищення дR діаметра частинок, що подаються на помел. Проте за великих діаметрів молольних тіл зона подрібнення відносно дрібних частинок (проте таких, що перевищують заданий розмір) є незначною, і ефективність подрібнення частинок різко падає у міру зменшення їх діаметра. асортимент молольних тіл повинен відповідати максимальній імовірності руйнування всіх частинок в помольному агрегаті, які перевищують заданий розмір, тобто розподіл розмірів куль має відповідати залежності Розена - Раммлера, що описує гранулометрію матеріалу.

розглянемо число частинок N радіуса r, дотичних із поверхнею кулі радіуса r у будь-який момент часу. Швидкість зміни числа частинок, дотичних із поверхнею в одиницю часу, буде

, (2.10)

де Nі - число частинок, притискуваних до поверхні;

N0 - число частинок, руйнованих поблизу неї в одиницю часу.

Ni пропорційно числу частинок у зоні подрібнення Np і частині поверхні кулі, на яку потрапляють частинки s. Частина вільної від частинок поверхні кулі, здатна прийняти частинку, визначається виразом

,

Звідки . (2.11)

Імовірність того, що частинка буде подрібнена, є пропорційною числу частинок, притиснутих до поверхні кулі N, імовірності того, що дві частинки, притиснуті до двох сусідніх куль, зіткнуться одна з одною К, та імовірності того, що в результаті зіткнення двох куль станеться подрібнення ри.. Тому

. (2.12)

при підстановці величин Ni і N0 в рівняння (2.10) отримаємо

. (2.13)

У сталому процесі досягаються умови рівноваги, тобто dN/dt = 0.

Звідси

. (2.14)

Вирішуючи рівняння (2.14), отримаємо число частинок радіуса r, дотичних із поверхнею кулі радіуса r у сталому процесі.

.

Рівняння (2.14) приведено до класичної форми Кардано: x3 +p?x + q = 0.

Якщо позначити

, ,

то рішення рівняння (2.14) запишеться у вигляді:

.

Рівняння (2.14) дозволяє оптимізувати співвідношення (з погляду імовірності контакту) розмірів молольних тіл і подрібнюваних частинок.

У системах пилоприготування на Зміївській ТЕС використовуються кулі діаметром 40 мм. швидкість куль у момент удару становить 6,5 м/с. Для кулі діаметром 40 мм в зону помелу потрапить 28 частинок діаметром 1 мм. У зону помелу для кулі діаметром 15 мм потрапляє 17 частинок вугілля діаметром 1 мм. Маса кулі діаметром 40 мм в 19 разів більше маси кулі діаметром 15 мм, і кінетична енергія за однакової швидкості буде в 19 разів більше (5,52 Дж). в зону помелу 19 куль діаметром 15 мм потрапляє 323 частинки вугілля, тобто в 11,5 рази більше, ніж в зону помелу для кулі діаметром 40 мм. Робота руйнування частинки вугілля діаметром 1 мм становить 0,01 Дж. ККД подрібнення кулями 40 мм становитиме не більше (28Ч0,01)/5,52=0,05, а кулями діаметром 15 мм - (323Ч0,01)/5,52 = 0,59.

Тобто помел частинок вугілля діаметром 1 мм буде більш ніж в 10 разів ефективніше кулями 15 мм, в порівнянні з помелом кулями 40 мм. Крім того, велика частина кінетичної енергії (95 %) кулі діаметром 40 мм перейде в теплову в результаті дисипації, причому виділення енергії відбуватиметься в точці удару і нагріватимуться 28 частинок, які потрапили в зону помелу, що приведе до термодеструкції вугілля і загрози загоряння.

Проте помел частинок вугілля більшого розміру (10 мм і більше) кулями 15 мм практично не ефективний і вимагає збільшення розміру молольних тіл. Тому асортимент молольних тіл повинен відповідати гранулометрії подрібнюваного матеріалу.

Зміна асортименту молольних тіл за рахунок заміни частини крупних куль на більш мілкі дозволяє підвищити ККД вугільного млина і знизити імовірність загоряння за рахунок зменшення кількості зіткнень крупних куль і тепловиділення в результаті дисипації механічної енергії.

