Көмір шаңы әр түрлі өлшемдегі дұрыс емес формадағы бөлшектерден құралған құрғақ ұнтақ: бірнеше микрон үлесінен 300-500 мк дейін болатын.
3.12-сурет. Балғалы бөлшектегіштің соққышы.
а-пластинкалы; б-ауырлаған.
33
Құрғақ шаң ауаны адсорбциялайды және жеңілқозғалғыш болады. Оның кішігірім саңылаулардан ағып кетуі қабілеті болады. Жаңа шаң ауамен араласа отырып, құбыр бойымен оңай тасымалданады. Жаңа шаңның меншікті салмағы 0,45-0,5 т/м3. Бірақ уақыт өте келе шаң жинақталады және оның меншікті салмағы 0,8-0,9 т/м3 дейін артады.
Ұшпа заттар көп отын шаңы ауаның белгілі бір концентрациясында жарылыс қаупіті болады. Сондықтан шаңауалық қоспадағы оттегінің үлесі азайту қажет. Оны шаңауалық қоспаға инертті (оттық) газдарын қосу арқылы жүзеге асырды.
Ұнтақтау жүйелерінде шаң ағыннан бөлініп және тетіктер мен қисайған орындарда жиналады. Уақыт өте келе ұшпа заттары көп отын шаңының қабаты өздігінен жанады. Бұл жану ошағын шаңауалық қоспаның жарылыс қаупіті концентрациясымен шайып өткенде жарылыс қауіпін тудырады.
Сондықтан шаң дайындау жүйесінде шаңауалық ағынның төмен жылдамдықты көлденең және азкөлбеген участкілерін пайдаланудан бас тартады.
Шаңдайындау жүйесінде шаң белгілі бір ылғалдылыққа дейін құрғатылуы тиіс. Ылғал шаң бір- біріне жабысып, ұшқыштығы төмендейді. Сол арқылы оның жанарғыға жіберілуі қиындайды.
Ылғалдылығы жоғары шаң нашар жалынданады, бұл жану процессін нашарлатады. Антрацит және жартылай антрациттен басқа барлық көмір шаңы қатты кептірілгенде
өздігіненжалындануыға бейім.
Әдетте дайын шаңның ылғалдылығы Wш келесі
қатынаста көмір түріне байланысты таңдалады: өнімсіз көмірі, антрацит және жартылай антрацит үшін Wш ≤ Wa; тас көмір үшін 0,5Wa≤Wш≤Wa; қоңыр көмір және сланец үшін Wa≤Wш≤Wa+8%; фрезторф үшін Wш≥25%;.
Әдетте шаңды кептіру отынды ұнтақтаумен қатар жүреді, бұл жағдайда кептіру ұнтақтауды жақсартады. Сонымен қатар ұнтақтау барысында кептіру көмірдің жаңа қабаттарының қалыптасуына байланысты белсенді жүреді.
Дайындау жүйесінен шығатын шаң шық нүктесі температурасынан артық температураға ие болуы тиіс. Олай болмаған жағдайда ылғал шаң өткізгіштерінің қабырғаларына конденсацияланып, оның жабысуына әкеледі.
Алайда жарылыс қаупі бар отын үшін шаң температурасы жарылыс тұрғысынан қауіпті шамасынан аспауы тиіс. Бұл температура шаң дайындау жүйесінің типіне тәуелді және коңыр мен тас көмірлері үшін 70-80 0С, өнімсіз көмірі үшін 1300С.
3.13-сурет. Көмір шаңының анализі үшін електер жиынтығы.
34
Шаң дайындау жүйелерінің жұмысын бағалау және оның жану тиімділігін анықтау үшін фракция өлшемі бойынша шаңның үлестірілуін білу қажет.
Фракция бойынша шаң анализін стандартты саңылау өлшемі бар елек жиынтығынан өткізу арқылы жүргізеді. Нәтижесінде ш а ң н ы ң е л е у а н а л и з і н алады.
Елек түбіне сеткамен тартылған диаметрі 200 мм, биіктігі 50-80 мм цилиндр түрінде жасалады. Електің төменгі бөлігі жіңішкертілген, сол арқылы бір елек екіншісіне кигізіледі (3.13 сурет). Електің жоғарғы бөлігі қақпақпен жабылады.
Електің сеткасы стандартты өлшемдегі сымнан жасалады, оның диаметрі саңылау өлшеміне байланысты. Қазандық техникада електер саңылаулардың сызықтық өлшемімен сипатталады. Електің келесі өлшемдері жиі қолданылады (3.1 кесте).
Кесте 3.1. Шаңды анализдеуге арналған електердің өлшемі 1см
ұзындықтағы саңылаулардың өлшемі
1см2 аудандағы саңылаулардың өлшемі
Саңылаулардың сызықтық
өлшемі, мк
Сымның диаметрі, мк
30 50 70 80 100
900 2500 4900 6400 10000
200 120 90 75 60
130 80 55 50 40
Шаң сынамасы електер жиынтығынан үлкен өлшемдісінен бастап, кішісіне қарай өткізіледі. Сынама шаңы електің берілген өлшеміндегі қалдығы сынаманың жалпы салмағынан пайыз бойынша сипатталады және Rx әрпімен белгіленеді. Х индексі саңылау өлшемін көрсетеді. Мысалы, R90=55% белгісі шаңның 55% 90 мк асатын өлшемге ие екендігін көрсетеді.
Шаңның аталған өлшемдегі електен өтуі Dк әрпімен белгіленеді. Електің әр өлшемі үшін қатынас дұрыс
(3.2)
35
Шаңның фракциялық құрамын қалдық көлемімен және өту көлемімен де сипаттауға болады. Шаңдайындау техникасында шаң жіңішкелігін бағалау електегі қалдықпен анықталады.
