Рис. 13. Крупнотоннажный кон- тейнер для перевозки углепро- дукции со сдвижными створками крыши (пат. РФ № 2271974): 1 - боковая стенка; 2 - торцевая стенка; 3 - сдвижная крыша, выполненная из шарнирно зак- репленных пластин; 4 - верхний трос; 5 - зубчатая рейка; 6 - нижний трос; 7 - блоки; 8 - нап-равляющие; 9 - шестерня; 10 - упор; 11 - шток пневмоцилиндра; 12 - пневмоцилиндр

Рис. 14. Мягкий контейнер в жестком каркасе для перевозки угля склонного к смерзанию (пат. РФ № 2254278); 1 - угловая стойка; 2 - фитинги; 3 - промежуточная стойка; 4 - верхняя обвязка; 5 - опора; 6 - канаты поддержки; 7 - резинотросовая лента; 8 - элемент крепления

Число контейнеров, обслуживающих один грузопоток, обозначим Nкi, где i - номер грузопотока. Численность всего контейнерного парка определяется суммой (суммирование ведется по всем грузопотокам).

При определении численности контейнерного парка некоторого грузопотока без учета необходимого резерва пользуются формулой (индекс i считается фиксированным и поэтому далее везде опущен)

, (10)

где Qг - годовой объем перевозок по данному грузопотоку, т; Му - масса угля в контейнере, т; Nоб - число оборотов контейнера в год.

Величина Му зависит от типа контейнера, обслуживающего грузопоток, и известна. Для потребителей со слоевым способом сжигания угля

Qг = 0,7·Qг.р, (11)

где Qг.р - объем годового потребления рядового угля. Это обосновано тем, что доставляемый потребителю рядовой уголь содержит до 30 % мелочи и угольной пыли, которые не используются при слоевом способе сжигания топлива, т.к. либо проваливаются через колосниковую решетку, либо уносятся с дымом в трубу.

Согласно методическим указаниям по определению технико-экономической эффективности применения контейнеров,

, (12)

где в - коэффициент, характеризующий время пребывания контейнера в ремонте; Тоб - время оборота контейнера, сут.

Формула (10) не учитывает сезонную неравномерность грузопотока, а для бесперебойного снабжения потребителей углем необходимо, чтобы контейнерный парк выдерживал самую высокую в году интенсивность потребления. Таким образом, в основе учета неравномерности лежит максимальная в году интенсивность потребления, которую можно оценить по имеющимся статистическим данным.

Из формул (10) и (12) следует, что

. (13)

Величина есть среднегодовая интенсивность потребления угля, т/сут, но на интервалах меньше года интенсивность потребления заметно отличается от среднегодовой. В формуле (13) число контейнеров рассчитывается для временного отрезка Тоб, поэтому вместо среднегодовой интенсивности следует использовать наибольшую в году интенсивность потребления за время Тоб. Она равна , где Q*(Тоб) - наибольшее в году потребление за время Тоб. Тогда с учетом сезонной неравномерности потребления число контейнеров вычисляется по формуле

. (14)

На практике в перевозке угля могут участвовать несколько видов транспорта. В пункте перегрузки угля с одного вида транспорта на другой неизбежно возникает угольный склад, объем которого зависит от всего комплекса возложенных на него задач. Часть этого объема будет связана с тем, что транспортные единицы этих двух видов транспорта заметно отличаются размерами. Пусть для определенности уголь перегружается с железнодорожного транспорта на автомобильный. Обозначим mc - массу угля в железнодорожном составе, а mа - массу угля в автомобиле. Для простоты будем считать, что любой автомобиль перевозит mа угля. Обозначим фс - период времени между прибытием двух железнодорожных составов, а фа - интервал времени между автомобилями. Тогда на склад поступил в течение времени фс угольный поток QЮ = mc / фс, а выходящий угольный поток равен ma / фa. Поскольку параметры угольного потока не меняются после прохождения им склада, то

,

откуда

. (15)

Исходя из того, что поступивший на склад уголь будет вывозиться автомобилями с интервалами фа в течение временного периода фс, неизбежен простой контейнеров с углем на промежуточном складе. Уголь, погруженный в первый автомобиль, простаивать не будет; уголь во втором автомобиле будет простаивать в течение фа; в третьем - 2фа и т.д. Число автомобилей K = mc/ma. Средний простой одной тонны угля составляет

. (16)

С учетом выражения (15)

. (17)

Если перевозка угля осуществляется в контейнерах, то на перегрузочном угольном складе точно так же накапливаются порожние контейнеры и затем грузятся и вывозятся железнодорожным транспортом. Простой порожних контейнеров также может быть найден по формуле (17).

Если уголь проходит не один угольный склад, то время дополнительного простоя по этим складам суммируется. Суммарное время дополнительного простоя прибавляется к Тоб в формуле (14) для расчета числа контейнеров, необходимого для функционирования данного грузопотока.

Пример расчета, сделанный по разработанной математической модели, показал, что для снабжения сортовым углем котельной в Студенческом городке г. Красноярска со среднесуточным потреблением 32 т бородинского угля потребуется 22 десятитонных контейнера. Для перевода всех частных потребителей в г. Красноярске на снабжение сортовым углем в контейнерах типоразмера АУК-1,25 грузоподъемностью 2,8 т потребуется 295 ед., а для АУК-0,625 грузоподъемностью 1,3 т - 635 ед. При использовании контейнеров в качестве емкостей для хранения их количество возрастет на число потребителей.

