Теоретические предпосылки экспериментальной методики

ТЕХНИЧЕСКИЙ

АНАЛИЗ

ТВЕРДОГО

ТОПЛИВА

ТАМБОВСКИЙ ИНСТИТУТ ХИМИЧЕСКОГО МАШИНОСТРОЕНИЯ

УТВЕРЖДЕНО

Советом института

ТЕХНИЧЕСКИЙ

АНАЛИЗ

ТВЕРДОГО

ТОПЛИВА

Методические указания

к лабораторным работам № 1 и 2

по теплотехнике

Тамбов - 1977

УДК 621.1.016(0.75.5).

Сформулированы общие цели и конкретные задачи лабораторных работ по технического анализу твердого топлива, приведены теоретические предпосылки и краткое описание методике проведения основных экспериментов и обработки опытных данных, а так же указания по организации работ в лаборатории и оформлению отчетов об испытаниях. Методические указания предназначены для студентов третьего курса специальности 140106 и студентов четвертого курса вечернего отделения той же специальности, а так же студентов других специальностей, изучающих дисциплины теплотехнического профиля.

Составитель Ляшков В.И.

Работа № 1

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЛАЖНОСТИ, ЗОЛЬНОСТИ И ВЫХОДА ЛЕТУЧИХ ТВЕРДОГО ТОПЛИВА

Цель и задачи работы

Целью работы является знакомство со стандартными и ускоренными методами определения основных характеристик твердого топлива и усвоение на практике принципов организации и конкретных приемов технического анализа твердых топлив. Задача работы - определить процентное содержание влаги, летучих веществ и золы в принятое для анализа топливе и, сопоставив полученные данные с данными литературных источников, сделать заключения о качестве и рациональном методе использования исследованного топлива.

Теоретические предпосылки экспериментальной методики

Для выполнения опытных исследований влажности, зольности и выхода летучих твердого топлива студенту необходимо усвоить следующие основные сведения о топливе, его составе и свойствах.

Топливо является главным источником тепловой энергии. Виды топлива весьма разнообразны по своим качественным показателя и для рациональной, технически правильной организации процессов сжигания топлива необходимо знать основные его характеристики: содержание горючих элементов, золы и влаги, выход летучих, теплоту сгорания, спекаемость и прочие свойства.

На диаграмме приведен элементарный состав твердого топлива с условным делением на влагу, органическую часть (углерод, водород, кислород, азот и сера в органических соединениях) и минеральную часть, содержащую многие элементы и дающую при сгорании твердый остаток - золу.

Зола и влага являются вредным балластом в топливе. Они снижают долю горючих элементов, обесценивая тем самым топливо. Их повышенное содержание увеличивает расходы на транспортировку и подготовку топлива к сжиганию (размол, просушивание), повышает потери тепла на испарение влаги, потери от механического недожога и с физическим теплом шлака. Наличие влаги замедляет процесс горения, снижая температуру в топочном пространстве и уменьшая К.П.Д. топки. Повышенная зольность топлива приводит к заметному усложнению условий эксплуатации котельного агрегата (быстрый износ или засорение конвективных газоходов, загрязнение окружающей среды и т.д.).

Нагрев топлива без доступа воздуха приводит к его разложению на летучие вещества и твердый остаток, называемый обычно коксом. В составе каждой из этих частей имеются горючее элементы, поэтому каждая из них горит, но условия сжиганий при этом весьма различны. Коксуемость топлив широко используется в промышленности, причем наиболее рациональной оказывается сухая перегонка ископаемых топлив с получением и дальнейшей переработкой ценных летучих продуктов и сжиганием кокса в специальных условиях.

При подготовке и работе следует учитывать следующие факторы.

Состав топлива определяется как его химической природой и возрастом, так и условиями залегания, добычи, транспортировки и хранения. Поэтому топливо даже одного и того же месторождения может иметь настолько заметные отклонения от среднего состава, что это должно быть учтено при его подготовке к сжиганию и назначению режимов сжигания. Указанные обстоятельства объясняют роль и значение правильно выполняемого и достаточно часто проводимого технического анализа топлива.

При анализе топлива обычно различают влажность внешнюю или механическую W^вн, влажность внутреннюю, или гигроскопическую W^аи общую влажность по рабочей массе W^р.

Гигроскопической называют влагу, содержащуюся в воздушно-сухом топливе при температуре окружающего воздуха 20°С и относительной его влажности 65%. На практике - это влага, которая содержится в пробе топлива, имеющего максимальный размер кусков не более 13 мм и полностью высушенного в комнатных условиях. Если топливо приготовлено для аналитической пробы, т.е. размельчено до размеров 0¸0,2 мм, то влагу, остающуюся в нем после такой подсушки, называют аналитической. Влага, содержащаяся в топливе сверх указанной, называется внешней.

Негорючие примеси, дающие после сгорания топлива золу, попадают в него разными путями. Часть их (внутренняя зола) представляет собою минеральные примеси, перешедшие в топливо из веществ - углеобразователей и внесенные в него извне в процессе образования угля. Другая часть (внешняя зола) попадает в топливо при его добыче в виде минеральных пород и при необходимости может быть уменьшена путем специальной переработки топлива (обогащение топлива). Значительная часть общей зольности - это внешняя зола, количество которой может заметно различаться даже для топлива одного и того же вида.

Существующие в настоящее время методы определения влажности, зольности и выхода летучих можно разделить на нормальные стандартные, стандартные ускоренные и ускоренные нестандартные. Метод определения влажности основан на высушивании навески топлива при определенных условиях и определении потери ее массы. Метод определения зольности заключается в озолении при высоких температурах навески топлива с последующим определением массы золы, а метод определения выхода летучих - в нагревании навески топлива без доступа воздуха и определении потери ее массы.