Ш а ң н ы ң ұ н т а қ т а л у с и п а т т а м а с ы . Електік анализінің мәліметтері толық емес ұнтақталу сипаттама құруға мүмкіндік береді, ол електе қалған қалдық көлемінің тәуелділігін бөлшектердің өлшем функциясы ретінде сипаттайды (3.14 сурет). Бұл сипаттамада 40 мк аз, шаңның фракциялық құрамының мәліметтері жоқ, себебі бұл облыс електік анализбен анықтала алмайды.
Шаң өлшемі азайған сайын електің берілген өлшеміндегі қалдық мәні артып, бөлшек өлшемі нөлге тең кезінде, шекті мәні 100% ұмытлуы тиіс екендігі анық. Бұл облыстағы қисық формасы арнайы лабораториялық зерттеу нәтижесінде құрылады (ауа ағыны, седиментация, микроанализ және т.б.).
Шаң бөлшектері өлшемдерінің барлық диапозоны үшін құрылған шаңның ұнтақталу сипаттамасы толық деп аталады (3.15 сурет).
3.14-сурет. Шаң көмірінің толық емес ұнтақталу сипатамасы.
1- қоңыр көмір (шарлы диірмен); 2-тас көмір (шахталық диірмен).
3.15-сурет. Көмір шаңының толық ұнтақталу сипаттамасы.
Ұнтақталу сипаттама бөлшектенудің белгілі физикалық заңын анықтайды және математикалық тұрғыдан өрнектеледі:
(3.3)
мұнда х - бөлшек өлшемі (елек саңылауы), мк;
b, п - тұрақты коэффициенттер: b-бөлшектеу жіңішкелігін анықтайды, ал, п - шаңның ішкі құрылымы.
(3.3) теңдеуінде екі тұрақты өлшем бар, оларды анықтау үшін електің екі өлшемінде қалған қалдықтың мәнін білу қажет. Бұл, екі қалдық бойынша толық бөлшектеу сипаттамасын құруға мүмкіндік береді.
36
Қазандық техникасында әдетте шаң сапасы електерде қалған R200 және R90 қалдықпен бағаланады.
Бұл електердегі қалдық және (3.3) теңдеу мәліметтері бойынша коэффициенттер мәні келесідей болады:
90 lg200
ln100 100 lg
ln lg
90
200 R
n R
, (3.4)
90
ln100 90
1
b n R . (3.5)
(3.5) коэффициент мәнін (3.3) теңдеуіне қойған кейін кез-келген електегі қалдық мәнін R90 арқылы білдіруге болады:
x n
x
R R
90 90
100 100 (3.6)
Бұл байланыс екі електің қалдығын береді, мысалы R n
R
27 , 2 90
200 100 100
(3.7)
Берілген диірмен құрылғысы үшін п коэффициенті х=60-200 мк диапозонында тұрақты. Сондықтан, (3.6) теңдеуді пайдалана отырып, електегі бір қалдық бойынша шаң сипаттамасын құруға болады. Өлшемі 40-60 мк аз шаң құрамы үшін п коэффициенті шаң жіңішкелігі артқан сайын артады. Бірақ теориялық есептер кезінде коэффифиент мәнін шартты түрде дәнді сипаттаманың барлық диапозонында тұрақты ретінде қабылданады.
Ұнтақталу сипаттама (3.3) теңдеуінен шаң бөлшектерінің ірілігі бойынша таралу тәуелділігін алуға болады. Шыныменде, Rx =f(x) қисығының Rx ординатасы х үлкен барлық өлшемді бөлшектердің қосындысын білдіреді.
Сәйкесінше, ұнтақталу сипаттма бөлшектердің ірілік спектрі бойынша интералдық қиысығы болып табылады. Сондықтан бөлшектердің ірілігі бойынша таралу заңын анықтау үшін (3.3) теңдеуін диференциалдап, кері таңбамен ауыстыру қажет
% 100 n 1 bxn
x bnx e
dx
у dR (3.8)
3.16 суретте шаңның ұнтақталу сипаттамасы берілген және оған сәйкес келетін (3.3) және (3.8) теңдеулері бойынша құрылған бөлшектердің ірілігі бойынша спектр қисықтығы келтірілген. Графиктен көріп отырғанымыздай шаңда өлшемі 20-40 мк болатын бөлшектер басым.
37
Шаң бөлшектердің ірілігі бойынша үлестірілу формасы (3.8) теңдеуден көріп тұрғадай айтарлықтай деңгейде п коэффициентінің мәнімен анықталады. n<1 кезінде қисық максимумға ие, себебі х артқан сайын xn-1 функциясы артады, ал
bxn
e мәні азаяды. п=1 кезінде (3.3) және (3.8) теңдеулер тек тұрақты b коэффициентімен ажыратылады.
Бұл жағдайда фракцияның көп бөлігінің өлшемі нөлге жақын болады (3.16 сурет ). n<1 кезінде х азайған сайын (3.8) теңдеудің оң жақ бөлігі шексіздікке ұмтылады.
Бұл п<1 кезінде шаңда жіңішке фракциялар көп дегенді білдіреді (яғни шаң тым ұсақталған).
Отынды жағу үлкен бөлшектердің жану шартымен анықталады, сондықтан шаңды тым ұсақтау жану процессін жақсартпайды, тек ұнтақтауға кететін энергия шығынын арттырады. Бұдан шығатын қорытынды тым жіңішке фракциялар мөлшері төмен шаң өндірген дұрыс. Бұл шартқа n>1 сипаттамасы жауап береді.
Шарлы, барабанды диірмендерде п мәні 0,8-1,2 шамасында, ал шахталық диірменде 1,2-1,5. Осылайша шахталық диірмендер бір текті құрамдағы шаң өндіреді.