Для обеспечения разовых потребностей в топливе предлагается паковать сортовой уголь и брикеты массой 5, 10, 50 кг в пакеты из крафт-бумаги и мешковины. Для снабжения населения в коммунально-бытовом секторе рекомендуются использовать мягкие контейнеры грузоподъемностью 0,1-2 т, а также малотоннажные специализированные контейнеры типоразмером АУК-0,625, АУК-1,25 массой брутто 1,3 и 2,8 т соответственно. Для котельных малой мощности - среднетоннажные специализированные контейнеры массой брутто 3-10 т. Для котельных средней и большой мощности - крупнотоннажные специализированные контейнеры массой брутто больше 10 т.

Таким образом, обосновывается третье положение:

Разработанная математическая модель формирования транспортных потоков углепродукции требуемого качества позволяет учесть особенности различных групп потребителей с помощью предложенных специализированных контейнеров.

4. Изменение средств механизации и параметров угольных складов

Угольные склады в той или иной мере присутствуют как в местах добычи угля, так и в местах перевалки его с одного вида транспорта на другой, а также на месте использования. Правильное складирование и хранение твердого топлива, борьба с количественными и качественными потерями являются главными задачами угольных складов. Как правило, вблизи угольных складов пересекаются транспортные коммуникации, где происходит перевалка угля, а также размещаются производители тепловой и электрической энергии, предприятия, объекты коммунально-бытового сектора. Территория, загрязняемая угольным складом в результате ветрового воздействия, на порядок превышает площадь самого угольного склада.

Таким образом, важное значение имеет площадь угольного склада.

При буртовом хранении угля объем бурта и площадь, им занимаемая, зависят от формы и линейных размеров бурта. Форма бурта определяется несколькими факторами: видом техники, используемой для создания бурта, конфигурацией отведенной для него площадки. Если уголь подвозится по железной дороге с выгрузкой на повышенном пути, то бурт формируется вытянутой формы вдоль этого пути. Если уголь подвозится автотранспортом, то при создании бурта бульдозером его форма может быть приближена к усеченной пирамиде. При выгрузке угля грейфером бурт может иметь форму конуса, однако это относится к буртам недолгого хранения. При создании же буртов резервных складов (длительного хранения) рекомендуется выполнять их обтекаемыми и располагать вдоль преобладающего направления ветра для уменьшения пыления и загрязнения близлежащей территории.

Рассмотрим распространенную форму бурта, имеющего в основании прямоугольник (рис. 15) шириной Аб и длиной Вб.

В расчетах все откосы бурта имеют один и тот же угол б = 45о, что соответствует его максимально возможному значению, а следовательно, и максимальному значению объема бурта при фиксированном основании.

По данным анализа существующих буртов, отношение длины и ширины бурта

(18)

укладывается в ограничения

2 ? в ? 10.

Опуская промежуточные рассуждения, ширину бурта можно найти по формуле

, (19)

а площадь бурта - по формуле

, (20)

где Vб - объем бурта; Нб - высота бурта.

Рис. 15. Форма угольного бурта, принятого в расчетах

Подставляя в формулы (19), (20) минимальное и максимальное значения в, определяем Sб min и Sб max соответственно. При расчетах необходимо следить за тем, чтобы при максимальном в величина Аб, найденная по формуле (19), удовлетворяла условию Аб ? 2Нб. В противном случае наибольшее значение в требуется уменьшить до соблюдения этого условия.

При контейнерном способе доставки угля площадь, занимаемая контейнерами, имеет прямоугольную форму шириной Апл и длиной Впл:

Sпл = Апл · Впл. (21)

Она разделена на сектора проходами шириной ап. Каждый сектор заполнен контейнерами, которые устанавливаются рядом друг с другом с зазором, равным 0,1 м. В секторе по длине площадки располагают q контейнеров, а по ширине - то количество, которое позволяет ширина площадки.

Все контейнеры в секторе принадлежат одному типу, имеют одинаковые размеры: внутренние - ак, вк, hк; внешние - Ак, Вк, Нк; где ак и Ак - размеры по ширине площадки, вк и Вк - по длине площадки, hк и Нк - высоты контейнеров.

Предположим, что на рассматриваемой площадке контейнеры установлены в Р ярусов. Поскольку уголь, содержащийся в контейнерах одного яруса, заполняет не весь объем, т.к. есть стенки контейнеров, зазоры между контейнерами и проходы между секторами, то он занимает долю данного объема:

. (22)

Считая объем угля Vу фиксированным, определяем площадь, занимаемую контейнером:

(23)

Для практических расчетов параметры, мало влияющие на результат, зафиксируем в некоторых средних значениях: ап = 0,9 м, q = 4, Апл = 20 м. Чаще наилучшей ориентацией контейнеров на площадке является такая, когда наибольшая сторона контейнера (иногда это его ширина) параллельна длине площадки. Поэтому в расчетах Ак будет наименьшим, а Вк - наибольшим размером контейнера в плане. С учетом этих допущений используемая для построения графиков формула примет вид

, (24)

где Vвнут.к - внутренний (полезный) объем контейнера.

Результаты расчетов по контейнерам 1С и УУК-5 представлены в виде графиков (рис. 16, 17).

Выбранные для расчетов типы контейнеров применимы для поставок угля ТЭС и котельным средней мощности, как наиболее массовым производителям тепловой и электрической энергии. Площадь, занимаемая углем при буртовом способе хранения, имеет выраженную линейную зависимость. Полоса при подсчете площади бурта высотой 3 м показывает диапазон изменения этой площади при различном в. Для других высот бурта приведено среднее значение диапазона. В графиках начальные значения V приняты равными 1 000 м3 для h = 3 м, h = 6 м и 5 000 м3 для h = 8 м, h = 10 м в связи с тем, что при меньших объемах хранения бурт не может достигать данных высот. На практике угольный бурт никогда не принимает правильные геометрические формы, реальная площадь, занимаемая буртом, будет всегда больше представленной на графиках.

