Учебно-методический комплекс по дисциплине «управление грузовой и коммерческой работой»

Характеристика твёрдых видов топлива.

К каменным относятся ископаемые угли с высшей удельной теп­лотой сгорания влажной беззольной массы 23865 кДж/кг. В зави­симости от назначения каменные угли делятся на топочные и газо­вые. Объемная масса каменных углей различных марок и место­рождений неодинакова и составляет 0,68—0,96 т/м³. Эти угли имеют черный цвет.
В зависимости от размеров выхода летучих горючих веществ при нагревании и свойств коксового остатка каменные угли делятся на марки (табл. 9.2).
Основные показатели качества каменных углей — выход лету­чих веществ, зольность, содержание влаги, серы и т. д. — для раз­личных бассейнов и месторождений неодинаковы.
Антрациты имеют черную окраску часто с сероватым оттенком, отливающую металлическим блеском. Куски антрацита отличают­ся значительной твердостью и хрупкостью. Объемная масса антра­цитов составляет 0,85—1,15 т/м³. Антрациты содержат сравнитель­но мало летучих веществ, влаги и золы. Содержание серы в камен­ных углях и антрацитах колеблется в зависимости от их марки и месторождения от 0,2 до 7%. По своим качественным показате­лям антрациты непригодны для химической переработки и коксова­ния и используются как высококалорийное топливо.
Добыча ископаемых углей производится закрытым (в шахтах) и открытым (в разрезах) способами. Разработка углей в шахтах осуществляется механическими и гидравлическим методами. При использовании последнего происходит обводнение добытого топ­лива.
Добытые ископаемые угли засорены минеральными примеся­ми— породой. Использование их в таком виде малоэффективно, поэтому после добычи угли обогащают удалением из них минераль­ных примесей и серы. Для этого используют углемоечные машины, способы флотации, сепарации и др.
Чем крупнее отдельные куски ископаемых углей, тем меньше содержание минеральных примесей и выше качество углей. По этой причине после добычи производят рассортировку ископаемых углей по размерам отдельных кусков на сорта:
Класс крупности Размеры кусков,
(обозначение) мм
Плотный (П) . . . . 100—200 (300)
Крупный (К) .... 50—100
Орех (О) 25—50
Мелкий (М) 13—25
Семечко (С) 6—13
Штыб(Ш) 0-6
Рядовой (Р) 0—200 (300)
Верхний предел (300 мм) в классах плотный и рядовой распро­страняется на предприятия с открытым способом добычи ископае­мых-углей.
Увеличение в составе топлива содержания мелких фракций ухудшает качество угля, приводит к интенсивному окислению, росту механических потерь при выполнении погрузочно-разгрузочных операций, увеличивает размеры потерь через вытяжное отвер­стие и колосниковую решетку, а также от выдувания и просыпания через неплотности кузова вагона при перевозке по железным дорогам.
Наибольшие изменения в гранулометрическом составе ископае­мых углей происходят в процессе выполнения погрузочно-разгрузочных операций. Так, при выгрузке угля на эстакадах высотой 3,5 м образуется до 15,5% мелочи, на эстакадах высотой 2,3 м — до 3%. При разовом использовании грейфера образуется до 2,2% угля мелких фракций. Уменьшение числа погрузочно-разгрузочных операций в процессе доставки топлива потребителям позволяет сократить потери от измельчения ископаемых углей.
