Журавский А.А., Торяник Э.И. (ГП УХИН)

Синяева О.В., аспирант Харьковский национальный технический университет имени Петра Василенко

КОНТРОЛЬ ПЛОТНОСТИ СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ

Рассмотрим данную проблему на примере угольной шихты.

Для производства кокса заданного качества и создания условий для долгой эксплуатации коксовых печей необходимо создавать равномерный обогрев по длине и высоте камеры коксования. Для этого следует знать распределение плотности угольной шихты в камере коксования. Кроме того, знание о распрелении плотности шихты в бункерах углезагрузочного вагона также представляет определенный интерес, поскольку может выявить сегрегацию шихты в угольной башне, а также, при наличии ограничителя набора шихты по объёму, может дать представление о весе загружаемой шихты в камеру коксования. Кроме того, прибор для определения плотности сыпучих материалов может быть крайне полезен и в других отраслях народного хозяйства, например в сельском хозяйстве.

В настоящее время постоянство набора шихты в загрузочный вагон обеспечивается постоянством объема набираемой шихты в бункер загрузочного вагона.

Очевидно, что при постоянном объеме вес шихты в бункере может колебаться из-за изменения различия влаги, помола и конструкции затворов угольной башни. Поэтому дополнительным критерием равномерности набора шихты является ее вес в бункерах вагона. Однако, в настоящее время на большинстве коксохимических заводов Украины весы, проектируемые Гипрококсом под угольными башнями, отсутствуют.

Учитывая особенности набора шихты в загрузочный вагон и камеру коксования, нет необходимости взвешивать шихту, загружаемую в каждую камеру, а вот оборудовать бункера вагона дополнительным недорогим индикатором контроля постоянства набора шихты является актуальной и необходимой задачей, т.е. вместо взвешивания загрузки необходимо контролировать постоянство веса, а это можно осуществить путем контроля плотности шихты, набранной в бункера загрузочного вагона.

Для реализации этого мероприятия необходимо использовать какой-либо датчик плотности загруженной в вагон угольной шихты. В связи с этим был разработан датчик плотности угольной шихты на основе проводимости слабого электрического тока через угольную засыпь.

Были изготовлены датчики и установлены в бункерах с машинной и коксовой стороной углезагрузочного вагона (УЗВ) в районе рассекателей (рисунок 1), что должно было защитить их от повреждений. Кроме того, при таком размещении датчиков, шихта к ним поступает снизу вверх, а сходит сверху вниз, что обеспечивает самоочищение электродов.

Результаты замеров представлены в таблице 1. Как видно из приведенных данных, значения электрического сопротивления в рамках одного дня (когда параметры шихты стабильны) практически одинаковы. В указанной таблице 14.11.2012 г. влажность шихты была 7,7 %, а помол – 82,9%. 15.11.2012 г. влажность шихты была 7,5%, а помол – 84,2%. Именно изменениями этих параметров объясняется различия в начальных показаниях датчиков.

Таблица 4.3 – Изменение сопротивления датчиков в бункерах углезагрузочного раствора

Машинная сторона		Коксовая сторона		№ УБ	№ ряда
Полный бункер	Пустой бункер	Полный бункер	Пустой бункер
14.11.2012
280	50000	-	-	1	8
290	51000	-	-	1	9
360	100000	-	-	1
15.11.2012
400	100000	400	60000	1	1
380	60000	380	60000	1	3

Рисунок 1– Установка датчика плотности шихты в бункере углезагрузочного вагона с машинной стороны

1- датчик; 2 - штанга; 3 – нижний рассекатель; 4 – верхний рассекатель.

Налипание шихты обуславливается наличием выступов и впадин в узле крепления датчика и штанги. Для предотвращения явления налипания следует установить переходник между датчиком и штангой, который обеспечит плавный переход между габаритами этих деталей. При этом следует иметь ввиду, что явление налипания шихты вседствии высокого сопротивления поверхности штанги оказывает незначительное влияние на общее сопротивление датчика.

С учетом вышеизложенного и с известной долей осторожности можно считать, что изменение сопротивления зондовой головки (и, соответственно, плотность шихты) можно описать следующим уравнением:

где: - рабочая влажность шихты, %: П – помол шихты, %.

При наблюдении за изменением электросопротивления во времни было замечено, что при сходе шихты электрическое сопротивление датчика сначала падает на 10 ÷ 15 % (что соответствует увеличению плотности шихты в районе установки датчика), а затем растет, что, собственно говоря, и должно быть (рисунок 3). Объяснить это явление можно, по-видимому, следующим образом: при разгрузке бункера скорость движения шихты имеет примерно одинаковую скорость. Поскольку в месте установки датчика начинается сужение сечения бункера, то, соответственно, имеет место увеличение скорости движения шихты и уплотнение потока.

Таким образом, можно отметить, что разработанный метод прошел успешную апробацию на промышленном предприятии и в дальнейшем найдет своё применение в промышленности. В дальнейшем будут произведены испытания этого датчика в сельском хозяйстве для контроля плотности зерна в элеваторах, при перевозках в товарных вагонах и баржах, а также для определения плотности сахарной и мукомольной продукции.

Рисунок 2 – Изменение электрического сопротивления датчика во времени при разгрузке бункера

Литература:

1. Зубилин И. Г. Исследование распределения плотности угольной шихтьі в опьітной печной камере большой емкости. - Кокс и химия, 1961, № 6, С. 23-28.

2. Зубилин И. Г. Изучение влияния плотности угольной загрузки в таксових печах натепловьіе условия коксования: Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. - Харьков: ХПИ, 1962.

3. Пинчук С.И., Власов П. А., Мениович Б. И., Макоздеба В. И. Исследование плотности угольной загрузки в процессе коксования и ее влияние на качество кокса. - Кокс и химия, 1981, № 5, С. 21-26.

5. Шатоха И. 3., Учитель А. Д., Лазоренко А. Я. и др. Исследование колебаний плотности угольной шихтьі в обьеме печной камери. Кокс и химия, 1975, № II, С. 6-8.

6. Журавский А. А., Корницкий В. В., Проненко В. П. и др. Изучение злектро-физических характеристик углей в свободнозасьшанном состоянии. Кокс и химия, 1996 г., № 2, С. 5-12.