Устройство для определения спекаемости углей и угольных шихт

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК ЕТЕН кок- кокния сту(Ь (Л А,устроиства-прототип точность, невозмож определения спекаем а явостьости ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗО АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(56) Авторское свидетельство СССРМ 1698272, кл, С 10 В 57/14, 1989.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯСПЕКАЕМОСТИ УГЛЕЙ И УГОЛЬНЫХШИХТ(57) Сущность изобретения: устройство содержит электропечь с термопарой, стальной Изобретение относится к областисохимии и может быть использовано насохимических заводах для определеспекаемости углей и угольных шахт, попающих на коксование,Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является устройство(прототип) для определения спекаемости углей и угольных шихт 1).Устройство прототип оно же - базовоеустройство включает электропечь с термопарой, стальной стержень, размещенныйвнутри электропечи с возможностью перемещения вдоль нее, средство подачи пробык стержню, содержащее подвижный столик,средство для отделения кокса (прикокса) состержня и весы.Недостаткомляется невысокая навтоматического 1765161 А 1 10 В 57/14, 6 01 й 33/ стержень, размещенныи внутри электропечи с возможностью перемещения вдоль нее. Средство подачи пробы к стержню содержит подвижный столик, снабженный приводом вращения, загрузочным бункером и средством для сброса угля с его поверхности. Средство для отделения кокса со стержня выполнено в виде ножевого кольца и размещено на выходном отверстии электропечи. Электродвигатель с шкивом установлен в зоне входного отверстия электропечи. Шкив соединен цепью со стержнем, Устройство содержит электрический воздушный клапан с соплом для сдува кокса с чаши весов и блок автоматичческого управления, 1 ил 3 табл. из-за наличия трудоемких ручных операций; установка загрузочного стакана с углем, введения стержня в зону нагрева электропечи, его фиксация в электропечи, введение стержня в загрузочный стакан с углем, извлечения стержня из загрузочного стакана, отделение кокса (прикокса), взвешивание кокса. Кроме того, необходимо фиксировать время выдержки стержня в электропечи и в загрузочном стакане с углем. Эти недостатки устройства делают определение недостаточно точным, трудоемким, требующим применения большого количества ручных операций.Целью предлагаемого изобретения является автоматизация процесса измерения и повышение точности.Поставленная цель достигается тем, что, в отличие от известного устройства, включающего элеКтр 0 ггечь"с" ТЕрйопарой,стальной стержень, размещенный внутри электропечи с возможностью перемещения вдоль нее, средство подачи пробы к стержню, содержащее подвижный столик, средство для отделения кокса (прикокса) со стержня и весы, предлагаемое устройство снабжено установленным в зоне входного отверстия электропечи электродвигателем со шкивом, соединенным цепью со стержнем, электрическим воздушным клапаном для сдува кокса (прикокса) с чаши весов и 10 блоком автоматического управления, причем подвижвный столик снабжен приводом вращения, загрузочным бункером и средством для сброса угля с его поверхности, средство для отделения кокса (прикокса) со стержня выполнено в виде ножевого кольца и установлено на выходном отверстии электропечи,Благодаря использованию электродвигателя со шкивом осуществляется фиксированный.во времени нагрев стержня и автоматическое его погружение в уголь, который синхронно подается под стержень и сбрасывается после определения средством сброса угля с поверхности подвижного столика, снабженного приводом вращения. При выводе стержня из угля ножевое кольцо отделяет от стержня кокс(прикокс), который попадает при этом на чашу автоматических весов, показывающих вес кокса (прикокса), после чего автоматически включается электрический воздушный клапан с соплом и кокс (прикокс) сдувается с чаши весов сжатым воздухом. Таким образом полностью исключаются ручные операции при определении спекаемости углей и угольных шихт. Кроме того автоматизация операций определения исключает ошибки, неизбежные при ручном их осуществлении (ввод стержня, фиксация его положения в угле и электропечи, время выдержки в электропечи, температурный режим нагрева и т.