Главная
Новости
Ремонт
Каркасный дом
Несущие конструкции
Металлические конструкции
Прочность дорог
Дорожные материалы
Стальные конструкции
Воздухоопорные сооружения
Грунтовые основания




19.11.2018


17.11.2018


17.11.2018


11.11.2018


11.11.2018


11.11.2018


09.11.2018


05.11.2018


02.11.2018


26.10.2018





Яндекс.Метрика
         » » Энергоемкость и производительность получения заполнителя в непрерывном электроимпульсном процессе дробления горных пород

Энергоемкость и производительность получения заполнителя в непрерывном электроимпульсном процессе дробления горных пород

29.03.2016

Энергоемкость процесса электроимпульсной технологии дробления каменных материалов зависит от энергетических парам импульсных источников энергии и технологических парам электроимпульсного рабочего органа дробления. Изменение указанных парам в конечном счете при постоянстве характеристик исходного продукта приводит к вариации парам как предпробивной стадии развития разряда, так и дуговой стадии. В заключительной стадии развития разряда процессы разрушения определяются, главным образом, энергией, выделившейся в канале разряда за первый полупериод колебания тока, и временем ее выделения.
Исследования энергоемкости электроимпульсной технологии дробления в широком понимании сопряжены с целевым назначением, уровнем их проведения и степенью точности. Так, если преследуется цель энергетических сравнений самого принципа электроимпульсного разрушения с традиционно известными способами, то оправданными являются исследования энергоемкости, включая оценку энергии в дуговой стадии развития разряда, ее переход в энергию поля механических напряжений и последующей оценки затрат энергии на вновь образованные поверхности. При исследованиях энергоемкости электроимпульсной технологии дробления для сравнения между собой различных энергетических и технологических режимов на уровне физических исследований достаточным является оценка энергоемкости по расходу энергии за первый полупериод колебания разрядного тока.
В рамках исследований прикладного характера созданных электроимпульсных одно- или многоэлектродных рабочих органов дробления энергоемкость электроимпульсной технологии сравнивать наиболее оправданно, как показал многолетний опыт работы, по затратам энергии, связанным с зарядкой конденсаторных батарей импульсных источников энергии до заданного напряжения. Подобная оценка наиболее точно отражает энергопотребление и, при известных КПД зарядных устройств, позволяет с большей степенью точности прогнозировать энергопотребление электроимпульсных технологических линий промышленного назначения. Использование различного рода счетчиков активной мощности на данной целевой стадии оценки энергоемкости сопряжено с меньшей степенью точности в силу их функционального назначения и специфики зарядки конденсаторных батарей.
Проведены исследования энергоемкости электроимпульсной технологии дробления порфирита Медведского карьера Новосибирской области исходной крупности 40-120 мм с содержанием материала более 70 мм, равным 28 % при различных энергетических и технологических параметрах и степенях дробления. Эксперименты выполнены как на уровне физических исследований, так и при электроимпульсном дроблении в экспериментальной непрерывнодействующей электроимпульсной технологической линии проектной производительностью 3-5 т/ч по готовому продукту дробления 0-20 мм.
Физические экспериментальные исследования проведены в одноэлектродной дробилке с использованием ранее созданного измерительно-вычислительного комплекса на базе ЭВМ «Электроника-60», обеспечивающего автоматическую регистрацию и обработку парам предпробивной и дуговой стадии развития разряда.
Экспериментальные исследования энергоемкости и производительности электроимпульсного процесса дробления порфирита Медведского карьера на непрерывнодействующей технологической линии производительностью 3-5 т/ч выполнены в широком спектре изменения режимов дробления и конструкции заземленного электрода в целях оптимизации процесса по критериям энергоемкости, производительности и качества готового продукта.
Результаты физических экспериментальных исследований энергоемкости процесса дробления при различных амплитудах высоковольтного импульса, межэлектродных промежутках электроимпульсного рабочего органа дробления и диаметрах сквозных отверстий в заземленном электроде (разная степень дробления) приведены в табл. 2.29. Энергоемкость оценивалась по энергии, выделившейся в канале разряда за время первого полупериода колебания тока.
Энергоемкость и производительность получения заполнителя в непрерывном электроимпульсном процессе дробления горных пород

