- •Определение технических характеристик твердого топлива
- •140104 – Промышленная теплоэнергетика; 140106 – Энергообеспечение предприятий; 270109 – Теплогазоснабжение и вентиляция
- •Лабораторная работа № 1 определение влажности твердого топлива
- •1. Общие сведения о влаге, содержащейся в твердом топливе
- •2. Метод определения влажности
- •3. Проведение анализа
- •Контрольные вопросы
- •Определение зольности твердого топлива
- •1. Общие сведения о золе и минеральной массе
- •2. Метод определения зольности
- •3. Проведение анализа
- •Контрольные вопросы
- •Определение выхоДа летучих ВеЩеств
- •1. Общие сведения о летучих веществах
- •2. Методика определения выхода летучих
- •3. Проведение испытаний
- •Контрольные вопросы
- •Определение теплоты сгорания углей
- •1. Общие сведения
- •2. Описание калориметрической установки типа в-08-ма
- •3. Определение теплоты сгорания с помощью бомбы
- •1. Начальный период
- •2. Главный период
- •3. Конечный период
- •4. Расчет теплоты сгорания по бомбе
- •5. Определение высшей теплоты сгорания
- •6. Определение низшей теплоты сгорания
- •7. Пример вычислений
- •Контрольные вопросы
- •Библиографический список
- •Определение технических характеристик твердого топлива
Федеральное агентство по образованию
ГОУ ВПО «Уральский государственный технический университет - УПИ»
Определение технических характеристик твердого топлива
Методические указания к лабораторным работам по курсу
«Основы теории горения топлив»
для студентов дневной формы обучения специальностей:
140104 – Промышленная теплоэнергетика; 140106 – Энергообеспечение предприятий; 270109 – Теплогазоснабжение и вентиляция
Екатеринбург
2007
УДК 621.18:662.6 (075.8)
Составители В.А. Мунц, В.В. Тюльпа
Научный редактор проф., д-р техн. наук Н.Ф. Филипповский
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕХНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ТВЕРДОГО ТОПЛИВА: методические указания к лабораторным работам / сост. В.А. Мунц, В.В. Тюльпа. Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2007. 23 с.
Методические указания полезны студентам при отработке лабораторного практикума по определению влажности, зольности, выхода летучих веществ и теплоты сгорания твердого топлива. В тексте даются основные сведения о технических характеристиках топлива, методике и порядке проведения испытаний.
Библиогр.: 7 назв. Табл. 3. Рис.4.
Подготовлено кафедрой «Промышленная теплоэнергетика».
©ГОУ ВПО «Уральский государственный
технический университет-УПИ», 2007
Лабораторная работа № 1 определение влажности твердого топлива
Важнейшими техническими характеристиками твердого топлива, определяющими направления его использования и конструкции топливосжигающих устройств, являются: влажность, зольность, выход летучих и удельная теплота сгорания. В настоящей работе проводится определение вышеуказанных характеристик твердого топлива.
1. Общие сведения о влаге, содержащейся в твердом топливе
В разных видах и марках твердого ископаемого топлива содержание влаги различно и зависит в основном от геологического возраста. Чем выше геологический возраст топлива, тем меньше влаги оно содержит. Так, самое молодое топливо – торф в залежи может содержать влаги до 40-80 %; молодые бурые угли – 50-60 %, а остальные бурые угли – 20-40 %, молодые каменные угли (марок Г и Д) содержат 8-12 % влаги, а старые каменные угли (марки Т) и антрацит – 4-8 %.
Кусок угля, добытый из пласта, теряет на воздухе влагу, находящуюся на внешней поверхности куска, так называемую влагу смачивания или свободную. После удаления этой влаги в куске свежедобытого угля, который полностью насыщен водой, остается влага, свойственная данному углю, его химической природе, петрографическому составу и степени углефикации. Содержание этой влаги в угле (влагосодержание) определяется максимальной влагоемкостью.
Понятие «влагосодержание» угля объединяет влагу различных видов. Кусок угля пронизан трещинами, закрытыми и открытыми порами (капиллярами) различных размеров. Из-за высокой пористости внутренняя поверхность 1 г угля достигает нескольких десятков квадратных метров. На внешней и внутренней поверхности угля сорбируются молекулы воды. Эта адсорбционно-связанная вода образует пленку на внешней и внутренней поверхностях угля, на стенках трещин и пор. Кроме того, в недрах, где пласты угля обводнены, трещины и поры заполняются водой (капиллярная влага). Уголь в залежи насыщается водой в течение всего процесса углефикации, поэтому в куске свежедобытого угля не только открытые, но и закрытые поры (не сообщающиеся с внешней средой) заполнены водой. Влага закрытых пор удаляется только после измельчения угля.
Гидратная вода входит в состав минеральной части углей в виде кристаллогидратов, например глин (алюмосиликаты состава ) и гипса ( ).
Таким образом, вода в угле находится в различных состояниях: в виде капель, пленок молекул, адсорбционных на поверхности, в виде капиллярной влаги, а также может входить в состав минеральной части угля. Отсутствие четких границ между отдельными видами влаги затрудняет их количественное определение.
Для удобства определения влаги в угле и в соответствии с принятыми на практике методами анализа (ГОСТ 27314-87) влагосодержание угля подразделяют на влагу внешнюю (механическую) и влагу воздушно-сухого топлива. Топливо с влажностью, установившейся в естественных условиях хранения, принято называть воздушно-сухим.
Влага внешняя – это часть общей влаги топлива, которая удаляется при его высушивании до воздушно-сухого состояния; это влага, которая удерживается наружной поверхностью кусков топлива благодаря ее смачиванию. Величина внешней влаги зависит от крупности топлива, поскольку с уменьшением размера кусков возрастает их удельная поверхность.
Влага воздушно-сухого топлива – часть общей влаги топлива, которая остается в нем после высушивания до воздушно-сухого состояния.
Для характеристики влажности угля в целом (влагосодержание угля) применяют термин «влага общая» – общее содержание внешней влаги и влаги воздушно-сухого топлива.
Для того чтобы правильно оценить результаты анализа угля, необходимо знать влажность той пробы, из которой непосредственно производится определение показателей. С этой целью было введено понятие «влага аналитической пробы». Эта влажность примерно соответствует адсорбционной влаге топлива.
Влага аналитической пробы – это содержание влаги в пробе с зернами крупностью менее 0,2 мм.
К внутренней влаге обычно относят капиллярную, гидратную и коллоидную. Коллоидная влага находится в топливе в коллоидно-связанном состоянии, равномерно распределена в топливной массе.
Капиллярная влага – это влага, заполняющая капилляры и поры, которые всегда имеются в кусках топлива и особенно в его молодых видах: торфе и буром угле.
Гидратная влага – это кристаллизационная влага минеральных примесей топлива ( – сернокислый кальций и др.). Содержание гидратной влаги в топливе обычно невелико. Заметное количество ее бывает лишь в многозольных топливах. Эта влага удерживается более прочно, чем адсорбционная влага. Адсорбционная удаляется из топлива полностью при нагревании его до температуры кипения воды, гидратная же влага только начинает удаляться при этой температуре, а полностью удаляется при 700 - 800 °С.