Кількість контактів є необхідною умовою для подрібнення частинок вугілля, але не визначає повністю процесу подрібнення, оскільки не кожний контакт приведе до руйнування частинок матеріалу.

Асортимент молольних тіл у кульовому млині повинен забезпечити максимум імовірності подрібнення частинок, розмір яких перевищує граничну величину. На першому етапі необхідно вирішити задачу визначення напружень, що виникають у шарі поліфракційного вугілля, що потрапляє в зону подрібнення, при зіткненні двох куль.

2.3 Визначення тиску в частинках вугілля при зіткненні молольних тіл

Згідно досліджень багатьох авторів [66, 67] причиною самозагоряння є органічна частина вугілля: неграничні сполуки, альдегідні групи, гідроароматичні сполуки і фенольні групи. Всі дослідники вважають, що за високого тиску відбувається виділення з маси вугілля летких речовин і за відповідних температур - загоряння.

Знайдемо рішення задачі визначення тиску в частинках вугілля при зіткненні молольних тіл з позицій теорії пружності і класичної теорії удару [6]. В результаті рішення необхідно визначити:

- час взаємодії двох куль, що співударяються, між якими знаходяться частинки вугілля;

- тиски в подрібнюваному матеріалі, що виникають під час удару (що не завжди приводять до руйнування);

- кількість енергії, затрачуваної на деформацію подрібнюваного матеріалу.

взаємодія двох куль, що співударяються, між якими знаходяться частинки подрібнюваного вугілля, залежить від гранулометрії матеріалу, що знаходиться в зоні подрібнення. Розглянемо рішення задачі, коли розмір частинок матеріалу на порядок менше розміру молольних тіл. За розмірів частинок порядку розміру молольних тіл необхідно вирішувати задачу зіткнення тіл різної жорсткості.

Розглянемо центральне зіткнення двох абсолютно жорстких (що не деформуються) тіл через проміжний елемент, що деформується (рис. 2.8).

Найбільш близькою до цього випадку є ударна система, в якої проміжний елемент - поліфракційний шар вугілля, а тіла (кулі), що співударяються, настільки жорсткі, що деформаціями тіл, які співударяються і мелють, можна нехтувати і враховувати лише деформацію проміжного елемента.

На рис. 2.8, а зображено положення молольних тіл перед ударом. На цьому етапі куля 1, що має масу m1 і швидкість v01, наблизилася до кулі, що ударяється, 2, яка має масу m2 і швидкість v02, але стиснення шару подрібнюваного матеріалу 3 не відбувається (початок удару).

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 2.4. Зіткнення молольних тіл через елемент, що деформується:

а - положення до удару, б - під час удару

Вільна товщина проміжного елемента 3 дорівнює l1. Після стиснення (рис. 2.4, б) товщина проміжного елемента зміниться і дорівнюватиме l2. зміна товщини (стиснення) проміжного елемента е = l1 - l2.

Сила опору стисненню F залежить від властивостей проміжного елемента і від зміни товщини проміжного елемента F = f(е).

Позначимо зміну координати центру ваги кулі 1 - х1, а кулі 2 - х2 . Сила стиснення проміжного елемента діє на обидва тіла, надаючи їм прискорення. Внаслідок цього швидкість і прискорення центрів ваги тіл зміняться і після удару матимуть значення:

; .

За позитивний напрям сил, швидкостей, прискорень приймемо напрям первинного переміщення 1-ої кулі. Вважаємо для простоти, що тіло, яке ударяється, до удару було нерухомим, а проміжний елемент до удару не мав початкового стиснення. Тоді диференціальні рівняння руху тіл під час удару набудуть вигляду:

. (2.15)

За початкових умов t = 0:

х1(0)=0; х2(0)=0 ; v1(0)=v10 ; v2(0)= 0; е (0)= 0; F(0) = 0. (2.16)

Інтегруючи рівняння, одержуємо:

. (2.17)

звідси

. (2.18)

з другого боку

. (2.19)

Тоді

. (2.20)

після диференціювання за часом і ряду перетворень одержуємо

, ; (2.21)

, . (2.22)

Початкове значення (е')2 дорівює v02.

Інтегруючи, знаходимо

. (2.23)

Звідки, розділяючи змінні та інтегруючи, одержуємо

. (2.24)

Цей вираз дає залежність стиснення (зближення) молольних тіл е за часом, а отже, і силу удару, переміщення, швидкості й прискорення тіл під час удару.

