книги из ГПНТБ / Барон, Л. И. Износ и защита внутренних поверхностей угольных бункеров

сыпучих материалов, способов загрузки и разгрузки бункеров и некоторых других факторов унификация конструкций бункеров является сложной задачей.

ЦНИИПромзданий выработал рекомендации по унификации габаритных схем (рис. 2) наиболее распространенных типов бун-

Рмс. 2. Унифицированные габаритные схемы бункеров:

керов для сыпучих материалов объемным весом до 3 т/м3 (к ним относятся и угли). Эти рекомендации относятся только к симмет­ ричным бункерам с пирамидальной пли лотковой нижней частью и плоским днищем (ящичным).

Размеры выпускаемых отверстий 0,6X0,6 и 0,9X0,9 м, а сетки колонн 6x6 и 6X9 м. Размеры воронки и призматической части по высоте кратны модулю 1,2 м. Емкость одной ячейки бункеров колеблется от 90 до 380 м3.

Предложения по унификации предусматривают возможность применения одноячейковых и многоячейковых бункеров при любом количестве рядов.

Многоячейковые бункера лоткового типа при необходимости могут быть разделены поперечными стенками по осям колонн.

Применять несимметричные бункера или воронки, как и вы­ пускные отверстия неунифицнроваиных размеров, допускается только при специальном обосновании.

Унифицированные схемы предусматривают применение бунке­ ров, состоящих из призматических и пирамидальных частей.

Унифицированные бункера предполагается выполнять в сбор­ ном железобетоне и комбинированными. Стены призматической части предусмотрено изготовлять из плоских или ребристых же­ лезобетонных плит, опирающихся на колонны, а пирамидальную

Ю

часть бункеров выполнять в виде стальной воронки, так как в сборном железобетоне ее выполнить значительно сложнее. Для изготовления нижней части лотковых и днища ящичных бункеров рекомендуется применять плоские или ребристые сборные железо­ бетонные плиты.

и повреждений от ударов падающих кусков при загрузке поверх­ ности бункеров футеруют, используя для этой цели стальные ли­ сты толщиной 6—10 мм и более, плитки из каменного литья или шлакоситалла, красный кирпич или другие материалы. Согласно приведенным в работе [43] данным обследования бункерного хо­ зяйства, на действующих обогатительных фабриках угольной про­ мышленности и коксохимических заводах относительно наиболь­ шее распространение для футеровки бункеров получили материа­ лы, приведенные в табл. 1 (в %).

Таблица 1

Из данных таблицы видно, что наибольшее распространение получила футеровка из толстолистовой стали и каменного литья. Ценными футеровочными качествами обладает новый материал — шлакоситалл. Он прочен, имеет высокую сопротивляемость исти­ ранию, устойчив химически. Износостойкость его приблизительно на порядок выше износостойкости углеродистой стали марки Ст. 3. Можно ожидать, что этот материал по мере расширения его про­ изводства найдет широкое применение.

В последнее время, как показали обследования, футеровка применялась на 54% приемных, 50% дозировочно-аккумулирую- щих и 26% погрузочных бункеров.

Кроме защиты поверхности бункера от износа, футеровка вы­ полняет еще одно важное назначение: обеспечивает высокую степень гладкости внутренних поверхностей бункера, улучшает разгрузку из него сыпучего материала и способствует уменьше­ нию налипания мелочи на стенки, которое ведет к уменьшению полезной емкости бункера, осложняет его эксплуатацию и сни­ жает технико-экономические показатели,

11

Велика и экономическая значимость вопроса. Характерно в этом отношении высказывание автора работы [43, с. 100]: «При проектировании бункеров следует иметь в виду, что стоимость футеровки весьма высока и во многих случаях составляет стои­ мость самого бункера, а иногда значительно превосходит ее».

Отмеченные обстоятельства делают актуальными задачи оп­ ределения минимально необходимых и достаточных параметров футеровки бункеров, а также рациональных способов ее располо­ жения в соответствии с реальной степенью возможной интенсив­ ности изнашивающих воздействий на различных участках внутрен­ них поверхностей бункера.

По режиму работы бункера подразделяются на бункера не­ прерывного и периодического действия. В бункерах непрерывного действия сыпучий материал подается в бункер и выгружается из него непрерывно. В бункерах периодического действия сыпучий материал движется периодически — только при включенном раз­ грузочном устройстве.