Перевозка ископаемых углей железнодорожным транспортом осуществляется навалом в полувагонах. Для полного использова­ния грузоподъемности вагонов их загрузку производят выше бор­тов— с «шапкой». Высота трапецеидальной «шапки» ископаемых углей после уплотнения катками-разравнивателями должна быть 200—300 мм.
Масса ископаемых углей может быть определена взвешиванием на вагонных весах или обмером с помощью маркшейдерских таблиц.
При выдаче ископаемых углей получателям учитываются нор­мы естественной убыли, которые составляют 0,6% массы топлива при расстоянии перевозки до 750 км; 0,7% — при расстоянии 751— 1500 км; 0,8%—свыше 1500 км. Кроме того, для ископаемых углей установлены дополнительные нормы естественной убыли массы груза на каждую перевалку или перегрузку .
В зимний период ископаемые угли подвержены смерзанию. В особенности это относится к углям после гидродобычи и прошед­шим мокрое обогащение. Глубина промерзания ископаемых углей
зависит от их влажности, длительности перевозки, температуры наружного воздуха и коэффициента теплопроводности. Установле­но, что угли с большей плотностью обладают и большим коэффи­циентом теплопроводности. Для предотвращения смерзания грузо­отправители обязаны снижать влажность углей до безопасных пределов: каменных углей — до 7%, бурых — до 30%. Если это невозможно, грузоотправитель должен применить профилактиче­ские мероприятия, направленные на предотвращение или уменьше­ние степени смерзания.
Сыпучесть ископаемых углей характеризуется углом естествен­ного откоса, равным 40—45°. При расформировании штабелей сильно уплотненных влажных углей угол естественного откоса мо­жет достигать 90°, что создает опасность обвалов.
Ископаемые угли обладают способностью поглощать кислород воздуха. Повышенной окислительной способностью характеризу­ются свежедобытые угли, размельченные при погрузочно-разгрузоч-ных работах, и угли, имеющие более молодой геологический воз­раст. Способностью поглощать кислород воздуха объясняется склонность ископаемых углей к самонагреванию и самовозгоранию. По мере окисления происходит выделение и накопление тепла. Повышение температуры в штабеле угля ускоряет процесс окисле­ния, т. е. усиливает процесс выделения тепла. В конечном счете может произойти самовозгорание углей. Особенно интенсивно про­цессы самонагревания и самовозгорания протекают в ископаемых углях со значительным содержанием серного колчедана, металли­ческих и органических (древесные отходы, пакля, тряпье, масла и т. д.) примесей и чрезмерной влажностью.
В зависимости от склонности к самонагреванию и самовозгора­нию ископаемые угли делятся на пять групп:
I. Высокой устойчивости:
наиболее устойчивые антрациты всех месторождений, кроме марки АШ устойчивые . антрациты АШ; каменные угли.
II. Средней устойчивости каменные угли: ГЖ, К, ОС, Г; кузнецкие ОС, СС, К, ГЖ, КЖ, Ж, Г; карагандинские К, КЖ; печорские Ж, К, Г; кизеловские Ж, Г: хакасский Д; букачачинские и среднеазиатские Г; сахалинские Т, Ж, Д 1П.
III.Неустойчивые . . каменные угли:, кузнец­кие, печорские Д; тквибульские Г; ткварчельские Ж; бурые угли под­московного, уральских, сибирских и дальневосточных месторождений

