3114

- прочность гранул рассчитывают, исходя из массы оставшейся после отделения стертых и мелких отсоединившихся частиц пробы.

3. Оборудование и приборы

Прибор для испытания гранул, сито с круглыми отверстиями диаметром 3,15 мм, пригодное для ручного просеивания, весы с наибольшим пределом взвешивания 2 кг, позволяющие взвешивать пробу с точностью отсчета до 0,1 г.

4.Порядок выполнения работы

4.1Отбирают пробу материала. Масса пробы не должна быть менее 2,5 кг. Разделяют пробу на 4-е равные части. Берут одну часть пробы для определения содержания общей влаги.

Взвешивают две из оставшихся частей пробы и затем посредством ручного просеивания отделяют частицы, проходящие через отверстия сита, равные 3,15 мм. Прсеивание должно осуществляться таким образом, чтобы отделялись мелкие частицы, а образование новых мелких частиц не происходило. Этого обычно достигают, если пробу массой 1-1,5кг встряхивают круговыми движениями 5-10 раз на сите диаметром 40 см. При использовании другого оборудования процедера и масса пробы для испытания могут быть уточнены.

Определяют количество гранул, оставшихся на сите, и количество частиц, проходящих через сито с отверстиями 3,15 мм, в испытуемой пробе в процентах по массе.

4.2На испытуемой пробе проводят не менее двух испытаний.

4.3Берут часть пробы массой (300±10)г. Для гранул диаметром более 12мм допускается масса пробы (300±50) г. Помещают испытуемую часть пробы просеянных гранул, взвешенных с точностью до 0,1 г, в устройство с вращающимся ящиком. Ящик с пробой вращают со скоростью (30±2) об/мин

иосуществляют 500 вращений. После указанного количества вращений пробу извлекают и просеивают вручную через сито.

41

1 - дверца для заполнения; 2 - приводной вал; 3 - перегородка Рисунок ЗЗЗЗ - Конструкция и размеры прибора для испытания гранул

4.4 После указанного количества вращений пробу извлекают и просеивают вручную через сито.

Просеивание существляют таким образом, чтобы мелкие частицы отделялись, но образования новых мелких частиц не происходило. Этого обычно достигают, если пробу встряхивают круговыми движениями 5-10 раз на сите. При использовании другого оборудования процедура и масса пробы могут быть уточнены.

Просеивание должно быть проведено полностью. Пробу, оставшуюся на сите, взвешивают. Рассчитывают процентное содержание целых частиц (частиц, оставшихся на сите).

42

4.5 Механическую прочность гранул рассчитывают по следующей фо-

муле

Du = ×100.

где Du - механическая прочность,%;

mE – масса предварительно просеянных гранул перед обработкой переворачиванием,г;

mA – масса просеянных гранул после обработки переворачивани-

ем, г.

Результат рассчитывают до второго десятичного знака и средне арифметическое значение округляют до 0,1%.

Выводы

Сделать вывод о показателе прочности прессованного твердого биотоплива, указать, в чем практическое значение показателя, а также как влияют условия хранения на механическую прочность.

Контрольные вопросы

1.Что понимают под механической прочностью древесных пеллет?

2.Как определяется показатель прочности древесных пеллет?

3.Для каких целей определяются показатели прочности древесных

пеллет?

ДЕЛОВАЯ ИГРА

ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ДРЕВЕСИНЫ

1. Цель работы

43

Научиться определять теплотехнические характеристики древесного топлива различных состояний.

2. Общие положения

Древесная биомасса, как твердое органическое топливо характкризуется элементарным составом, который условно можно представить как сумму всех химических элементов и соединений, входящих в топливо. При этом их содержание дается в процентах к массе 1 кг топлива. Для твердрго топлива элементарный состав можно записать следующим образом:

C + H + O + N + A + W = 100%.

Где С, Н, O, N – содержание в древесной массе соответственно углерода, водорода, кислорода и азота, %;

A.W – содержание в топливе золы и влаги, %.

При изучении технических характеристик твердого древесного топлива различают его рабочую, сухую, горючую массу. Составу каждой массы присваивается соответствующий индекс: рабочей – р; сухой – с; горючей –г.

Топливо в том виде, в каком оно поступает к потребителю и подвергается сжиганию, называется рабочим, а масса и ее элементарный состав – соответственоо рабочей массой и рабочим составом.

Элементарный состав рвбочей массы записывается следующим обра-

зом:

Cр + Hр + Oр + Nр + Aр + Wр = 100%.

Сухая масса топлива представляет собой биомассу, высушенную до абсолютно сухого состояния. Ее составвыражается уравнением:

Cс + Hс + Oс + Nс + Aс = 100%.

Горючая масса топлива – это биомасса, из которой удалены влага и зола. Ее состав определяет уравнение:

Cг + Hг + Oг + Nг = 100%.

В горючую часть древесного топлива входит углерод и водород. При сжигании1 кг углерода выделяется 33,65 МДж (8031 ккал/кг), водорода - 141,5 Мдж (33770 ккал/кг).

44

Негорючие элементы в технических характеристиках топлива составляют его балласт, при этом кислород и азот принято называть внутренним балластом, а золу и влагу – внешним.

