Жуков ОФХППТЭ-лабы

Расчет массовой доли внешней влаги и влаги воздушно-сухого топлива производится по выражениям:

Результаты двух параллельных определений, полученные в одной лаборатории одним исполнителем с использованием одной и той же аппаратуры на представительных навесках, взятых из одной и той же пробы, недолжны превышатьзначений, приведенныхвтаблице1.

Таблица 1 – Точность. Максимально допускаемое расхождение между результатами

внешней влаги (Wex ) и массовой доли влаги воздушно-сухого топлива

(Wh ) по следующей формуле:

Wt r =Wex +Wh (100 −Wex ) .

100

Результат вычисления округляют до 0,1 %.

Методика определения аналитической влажности.

При определении аналитической равновесной влажности берут аналитическую воздушно-сухую пробу, тщательно перемешивают и отбирают в предварительно взвешенные бюксы две навески топлива по 1±0,1 г. Открытые бюксы с топливом помещают в предварительно разогретый до 105 °С – 110 °С сушильный шкаф. Крышки бюксов помещаются в этот же шкаф. Продолжительность основного периода сушки составляет не менее 60 мин. Для всех видов твердого топлива. Во время высушивания пробы дверцу сушильного шкафа не открывают. После высушивания бюксы закрывают крышками, охлаждают 3-5 минут на воздухе, затем в эксикаторе до комнатной температуры и взвешивают. Для контроля пробу устанавливают в сушильный шкаф еще на 30 минут и производят контрольное взвешивание. Если масса топлива уменьшается

21

меньше чем на 0,001 г. процесс сушки заканчивают, если данное условие не выполняется, то процесс сушки продолжают.

При проведении работы необходимо определить температуру и влажность воздуха в лаборатории.

Результаты взвешивания следует записать в таблицу:

Расчет аналитической равновесной влажности производится по

формуле: W a = m2 −m3 100% . m2 −m1

Результатрассчитывают сточностьюдо0,01% иокругляютдо0,1 %. Результаты двух параллельных определений, полученные в одной

лаборатории одним исполнителем с использованием одной и той же аппаратуры на представительных навесках, взятых из одной и той же пробы, недолжны превышатьзначений, приведенныхвтаблице2.

Таблица 2 – Точность. Максимально допускаемое расхождение между результатами

Ускоренные методы определения влаги.

Кроме вышеперечисленных методов определения влажности топлива существуют ускоренные методы определения влаги аналитической пробы, общей влаги одноступенчатым методом, которые проводятся по ГОСТ

11014 – 2001.

Сущность ускоренного метода определения аналитической влаги заключается в высушивании навески аналитической пробы топлива максимальным размаром пробы 0,2 мм в сушильном шкафу при температуре 160±5 °С и вычислении массовой доли влаги по потере массы.

Из аналитической пробы топлива во взвешенные бюксы отбирают навески топлива массой 1±0,1 г. Открытые бюксы с навесками помещают в сушильный шкаф, предварительно нагретый до температуры 160±5 °С, и при этой температуре сушат не менее:

5 мин – каменные угли, антрацит и горючие сланцы; 10 мин – бурые угли.

22

После окончания сушки бюксы вынимают из сушильного шкафа, закрывают крышками и охлаждают 5 мин на металлической подставке, затем в эксикаторе до комнатной температуры, после чего взвешивают. Контрольные просушивания не проводят.

Протокол измерений и расчет аналогичны при проведении обычного метода определения аналитической влаги в топливе, описанного выше.

Сущность метода одноступенчатого ускоренного определения рабочей (общей) влаги в топливе заключается в высушивании пробы топлива угля крупностью не более 3 мм при температуре 160±5 °С и вычислении массовой доли влаги по потере массы.

Из пробы топлива крупностью не более 3 мм во взвешенные бюксы отбирают навески топлива массой 10±1,0 г. Открытые бюксы с навесками помещают в сушильный шкаф, предварительно нагретый до температуры 160±5 °С, и при этой температуре сушат не менее:

15 мин – каменные угли, горючие сланцы и продукты их мокрого обогащения;

20 мин – антрацит;

30 мин – бурые угли.

После окончания сушки бюксы вынимают из сушильного шкафа, закрывают крышками и охлаждают 5 мин на металлической подставке, затем в эксикаторе до комнатной температуры, после чего взвешивают. Контрольные просушивания не проводят.

