Зниження пожежонебезпечності в системах пилоприготування вугільного палива - Автореферат

Проте поряд з головною позитивною якістю вугілля - наявністю власних запасів в Україні - маємо й головний недолік - високу пожежонебезпечність у процесі приготування пиловугільного палива. В нормативних документах України вказано, що все вугілля та його пил схильні до самозагоряння. Незважаючи на більш ніж столітній період її вивчення, природа самозагоряння вугілля, на жаль, поки що залишається нерозкритою. Одним з чинників, що впливають на загоряння при помелі вугілля у млині, є поєднання наявності великої кількості теплової енергії в зоні зіткнення молольних тіл і фізико-хімічних змін органічних речовин вугілля під дією механічної енергії. визначити умови загоряння вугілля у млині в зоні удару молольних тіл;Так, наприклад, пожежа і вибух у помольному агрегаті, що сталися на "Bassel Group LLS" (колишня КАРГРЕС-1), Республіка Казахстан, призвели до важких травм людей і руйнування обладнання. в 2003-2009 рр. сталося більше 100 пожеж з різних причин, частина з котрих повязана із самозагорянням або загорянням вугілля і вугільного пилу в помольних агрегатах. Показано необхідність подальшого дослідження механізму виділення теплової енергії, отриманої в результаті дисипації кінетичної енергії в зоні зіткнення молольних тіл, з метою розробки заходів зі зниження пожежонебезпечності в системах пилоприготування вугільного палива в кульових млинах. Це повязано з тим, що всі молольні тіла у млині мають однаковий розмір. монофракційність молольних тіл має низьку ефективність помелу і підвищену ймовірність зіткнення крупних куль, що може привести до виділення великої кількості тепла в зоні їх удару і загоряння вугілля у млині. у шарах пилових відкладень механізми виникнення пожежі також можуть відрізнятися. Вираз характеризує швидкість реакції окислення вугілля за температури Т, тому часто в літературі використовується назва константа швидкості реакції окислення вугілля за температури Т для всього комплексу . Ці висновки дозволяють визначити властивості вугілля марки Т, температура тління якого становить 573 К. для вугілля інших марок, при вмісті летких речовин більше 12 % (таке вугілля видобувається на 88 % шахтах України), самозагоряння може статися при набагато тонших шарах пилових відкладень.В дисертаційній роботі вирішено актуальну наукову задачу зниження пожежонебезпечності в системах пилоприготування вугільного палива шляхом ліквідації умов самозагоряння пилових відкладень і оптимізації асортименту молольних тіл, що забезпечує ефективний помел з виключенням можливості загоряння вугілля. На основі аналізу пожежонебезпечності систем пилоприготування вугільного палива встановлено необхідність проведення теоретичних й експериментальних досліджень методів ліквідації самозагоряння пиловідкладень та загоряння подрібнюваного вугілля в помольних агрегатах. Розроблено теоретичні основи оптимального вибору асортименту молольних тіл, які забезпечують ефективний помел з виключенням можливості загоряння вугілля. Розкрито механізм дисипації енергії при зіткненні в кульовому млині сферичних робочих тіл, що супроводжується зміною структури вугілля і його пластифікації, виділенням тепла і летких речовин, достатніх для загоряння. Для запобігання інтенсивній механодеструкції вугілля в умовах Зміївської ТЕС необхідно обмежити розмір молольних тіл до 40 мм, а розмір частинок вугілля, що подається на помел, до 25 мм.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

В дисертаційній роботі вирішено актуальну наукову задачу зниження пожежонебезпечності в системах пилоприготування вугільного палива шляхом ліквідації умов самозагоряння пилових відкладень і оптимізації асортименту молольних тіл, що забезпечує ефективний помел з виключенням можливості загоряння вугілля.

На основі аналізу пожежонебезпечності систем пилоприготування вугільного палива встановлено необхідність проведення теоретичних й експериментальних досліджень методів ліквідації самозагоряння пиловідкладень та загоряння подрібнюваного вугілля в помольних агрегатах.

