Завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

Спосіб механічної обробки коксу, що включає механічну обробку коксу у відкритому або закритому циліндричному барабані, який відрізняється тим, що механічну обробку коксу проводять в каскадно-водопадному режимі при ступені заповнення барабана 0,13±0,01 і при куті нахилу барабана до горизонту, який визначають залежно від числа впливів на кокс, необхідних для зміни величини вихідного показника фізико-механічних властивостей до заданого значення цього показника, з виразу

, де

 - кут нахилу барабана, град.;

L - довжина барабана, м;

D - діаметр барабана, м;

n - число впливів на кокс  у промисловому барабані, яке визначають із співвідношення , де -  число обертів Мікум-барабана, необхідне для перетворення величини вихідного показника фізико-механічних властивостей до заданого значення цього показника.

Текст

Спосіб механічної обробки коксу, що включає механічну обробку коксу у відкритому або закритому циліндричному барабані, який відрізняється тим, що механічну обробку коксу проводять в каскадно-водопадному режимі при ступені заповнення барабана 0,13±0,01 і при куті нахилу барабана 2 86397 1 3 ричний склад (крім відсівання дрібних класів). А саме такі впливи, залежно від їхнього числа та інтенсивності, забезпечують зміну фізикомеханічних властивостей коксу. Відомий спосіб (прототип) поліпшення фізикомеханічних властивостей коксу за рахунок його механічного руйнування - так називаної механічної обробки [Е.Б.Іванов і Д.А.Мучник, Технологія виробництва коксу. Київ, Вища школа, 1976, 230с.], при якій кокс дроблять в обертовому барабані з поверхнею, що просіває, режим роботи якого регулюють за рахунок зміни розміру отворів у ситах, швидкості обертання і ступеня заповнення барабана. Недоліком способу є неможливість регулювання числа впливів а, отже, і неможливість поліпшення фізико-механічних властивостей коксу до заданого значення показника. В основу винаходу поставлена задача вдосконалення відомого способу поліпшення фізикомеханічних властивостей коксу, реалізована за рахунок того, що механічну обробку коксу проводять при змінному куті нахилу барабана, який визначають з математичного виразу, що дає можливість отримати кокс заданої властивості, а, отже, приводить до розширення функціональних можливостей запропонованого способу поліпшення фізико-механічної властивості коксу до заданого значення показника. Поставлена задача вирішується тим, що в способі поліпшення фізико-механічної властивості коксу до заданого значення показника, що включає механічну обробку коксу на грохоті барабанного типу, механічну обробку коксу проводять при куті нахилу барабана до горизонту, який визначають залежно від числа впливів на кокс, необхідних для отримання заданого показника фізико-механічних властивостей, з виразу L , де sin a = 2 æLö 2D2 n× ç ÷ + p ènø a - кут нахилу барабана, град.; L - довжина барабана, м; D - діаметр барабана, м; n - число впливів на кокс. Фізико-механічні властивості коксу при руйнуванні змінюються, причому кожна властивість - по закономірності, яка описується окремою формулою. Кінцевий результат залежить як від інтенсивності руйнуючих впливів (під впливом мається на увазі застосування руйнуючого зусилля, яке дорівнює одному оберту Мікум-барабана), так і від їхнього числа. Інтенсивність руйнуючих впливів залежить від частоти обертання барабана, що визначає каскадний (при якому частина маси коксу пересипається, а частина сповзає в міру повороту поверхні барабана, на якій він перебував при нерухомому стані барабана), водоспадний (коли частина коксу пересипається, а частина піднімається разом з поверхнею барабана нагору і, відриваючись від загальної маси, падає вниз) або центрифужний режими (коли маса коксу відцентровою силою притискається до стінки