Процесс прессования угля в штемпельных прессах

Штемпельные прессы применяют для изготовления брикетов из мелочи бурого угля без добавки связующих веществ. При этом штемпель совершает поступательно-возвратные движения в формовочном канале пресса (рис. 179). Во время хода вперед штемпель проталкивает уголь в формовочный канал и спрессовывает его в брикет, одновременно перемещая находящиеся в канале брикеты и выталкивая из канала один из них. При ходе штемпеля назад происходит упругое расширение вновь образованного брикета и подача угля в головку пресса.

Давление штемпеля (рис. 180) проявляется от точки входа его в формовочный канал (положение II) до точки отрыва от брикетов (положение V) при отходе назад. Точки начала продвижения брикетов в формовочном канале III, максимального давления d и давления в крайнем положении штемпеля IV отмечены характерными изгибами кривой.

Процесс прессования угля в штемпельных прессах

Подпор (противодавление) штемпелю создают брикеты, находящиеся в формовочном канале, за счет сил трения их о стенки канала, сопротивления поперечному сжатию на участке суживающейся части канала (букеля) и сопротивления движению брикетов в желобе за пределами формовочного канала.

Противодавление зависит от скорости прессования, крупности, влажности и температуры угля, формы брикетов, длины формовочного канала, размеров букеля и других факторов. Суммарное влияние их обусловливает изменение давления прессования в широком диапазоне — от 600 до 2000 кГ/см2. В частном случае, когда стенки формовочного канала параллельны, противодавление брикетов вычисляется по формуле

где p1 — давление штемпеля в крайнем положении (0,4—0,7 от максимального давления р2, кГ/см2);

p3 — давление в конце формовочного канала, кГ/см2;

е — основание натуральных логарифмов;

а = eu u/F, см-1 (e — коэффициент бокового давления (0,5—0,6); u — коэффициент трения; u — периметр формовочного канала, см; F — площадь поперечного сечения формовочного канала, см2);

l — длина формовочного канала, измеряемая от положения IV торца штемпеля до конца канала, см.

Давление брикетов рн на стенки формовочного канала в течение всего хода штемпеля изменяется на 10—15% и может считаться практически постоянным для данного давления прессования. В общем случае максимальное значение давления в начале проталкивания брикетов выражается интегралом

где b — ширина стенки формовочного канала, см;

р — осевое давление штемпеля в сечении, проведенном на расстоянии х от устья канала, кГ/см2.

Работа прессования определяется по диаграмме прессования (см. рис. 180)

Для приближенных расчетов работа прессования принимается равной произведению объема брикета на давление прессования.

Производительность штемпельного пресса

где n — число ходов штемпеля в минуту (55—160).

i — количество штемпелей в прессе (1—4);

g — вес брикета, кГ.

Производительность пресса зависит от толщины брикетов и числа ходов штемпеля. С увеличением толщины брикетов производительность пресса возрастает, однако прочность их уменьшается.

Толщина брикетов из молодых бурых углей не должна превышать 50—55 мм, из старых — 40—45 мм.

Продолжительность пребывания брикетов в канале пресса определяется по формуле

где l — рабочая длина канала, мм;

z — глубина захода штемпеля в канал, мм;

h — толщина брикета, мм;

n — число рабочих ходов штемпеля в минуту. Число повторных сжатий брикетов за время пребывания их в канале

В среднем брикеты находятся в канале пресса под действием постепенно падающего давления в течение примерно 12—16 сек. и подвергаются сжатию 16—20 раз, в том числе на начальном участке канала и в букеле 4—6 и на участке расширения канала 12—16 раз.

Производительность прессового цеха Q, оборудованного штемпельными прессами, с учетом остановок на ремонт, замену матриц и потери брикетов в виде боя определяют по формуле

где k' — коэффициент неравномерности (1,10—1,15);

g — вес брикета, кГ;

i — число штемпелей;

n — число ходов штемпеля в минуту;

k — коэффициент, учитывающий время на ремонт по отношению к суточной работе пресса (одноштемпельные прессы 10%, двухштемпельные 6—8%);

t1 — время для замены матриц пресса (одноштемпельные прессы 2—3 час., двухштемпельные 3—4 час.);

t2 — срок службы матриц пресса между заменами (при прессовании молодых бурых углей 3—4 суток);

b — коэффициент, учитывающий снижение производительности прессового цеха за счет боя брикетов и мелочи (~ 5%).

Для брикетирования в штемпельные прессы должен подаваться уголь (сушенка) определенной крупности, влажности и температуры в зависимости от физических свойств угля и назначения брикета. Крупность сушенки принимается от 0—1 до 0—6 мм, влажность — от 8 до 20%, температура — 45—60°. Мелкие классы угля должны иметь пониженную влажность и брикетироваться при более высоком давлении прессования (табл. 128).

От температуры сушенки зависит температура брикетов (табл. 129). Прессование «холодной» сушенки вызывает повышение давления прессования и может быть причиной перегрузки пресса. Слишком высокая температура сушенки недопустима по условиям безопасности; кроме того, брикеты, изготовленные из «горячей» сушенки, требуют больше времени на охлаждение.

Характеристика сушенки углей на действующих брикетных фабриках и качество брикетов приведены в табл. 130—131.