Способ формования нагретого угля

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦ)4 АЛИСТИЧЕСНРЕСПУБЛИН3(51) С 10 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕ МИТЕТ СССРИЙ И ОТНРЫТИЙ ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 4(088.8)Федов П,Я.ого угля вовочной маильтразвукаР 11, с. и др. Формовадвухшнековой ине с исполь"Кокс и хи-17. аааалию уараада(71) Восточный научно-исследовательский углехимический институт, Государственное конструкторское бюро коксохимического машиностроения Гипрококса и Украинский научно-исследовательский углехимический институт(54)(57) 1, СПОСОБ ФОРМОВАНИЯ НАГРЕТОГО УГЛЯ, включающий уплотнениеугля в шнековом прессе, пластификацию и продавливание угольной пластической массы через Формующую насадку, которую подвергают механическим колебаниям, разделение бруса наформовки, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повышения выходаФормовок и снижения энергозатрат,колебания возбуждают циклическиодин раз за оборот шнека в виде серии импульсов, длительность которойсоставляет 0,2-0,5 периода вращенияшнека.) 15 25 20 30 35 40 45 50 2. Способ по п,1, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что колебания возбуждают в момент времени, соответствующий максимуму мощности, потребляемой приводом пресса, и длительность серии импульсов изменяют в Изобретение относится к технологии переработки твердого топлива,преимущественно к производству Формовочного кокса и изделий из угольной пластической массы, и можетбыть использовано в коксохимическойпромышленности.Наиболее близким к предлагаемомуявляется способ формования нагретого угля, который включает уплотнение угля в шнековом прессе, пластификацию перевод его в пластическое.состояние) и продавливание угольнойпластической массы через формующуюнасадку, которую подвергают механи.ческим колебаниям частотой от 5-7до 17-20 кГц, и разделение брусана Формовки. В результате этого снижается адгезия угольной пластической массы к поверхности насадки,предотвращается образование отложений, снижается мощность, потребляемая приводом пресса .".1,Недостатком известного способаявляется то, что возбуждение наповерхности формующей насадки механических колебаний с интенсивностью, достаточной для предотвращения отложений, требует большого дополнительного расхода энергии (3-4 кВт-ч на тонну продукта 1.При непрерывном воздейстии интенсивных колебаний на угольную пластическую массу в поверхностном слоепоследней активизируются процессыдегаэации и уплотнения, результатомкоторых является понижение пластичности и появление хрупкости в поверхностном слое, что приводит кухудшению качества и снижению выхода формовок. Кроме того, непрерывное возбуждение колебаний не позволяет сгладить пульсации скоростипродавливания угольной пластическоймассы, возникающие вследствие случайных колебаний производительности,а также пульсации,обусловленныеф вращением шнека. Вследствие уплотнения материала объемная производительность шнекового пресса изменяется за один оборот шнека по кривойс максимумом. Возникающие при этомпульсации скорости массы в насадкепркзодят к колебаниям плотности и прямой зависимости от указанной мощности,3. Способ по пп, 1 и 2, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что импульсам придают Форму, близкую к нрямоугольной. прочности продукта, а значит, и кухудшению его качества, к снижениювыхода целых формовок и к увеличению количества несформированногоматериала.Целью изобретения является повышение выхода пластических угольныхФормовок при сохранении их качества и снижение энергозатрат на формование.Поставленная цель достигаетсятем, что согласно способу, включающему уплотнение угля, его пластификацию и продавливание угольной пластической массы с помощью шнековогопресса через Формующую насадку, наповерхности которой создают механические колебания, и разделение бруса на формовки, механические колебания на поверхности формующей насадкивозбуждают циклически один раз эаоборот шнека в виде серии импульсов,длительность которой 0,2-0,5 периода вращения шнека,Колебания возбуждают в моментвремени, соответствующий максимуму мощности, потребляемой приводолпресса, и длительность серии илпульсов изменяют в прямой зависимости от укаэанной мощности,Импульсам придают Форму, близкуюк прямоугольной,Преимущество изобретения по сравнению с прототипом состоит в том,что вибромеханическое воздействиена формующую насадку является импульсным, его оказывают только в темоменты времени, когда шнековыйпресс интенсивно подает материал внасадку, а изменяя длительность этого воздействия, управляют гидравлическим сопротивлением насадки, азначит, интенсивность Формсвания.