Спосіб автоматичного контролю якості вугілля у потоці

УКРАЇНА (19) UA (11) 60442 (13) U (51) МПК B03B 13/06 (2006.01) МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ ДЕРЖАВНИЙ ДЕПАРТАМЕНТ ІНТЕЛЕКТУАЛЬНОЇ ВЛАСНОСТІ видається під відповідальність власника патенту ОПИС ДО ПАТЕНТУ НА КОРИСНУ МОДЕЛЬ (54) СПОСІБ АВТОМАТИЧНОГО КОНТРОЛЮ ЯКОСТІ ВУГІЛЛЯ У ПОТОЦІ 1 2 (13) 60442 (11) - комплекс контроля потоков углепродуктов КПУ (49106, Украина, г. Днепропетровск, ул. Героев 46/415, тел.: +38 (056) 377-05-09, 377-05-12, 377-05-14, +38 (067) 567-67-95, E-mail: manager@k-variant.com.ua) - конвеєрний аналізатор зольності и вологості вугілля CS 2800 (www.scantech.com.au) та ін.. Основні недоліки цього способу в тому, що: А) він має значну сумарну похибку тобто, при прийманні палива (ДСТУ- 4083), нижча теплота r згоряння на працююче паливо Qi (те, за яке платять гроші) розраховується по формулі, у який значна сумарна похибка, яка залежить від похибок усіх величин, що входять у формулу, r daf d r r d r Qi =Qs (1-A )(1-W t)-2.442*(W t+k(1-A )(1-W t)), (1), виходячи: 1. з усередненого показника вищої теплоті daf згоряння Qs для вугілля даної марки, що видобувається в Україні, вказаного в ДСТУ-4083. - при цьому похибка відтворюваності для точкової проби +/-170 кДж\кг по ГОСТ 147-95 або +/-300кДж/кг по ISO-1928, але не регламнтірована основна похибка - похибка з врахуванням відбору проби, яка, наприклад, для зольності - біля 4-х разів більша лабораторної похибки; - при цьому різниця меж сусідніми марками палива, наприклад для А и П більше 1400 кДж/кг. 2. з коефіцієнта «к», що враховує вміст водню в вугілля (усереднені значення - всього 2 значення для усіх марок вугілля -0.46 та 0.21), UA Корисна модель належить до автоматичного контролю якості вугільного палива у потоці у вугільних, горнорудних та ін. галузях промисловості та може бути використаний на шахтах, збагачувальних фабриках, теплоелектростанціях, металургійних підприємствах і т.п. Основними параметрами, які визначають якість вугільного палива є зольність А%, вологість W% та теплота згоряння Q МДж/кг (або ккал/кг). В більшості відомих способах контролю якості вугільного палива у потоці (наприклад, на конвейєрних стрічках AC SU, 750823, 816552, 111370, 1122362, 1178490, 1282897, патент RU 2038159) для контролю зольності вугілля використовується метод відбитого або поглиненого м'якого гамма- випромінювання, заснованого на різниці вмісту важких (зола) та легких (вуглецю) елементів в паливі, а при контролі вологості палива (Арш Е.И. и др. «Радиоволновые измерения при добыче, переработке и разведке угля", Киев, "Техника", 1967 г.) метод загасання радіохвиль за рахунок аномальної величини діелектричної проникності води, у порівнянні з сухими матеріалами. Однак, використання вищезазначених методів по одинці не дозволяють отримати один з важливих параметрів палива - теплоту згоряння. Відомі технічні рішення способу контролю якості вугільного палів у потоці, при якому одночасно контролюють зольність та вологість палів та по отриманим данім розраховують теплоту згоряння палива: прототипи U ДАР'Я ОЛЕКСАНДРІВНА, ЗАЛЮБОВСЬКИЙ БОГДАН СЕРГІЙОВИЧ (57) Спосіб автоматичного контролю якості вугілля у потоці, заснований на безперервному контролі зольності та вологості палива, який відрізняється тим, що додатково безперервно контролюють кількість водню в вугіллі, по якій розраховують теплоту згоряння або вихід летких речовин вугілля, з врахуванням його зольності та вологості. (19) (21) u201012069 (22) 12.10.2010 (24) 25.06.2011 (46) 25.06.2011, Бюл.