Полученные результаты показывают, что оптимизация энергоемкости и производительности электроимпульсного процесса дробления на созданной установке проектной производительностью 3-5 т/ч проведена в диапазоне амплитуд высоковольтного импульса 270-359 кВ при длине межэлектродного промежутка, равной 40-50 мм. Конструктивное исполнение импульсного источника энергии в виде двух автономных блоков, содержащих три генератора импульсных напряжений с величиной разрядной емкости, равной 22 000 пФ, и два генератора импульсных напряжений с величиной разрядной емкости, равной 33 000 пФ, обеспечивало возможность раздельной работы с различным их количеством в блоке. Это позволяло проводить оптимизацию по энергоемкости и обеспечению проектной производительности электроимпульсного получения стандартных фракций при меньшем количестве высоковольтных электродов в электроимпульсном рабочем органе дробления и различном конструктивном исполнении скважности заземленного электрода.
В качестве заземленного использован электрод в различном конструктивном исполнении:
- с размером квадратных ячеек 20x20 мм при величине живого сечения, равной 30 %;
- с размером квадратных ячеек 30x30 мм при величине живого сечения, равной 30 %;
- с размером прямоугольных ячеек 30x40 мм при величине живого сечения, равной 44 %;
- с размером квадратных ячеек 40x40 мм при величине живого сечения, равной 53 %;
- с размером щелевых отверстий 30 мм при величине живого сечения, равной 53 %.
При дроблении в электроимпульсной установке производительностью 3-5 т/ч исходным продуктом служил порфирит Медведского карьера. Результаты экспериментальных исследований энергоемкости электроимпульсного процесса и производительности электроимпульсного рабочего органа дробления с проектной производительностью 3-5 т/ч по готовому продукту - 20:0 мм при получении щебня стандартных фракций приведены в табл. 2.26-2.28. Следует отметить, что при проведении сравнений энергозатрат при различных энергетических и технологических параметрах, схемных решениях работы генераторов импульсных напряжений и электродных систем электроимпульсного рабочего органа дробления потери энергии определены с учетом затрат энергии, имеющих место при зарядке конденсаторных батарей при поданном (известном) количестве воздействующих импульсов. Для расчета ожидаемой экономической эффективности полученные результаты следует принять с учетом достигнутых показателей коэффициента полезного действия высоковольтных зарядных преобразователей.
Из данных табл. 2.26-2.28 видно, что при постоянстве размера живого сечения заземленного электрода производительность и энергоемкость получения продукта электроимпульсного дробления на установке 3-5 т/ч зависят от амплитуды высоковольтного импульса и длины рабочего промежутка. Использование для получения щебня стандартных фракций высоковольтных импульсных напряжений с амплитудой менее 300 кВ и более 350 кВ (при принятых условиях обеспечения электроимпульсного технологического процесса) с точки зрения энергоемкости невыгодно. Так, при амплитуде воздействующего импульса 368 кВ (табл. 2.30) и 270 кВ (табл. 2.31) получены в сравниваемых условиях повышенные значения энергозатрат, составляющие соответственно 1,8 и 18 кВ*ч/т. Результаты исследований в табл. 2.30, 2.31 свидетельствуют, что увеличение размера ячеек заземленного электрода с 20x20 до 30x30 мм при сохранении величины живого сечения, равной 30 %, не приводит к существенному изменению производительности и энергоемкости получения продукта на установке 3-5 т/ч. Так, усредненные энергозатраты в диапазоне амплитуд воздействующих импульсов 300-344 кВ при размере квадратных ячеек 20x20 мм (табл. 2.30) и размере ячеек 30x30 мм (табл. 2.31) составили 13,7 и 15,5 кВт*ч/т соответственно.
Энергоемкость и производительность получения заполнителя в непрерывном электроимпульсном процессе дробления горных пород
Энергоемкость и производительность получения заполнителя в непрерывном электроимпульсном процессе дробления горных пород

