Технический анализ твердого топлива

зМинистерство образования и науки РФ

Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ

ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Институт – ИДО

Специальность – промышленная теплоэнергетика

Кафедра – ПГС и ПГУ

Технический анализ твердого топлива

Отчет по лабораторной работе

по дисциплине «Котельные установки и парогенераторы»

Студент

Руководитель

Ст.преподаватель                                                                                                  А.Ю. Долгих

Томск - 2011

Введение

Технический анализ – совокупность химических, физико-химических и физических способов испытания, применяемых для определения соответствия исходного сырья, материалов и т.д. установленным нормам.

Цель технического анализа твердого топлива – определение его основных теплотехнических характеристик (влажность, зольность, выход летучих), которые в свою очередь служат критериями оценки качества данного вида топлива, а также находят применение при проведении тепловых расчетов топливосжигающих установок.

Цель лабораторной работы: определение рабочих характеристик каменного угля

Задачи лабораторной работы:

1)     освоение методик проведения технического анализа твердого топлива;

2)     определение основных теплотехнических характеристик энергетических топлив;

1.      Краткое описание методик проведения экспериментов

1.1 Общие требования

              При проведении отдельных испытаний необходимо соблюдать следующие правила:

      перед каждым определением пробу тщательно перемешивают, лучше всего переворачиванием сосуда с пробой. Пробу отбирают из разных мест сосуда.

      бюксы вместе с крышками должны быть пронумерованы и взвешены, массу бюксы уточняют перед каждым взятием пробы;

1.2  Краткое описание методики определения содержания влаги аналитической пробы

1.2.1. Сущность метода.

Сущность метода заключается в высушивании навески аналитической пробы топлива (максимальный размер зерен не более 0,2 мм) в сушильном шкафу при температуре 105-110 °С и вычислении массовой доли влаги по потере в массе.

1.2.2. Проведение испытания. Пробу топлива тщательно перемешивают и на разной глубине отбирают в предварительно взвешенные бюксы две навески массой по 1  0,1 г, каждая. Легким постукиванием навеску равномерно распределяют по дну бюксы. Бюксы помещают в предварительно нагретый до температуры 105-110 °С и при этой температуре сушат каменные угли не менее:30 мин.

              После окончания сушки бюксы вынимают из сушильного шкафа, закрывают крышками и охлаждают 2-3 мин на металлической подставке, затем в эксикаторе до комнатной температуры, после чего взвешивают. Проводят контрольные сушки в течение 30 мин каждая до тех пор, пока расхождение между двумя взвешиваниями будет не более 0,001 г. За результат принимают самую низкую массу.

Все данные заносят в табл. 1.

1.3 Назначение и область применения метода медленного озоления

Описанная ниже методика устанавливает метод определения зольности всех видов твердого минерального топлива.

1.3.1 Сущность метода

Пробу нагревают на воздухе с определенной скоростью до температуры (815±10)°С и выдерживают при этой температуре до постоянной массы. Для каменного угля и кокса, в отличие от бурого угля и лигнита, допускаются более высокие скорости нагревания.

Зольность в процентах рассчитывают по массе остатка после прокаливания.

1.3.2 Проведение испытания

Открытую чашку с навеской помещают в муфельную печь при комнатной температуре. В течение 30 мин повышают температуру до 500°С, в течение следующих 30-60 мин повышают температуру от 500 до (815±10)°С и выдерживают при этой температуре 60 мин.

Примечание. В случае угля неизвестного происхождения или угля с высоким содержанием серы и двуокиси углерода (более 2% каждого) нагревание проводят со скоростью, предусмотренной для бурых углей и лигнитов.

1.4 Метод определения выхода летучих веществ в каменных углях и коксах

1.4.1. Сущность метода. Навеску пробы нагревают без доступа воздуха при температуре 900°С в течение 7 мин. Выход летучих веществ в процентах рассчитывают по потере массы навески за вычетом потери массы, обусловленной влажностью пробы.

1.4.2. Проведение испытания. Пустые тигли закрывают крышками, устанавливают на подставку, заполняя все гнезда, и быстро помещают в зону устойчивой температуры муфельной печи, нагретой до (900 ± 5)°С.

Тигли выдерживают в закрытой печи в течение 7 мин. Температура, понизившаяся при уста­новке тиглей в печь, снова должна достичь (900 ± 5)°С не более чем за 4 мин.

Вынимают подставку с тиглями из печи, охлаждают на металлической или асбестовой пластине в течение 5 мин, не снимая крышек, после чего тигли помещают в эксикатор и охлаждают до комнатной температуры вблизи весов.

После охлаждения пустые тигли с крышками взвешивают.

В тигель помещают пробу массой (1 ± 0,01) г, закрывают тигель крышкой и взвешивают с точностью до 0,1 или 0,2 мг. Навеску распределяют по дну тигля ровным слоем, слегка постукивая тиглем о чистую сухую поверхность.

Определение выхода летучих веществ

Тигли с навесками, закрытые крышками, помещают в гнезда холодной подставки, переносят в муфельную печь, закрывают дверцу печи и оставляют на 7 мин ± 5 с.

Температура, понизившаяся при установке тиглей в печь, снова должна достичь (900 ± 5)°С не более чем за 4 мин. В противном случае испытание повторяют.

Вынимают подставку с тиглями из печи и охлаждают на металлической или асбестовой пластине в течение 5 мин. После этого тигли, закрытые крышками, помещают в эксикатор и охлаждают до комнатной температуры вблизи весов.

После охлаждения тигли с нелетучим остатком взвешивают.

После испытания тигли освобождают от нелетучего остатка. Открытые тигли с крыш­ками прокаливают в муфельной печи, охлаждают, освобождают от зольного остатка и хранят в эксикаторе с осушающим веществом.

Допускается исключить обязательное прокаливание пустых тиглей непосредственно перед каждым взятием навески. Хранение предварительно прокаленных тиглей в эксикаторе с осушающим веществом и уточнение массы тигля непосредственно перед взятием навески являются достаточными условиями для получения результатов в пределах допускаемых расхождений.

Выход летучих веществ пробы определяют параллельно в двух навесках. Навески одной и той же пробы не рекомендуется испытывать на одной подставке.

Характеристика нелетучего остатка Нелетучие остатки, полученные после определения выхода летучих веществ (кроме кокса), харак­теризуют в зависимости от внешнего вида и прочности:

            порошкообразный;

            слипшийся – при легком нажиме пальцем рассыпается в порошок;

            слабоспекшийся – при легком нажиме пальцем раскалывается на отдельные кусочки;

            спекшийся, не сплавленный – для раскалывания на отдельные кусочки необходимо приложить усилие;

            сплавленный, не вспученный – плоская лепешка с серебристым металлическим блеском поверхнос­ти;

            сплавленный, вспученный – вспученный нелетучий остаток с серебристым металлическим блеском поверхности высотой менее 15 мм;

            сплавленный, сильно вспученный – вспученный нелетучий остаток с серебристым металлическим блеском поверхности высотой более 15 мм.

2.      Обработка результатов

Таблица 1. Определение влаги аналитической пробы топлива

Средняя влага аналитической пробы в % равна:

Общая влага рабочего топлива подсчитывается в % по формуле:

, %

Таблица 2. Определение зольности топлива

Средняя зольность аналитической пробы в % равна:

Пересчет зольности аналитической пробы на сухую и рабочую массы в % производят по формулам:

,

где и - содержание в испытуемой пробе соответственно аналитической и рабочей влаги в %.

Таблица 3. Определение выхода летучих веществ