№ 12, 2011 р. (72) НЕВОЙСА ЕРІК ГРИГОРОВИЧ, ЗАЛЮБОВСЬКИЙ СЕРГІЙ ВОЛОДИМИРОВИЧ, НЕВОЙСА ДАР'Я ОЛЕКСАНДРІВНА, ЗАЛЮБОВСЬКИЙ БОГДАН СЕРГІЙОВИЧ (73) НЕВОЙСА ЕРІК ГРИГОРОВИЧ, ЗАЛЮБОВСЬКИЙ СЕРГІЙ ВОЛОДИМИРОВИЧ, НЕВОЙСА 3 60442 d 3. з зольності на сухий стан палива A (з похибкою +/-10 % відносних, але не більше 2 % абс. по ДСТУ 4096), та 4. з загальної вологості на працюючий стан r палива W t. (с похибкою +/-10 % відносних по ДСТУ 4096). Й, хоча ДСТУ 4096 передбачає для Q базову похибку не більш +/- 840 кдж/кг, (при суворому дотриманні стандартів відбору, підготовки та аналізу палів, кожен з яких практично неможливо перевірити), розрахунок похибки по вище приведеним даним дає величину біля 950 (по ГОСТ 147) і більше 1000 (по ISO-1928) (приклад 1). Практично, з обліком пп.1-4, похибка може досягнути значно більшої величини. Б) він має малу вірогідність значень (наприкdaf лад Qs ), які отримані методом пробовідбору і, які неможливо перевірити, тобто велика імовірність впливу людського чинника при відборі, обробленні, маркіровці, транспортуванні проб в лабораторію, та аналогічно - при аналізі проб. Способів контролю виходу летких в потоці невідомо. Відомі технічні рішення способу контролю летких речовин вугілля (ГОСТ 6382-2001,ИСО 562-98, ИСО 5071-1-97) передбачають визначення летких лише у відібраній пробі вагою 1г., шляхом її спалювання в лабораторній печі. При цьому похибка 0,5 % абс. або 4 % більшого результату і ніде це регламентується похибка з врахуванням пробовідбору (похибка з врахуванням відбору проби, наприклад, для зольності та теплоти згорання у З-4 рази більша лабораторної похибки, див. додаток) Завданням корисної моделі є підвищення точності та вірогідності контролю якості палива за рахунок автоматичного безперервного контролю r теплоти згоряння палива Qi (замість його розрахунку по усередненим показникам) і (або) вихіда daf летких V . Поставлене завдання вирішується тим, що одночасно з контролем зольності та вологості палива в потоці палива, автоматично безперервно контролюють кількість водню Нk в паливі, по яким r розраховують теплоту згоряння палива Qi і (або) daf вихіда летких V . Залежність загальновідома з літератури (Гофтман М.В. Прикладная химия твердого топлива. Москва, «Металлургиздат», 1963 г., стр. 30-32, Луазон Р. и др., «Кокс», Москва, Металлургия, стр. 66-67 та др.). Наприклад, для розрахування нижчої теплоти згоряння для антрациту використовується формула r 2 d r Qi =(-371,76*H +3222*H-424)(1-A )(1-W t), (2) де зміст водню в сухої обеззоленої масі палиr r r r ва - Н=Hi =Hk -Hw =Hk -(Wk%*2/18)/(1-A), де велиr чину Нк , виміряну нейтронним приладом на робоче паливо, перераховують до сухої обеззоленної r маси Hi ), Hw - зміст водню в % по масі у волозі робочого палива (W*2/18), визначеній електрометричним вологоміром. r При цьому, похибка розрахунку Qi із вживанням приладів складається з наступних складових: 4 1. похибка визначення А % і W %, яка не вище за методи ДСТУ, 2. похибка визначення водню; наприклад, при використанні нейтронного вологоміра типу MOLA Model 7200A (http://www.thermo.com., Moisture OnLine Analyzer), з похибкою по вологості +/-0.25 % Н2О, похибка по водню складе 0.25*2/18=0.03 % Н, або біля 100 кДж. При цьому (додаток 1) для Антрацита, з зольністю 20 % і вологістю - 7 %, максимальна похибка склала біля 670 кДж/кг, що на 300 кДж менше, чим похибка випробування стандартним методом. (Економічна ефективність контролю може досягнути десятків міл. грн. на рік.) daf Для розрахунку виходу летких V може використовуватися формула Сейлсра (Луазон Р. и др., «Кокс», Москва, Металлургия, стр.66-67) Н=2.8*lgV+0.95, звідки (0.35*H-0.339) 0.822*H V=к*10 (a6o V=0,9249*e ) (3). де зміст водню в сухої обеззолениої масі вугілля – Н - визначається апалогІчни формулі 2, к-радуіровочний коеффіциет. При цьому, похибка розрахунку V із вживанням приладів визначаєіься аналої ічно формулі 2, а похибка по водню - 0.25*2/18-0.03%Н, або біля 2.5% відносних (в порівняти із стандартними-4%). Запропонований спосіб має високу вірогідність значень, які отримані методом безперервного контролю вмісту водню, зольності та вологості в потоці, які можливо перевірити в будь який час по архіву, що зберігається в пам'яті. На фіг. - приклад структурної схеми реалізації способу автоматичного контролю якості палива в потоці (на конвеєру) в якому використані: метод поглинання м'якого гаммавипромінювання в палеві (від джерела 2 до детектору 2 а) для контролю зольності, - метод поглинання і фазового зсуву енергії СВЧ (від джерела СВЧ 3 до детектора 3 а) для контролю вологості, - та додатково - нейтронний метод контролю водню у паливі (з використанням датчика 1, що містить джерело швидких та детектор теплових нейтронів). Сигнали з детекторів надходять через контролери датчиків 4 і модуль інтерфейсу 7 на комп'ютер 8, в якому закладена програма обробки сигналів, розрахунків по вищевказаній формулі, та видачі інформації. Для розрахунків, при необхідності, використовуються данні вагів 5 і технологічні сигнали 6 (наприклад сигнал з конвеєру). Таким чином, технічне рішення, що заявляється, дозволяє вирішувати поставлене завдання-підвищити точність та показність контролю. У наслідок розширеного пошуку у патентній і науково-технічній літературі по відповідним рубрикам МПК і УДК, сукупність істотних ознак, що цілком збігалася б з технічним рішенням, що заявляється, і дозволяла вирішувати поставлену задачу, не виявлена в жодному технічному рішенні. Отже, технічне рішення, що заявляється, відповідає критерію "новизна". 5 60442 З відомого рівня техніки сукупність істотних ознак технічного рішення, що заявляється, з очевидністю не випливає. Отже, технічне рішення, що заявляється, відповідає критерію "винахідницький рівень". Окремі прилади використовують в промислових умовах (див. прототип), мікрохвильовий вологомір Moistscan ("КОНВЕЛС Автоматизация" Москва РФ, 117342, г. Москва, ул. Обручева Комп’ютерна верстка Д. Шеверун 6 34/63Телефон/факс: +7 (495) 287 0809 E-mail: mail@konvels.ru), та нейтронній вологоміра типа MOLA Model 7200A (http://www.thermo.com., Moisture On-Line Analyzer). Основні алгоритми контролю розроблені нами та використовуються на об'єктах в прототипах (наприклад, в КПУ). Отже, технічне рішення, що заявляється, відповідає критерію "промислова придатність". Підписне Тираж 23 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601