книги из ГПНТБ / Применение радиоизотопной техники в коксохимическом производстве

Задача исследований заключалась в математическом описании взаимосвязей

N — j (W, G), утс *= Ф (W, G) и N = Г (7н»с).

где N — показания радиоизотопного прибора; 7 нас —

насыпная масса угольной шихты, определенная весовым

тальных данных получено следующее описание исследуе­ мых взаимосвязей:

Тесн ота взаимосвязей N a y•нас с W шихты оценивается парными коэффициентами корреляции 0,947 и 0,923. Это свидетельствует о существенном влиянии влажности проб угольной шихты на величину ее насыпной массы, определяемой радиоизотопным и весовым способом. Влия­

60

ние содержания в пробах класса 3—0 мм в принятых пре­ делах вариации последнего на jV и унас менее существенно.

Однако вне зависимости от влажности проб взаимо­ связь показаний радиоизотопного прибора N и величины уНас> определенной весовым способом, имеет четкий пря­ молинейный характер; теснота ее высокая (рис. 24).

Указанные экспериментальные данные послужили пред­ посылкой для разработки радиоизотопного метода конт­ роля величины насыпной массы угольной шихты в техно­ логическом потоке.

Задача определения величины насыпной массы сыпу­ чих материалов на конвейере может быть решена методом просвечивания у-лучами транспортируемого материала, сформированного в слой по­ стоянной толщины с помощью

шущий прибор.

специальных направляющих желобов (рис. 25). Однако такие формирователи искажают плотность засыпи на конвейере, изнашиваются и могут забиваться материалом.

Для измерения величины насыпной массы на конвейе­ ре предложен метод [66], основанный на измерении соот­ ношения плотностей двух потоков у-квантов, рассеянных в объеме контроля (рис. 26).

При таком способе нет необходимости в формировании слоя материала. На выходе электронного блока 4 полу­ чается электрический сигнал, пропорциональный величине

61

отношения плотностей потоков 7 -квантов, зарегистри­ рованных детекторами. В приближении однократного рас­ сеяния эта величина

где Ф Ф г — плотности потоков рассеянного 7 -излучения, попавших в детекторы 2, 3; ц — массовый коэффициент ослабления 7 -излучения; у„ас — насыпная масса материа-

альных условий схода шихты по течке на конвейерную ленту. В частности, необходимо ее перемешивание для обеспечения симметричной относитель­ но оси конвейера сегрегации зерен различной крупности. Различия температурных, временных и вольт-амперных ха­ рактеристик двух используемых в схеме детекторов обу­ словливают большуюаппаратурную погрешность контроля.

Возможно измерение насыпной массы сыпучего материа­ ла в потоке методом отраженного у-излучения (рис. 27). Для этого необходимо постоянство толщины слоя, что тре­ бует применения потокоформирующих устройств. В ме­ тодическую погрешность такого определения величины насыпной массы основной вклад вносит альбедо много­ кратного рассеянного излучения, зависящее от характера укладки слоя шихты на конвейерной ленте. Чувствитель­ ность определений унас методом рассеянного 7 -излучения на порядок ниже, чем методом просвечивания.

62

Выбор метода и аппаратуры для осуществления техно­ логического контроля величины насыпной массы угольной шихты в потоке в условиях коксохимических заводов сде­ лан на основании расчетов [35]. В качестве исходных при­ няты следующие данные:

ПР-1024 с увеличенным кристаллом Nal (Т1) размером 80Х X 80 мм.

Схема измерения величины насыпной массы угольной шихты в технологическом потоке изображена на рис. 28. Ось источника и блока детектирования расположена под

63

углом к плоскости потока таким образом, что с одной сто­ роны просвечиваемый слой ограничен сформированной гранью шихты, с другой — конвейерной лентой.

На рис. 29 изображена структурная схема измеритель­ ной аппаратуры. В комплект аппаратуры входят: блок ис-

Рис. 29. Структурная схема метода контроля величины насыпной массы угольной шихты в техно­ логическом потоке:

I — блок источника 7 -квантов; 2 — формирователь слоя

точиика у-квантов, блок детектирования, электронный блок, вторичный прибор ЭПП-0,9; ферродинамический преобразователь ПФ-5 с вторичным прибором ВФСМ; стабилизатор напряжения С-0,09; формирователь слоя угольной шихты. Основной источник у-излучения актив­ ностью 18,13 • Ю10 с-1 (4,9 Ки) помещен в контейнер типа Э-1м. При остановке конвейера в случае отсутствия шихты на ленте поток у-квантов автоматически перекрывается. Контейнер основного источника и блок детектирования закреплены на общем кронштейне так, чтобы излучение основного и контрольного источника попадало на сцин­ тиллятор с противоположных сторон. Это обеспечивает фиксированное взаимное расположение блока детектиро­ вания плотномера и блока источника.

64

При использовании радиоизотопного плотномера тре­ буется механическое формирование шихты в технологи­ ческом потоке для обеспечения постоянства толщины про­ свечиваемого слоя.