Протокол измерений и расчет аналогичны при одноступенчатом определении рабочей (общей) влаги в топливе, описанного выше.

Все результаты вычисляют с точностью до 0,1 %.

Расхождение результатов двух параллельных определений, проведенных в одной лаборатории (сходимость), не должны превышать значений, указанных в таблице 3.

Таблица 3 – Точность. Максимально допускаемое расхождение между результатами

23

Оборудование и приборы.

1.Сушильный шкаф с электронагревом и терморегулятором, обеспечивающий устойчивую температуру нагрева в пределах 105 °С – 110 °С, 160 °С с достаточной скоростью обмена воздуха (до 5 раз в час) или с естественной вентиляцией.

2.Весы аналитические лабораторные с пределом допускаемой погрешности ± 0,1 мг.

3.Бюксы из стекла по ГОСТ 25336 низкие диаметром 40±3, 60±3 мм и высотой 60±1,5, 25±1,5 мм, соответственно.

4.Эксикатор с осушающим веществом для хранения бюксов. Для охлаждения бюксов разрешается использовать эксикатор без осушающего вещества, снабженный металлической пластиной, предпочтительно алюминиевой или медной.

Указания по технике безопасности.

При выполнении работы необходимо соблюдать следующие правила безопасности:

1.Ясно представлять ход работы и не выполнять операций, не предусмотренных в данной работе.

2.Не включать самовольно общий рубильник, сушильный шкаф.

3.Во избежание ожогов загрузку (и выгрузку) бюксов в сушильный шкаф производить только специальными щипцами.

25

Работа №3

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЗОЛЬНОСТИ ТОПЛИВА

Минеральная часть и зола топлива.

Зола удаляется из котла в виде топочных шлаков и летучей золы, покидающей топку с продуктами сгорания. В практике проектирования и эксплуатации котельных установок и оборудования тепловых электростанций, работающих на твердом топливе, необходимы данные о количественном содержании золы, ее составе и свойствах. Именно эти характеристики определяют наиболее важные решения по организации топочного процесса, тепловую и конструктивную схемы котла, выбор оборудования систем шлакозолоудаления и золоулавливания.

Природные органические топлива состоят из органической части,

Содержание минеральных примесей колеблется в широких пределах. Состав как химический, так и минералогический весьма разнообразен. В топливах диагностировано свыше 50 минералов. Наиболее часто встречаются кварц, алюмосиликаты, карбонаты, окислы железа, пирит, рутил, гипс, соли щелочных металлов. Непосредственное определение содержания минеральных примесей представляет значительные трудности, поэтому об их содержании судят по косвенному показателю – зольности топлива.

Зола топлива - твердый остаток, образовавшийся после сгорания горючей массы топлива. Зола топлива и по составу и по количеству отличается от минеральной части топлива, так как частично зола образуется из органического вещества топлива, а так же потому, что при высоких температурах протекает ряд реакций в минеральной части топлива:

1.Минералы теряют кристаллическую влагу (гипс, каолинит):

CaSO4 2H2O → CaSO4 + 2H2O

2.Карбонаты разлагаются с выделением двуокиси углерода:

CaСO3 → СaO + СО2

3.Закись железа переходит в окись:

4FeO + O2 → 2Fe2O3

4.Пирит окисляется:

4FeS2 + H2O → 2Fe2O3 + 8SO2

5. Соединения щелочных металлов начинают улетучиваться при температуре выше 800 °С.

В теплотехнических расчетах принимают условно, что топливо

26

Поскольку количество золы зависит от температуры сжигания топлива, состава окружающей среды и длительности процесса горения, для сопоставимости результатов принимают стандартные условия определения количества золы топлива.

Зольностью топлива называют относительное количество негорючего остатка, полученного сжиганием топлива при стандартных условиях. Зольность является условной характеристикой топлива, так как зависит от условий сжигания. При выполнении практических расчетов необходимо учитывать возможное изменение количества золы при сжигании топлива в топочной камере.

В расчетах количества горючих по выражению (2) необходимо учитывать потерю массы твердого остатка при разложении минералов. Для топлив с содержанием карбонатов свыше 2% условный состав принимают в виде:

Г + Аиспр + (СО2)К + W = 100%

где Аиспр – зольность без учета сульфатов, образовавшихся при разложении карбонатов, и с поправкой на сгорание серы колчедана.