Возбуждение на пОверхности Формующей насадки механических колебаний в виде серии коротких импульсов повышает в сравнении с прототипомэффективность механического воэдействия. Благодаря малой длительности импульсов формуемый материал можноподвергать более мощному воздействию без ухудшения качества продук та,поскольку в этом случае энергия колебаний, которую усваивает перерабатываемый материал, значительнониже, ч .м в прототипе. Поэтому дажепри высокой импульсной мощности колебаний не происходит перегрева ипотери пластичности слоев материала,прилегаюк 1 их к внутренней поверхности Формующей насадкк, Этим достигается снижение интенсивности колебаний приводит к уменьшению адгезии,снижению гидравлического сопротивлния насадки и уменьшению расходаэнергии на формование. Кроме того,снижается расход энергии на возбуждение колебаний,Наилучшие результаты получают,если длительность серии импульсовменьше длительности пауз и находится в пределах 0,2-0,5 периода вращения шнека, Увеличение длительности импульсов приводит к повышениюрасхода энергии ца возбуждение колебаний и снижению их эффективности. Уменьшение длительности импульсов ниже указанного предела ведетк увеличению потерь в электромеханических преобразователях и в промышленных условиях, при современномсостоянии техники, нецелесообразно.Возбуждение серии импульсов в момент времени, соответствующий максимуму потребляемой мокности за оборот шнека, который по времени совпадает с максимумом производительности, позволяет в значительной степени сгладить пульсации скорости идавления угольной пластической массы в насадке, вызванные гериодичностью подачи материала шнеком в насадку и, тем самым повысить качество продукта, Благодаря тому, что поизобретению механическое воздействие оказь.вают только в те моменты,когда материал находится в движении,предотвращается перегрев прилегающих к насадке слоев материала, азначит, уменьшается выход несформо -ванного угля. Кроме того, возбуждение колебаний в течение только части периода врашения шнека позволяетснизить расход энергии на возбуждение колебаний,Изменение длительности серий импульсов в прямой зависимости от разности между тскущим и заданным значениями потребляемой мощности позволяет эффективно и оперативно управлять гидравлическигл сопротивлением Формуюшей насадки при случайных колебанияхпроизводительности или свойств шихты и тем самым - стабилизировать режим Формования, а значит, снизить содержанке несформованного угля и ,меньшить расход энергии на Формовацие. ТекУщее значение потребляемой мощности (т.е. мошности, потребляемой в заданный момент времени определяют по по 5 1 О 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 казаниям ваттметра,вклю немого цепь привода пресса. Заданное зн- чение мошности устанавливают оптным путем, исходя из условия, то содержание несформоваццого угля в продукте не должно превышать 8-10" Обычно это условие выполняется при удельной мошности 8-11 кВт/т продукта, но эта величина может изменяться при изменении состава шихты. Поэтому возникает необходимость регулировать текушее значение потребляемой мошности путем изменения длительности серий.Дополнительногоповышения эффективности воздейлствия механических колебаний достигают возбуждением импульсор прямоугольнои формы, поскольку при такой Форме импульсов поверхности формуннцей насадке сообщаются значительно большие ускорения, чем в случае импульсов иной формы,На Фиг.1 предс авлеца схема установки для осуществления способа; на Фиг.2 - диаграммы мощности.Установка включает шнековый пресс 1 с клиновидной Формующей насадкой 2, переформовочными ячейковыми валками 3 и приводом 4, в цепь которого включен ваттметр 5, На валу шнекового пресса установлен датчик 6 начала возбуджения серий. Кромс того, в состав установки входят:Формирователь 7 длительности серийс ручным регулятором 8 длительности,генератор 9 прямоугольных импульсов с ручным регулятором 10 частоты следования импульсов, усилитель 11 мошности и излучатель 12 импульсов, жестко связанный с Формуюшей насадкой 2,Перед началом испытаний произвели наладку установки. Прежде всего определили частоту собственных колебаний формуюшей насадки. Для этого на ее поверхности укрепили высокотемпературные тензорезисторы, подсоединенные через усилитель к электронному осциллографу. В ходе предварительных опытов с помощью регулятора 10 изменяли частоту задающего генератора прямоугольных импульсов и по осциллографу измеряли амплитуду колебаний поверхности насадки. Таким образом установили, что при-л частоте следования импульсов 4350 с происходит значительное (на 10-12) увеличение амплитуды колебаний по сравнению с частотами, отстоящими от указанной на + 100 с " (т.