барабана і обертається разом з остан 86397 4 нім). У заявленому способі барабан обертається в перехідному режимі - каскадно-водоспадному. Число руйнуючих впливів залежить від довжини барабана L і кута нахилу a, оскільки останній визначає h - ту частину довжини барабана, на яку переміститься кокс уздовж утворюючого циліндра L при одному оберті h = . У заявленому способі n це число впливів, прирівняне за результатами до числа обертів Мікум-барабана. Якщо число обертів барабана становить 75% і менше критичної величини, кокс при обертанні барабана піднімається на деяку висоту і скочується вниз. Оскільки барабан нахилений, сумарна крива, яка описується рухами коксу, являє собою гвинтову лінію з кутом нахилу b, який дорівнює куту нахилу барабана a. За повний оберт барабана переміщення уздовж утворюючого циліндра, яке називається «крок гвинтової лінії» і позначається h, дорівнює h = pDtda , де D - діаметр барабана. Число впливів на кокс у барабані n дорівнює довжині барабана L поділеної L на крок гвинта, тобто n , звідки = pDtga L . npD Відомі формули залежності показників дробильності М25, стираності коксу M10, а також зміни кількості фракції будь-якої крупності від числа обертів Мікум-барабана nм. Рівний вплив буде при однаковій довжині шляхів, на яких відбувається сповзання і пересипання коксу, що спричиняє його руйнування і зміну фізико-механічних властивостей. Тому довжину шляху в Мікум-барабані Sм = pDмnм , при якій відбудеться перетворення заданої фізико-механічної властивості від вихідного значення до необхідної величини, дорівнюємо до такого ж шляху в промисловому барабані Sб= nhб , де hб - довжина одного повного витка tg a = гвинтової лінії, рівна hб = (h2 + p2D2 , тобто pDмnм = n (h2 + p2D2 ) . Оскільки Dм = 1м ,а h = звідки n = L , n= n pn м , 2 L + p 2D 2 2 n 2 p2nм - L2 , де nм - число обертів МіpD кум-барабана, необхідне для перетворення вихідної визначальної властивості до величини необхідного значення, яке визначається по одній з формул, що описують залежність визначальної властивості коксу від його констант динаміки деградації відповідної фракції і числа обертів барабана. Перетворюємо вираз ванням 2 + p2D2 ) (h= значення (h2 + p2D2 ) з ураху= pDtg a h 2 + p2D2 ) ((pDtga )= pD ( tg2a + 1) . 5 tg2a + 1 = Але 86397 1 , cos2 a тому pD , звідки cos a n cos a pnм n= = м . D pD / cos a Підставляємо значення n у вираз для tga: L L L tga = . = = npD (nм cos a / D)pD pnм cos a (h2 = + p2D2 ) Але tga×cosa=sina, звідки L sina= .Знаходимо значення nм з умови рівності pnм довжини шляхів у Мікум і промисловому барабанах (див. вище) pDмnм = n × (h2 + p2D2 ) . Оскільки Dм=1 і h= L n 2 æLö n × ç ÷ + p2D2 2 ènø æLö . pnм = n × ç ÷ + p2D2 , а nм = p ènø Підставивши nм у формулу для sina, одержуємо sin a = L 2 . æLö n × ç ÷ + p2D2 ènø Отже, при виконанні цього співвідношення буде здійснене число впливів, необхідних для перетворення одного з фізико-механічних властивостей коксу від вихідного до заданого значення. Довжину барабана при проектуванні можна знайти в такий спосіб. Об’єм коксу, який розміщується на частині барабана шириною h, назвемо його об’єм елемента барабана або елементарний æ pD2 ö ÷hj , де j - ступінь запооб’єм, дорівнює n = ç ç 4 ÷ ø è внення об’єму барабана, у частках. Підставивши L значення h= , одержимо n æ pD2 ö L pD2jL ÷j × = = n ç . ç 4 ÷ n 4n ø è Продуктивність барабана забезпечується тоді, Q коли w = , де w - частота обертання барабана. n Підставивши в це рівняння значення n, одержуємо 4nQ 4nQ . , звідки L = w= 2Lj pD pD2wj Таким чином, встановлення кута нахилу в сукупності з довжиною барабана при заданій продуктивності забезпечує необхідне число руйнуючих впливів, які разом з певною інтенсивністю дозволяють змінити конкретну характеристику фізикомеханічних властивостей коксу до необхідного значення. 