Максимальному зближенню тіл під час удару е = еm відповідає умова екстремуму dе/dt = 0.

В цьому випадку

, (2.25)

де У - частина кінетичної енергії, яка у процесі удару переходить в енергію руйнування подрібнюваного матеріалу, енергію пластичних деформацій і потенційну енергію пружних деформацій.

Час, відповідний максимуму стиснення t1, одержуємо, підставляючи як верхню межу інтеграції е = еm

. (2.26)

Максимальна сила удару Fm відповідає найбільшому стисненню, тобто

Fm = f(еm ).

Найбільші напруження при ударі уm = Fm /S, де S - площа перерізу, в якому визначається напруження.

Найбільші прискорення, природно, відповідають найбільшій силі.

Розглянемо ситуацію, коли сила опору проміжного елемента є пропорційною стисненню. Випадок має місце, якщо властивості матеріалу відповідають закону Гука, згідно якого е = F•l1/S•E, де E - модуль пружності. Позначимо c = S•E/l1.

Підставляючи вираз F = f(е) = c•е у відповідні формули, отримаємо:

- найбільше стиснення

; (2.27)

- максимальна сила удару

;

- час удару

; (2.28)

- зміна сили удару

. (2.29)

Вищенаведені залежності дозволяють визначити масу (і, відповідно, розмір) молольних тіл та їх швидкість, за яких сила удару приведе до руйнування вугілля, але не створить умов для його загоряння.

При зіткненні двох молольних тіл діаметром 40 мм за відносної швидкості 6,5 м/с, при шарі полідисперсного вугілля 4 мм час удару складе 0,00117 с, сила удару 2160 Н, максимальний тиск у шарі вугілля складе 1,8-5,6 МПа (залежно від площі контакту). В таких умовах подрібнення вугілля здійснюватиметься в основному за рахунок стирання. При ударі кулі діаметром 80 мм відбувається зменшення часу контакту в 6,7 рази і збільшення кінетичної енергії в 8 разів, тоді тиск у шарі вугілля зросте в 53,6 рази, тобто складе 96,5-300,3 МПа. За такого тиску відбуватиметься руйнування вугілля, але в той же час відбудеться деструкція вугілля зі значним виділенням летких речовин, що може створити умови для загоряння вугілля у млині. Для запобігання інтенсивній механодеструкції вугілля в умовах Зміївської ТЕС необхідно обмежити розмір молольних тіл до 47 мм.

Крім того, необхідно знати для визначення характеристик температурного поля, яка частина енергії буде затрачена на руйнування частинок вугілля, а яка частина енергії буде дисипована у вигляді тепла.

2.4 Визначення максимальних розмірів молольних тіл і частинок вугілля з позицій пожежобезпечності

Кінетична енергія молольних тіл в точці їх падіння визначає кількість тепла, отриманого в результаті її дисипації. З позицій пожежобезпечності необхідно, щоб максимальна куля для заданого типорозміру млина створювала необхідні умови для подрібнення всіх частинок вугілля, що подається на помел, але при цьому не виникали умови для загоряння. Асортимент молольних тіл за розміром, з погляду максимальної ймовірності контакту з частинками вугілля, має підкорятися залежності Розена - Раммлера (пункт 2.2). Очевидно, що при належному виборі швидкості обертання, що забезпечує необхідний підйом куль, їх кінетична енергія зростає зі збільшенням діаметра барабана.

Подрібнення матеріалу у млинах з падаючими молольними тілами в основному здійснюється за рахунок удару.

Як відомо, молольні тіла за звичайних швидкостей обертання млинів, рухаються по колу протягом близько 55 % від загальної тривалості циклу, а потім здійснюють політ по параболічній траєкторії. В кінці параболічної траєкторії тіло, що меле, виконує удар, і цикл починається знову. Тривалість циклу не співпадає із тривалістю одного обороту млина. Під «робочим простором» мається на увазі об'єм, займаний контуром завантаження, що обертається і складається з молольних тіл і матеріалу, що розмелюється, а під «вільним об'ємом» робочого простору розуміється робочий простір за вирахуванням об'єму, зайнятого молольними тілами. «Робочий простір» і зону удару показано схематично на рис. 2.5.

