Научное обоснование и разработка комплекса средств механизации для обеспечения качества углепродукции

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

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

где Q_г – годовой объем перевозок по данному грузопотоку, т; М_у – масса угля в контейнере, т; N_об – число оборотов контейнера в год.

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

Q_г = 0,7·Q_г.р, (11)

где Q_г.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-эконо-мической эффективности применения контейнеров,

, (12)

где β – коэффициент, характеризующий время пребывания контейнера в ремонте; Т_об – 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

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 Т_об, поэтому вместо среднегодовой интенсивности следует использовать наибольшую в году интенсивность потребления за время Т_об. Она равна , где Q^*(Т_об) – наибольшее в году потребление за время Т_об. Тогда с учетом сезонной неравномерности потребления число контейнеров вычисляется по формуле

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 m_c – массу угля в железнодорожном составе, а m_а – массу угля в автомобиле. Для простоты будем считать, что любой автомобиль перевозит m_а угля. Обозначим τ_с – период времени между прибытием двух железнодорожных составов, а τ_а – интервал времени между автомобилями. Тогда на склад поступил в течение времени τ_с угольный поток Q̃ = m_c / τ_с, а выходящий угольный поток равен m_a / τ_a. Поскольку параметры угольного потока не меняются после прохождения им склада, то

откуда

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

С учетом выражения (15)

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 Т_об 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:

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 А_б и длиной В_б.

В расчетах все откосы бурта имеют один и тот же угол α = 45^о, 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

укладывается в ограничения

2 ≤ β ≤ 10.

Опуская промежуточные рассуждения, ширину бурта можно найти по формуле

а площадь бурта – по формуле

где V_б – объем бурта; Н_б – высота бурта.

Рис. 15. Форма угольного бурта, принятого в расчетах