СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОЧНОСТИ ТВЕРДОГО ТОПЛИВА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ
METHOD OF DETERMINING STRENGTH OF SOLID FUEL AND APPARATUS FOR REALISING SAID METHOD

Изобретение относится к области измерений, а именно к измерению прочности твердого топлива, и может использоваться при лабораторных исследованиях, непосредственно имитирующих процесс горения в шахтных печах.
л.п.
1
2
л.п.
1
2
Известен способ контроля качества топлива [1], включающий отбор и обработку первичной пробы, приготовление лабораторной пробы, определение в лабораторной пробе показателей качества топлива зольности и содержания влаги, отличающийся тем, что первичную пробу сначала разделяют на две фракции с крупностью зерна 0-6 мм (первая) и 6-200 мм (вторая), затем рассчитывают массовые доли фракций  и , оценивают значимость расхождений между характеристиками фракционного состава топлива, полученными потребителем топлива  и  и аналогичными характеристиками, представленными поставщиком топлива  и , после чего материал второй фракции измельчают до крупности зерна 6 мм, назначают массу лабораторной пробы М, материал первой и второй фракций сокращают до навесок массой M и M соответственно, которые объединяют в лабораторную пробу массой M=M+М.
Наиболее близкими являются способ и установка, описанные в [2]. Установка состоит из приемной емкости, весов, барабана для определения прочности по ГОСТу 15490-70, нагревательного устройства с устройством контроля времени и температуры, сита и противня. Способ определения прочности, реализуемый с помощью этой установки [2], заключается в следующем. Отбирают пробы топлива, просеивают куски топлива, взвешивают, на противне помещают в нагретую печь. Измеряют потери массы навески после термообработки и вращения барабана. Однако эта установка не позволяет проводить лабораторные испытания топлива в условиях, характерных для процесса плавки в шахтных печах.
Задачей изобретения является обеспечение возможности проверки качества топлива на установке, которая воспроизводит условия в период плавки в шахтной печи. Технический эффект способа заключается в повышении точности определения прочности топлива.
m
0
0
1
0
1
0
m
h
1
0
m
0
1
0
1
0
1
m
h
m
h
m
h
Для обеспечения технического эффекта в способе определения прочности твердого топлива, заключающемся в отборе проб топлива, измерении массы до и после воздействия, дополнительно измеряют высоту оседания топлива во время проведения теплового воздействия, которое проводят под нагрузкой, производимой набором грузов в виде блинов, определяют массу твердого топлива до нагрева и нагружения и после на высоте оседания топлива, равной 2/5-1/2 первоначальной высоты, определяют относительную прочность твердого топлива по формуле ε=ΔМ/М=М-M/М=1-M/M, из которой выводят относительную прочность топлива ε=ε(2-ρ/ρ), где ε - относительная прочность твердого топлива, зависящая от разрушения и газификации топлива, М и M- начальная М и конечная M массы засыпки топлива в установку, ρ, ρ - насыпная масса топлива до и после опыта соответственно, при этом ε=0,85-0,95 ε для топлива высокой прочности, ε=0,7-0,85 ε для топлива средней прочности, и ε=0,5-0,7 ε для малопрочных топлив.
Способ осуществляют с помощью устройства для определения прочности твердого топлива, состоящего из барабана и нагревательного устройства, а также устройства для измерения температуры, приемного устройства, весов. Устройство для нагружения твердого топлива снабжено грузом, выполненным в виде набора блинов, установленных поверх барабана по его вертикальной оси. Устройство для измерения проседания топлива в период нагружения и прогрева снабжено линейкой. В устройстве регулируется нагрев, заслонкой и вентилятором.
В шахтных печах твердое топливо находится под давлением шихтовых материалов, что моделирует набор грузов. При движении от колошника к очагу горения куски топлива частично разрушаются и окончательно разрушаются и газифицируются в очагах горения.
На чертеже показано устройство для осуществления способа. Способ осуществляется с помощью установки следующим образом. С начала процесса нагрева топливо еще не просело, по мере нагрева топливо оседает. Примерно на середине высоты прогорела и осела половина первоначально загруженного топлива. Менее 2/5 высоты еще не надо проводить измерения, уменьшается точность определения прочности, а более половины - поздно начинать измерения.
0
0
0
1
0
1
1
Загружают в корпус 1 топливо массой М, устанавливают на засыпку нанизыванием на штангу 5 определенного количества груза 6 в виде блинов. Через окно 11 разжигают топливо, закрывают окно 11, включают вентилятор для подачи воздуха по трубе 7 на горение, фиксируют высоту осевшего в результате горения топлива, так как при этом выгорает примерно половина первоначальной навески топлива ΔМ=(0,4…0,6)М, измеряют мерной линейкой высоту сгоревшего и осевшего слоя топлива Δh=h-h, где h, h- высота слоя до и после опыта. До момента измерения Δh отключают вентилятор 13, после определения Δh открывается шибер 14, колосниковая решетка 3 откидывается на шарнире 12, и остатки топлива высыпаются в тару 9 и взвешиваются устройством 8 для определения конечной массы M. Относительная прочность топлива при горении под нагрузкой Р определяется формулой:
Относительная прочность, зависящая от разрушения и газификации топлива, определяется выражением
0
1
Начальная М и конечная M масса засыпки топлива в установку выражается формулами
0
1
3
где ρ, ρ - насыпная масса топлива до и после опыта, кг/м,
0
2
S - площадь сечения установки, м.
Из выражений (3) следует .
1
0
Под нагрузкой топливо растрескивается, особенно интенсивно в период горения, образуется много мелочи, которая заполняет пустоты между крупными кусками топлива. Засыпка топлива уплотняется, насыпная масса ρ после опыта больше ρ до опыта, то есть
где Δρ - прирост плотности засыпки топлива в процессе эксперимента.
m
h
Подставляя (5) в (3), затем (3) в (2) и используя (1), получаем требуемое соотношение между ε и ε. Оно равно
1
0
m
h
1
0
1
0
m
h
1
0
m
h
Данное соотношение позволяет определить прочность твердого топлива, засыпаемого в устройство для определения прочности, моделирующее работу шахтной печи. Для совершено прочного топлива ρ=ρ, и из (6) следует ε=ε. Для топлива, имеющего недостаточную прочность, ρ≥ρ, ρ/ρ≥1, и из (6) следует ε≤ε. Для примера ρ=1,5ρ, ε=0,5ε.
m
h
m
h
m
h
Таким образом, для реального прочного топлива это соотношение будет равно ε=0,85-0,95 ε, для топлива средней прочности ε=0,7-0,85 ε, а для малопрочных топлив ε=0,5-0,7 ε.
По сравнению с прототипом способ и устройство дают более точное определение прочности топлива с учетом оседания топлива в процессе горения.
Список литературы
1. Патент РФ 2259552, Кл. G01N 1/18, G01N 33/22.
2. Г.Г.Ефименко, А.А.Гиммельфарб, В.Е.Левченко. Металлургия чугуна. Киев, Выща школа, 1970, с.39-40.