ХРАНЕНИЕ СОРТИРОВАННЫХ УГЛЕЙ
Наиболее устойчиво в смысле повышения температуры хранятся сортированные угли крупностью 25—150 мм. Так, например, если срок хранения газового рядового угля установлен в 12 мес., то для газового концентрата этот срок составляет 18 мес.; для рядовых силезских углей срок хранения установлен в 12 мес., а для силезских сортированных — 24 мес.
Незначительное повышение температуры в штабелях сортированного угля объясняется двумя причинами: значительно меньшим выделением тепла, образующегося при низкотемпературном окислении, по сравнению с рядовыми углями и большой циркуляцией воздуха внутри штабеля, вследствие чего отводится выделяемое при окислении тепло. Однако незначительное увеличение температуры сортированного угля не является показателем постоянства его качества. Практикой хранения таких углей установлено явление выветривания угля, т. е. при хранении уголь измельчается, теряет свои спекающиеся свойства и, превращаясь на поверхности штабеля в пыль, становится не пригодным для слоевого сжигания в топках паровозов. До какой степени может измениться качество сортированного угля, может служить пример склада топлива Скуратсво Московско-Курско-Донбасской ж. д., когда в угле марки АК после двух лет хранения содержание мелочи увеличилось с 8 до 50%. Такое же явление наблюдалось и на складе топлива Люблино, где уголь марки АК после одного года хранения имел мелочи класса 0—6 мм более 50%; при хранении угля марок ГК и ДК также обнаружено увеличение мелочи и снижение спекаемости по сравнению с закладываемым углём, хотя и значительно меньше, чем у сортированных антрацитов. Поэтому изыскание способов, предохраняющих сортированные угли от потери ими физических и химических свойств при хранении, является важной задачей.
Применение различного рода профилактических мероприятий позволит сократить потери сортированных углей за счёт уменьшения выветривания и измельчения угля. В качестве таких мероприятий ЦНИИ МПС применял поверхностное покрытие штабелей сортированного угля битумно-глинистой пастой и омасливание массы угля тяжелыми маслами, в частности, топочным мазутом. Применение этих способов показало, что оба они дают возможность значительно улучшить условия хранения сортированных углей, увеличить сроки хранения углей без изменения их качества и даже обогатить их. Так, например, омазучивание угля (при расходовании 1,2% мазута к весу угля) увеличивает реактивную способность угля. Однако применение этого способа довольно громоздко, требует значительных дополнительных затрат, предварительного подогрева мазута и могло бы быть оправдано только при значительном снижении уноса и увеличении к. п. д. котла. Специальные испытания по сжиганию в топке паровоза угля с содержанием топочного мазута в количестве 3% показали, что такое омазучивание на к. п. д. котла влияния не оказывает.
Применение поверхностного покрытия предохраняет уголь от выветривания, от распада на мелкие фракции и от изменения его элементарного состава и теплоты сгорания. Поэтому при небольшой стоимости поверхностного покрытия этот способ должен найти широкое применение при хранении сортированных углей в штабелях.
ХРАНЕНИЕ РЯДОВЫХ УГЛЕЙ
Наибольшие затруднения создаются при храпении рядовых легкосамонагревающихся углей с содержанием мелочи класса 0— 6 мм до 35—45%.
Нестойкость хранения рядовых углей, по сравнению с сортированными, имеющими более крупные фракции, или с углями, имеющими только одни мелкие фракции, объясняется тем, что в штабелях такого угля создаются каналы по местам залегания крупных кусков угля, где межкусковое пространство не заполнено мелочью угля. Эти каналы, не являясь сквозными, создают такой подсос воздуха, что он, не охлаждая нагревшегося угля, даёт возможность протекать окислительному процессу довольно интенсивно и создаёт условия для нарастания температуры в штабеле. При хранении углей более мелких фракций, несмотря на то, что окисляющаяся поверхность их значительно больше, чем у рядового, нагревание происходит медленнее.
Многократные наблюдения за появлением очагов самовозгорания показывают, что они всегда возникают в слое угля, имеющем крупные куски, пространство между которыми не заполнено мелочью угля. Поэтому для предохранения от самонагревания и самовозгорания рядовых легкосамонагревающихся углей необходимо прежде всего обеспечить правильное формирование штабелей угля и уход за ними в период хранения. Одним из мероприятий по правильному хранению угля является подготовка самого угля. Уголь, закладываемый на хранение, не должен содержать посторонних примесей — породы, щепок, досок, растительных веществ, подверженных гниению, и т. п. Нужно следить за тем, чтобы в штабель рядового угля не попадал сортированный уголь или при формировании штабеля не получалась искусственная сегрегация угля. Бывают случаи, когда уголь, прибывший для складирования, уже имеет довольно высокую температуру; такой уголь нужно предварительно охладить, загружая его в штабель небольшими партиями в ночное время.
Большое значение для сохранности угля имеет правильно выбранное и подготовленное основание. Многолетний опыт эксплуатации складов топлива с различными подштабельными основаниями и опыты, проведённые Восточным институтом топливоиспользования по сравнению различных подштабельных оснований, свидетельствуют о том, что наиболее целесообразным и дешёвым основанием является обычный грунт, спланированный так, чтобы вокруг штабеля не скапливалась вода. Возможно применение и других оснований, как-то: бетонных, шлакоглинистых, кирпичных и др.
