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

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПРОЕКТНЫЙ Й НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ПРОМЫШЛЕННОГО СТРОИТЕЛЬСТВА ДОНЕЦКИЙ ПРОМСТРОЙНИНПРОЕКТ

Л. И. БАРОН, А. М. ГИРЖЕЛЬ, К. Д. МАРКОВ

ИЗНОС И ЗАЩИТА ВНУТРЕННИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ

УГОЛЬНЫХ БУНКЕРОВ

ИЗДАТЕЛЬСТВО « Н Е Д Р А »

М О С К В А 1974

П Р Е Д И С Л О В И Е

Настоящее издание представляет собой первую книгу, в кото­ рой рассматриваются вопросы износа и защиты внутренних по­ верхностей бункеров не только в отечественной, но и в мировой литературе. Если вопросы истечения сыпучих материалов из бункеров и других хранилищ и оказываемого этими материалами давления на днище и стенки изучались рядом исследователей и в Советском Союзе, и за рубежом, то закономерности изнашивания внутренних поверхностей бункеров в технической литературе нс были освещены. Почти полностью отсутствуют данные по рацио­ нальному применению защитных футеровочных материалов в бун­ керных установках. Это относится к бункерам вообще, а к уголь­ ным бункерам — в особенности.

Между тем актуальность данного вопроса весьма значитель­ на. -Угольные бункера применяются на многих предприятиях, свя­ занных с добычей, обогащением, переработкой и потреблением

менной технологии, предъявляющей высокие требования к посто­ янству качества продукции и поточности производства, бункер­ ные установки являются необходимыми и важными компонентами технологических линий, от надежного функционирования которых зависят технико-экономические показатели всего производствен­ ного цикла. Затраты труда и времени, связанные с ремонтом внутренних поверхностей бункеров на многих предприятиях зна­ чительны, а выполнение этих работ часто сопряжено с длитель­ ными простоями и опасностью травмирования работающих.

Применяемые в настоящее время конструкции футеровок бун-

3

керов не всегда соответствуют условиям Эксплуатации, а потому не во всех случаях оправдывают свое назначение. В одних слу­

первом случае она не обеспечивала должной защиты внутренних поверхностей бункеров, во втором — не успевала даже начать амортизироваться, и, следовательно, была выполнена с перерас­ ходом средств.

Настоящая книга посвящена, во-первых, исследованию зако­ номерностей изнашивания внутренних поверхностей угольных бункеров и влияющих на этот процесс факторов и, во-вторых, обоснованию и разработке расчетных зависимостей для прогнози­ рования величин износа и соответственно периода стойкости, а также определения рациональных условий применения и пара­ метров защитных футеровок (в том числе изготовляемых из но­ вых материалов) в угольных бункерах.

Поставленные задачи рассматриваются на основе тех же ме­

ного дела им. А. А. Скочинского под руководством Л. И. Баро­ на: изучение физико-технических закономерностей процесса соче­

личных содержаниях влаги); предполагаемые расчетные зависи­ мости базируются не на идеализированных, а на эксперименталь­ но установленных интегральных количественных показателях, обобщенно характеризующих поведение различных углей в рас­ сматриваемом процессе; изучение доведено до создания методики прогнозных расчетов, пригодных для использования в инженер­ ной практике (при проектировании); предложены новые способы

ренцированные характеристики их ударной абразивности и абра­ зивности трения).

В книге изложены различные методы ведения исследований, направленные на решение перечисленных выше задач. Достаточно указать, что в комплекс вошли: натурные обследования дейст­

4

ГЛАВА l

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ

ИЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ

1.ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Бункерами (от английского слова bunker) называют вмести­

родными и т. д. В настоящей книге рассматриваются угольные бункера, широко применяемые на предприятиях при добыче, обо­ гащении, переработке и потреблении ископаемых углей.

Различают бункера и по выполняемым ими технологическим функциям, которые бывают довольно многообразными. По этому признаку угольные бункера подразделяют на приемные, аккуму­ лирующие, дозировочные, погрузочные, обезвоживающие, усредннтельные, смесительные. Этот перечень указывает не только на разнообразное назначение угольных бункеров, по и свидетельст­ вует о том, что бункера представляют собой важные и ответст­ венные элементы в цепи устройств, необходимых для осуществле­ ния производственных процессов.

Для новых и реконструируемых предприятий Министерства угольной промышленности СССР применение бункеров является в настоящее время обязательным, поскольку министерство пред­ писало проектным институтам предусматривать на всех новых п реконструируемых угольных предприятиях использование бун­ керной загрузки с полной автоматизацией как данного процесса,

ритмичной работы предприятий, устранения простоев и в конеч­ ном итоге повышения основных технико-экономических показате­ лей деятельности угольных предприятий. Достаточно указать, что один час простоя, например, углеобогатительной фабрики обхо­ дится, согласно данным исследования, выполненного Институтом