Рис. 16. График зависимости площади склада от объема хранящегося угля, высоты бурта и числа ярусов контейнеров при буртовом и контейнерном способе хранения до 10 тыс. т угля: ________ - бурт высотой h; - - - - - - - контейнеры 1С, V = 30 м3; ……… - контейнеры УУК-5, V = 10,4 м3

Рис. 17. График зависимости площади склада от объема хранящегося угля, высоты бурта и числа ярусов контейнеров при буртовом и контейнерном способе хранения до 60 тыс. т угля: ________ - бурт высотой h; - - - - - - - - контейнеры 1С, V = 30 м3; ……….. - контейнеры УУК-5, V = 10,4 м3

Очень слабая нелинейность графиков определения площади, занимаемой контейнерами с углем, связана с количеством проходов между секторами контейнерного парка.

Площадь угольного бурта высотой 1,5-2,5 м котельной в Студенческом городке г. Красноярска составляет 300-400 м2. При переходе на контейнерный способ хранения угля потребуется 22 десятитонных контейнера, половина из которых будет находиться в движении, а вторая - на угольном складе. При установке в 2 яруса они займут площадь 34 м2. Для хранения неснижаемого 15-суточного запаса потребуется еще 48 контейнеров, которые займут площадь 140 м2, а вместе с обслуживающим этот склад грузоподъемным оборудованием - 200-250 м2.

Разработанная математическая модель позволяет оценить площади складов при хранении угля в буртах (с разными их высотами) или в контейнерах (с разными ярусами установки и типами контейнеров). Выполненные расчеты свидетельствуют о перспективности контейнерного способа хранения угля с точки зрения экономии площади склада, которая значительно возрастает при увеличении грузоподъемности контейнеров и числа ярусов их установки.

Рис. 18. Траверса для перемещения и кантования специализированных контейнеров с углем (пат. РФ № 2248930): 1 - несущая балка; 2 - прицепное устройство; 3 - роликовые каретки; 4 - полка роликовых кареток; 5 - боковины; 6 - стойки; 7 - ось; 8 - крестовины; 9 - кулачки; 10 - угловые фитинги; 11 - контейнер; 12 - ведомая звездочка; 13 - цепь; 14 - ведущая звездочка; 15 - привод

С целью экологизации и механизации работ на угольных складах потребителей предлагается использовать кран, оборудованный траверсой для разгрузки контейнеров опрокидыванием (рис. 18).

Принципиальное отличие разработанной траверсы от применяющегося на перегрузочных работах спредера заключается в том, что спредер осуществляет захват контейнера за фитинги, расположенные в горизонтальной плоскости его верхней части, а грузоподъемная траверса разгрузки контейнеров опрокидыванием производит захват за фитинги с двух сторон в вертикальных торцевых плоскостях контейнера. Ось вращения при опрокидывании проходит через центр контейнера, и поэтому усилие, необходимое для придания крутящего момента, минимально.

Контейнеры с углем, имеющим различные характеристики и полученным с разных месторождений, можно хранить в одном штабеле. Это дает возможность предприятиям теплоэнергетики самим готовить шихту с заданными свойствами топлива.

Контейнерная перевалка безопасна, не ухудшает качества топлива, позволяет быстро и эффективно вести погрузо-разгрузочные работы, не загрязняя окружающую среду.

Таким образом, обосновывается четвертое положение:

Выявленные зависимости площадей буртового и контейнерного угольных складов от их объема, формы, высоты, грузоподъемности специализированных контейнеров и числа ярусов их установки определяют целесообразность размещения различных марок углей в одном многоярусном контейнерном штабеле, что обеспечивает неизменное качество углепродукции, полную механизацию складских операций с соблюдением экологической безопасности.

5. Получение проектного топлива в установках по смешиванию углей

Существующие технологии разгрузки, временного хранения, подачи угля в котельно-топочное оборудование со слоевым сжиганием топлива уже не отвечают современным требованиям по энерго- и ресурсосбережению. Применяемое котельно-топочное оборудование разработано под конкрет- ную марку угля, что привязывает производителей тепловой и электри- ческой энергии к конкретному месторождению, затрудняя при этом рыночные отношения между продавцом (разрезом) и покупателем (ТЭС, котельная).

Доставка угля в контейнерах позволит готовить, усреднять топливо, полученное с разных месторождений, перед сжиганием, обеспечивая этим высокий кпд котельно-топочного оборудования.

Мероприятия по подготовке углей к сжиганию включают входной контроль в соответствии с требованиями действующих стандартов. Для усреднения применяем бункерный способ перемешивания. Исследования по шихтованию канско-ачинских углей были проведены Н.В. Федоровым.

Рис. 19. Установка для усреднения углей принудительным способом (пат. РФ № 2271975): 1 - прямоугольные емкости; 2 - перегородки; 3 - боковые стенки; 4 - прямоугольная воронка; 5 - затвор; 6 - ось затвора; 7 - цилиндрическая воронка; 8 - асимметричный выход; 9 - верхний подшипник; 10 - труба; 11 - винтообразные реборды; 12 - зубчатый обод; 13 - привод; 14 - крышка; 15 - нижний подшипник; 16 - выходная воронка; 17 - конвейер

Рис. 20. Установка для усреднения углей гравитационным способом (пат. РФ № 2268219): 1, 2 - прямоугольные емкости; 3, 4 - боковая стенка; 5 - перегородка; 6 - воронка; 7, 8 - затворы; 9, 10 - оси; 11 - ось конуса; 12 - конус-рассекатель; 13 - реборды конуса-рассекателя; 14 - цилиндр; 15 - реборды цилиндра; 16 - выходной конус; 17 - выпускное отверстие; 18 - конвейер

Для усреднения углей разработаны установки, использующие принудительный (рис. 19) и гравитационный (рис. 20) способы смешивания углей.