е. 4450 и 4250 с ). Это повышение амплитуды вызвано резонансом частоты следования импульсов и частоты собственных колебаний насадки, которая, следовательно, равна 4350 с . Зная частоту собственных колебаний насадки, определили частоту следования импульсов, требуемую по данному способу, 1116049путем деления найденного значения на целое число в пределых 1-5. Вданном случае использована 3-я гармоника прямоугольных колебаний,Поэтому на регуляторе 10 частоты ус4.350 -1 5 тааиовлено значение -= 1450 сЗатем установили в требуемое положение датчик б начала возбуждения серий, наблюдая за показаниями ватт- метра 5. Поворотом датчика вокруг оси шнека добивались, чтобы сигнал на его выходе совпадал во времени с максимумом потребляемой мощности за оборот. Это положение соответствовало также максимуму производительности шнека за оборот.Последняя подготовительная операция состояла в определении заданного значения потребляемой мощности при переработке заданной шихты (70 угля Гб ш.им. 7 ноября и 30 угля 2 СС карьера им. 50-летия Октября). Для этого в ходе предварительного опыта, проводившегося без возбуждения колебаний, отбирали пробы продукта формования после переформовочных ячейковых валков 3 (фиг.1) при рдэных текущих значениях средней за оборот мощности, потребляемой приводом пресса 1, и определяли содержание несформованного угля в продукте формования. Потребляемую мощность изменяли путем изменения гидравлического сопротивления формующей насадки с помощью специальной подпрессовочной планки, установленной на выходе из насадки.Полученные результаты приведены в табл. 1.40Иэ табл. 1 видно, что содержаниенесформованного угля в продукте резко падает при росте мощности до50 кВт, достигая значения 8, а вдальнейшем этот процесс замедляется, 45Поэтому заданное значение среднейэа оборот мощности привода для данной шихты принято 50 кВт (удельнаямощность 10 кВт/т продукта в ч).1На подготовленной, как указаноустановке перерабатывали шихту состава: 70 угля Гб ш.им. 7 ноября и30 угля 2 СС карьера им. 50-ленияОктября.Режим переработки следующий:55Температура угля, ОС 460Среднечасовая проиэподительность,т/ч 5Частота вращения шнека, об/мин 67Период вращения шнека, с 0,896 60Режим вибромеханического воздействия на формующую насадку следующийфЧастота следования импульсов,с1450 (г=З) 65 Длительность импульсов, с 2, 07 ф10 4 (2,3110 4 периода вращения)Импульсная мощность колебаний; кВт 50Момент возбуждения серии импульсовПо сигналу датчика угла поворота в момент максимума мощности Количество серий за оборот 1Длительность серий импульсов изменяли пропорционально отклонениюсреднего за оборот текущего значения мощности от заданного (50 кВт) в соответствии с табл. 2.Нагретая до 460 С шихта поступалаов пресс 1, транспортировалась шнеком в напорную зону, где происходило ее уплотнение и пластификация, продавливалась через формующую насадку 2 и в виде бруса угольной пластической массы поступала на переформование в ячейковье валки 3, где происходило раэделЕние бруса на отдельные пластические формовки,Вследствие значительного уплотнения угля в напорной зоне (в последних по ходу витках шнека) производительность пресса изменялась эа один оборот по кривой с максимумом. Соответственно этому мощность, потребляемая приводом пресса за один оборот, возрастала до максимального значения, а затем снижалась. В момент максимума мощности сигнал датчика 6 циклически (один раз за оборот шнека) запускал формирователь 7 длительности серий, определяя таким образом момент возбуждения серий импульсов. Ручным регулятором 8 длительности серий, ориентируясь по показаниям ваттметра 5, устанавливали длительность серий в прямой зависимости.от разности между текущим и заданными средними за оборот значениями потребляемой мощности: увеличивая длительность серий при росте этой разности и уменьшая при снижении, в соответствии с табл, 2.