Согласно классификации К. В. Алферова и Р. Л. Зенкова [1] бункера периодического действия разделяются на три группы: неопорожняемые полностью; полностью опорожняемые при каж­ дом включении разгрузочного устройства; опорожняемые полно­ стью не при каждом включении разгрузочного устройства.

Неопорожняемыми полностью называются такие бункера пе­ риодического действия, в которых при эксплуатации уровень сыпучего материала не опускается ниже установленной высоты. Это делают, например, с целью уменьшения измельчения сыпуче­ го материала при загрузке его в бункер (при наличии подушки из сыпучего материала измельчение уменьшается, например при падении антрацита на антрацитовую подушку фракции крупно­ стью менее 6 мм образуется на 40% меньше, чем при сбрасыва­ нии его с такой же высоты на стальную плиту). Другим приме­ ром может служить часто практикуемая герметизация приемного бункера в надшахтном здании вентиляционного ствола посредст­ вом слоя угля, постоянно имеющегося в бункере.

Бункерами, полностью разгружающимися при включении раз­ грузочного устройства, являются дозировочные бункера.

К третьей группе относятся бункера, минимальный уровень сыпучего в которых условиями эксплуатации не регламентируется. При необходимости бункера этой группы могут опорожняться

полностью.

Следует отметить, что в бункерах часто происходит значи­ тельное измельчение угля, отрицательно сказывающееся на его

марок через бункера образуется дополнительно от 4 до 16% и

12

основном в результате диспергирования наиболее ценных крупных фракций +25 мм.

Аналогичное положение наблюдается и на зарубежных уголь­ ных предприятиях. Так, согласно данным, приводившимся на специальной конференции по борьбе с измельчением угля, соз­ ванной Национальным советом по углю Великобритании совмест­

измельчение (деградацию) угля, третье место занимает процесс загрузки в бункера.

Для снижения измельчения угля в бункерах устанавливают спиральные (винтовые) или каскадные спуски. Эффект их дей­ ствия основан на существенном уменьшении высоты свободного падения кусков угля при загрузке в бункер. Но существующие конструкции спусков не всегда хорошо работают, так как уголь в бункера часто поступает влажный и в нем имеются частицы мелкого угля, которые отлагаются на поверхностях спуска. Посте­ пенно слой налипшего материала увеличивается, на нем начинают откладываться и более крупные куски угля, и спуск перестает выполнять свое первоначальное назначение. Часть угля начинает идти мимо спуска.

ровку от изнашивания. Однако, если отложение угля увеличи­ вается, оно становится вредным, так как существенно уменьшается полезная емкость бункера, ухудшается его разгрузка, требуется часто останавливать бункер для чистки, что связано с простоями и представляет весьма трудоемкую (выполняется, как правило, вручную), а иногда и довольно опасную операцию.

Для выяснения и предварительной оценки как положитель­ ного, так и отрицательного влияния различных факторов на износ внутренних поверхностей бункеров и соответственно на износо­ стойкость защитной футеровки были проведены обследования действующих угольных бункеров.

Натурные обследования промышленных бункерных установок начали проводить в нашей стране в тридцатые годы. Первыми были обследованы лотковые бункера (на предприятиях энергети­ ки, черной и цветной металлургии) преимущественно со щелевы­ ми выпускными отверстиями.

Перед Великой Отечественной войной были проведены боль­ шие натурные обследования крупных угольных бункеров коксохи­ мических заводов [33].

В послевоенные годы ОРГРЭС провел натурные обследования бункеров котельных нескольких электростанций, работающих в основном на угле и торфе большой влажности.

В1963—1965 гг. ЦНИИпромзданий провел натурные обследо­ вания бункеров на 17 предприятиях энергетики (ТЭЦ, ГРЭС),

13

черной металлургии (металлургический завод, аглофабрика, огнеупорные производства, рудники), коксогазовой и угольной про­ мышленности, промышленности нерудных материалов [32].

Большинство из обследованных бункеров было предназначено для плохосыпучих материалов, которые во всех случаях в зна­ чительной степени зависали на стейках. Отложения обнаружива­ лись на внутренних поверхностях горизонтальных, наклонных и даже вертикальных элементов как железобетонных, так и сталь­ ных бункеров.

Все эти обследования имели целью выяснение фактической эффективности разгрузки бункеров и причин больших зависаний сыпучего материала на их внутренних поверхностях. Изучением же износа последних и влияющих на него факторов при упомяну­ тых обследованиях совершенно не занимались.