Применение предлагаемых установок позволит разным потребителям получать необходимую смесь с характеристикой, близкой к проектному топливу.

Смешивание углей у мелких потребителей может происходить непосредственно в топке. Для этого в зону работы кочегара ставят два контейнера с углем, имеющим разные характеристики. Смешивание производит сам кочегар, подавая в топку, например, две лопаты из одного контейнера и одну - из другого.

Установки гравитационного типа не требуют привода. Для их использования в технологическом процессе топливоподготовки необходимо учитывать факторы, влияющие на процесс смешивания. Для проведения экспериментов была изготовлена модель установки по смешиванию сыпучих мате-риалов (рис. 21).

Целью экспериментов являлось определение работоспособности модели по усреднению углей гравитационным способом и основных технологических факторов, влияющих на процесс смеши-вания. Полученные рекомендации могут быть учтены в опытно-промышленной установке по усреднению углей.

Входными параметрами (управляе-мыми факторами) эксперимента были выбраны следующие:

- гранулометрический состав рабо-чего тела (смешиваемого материала);

- угол открытия шиберных затворов;

- высота падения рабочего тела - расстояние от шиберных затворов до конуса-рассекателя.

Кроме этого была проведена и обработана отдельно серия экспериментов при отсутствии конуса-рассекателя.

Рис. 21. Экспериментальная модель установки по смеши-ванию различных материалов гравитационным способом

Сравнение качества смешивания, обеспечиваемого установкой с конусом-рассекателем и без него, позволяет оценить влияние конуса-рассекателя на качество смешивания.

Выходным параметром был выбран коэффициент усреднения.

Значения управляемых факторов и число экспериментов были выбраны так, чтобы факторы встречались в различных сочетаниях.

Коэффициент усреднения вычислялся по формуле

, (26)

где

, (27)

, (28)

здесь уд - среднее квадратическое отклонение до смешивания; п - число проб; бi (i = 1, …, n) - содержание интересующего нас материала в смеси, %.

В каждом эксперименте из смеси отбиралось 4 пробы, т.е. во всех экспериментах п = 4.

Было проведено 57 опытов и получены значения коэффициента усреднения К. Довольно большое среднее значение этого коэффициента связано не только с хорошими усреднительными свойствами модели, но и с тем, что перед экспериментом смешиваемые вещества были разделены. В каждом эксперименте 30 ? уд ? 50. Однако именно для смешивания изначально разделенных веществ и предназначена установка, модель которой изучается, поэтому данное среднее значение К объективно. По t-критерию Стьюдента были отброшены как ошибки эксперимента 4 из найденных 57 значений коэффициента усреднения. Эти отброшенные значения существенно больше оставленных для расчетов и свидетельствуют об очень хороших результатах смешивания в этих четырех экспериментах. Их статистически обоснованное отбрасывание занижает показатели модели установки, но наличие таких значений указывает на возможность получения высоких результатов по смешиванию, хотя и не гарантирует их.

Для выяснения влияния конуса-рассекателя на качество смешивания величины Кi (i - номер эксперимента) были разделены на три группы:

I - высота падения смешиваемого материала 100 мм,

II - высота падения смешиваемого материала 200 мм,

III - конус-рассекатель отсутствует.

В каждой группе были найдены выборочные средние , и выборочные средние квадратические отклонения SI, SII, SIII по формулам

, , (29)

где nj - число оставленных значений коэффициента усреднения в группе j, j = I, II, III.

В результате расчетов были получены следующие значения: = 9,62, = 13,18, = 4,79, SI = 3,33, SII = 6,56, SIII = 2,27.

Величины , заметно отличаются друг от друга. Чтобы определить масштабность этих отличий, были рассчитаны доверительные интервалы по оценке неизвестных математических ожиданий КI, KII, KIII, или истинных коэффициентов смешивания, для каждого из случаев I, II и III по формуле

, (30)

где п - объем выборки; tг,n - величина, определяемая по таблице критерия Стьюдента; г - доверительная вероятность, равная 0,95, как это принято в инженерных расчетах. Были получены следующие доверии-тельные интервалы:

8,02 ? КI ? 11,22; 9,05 ? КII ? 17,31; 3,70 ? КIII ? 5,88. (31)

Интервалы величин КI и КII перекрываются, интервал же величины КIII лежит отдельно. Это свидетельствует о том, что КI и КII значимо отличаются от КIII, отличие между КI и КII не столь существенно, хотя и заметно.

Для изучения влияния углов открытия шиберных затворов на качество перемешивания величины Ki, входящие в группы I, II, были заново разбиты на три группы:

1 - оба затвора открыты на 22,5о;

2 - первый затвор открыт на 45о, второй - на 22,5о;

3 - первый затвор открыт на 22,5о, второй - на 45о.

Значения Ki из группы III в расчетах не участвовали, т.к. нас интересует влияние данных факторов на качество работы полноценной установки. В результате вычислений по формуле, аналогичной (27), были найдены выборочные средние в группах: = 12,01, = 10,47 и = 10,59. Эти факторы слабо влияют на качество перемешивания, хотя некоторое превышение над и заметно.