4. 
   Наиболее подверженные бурые угли женные самовозгоранию
   
5. 
   Подверженные особо сильному самовозгоранию среднеазиатские бурые угли
   

Наиболее устойчивыми к самонагреванию и самовозгоранию яв­ляются антрациты, а наиболее неустойчивыми — бурые угли. Еще большей, чем бурые угли, склонностью к самонагреванию и само­возгоранию обладают смеси различных сортов и марок ископаемых углей.
В местах нагрева ископаемых углей интенсифицируется процесс выделения углеводорода, который с воздухом образует смесь, взрывающуюся от огня. Усиление процесса самонагревания проис­ходит под воздействием таких внешних факторов, как солнечная радиация и ветры.
Окислительные процессы и колебания внешних температур воздуха приводят к выветриванию ископаемых углей. При этом крупные куски разрушаются, образуются пылевидные компоненты, возрастает зольность и гигроскопичность, снижается качество топ­лива, снижается или совсем исчезает способность коксования угля.
Склонность к поглощению кислорода воздуха, выветриванию, пылению и другие особенности определяют предельные сроки и ус­ловия хранения ископаемых углей. Для предотвращения самовоз­горания ископаемые угли хранят в условиях, исключающих или уменьшающих поверхность соприкосновения с воздухом — в ямах, под водой, в закрытых складах. Однако наибольшее распростране­ние получил открытый способ хранения.
При хранении на открытых площадках с асфальтовым или бе­тонным покрытием для предотвращения самонагревания и само­возгорания ископаемых углей ограничивают высоту штабелей. Предельные сроки хранения углей на складах грузовых дворов составляют 5 сут. Сроки хранения ископаемых углей на складах отправителей и получателей обычно гораздо больше.
Пожарная безопасность и сохранение качества ископаемых углей при длительном хранении обеспечиваются: правильным размещением и формированием штабелей; послойным уплотнени­ем угля при укладке в штабель; постоянным контролем качества хранимого топлива, температурного режима и внешнего состояния штабелей; своевременным обновлением запаса угля.
Места очагов самонагревания могут быть определены по внеш­ним признакам состояния поверхностей штабелей угля: влажные пятна на поверхности штабеля или быстрое высыхание после дож­дя отдельных мест с образованием сухих или белых пятен, исче­зающих в дневное время или после дождя; появление над штабе­лем легкого тумана из теплого воздуха в утренние и вечерние часы; наличие невысыхаемых влажных пятен; появление проталин на снежном покрове штабеля; появление запаха углеводорода, серни­стых соединений и легкого белого или голубоватого дыма; искре­ние в ночное время.
Однако контроля состояния штабелей угля только по внешним признакам недостаточно. При хранении ископаемых углей свыше 10 сут необходимо систематически измерять температуру угля вну­три штабеля. Для этого применяют ртутные термометры со шка­лой до +150°С. Такой термометр заключен в металлическую опра­ву, а ртутный шарик погружен в машинное масло. Это позволяет в течение некоторого времени сохранить показания термометра после его извлечения из контрольной трубы. Для измерения тем­пературы термометр опускают на шнуре в контрольную трубу на требуемую глубину и выдерживают в течение 30 мин.
Если температура угля в штабеле достигла 40 °С, ее изме­рение производится не реже двух раз в сутки независимо от груп­пы углей. При достижении температуры угля в штабеле 45°С не­обходимо принять меры к ликвидации очагов самонагревания. Для этого уголь перелопачивается механизированным способом. Обнаружив в штабеле участки с температурой угля 60°С и выше или очагов самовозгорания, их отделяют, размещают на отдель­ной площадке толщиной не бо­лее 0,5 м и перелопачивают до полного охлаждения.
Для предотвращения осыпания штабелей и перемешивания углей разных марок их ограждают деревянными или бетонными габаритными щитами.
Не допускается хранение ископаемых углей рядом с рудой и химикатами. Даже незначительная примесь в ископаемых углях марганцевой руды приводит к выходу из строя топок котлов. Угольная пыль с серным колчеданом, аммиачной селитрой, берто­летовой солью образует взрывчатые смеси. По этим причинам не допускается загрузка ископаемых углей в вагоны, засоренные остатками других грузов.
Кокс. В коксохимическом производстве ископаемые угли про­ходят термическую обработку без доступа воздуха — перегонку. На первом этапе перегонки углей происходит выделение газов и омол, которые служат сырьем химической промышленности. Твер­дый остаток, полученный после выделения из ископаемых углей летучих веществ и смол, называется коксовым остатком. При вы­сокотемпературном (900—1000 °С) разложении ископаемых углей рабочий остаток называется кокс, а при низкотемпературном (до 550 °С) —полукокс. Полукокс используется как высококалорий­ное бездымное топливо.
Основным же продуктом коксохимического производства яв­ляется кокс — важнейшее сырье металлургической промышленно­сти. Кокс выходит из печей в виде отдельных пористых и достаточ­но прочных кусков, устойчивых к истиранию.
Органическая масса кокса содержит до 96—98% углерода, око­ло 1% водорода и 0,5—2,5% серы. Рабочая масса кокса содержит 10—13% минеральных примесей и 3—5% воды. Теплота сгорания горючей маосы металлургического кокса достигает 33 285 кДж/кг. Температура воспламенения кокса 700 °С.
В зависимости от размера кусков кокс сортируется на три клас­са: мелкий, орешек, доменный (табл. 3.5).
При выполнении погрузочно-разгрузочных работ и в результате динамических нагрузок во время движения происходит дробление и истирание кокса с образованием до 3—4% мелочи на каждую транспортировку, ухудшается качество кокса.
Сыпучесть кокса характеризуется углом естественного откоса, равным 32—38°. Объемная масса кокса зависит от его химического состава и изменяется в пределах 0,35—0,5 т/м³. Для лучшего ис­пользования грузоподъемности вагонов погрузка каменноугольного кокса производится с «шапкой» треугольной формы и максималь­ной высоты 1150 мм. Однако и в этом случае грузоподъемность/ вагонов используется лишь на 50—67%.
Определение массы кокса в вагоне производится взвешиванием на вагонных весах или обмером. Для кокса каменноугольного уста­новлены: норма естественной убыли 0,7% массы груза и дополни­тельно на каждую перевалку 1%, на каждую перегрузку из вагона в вагон 0,8%. Хранят кокс на открытых площадках.