Лабораторна робота № 15.

1. ТЕМА: Технічний аналіз твердого палива.

2. МЕТА: Визначити основні характеристики твердого палива і зробити висновок про його склад і технічну цінність.

Тверде паливо складається із горючої або органічної маси і баласту, до якого відносяться волога і мінеральні речовини, які після спалювання палива дають золу. Органічна маса палива - дуже складний по складу продукт глибокого перетворення рослинного матеріалу, який включає вуглець, водень, кисень, азот і сірку. Одною із найбільш важливих характеристик твердого палива є вихід із нього летких речовин і характер нелеткого залишку. У склад мінеральних домішок входять головним чином карбонати, силікати, фосфати, сульфіди і сульфати заліза, кальцію, алюмінію, калію, натрію, а також деякі інші хімічні сполуки різних елементів.

Технічний аналіз твердого палива разом з даними елементарного аналізу дає першу приблизну уяву про його склад і технічні цінності. Як правило, технічний аналіз зводиться до визначення вологості W, зольності А, виходу летких речовин V, вмісту сірки S і т?плотворної здатності Q. Одержані дані відносяться до певного стану палива: робочого, повітряного або абсолютно сухого. Робочим називається таке паливо, яке не піддавалося підсушці. Дані технічного аналізу віднесені до такого палива, позначаються Wp, Ap, Vp і т.д.

Повітряно-сухим називається паливо, яке одержується в результаті підсушки лабораторної проби за 70-75 °С в сушильній шафі, а потім при кімнатній температурі на повітрі. У цьому випадку вологість палива буде визначатися його гігроскопічністю. Дані технічного аналізу при цьому означаються WА , Aа, Vа т.д.

Абсолютно-сухим називається паливо, яке одержується в результаті підсушки лабораторної проби за 105 °С до постійної маси. Зольність і кількість летких розраховані на абсолютно сухе паливо, позначається відповідно, Ас, Vс.

В деяких випадках кількість летких речовин відносять до органічної маси палива (горюча частина палива) і позначають через VГ.

У даній роботі слід ознайомитися зі стандартними методами визначення вологи, золи, сірки і летких речовин у паливі, які здійснюються з попередньо підготовленими середніми пробами твердого палива. Всі аналізи проводяться з двома наважками.

1. Волога і методика її визначення.

У вугіллі розрізняють зовнішню, гігроскопічну і хімічно зв'язану вологу. Зовнішня волога, як правило, покриває зерна вугілля у вигляді тонкої плівки і виділяється при приведені палива до повітряно-сухого стану. Гігроскопічна волога поглинається вугіллям з навколишнього середовища і залежить від відносної вологості і температури середовища. Хімічно зв'язана волога входить в склад вугілля або у склад мінеральних домішок, що містяться у ньому, наприклад у вигляді кристалізаційної води, і називається внутрішньою або конституційною.

Кількість вологи у вугіллі коливається в дуже широких межах і у бурому вугіллі досягає 30-40%. Наявність вологи знижує вміст корисних речовин палива і його теплотвірну здатність, збільшує непродуктивні витрати при транспортуванні, утруднює збагачення вугілля, а також значно змінює швидкість коксування і, отже, продуктивність коксових печей. Вологість палива може бути визначена прямим або побічним шляхом.

При визначені вологості прямим ваговим методом наважку палива висушують в потоці інертного газу (як правило азоту) при 105-110 °С, а виділені пари води поглинають хлористим магнієм або сірчаною кислотою При цьому газ пропускають через дві ємності (трубки) з поглиначем: основну, в якій поглинається основна частина вологи, і контрольну, в якій уловлюються залишки (сліди) вологи. За збільшенням маси поглинача розраховують вміст вологи у паливі за формулою:

де G1 – збільшення ваги основної трубки з хлористим магнієм, г;

G2 - збільшення ваги контрольної трубки з хлористим магнієм, г

G – наважка палива, г.

Цей метод дає достатньо точні результати.

Пряме об'ємне визначення вмісту вологи здійснюється шляхом нагрівання наважки вугілля з толуолом, відгонкою парів води, які виділяються із вугілля разом з парами толуолу і заміром об'єму сконденсованої води.

Вологу бурого і кам'яного вугілля, антрацитів і горючих сланців визначають висушуванням наважки палива за 105-110 °С до постійної маси у сушильній шафі. Втрати в масі приймаються при цьому за вміст вологи в паливі. Для визначення вологості в попередньо зважений бюкс висотою 25-30 і діаметром 35- 40 мм відважують на аналітичній вазі 1-2 г досліджуваного палива (з точністю до 0,01 г), розміри частинок якого не повинні перевищувати 0,21 мм (аналітична проба). Висота шару палива у стаканчику не повинна бути більша 5 мм. Наважку розрівнюють легким струшуванням і висушують в попередньо нагрітій сушильній шафі при 105-110 °С. При цьому кришка стаканчика повинна бути відкрита. Тривалість сушки для бурого вугілля 90 хв., антрацитів - 120 хв.; для інших видів палива - 50-60 хв. Після проходження вказаного часу стаканчик з наважкою палива виймають із шафи, щільно закривають кришкою, охолоджують спочатку на повітрі (2-3 хв.), а потім в ексикаторі до кімнатної температури і зважують. Потім повторно бюкс з наважкою ставлять в сушильну шафу, сушать ще 30 хв., охолоджують в ексикаторі і знову зважують. Висушування і зважування повторюють до постійної ваги. Відхилення не повинно складати 0,0002 г. Якщо при цьому спостерігається збільшення ваги в результаті окислення вугілля, то для розрахунку беруть передостанню вагу.

П?оцентний вміст вологи в досліджуваному паливі розраховують за формулою:

де а – наважка палива, г;

b – маса залишку після висушування, г.

Допустима розбіжність між двома паралельними визначеннями не більше 0,3 %. Розрахунок результатів аналізу ведуть з точністю до 0,01 %.

2. Визначення вмісту золи

Мінеральні домішки, які утворюють золу, є ще більш шкідливим баластом в складі палива, ніж волога. Крім непродуктивних затрат при