При изучении влияния размеров гранул смешиваемых веществ на качество смешивания величины Ki из групп I и II были разделены на 5 групп. Обработка этих данных позволила сделать вывод о том, что для изучаемой модели наилучшее перемешивание достигается при размерах гранул 3-6 мм.

Обработка результатов экспериментов методами математической статистики дала возможность сделать следующие выводы.

Во-первых, наличие в установке конуса-рассекателя значимо повы-шает коэффициент смешивания (по данным проведенных экспериментов - в 2-3 раза).

Во-вторых, качество перемешивания заметно улучшается с ростом высоты падения - расстояния от шиберных затворов до конуса-рассекателя, об этом свидетельствует превышение над . Более детально это следует изучать на опытно-промышленной установке по смешиванию углей.

В-третьих, малые углы открытия шиберных затворов, т.е. медлен- ное поступление веществ в бункер перемешивания, способствуют более качественному перемешиванию.

В-четвертых, существует оптимальный размер гранул, т.е. такой, при котором качество перемешивания достигает максимума. Для изуча- емой модели это 3-6 мм.

На основе сделанных выводов о влиянии изучаемых факторов на качество перемешивания модели установки можно дать несколько общих рекомендаций по изготовлению и эксплуатации опытно-промышленной установки гравитационного типа для усреднения углей:

- использовать конус-рассекатель;

- располагать его достаточно далеко от шиберных затворов, оптимальное расстояние найти экспериментально;

- при регулировании шиберными затворами нужной концентрации смешиваемых веществ предпочтение отдавать малым углам открытия затворов;

- предусмотреть систему защиты от шума и пыли.

Наличие оптимального гранулометрического состава смешиваемых углей, который следует определить опытным путем, свидетельствует о возможности более качественного перемешивания сортового угля по сравнению с рядовым.

Таким образом, обосновывается пятое положение:

Установленные зависимости и факторы, влияющие на процесс бункерного усреднения углей с разными характеристиками, а также разработанные установки новых конструкций являются основой окончательного формирования требуемого качества топлива для конкретного потребителя.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе обоснованы теоретические положения и разработан комплекс горных машин и оборудования, совокупность которых можно квалифицировать как решение крупной научно-технической проблемы по созданию средств обеспечения качества углепродукции, механизации и экологичности ресурсосберегающих процессов, имеющее важное хозяйственное значение для развития топливно-энергетической отрасли страны.

Основные научные и практические результаты работы состоят в следующем:

1. Обосновано, что экономичное формирование требуемого качества углепродукции следует закладывать на разрезе, путем переработки угля в блочно-модульных установках, располагаемых непосредственно на добычном оборудовании или на мобильном шасси, максимально приближенном к забою, причем в качестве добычного оборудования целесообразно использовать экскаваторы фрезерного типа, имеющие лучшее соотношение производительности к массе машины и позволяющие отрабатывать пласты любой мощности.

2. Разработана новая конструкция стрелового фрезерного экскаватора с эффективным соотношением производительности и массы машины, что позволяет объединять в единый горный комплекс экскаватор и углеперерабатывающее оборудование.

3. Выявлены факторы, влияющие на потери угля при его перевозке и, соответственно, на загрязнение окружающей среды. Созданные основы расчета угольных потерь при перевозках железнодорожным, водным и автомобильным транспортом позволяют не только оценить потери на этапах транспортирования, сходимость которых подтверждается нормами естественной убыли, но и определить экологический ущерб от таких потерь.

4. В результате изучения физической природы явлений примерзания и самовозгорания угля определено, что для борьбы с этими явлениями необходимо уменьшить содержание влаги и обеспечить условие стационарности потока тепла путем снижения объемов. Применение закрывающихся контейнеров даст возможность предотвратить возникновение этих явлений.

5. Обоснованы и разработаны конструкции специализированных контейнеров, удовлетворяющие требованиям различных групп потребителей и позволяющие реализовать контейнерный способ перевозки, обеспечить поддержание качества и сохранность полученной на разрезе углепродукции.

6. Решена задача перевода транспортирования угля на контейнерный способ доставки на основе разработанной математической модели формирования транспортных потоков различным группам потребителей.

7. Доказано, что экономичное поддержание требуемого качества угля должно продолжаться при хранении посредством размещения различных марок углей в одном многоярусном контейнерном штабеле, что обеспечит эффективное использование площади склада, полную механизацию и снижение трудоемкости работ, соблюдение экологической безопасности.

8. Разработана конструкция кузова автосамосвала, позволяющая снизить потери, оптимизировать коэффициент использования грузоподъемности путем изменения объема кузова с автоматическим открыванием заднего борта, образующим увеличенное проходное сечение, а также автомобиля контейнеровоза-самопогрузчика для перевозки специализированных контейнеров с углем, обеспечивающего минимальные затраты и время на осуществление погрузоразгрузочных операций.

9. Разработаны бункерные установки по смешиванию (усреднению) углей из разных месторождений, окончательно формирующие требуемое качество топлива, а именно получение у смеси свойств, наиболее подходящих для данного котельно-топочного оборудования, что способствует повышению КПД котлов и развитию рыночных отношений между поставщиком (производителем угля) и потребителем (производителем тепловой и электрической энергии). Определены основные факторы, влияющие на процесс усреднения углей на установке гравитационного типа.