д,). Это приводит одновременно к повышению точ 15 20 25 30 35 40 ности определения спекаемости углей и угольных шихт,Использование автоматического устройства для определения спекаемости позволяет практически непрерывно 45 контролировать спекаемость углей и угольных шихт, поступающих на коксование. Это открывает возможность применения этого устройства в системе автоматического управления производством и, в итоге, повы 50 сить качество (по прочности) получаемого 55 доменного кокса, Полученные более точные показатели спекаемости позволяют обосновать выбор углей для коксования, образую-. щих кокс меньшей истираемости, что дает положительный эффект за счет улучшенияего качества.Сравнение заявляемого решения с другими техническими решениями показывает,что такие конструктивные элементы какэлектродвигатель со шкивом, электрический воздушный клапан, подвижный столикс приводом вращения, загрузочный бункер,ножевое кольцо, блок автоматического управления известны из источников информации (1 - 3, 6, 7). Однако их введение вуказанной свяэи для исключения ручныхопераций при определении спекаемостипроб и угольных шихт, неизвестно из источников как отечественной, так и зарубежнойинформации, что позволяет сделать вывод осоответствии заявляемого технического решения критерию "существенных отличий",На чертеже показано предлагаемое устройство.Устройство содержит трубчатую электропечь 1, смонтированную на крепежнойраме 2. В центре печи установлена хромельалюмелевая термопара 3, соединенная с регулирующим температуру прибором 4 типаДИСК. У входного отверстия электропечи закреплена направляющая рама 5 состержнем 6 диаметром 8 мм, Стержень соединен подвижной цепью 7 с шкивом-толкателем 8, приводимым в действиеэлектродвигателем. На выходном отверстииэлектропечи укреплено ножевое кольцо 9,На крепежной раме закреплен также загрузочный бункер 10 для угля, подвижный столик 20, снабженный приводом вращения 12,и средство для сброса пробы 11 с поверхности столика.Отсекающую функцию при сбросе углявыполняетт нижняя часть стенки загрузочного бункера 10, выполненная в виде прямоугольной пластины, расположеннаяперпендикулярно плоскости подвижногостолика 20, причем нижний край стенки отстоит от поверхности подвижного столика20 на 0,5 - 0,7 мм, Формирует слой угля определенной высоты кромка выходного отверстия загрузочного бункера 10,расположенная на расстоянии 50 мм от поверхности подвижного столика 20,Средство сброса пробы имеет лоток 13для приема испытанной пробы угля, Лоток14 служит для приема прикокса, отделенного от стержня, Под ножевым кольцом 8 установлена чаша 15 автоматическихэлектронных весов 16, работающих с использованием датчика давления МС-Э 1,К чаше весов подведено сопло 17 отэлектрического воздушного клапана 18 длясдува кокса (прикокса), На крепежной рамесмонтирован также блок автоматического30 35 40 4550 55 62,5252 управления 19, включающий 7 шт. реле МКУ и 3 шт. реле времени ВЛХ.Работает устройство следующим образом.