Михаил Блехман - Движение и зависание топлива в бункерах

На рис. 1—2б показано сечение конуса зависания. Высота h треугольника со сторонами (D-d) /2 и h (часть «b» рис 1—2) является высотой максимально устойчивой стенки конуса зависания к моменту его обрушения.

В общем случае:

τ 0= σ/S. σ=h×γ×sin (90 – α) ×f. Где: h – высота слоя; γ, α, f – см. обозначения, раздел 1—3.

В данном примере расчёт упрощён.

Вес Р=t×q, где t – время сработки обрушенного объёма, взято из графика (см. часть2, рис. 2—2).

q – производительность питателя (известна).

S = πL (D + d) /2 – контактная поверхность обратного конуса.

Диаметры D и d (см. деталь «а» рис. 1—2) рассчитывались на основании поэтапных замеров скорости потока.

Угол α = 50º.

Таблица 1—1. Топливо и его начальное сопротивление сдвигу (τ 0).

На основании полученных данных предлагается следующая градация углей по сыпучести:

Таблица 1—2. Группа сыпучести и τ 0 .

Насыпной вес и начальное сопротивление сдвигу определяют коэффициент сыпучести Кс. Сыпучесть Экибастузского угля (Кс =1).

Кс = z × γ/τ 0; где z = 0,066м.

Для угля Кс = 59.4/τ 0(2а).

Для торфа Кс = 19.8/τ 0(2б).

Рис 1—3. Зависимость Кс от начального сопротивления сдвигу τ 0 .

Обозначения:

1. Уголь. γ = 900 кг/м 3.

2. Торф. γ = 300 кг/м 3.

Примечание:

Величина τ 0возрастает с повышением влажности топлива, наличия мелких частиц и глубины залегания слоя (степени сжатия).

Кс – величина безразмерная.

Начиная наблюдения, автор не исходил из заранее принятых аксиом или теоретических предпосылок. Всё, что изложено далее, – это практические наблюдения и выводы на их основе. В случае соответствия процессов использовались положения механики грунтов (осадка грунтов, углы скольжения, концентрация напряжений и др.) и понятия, взятые из гидравлики (поток, скорость потока, диаметр потока).

Общие положения

Обследовались стандартные бункера различных лет постройки. Емкостью от 200 до 500 тонн и высотой 15—17 м и выше из металла, бетона или бетон—металл. Форма бункеров: верхняя часть призматическая, переходящая в обратную пирамиду. Углы наклона стен от 55º до 75º.

Топливо – угли (каменные, бурые), сланцы и фрез торф.

Наблюдения сработки выполнялись с бункерной галереи и включали замеры: поэтапные замеры уровней, скорости потока и расчёт диаметров (см. Методика). Они начинались с момента сдвига (оседания) поверхности или начала образования воронки (см. сетка точек замера, рис. 1—1а).

Во время загрузки нет возможности замерить скорость движения в потоке.

Картина развития потока на этом этапе восстанавливается на основе возможных вариантов аналогичных наблюдений.

Изложенные ниже наблюдения основываются на замерах, выполненных на реальных бункерах, объединённых в таблицы №1—3 и №1—4 (Приложение 1).

Сработка бурого угля шахтной добычи Интинского месторождения (рис. 1—4а).

Wр =10%. Aр = 26%. Углы наклона стен β =70º-70º/74º-74º.

При влажности до 10—13% этот уголь по вышеприведенной классификации относится к группам сыпучести УС2 или СС1 (массовый поток), но с повышением влажности до 13%-16% возрастает его начальное сопротивление сдвигу и он переходит в группу СС1—2 (ограниченный поток).

Рис. 1—4а. Сработка угля группы УС без образования воронки .

Обозначения:

А – Движение массы угля в центральной части на первом этапе.

В – Сдвиг массы угля с периферийной зоны на втором этапе.

С – Граница сдвига слоёв.

h – разница высот.

D 1, D 2 – диаметры потока.

На рисунке показана начальная стадия сработки Интинского угля при влажности 10—11%.

1-й этап сработки:

Поверхность в пределах окружности D 1начинает оседать, а на границе (точка С) образуется трещина.

2-й этап сработки:

Через короткий промежуток времени оседает вторая часть (окружность D 2), а первая часть в этот момент как бы останавливается. Создается впечатление, что поверхность «дышит».