способ определения прочности твердого топлива и устройство для ее определения
Классы МПК: | G01N33/22 топлива, взрывчатых веществ |
Автор(ы): | Селянин Иван Филиппович (RU), Феоктистов Андрей Владимирович (RU), Куценко Андрей Иванович (RU), Пашков Владимир Васильевич (RU), Филинберг Ирина Николаевна (RU), Прохоренко Алексей Александрович (RU), Сенкус Виталиус Валентинович (RU), Клопов Александр Викторович (RU), Марченко Валентин Александрович (RU) |
Патентообладатель(и): | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "СИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИНДУСТРИАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ" (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2010-03-22 публикация патента:
27.12.2011 |
Изобретение относится к области измерений, а именно к измерению прочности твердого топлива, и может использоваться при лабораторных исследованиях, непосредственно имитирующих процесс горения в шахтных печах. Сущность: осуществляют отбор проб твердого топлива, измерение массы топлива до и после воздействия. Дополнительно измеряют высоту оседания топлива во время проведения теплового воздействия, которое проводят под нагрузкой, производимой набором грузов в виде блинов. Определяют массу твердого топлива до нагрева и нагружения и после на высоте оседания, равной 2/5-1/2 первоначальной высоты. Определяют относительную прочность твердого топлива по формуле, из которой выводят относительную прочность топлива. Технический результат: повышение точности определения прочности топлива. 1 ил.
Формула изобретения
Способ определения прочности твердого топлива в процессе горения, включающий отбор проб твердого топлива, измерение массы топлива до и после воздействия, отличающийся тем, что дополнительно измеряют высоту оседания топлива во время проведения теплового воздействия, которое проводят под нагрузкой, производимой набором грузов в виде блинов, и определяют массу твердого топлива до нагрева и нагружения и после на высоте оседания, равной 2/5-1/2 первоначальной высоты, определяют относительную прочность твердого топлива по формуле m= M/M0=M0-M1/M0 =1-M1/M0, из которой выводят относительную прочность топлива m= h(2- 1/ 0), где m - относительная прочность твердого топлива, зависящая от разрушения и газификации топлива, h - относительная прочность твердого топлива при горении под нагрузкой, М0 и M1 - начальная М0 и конечная M1 массы засыпки топлива в установку, 0, 1 - насыпная масса топлива до и после опыта соответственно, при этом m=0,85-0,95 h для топлива высокой прочности, m=0,7-0,85 h для топлива средней прочности, и m=0,5-0,7 h для малопрочных топлив.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к области измерений, а именно к измерению прочности твердого топлива, и может использоваться при лабораторных исследованиях, непосредственно имитирующих процесс горения в шахтных печах.
Известен способ контроля качества топлива [1], включающий отбор и обработку первичной пробы, приготовление лабораторной пробы, определение в лабораторной пробе показателей качества топлива зольности и содержания влаги, отличающийся тем, что первичную пробу сначала разделяют на две фракции с крупностью зерна 0-6 мм (первая) и 6-200 мм (вторая), затем рассчитывают массовые доли фракций и , оценивают значимость расхождений между характеристиками фракционного состава топлива, полученными потребителем топлива и и аналогичными характеристиками, представленными поставщиком топлива и , после чего материал второй фракции измельчают до крупности зерна 6 мм, назначают массу лабораторной пробы Мл.п. , материал первой и второй фракций сокращают до навесок массой M1 и M2 соответственно, которые объединяют в лабораторную пробу массой Mл.п.=M1+М 2.
Наиболее близкими являются способ и установка, описанные в [2]. Установка состоит из приемной емкости, весов, барабана для определения прочности по ГОСТу 15490-70, нагревательного устройства с устройством контроля времени и температуры, сита и противня. Способ определения прочности, реализуемый с помощью этой установки [2], заключается в следующем. Отбирают пробы топлива, просеивают куски топлива, взвешивают, на противне помещают в нагретую печь. Измеряют потери массы навески после термообработки и вращения барабана. Однако эта установка не позволяет проводить лабораторные испытания топлива в условиях, характерных для процесса плавки в шахтных печах.
Задачей изобретения является обеспечение возможности проверки качества топлива на установке, которая воспроизводит условия в период плавки в шахтной печи. Технический эффект способа заключается в повышении точности определения прочности топлива.
