Книга написана по результатам изучения движения и зависания топлива более 80 бункеров для хранения твёрдого топлива. В тексте уголь представляет поведениевсех трёх видов твёрдого топлива (уголь, сланцы, торф).
Работам по обследованию бункеров предшествовал опрос 37 электростанций, из них: 20 сообщили, что зависание топлива в бункерах – это основная проблема; 16 сообщили, что проблема как в зависании на стенках, так и в образовании сводов на выходе на питатель; и только одна сообщила об отсутствии вышеуказанных проблем. Зависание приводит к сокрушению объёма бункера до 20% от проектного, возможности самовозгорания угля и необходимости почти непрерывной работы двумя нитками топливоподачи без резерва, а образование сводов – к нарушению режима котла, требует привлечения дополнительных рабочих для шуровки, ускоряет износ шаров мельниц и др. Применяемые побудительные устройства не всегда эффективны, так как при их установке часто не учитывают процессы, происходящие в бункерах.
Несмотря на большое количество публикаций по данному вопросу, не удалось найти работы, которая содержит наблюдения на реальных бункерах для углей или сходных сыпучих материалов.
Книги [Л1, Л2, Л4] – это классика по данной теме, но во всех этих работах теория движения построена на замерах сопротивления сдвигу в лабораторных условиях и наблюдениях на моделях¸а слипание учитывается только поправочным коэффициентом в расчётах, хотя сопротивление сдвигу в результате слипания углей в корне отличается от сопротивления, вызванного трением угля по углю.
По рекомендациям A. Jenike, (США, [Л1]) с конца 50-х годов на электростанциях США строятся круглые бункера с высокой нижней конической частью, выходящей непосредственно на питатель с углом наклона 74º-75º, выполненной из нержавеющей стали.
Предполагалось, что такая конструкция приведёт к массовому истечению и движению топлива вдоль стен и их полировки. Как признают сейчас американские специалисты, не только нет движения топлива вдоль стен, но наблюдается налипание на этих поверхностях.
В существующей библиографии [Л1, Л2] движение сыпучих в бункерах определятся как истечение, т. е. прохождение через выходное отверстие и его влияние на движение сыпучего материала в бункере. Понятие «истечение» сохранилось от бункеров, применявшихся на строительных площадках с периодическим открытием и высыпанием (истечением) материала в открытое пространство.
В топливных бункерах нет свободного истечения, т.к выход топлива ограничивается и определяется производительностью питателя. Процессы, происходящие в бункерах, и сопутствующие им положения можно определить следующим образом:
Сработка – вместо истечения. Сработка – это изменение объема топлива в бункере в ходе поступления топлива на питатель. Сработка – более широкое понятие, чем истечение, т.к. кроме движения учитывает зависание, внутренний сдвиг и внешний сдвиг (обрушения).
Зона сработки – часть бункера, из которой поступает топливо на питатель.
Зона сдвига – место в бункере, где создаются условия для перехода топлива из состояния сплошного тела в сыпучий материал.
Зона зависания – часть бункера, в которой осталось топливо при максимальном снижении уровня.
Сдвиг внешний – сдвиг объёма с разрушение связей по граничным контактным поверхностям неподвижной массы иобрушение его в свободное пространство воронки. Наблюдается визуально.
Сдвиг внутренний – сдвиг объёма, граничащего с основным потоком, с разрушением связей между частицами, переходом в движение и объединением двух потоков. Определяется посредством измерения скорости потока.
Движение – перемещение частиц или объёмов в организованном потоке, обладающем контуром, диаметром (постоянным или переменным) и скоростью.
Первоначальный поток – поток, начинающийся в месте выхода угля на питатель и образующийся после окончания загрузки.
Смежный поток – поток, образующийся в результате внутреннего сдвига.
Основной поток – поток, объединяющий первоначальный и смежный потоки.
Пульсация – воздействие смежного потока на основной, приводящее к его торможению или полной остановке.
Зависание угля (Coals Stagnancy).
Угольные потоки (Coal Flows).
Массовый поток (Mass Flow) – движение частиц в объёме всего бункера.
Массовый поток в ограниченном объёме – см. часть 2, раздел Потоки.
Ограниченный или местный поток (Local Flow) – движение частиц в ограниченном объёме бункера или «вторичного» бункера.
Угол сдвига – это угол наклона плоскости касательной к контуру поверхности смещения объёма.
Периодическая или полная сработка – это сработка с максимальным снижением уровня, которая производится с целью исключить слёживание угля и выполняется с промежутками времени, установленными для каждого конкретного случая.
Эксплуатационная характеристика бункера обозначена:
Ки – коэффициент использования объёма,
и определяется:
Ки = Uф/Uпр, где: Uф – фактический объем. Uпр. – проектный объём.
В дальнейшем будет применен также для оценкиэффективности побудительных устройств и др. мер улучшения работы бункеров.
Используемые обозначения: D, D1….d – диаметры потока.
α – угол скольжения угля по углю.
ἀ – угол сдвига.
β – угол наклона стены бункера к горизонту.
τ – сопротивление сдвигу.
τ0 – начальное сопротивление сдвигу.
σ – нормальное напряжение.
φ – угол внутреннего трения.
ƒт – коэффициент внутреннего трения.
ƒс – коэффициент связности.
ү – насыпной вес.
Vg – скорость потока.
Vh – скорость снижения уровня.
Ар – зольность на рабочую массу.
Wp – влажность на рабочую массу.
F1, F2 – контуры потока.