Включаем в сеть (220 В) блок автоматического управления 19. Автоматически включается электропечь 1 и температура в центре печи автоматически измеряется и регулируется (на уровне 800 С) при помощи хромель-алюмелевой термопары 3 и регулирующего прибора ДИСК, Стержень во время нагрева находится в центре электропечи. При достижении температуры в электропечии 800 С стержень автоматически выдерживается в данном положении 4 мин. Уголь самотеком поступает из загрузочного бункера 10 на поверхность подвижного столика 20 в количестве, соответствующем углу естественного откоса угля,При автоматическом повороте подвижного столика 20 приводом вращения 12 поступивший на диск уголь подравнивается (срезается) до слоя определенной высоты (50 мм) кромкой выходного отверстия загрузочного бункера 10, Часть этого слоя при остановке привода вращения 12 располагается напротив нижнего отверстия электропечи 1 для погружения в уголь стержня, Одновременно новая порция самотеком поступает из бункера на подвижный столик 20 для следующего определения. После 4-х минутной выдержки стержня в электропечи при 800 С он при помощи электродвигателя со шкивом 8 автоматически погружается в слой угля на глубину 70 мм и выдерживается в нем 4 мин. После 4-х минутной выдержки в угле стержень с коксом (прикоксом) удаляется из слоя угля электродвигателем со шкивом 8 в исходное положение. При выходе стержня из угля прикокс срезается ножевым кольцом 9 и попадает на чашу для взвешивания 15 автоматических весов 16, на которых показывается масса кокса (прикокса), Вес фиксируется как результат опыта. После установки стержня в исходное положение в электропечи 1 включается автоматически воздушный электрический клапан 18 на 1 - 1,5 с (давление воздуха 2 - 3 атм) и кокс (прикокс) сдувается сжатым воздухом с чаши весов в лоток 14, После выхода стержня из угля и взвешивания прикокса подвижный столик 20 снова поворачивается приводом вращения 12 и находящаяся на пути движения испытанного слоя отсекающая нижняя часть стенки загрузочного бункера 10 направляет (сбрасывает) отработанный уголь в лоток 13, а поступившая на подвижный столик 20 новая порция угля подается для испытания в виде слоя 5 10 15 20 25 для погружения в него стержня 6, Далее цикл измерения повторяется,Проводим сравнительные испытания устройств (прототипа и предлагаемого) для определения спекаемости углей и угольных шихт.Испытание проводом следующим образом,П р и м е р 1 (по прототипу). Загрузочный стакан заполняется углем и устанавливаем стакан в паз подвижного столика. Стопорным винтом закрепляем стакан на определенной высоте (по метке на стойке) соосно электропечи. Вводим вручную стержень в электропечь и закрепляем его фиксатором при помощи паза на стержне, Выдерживаем стержень в электропечи в течение 4 мин, при 800 С. Выводим фиксатор из паза стержня. Стержень опускается за счет собственного веса в уголь соосно стакану благодаря направляющему вкладышу. Стержень выдерживаем в угле 4 мин, после чего ослабляем стопорный винт, стакан отводим вниз до освобождения стержня из угля, Счищаем скальпелем вручную кокс (прикокс) в фарфоровую чашку и взвешиваем,Результаты определений приведены в табл. 1, В соответствии с МИ 1371 - 86 (Методические указания, Государственная система обеспечения единства измерений) было определено среднеквадратичное отклонение погрешности измерений (т, отн. фД по формуле где Л а - отклонение результата от среднего значения, отн. ;и - ,число параллельных определений, выполненных одним лаборантом.Нижняя Ли верхняя Л л границы интервала, в котором находится погрешность измерения сзаданной вероятностью Р = 0,95 определены по формуле/ Ь /= / Л Ь /= К 1(Р) с 7 где К 1(Р) - коэффициент, равный 1,95 при вероятности Р = 0,95,Из данных табл, 1 определено относительное среднеквадратичное отклонение погрешности измерений ст, отн.для угля марки К Криворожской ЦОФ.- 0,22 отсюда Л = Ь Ь = 1,95 0,83 = 1,62 (при вероятности Р = 0,95), т.