Рис. 2.5. Робочий простір млина і зона удару

Під час удару в млинах з падаючими молольними тілами відбувається дисипація кінетичної енергії кулі. Основна частина кінетичної енергії витрачатиметься на нагрів матеріалів у зоні удару, що може привести до механодеструкції органічних речовин вугілля і підвищення температури до небезпечних значень - температури загоряння хімічно активних продуктів.

Баланс енергії, що відповідає положенням класичної механіки (тіла після удару можуть мати тільки два види енергії - кінетичну й енергію пластичних деформацій, якщо вони є), припускає, що кінетична енергія, втрачена при ударі, може перейти тільки в енергію пластичних деформацій. Тіло, що піддалося пластичним деформаціям, повинне змінити після удару форму і розміри. Проте дослідження тіл, що беруть участь в ударі (молольних тіл), показує, що розміри їх після удару не змінилися і, отже, пластичні деформації відсутні. Кінетична енергія кулі переходить у потенційну енергію пружного стиснення частинки.

Вирази балансу енергії при ударі показують, що основна відмінність сучасних уявлень про енергетичний баланс при ударі від уявлень класичної механіки полягає в існуванні в тілі після удару разом із кінетичною також і потенційної енергії, тоді як класична теорія виключає таку можливість.

Одночасне існування в тілі потенційної й кінетичної форми енергії після удару стає можливим завдяки тому, що напруження і деформації від точки контакту розповсюджуються по тілу не миттєво, а з деякою кінцевою швидкістю - швидкістю хвилі. У зв'язку з цим та частина тіла, яка вже охоплена хвилею напруження, володіє потенційною енергією, а та частина, якої хвиля напруження ще не досягла, зберігає початкову кінетичну енергію.

При стисненні тіла деформуються і швидкості точок змінюються. Завдяки хвильовому характеру розповсюдження деформацій поле швидкостей точок тіла стає неоднорідним. Ті області, які вже охоплені хвилею деформацій, змінюють свою швидкість; в тих же областях тіла, яких хвиля ще не досягла, зберігається попередня швидкість.

Необхідно визначити умови руйнування частинок вугілля при контакті з позицій теорії удару. взаємодія двох куль, що співударяються, між якими знаходяться частинки вугілля, залежить від гранулометрії матеріалу, що знаходиться в зоні подрібнення. В підпункті 2.3 вирішено задачу визначення напружень, що виникають у шарі поліфракційного матеріалу, що потрапляє в зону подрібнення, при центральному зіткненні двох куль, коли розмір частинок вугілля на порядок менше розміру молольних тіл. При розмірах частинок порядку розміру молольних тіл необхідно вирішувати принципово іншу задачу зіткнення молольного тіла і частинки вугілля [8].

У процесі удару молольного тіла по частинці матеріалу в ній виникають подовжні зсуви U(x,t), для визначення яких необхідно вирішити крайову задачу

;

, (2.38)

;

,

де ;

Е - модуль пружності вугілля, Па;

- густина матеріалу, кг/м3;

S - поперечний переріз частинки вугілля, м2;

dч - розмір частинки вугілля, м;

М - маса кулі, кг;

V0 - швидкість кулі на початку удару, м/с.

Крайова задача описує наступну ситуацію.

Частинка знаходиться в місці падіння кулі. По її верхній частині завдає удару куля масою М, що рухається зі швидкістю V0. В інтервалі часу від 0 до t0 спостерігається розповсюдження подовжніх коливань по частинці.

Згідно формули Даламбера рішенням крайової задачі (2.38) є:

,

,

де функція (z) визначається з наступних умов:

; (2.39)

; (2.40)

, (2.41)

- відношення маси кулі до маси частинки вугілля.

За допомогою рівняння (2.41) і умов (2.38) визначається функція (z) на ділянці . Далі функція (z) знаходиться на інтервалах , і т.д. Причому константа інтеграції кожного разу визначається з умови безперервності зміни швидкості переміщення частинки в точці контакту з футеровкою при t >0.

Тоді рівняння швидкості розповсюдження хвилі в частинці мають вигляд:

, dч<z<3dг ; (2.42)

, 3dч<z<5dч ; (2.43)

, 5dч<z<7dч. (2.44)

Функція (z) визначається інтеграцією (z) на вказаних інтервалах з урахуванням безперервності зміни U(dч,t) з часом.