Указанный пробел было решено восполнить специальным об­ следованием, осуществленным в ходе выполнения авторами всего того комплекса наблюдений, экспериментов, методических разра­ боток и других исследований, которые явились базой настоящей книги.

2. ДАННЫЕ СПЕЦИАЛЬНОГО ОБСЛЕДОВАНИЯ ВНУТРЕННИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ

УГОЛЬНЫХ БУНКЕРОВ В НАТУРЕ

Обследованием состояния внутренних поверхностей было охва­ чено в общей сложности более 70 угольных бункеров шахт и обогатительных фабрик, комбинатов Донецкуголь, Макеевуголь, Шахтерскантрацит, Торезантрацит, трестов Антрацитуглеобогащение и Донецкуглеобогащение, а также бункера Старобешевской ГРЭС, работающей на угле.

Методикой обследования бункеров предусматривалось полу­ чение следующих данных:

время ввода в эксплуатацию; назначение бункера, его геометрические размеры и общая

характеристика конструкции; емкость бункера и свойства загружаемого в него угля;

характер и степень износа внутренних поверхностей; общая характеристика устройств для загрузки и опорожнения

бункера; ненормальности в работе-— неравномерность истечения угля

из бункера, зависание на стенках, объем образовавшихся в бун­

кере отложений угля; периодичность и способы ремонта и чистки бункера.

Метод обследования, сочетавший сбор анкетных данных с зарисовкой и фотографированием фактического износа внутренних поверхностей бункеров, вполне оправдал себя как средство вы­ явления качественных особенностей изучаемых явлений. Общий объем отложений угля в бункере вычислялся как разность между

14

расчетной емкостью бункера и объемом угля, фактически выхоДя-- щпм из бункера при разгрузке последнего.

Как показал опыт, все угли, поступающие в бункера, оказа­ лось целесообразным разделить по их склонности к образованию отложений на две группы: 1) сортированные углн крупностью + 13 мм; эти углн хорошосыпучи и не склонны к образованию отложений; 2) рядовые углн и сортированные угли крупностью —13 мм. Угли этой группы являются плохосыпучимн и легко об­ разуют отложения на внутренних поверхностях бункеров.

Поскольку в настоящее время, как показало обследование, количество мелочи класса 0—6 мм достигает в рядовых углях 60—70%, крупные куски представляют как бы одиночные вклю­ чения в мелочи и нс оказывают существенного влияния на ее сы­ пучесть. Мелкий же уголь является плохосыпучим материалом. Поэтому и рядовой уголь тоже плохосыпуч.

Ниже приводятся краткие сведения о наиболее характерных из большого числа обследованных бункеров. Из 13 бункеров семь

защитного действия зависаний на стенках в большинстве случаев существенного износа внутренних поверхностей не наблюдалось, но фактическая рабочая емкость бункера оказывалась значитель­ но меньшей).

Первая группа—бункера для сортированных углей крупностью -j-13 мм

Б у н к е р ша х т ы № 9 к о м б и н а т а Т о р е з а н т р а ц и т. В бункер поступал сортированный антрацит крупностью 40— 80 мм. Наклонные и вертикальные стенки бункера выполнены из железобетона. Толщина стенок 250 мм. Внутренние поверхности наклонных стенок футерованы красным кирпичом (кирпич глиня­ ный обыкновенный), уложенным на цементном растворе в елочку на ребро. Вертикальные стенки бункера не были футерованы.

Бункер был сдан в эксплуатацию в 1953 г. Антрацит поступал в бункер по наклонной течке. Направление расположения течки несколько раз меняли. В связи с этим менялось и направление движения поступающего в бункер антрацита. Куски угля ударя­ лись в две вертикальные стенки. В результате, на одной из верти­ кальных стенок был разбит защитный слой бетона и оголена ар­ матура. Это явилось следствием ударов кусков антрацита круп­ ностью до 40 мм, который поступал в бункер в течение первых

в стенке было пробито сквозное отверстие размером 600X800 мм. Это отверстие закрывали стальным листом толщиной 10 мм

15

Бункера выполнены из монолитного железобетона. Внутренние поверхности наклонных и вертикальных стенок футерованы крас­ ным кирпичом, уложенным на цементном растворе. Кладка из

дается в бункера ленточными конвейерами. Загрузочное отверстие

сдаче в эксплуатацию были оборудованы каскадными спусками.