е. точность определения составляет 1,62% (отн,),П р и м е р 2 (по предложенному устройству), Определение производим следующим образом,Включаем в сеть блок автоматического управления, затем все операции осуществляются автоматически: включается электро- печь, где стержень нагревается до 800 С, Стержень выдерживается при 800 С 4 мин, Угольная проба слоем автоматически подается,под выходное отверстие электропечи, Затем стержень при помощи электродвигателя со шкивом-толкателем вводится в слой угля на глубину 70 мм и выдерживается в нем 4 мин, После этого стержень с прикоксом удаляется из слоя угля электродвигателем со шкивом-толкателем, причем при выходе из слоя угля прикокс ножевым кольцом срезается и взвешивается на автоматических весах. Вес фиксируется лаборантом. После установки стержня в исходное положение кокс (прикокс) сжатым воздухом сдувается с чаши весов. Далее цикл измерения повторяется,В табл, 2 приведены результаты 10 параллельных определений на предлагаемом устройстве (10 циклов) для коксового угля Криворожской ЦОФ,Определяем относительное среднеквадратичное отклонение погрешности измерений д, отн. %: отсюда Ь 1 = ЬЬ = 1.95 0,22 = 0,43 (при Р = 0,95), т.е. точность определения результата измерений составляет+0,43%.Отсюда следует, что точность определения результата измерения возросла при применении предлагаемого автоматического устройства в 3,7 раза,(1,62: 0,4303,7). 5 10 15 20 25 30 35 40 45 П р и м е р 3. Подтверждение положительного эффекта - повышение точности определения,Исследовали 4 варианта шихт разного состава (табл, 3) при использовании устройства прототипа и предлагаемого устройства. Из данных табл. 3 видно, что варианты И, Щ, 1 Ч меньше различаются устройством прототипом (вес прикокса 2,1-2,4 кг), чем различаются при помощи предлагаемогоустройства (вес прикокса изменяется от 1,9 до 2,5) вследствиеболее высокой точности определения, причем это различие коррелируется с величиной истираемости; чем выше истираемость (хуже кокс), тем ниже количество прикокса. На основе этого при применении предлагаемого устройства можно выбрать шихту, имеющую на 0,7% ниже истираемость М 1 о, что может дать существенный экономический эффект (см, расчет экономэффекта). Этим подтверждается положительный эффект, возникающий при использовании предлагаемого устройства,Формула изобретения Устройство для определения спекаемости углей и угольных шихт, включающее электропечь с термопарой, стальной стержень, размещенный в электрокопечи с возможностью перемещения вдоль нее, средство подачи пробы к стержню, содержащее подвижный столик, средство для отделения кокса со стержня и весы, о т л ица ю щ е еся тем, что, с целью автоматизации процесса измерений и повышения точности, оно снабжено установленным в зоне входного отверстия электропечи электродвигателем со шкивом, соединенным цепью со стержнем, электрическим воздушным клапаном с соплом для сдува кокса с чаши весов и блоком автоматического управления; причем подвижный столик снабжен приводом вращения, загрузочным бункером и средством для сброса угля с его поверхности, средство для отделения кокса со стержня выполнено в виде ножевого кольца и установлено на выходном отверстии электропечи.10 1765161 Таблица 1 Определение погрешности измерений при использовании устройства-прототипа(д а,)г Опыт Отклонение от, среднего результата,дас отн. Щ ЮЩЩЩ Ю ЮщщщщщщщЮщщщщ Т а бл и ц а 2 Определение погрешности измерений при использовании предлагаемого устрой ства(да) г Цикл Отклонение от среднего результата, Ьа;, отн, 76 0,81 0,64 0,52 0,00 0,71 0,70 0,98 0,58 0,49 0,79 3(ьа; )г = 4,4912 Т а б л и цта 3 Сравнительные испытания шихт разного состава Состав шихты по маркам Технический анализ,Вес прикокса по прототипу,г Вес прикокса по. прейлагаемому устройству,г Истираемостькокса,"1 а ричт Г,октябрьс- й, Дзержинкая ЦОФ ская ЦОФТайбинская ЦОФ ОС, Колос"никовскаяцоФ бо ЮЮ 2,0 2,3 21 2,4 1 45 11 40 ТП Э 5 гч эо 15 2 О 25 эо 20 20 20 го 6,8 28,4 72 28,2 6,9 26,3 7,4 26,1 20 2 О 20 го 1,8 19 2,3 25.7,4 7,г 6,6 65 т Ю Юитщще ЮГЕЮ1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 б 7 8 9 10 2,87 2,12 2,10 1,70 1,71 2,94 2,85 2,01 3,94 1,80 8,23694,49444,41002,89002,92413,64368,12254,040115,52363,2400ЮщЩЩЩЮЩЩЮЮ (ье; )з= 62,5252 ЮЮЮЮЩЮЩ Ющ ЩЮЩЮЩЮЮШ 0,6561 0,4096 0,2704 0,0000.Гагарина, 10 аказ 3352 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5