Механический формирователь (рис. 30) представляет собой нож криволинейной формы 3 с отвалом 2 и прямо-

изменение плотности, %

кронштейне над лентой конвейера. Нож 3 срезает боковую часть слоя на конвейере, отвал 2 направляет ее к средней части слоя, а хвостовик 1 предотвращает обвал сформиро­ ванного слоя за формирователем на расстоянии пример­ но 1,5 м.

На рис. 31 изображена зависимость влияния механи­ ческого формирователя на величину насыпной массы уголь­ ной шихты от нагрузки на ленту конвейера или от высоты слоя шихты на ленте.

Степень влияния механического формирователя на ве­ личину насыпной массы угольной шихты в технологиче­ ском потоке описывается относительным изменением на-

сыпной массы Ay, %, вычисленным по формуле

где У0 и Ук — средние данные из результатов определения величины насыпной массы трех проб угольной шихты, отобранных из неподвижного слоя соответственно до и после формирования в точках, расположенных на расстоя­ нии 250 мм друг от друга. Рассматриваемая зависимость имеет закономерный характер. При нормальной нагрузке высота слоя угольной шихты на ленте конвейера примерно

мости влияния .механического формирователя на насып­ ную массу угольной шихты отличается от прямолинейного.

Полученные данные свидетельствуют о необходимости и возможности корректировки показаний бесконтактного плотномера в зависимости от мощности технологического потока угольной шихты.

Промышленное испытание радиоизотопного метода кон­ троля величины насыпной массы угольной шихты в тех­ нологическом потоке выполнено в условиях Запорожского коксохимического завода.

Радиоизотопная аппаратура установлена на конве­ йере У-28 углеподготовительного цеха. Для контроля мощности потока угольной шихты по оси конвейера установлен измеритель высоты слоя, состоящий из катка

66

конвейера осуществлялась непрерывно. Во время резких колебаний показаний радиоизотопного измерителя насып­ ной массы либо существенных отклонений показаний от среднего уровня из потока специальным устройством от­ бирали пробы для контрольно­

ского потока угольной шихты на показание радиоизотоп­ ного измерителя величины насыпной массы:

где /у — показания радиоизотопного измерителя насыпной массы, относительных единиц; W — влажность проб, %; G — содержание класса 3—0 мм, %; h — высота слоя угольной шихты на конвейере, м.

Парные коэффициенты корреляции N с W, G и h соот­ ветственно равны 0,61; 0,51; 0,89.

Результаты промышленного испытания радиоизотоп­ ного метода контроля величины насыпной массы угольной шихты в технологическом потоке используются в качестве

исходных данных для разработки и внедрения автомати­ зированной системы, предусматривающей стабилизацию или автоматическую корректировку показаний радиоизо­ топного измерителя величины насыпной массы в соответ­ ствии с высотой слоя и влажностью угольной шихты в по­ токе.

§ 6. КОНТРОЛЬ СОДЕРЖАНИЯ МИНЕРАЛЬНЫХ ПРИМЕСЕЙ В УГЛЯХ. УГОЛЬНОЙ ШИХТЕ И КОКСЕ

теплоту сгорания углей, используемых как топливо, ухуд­ шает спекаемость и коксующие свойства угольных шихт для коксования. Минеральные примеси в коксе ухуд­ шают его прочностные свойства и отрицательно влияют на технико-экономические показатели работы доменных печей.

Для удовлетворения требований металлургии к свой­ ствам кокса и их постоянству необходим оперативный и представительный контроль содержания минеральных примесей в коксе, угольной шихте, поступающей на коксо­ вание, а следовательно, в углях и во всех продуктах их обогащения. Такой контроль должен обеспечить своевре­ менное получение информации для оперативного управ­ ления технологическими процессами подготовки углей и угольных шихт для коксования.

Стандартные методы определения содержания минераль­ ных примесей путем озоления проб углей и кокса (ГОСТ 11022—64, ГОСТ 5889—67) не удовлетворяют тре­ бованиям экспрессности, не поддаются автоматизации, не пригодны для использования в технологическом потоке и получения представительной информации о свойствах конт­ ролируемой партии угля, угольной шихты или кокса.

68

Перечисленным требованиям удовлетворяют различные радиоизотопные методы контроля [79; 103]: у-абсорбцион- ный с применением источников излучения высокой, сред­ ней и низкой энергии; метод рассеяния |3- и у-излучений;

и регистрации содержания минеральных примесей в единичных аналитических про­

бах угля, угольной шихты и кокса в лабораторных усло­ виях в случае отсутствия агрессивной среды, при темпе­ ратуре плюс 10—40° С и относительной влажности воз­ духа до 80%. Определение содержания минеральных' примесей золомером ЗАР-2-1 осуществляется косвенным методом, путем измерения интенсивности рассеянного про­ бой материала рентгеновского излучения.

* Рассматривается совместно с изотопными, так как в качестве источника рентгеновского излучения могут быть применены и рентгеновские трубки, и радиоизотопные источники.

69