Технический анализ топлива. Определение в каменных углях содержание влаги, золы, летучих веществ и выхода кокса

Технический анализ топлива.

Цель работы: Определение в каменных углях содержание влаги, золы, летучих веществ и выхода кокса.

Теоретические сведения: Для того, чтобы судить о качестве топлива, необходимо провести его подробное исследование. Различают элементарный и технический анализ топлива. При элементарном анализе твёрдого топлива определяют содержание в процентах каждого из элементов (C, H, O, N, S), составляющих горючую массу топлива, а так же содержание минеральных веществ в виде золы А и воды в виде влаги W. Элементарный анализ требует сложной аппаратуры, значительного количества времени и достаточных лабораторных навыков. Для получения первого представления о составе топлива и его технической ценности проводят технический анализ. При техническом анализе топлива определяют влажность W, зольность А, содержание летучих веществ V и выход кокса, иногда определяют содержание серы.

По данным технического анализа определяется балласт топлива, что даёт возможность подсчитать тепловую способность топлива , и таким образом, определить его качество.

Определение выхода летучих веществ.

Летучими называются газообразные и парообразные вещества, выделившееся из топлива при нагревании без доступа воздуха. Состав и выход летучих веществ зависят от состава и свойств топлива, а так же от температуры сухой перегонки. Величина выхода летучих веществ является важнейшей характеристикой, влияющей на процесс воспламенения топлива и на горения его в топочном пространстве. Метод определения выхода летучих веществ заключается в нагревании навески топлива в закрытом крышкой фаофоровым тигле при температуре 850 ± 20 ºС в течении 7 мин. и определении потери массы взятой навески топлива. Выход летучих веществ вычисляют по разности между общей потери массы, и вычисленное в процентах от исходной навески, и потерей, происшедшей за счёт испарения влаги:

где m – масса навески топлива, г; m₂ – потеря массы при прокаливании, г; V^a – содержание летучих веществ в аналитической пробе, %; - содержание влаги в аналитической пробе, %.

Необходимое оборудование и материалы: измельчённый каменный уголь, муфель, тигель с притёртой крышкой, контрольная термопара с милливольтметром, весы с разновесом, эксикатор, цанги.

№	Масса навески, г	Время, мин	Убыль массы, г	Выход летучих веществ, %	Выход кокса, %	Характеристика коксового королька
1	1,3182	7	0,2241	14	83	Чёрный, блестящий, рассыпчатый

Определение содержания золы.

Зола представляет собой смесь негорючих веществ, остающихся после полного сгорания горючих составляющих топлива. Как и влага топлива, зола относится к его балласту. Сущность метода определения зольности заключается в сжигании угля и прокаливании зольного остатка при температуре 800 ºС (± 25 ºС) до постоянной массы.

Массу зольного остатка в тигле, вычисленную в процентах к исходной навеске угля, принимают за содержание золы в аналитической пробе:

где А^а – содержание золы в аналитической пробе, %. m – масса навески топлива, г. m₃ – масса остатка после сжигания, г.

Оборудование и материалы: измельчённый каменный уголь, муфель, тигель, весы с разновесом, контрольная термопара с милливольтметром, эксикатор, цангель.

№	Время, мин	Масса навески, г	Зольность, %
1	0	1,3278
2	20	0,9113
3	40	0,6897
4	60	0,5477
5	80	0,4361
6	100	0,3412
7	120	0,2657
8	140	0,2655
9	160	0,2656	20

Подсчёт тепловой способности топлива.

Под тепловой способностью топлива понимают количество тепла, которое выделяется при полном сгорании 1 кг топлива (для газообразного 1 мн³).

Теплотворность является важнейшей величиной, характеризующей данное топливо, без знания которой не может быть произведён не один теплотехнический расчёт.

Для твёрдого топлива теплотворную способность можно приближённо вычислить по данным технического анализа по следующей формуле:

где - низшая теплота сгорания массы топлива, кДж/кг; А^а – содержание золы в аналитической пробе, %; W^a – влажность топлива, %; С – коэффициент, зависящий от процентного содержания влаги в топливе.

Значение его можно выбрать из таблицы:

W, %	< 3	3 – 4,4	4,5 – 8,0	8,5 – 12	12 – 20	20 – 28	> 28
C	4	6	12	10	8	6	4

Полученные результаты свести в таблицу:

Содержание горючих, %	Зольность, %	Влажность, %	Выход летучих, %	Выход кокса, %	Теплотворная способность кДж/кг
63	20	3	14	83	25345

1. Рассчитываем содержание летучих веществ в аналитической пробе

              

2. Рассчитываем содержание золы в аналитической пробе

                  

3. Рассчитываем низшую теплоту сгорания массы топлива 

4.  Рассчитываем содержание горючих веществ в аналитической пробе

            разностью выхода кокса и золы