Після інтеграції:

, dч <z<3 dч ; (2.45)

3dч <z<5dч ; (2.46)

(2.47)

При t< dч/a , згідно умови, (at-x)=0, тому . Це свідчить про те, що по частинці розповсюджується тільки хвиля, що йде від основи (x= dч), по якій завданий удару. В період часу dч/a <t< 2dч/a до неї додасться відбита хвиля і т.д.

Час контакту кулі і частинки має перевищувати 2dч/a оскільки при t 2dч/a, U(dч,t)<0.

Для того щоб час контакту був більше 2dч/a, але менше 4dч/a, необхідно і достатньо, щоб 2+dч-2/д<4/д, тобто ?1,73.

Іншими словами, відношення маси кулі до маси частинки вугілля

(2.48)

Після визначення максимуму Ux(x,t) і, відповідно, виникаючих напружень у частинці при проходженні ударної хвилі, можна знайти необхідні умови її руйнування. Якщо виникаючі напруження в результаті проходження ударної хвилі перевищують допустимі напруження в куті, то відбувається руйнування частинок. Вибір молольних тіл має здійснюватися так, щоб максимальна куля для заданого типорозміру млина створювала необхідні умови для подрібнення вугілля з одного боку, але при цьому не виникали умови для загоряння.

Якщо максимальний розмір частинок вугілля, що подається на помел, приводить до необхідності використання куль, при зіткненні яких може статися загоряння вугілля, то необхідно проводити попереднє дроблення палива з метою зниження пожежонебезпечності, що і робиться на всіх ТЕС, але практично скрізь при попередньому дробленні палива спостерігається передроблення палива, а тому відбувається велике виділення пилу і значні пиловідкладення.

Висновки за розділом 2

1. на базі апроксимації класичною задачею теплового балансу пилового циліндра розроблено залежності температури пилових залягань у результаті самонагріву на ранніх стадіях релаксації поверхневого шару частинок вугілля від товщини шару, часу і температури навколишнього середовища, що дозволило визначити небезпеку їх самозагоряння. для пісного вугілля Донбасу марки Т неприпустимо утворення на обладнанні відкладень паливного пилу більше 7 мм.

2. обґрунтовано розмір молольних тіл для руйнування частинок вугілля із заданими фізико-механічними характеристиками. При зіткненні двох молольних тіл діаметром 40 мм максимальний тиск у шарі вугілля складе 1,8-5,6 МПа, а діаметром 80 мм 96,5-300,3 МПа.

3. Визначено максимальні розміри молольних тіл і частинок вугілля, з позицій пожежобезпечності. Для запобігання інтенсивній механодеструкції вугілля в умовах Зміївської ТЕС необхідно обмежити розмір молольних тіл до 40 мм, а розмір частинок вугілля, що подається на помел, до 25 мм.

4. Розроблено теоретичні основи оптимального вибору асортименту молольних тіл, що виключає можливость загоряння вугілля із забезпеченням ефективного помолу. Доведено, що асортимент молольних тіл повинен відповідати розподілу Розена - Раммлера.

5. За збільшення ККД млина з 1-2 % до 3 % зростання температури подрібнюваного матеріалу зменшується в 1,5-3 рази, значно знижується вихід летких речовин і небезпека загоряння.

РОЗДІЛ 3

ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНІ ДОСЛІДЖЕННЯ ТА РОЗРОБКА МЕТОДІВ ЗНИЖЕННЯ ПОЖЕЖОНЕБЕЗПЕЧНОСТІ В СИСТЕМАХ ПИЛОПРИГОТУВАННЯ ВУГІЛЬНОГО ПАЛИВА. ПРАКТИЧНЕ ЗАСТОСУВАННЯ РЕЗУЛЬТАТІВ ДОСЛІДЖЕНЬ

3.1 Методика і програма досліджень

Відповідно до поставлених мети і завдань досліджень, а також результатів теоретичних розробок було прийнято програму досліджень процесів самозагоряння вугілля в різних за товщиною і фракційним складом пилозалягань, а також загоряння у млині за різних умов роботи обладнання.

