Глава III
НАБЛЮДЕНИЕ И КОНТРОЛЬ ЗА УГЛЁМ ПРИ ХРАНЕНИИ
НАБЛЮДЕНИЕ ЗА УГЛЕМ ПРИ ХРАНЕНИИ
Для обеспечения длительного хранения угля без существенной потери его качества, помимо тщательного формирования штабелей, правильного выбора площадки, тщательного уплотнения, применения покрытий, омасливания и т. д., требуется ещё и тщательное наблюдение за состоянием угля.
О состоянии угля в штабеле можно судить по результатам внешнего осмотра штабелей, по систематическим замерам внутриштабельной температуры, периодическим отборам проб угля и сопоставлению качественных его показателей по техническому и элементарному анализам.
Уголь наиболее быстро окисляется в первый период хранения при этом интенсивно изменяется и качество угля.
По состоянию угля в первый период хранения определяется и место будущих очагов самонагревания.
Окисление угля в штабеле происходит как вследствие притока воздуха извне, так и за счёт воздуха, содержащегося в межкусковом пространстве. Однако подсчёты и практика хранения угля подсказывают, что влияние воздуха, содержащегося внутри штабеля, очень мало и потери качества угля за счёт окисления им обнаружить невозможно. Поэтому основное внимание при наблюдении за хранящимся в штабеле углём должно быть обращено на уменьшение газообмена в штабеле, т. е. на прекращение или значительное снижение циркуляции в штабеле воздуха, поступающего извне.
Как указывалось выше, уголь неуплотнённый или уплотненный, крупный или мелкий не является надёжной защитой против проникновения воздуха в толщу штабеля. Однако мелкие фракции угля и уплотнение создают значительное сопротивление воздухообмену, вследствие чего процесс окисления замедляется и продолжительность хранения может быть увеличена. Полная герметизация может быть достигнута только при применении воздухозащитных плёнок. Поэтому наблюдение за штабелем и должно сводиться, в первую очередь, к наблюдениям за сохранностью поверхности штабеля.
Изоляционный слой штабеля — мелочь уплотнённого угля, корки из битума или битумно-глинистой пасты и т. д. — может быть нарушен в результате осадки угля, вследствие механических повреждений при неосторожной работе крановщика и т. д. При ежедневном тщательном наружном осмотре хранящихся штабелей такие повреждения легко обнаруживаются. При этом необходимо принять меры к немедленной заделке повреждённого места. Для предупреждения повреждения поверхности штабеля площадки, на которых хранится уголь, нужно ограждать, на каждом штабеле иметь трапы и только по ним подниматься на штабель для замера температур и для осмотра. После отбора проб угля из штабеля пробоотборником ЦНИИ-II или другой конструкции необходимо засыпать образовавшееся отверстие мелким углём и тщательно утрамбовать.
При обнаружении очага самонагревания на поверхности штабеля это место тщательно утрамбовывается ручной трамбовкой или электровибратором. Разрушенное при этом поверхностное покрытие должно быть восстановлено. Весной, с началом снеготаяния, штабели очищаются от снега во избежание попадания в уголь большого количества влаги. Если штабели покрыты водонепроницаемой коркой, очистка их от снега не производится.
Тщательные ежедневные наблюдения за поверхностью штабелей угля важны ещё и по той причине, что осмотром можно обнаружить первые признаки нагревания угля по отдельным местам штабеля. В тёплое время года обнаружить места самонагревания угля можно по пятнам, выступающим утром на поверхности штабеля. Образование пятен происходит вследствие конденсации паров воды в месте выхода их из штабеля. В дальнейшем это место начинает приобретать более светлый оттенок вследствие отложения выкристаллизованных солей; иногда эти места принимают окраску бурого цвета, хорошо видимую в любое время дня.
Характерным признаком образовавшегося очага самовозгорания является наличие специфического запаха в месте возникновения очага. В зимнее время обнаружить очаг нагревания можно по появлению места выхода паров, которые кристаллизуются в иглы снега и проявляются в виде пушистых наростов. Если для ликвидации очагов самонагревания не будет принято никаких мер, начнется таяние снега и очаги будут заметны по протаявшему снегу.
Внешний осмотр штабелей, помогая обнаружить очаги самонагревания, не даёт возможности установить изменения в целом по штабелю как температуры, так и качества угля. Поэтому на всех железнодорожных складах топлива применяются и другие виды контроля.
Существуют самые разнообразные способы контроля за хранящимся углём, но все они преследуют одну цель — установить, какие изменения качества угля происходят или произошли при хранении его в штабелях.
Известны следующие способы контроля за изменением качества угля: наблюдение за изменением температуры угля внутри штабеля; отбор проб угля и производство лабораторных анализов; анализ газа, взятого из штабеля; определение степени окисленности угля; сравнительные испытания углей при сжигании.