Для обеспечения технического эффекта в способе определения прочности твердого топлива, заключающемся в отборе проб топлива, измерении массы до и после воздействия, дополнительно измеряют высоту оседания топлива во время проведения теплового воздействия, которое проводят под нагрузкой, производимой набором грузов в виде блинов, определяют массу твердого топлива до нагрева и нагружения и после на высоте оседания топлива, равной 2/5-1/2 первоначальной высоты, определяют относительную прочность твердого топлива по формуле m= М/М0=М0-M1/М0 =1-M1/M0, из которой выводят относительную прочность топлива m= h(2- 1/ 0), где m - относительная прочность твердого топлива, зависящая от разрушения и газификации топлива, М0 и M1 - начальная М0 и конечная M1 массы засыпки топлива в установку, 0, 1 - насыпная масса топлива до и после опыта соответственно, при этом m=0,85-0,95 h для топлива высокой прочности, m=0,7-0,85 h для топлива средней прочности, и m=0,5-0,7 h для малопрочных топлив.
Способ осуществляют с помощью устройства для определения прочности твердого топлива, состоящего из барабана и нагревательного устройства, а также устройства для измерения температуры, приемного устройства, весов. Устройство для нагружения твердого топлива снабжено грузом, выполненным в виде набора блинов, установленных поверх барабана по его вертикальной оси. Устройство для измерения проседания топлива в период нагружения и прогрева снабжено линейкой. В устройстве регулируется нагрев, заслонкой и вентилятором.
В шахтных печах твердое топливо находится под давлением шихтовых материалов, что моделирует набор грузов. При движении от колошника к очагу горения куски топлива частично разрушаются и окончательно разрушаются и газифицируются в очагах горения.
На чертеже показано устройство для осуществления способа. Способ осуществляется с помощью установки следующим образом. С начала процесса нагрева топливо еще не просело, по мере нагрева топливо оседает. Примерно на середине высоты прогорела и осела половина первоначально загруженного топлива. Менее 2/5 высоты еще не надо проводить измерения, уменьшается точность определения прочности, а более половины - поздно начинать измерения.
Загружают в корпус 1 топливо массой М0, устанавливают на засыпку нанизыванием на штангу 5 определенного количества груза 6 в виде блинов. Через окно 11 разжигают топливо, закрывают окно 11, включают вентилятор для подачи воздуха по трубе 7 на горение, фиксируют высоту осевшего в результате горения топлива, так как при этом выгорает примерно половина первоначальной навески топлива М=(0,4 0,6)М0, измеряют мерной линейкой высоту сгоревшего и осевшего слоя топлива h=h0-h1, где h0, h 1 - высота слоя до и после опыта. До момента измерения h отключают вентилятор 13, после определения h открывается шибер 14, колосниковая решетка 3 откидывается на шарнире 12, и остатки топлива высыпаются в тару 9 и взвешиваются устройством 8 для определения конечной массы M1. Относительная прочность топлива при горении под нагрузкой Р определяется формулой:
Относительная прочность, зависящая от разрушения и газификации топлива, определяется выражением
Начальная М0 и конечная M1 масса засыпки топлива в установку выражается формулами
где 0, 1 - насыпная масса топлива до и после опыта, кг/м3,
S0 - площадь сечения установки, м2.
Под нагрузкой топливо растрескивается, особенно интенсивно в период горения, образуется много мелочи, которая заполняет пустоты между крупными кусками топлива. Засыпка топлива уплотняется, насыпная масса 1 после опыта больше 0 до опыта, то есть
где - прирост плотности засыпки топлива в процессе эксперимента.
Подставляя (5) в (3), затем (3) в (2) и используя (1), получаем требуемое соотношение между m и h. Оно равно
Данное соотношение позволяет определить прочность твердого топлива, засыпаемого в устройство для определения прочности, моделирующее работу шахтной печи. Для совершено прочного топлива 1= 0, и из (6) следует m= h. Для топлива, имеющего недостаточную прочность, 1 0, 1/ 0 1, и из (6) следует m h. Для примера 1=1,5 0, m=0,5 h.
Таким образом, для реального прочного топлива это соотношение будет равно m=0,85-0,95 h, для топлива средней прочности m=0,7-0,85 h, а для малопрочных топлив m=0,5-0,7 h.
По сравнению с прототипом способ и устройство дают более точное определение прочности топлива с учетом оседания топлива в процессе горения.
Список литературы
1. Патент РФ 2259552, Кл. G01N 1/18, G01N 33/22.
2. Г.Г.Ефименко, А.А.Гиммельфарб, В.Е.Левченко. Металлургия чугуна. Киев, Выща школа, 1970, с.39-40.
Класс G01N33/22 топлива, взрывчатых веществ