ной примерно на 2/3 их высоты. У выпускного отверстия в некото­ рых местах футеровка износилась на 120 мм. Износ уменьшался по мере подъема к верхней части наклонной стенки. Износ футе­ ровки по площади наклонных стенок был неравномерный. На вертикальных стенках признаков износа обнаружено не было.

Непосредственно у выпускных отверстий футеровка наклон­ ных стенок после шести лет эксплуатации износилась полностью, кроме того, был частично изношен бетон и обнажилась арма­ тура. На эти места устанавливали стальные листы, которые в про­ цессе эксплуатации периодически заменяли.

При опорожнении бункера антрацит, как показали наблюде­

т е л ь н о й ф а б р и к и к о м б и н а т а Ш а х т е р с к а н т р а ц и т д л я а н т р а ц и т а к р у п н о с т ь ю 13—25мм. Геометрическая форма и размеры бункера были аналогичны показанным на рис. 3. Этот бункер тоже выполнен из монолитного железобетона и футерован красным кирпичом. Конструкция и толщина футеровки такие же, как для антрацита крупностью 25- -100 мм.

Антрацит подавался в бункер по течке, имевшей довольно большой угол наклона к горизонту.

Скорость движения антрацита по течке составляла, согласно замерам, 3,5 м/сек. В связи с этим антрацит падал не вертикаль­ но, а двигался по криволинейной траектории и попадал на про­ тивоположную наклонную стенку. В этой стенке после шести лет эксплуатации на расстоянии 2 м от выпускного отверстия была выбита кирпичная футеровка и пробита насквозь железобетонная стенка. В месте сквозного отверстия установили металлический лист размером 0,8X1,0 м и толщиной 10 мм.

0К ЗС М П Д ГР

О / .

о б о г а щ е н и е . Геометрическая форма бункера — корытообраз­ ная с двумя выпускными отверстиями. Бункер выполнен из мо­ нолитного железобетона. Внутренние поверхности наклонных и вертикальных стенок не футерованы. Фабрика была построена до Великой Отечественной войны и в 1948 г. восстановлена. Капи­ тального ремонта наклонных п вертикальных стенок бункера не производилось.

В период обследования в бункер поступал сортовой антрацит крупностью +50 мм. До 1964 г. включительно максимальный размер поступавшего антрацита был равен 150 мм. Однако с 1965 г., когда в технологической цепи фабрики была снята дро­ билка, в бункер стали поступать куски антрацита максимальным размером до 500 мм. Чтобы предотвратить измельчение крупных кусков, в бункере был установлен каскадный спуск.

Наклонные стенки бункера оказались значительно изношен­ ным». В некоторых местах бетон был выбит на глубину до 100 мм. Арматура оголилась по длине па 1—2 м. Места наиболь­ шего износа были расположены в нижней части наклонных сте­ нок, непосредственно под загрузочным отверстием.

Вертикальные стенки бункера не износились, о чем свидетель­ ствовали сохранившиеся наплывы раствора на них, которые об­ разовались в швах еще при возведении бункера.

Б у н к е р о б о г а т и т е л ь н о й ф а б р и к и ш а х т ы «Н о- в о-П а в л о в с к а я» т р е с т а А и т р а ц и ту г л ео б о г а щ с- и и е. Бункер имеет пирамидальную форму и прямоугольное сече­ ние размером в плане 3,5X7,0 м. Выпускное отверстие одно, рас­ положено в центре. Высота бункера 8 м. Бункер выполнен в монолитном железобетоне. Внутренние наклонные поверхности были футерованы бетонными плитками размером 250X250x50 мм на цементном растворе. Вертикальные стенки футеровки не имели.

Фабрика сдана в эксплуатацию в 1956 г. В бункер поступал сортовой антрацит крупностью +50 мм. Максимальный размер кусков антрацита 250 мм. Для уменьшения измельчения угля бун­ кер был оборудован каскадным спуском. На плоскостях спуска отмечено налипание мелкого угля. Часто наблюдались застрева­ ния крупных кусков антрацита. Часть антрацита поступала в бун­ кер мимо спуска.

Футеровка стеиок в период обследования находилась в доста­ точно хорошем состоянии — износ был незначительным. Поверх­ ность бетонных плиток была шероховатая, но крупных выбоин не отмечено.

Вертикальные бетонные стенки бункера были практически не изношены, на что указывали сохранившиеся наплывы раствора на стенках (рис. 5), образовавшиеся в швах опалубки еще при

г а т и т е л ь н о й ф а б р и к и ш а х т ы № 17—17-бис т р е с т а

18