експериментальні дослідження направлені на визначення робочих параметрів обладнання і зіставлення результатів експериментальних і теоретичних досліджень.

Згідно програми проведені дослідження:

- для визначення впливу гранулометричного складу пилу, товщини шару і температури навколишнього середовища на самонагрівання і самозагоряння пилу;

- механізму механодеструкції вугілля у млині;

- впливу тиску на вихід летких речовин з вугілля;

- залежності зміни лінійних розмірів частинок вугілля від тиску;

- з визначення області параметрів процесу помелу, що забезпечують пожежобезпечність.

пожежо- і вибухонебезпечність речовин і матеріалів характеризується великою кількістю показників, поданих у таблиці 3.1 [68].

таблиця 3.1

Показники, що характеризують пожежо- і вибухонебезпечність речовин і матеріалів

Показники	Вживаність показників
	для твердих речовин	для пилу
Група горючості	+	+
Температура запалювання	+	+
Температура самозаймання	+	+
Нижня і верхня концентраційні межі розповсюдження полум'я	-	+
Температура самонагрівання	+	+
Температура тління	+	+
Температурні умови теплового самозагоряння	+	+
Мінімальна енергія запалення	-	+
Кисневий індекс	+	-
Здатність вибухати і горіти при взаємодії з водою, киснем повітря та іншими речовинами	+	+
Коефіцієнт димоутворення	+	-
Індекс розповсюдження полум'я	+	-
Показники токсичності продуктів горіння полімерних матеріалів	+	-
Мінімальний вибухонебезпечний вміст кисню	-	+
Мінімальна флегматизуюча концентрація флегматизатора	-	+
Максимальний тиск вибуху	-	+
Швидкість наростання тиску при вибуху	-	+

Примітка. Знак « + » означає вживаність, знак « - » невживаність показника.

Основними показниками оцінки пожежонебезпечності помелу вугілля є температурні умови теплового самозагоряння, тобто температура самозагоряння і температура тління [68].

3.2 Характеристика матеріалів і обладнання для проведення досліджень

Характеристики вугілля, що було використано для проведення експериментів, подано в табл. 3.2.

Таблиця 3.2

Фізико-хімічна характеристика вугілля Донецького басейну марки Т

Горюча маса палива	Нижча теплота згоряння QHr , ккал/кг	Вихід летких речовин Vr	Коефіцієнт розмолоздатності Кло
Сірка колчеданна SKr	Сірка органічна Srop	Вуглець Cr	Водень Hr	Азот Nr	Кисень Or
%		%
2,1	1,1	89,0	4,2	1,5	2,1	8190	12,0	1,8

Експериментальні дослідження й обробка результатів проводилися згідно прийнятих методик і аналогічно проведеним дослідженням ряду авторів [1, 27, 36, 42, 49, 55, 76].

Для проведення експериментальних досліджень використовувалося обладнання, загальний вид якого представлено на рисунках 3.1- 3.7.

Технічні характеристики обладнання

Кульовий млин (рис. 3.1) періодичної дії продуктивністю 30 кг/год, призначений для подрібнення вугілля до певного розміру частинок.

Обладнання для класифікації матеріалів (рис. 3.2) - ситовий аналізатор з набором стандартних сит за ГОСТ 6613-83 з діаметром отворів від 0,08 мм до 2,5 мм. Обладнання призначене для визначення фракційного складу помеленого вугілля та формування фракційного складу проби, для проведення експериментів.

Піч (рис. 3.3.-3.4) для нагріву проб до температури 423-973 К.

Мікроскоп МІМ-7 (Рис. 3.5) дозволяє збільшувати зображення до 1000 разів. Використовувався для визначення щільності проб, що дозволяло знайти температуру пластифікації вугілля.

Елемент для нагрівання (рис. 3.6) повітря в камері окислення вугілля складаєтся з 5 ТЕНів по 0.9 квт, що дозволяє нагрівати повітря на вході в камеру окислення вугілля до температури 373-973 К.

Реакційна камера дослідження кінетики окислення вугілля (рис. 3.7, а) має діаметр 0,25 м і висоту 1,2 м.

вентилятор подачі повітря в камеру дослідження кінетики окислення вугілля (рис. 3.7, б) створює тиск до 0,3 МПа, потужність двигуна 4 кВт.