6

тепловой электростанции или на другом предприятии, они всегда способствуют обеспечению стабильной работы всего комплекса технологических устройств пли установок, не говоря уже о вы­ полнении бункерами таких специализированных функций, как усреднение пли обезвоживание угля. С прогрессом техники тре­ бования в отношении стабильности и ритмичности работы про­ мышленных предприятий, устойчивого постоянства качественных показателей выдаваемой ими продукции неуклонно возрастают. Со­ ответственно из года в год растет значение бункерного хозяйства в технологической системе предприятий угольной промышленности. Особенно важно применение таких стабилизирующих устройств, как бункера, в угледобывающей промышленности (включая обо­ гащение) и углепотребляющих отраслях, обусловленное прежде всего тем, что свойства добываемых углей и условия их залега­ ния отличаются природной изменчивостью не только в пределах одного месторождения, но даже и участка, а во многих случаях и отдельного забоя. Выдаваемый на-гора рядовой уголь всегда представляет собой смесь, неоднородную по крупности (грануло­ метрическому составу), зольности, выходу летучих, содержанию серы и пр. Наряду с этим, большая вариация прочностных свойств углей и вмещающих пород, а также нарушения и изменчивость параметров залегания обусловливают неравномерную работу до­ бычных агрегатов и комплексов, а соответственно и всей цепи по­ грузочных н транспортных устройств. Ясно, что без применения бункеров в качестве аккумулирующих, дозирующих и усредняю­ щих установок в этих условиях практически невозможно обеспе­ чить стабильность технологического процесса, ритмичную работу с заданной производительностью, постоянство качества выдавае­ мой продукции, не говоря уже об устойчивом внедрении автома­ тизации производства, отвечающей основным требованиям техни­

кальные), выполненной в виде призмы. Сечение призмы в плане может быть квадратным и прямоугольным.

Б у н к е р а с п л о с к и м д н и щ е м (рис. 1, б) отличаются простотой геометрической формы. Недостатком их является пло­ хое истечение материала при разгрузке. Для улучшения разгрузки в таких бункерах делают несколько разгрузочных отверстий и подвешивают к ним металлические воронки или лотки.

П и р а м и д а л ь н ы е б у н к е р а с т р е у г о л ь и ы м д и и- ще м (рис, 1, в), по данным [41], часто применяют для хранения

7

обогащенного продукта на железнодорожных станциях. Разгру­ зочное отверстие в таких бункерах расположено в вертикальной стенке.

П и р а м и д а л ь н ы е б у н к е р а с д в у с к а т и ы м (с е д-

имеют ряд преимуществ: меньший расход строительного материа­ ла на единицу полезной емкости; минимальный периметр; лучшее истечение материала и соответственно малая вероятность его за­ висания, что объясняется также гладкостью внутренней поверх­ ности и отсутствием двухгранных углов в днище. Недостатки круглых бункеров (их иногда называют силосами): сложность возведения, что обусловлено прежде всего сложными опалубоч­

8

ными н арматурными работами (при выполнении конструкции из монолитного железобетона); возрастание приблизительно на 30% по сравнению с прямоугольными конструкциями той же емкости величины площади, необходимой для размещения группы бунке­ ров.

По роду материала, из которого изготовлены бункера, их можно разделить на металлические, железобетонные и смешанной конструкции.

Металлические бункера отличаются сравнительно небольшим весом, изготовление их на заводах металлоконструкций и после­ дующая сборка на строительной площадке могут производиться индивидуальными методами. Эти бункера при хранении сыпучих материалов достаточно долговечны.

Недостатками металлических бункеров являются высокая стои­ мость, недостаточная жесткость конструкции, вызывающая силь­ ную ее вибрацию, ржавление металла при хранении влажных сыпучих материалов, что ведет не только к ускорению износа бункера, по и к повышению коэффициента трения сыпучего о стен­ ки хранилища. При расположении бункера вне здания существен­ ным недостатком металлических бункеров может оказаться также большая теплопроводность металла.

Наиболее широко применяются железобетонные бункера. Они не имеют указанных выше недостатков металлических бункеров и

большую долговечность и меньшую стоимость по сравнению с ме­ таллическими. Недостатком железобетонных бункеров является их большой вес, что особенно важно при слабом грунтовом ос­ новании.

По конструкции железобетонные бункера делятся на монолит­ ные и сборные. Наиболее распространенными в настоящее время являются монолитные железобетонные бункера.

Сборные железобетонные бункера монтируют из ребристых или плоских плит. Целесообразно применять их при решении всего каркаса здания в сборных конструкциях.

При сооружении бункеров смешанной конструкции каркас обычно изготавливают из металла, а для заполнения вертикаль­ ных и наклонных стенок часто используют монолитный и сборный железобетон, бетон, кирпич или другие материалы. Иногда каркас бункеров смешанной конструкции выполняется в монолитном же­ лезобетоне.

Бункера, призматическая часть которых изготовлена из моно­ литного или (реже) сборного железобетона, а днище выполнено из металла, применяют при необходимости бункеризацин связан­ ных сыпучих материалов, для побуждения к истечению которых требуется устанавливать вибраторы на днище.

Ввиду большого разнообразия технологических требований к геометрической форме и размерам бункеров,, различия свойств

9