Элементарный состав горючей массы стволовой древесины практически одинаков для всех пород. Как правило, варьирование содержания отдельных компонентов горючей массы стволовой древесины находится в пределах погрешности технических измерений. На основании этого при теплотехнических расчетах, наладке топочных устройств, сжигающих стволовкю древесину можно без большой погрешности принимать следующий состав стволовой древесины на горючую массу:

Сг = 51%, Нг = 6,1%, Ог = 42,3%, N = 0,6%.

Формула пересчета с рабочей массы на сухую имеет вид:

Пересчет с сухой и рабочей масс топлива на горючую производится по формуле:

Наиболее важной характеристикой топлива является теплота сгорания, которой называют количество тепла, получаемого при сжигании 1 кг твердого или жидкого топлива в кДж/кг (ккал/кг), 1ккал = 4,19 кДж. Различают высшую и низшую теплоту сгорания.

Высшая теплота сгорания – это количество тепла, выделившееся при сгорании 1 кг биомассы при полной конденсации паров, образовавшихся при горении, с отдачей ими тепла, израсходованого на их испарение ( так называемой скрытоц теплоты парообразования.) Высщшая теплота сгорании РВ определяется по формуле Д.И. Менделеева (кДж/кг):

РВ= 339 C + 1256 H – 109 O.

При сжигании топлива в топках котлов уходящие газы имеют температуру, при которой влага находится в парообразном состоянии. Поэтому в этом случае применяют низшую теплоту сгорания, которая не учитывает теплоту конденсации водяных паров.

45

Низшая теплота сгорания – количество тепла, выделившееся при сгорании 1 кг биомассы, без учета тепла, израсходованного на испарение влаги, образовавшейся при сгорании этого топлива

Рн = 339 Ср + 1256 Нр -109 Ор – 25,14 (9 Нр + Wр).

Теплота сгорания стволовой древесины зависит только от двух величин: зольности и влажности. Низшая теплота сгорания горючей массы стволовой древесины практически постоянна и равна 18,9 МДж/кг (4510 ккал/кг).

Выполнение работы

Каждый студент получает задание и производит индивидуальный расчет.

Примеры заданий:

1. Определить состав рабочей массы топлива, содержание горючей массы которого равно:

Сг = 75.5%, Нг = 5,5%, Ог = 17,04%, Nг = 1.6% Aг = 10%. Wг = 15%.

2. Определить состав сухой массы топлива, если оно имеет следующую рабочую массу:

Ср = 51.5%, Нр = 5,5%, Ор = 16.7%, Nр = 1.3% Aр = 10%. Wр = 15%.

3.Определить, как изменится состав топлива при его увлажнении до20 %, если состав его сухой массы равен:

Сс = 50%, Нс = 6,1%, Ос = 33,3%, Nс = 0.6% Aс = 10%.

4.Расчитать высшую теплоту сгораниятоплива, если его сухая масса имеет с Сс = 50%, Нс = 6,1%, Ос = 33,3%, Nс = 0.6% Aс = 10%.

5.Рассчитать низшую теплоту сгорания топлива, если его рабочая масса имеет следующий состав:

Ср = 51.5%, Нр = 5,5%, Ор = 16.7%, Nр = 1.3% Aр = 10%. Wр = 15%.

Выводы

По результатам работы делуются выводы о влиянии влажности и зольности топлива на его теплотехнические характеристики.

46

47

Библиографический список

1.Кузьмин С.Н. Биоэнергетика [Электронный ресурс]: учеб.пособие / С.Н. Кузьмин, В.И. Ляшков, Ю.С. Кузьмина. – Тамибов: Изд-во ФГБУ ВПО «ТГТУ», 2011. – 80 с. – ЭБС «Единое окно»

2.ГОСТ Р 54184 – 2010 Биотопливо твердое. Определение выхода летучих веществ.

3.ГОСТ Р 54185 – 2010 Биотопливо твердое. Определение зольности.

4.ГОСТ Р 54187 – 2010 Биотопливо твердое. Отбор проб. Общие требования.

5.ГОСТ Р 54188 – 2010 Биотопливо твердое. Определение гранулометрического состава. Часть 2. Метод с применением вибрационного сита с размером отверстий 3,15мм и более.

6.ГОСТ Р 54189 – 2010 Биотопливо твердое. Определение гранулометрического состава. Часть 2. Метод с применением вибрационного сита с размером отверстий 3,15мм и менее.

7.ГОСТ Р 54191 – 2010 Биотопливо твердое. Определение насыпной плотности.

8.ГОСТ Р 54192 – 2010 Биотопливо твердое. Определение содержания влаги высущиванием. Часть 2. Ускоренный метод.

9.ГОСТ Р 54211 – 2010 Биотопливо твердое. Определение содержания влаги высущиванием. Часть 3. Влага аналитическая.

10.ГОСТ Р 54212 – 2010 Биотопливо твердое. Методы подготовки проб.

11.ГОСТ Р 54217 – 2010 Биотопливо твердое. Отбор проб. Часть 1. Методы отбора проб.

12.ГОСТ Р 54218 – 2010 Биотопливо твердое. Отбор проб. Часть 2. Методы отбора проб зернистых материалов, перевозимых грузовыми автомобилями.

13.ГОСТ Р 54219 – 2010 Биотопливо твердое. Термины и определения.

14.ГОСТ Р 54220 – 2010 Биотопливо твердое. Технические характеристики и классы топлива. Часть 1. Общие требования.

48