Формирователь длительности серий управлял работой генератора 9 прямоугольных импульсов, запуская его в момент начала серий и останавливая в момент окончания их. Прямоугольные импульсы после усиления в усилителе 11 подавали на излучатель 12, который преобразовал эти импульсы в механические колебания. Таким образом, на поверхности формующей насадки возбуждались один раз заоборот шнека серии коротких, но мощных импульсов, причем момент возбуждения серий совпадал во времени с максимумом потредляемой мощности эа оборот, а длительность серий изменялась, тем самым изменяя гидравлическое сопротивление насад1116049 Таблица 1 Текущее значениесредней эа оборот мощности привода пресса, кВт Содержание несформованногоугля в продуктеформования, % 60 28 12 8 7,2 70 35 40 45 50 55 60 45 Таблица 2 Среднее эа обо текущее значен мощности приво кВт ельность й импульГ,20 ,22 0,280,30-0,3 10 и более ки. Путем регулирования длительности серий импульсов удалось в значительной степени стабилизировать гидравлическсе сопротивление насадки и тем самым улучшить качество и увеличить выход продукта, снизить расход энергии на формирование и на возбуждение колебаний.На установках и шихте по описанному режиму проводили сопоставительные опыты по базовому варианту (беэ возбуждения колебаний) и по прототипу. Режим вибромеханического воздействия при работе по способу-прототипу следующий: непрерывное вибромеханическое воздействие синусоидальными колебаниями частотой 7,5-10 сь -4 и мощностью 17,5 кВт.Во всех сравнительных опытах (по изобретению, прототипу и базовому) брус угольной пластической массы иэ формующей насадки подавали на пере формование в ячейковые валки, где происходило его разделение на пластические формовки. Через специальный пробоотборник периодически отбирали пробы продукта формования, отделяли формовки от неотформованного сыпучего угля и взвешиванием определяли относительный выход формовок. В дальнейшем формовки прокаливали (в стандартных условиях) и оценивали стандартным способом качество формованного кокса.Сопоставительные данные приведены в табл. 3.Данные табл. 3 показывают, что несмотря наболее высокую мощность колебани при работе по предлагаемому способу (50 кВт в импульсе) по сравнению с прототипом (17,5 кВт), расход энергии как на формование, так и йа возбуждение колебаний значительно ниже при работе по предлагаемому способу, выход формовок выше (при сохранении качества формованного кокса), колебания плотности формовок меньше, чем в базовом и прототипе. Иэ фиг. 2, где приведены фактические диаграммы мощности при работе по преллагаемому способу(1 х) и прототипу (б) видно, что колебания мощности в первом случаезначительно меньше. Если для прототипа потребляемая мощность изменя лась в пределах 50-. 75 кВт, причемв пределах одного оборота колебания достигали5 кВт от среднегозначения, то для предлагаемого способа в сопоставимых условиях, абсо О лютное значение потребляемой мощности составляло 50-65 кВт, а колебания ее за оборот шнека не превышали2 кВт.В табл. 4 приведено обоснование 15 необходимости воздействия колебаний в момент максимальной производительности пресса.Несмотря на значительно большуюмощность колебаний, в продукте формования практически отсутствовалиотслоения, выход формовок был на 1выше, чем в прототипе, а среднийрасход энергии на возбуждение колебаний снизился с 3,5 (прототип) до2,0 кВт на 1 т формовок.В табл. 5 приведены сопоставительные данные по базовому способу,прототипу и предлагаемому.Из приведенных в табл. 5 данныхвидно, что предлагаемый способ позволяет увеличить на 1,0 выход угольных формовок, а следовательно, и металлургического кокса, а такжеуменьшить на 3,5 кВт расход электроэнергии.35Прочность фор мованного коко Формовки на фор- монание Кажущаяся плотность, г/смВсего ищ Средняя Колебани+ 0,04 88 0,02 0,89 8,6 11,0 2,0 13,0 Предла - 96, 0гаемый Таблица 4 Расход энергии, кВт.ч на 1 т формовок Выход формовок, ь Возбуждение механических колебаний в момент на форме- на возбужвание дение ко- лебаний всего 2,0 13,0 95,0 максимальной мощностиминимальной мощностисредней мощности 16,7 2,0 9 5, 1 9 5 , 3 14,0 2,0 Форма колебаний(н сопостанимых условиях) 13,6 16,5 2,6 11,0 13,0 96,0 95,0 прямоугольныесинусоидальная 3 г; Таблица 5Г Расход электроэнергии, кВт,ч н1 т формонок Выходугольныхформовск,Ъ от сухой шихты на форми-возбужценирование колебаний Способ нс.о Базовый (без нозбуждения 1 ПрототипПредлагаемый 17,0 93,2 13,0 3,5 11,0 Способ Выход, % 95,0 96,0 11,0 14,7 12,0 на возбужденигколебаний 17,01 (Тираж 488Государственного комитета ССелам изобретений и открытийсква, Я, Раушская наб., д корректорМ.Максимишинец