Охолодження вугілля перед пресуванням

Вугілля після сушіння має високу температуру. У паровій трубчатій сушарці воно нагрівається до 75-85^о С. При цій температурі вугілля продовжує віддавати вологу. Виділення вологи сухого вугілля чревате ростом пружності водяних парів при пресуванні. В результаті брикети, що виходять з пресу, миттєво здобувають велику кількість дрібних тріщин, що знижує їх міцність.

Висока температура сухого вугілля зменшує опір у пресовому каналі і збільшує нагрівання формувальних частин прес-форми. Охолодження сухого вугілля до 40-50°С сприяє роботі штемпельних пресів. Воно також сприяє руйнуванню грудок вугілля, що утворилися в процесі сушіння, а також вирівнюванню вологості у всіх класах крупності.

Охолодження сухого матеріалу є обов'язковою операцією перед брикетуванням бурого вугілля, яке іде для енергетичних потреб. Якщо брикети виготовляються для технологічних цілей, ця операція виключається. Підвищена температура вугілля при пресуванні компенсує погіршення пластичних властивостей, викликане глибоким підсушуванням. При напівкоксуванні висока тепломісткість брикетів сприяє протіканню термохімічних процесів.

Для охолодження сухого вугілля на брикетних фабриках застосовують системи з охолодженням у шарі (охолоджувальні скребкові конвеєри із суцільним дном, жалюзійні охолоджувачі) і у зваженому стані (барабанні охолоджувачі, охолоджувальні конвеєри із дном, що просіває, і “киплячим шаром”). Перша система менш ефективна, вимагає великого часу охолодження, великогабаритна. Охолодження у зваженому стані дає кращі техніко-економічні показники. Кожна система охолодження обладнається надійною знепилюючою установкою, а також апаратурою для очищення вентильованого повітря.

Охолодження в жалюзійних охолоджувачах здійснюється шляхом повільного і рівномірного проходження вугілля по охолоджувальних елементах без затримки (див. рис. 7.4). Останні заповнюються так, щоб з них сходив надлишок сухого вугілля. В барабанних охолоджувачах у результаті протитоку холодного повітря розпушене сухе вугілля охолоджується швидше, чим у жалюзійних. Дрібне вугілля вивантажується через ланку, що просіває, барабана на відстані 0,75 його довжини, а велике рухається до кінця охолоджувача.

Використання конвеєрів різних конструкцій для цілей охолодження вугілля - найбільш зручний і простий метод. Особливо задовільні результати досягаються в скребкових конвеєрах з “киплячим шаром”, що працюють у блоці із трубчатою паровою сушаркою. Сухе вугілля завантажується на верхню гілку скребкового конвеєра, а потім переходить на нижню. Днище обох гілок виконано із щелевидного сита розміром 1-1,5 мм. Через сито продувається повітря (витрати 0,25 м³ на 1 кг сухого вугілля). Така інтенсивність продувки дозволяє знизити температуру сухого вугілля з 85-90 до 40-45° С.

Пресування

Пресування – основний процес технології брикетування бурого вугілля. Для виробництва буровугільних брикетів найбільше поширення знайшли штемпельні преси.

Штемпельний прес (рис. 7.5) включає станину 1, пресову головку 2, пресуючий механізм 3 і привод 6. Станина служить основою для всіх частин преса, що рухаються,. Вона встановлюється на потужному залізобетонному фундаменті 7.

У головці (рис. 7.6) проходять горизонтальні канали 2, у яких розташовуються прес-форми 1. У прес-формах здійснюється власно пресування. Зверху горизонтальні (матричні) канали обмежені шарнірно закріпленою натискною плитою 3. Нижня площина натискної плити опирається на прес-форми. Це дозволяє змінюючи положення натискної плити у вертикальній площині і регулювати висоту формувального каналу й тиск пресування. Спеціальний регулювальний механізм складається із гвинта 4, що проходить через гайку 5, закріплену у верхній частині головки. Гвинт з однієї сторони впирається в зовнішню частину натискної плити, а з іншої - зв'язаний через черв'ячну передачу з маховиком 6. У новітніх конструкціях пресів переміщення натискної плити з метою зміни тиску пресування здійснюється через гідравлічний натискний пристрій.

Пресуючий механізм забезпечує формування брикетів. Він складається (рис. 7.7) зі штемпеля 1, повзуна 2, шатуна 3, колінчатого вала 4 і маховика 5. Штемпель, виготовлений з високосортної сталі, кріпиться до повзуна. Останній з'єднується із шатуном через підшипник 6 і рухається по напрямних станини. Шатун через підшипник 7 закріплений на колінчатому валу. Як привод в сучасних пресах
застосовують високовольтні асинхронні двигуни з фазовим ротором потужністю 70-300 кВт. В промисловості застосовуються одно-, двох- і чотирьох штемпельні преса.

Матеріал, що надходить у штемпельний прес, стискується між торцем штемпеля і групою брикетів у матричному каналі. Тиск пресування розвивається за рахунок сил тертя брикетів у каналі і частково в лотку протягом певного часу. За один повний оберт колінчатого вала штемпель преса робить повний цикл зворотно-поступального руху. За цей період послідовно виконуються чотири операції: переміщення сухого вугілля із завантажувальної камери в матричний канал, пресування, проштовхування брикетів по матричному каналу та заповнення сухим вугіллям простору перед штемпелем.

Процес формування брикетів залежить від форми і розмірів елементів матричного каналу (рис. 7.8), який розділяється на п'ять зон: завантаження L_з, пресування L_п, прямого L_пб і зворотного L_об букеля, витримки L_в.

Зона завантаження служить для прийому певної маси сухого вугілля із завантажувальної камери преса. В зоні пресування відбувається первинне формування матеріалу в брикет заданої форми й маси.

В зоні прямого букеля шляхом місцевого звуження матричного каналу на заданій довжині відбувається поперечне обтиснення брикету - об'ємне формування. В результаті додаткового бічного стиску збільшується протитиск у формувальному каналі та тиск пресування, зростають щільність і міцність брикетів. Букель впливає на розподіл бічного і осьового тисків. Якщо бічний тиск в середньому по довжині матричного каналу становить 30-35%, то в букельній частині воно досягає 50-60%.

Оптимальні розміри прямого букеля (довжина і висота) у конкретному випадку встановлюються методом підбора. Залежно від властивостей сухого вугілля критерієм правильного вибору є одержання брикетів встановленої якості. За даними практики, для молодого бурого вугілля букель приймається довжиною 120-150 мм і висотою 3-5 мм. Зі збільшенням зольності і щільності вугілля висота букеля зменшується, іноді до 1-2 мм, а довжина збільшується на 30-50%.

Зона витримки брикетів під тиском - призматична частина каналу. Вона служить для стабілізації брикетоутворюючих зв'язків в результаті релаксації внутрішніх напружень при переході пружних деформацій у пластичні.

У зворотному букелі відбувається зняття в брикетах основної частини залишкових внутрішніх напружень в результаті пружного розширення. Оптимальні розміри зворотного букеля встановлюються підбором залежно від властивостей сухого вугілля. Розміри прямого і зворотного букелей не завжди збігаються між собою.

Число ходів штемпеля визначає тиск пресування: зі збільшенням воно падає і навпаки. Охолодження матричного каналу сприяє росту тиску пресування. Збільшення товщини брикетів завжди знижує його міцність або викликає необхідність значного збільшення тиску пресування. На пресування в штемпельному пресі впливає тертя брикетів об стінки прес-форм. Коефіцієнт тертя залежить від властивостей бурого вугілля, вологості і температури сухого вугілля, його абразивності.