10. Практическая значимость научных разработок и технических решений, приведенных в диссертации, подтверждена их внедрением в ООО «Красноярскуглеавтоматика», ООО «Черногорская угольная компания», НПО «Красбрик». Разработанные конструктивные схемы размещения перерабатывающего оборудования, предлагаемые методы расчета определения количества контейнеров, стенды по усреднению углей с гравитационным и принудительным способом перемешивания используются в учебном процессе ГОУ ВПО «СФУ» и «АФ № 1 СФУ». Опубликованная по результатам выполненных исследований монография отмечена золотой медалью и дипломом I степени на Кузбасском международном угольном форуме «ЭКСПО-УГОЛЬ» - 2006 г.

СПИСОК ОСНОВНЫХ ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Монографии:

1. Демченко, И. И. Ресурсосберегающие и экологичные технологии обеспечения качества углепродукции: монография / И. И. Демченко, В. Д. Буткин, А. И. Косолапов. М.: МАКС Пресс, 2006. 344 с.

2. Демченко, И. И. Способы и средства борьбы с налипанием и намерзанием породы на карьерных автосамосвалах: монография / И. И. Демченко, С. Б. Васильев, А. И. Косолапов. М.: ИПК Сиб. федер. ун-та, 2008. 164 с.

Издания, рекомендуемые ВАК:

3. Буткин, В. Д. Проблемы переработки и комплексного использования канско-ачинских углей / В. Д. Буткин, И. И. Демченко // Горн. пром-ть. 2001. № 1. С. 3-8.

4. Буткин, В. Д. Ресурсосберегающие технологии в угольной промышленности / В. Д. Буткин, И. И. Демченко // Уголь. 1996. № 11. С. 26-29.

5. Демченко, И. И. Новые подходы к ресурсосбережению в угольной промышленности / И. И. Демченко // Горн. информ.-аналит. бюл. МГГУ. Вып. 5. М., 1997. с. 120-122.

6. Демченко, И. И. Развитие технологии и техническое перевооружение малых разрезов / И. И. Демченко, В. Д. Буткин, В. И. Зудин // Уголь. 2000. № 3. С. 49-53.

7. Зудин, В. И. Об использовании сортового топлива на железных дорогах России / В. И. Зудин, И. И. Демченко // Железнодорожный транспорт. 1995. № 3. С. 47.

8. Демченко, И. И. Автопоезд самопогрузчик для перевозки контейнеров с сортовым углем / И. И. Демченко, В. А. Ковалев, М. Г. Омышев // Наука производству. 2000. № 3. С. 56-58.

9. Демченко, И. И. Проблемы перевозки угля навалом и возможное решение задачи / И. И. Демченко, С. Б. Васильев // Горное оборудование и электромеханика. 2005. № 3. С. 50-54.

10. Демченко, И. И. Для улучшения обогрева грузов в автомобиле-самосвале БелАЗ-7522 / И. И. Демченко // Автомобильный транспорт. 1990. № 1. С. 12, 13.

11. Демченко, И. И. О классификации способов и средств борьбы с налипанием и намерзанием горной массы на карьерном автотранспорте / И. И. Демченко // Уголь. 1991. № 1. С. 46-48.

12. Демченко, И. И. Процессы налипания и намерзания горной массы к внутренней поверхности кузова карьерного автосамосвала / И. И. Демченко // Изв. вузов. Горн. журн. 1991. № 5. С. 89-91.

13. Демченко, И. И. Рациональные конструкции и размещение сортировочного оборудования на угольных разрезах / И. И. Демченко // Горное оборудование и электромеханика. 2006. № 9. С. 7-10.

14. Демченко, И. И. Усреднение углей в установке гравитационного типа / И. И. Демченко // Изв. вузов. Горн. журн. 2007. № 1. С. 114-118.

Изобретения:

15. Пат. 2078928 РФ, МПК Е21С 41/26. Способ открытой разработки угольных месторождений / Демченко И. И., Зудин В. И. № 94039244/03; заявл. 18.10.94; опубл. 10.05.97, Бюл. № 13.

16. Пат. 2083839 РФ, МПК Е21С 47/00. Ресурсосберегающий горный комплекс / Демченко И. И., Буткин В. Д., Кравцов В. В. № 95106175; заявл. 19.04.95; опубл. 10.17.97, Бюл. № 19.

17. Пат. 2315866 РФ, МПК Е21С 27/24. Горный стреловой фрезерный комбайн / Буткин В. Д., Косолапов А. И., Демченко И. И., Тодинов А. М., Тихонов И. П. № 2006118425; заявл. 26.05.06; опубл. 27.01.08, Бюл. № 3.

18. Пат. 2119015 РФ, МПК Е02F 7/02. Карьерный мобильный сортировочный агрегат / Зудин В. И., Демченко И. И., Концевой А. А. № 97103477; заявл. 07.03.97; опубл. 20.09.98, Бюл. № 26.

19. Пат. 2125960 РФ, МПК В65Д 88/54. Контейнер для сыпучих грузов / Демченко И. И., Зудин В. И., Демидов Ю. В., Демченко А. И. № 96110835; заявл. 29.05.96; опубл. 10.02.99, Бюл. № 4.

20. Пат. 2153452 РФ, МПК В65D 88/54. Контейнер для сыпучих грузов / Демченко И. И., Зудин В. И., Буткин В. Д., Ивкин С. В., Демченко А. И. № 99104638; заявл. 09.03.99; опубл. 27.07.00, Бюл. № 21.

21. Пат. 2178379 РФ, МПК В65D 88/54, 88/00. Контейнер для сыпучих грузов / Демченко И. И., Буткин В. Д., Ивкин С. В., Васильев С. Б., Демчен- ко А. И. № 200015074; заявл. 09.06.00; опубл. 20.01.02, Бюл. № 2.