Эффективным средством на пути повышения производительности и снижения энергоемкости электроимпульсного получения щебня стандартных фракций на установке с проектной производительностью 3-5 т/ч следует считать повышение величины живого сечения ячеек заземленного электрода. Проведенными исследованиями энергоемкости и производительности электроимпульсного получения щебня стандартных фракций при значении живого сечения ячеек заземленного электрода 53 % (размер квадратных сквозных ячеек 40x40 мм) и амплитуде высоковольтного импульса 318 кВ для межэлектродного промежутка 50 мм в электроимпульсном рабочем органе дробления с тремя высоковольтными электродами получена производительность 5,32 т/ч с затратами энергии 6,84 кВт ч/т.
Стремление к росту выхода щебня стандартных фракций малых размеров (5-20 мм), как наиболее дефицитных и дорогостоящих, связано с дальнейшим повышением величины живого сечения при уменьшении размера ячеек заземленного электрода. При этом, однако, надо иметь в виду, что необходимо обеспечить сохранение или незначительное увеличение выхода фракции 0-5 мм (песка - отсева дробления).
Приведены экспериментальные исследования энергоемкости и производительности электроимпульсного дробления при размерах ячеек 30x40 мм заземленного электрода (величина живого сечения 44 %) при дискретных, но равных для всех работающих генераторов значениях амплитуд высоковольтного импульса (табл. 2.32). Установлена достижимость производительности установки 4,7-6,8 т/ч при четырех работающих генераторах и четырех высоковольтных электродах в электроимпульсном рабочем органе дробления в диапазоне амплитуды высоковольтных импульсов 300-350 кВ. При этом энергоемкость составила 9,2-11 кВт*ч/т. При данной величине живого сечения (44 %) заземленного электрода использование одновременной работы генераторных блоков с четырьмя ГИН и различным их уровнем выходного напряжения (344 и 318 кВ) позволило достичь энергозатрат 8,6 кВт*ч/т при производительности испытываемого электроимпульсного рабочего органа дробления 6,3 т/ч по сухому весу готового продукта и получить при этом выход фракции 5-20 мм в количестве 59,6 % и фракции 20-40 мм - 31,4 %.
Дальнейшее увеличение живого сечения до 53 % (размер щелевого отверстия заземленного электрода в свету равен 30 мм при указанных выше режимах работы генераторных блоков) обеспечило получение выхода фракции размером 5-25 мм в количестве 90 % при производительности 5,5 т/ч по сухому готовому продукту и энергоемкости процесса 9,8 кВ*ч/т.
Энергоемкость и производительность получения заполнителя в непрерывном электроимпульсном процессе дробления горных пород

Энергоемкость получения щебня стандартных фракций на установке проектной производительности 3-5 т/ч для исследованных выше режимов работы и полученных процентных выходов фракций составляет 6,84; 8,6; 9,8кВ*ч/т и с учетом насыпной плотности и коэффициента полезного действия высоковольтных зарядных устройств 0,85 составляет 11,27; 14,16; 16,40 кВт*ч/м3.
Достигнутый уровень энергозатрат при полученном процентном выходе стандартных фракций щебня электроимпульсной технологии дробления порфирита превышает средний уровень энергозатрат при производстве щебня механическим способом, равный 6,9 кВт*ч/м3, по Росдорвостоку Минавтодора России в 1,6; 2,1; 2,4 раза. Однако следует обратить внимание на то, что средний показатель энергозатрат на щебень 6,9 кВт*ч/м3 включает в себя расход электроэнергии на производство 1 м щебня, содержащего одновременно фракции 5-20, 20-40 и 40-70 мм с доминирующим выходом крупных фракций. Тогда как при указанных выше энергозатратах электроимпульсного производства 1 м3 щебня в нем отсутствуют фракции 40-70 мм, и содержание фракции 20-40 мм в одном из режимов составляет не более 32 % (при затратах 14,16 кВт*ч/м3), а при затратах энергии 11,27 и 16,4 кВт*ч/м3 в 1 м3 щебня содержание фракции 5-20 мм составляет не менее 80 % (достигнуто 90 %).
Отмеченные обстоятельства дают основание полагать, что при прочих равных условиях электроимпульсная технология получения щебня при дроблении порфирита не будет более энергоемкой при достигнутых показателях по сравнению с принятой в настоящее время технологией производства щебня из порфирита Медведского карьера.
В годовой программе Медведского карьера выпуска щебня содержание в нем фракций 5-20, 20-40 и 40-70 мм практически составляет 20, 20 и 60 % соответственно. Для получения 0,8 м щебня фракций 5-20 мм по существующей технологии в Медведском карьере и среднем уровне показателя энергозатрат 6,9 кВт*ч/м3 расходуется 27,6 кВт ч, а при расходе энергии на щебень при планируемой норме 4,1 кВт*ч/м3 потребуется 16,4 кВт*ч, т. е. имеют место равные или большие энергозатраты по отношению к затратам энергии при электроимпульсной технологии производства щебня. В дополнение и подтверждение изложенного в литературных источниках отмечается, что при получении щебня путем механического дробления высокопрочных пород расход условного топлива на 1 м заполнителя тяжелого бетона (фракция 5-20 мм) составляет 8-12 кг у.т., т. е. практически 24—36 кВт*ч/м3.
Таким образом, установлена меньшая энергоемкость электроимпульсного разрушения горных пород на стадии их дробления по сравнению с механическим разрушением.