Теоретично встановлено залежність пожежонебезпечної товщини пилових відкладень від розміру вугільних частинок і температури навколишнього середовища. Експериментально встановлено, що для умов системи пилоприготування Зміївської ТЕС товщина шару не повинна перевищувати 7 мм.

Розроблено теоретичні основи оптимального вибору асортименту молольних тіл, які забезпечують ефективний помел з виключенням можливості загоряння вугілля. Доведено, що асортимент молольних тіл повинен відповідати розподілу Розена - Раммлера.

Розкрито механізм дисипації енергії при зіткненні в кульовому млині сферичних робочих тіл, що супроводжується зміною структури вугілля і його пластифікації, виділенням тепла і летких речовин, достатніх для загоряння. Це дозволило встановити, що використовування робочих тіл діаметром, більшим за 47 мм, при помелі пісного вугілля приводить до його загоряння.

Визначено максимальні розміри молольних тіл і частинок вугілля з позицій пожежобезпечності. Для запобігання інтенсивній механодеструкції вугілля в умовах Зміївської ТЕС необхідно обмежити розмір молольних тіл до 40 мм, а розмір частинок вугілля, що подається на помел, до 25 мм.

Визначено умови загоряння пісного вугілля у процесі його помелу. Експериментально встановлено, що напруження при зіткненні куль більше 50 МПА, сумарна тривалість контакту понад 14-16 с приводять до розігрівання зони дроблення понад 573 К та емісії летких речовин понад 4 - 4,5 %.

Встановлено залежність температури в зоні помелу й емісії летких речовин від асортименту робочих тіл кульового млина. При цьому встановлено, що перехід від використовування куль одного розміру (сумарна маса m = 90 т, D =40 мм - 100 %) до композиції (m = 90 т, D = 40 мм - 30 %, D = 30 мм - 35 %, D =15 мм - 35 %) дозволяє понизити на 23 К температуру в зоні помелу пісного вугілля і в 1,32 рази ? емісію летких речовин.

Визначено температури самозагоряння та тління для різних фракцій вугілля марки Т, що використовується на Зміївській ТЕС. розроблені профілактичні заходи щодо зниження пожежонебезпечності упроваджені на системах пилоприготування Зміївської ТЕС. А саме: - недопущення пиловідкладень до критичної товщини, які залежать від конкретних умов їх створення та місцезнаходження;

- вибір асортименту молольних тіл, який унеможливлює зростання температур до небезпечних значень під час подрібнення вугілля у млині;

- рекомендовано розмір частинок вугілля, що подають на помел, який забезпечить зменшення тепловиділення у млині за рахунок підвищення ефективності помелу;

- виключення небезпечної концентрації вугільного пилу в млині;

- зниження небезпечної концентрації кисню в агрегатах помелу вугілля.

1. Морозов А. И. экспериментальные исследования процесса нагрева угля и выхода летучих продуктов при помоле твердого топлива в мельницах барабанного типа / А. И. Морозов // Науковий вісник УКРНДІПБ.- Київ, 2008. - № 2(18). - С. 186 - 190.

2. Баранов А. М. Оценка количества контактов мелющих тел и частиц материала, измельчаемого в шаровых мельницах / А. М. Баранов, А. И. Морозов // Науковий вісник будівництва (ХДТУБА) : матеріали І-го міжнародного науково-практичного семінару «Методи підвищення ресурсу міських інженерних інфраструктур». - Харків, 2004. - Вип. 26. - с. 210 - 214. (Здобувачем запропоновано математичну модель визначення кількості контактів молольних тіл та частинок матеріалу в залежності від їх розміру.)

3. Баранов А. М. оценка возникающих напряжений в измельчаемом материале при центральном соударении двух шаров / А. М. Баранов, А. И. Морозов // ХДТУБА. - Харків, 2004. - Вип. 27. - с. 51 - 55. (Здобувачем розроблена методика визначення тиску в шарі матеріалу, що подрібнюється.)