Аиспрr = Ar −[2,5(Sa −Sст )с +0,375Sк ]×100 − Wr ,% 100

где Sa – содержание серы в лабораторной золе в процентах к массе топлива, Sст – содержание сульфатной серы в топливе, Sк – содержание колчеданной сера в топливе.

Для топлив, содержащих а большом количестве кристаллическую влагу ( например, экибастузский уголь повышенной зольности), условный расчетный состав можно записать в виде:

Г + А + Wк + W = 100%

Где Wк – кристаллическая влага топлива.

Методы определения зольности бурых, каменных углей и антрацитов.

Зольность топлива определяется путем озоления в стандартных условиях навески аналитической пробы и определения массы зольного остатка. Для получения воспроизводимых результатов озоление топлива необходимо выполнять при достаточном доступе воздуха и при возможно низкой температуре для исключения глубоких превращений в минеральной части. С целью устранения влияния теплоты сгорания топлива на температуру озоления в муфельной печи (рис. 10) используют небольшие массы пробы 1±0,1г. и взвешивание производят с точностью до

±0,0002 г.

27

ГОСТом 11022-95 предусмотрено два варианта определения зольности: методом медленного и методом ускоренного озоления топлив. Если зольность, полученная в лаборатории для некоторых топлив по ускоренному и медленному методам, различается на величину, превышающую допустимые пределы, то эти топлива анализируются только по медленному варианту. Расхождение по параллельным пробам и по ускоренному и медленному методам не должно превышать следующих величин:

Рисунок 10 – Печь муфельная

Метод медленного озоления топлива.

Аналитическую пробу топлива тщательно перемешивают, отбирают в предварительно, взвешенные, прокаленные и пронумерованные лодочки навески в количестве 1±0,1г и взвешивают с точностью до ±0,0002 г. Тигли или лодочки с топливом помещают в холодную или разогретую до 300 °С муфельную печь, которую затем в течение 1 часа нагревают до 500 °С. Далее при этой температуре лодочки выдерживают в печи 30 мин. Затем нагревают печь до температуры 815 °С и прокаливают зольный остаток 1 час в закрытом муфеле. После прокаливания лодочки вынимают из муфеля, охлаждают 5 минут на воздухе, затем в эксикаторе до комнатной температуры и взвешивают. Контрольное прокаливание

28

производится в течение 15 минут. Озоление заканчивают при изменении массы остатка менее чем на 0,001 г.

Метод ускоренного озоления топлива.

Ускоренное озоление в условиях лаборатории необходимо проводить, используя трубчатую печь (рисунок 11).

Рисунок 11 – Трубчатая печь

Трубчатую печь нагревают до температурв 815 °С. Навески аналитической пробы массой 1±0,1г. помещенные в лодочки, устанавливают в трубку в зоне пониженной температуры и выдерживают там 3 минуты при озозлении углей и 5 минут при озолении сланцев. Затем лодочки продвигают в печь в зону постоянной температуры со скоростью 2 см/мин.

Продолжительность озоления должна быть: 25 – 35 мин – для углей и антрацита;

20 – 25 мин – для бурых углей и горючих сланцев.

По окончании озоления лодочки вынимают из печи, охлаждают 5 минут на воздухе, затем в эксикаторе и взвешивают. Контрольное прокаливание производится в течение 15 минут. Озоление заканчивают при изменении массы остатка менее чем на 0,001 г.

Расчет зольности аналитической массы топлива при озолении медленным и ускоренным методами производят по выражению:

29

Aa = m3 −m1 100% . m2 −m1

Зольность сухой массы и рабочей массы топлива рассчитывается, соответственно:

Указания по технике безопасности.

1.Тщательно ознакомиться с порядком проведения работы и инструкцией по технике безопасности.

2.Не включать самостоятельно печи, электрические приборы, не трогать их детали и не ремонтировать во время работы.

3.Устанавливать лодочки в печь и вынимать их из печи только с помощью специальных щипцов.

4.Не трогать лодочки руками при их остывании ранее 5 минут охлаждения на воздухе.

5.Не трогать оборудование, не мнящего отношения к данной работе.

30