6 Число обертів барабана nм, необхідних для зміни, наприклад, показника дробильності коксу М25 знаходять із рівняння t2 t2 M25n = 100em2 (nм - (nм +100) ) м де m 2 й t2 - константи деградації кількості фракції крупності +25мм. А значення nм, необхідне для зміни показника стиранності M10, знаходять із рівняння m n t 2 æ -m n t 3 -m (n +100)t 3 ö M10n2 = 100e 2 м ç e 3 м - e 3 м ÷, è ø у якому константи m 3 й t3 - характеризують інтенсивність зменшення фракції +10мм при руйнуванні в іспитовому барабані. При руйнуванні коксу крупніше і мм у Мікумбарабані залежність залишку на ситі і мм від числа ti обертів описується рівнянням Cn i = C0ie-minм , на м підставі якого можна знайти значення nм, необхідне для зміни в коксі кількості більшій i мм від початкового С0i. до заданої величини Cnмi . Кут нахилу барабана a встановлюють залежно від властивостей вихідного коксу і необхідної величини одного з показників фізико-механічних властивостей, який називається визначальним. Так, припустимо, вихідний кокс має показник міцності М25=85,9%. Потрібно змінити цей показник до величини 89%. Якщо відома довжина барабана і необхідне число впливів, яке визначається по формулі a sin = n= L 2 2 p2nм - L2 pD , то обчислюють , а потім знаходять кут æLö n × ç ÷ + p2D2 ènø нахилу a. Спосіб здійснюється таким чином. Установлюють випробуванням при n1 й 100 обертах Мікум-барабана і за даними розсівів на стандартному грохоті після кожного числа обертів склад по фракціях крупності і показники фізикомеханічних властивостей коксу М25, М10. Обчислюють константи процесу руйнування ti і mi. Вибирають визначальний показник, що є в даній ситуації найбільш важливим і призначають його необхідну величину. По встановлених константах, використовуючи формулу залежності обраною показника від числа обертів nм, знаходять число обертів nм, необхідне для перетворення обраного показника від вихідного до необхідного значення. Обчислюють необхідне число впливів у промисло вому барабані по формулі n = 2 p2nм - L2 pD . Обчи слюють для конкретних умов L sin a = 2 æLö n × ç ÷ + p2D2 ènø і встановлюють кут нахилу промислового барабана який дорівнює a. Це забезпечить довжину 7 86397 шляху «перекочування» коксу при його обробці в промисловому барабані, яка забезпечує перетворення властивості до необхідної величини обраного показника. Приклади конкретного виконання способу. Кокс піддають механічній обробці в барабанному гуркоті АОЗВК (Агрегат Отримання Заданих Властивостей Коксу) на коксовій сортувальці, що обслуговує коксовий блок з печей об’ємом 30м3. Середнє число пічевидач на такому блоці - 6 печей/година, загальною масою ~95т/година. При насипній густині 0,5т/м3 це становить 3 190м /годину. Середня якість коксу передбачаєть 8 ся (за аналогією із уже працюючим блоком) такою, як представлено в Таблиці 1. Довжину барабана при проектуванні визначили з рівняння 4nмQ = L , увівши обмеження на максимум pD2wj nм=40 обертів, прийнявши діаметр барабана 2,0м, ступінь заповнення барабана таку ж, як у Мікумбарабані 0,13, і частота обертання 75% від критичної - 1350 обертів/година. Барабан має довжину 14 метрів. Таблиця 1 Результати випробування коксу в Мікум-барабані і конста процесу деградації кількості фракцій Число обертів, n; константи 0 50 100 t m Склад коксу, %, по фракціях, мм, і значення констант деградації фракцій >80 >60 >40 >25 >10 11 49 86,9 100 100 1,5 20,0 61,4 90,8 95,4 0,6 12,4 53,6 86,1 92,5 0,5541 0,6168 0,4763 0,6298 0,7273 0,2315 0,08025 0,0539 0,008214 0,002737 Як видно з таблиці, показник дробильності коксу М25=86,1%; показник стиранності M10=100%92,5%=7,5% і кількість фракції >80мм у вихідному коксі Co80=11%. Приклад 1 Необхідно поліпшити показник дробильності М25 до значення 89%. Визначають константи деградації кількості фракцій при руйнуванні в Мікумбарабані зі співвідношення C C ln ln 0 - ln ln 0 Cn Cn C 2 1 ; m = n- t ln 0 , t= n2 Cn ln n1 де t й m - константи деградації залишку на одному із сит з отворами розміром 80мм, або 60, або 40 і т.