Установка для определения изменения свойств твердого топлива при хранении

ОП И САНИ Е ИЗОБРЕТЕНИЯ й АВТОРСКОМУ СВИДВТИЛЬСУВУ Союз Советскин Социалистииеских Республик(511 М. Кл, 6 01 Й 33/22 601 Й 1/22 м заяв инеи с при (23) П Яо ае осударстоенный комнтетСовета Инннстроа СССРоо долам иооретеннйн открытий иори анО 25,03.76.Бюллетень11 ликования описания 05.04.76 К 543,544., М. Карагодин Уральский филиал Всестеплотехнического научиим. Ф го Красного Знаменститута юзного ордена Трудов о-исследовательского(54) УСТАНОВКА ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИЗМЕНЕНИЯ СВОЙКА ТВЕРДОГО ТОПЛИВА ПРИ ХРАНЕНИИ они сведены к миним сутствуют. Таким обр чествуют совершенно процессов изменения топлива в зависимост жения его в штабеле ция кислорода в зоне Изобретение относится ко-химических итеплотех твердого топлива и служи вания поведения топлива и ил изиств зуче,зом,взлич ических сво для прогно та чегтв от г ри хранени белях. Крупногабаритные шта новным типом, используеме еля являются осым при хранении го пр еравн штабел вательн по интенсивнос различна и я топлива. ть окис зависи сов такж нахожден В настоящее время вс поведения твердого толли открытых складах основа ния на методы изуч ранени нд еле и пос н ии интересуюших свойств топлива до е1 ри ния его в т е могут бы ок ых услфакто или ин учтень ях им этом шиес Цштабеле.ния - приб словиям э в штабеле я в реальном ель изобрете римента к уния топливаы устройств лизить услови плуатационного уменьшить гаэксп хран бари эксп ствления этого я ос мента, обеспечить визменением физико можность контимических харол твердого топлива на открытых складах, а в такие уплотненные штабеля воздух проникает не на всю глубину, 10В результате различия скоростей диффузии кислорода по каналам межпускового пространства и взаимодействия его с органической частью топлива возникает неравномерная аэрация штабеля, приводящая к возникновению поверхностей зоны (куда проникает кислород) и бескислородной зоны. Глубина проникновения кислорода определяется химической активностью топлива и колеблется в пределах от 0,7 м для активных углей 20 (например, Канско-ачинские) до 2,5 м для неактивных (например, донецкие антрациты). В зоне кислородного влияния концентрируются основные потери, обусловленные процессами окисления а в бескислородной зоне зб но 3 птостыОт-щштабелях нани(ы.: ус)1 онн дня енного состава убины рвснпетого, концентраоникновения в убине, а следоляюших процест от глубинырактеристик исследуемого топлива в ходе испытания.Это достигается тем, что установка выполнена из вертикальной установленной на основании прибора полой стойки, в которую 5 вмонтированы наклонные корроэионноустой-,: чивые трубки, так что внутренние полости их и стойки образуют один непрерывный герметичный канал в виде змеевика, общая длина которого должна быть не менее трех 10 метров и верхний конец которого открыт в атмосферу.На чертеже изображена предлагаемая установка для определения изменения свойств твердого топлива при хранении. 15На основании 1 укреплена цилиндцическая стойка 2, внутри которой по ее оси симметрии просверлен канал 3, В стенках цилиндра просверлены две группы наклонных канаолов 4 и 5 (20-30 к горизонту), располо женных так, что их вертикальные плоскости симметрии находятся под некотором уго лом друг к другу (например 90 ). Эти на-клонные каналы пересекают центральный канал 3. В каналы 4 первой группы герме- Я тично вставлены и закреплены 7 -образные согнутые трубы 6, в крайние каналы- прямые трубы 7. Трубы должны быть из нержавеющего материала. При этом внутренний канал, образованный трубками, пред- З 0 ставляет собой змеевик, длина которого должна быть не менее 3 м, Эта длина обусловлена глубиной проникновения кислорода в слой топлива, лежащего в реальном штабеле, Максимальная глубина кислородноговли- Зь яния для самым устойчивых углей равна 2,5 м. Следовательно, чтобы создатьв стенде условия хранения топлива, идентичные условиям нахождения его в бескислородной зоне штабеля, надо иметь глубину слоя топ пива, а следовательно, и длину. трубы порядка не менее 3 м, Внутренняя полость змеевика служит испытательной камерой, которая перед началом эксперимента загружается испытуемым топливом 8. Каналы 5 второй группы остаются свободными и служат для выемки из испытательной камеры топлива, направляемого на анализ,В центральный канал 3 стойки помещен 0 поршень 9, выполненный иэ коррозионностойкого материала и имеющий газоплотный.контакт со стенками цилиндра 2. Поршень также имеет две группы наклонных каналов 10, 11, расположенных под тем же уг ломрнаклона, что и каналы в стенках цилиндра, Диаметр этих каналов равен внутреннему диаметру труб 6; 7. При опреде ленных фиксированных положениях поршня его каналы совмещаются с каналами в60 стенках цилиндра и образуют проходимостьдля них,Поршень 9 может перемешаться поступательно-врашательно с помощью укрепленной на нем выступающей ручки 12, движимой по направляющей винтовой гпорези 13в стенке цилиндра 2 .Остановка поршня 9осуществляется в фиксированных положениях, при которых каналы поршня 9 совпадают с каналами цилиндра 2.