Недостатки: дороже при сооружении.

Наклон стенок бункеров выбирают с учетом угла естественного откоса материалов. Ямные бункера для скрапа часто имеют вертикальные стенки.

Расчет количества бункеров

Количество бункеров определяют на основании требуемого общего их объема

, (1)

где P – суточная производительность цеха (участка), т продукции/сут;

q – удельный расход сыпучего материала для производства 1 т продукции, т материала/т продукции;

t_зап – запас материала в бункерах (время работы накопителя), ч.

r – удельная насыпная масса материала, т материала/м³.

Количество рабочих бункеров

, (2)

где V_б – геометрический объем типового бункера, м³;

h_и – коэффициент использования геометрического объема бункера (для ямных бункеров для скрапа h_и = 1,2; для остальных бункеров – h_и = 0,8).

Пример расчета количества бункеров для доменной печи

Коксовые бункера. Коксовых бункеров обычно два, а иногда четыре (шесть бункеров для доменных печей от 5000 м³). Удельная вместимость бункеров принимается приблизительно из расчета 0,7 м³ на 1 м³ полезного объема печи. Вместимость одного бункера 300-650 м³. Запас кокса рассчитывается на 6-12 ч работы доменной печи. Угол наклона стенок бункера 45°.

Рудные бункера. Количество бункеров для рудных материалов рассчитывается из заданной производительности доменной печи. Удельная вместимость бункеров при подаче материалов железнодорожным транспортом принимается из расчета 2,5 м³ на 1 м³ полезного объема печи. Объем одного бункера 250 м³. Запас рудных материалов рассчитывается на 20-24 часа работы печи (при транспортировании на дальние расстояния) или на 8-12 часов (при конвейерной подаче с близко расположенных фабрик подготовки сырья).

Пример. Рассчитать количество бункеров под агломерат для доменной печи полезным объемом 2002 м³ (КИПО равен 0,52 м³/(т/сут).

Предположив, что аглофабрика расположена недалеко от доменного цеха, но подача осуществляется железнодорожным транспортом, примем запас агломерата в бункерах на 15 часов работы печи. Расход агломерата на 1 т чугуна (из расчета шихты) равен 1,62 т агломерата/т чугуна). Насыпная масса агломерата 1,72 т/м³.

Решение.

По заданной величине КИПО и полезному объему доменной печи находим ее суточную производительность

.

Количество бункеров определим по уравнению 1

.

Предусматривая сооружение бункеров для агломерата геометрическим объемом 250 м³ находим их число по формуле 2

.

Здесь 0,8 – коэффициент использования геометрического объема бункера. Принимаем 12 бункеров с учетом их двухрядного расположения.

При 12 бункерах в работе предусматриваем два бункера в ремонте (в резерве).

Определим действительный запас агломерата. Из уравнения 1 следует, что

.

Определив величину V_S из уравнения 2

окончательно получим

часов.

Определение давления материала на затвор и стенки бункера

При проектировании или выборе затворов и питателей часто нужно знать величину давления сыпучего материала по высоте бункера. В сыпучих материалах внутреннее трение между частицами уменьшает давление на затвор. На рис. 2 приведена схема для расчета давления груза на затвор и стенки бункера.

Рассмотрим горизонтальное сечение на глубине y от поверхности, при этом давление на горизонтальную плоскость, расположенную на расстоянии y от поверхности выразим через q, а давление на вертикальную плоскость на этом же уровне, через q_x. На уровне y + dy давление на горизонтальную плоскость составит q + dq. Изменение давление на высоте dy происходит под действием разности веса материала и силы трения о боковую поверхность бункера.

Рисунок 2 – Схема для расчета давления груза на затвор и стенки бункера

Таким образом, на приведенной схеме:

q, q + dq, q_x – удельные давления на соответствующих поверхностях выделенного объема;

dF – равнодействующая сил трения;

dG – вес выделенного объема;

S – площадь затвора или столба шихты.

Уравнение равновесия выделенного объема: S Y =0, т.о.

. (3)

В приведенном уравнении

, (4)

где L – периметр выделенного объема;

m – коэффициент внутреннего трения (m = tg j, где j – угол внутреннего трения).