НАБЛЮДЕНИЕ ЗА ИЗМЕНЕНИЕМ ТЕМПЕРАТУРЫ УГЛЯ ВНУТРИ ШТАБЕЛЯ
Температура угля в штабеле определяется замером её внутри стальных труб, забиваемых в штабель после его формирования на глубину на 0,5—3 м менее высоты штабеля. Верхний конец трубы выступает над верхним основанием штабеля на 0,2 —0,3 м. Труба забивается вручную ударами деревянной колотушки или краном — под действием силы тяжести грейфера или электровибратором. Наиболее эффективно погружение труб электровибратором. Для этого электровибратор устанавливается на верхнем конце трубы, затем труба ставится в вертикальное положение и включается электродвигатель вибратора; под действием собственного веса и вибраций труба вводится в штабель на глубину до 6 м в течение 2—3 мин.
Расстановка температурных труб производится по верхнему основанию штабеля на расстоянии 4-15 м друг от друга. Температура угля измеряется термометром со шкалой — 20+150°, помещённым в футляре с масляной ванной, которая применяется для того, чтобы показания термометра не искажались при отсчёте. В случае применения максимальных термометров масляная ванна не требуется. Для правильного замера температуры термометр нужно выдержать в трубе от 10 до 25 мин; большее время требуется для термометра с масляной ванной. Для сокращения времени замера температур необходимо иметь несколько термометров с тем, чтобы, пока производятся замеры температуры в одной трубе, остальные термометры выдерживались необходимое время. Количество термометров, которыми одновременно пользуется замеряющий температуру, должно быть равно количеству температурных труб на штабеле. Для сокращения времени замера температуры и возможности замерять её у подножья штабеля без подъёма на него были попытки применить установку дистанционного замера температуры с помощью термометров сопротивления. Однако необходимость затраты большого количества проводов, возможность искажения в показаниях температуры и значительные затраты на изготовление установки, её монтаж и наблюдения за нею указывают на нецелесообразность применения дистанционного замера температуры в штабелях угля длительного хранения на железнодорожных складах топлива.
Экономически наиболее целесообразным и удобным способом является такой, когда в каждой температурной трубе постоянно находится термометр и замеряющему остаётся только вынуть термометр, записать показания и опустить его на место. Однако это связано с необходимостью иметь на складе большое количество термометров.
По инструкции Главного управления государственных материальных резервов, замер температуры должен производиться в сроки: для наиболее устойчивых углей — антрацитов класса АРШ — через 15 суток; для устойчивых углей — донецкого марок Т,Г — концентрат, кузнецкого марки Т, черемховского марки Д, сучанского марок Т, ПЖ, Г, печорского марки ПЖ и силезского сортированного — через 10 суток; для углей средней устойчивости и неустойчивых — донецкого марок ПЖ, К, ПС, Г, кузнецкого марок СС, К, ПЖ, ПС, Г, Д, карагандинского марок ПЖ, ПС, печорского марки Д, кизеловского марки ПЖ, хакасского марки Д, букачачинского марок Г, ПЖ, среднеазиатских марки Г, сахалинских марок Т, К, Д, силезского рядового, тквибульских марки Г и ткварчельского марки ПЖ — через 5 суток.
По существующему положению, максимальная температура, до которой допускается нагревание угля, составляет 60°. Однако эта температура ничем не обоснована и требует соответствующей корректировки уже только потому, что разные угли имеют различную температуру самовозгорания. Кроме того, многочисленные наблюдения за поведением самонагревающихся углей указывают на то, что потеря качества угля при температуре 60° ещё не настолько значительна, чтобы заменить нагревшийся уголь свежим, так как затраты на переработку угля, связанную с его освежением, в большинстве случаев намного превышают потери, обусловленные снижением качества угля.
В дальнейшем вопрос об определении оптимального срока хранения рассматривается более подробно, исходя из экономических соображений. Контроль температуры в том виде, как он применяется, даёт относительное представление о состоянии угля в штабеле уже только потому, что фактически замеряется не температура угля, а температура воздуха внутри трубы. Разница же этих температур, как показали работы ЦНИИ МПС, составляет несколько градусов (3—6°). Несовершенство такого контроля заключается ещё в том, что вследствие малой теплопроводности угля часто невозможно определить очаги самонагревания и даже загорания угля, так как расстановка температурных труб через 5—10 м не позволяет контролировать фактическую температуру во всей массе угля. Были случаи при хранении опытных штабелей угля, когда на расстоянии 1,5—2 м от трубы находился горящий уголь, а температура воздуха в трубе составляла всего 50°; обнаружить этот очаг удалось по характерному запаху горящего угля у места очага.