Однако преимуществ по сравнению с обычным грунтом в смысле хранения угля они не имеют и могут применяться только для предотвращения загрязнения угля грунтом. Не рекомендуется применять деревянные основания, которые подвержены гниению и могут быть причиной возникновения очагов самовозгорания. Одной из причин возникновения очагов самонагревания угля и появления очагов самовозгорания является наличие под штабелем канализационных колодцев, свежезасыпанных траншей, сделанных, например, для укладки трубопроводов, паропроводов и силовых подземных электрических кабелей.
Улучшить хранение угля в штабеле можно, если обеспечить хороший уход за штабелем, систематически осматривать и ремонтировать его, заделывая трещины, образовавшиеся при усадке штабеля, уплотняя отдельные места.
ВЛИЯНИЕ РАЗМЕРОВ ШТАБЕЛЯ НА УСЛОВИЯ ХРАНЕНИЯ УГЛЯ
Опыт хранения самонагревающихся углей в штабелях позволяет сделать некоторые выводы о влиянии размеров штабеля на скорость окисления угля, рост внутриштабельных температур и сроки хранения. В недалеком прошлом считалось, что наиболее опасным в смысле самонагревания угля является хранение его в большеёмких штабелях с большой высотой. Обосновывалось это тем, что небольшие штабели должны лучше охлаждаться окружающим воздухом, а также тем, что если у штабеля большой ёмкости возникнет очаг самовозгорания внутри штабеля, то изъять такой очаг невозможно.
У малых штабелей угля часто наблюдались случаи самовозгорания и поэтому сроки хранения угля были исключительно низкие. Так, например, инструкцией НКПС 1929 г. предусматривались предельные высоты штабелей угля в 1—2м и сроки хранения до 4—6 мес. Такие размеры штабелей по высоте и сроки хранения снижали ёмкость складов и не позволяли иметь сколько-нибудь значительных запасов угля на складе при имеющихся складских территориях. Если к тому же учесть, что по действующим в то время положениям ширина штабеля не превышала 8—12 м, то, естественно, и ёмкости штабелей составляли 200—500 т и не могли удовлетворить возрастающим требованиям по обеспечению углём паровозов при перебоях в поступлении свежего угля.
Перелом в отношении хранения на железнодорожных складах углей в штабелях большой ёмкости наступил в 1949—1950 гг., когда по необходимости вынуждены были увеличить запасы угля на старых и вновь строящихся складах. Стали закладывать штабели высотой 7—8 м и ёмкостью до 25 тыс. т. При этом в качестве мер борьбы с самонагреванием угля применили послойное уплотнение угля. Большую роль в этом отношении сыграло применение краново-скреперных складов. Сравнительно быстрый рост числа краново-скреперных складов произошел ещё и потому, что для этой цели были приспособлены имеющиеся в большом количестве на складах железных дорог 6-m паровые краны на железнодорожном ходу (ПК-6). Использование небольшого съёмного оборудования к крану ПК-6 позволило быстро переделать крановые склады на краново-скреперные, значительно повысить ёмкость штабелей и в несколько раз увеличить запасы угля на имеющихся площадях. При этом опыт хранения угля в штабелях большой ёмкости показал преимущества последних перед малыми штабелями. Эти изменения в хранении углей нашли своё отражение в Инструкции по хранению углей на железнодорожных складах, изданной Главным управлением государственных материальных резервов при Совете Министров СССР в 1951 г. По этой инструкции, высота штабелей возросла до 6—8 м и сроки хранения различных марок углей увеличились до 6—24 мес. (табл. 3).
Таблица 3
В связи с некоторым улучшением работы железнодорожных складов топлива, повышением требований к руководящему персоналу, связанному с расходом топлива и его хранением, в 1954 г. Инструкцией Главного управления государственных материальных резервов при Совете Министров СССР, введённой в действие приказом по Главному управлению 1 июня 1954 г., ещё более увеличены сроки хранения некоторых марок углей. Например, срок хранения донецкого угля марки АРШ увеличен с 24 до 36 мес., донецкого ГК — с 8 до 18 мес., кизеловского — с 8 до 12 мес., кузнецкого СС — с 12 до 18 мес. и т. д. Это стало возможно благодаря увеличению ёмкости штабелей, с одной стороны, и применению послойного и поверхностного уплотнения угля в штабелях, — с другой.
В качестве примера рассмотрим результаты хранения двух штабелей донецкого угля марки ГР, заложенных, примерно, в одинаковых условиях, т. е. при помощи краново-скреперной установки с послойным и поверхностным уплотнением, на одном и том же складе топлива: штабель ёмкостью 17 000 т с площадью основания 60 х 20 х 40 м и высотой 6,5 м и штабель ёмкостью 5 800 т с основанием 27 х 45 м и высотой 7 м. Первый хранился в течение 17 мес. при среднемесячном приросте температуры 2,5° и месячной потере теплоты сгорания 5 ккал/кг, в то время как второй хранился только 7 мес. при среднемесячном приросте температуры 6° и потере теплоты сгорания 11,4 ккал/кг.
Вообще у штабелей большой ёмкости повышение температуры отмечается только у краёв штабеля, а в середине температура остаётся постоянной, в то время как у малых штабелей нагревание угля идёт по всему штабелю. Случаев появления очагов самонагревания в середине большеёмких штабелей не наблюдается.