Используя зависимость 4, получим

. (5)

Коэффициент подвижности материала можно вычислить по формуле Ренкина

. (6)

Заменив величину q_x = k × q в уравнении 5, окончательно получим

. (7)

Выполним разделение переменных, получим

. (8)

Используя понятие гидравлического радиуса столба материала (отверстия, затвора) R = S / L, получим (разделив и числитель, и знаменатель на S)

. (9)

Окончательно получим

. (10)

Проинтегрируем

. (11)

Используя интеграл

,

получим

. (12)

Используя интеграл

,

получим

. (13)

Используя зависимости 12 и 13, получим

. (14)

Определим постоянную интегрирования C. При y = 0 величина q = 0. Тогда

.

Таким образом, C = 0.

Преобразуем зависимость

.

Проантилогарифмируем

,

Тогда давление на площадки на любой глубине

. (15)

При y = H

. (16)

Для глубоких бункеров принимая во внимание, что

получим формулу Янсена

. (17)

Зная q и q_x можно определить давление на наклонную стенку бункера.

Рисунок 3 – Схема для расчета давления груза на затвор и стенки бункера

Выполним очевидные преобразования:

;

;

;

;

;

;

.

Таким образом, давление на наклонную стенку бункера можно найти из

. (18)

Процессы истечения и сводообразования в бункере

Истечение бывает нормальным, сплошным и гидравлическим.

Процесс нормального истечения насыпного груза через выпускное отверстие в дне бункера происходит так, как показано на рис. 4а и рис. 4б при симметричном и боковом расположении отверстия.

В обоих случаях в движение приходит вертикальный столб груза над отверстием, вследствие чего на поверхности груза образуется воронка, по которой по мере истечения ссыпаются частицы. При расположении выпускного отверстия вблизи вертикальной стенки бункера груз скользит вдоль последней, и образующаяся воронка имеет не симметричную форму (рис. 4б).

По опытным данным истечение груза через симметрично расположенные отверстия бункера происходит в следующем порядке (рис. 4в): сначала высыпается часть 1, имеющая в зависимости от формы отверстия форму конуса или клина, затем расположенная над нею часть 2, имеющая форму эллипсоида, затем сдвигается часть 3 и далее части 4, так что к моменту окончания процесса в нижней части бункера образуется воронка из частей 5, заполняющая и «мертвое» пространство. Наименьший угол наклона стенки в нижней части бункера, при котором «мертвое» пространство не образуется и груз высыпается без остатка, зависит от коэффициента трения груза о стенку, возрастая с его увеличением. Например, для сортированного угля этот угол составляет 45°-50°, для мелкого угля 60°, для руды не менее 65°.

Для большинства стационарных бункеров характерно нормальное истечение (рис. 4а и рис. 4б).

а) истечение нормальное симметричное; б) истечение нормальное боковое;
в) порядок истечения; г) сплошное истечение; д) образование объема обрушения

Рисунок 4 – Схемы процессов истечения материалов

Нормальное истечение. В движение приходит вертикальный столб груза над отверстием, вследствие чего на поверхности груза образуется воронка, по которой по мере истечения ссыпаются частицы. Для большинства стационарных бункеров характерно нормальное истечение.

На рис. 4г показано сплошное истечение. Все частицы груза в бункере находятся в движении. Свободная поверхность груза не имеет четко выраженной воронки. Все точки этой поверхности опускаются одновременно, причем скорость опускания отдельных частиц носит стохастических характер. При сплошном истечении в бункере отсутствуют застойные зоны, что позволяет выравнивать поток насыпного груза, поступающего в бункер неравномерно. Такое истечение имеет место при пропуске насыпных грузов через бункер, стенки которого наклонены к горизонту под углом 70°-80°. В заполненных бункерах со сплошным истечением при открытии выпускного отверстия вначале истечение является нормальным, затем зона движущихся частиц груза расширяется (рис. 4д), образуя так называемый объем обрушения. Когда границы объема обрушения достигнут стенок бункера, возникает сплошное истечение. Материал хорошо перемешивается.

Сплошное истечение. Все частицы груза в бункере находятся в движении. Свободная поверхность груза не имеет четко выраженной воронки. Все точки этой поверхности опускаются одновременно, причем скорость опускания отдельных частиц носит стохастических характер.

Дата добавления: 2015-07-19