22. Пат. 2243140 РФ, МПК В65D 88/54. Контейнер для сыпучих грузов / Демченко И. И., Буткин В. Д., Ивкин С. В., Васильев С. Б., Демченко А. И. № 2003101500; заявл. 20.01.03; опубл. 27.12.04, Бюл. № 36.

23. Пат. 2271974 РФ, МПК В65D 88/54. Контейнер для перевозки, хранения и выгрузки опрокидыванием сыпучих грузов / Демченко И. И., Плютов Ю. А., Ковалев В. А., Тарских А. А., Демченко А. И., Мурашева О. М. № 2004125311; заявл. 18.08.04; опубл. 20.03.06, Бюл. № 8.

24. Пат. 2254278 РФ, МПК В65D 88/54. Контейнер для сыпучих грузов / Демченко И. И., Васильев С. Б., Тарских А. А., Нехорошев Д. Б., Демченко А. И., Мурашева О. М. № 2003112766; заявл. 29.04.03; опубл. 20.06.05, Бюл. № 17.

25. Пат. 2248930 РФ, МПК В66С 1/28. Траверса для перемещения и кантования специализированных контейнеров / Демченко И. И., Ковалев В. А., Васильев С. Б., Нехорошева Л. В., Тарских А. А., Демченко А. И. № 2003109099; заявл. 31.03.03; опубл. 27.03.05, Бюл. № 9.

26. Пат. 2271975 РФ, МПК В65G 3/04. Бункер усреднения и загрузки углей / Демченко И. И., Буткин В. Д., Чесноков В. Т., Васильев С. Б., Тарских А. А., Демченко А. И., Мурашева О. М. № 2004119993; заявл. 30.06.04; опубл. 20.03.06, Бюл. № 8.

27. Пат. 2268219 РФ, МПК В65G 3/04. Бункер загрузки и усреднения углей / Демченко И. И., Тарских А. А., Васильев С. Б., Нехорошев Д. Б., Демченко А. И., Мурашева О. М. № 2004114945; заявл. 17.05.04; опубл. 20.01.06, Бюл. № 2.

28. А.с. 1637159 СССР, МПК В60Р1/28. Самосвальный кузов транспортного средства / И. И. Демченко, Ю. А. Смирнов, С. Г. Осколков. № 4455603; заявл. 05.07.88; опубл. 22.11.90. ДСП.

29. А.с. 1719254 СССР, МПК В60Р1/267. Транспортное средство / И. И. Демченко, Д. В. Овчинников, Н. В. Браман. № 4733567; заявл. 01.09.89; опубл. 15.11.91, Бюл. № 10.

30. Пат. 2273568 РФ, МПК В60Р1/48. Погрузо-разгрузочное устройство / Ковалев В. А., Тарских А. А., Демченко И. И. № 2004125019; заявл. 16.08.04; опубл. 10.04.06, Бюл. № 10.

Другие публикации:

31. Демченко, И. И. Концепция технологического и технического перевооружения малых разрезов / И. И. Демченко // Перспективные технологии и техника для горно-металлургического комплекса: сб. науч. ст.: в 2 ч. / ГАЦМиЗ. Красноярск, 1999. Ч. II. С. 439-448.

32. Демченко, И. И. Ресурсосберегающая технология и горные комплексы - угольным разрезам / И. И. Демченко // Реализация научно-технических разработок - ключ к успеху: сб. / сост. к.т.н. И. Е. Никонова, Г. А. Худякова; ГАЦМиЗ. Красноярск, 1998. С. 13, 14.

33. Углям КАТЭКа - расширение рынка сбыта и повышение конкурентоспособности / И. И. Демченко, В. Д. Буткин, В. И. Зудин, С. В. Ивкин // Тр. Рубцов. индустр. ин-та. Рубцовск, 2000. Вып. 6. С. 184-192.

34. Ивкин, С. В. Ресурсосберегающее сортовое и брикетное топливо для котельных и коммунально-бытовых нужд / С. В. Ивкин, И. П. Иванов, И. И. Демченко // Проблемы экологии и развития городов: матер. науч.-практ. конф. / КГТУ. Красноярск, 2000. С. 13-17.

35. Демченко, И. И. Вопросы развития переработки угля на основе мобильных перерабатывающих средств и контейнеризации / И. И. Демченко, В. А. Мурысин, Ю. В. Усольцев // Минеральные ресурсы рудного и нерудного сырья Сибири в XXI веке: проблемы освоения и конкурентоспособности: тез. науч.-практ. конф. Новосибирск: Сибпринт, 1999. С. 119-121.

36. Демченко, И. И. Новую ресурсосберегающую технологию и технику формируемым горно-промышленным предприятиям Нижнего Приангарья / И. И. Демченко // Сырьевые ресурсы Нижнего Приангарья: тр. I науч.-практ. конф. по реализации Федеральной целевой программы освоения Нижнего Приангарья в Красноярском крае. Красноярск, 1997. С. 113-116.

37. Демченко, И. И. Новые ресурсосберегающие технологии для угольной промышленности / И. И. Демченко // Актуальные проблемы ресурсосбережения при добыче и переработке полезных ископаемых: сб. науч. тр. / ГАЦМиЗ. Красноярск, 1996. ч. 1. с. 71-74.

38. Буткин, В. Д. Проблемы переработки и комплексного использования канско-ачинских углей / В. Д. Буткин, И. И. Демченко // Инвестиционный потенциал минерально-сырьевого комплекса Красноярского края: матер. междунар. науч.-практ. конф. Красноярск: КНИИГиМС, 2000. С. 121-126.