д., які відмічали, як сито і, і називали фракцією; Co, Cn1 і Cn2 - кількість, %, на ситі і фракції у вихідному коксі, після n1 і n2 = 100 обертів Мікумбарабана. [Е.Б. Іванов і Д.А. Мучник. Технологія виробництва коксу. Київ. Вища школа, 1976, 230с.]. Наприклад, æ æ 11 ö ö æ æ 11 ö ö ln ç lnç ÷ ÷ ç ç 0,6 ÷ ÷ - ln ç lnç 15 ÷ ÷ è øø è è , ø ø = 0,5541 , t80 = è æ 100 ö ln ç ÷ è 50 ø -0,5541 m=100 ln=0,2315. Подібним чином знаходять також константи деградації фракції >25мм і фракції >10мм. При руйнуванні коксу в Мікум-барабані залежність М25 від числа обертів nм описується рівнянням: t2 ( t2 ) M25n = 100em2 nм - (nм +100) , м де 2 в індексах говорить про те, що константи належать до фракції 25мм. Вирішуючи це рівняння відносно nм знаходять число впливів на кокс у Мі кум-барабані, що забезпечує необхідну зміну показника від 86,1% до 89%. nм=16,4 обертів. Обчислюють n= 2 p2nм - L2 pD Знаходять = 3,142 × 16,42 - 142 = 7,9 . 3,14 × 2 L sin a = = 2 æL ö n × ç ÷ + p2D2 ènø 14 2 æ 14 ö 7,9 ç ÷ + 9,86 × 4 è 7,9 ø = 0,272 звідки a»16 градусів. Встановлюють кут нахилу барабана 16 градусів і обробляють кокс у цьому режимі. Одержують кокс поліпшеної якості. Зокрема, показник М25 підвищується з 86,1% до 89%. Приклад 2 Необхідно поліпшити показник стираності M10 до значення 6%. Знаходять число обертів іспитового барабана nм, необхідне для зміни M10 з 7,5 до 6%. Для цього вирішують рівняння m n t 2 æ -m n t 3 -m (n +100)t 3 ö M10nм = 100e 2 м ç e 3 м - e 3 м ÷ è ø відносно nм при М10nм =6. Відповідь nм=42,3 оберти. Обмежують значення nм=40 обертів. Обчислюють n= 2 p2nм - L2 pD Знаходять sin a = = 3,142 × 402 - 142 = 19,9 . 3,14 × 2 L 2 æL ö n × ç ÷ + p2D2 ènø 14 = 2 æ 14 ö 19,87 × ç ÷ + 9,86 × 4 è 19,87 ø звідки a»6,5 градусів. = 0,111 , 9 86397 Встановлюють барабан під кутом 6,5 градусів і обробляють кокс, поліпшуючи його якість по опору стираючим впливам по показнику M10, знизивши його з 7,5 до 6%. Приклад 3 Необхідно поліпшити гранулометричний склад коксу, зокрема знизити кількість фракції +80мм (З80) до 3%. Знаходять число обертів іспитового барабана nм, необхідне для зміни кількості фракції +80мм із 11 до 3%. Для цього вирішують відносно nм рівняння t1 Cnм = C0e-m1nм . При Сnм =3, nм=22,5 оберти. Обчислюють n= 2 p2nм - L2 pD = 10 Знаходять sin a = L 2 æLö n × ç ÷ + p2D2 ènø = 14 2 = 0,202 , æ 14 ö 11× ç ÷ + 9,86 × 4 è 11 ø звідки a»11,5 градусів. Встановлюють барабан під кутом 11,5 градусів і обробляють кокс, поліпшуючи його якість за гранулометричним складом, зокрема, знизивши кількість фракції >80мм із 11% до 3%. Таким чином, запропонований спосіб дозволяє досягти поліпшення необхідної фізико-механічної властивості коксу до заданого значення показника, що забезпечує підвищення ефективності металургійних процесів, у яких він застосовується. 3,142 × 22,52 - 142 = 11,0 3,14 × 2 Комп’ютерна верстка М. Ломалова Підписне Тираж 28 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

Дивитися

Додаткова інформація

Назва патенту англійською

Method of mechanical processing coke

Автори англійською

Huliaiev Vitalii Mykhailovych, Muchnik Damir Abramovych

Назва патенту російською

Способ механической обработки кокса

Автори російською

Гуляев Виталий Михайлович, Мучник Дамир Абрамович

МПК / Мітки

МПК: B07B 1/18, C10L 9/00, C21B 5/00, C10B 45/00, G01N 3/56, B02C 17/00

Мітки: обробки, коксу, спосіб, механічної

Код посилання

<a href="https://ua.patents.su/5-86397-sposib-mekhanichno-obrobki-koksu.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Спосіб механічної обробки коксу</a>

Подібні патенти