4. Баранов А. М. Влияние фракционного состава измельченного материала на величину энергии разрушения при помоле / А. М. Баранов, А. И. Морозов // ХДТУБА. - Харків, 2005. - Вип. 34. - с. 162 - 167. (Здобувачем визначено витрати енергії на руйнування частинок матеріалу в залежності від їх розміру).

5. Баранов А. М. Влияние ассортимента мелющих тел в мельницах барабанного типа на эффективность разрушения измельчаемого материала при помоле / А. М. Баранов, А. И. Морозов // Вісник національного технічного університету «ХПІ». - Харків, 2006. - Вип. 30. - с. 118 - 122. (Здобувачем запропоновано математичну модель визначення напруження в частках матеріалу, що виникає в результаті удару по них молольними тілами.)

6. Баранов А. М. Пожаробезопасность углей при их интенсивном измельчении / А. М. Баранов, А. И. Морозов // Проблемы пожарной безопасности (Университет гражданской защиты Украины). - Харьков, 2007. - Вып. 22. - с. 24 - 31. (Здобувачем визначено фізико-хімічні зміни органічних сполук вугілля під дією механічної енергії та використання їх для розробки методів зниження пожежної небезпечності процесу підготовки вугільного палива в помольних агрегатах).

7. Баранов А. М. Повышение взрывобезопасности при помоле твердого топлива в мельницах барабанного типа / А. М. Баранов, А. И. Морозов // Проблеми надзвичайних ситуацій: зб. наук. праць УЦЗ України. - Харків, 2007. - Вип. 6. - С. 29 - 39. (Здобувачем розроблено методи виключення небезпечної концентрації вугільного пилу в млинах).

8. Баранов А. М. Влияние на пожаробезопасность залегания пыли в конструктивных элементах агрегатов для помола угольного топлива / А. М. Баранов, А. И. Морозов, И. А. Баранов // Проблемы пожарной безопасности: сб. научн. труд. - Харьков, 2008. - Вып. 23. - с. 24 - 35. (Здобувачем запропоновано рівняння зміни температури в шарі вугільного пилу в часі).

9. Вопросы пожаровзрывобезопасности приготовления пылеугольного топлива с учетом изменения химического состава углей и развития деформаций генетического возврата: матеріали науково-технічної конференції [Актуальні проблеми наглядово-профілактичної діяльності МНС України], (Харків, 19 грудня 2007 р.) МНС України, Університет цивільного захисту України. - Х.: УЦЗУ, 2007. - С.42-45.

10. Збірник тез доповідей XLI науково-практичної конференції Української інженерно-педагогічної академії, (Харків, 28-29 січня 2008 р.) / М-во освіти і науки України, Українська інженерно-педагогічна академія. - Х.: УІПА, 2008. - С25-26.

11. Техногенна безпека. Теорія, практика, інновації : зб. тез за матеріалами міжнар. наук.-практ. конференції, 2008 р. - Л.: ЛДУ БЖД, 2008. - С.97-100.

12. Чрезвычайные ситуации: предупреждение и ликвидация : сборник тезисов докладов V Международной научно-практической конференции, (Минск, 2009). в 3 т. Т 1 / Ред.кол.: Э.Р. Бариев и др. - Мн., 2009. - С. 105-107.

13. Пожежна безпека - 2009: зб. тез доповідей за матеріалами ІХ міжнар. наук.-практ. конференції, 2009 р. - Л.: ЛДУ БЖД, 2009. - С.148-149.

14. Можливості використання методів механіки для розвязання питань безпеки в умовах надзвичайних ситуацій: зб. тез доповідей VIII міжвузів. наук.-практ. конф. (Харків, 11 грудня 2009 р.) / МНС України, Університет цивільного захисту України. - Х.: УЦЗУ, 2009. - С.11-12.

15. Наглядово-профілактична діяльність МНС України: матеріали наук.-техн. конф. (Харків, 16 грудня 2009 р.) / МНС України, Університет цивільного захисту України. - Х.: УЦЗУ, 2009. - С.61-63.