39. Kravtsov, V. V. Resource-saving and ecologically clear technology for production of competitive products from coal / V. V. Kravtsov, V. D. Butkin, I. I. Demtchenko // Proceedings of the 6 TH international energy conference, 3-7 June 1996, Beijing. China, 1996. S. 244-246.

40. Butkin, V. D. Resource-saving and ecologically clean technology and complexes for production of competitive products from coal / V. D. Butkin, V. V. Kravtsov, I. I. Demtchenko // Proceedings Fourth International Symposium on Mine Mechanization and Automation. Volume 2 Brisbane, Queensland 6-9 July, 1997. S. A8-45 - A8-48.

41. Демченко, И. И. Расчет количества специализированных контейнеров при доставке сортового угля потребителю / И. И. Демченко, С. Б. Васильев А. А. Тарских // Вестн. Краснояр. гос. техн. ун-та. Вып. 39: Транспорт. Красноярск: ИПЦ КГТУ, 2005. С. 426-433.

42. Тарских, А. А. Исследование влияния грузоподъемности и геометрических параметров кузовов автомобилей-самосвалов на их потребительские свойства (на примере перевозки угля) / А. А. Тарских, И. И. Демченко // Вестн. Краснояр. гос. техн. ун-та. Вып. 35: Технология и организация перевозок, управление и безопасность на транспорте. Красноярск: ИПЦ КГТУ, 2004. С. 121-131.

43. Демченко, И. И. Совершенствование доставки угля населению на примере г. Красноярска / И. И. Демченко, В. А. Ковалев // Вестн. Краснояр. гос. техн. ун-та / КГТУ. Вып. 7, Сер. Машиностроение, Транспорт. Красноярск, 1997. с. 128-134.

44. Демченко, И. И. Современную технологию доставки угля индивидуальным потребителям г. Красноярска / И. И. Демченко, В. А. Ковалев, М. Г. Омышев // Транспортные средства Сибири: межвуз. сб. науч. тр. с междунар. участием / КГТУ. Красноярск, 1998. С. 116-126.

45. Ковалев, В. А. Экологические проблемы доставки угля в городе Красноярске / В. А. Ковалев, М. Г. Омышев, И. И. Демченко // Проблемы экологии и развития городов: матер. науч.-практ. конф. / КГТУ. Красноярск, 2000. С. 17-18.

46. Васильев, С. Б. Сохранность угля при перевозке его автомобилями и экологичность процесса транспортирования / С. Б. Васильев, И. И. Демченко, А. А. Тарских // Вестн. Краснояр. гос. техн. ун-та. Вып. 39: Транспорт. Красноярск: ИПЦ КГТУ, 2005. С. 371-378.

47. Демченко, И. И. Экологические проблемы в решении вопросов доставки твердого топлива автомобильным транспортом / И. И. Демченко, В. А. Ковалев, М. Г. Омышев // Достижения науки и техники - развитию города Красноярска: тез. докл. на науч.-практ. конф. (22-24 окт. 1997 г.) / КГТУ. Красноярск, 1997. С. 111, 112.

48. Кравцов, В. В. Ресурсосберегающая технология и горные комплексы - угольным разрезам / В. В. Кравцов, В. Д. Буткин, И. И. Демченко // Красноярскому краю 65 лет: каталог выставки «Инновационный и научный потенциал Красноярского края» (10-14 нояб. 1999 г.) / Всерос. выставочный центр. М., 1999. С. 28.

49. Демченко, И. И. Экономические аспекты перевозки угля в контейнерах на примере г. Красноярска / И. И. Демченко, В. А. Ковалев, М. Г. Омышев // Вестн. Краснояр. гос. техн. ун-та. Вып. 11: Машиностроение, транспорт / КГТУ. Красноярск, 1998. С. 48-62.

50. Тарских, А. А. Экономическая оценка вариантов перевозки угля автомобильным транспортом навалом и в контейнерах на примере г. Красноярска / А. А. Тарских, И. И. Демченко, С. Б. Васильев // Современные технологии освоения минеральных ресурсов: сб. науч. тр. / под общ. ред. В. Е. Кислякова; ГУЦМиЗ. Красноярск, 2005. С. 351-365.

51. Демченко, И. И. Совершенствование доставки угля населению / И. И. Демченко, В. А. Ковалев // Информ. листок Краснояр. ЦНТИ № 224-97. Сер. Р.55.43.35. Красноярск, 1997.

52. Ковалев, В. А. Современные проблемы развития специализированного автомобильного парка Сибири / В. А. Ковалев, М. Г. Омышев, И. И. Демченко // Транспортные средства Сибири: межвуз. сб. науч. тр. с междунар. участием / КГТУ. Красноярск, 199. Вып. 5. С. 19-27.

53. Демченко, И. И. Проблемы перевозки угля навалом / И. И. Демченко // Инновационные процессы в современном образовании России как важнейшая предпосылка социально-экономического развития общества: материалы межвузовской науч.-практ. конф. / под общ. ред. А.В. Гилева, ГОУ ВПО «Гос. ун-т цвет. металлов и золота». Красноярск, 2006. С. 171-178.

54. Демченко, И. И. Теоретическое обоснование создания горных комплексов для получения качественных углепродуктов / И. И. Демченко // Энергетическая безопасность России. Новые подходы к развитию угольной промышленности: тр. Междунар. науч.-практ. конф. Кемерово: ННЦ ГП - ИГД им. А.А. Скочинского, ИУУ СО РАН, КузГТУ, ЗАО КВК «Экспо-Сибирь», 2006. С. 29-31.

Размещено на Allbest.ru

...