На перегибах змеевика смонтированыгазозаборные узлы 14, представляющие собой приваренный к трубе цилиндрическийкорпус с отУерстием, перекрываемым резиновой мембраной, который закрепляется спомощью завинчиваюшейся крышки. Заборгаза через мембраны осуществляется с по-мощью шприца, поэтому в крышке узлаимеется отверстие для прохода иглы шприцаеИ собранном состоянии установка представляет собой трубу, выполняющую ролькамеры, в которую загружают испитуемыйуголь, выполненный в форме змеевика.Возможно использование и прямой трубы, вкоторую можно загрузить уголь, Но приэтом высота установки получается весьмабольшой - не менее 3 м, что в свою очередь требует помещений с высоким потолком и создает трудности с заборами пробтоплив и газа на высоте.Испытания на предлагаемой установкепроводятся следующим образом.Поршень 9 устанавливается в крайнеенижнее фнксированное положение (на чертеже дано изображение установки, имеющейдва фиксированных положения поршня, т,е.в процессе эксперимента можно отбиратьтопливо на анализ дважды из всех пробоэаборных точек),Если увеличить число каналов в поршне,то можно увеличить и число пробоотборовв ходе эксперимента, При этом группа поршневых каналов 10 создает проходимостьканалам 4 в стенках цилиндра, а поршневыеРканалы 11 создают,.лроходимость каналам 5в цилиндре 2, Сняв крышки и убрав резиновые мембраны в газозаборных узлах 14,через открывшиеся отверстия и открытыйверхний конец трубы змеевика загружаюткамеру тщательно проанализированным (например, по Я, Я, ЯЧ, С, Н, Я, и др.)топливом 8. Гранулометрическйй состав топлива должен быть равномерным, причемразмер частиц его не должен быть более 1/20диаметра канала змеевика, с тем чтобы избежать стеночного эффекта,Затем устанавливают поршень в верхнефиксированное положение и производят повторное доэаполнение камеры топливом.Приэтом заполненные топливом каналы 10 впоршне 9 поднимаются выше канала змеевика (каналов, которые заполнены топливоми стоят выше канала змеевика, может. бытьбольше, чем один). Они должны быть сведены с ними по газовому пространству. Этоможно достигнуть проточкой винтообразнойпрорези по стенке цилиндра. При повторномдозаполнении топливом засыпается канал 11 рпоршне, Теперь узлы 14 закрывают реэино- щвыми мембранами и крышкой, верхний открытый конец трубы 7 закрывают газопроницаемой пробкой, например ватным тампоном. Установка собрана - испытание началось.15 ИЧерез определенные промежутки времени, достаточные для того, чтобы произошли изменения в качестве топлива, доступные для точного определения ( бурые угли требуоют при температуре 20 С около 3 месяцев),40 производят перемещение поршня во второе фиксированное положение. При этом канал 11 в поршне 9, составляюшие первоначальное единое целое со змеевиковым каналом, опускаются и становятся напротив каналов 5 в 45 стенках цилиндра 2, а каналья 10 поршня 9 Через установленные промежутки времени производят определение состава гаэамежпускового пространства отбором его с помошью шприца через газозаборные узлы 14 с последуюшим анализом, например, на хроматографе, Этим определяем глубину проникновения кислорода в слой топлива и распределение его концентрации по слою, Глубина проникновения кислорода определяет 25 химическую активность топлива, а такжедает возможность учета доли объема топлива, находящегося в кислородной зоне, от обц 1 ей массы штабеля. Динамическое равновесие газового состава межпускового пространст ва топлива при постоянной температуре достигается уже на вторые сутки. Постепенно зона кислородного влияния может увеличиваться. совмецаютсл с каналами 4 в стенках цилиндра 2.С помощью палочки, вставляемой в канал 5, выталкивают топливо из канала 11 в какую-либо емкость и направляют его на определение требуемых параметров. При этом происходит разгерметизация установки и эксперимент продолжаетсл, Место извлачеиного участка топлива, которое находилось в канале 11, занимает следующий участок топлива, находящийся в канале 10, Госкольку этих каналов можно изготовить поста- точное количество, то и отборов топлива на анализ в процессе эксперимента можно проводить нужное количество раз. С целью воссоединения динамики процессов хранения целесообразно в ходе эксперимента произвести 4-5 пробоотборов. По результатам анализов с учетом распределения содержания кислорода по глубине слол топливаможно достоверно судить о количественных и качественных изменениях, происхоллщихпри хранении топлива как в зоне кислородного влияния, так и в бескислородпой зоне.Формула изобретали лУстановка длл определения изменения свойств твердого топлива при храцаиии, содержащая емкость длл топлива, о т л и ч аю ш а я с я тем, что, с целью приближения условий в установке к эксплуатационным, емкость выполнена в виде наклонных трубок, укрепленных в полой стойка, внутри которой раэмешен плунжер с рядом просверленных в нем каналов, причем трубы и каналы плунжера образуют один герметичный объем в виде змеевика, верхний конец которого открыт в атмосферу, на сгибах змеевика установлены резиновые мембраны длл отбора газа, а в стенке просверлены двегруппы отверстий, соответствующих кацалам в плунжере и сообщающих каналы с атмосферой при повороте плунжера вокруг вертикальной оси.д,4 лиал ПППБ "Патент", г, Ужгород, ул, Гагарина, 10 Заказ 129 Тираж 1 02 9ЦНИИПИГосударственного комитета Совепо делам изобретений и113035,Москва, Ж, Раушская на Подпис нееа Министров СССРоткрытий