Ручний прес (рис. 3.8, а) використовується для підготовки проби для її нагріву в печі до заданої температури. Після нагріву проводиться обробка тиском.

Прес УИМ-50 (рис. 3.8, б) створює тиск у пробі нагрітого вугілля для визначення виходу летких речовин. Максимальне зусилля 500 кН, максимальний тиск 400 МПа.

Рис. 3.1. млин

Рис. 3.2. Обладнання для класифікації матеріалів



Рис. 3.3. Піч із відкритою камерою нагріву

Рис. 3.4. Мікроскоп



Рис. 3.5. Елемент для нагрівання повітря в камері окислення вугілля

А Б

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 3.6. елементи установки для дослідження кінетики окислення вугілля: а - реакційна камера; б - вентилятор подачі повітря

А Б

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 3.7. пресове обладнання: а - ручний прес; б - УИМ-50, max зусилля 500 кН

3.3 Визначення температури самозагоряння вугілля

Температуру самозагоряння твердих неплавких речовин і матеріалів визначають за методикою Всеросійського науково-дослідного інституту протипожежної оборони (ВНДІПО). Основна частина приладу - піч та реакційна камера (рис. 3.3, 3.6).

Зразок досліджуваного вугілля поміщали в кошик із дротяної сітки. Кошик із вугіллям поміщають у заздалегідь нагріту до заданої температури піч. Температура в різних точках реакційної камери контролюється термопарами. У момент самозагоряння зразка відмічають зміну температури в камері. З кожним матеріалом проводять декілька дослідів за різної температури. За температуру самозагоряння приймають найнижчу температуру, за якої відбувається самозагоряння зразка. Кожний експеримент повторювали 6 разів. Довірчий інтервал для середніх значень не перевищував 4-7 % їх величини.

Результати експериментів подано в табл 3.3.

Таблиця 3.3

Температура самозагоряння вугілля різного фракційного складу

Марка	Фракційний склад палива
	від 6 до1 мм	від 2 до1 мм	від 1 до 0,5 мм	від 0,5 до 0,2 мм	від 0,2 до 0,1 мм	менше 0,1 мм
	температура самозагоряння, Тс , К (температура тління, Тт , К)
Т	1008 (638)	981 (619)	969 (601)	803 (579)	763 (558)	741 (539)

Експериментальні дослідження показали, що температура самозагоряння вугілля сильно залежить від фракційного складу. температура самозагоряння пилу вугілля (фракція менше 0,1 мм) значно нижче. Для вугілля марки Т температура самозаймання є достатньо високою, але в них спостерігається таке явище як тління, і при звихренні пилових залягань може статися загоряння.

3.4 Визначення впливу гранулометричного складу, товщини шару і температури навколишнього середовища на процес самонагрівання і самозагоряння вугільного пилу

Для встановлення загальних закономірностей окислення палива проведено широке експериментальне вивчення процесу самозагоряння різних палив [76] у різних умовах з визначенням кінетичних характеристик окислення, оскільки дані про реакційну здатність палив, що є в літературі, є суперечливими. Для палив, що містять велику кількість летких речовин, дані про константу швидкості реакції окислення вугілля відсутні зовсім.

Тому для кожного конкретного вугілля необхідно проводити експериментальні дослідження, з метою визначення умов його самозагоряння. Для вивчення кінетики окислення звичайно застосовують ізотермічний і адіабатний методи. Застосування цих методів для вивчення процесу окислення натуральних палив пов'язано з великими труднощами через високу екзотермічність процесу. За порівняно невисоких температур (393 - 423 К) мають місце вже значні швидкості самозагоряння вугілля, що утруднює регулювання температури і приводить до великих похибок при визначенні хімічних констант. Внаслідок цього було розроблено метод [76] вивчення кінетики окислення вугілля за зміни його температури у процесі окислення. Метод вивчення кінетики окислення вугілля при безперервному підвищенні його температури має істотні переваги в порівнянні з ізотермічними методами, дозволяючи практично по одній експериментальній кривій обчислити основні кінетичні константи окислення - предекспоненціальний множник і енергію активації процесу.

В нашому випадку цей метод найбільш застосовний, оскільки наше завдання - експериментально визначити час самозагоряння за різних умов.

