Вопрос об увеличении сроков хранения угля обострился в последние годы по двум причинам: в связи с увеличением потерь угля при хранении и вследствие того, что частая переработка угля вызывала довольно значительные затраты на освежение. Если учесть потери угля, которые происходят от измельчения угля, получаемого при его перегрузке, то увеличение сроков хранения даст значительную экономию денежных средств и топлива.
Согласно Инструкции Главного управления государственных материальных резервов при Совете Министров СССР по приёму, хранению и отпуску угля, на железных дорогах допускается хранить только каменные угли и антрациты. Бурые угли закладывать на длительное хранение не разрешается. Из числа каменных углей и антрацитов запрещены к закладке: промпродукты, донецкие угли марок Д, АСШ, АШ, угли марки Г шахт№ 6—13 треста «Макеев уголь», № 3—5 и Тошковка треста «Первомайскуголь» и Петроволидиевка треста «Сталинуголь». Запрещение вызвано тем, что из практики хранения таких углей была установлена их нестойкость против самовозгорания при существующих способах хранения. Однако при изменении условий хранения, очевидно, и перечисленные марки углей можно будет хранить так же хорошо, как и угли других шахт. Подтверждением этому могут служить примеры хранения бурых углей на складах электростанций в течение более 2 лет и хранение угля марки ГР шахты Петроволидиевка на Московско-Курско- Донбасской ж. д. в течение срока, превышающего установленный инструкцией в два раза.
Таким образом, отыскание новых рациональных методов хранения углей позволит расширить ассортимент топлива, идущего для пополнения государственных резервов, что, в свою очередь, позволит увеличить запасы топлива на промышленных предприятиях, электростанциях и железных дорогах.
На железнодорожных складах топлива в настоящее время применяются следующие способы закладки и хранения углей: на грунтовом основании с послойным и поверхностным уплотнением; на грунтовом основании без послойного уплотнения; на ледяном основании без уплотнения и с уплотнением; на грунтовом основании с покрытием поверхности мелочью угля или изгари; на грунтовом основании с поверхностным покрытием штабелей изолирующим покрытием.
В действующей инструкции по хранению угля, помимо рекомендуемого способа закладки углей на ледяное основание, рассматриваются снежно-ледяные основания и промороженный грунт; поскольку такие основания являются разновидностью ледяного и грунтового оснований, то останавливаться на них отдельно не имеет смысла.
Из числа нестойких углей, закладываемых на длительное хранение на железнодорожных складах топлива, в угле марки ГР быстрее других повышалась внутриштабельная температура и чаще, чем в других, образовывались очаги самовозгорания.
Основные характеристики опытных штабелей донецкого угля марки ГР, заложенных различными способами, и изменения основных его показателей при хранении приведены в табл. 7, из которых видно, что в более благоприятных условиях происходит хранение угля в штабелях, покрытых защитной водо- и воздухонепроницаемой коркой. При этом способе сроки, в течение которых уголь может храниться без освежения, увеличиваются в 3—4 раза. Например, штабель №36 хранится 51 мес. вместо 12 мес. по норме, штабель № 3 — 41 мес., штабель №5—37 мес., остальные штабели с покрытием также могли бы храниться такие же сроки, но были разобраны раньше, чем это было необходимо по условиям хранения.
В вопросе правильного хранения углей очень большую, а иногда и решающую роль играет правильное формирование штабеля, уход за штабелем в процессе хранения и т. д.
Таблица 7
Рис. 7. Схема образования очагов самовозгорания в штабеле рядового угля
В рядовом угле имеются крупные куски, пространство между которыми может быть не заполнено мелочью; если такая прослойка крупного угля идёт от поверхности внутрь штабеля, то получается подсос воздуха по каналам этой прослойки, и на расстоянии 1—2 м от поверхности довольно быстро возникает очаг самовозгорания.
На рис. 7 показано, в каких местах штабеля могут возникнуть очаги самовозгорания при наличии прослойки из крупного угля. Внимательная работа при закладке штабеля позволяет избежать образования мест с крупными кусками угля недалеко от поверхности. Заслуживает внимания способ складирования угля не на конус, при котором наблюдается сегрегация, а порядовой, когда уголь из вагона или из отвала укладывается слоями по всей площади формирования штабеля. Этот способ, естественно, требует несколько большей затраты времени и внимания со стороны работников склада, но оправдывает себя в дальнейшем при хранении. На некоторых железных дорогах, в частности, на Московско-Рязанской, такой метод укладки получил распространение.
Положительные результаты при хранении даёт также тщательное уплотнение угля. Особенно важно уплотнять углы и откосы штабелей: эти места, как правило, уплотняются плохо, вследствие чего создаются благоприятные условия для самовозгорания угля, и поэтому имеется значительное количество случаев, когда штабель в общей массе хранится хорошо, имея в то же время очаги самовозгорания. Часто в таких случаях уголь освежается после непродолжительного срока хранения, затрачиваются значительные средства на новую закладку, ухудшается качество угля вследствие загрязнения грунтом и увеличения мелочи, получаемой при частой переработке угля, и т. д. Если штабель не разбирается, то приходится вести работу по ликвидации очагов самонагревания или по частичному освежению угля, что связано с известными трудностями в условиях хранения больших запасов угля.
Уплотнение угля, давая известный эффект в смысле улучшения условий хранения, требует дополнительных расходов. Недостаточное уплотнение не даёт нужного эффекта, а чрезмерное уплотнение увеличивает время на формирование штабеля и увеличивает количество мелочи. Поэтому при уплотнении нужно придерживаться некоторого оптимального режима. Если уплотнение производится катком, то количество проходов зависит от марки угля, содержания в нём мелочи и т. д. Основное правило, которого нужно придерживаться, — это прекращать укатку штабеля тогда, когда усадка штабеля при проходе катка прекращается. Для угля с большим содержанием мелочи (35—40%) заметная усадка штабеля прекращается после 3—4 проходов катка. Для штабелей с меньшим содержанием мелочи число проходов катка должно быть увеличено до 8—10.
Содержание влаги в угле также заметно сказывается на уплотнении: влажный уголь уплотняется лучше и быстрее.
Многолетняя практика формирования штабелей угля с послойным и поверхностным уплотнением выработала некоторые нормы при операциях по укатке угля. Так, например, высота укатываемого слоя должна составлять 1,25—1,5 м, причём первый слой должен иметь высоту 0,5—0,6 м; удельное давление катка —19— 20 кг/см, скорость движения катка — 1,0 — 1,5 м/сек. Лучшее качество укатки достигается при ровной поверхности угля; поэтому перед укаткой поверхностный слой угля следует разравнивать при помощи волокуши или вручную.
Очаги самонагревания угля могут появиться и вследствие засорения его предметами, гниющими под действием микроорганизмов (трава, щепа, куски дерева и пр.); удаление таких предметов из угля улучшает хранение.
Причины возникновения процессов самонагревания угля этим, безусловно, не исчерпываются, но здесь отмечается важность правильного формирования угля в штабели.
Практикой хранения самонагревающихся углей установлено, что в достаточно ёмких штабелях угля (более 3 000 т) очагов самовозгорания в середине штабеля не появляется. Если такой очаг появляется, то причину нужно искать во внешней среде, например, когда штабель уложен над канализационным колодцем или под штабелем имеется источник тепла (паропровод, электрический кабель и т. п.).