час самозагоряння пилу вивчався на дослідній установці, що складається з реакційної камери дослідження кінетики окислення вугілля (рис. 3.6, а). Нагрів камери регулювався. Температури стінок камери і повітря вимірювалися термопарами, витрата повітря - трубкою Вентурі.

Методика досліду полягала в наступному. До початку досліду встановлювався певний стаціонарний режим, тобто встановлювалася постійна швидкість повітря, а температура стінки печі дорівнювала температурі повітря. Потім сітчастий циліндр, наповнений пилом, підвішувався до чашки аналітичних терезів і опускався в піч, де він обдувався гарячим повітрям.

Досліди проводилися з пилом різного гранулометричного складу, однаковим чином приготованим і висушеним у термостаті до постійної маси, за температури 353-358 К. Під час досліду вимірювалася зміна температури в часі і розподіл температур по радіусу циліндра. Виміри проводилися термопарами, закріпленими на певній відстані один від одного на тонкій металевій рамці.

Швидкість повітря, яка в дослідах мінялася від 1 до 2,5 м/с, не справляла впливу на процес окислення, оскільки в умовах експерименту значення критерію Bi було велике.

В дослідах вивчався вплив розміру частинок, товщини шару і температури навколишнього середовища на процес самозагоряння.

Середній розмір частинок пилу мінявся в межах 60, 80, 100 мкм. Для вивчення впливу температури навколишнього середовища на процес окислення було проведено досліди за температур повітря 378 К, 408 К, 428 К. Ці температури при безрозмірному переході [76] відповідають 263 К, 293 К, 313 К і 100-кратному масштабуванню часу самозагоряння і 5-кратному масштабуванню товщини шару.

Результати експериментів для донецького вугілля марки Т подано на рис. 3.8 - 3.10.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 3.8. залежності температури в шарі вугільного пилу від часу для частинок розміром 100 мкм, за температури навколишнього середовища 293 К і різної товщини шару: 1 - 100 мм, 2 - 200 мм, 3 - 300 мм

Залежності дано в реальних масштабах часу і товщини шару пилу. Розглянемо ці криві з якісної сторони. Для кожного експерименту на початку процесу має місце плавне зростання температури. Потім після закінчення деякого проміжку часу, так званого періоду індукції, різного для різних умов, спостерігається різке зростання температури пилового навішування.

З аналізу представлених на рисунках кривих виходить, що всі чинники справляють дуже великий вплив на швидкість процесу окислення. За температури навколишнього середовища порядку 263 К самозаймання не станеться навіть у шарі 200 мм, оскільки виділення тепла на перевищуватиме тепловіддачі (рис. 3.10).

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 3.9. залежності температури в шарі вугільного пилу від часу для товщини шару 200 мм, за температури навколишнього середовища 293 К і різного розміру частинок пилу: 1 - 80 мкм, 2 - 100 мкм, 3 - 60 мкм

Рис. 3.10. залежності температури в шарі вугільного пилу від часу для товщини шару 200 мм, частинок розміром 100 мкм і за різної температури навколишнього середовища: 1 - 263 К, 2 - 293 К, 3 - 313 К

Приведені результати експериментальних досліджень підтверджують адекватність теоретичних досліджень, висловлених в підпункті 2.1. відмінності не перевищують 5-7 %.

3.5 Вплив ефективності помелу на зміну температури подрібненого вугілля

Підвищення коефіцієнта корисної дії (ККД) вугільних млинів за збереження їх продуктивності приведе до значного зниження тепловиділення в результаті дисипації механічної енергії.

Помел сухого вугілля проводився без впливу на його температуру процесу сушіння. для вивчення процесу нагріву вугілля при помелі були проведені дослідження з визначення найраціональніших параметрів помелу, що забезпечують пожежобезпечність [50].

Помел у млині (рис. 3.1) проводився за наступних умов:

- відношення маси максимальної кулі до маси максимальної частинки вугілля 1,5 (2.48);

- об'ємне завантаження млина молольними тілами - 30 % [13];

- тонкість помелу - 10 % на ситі 90 мкм.

Вирішення поставленої задачі здійснювалося при використанні центрального ортогонального композиційного плану 2-го порядку. Як параметр оптимізації було прийнято температуру подрібненого вугілля - Y1, залежну від наступних чинників: