Ako sú bitúmenové uhlie klasifikované z hľadiska prchavosti a vlastností koksu? Klasifikácia uhlia podľa veľkosti kusov? Prchavé látky uhlia.

Laboratórna práca č.3

Stanovenie spalného tepla uhlia podľa jeho vlhkosti,

obsah popola a výťažok prchavých látok

Cieľ- oboznámte sa s metódami určovania hlavných ukazovateľov technická analýza uhlia, osvojiť si praktické zručnosti práce na príslušnom laboratórnom zariadení a v praxi si osvojiť základy zrýchlenej metódy hodnotenia uhlia.

Laboratórna práca je zložitá. Vychádza zo stanovenia troch hlavných ukazovateľov uhlia - vlhkosť, obsah popola a uvoľňovanie prchavých látok, na základe ktorých sa vypočítava najnižšie spalné teplo pracovnej hmoty uhlia, ktoré je najdôležitejším ukazovateľom. kvality uhlia ako energetického paliva.

Spaľné teplo, zvyčajne označované symbolom, je množstvo tepelnej energie (ďalej len teplo, alebo teplo) uvoľnené pri úplnej oxidácii horľavých zložiek paliva plynným kyslíkom. V tomto prípade sa predpokladalo, že v dôsledku oxidačných reakcií vznikajú vyššie oxidy a síra sa oxiduje len na a palivový dusík sa uvoľňuje vo forme molekulárneho dusíka. Špecifickou charakteristikou je spaľovacie teplo. Ťažké a kvapalné palivá sa vzťahujú na jednotku hmotnosti, to znamená na 1 kg(merné spalné teplo) a pre plynné palivá - na jednotku objemu (objemové spalné teplo) za normálnych fyzikálnych podmienok, t.j. R = P 0 = 760 mmHg čl. = 1 bankomat =101325 Pa a
T = To = 273,15 TO (t = t 0 = 0 °C). Kvôli tomuto m 3 za týchto podmienok dostal názov " bežný meter kubický "A odporúčané označenie" hrabať sa. m 3". V prípade plynných palív teda 1 hrabať sa. m 3 Jednotky merania akceptované v technickej literatúre: " kJ/kg» (« kJ / nor. m 3") alebo " MJ / kg» (« MJ / nor. m 3"). V starej technickej literatúre boli meracími jednotkami „ kcal / kg» (« kcal / nor. m 3"). Pri ich prevode na moderné merné jednotky je potrebné mať na pamäti, že 1 kcal = 4,1868 kJ.

Množstvo tepla, ktoré išlo na zahriatie produktov úplného spaľovania 1 kg alebo 1 hrabať sa. m 3 palivo, za predpokladu, že tieto produkty obsahujú kondenzovanú vodnú paru, teda vodu tzv vyššia výhrevnosť paliva ... Toto teplo sa označuje ako.

Ak pri spaľovaní paliva nekondenzuje vodná para, tak sa na ohrev splodín horenia spotrebuje menšie množstvo uvoľneného tepla o hodnotu skupenstva kondenzačného tepla vodnej pary (latentného tepla vyparovania vody). V tomto prípade bola horúčava tzv výhrevnosť paliva a označované ako. Stanovenie teda neberie do úvahy teplo vynaložené na odparovanie vlhkosti v samotnom palive a vlhkosť vznikajúcu pri spaľovaní vodíka v palive. Množstvo teda súvisí s tým, ako .

Zloženie uhlia, ako aj iných tuhých palív, je vyjadrené v hmotnostných percentách (% hmotn.). Zároveň sa najčastejšie berie 100%:

· Zloženie paliva v prevádzkovom stave (zloženie jeho pracovnej hmoty), označené horným indexom " r »:

· Zloženie v analytickom stave (zloženie analytickej hmoty), označené horným indexom " a »:

· Zloženie v suchom stave (zloženie suchej hmoty), označené horným indexom " d »:

· Zloženie v suchom bezpopolovom stave (zloženie suchej bezpopolovej hmoty), označené horným indexom " daf »:

kde hmotnostné podiely v zodpovedajúcej hmotnosti uhlia uhlík, vodík, horľavá síra, kyslík, dusík, celková a analytická vlhkosť, hm. %; A - obsah popola zodpovedajúcej hmotnosti uhlia, hm. %.

Na stanovenie spaľovacieho tepla uhlia sa používa jednotná štandardná metóda - metóda spaľovania v kalorimetrickej bombe. Touto metódou sa odvážená časť analytickej vzorky uhlia s hmotnosťou 0,8 ... 1,5 G spálené v atmosfére stlačeného kyslíka v hermeticky uzavretej kovovej nádobe – kalorimetrickej bombe, ktorá je ponorená do určitého objemu vody. Zvýšením teploty tejto vody sa stanoví množstvo tepla uvoľneného pri spaľovaní vzorky. To dáva spaľovacie teplo paliva bombou.Vzhľadom na to, že spaľovanie paliva prebieha pomerne špecificky

Ryža. Schematický diagram klasický kalorimeter na stanovenie výhrevnosti tuhé palivá

1 - kalorimetrická bomba; 2 - miešadlo; 3 - kryt termostatu; 4 - systém zapaľovania závesu; 5 - teplomer alebo zariadenie, ktoré ho nahrádza; 6 - kalorimetrická nádoba; 7 - termostat.

podmienky (atmosféra čistého kyslíka, oxidácia horľavej síry na TAK 3 nasleduje tvorba kyseliny dusičnej v skondenzovanej vlhkosti atď.), hodnota sa prepočíta na podľa nasledujúceho vzorca:

odkiaľ je teplo vzniku kyseliny sírovej TAK 2 a rozpustenie vo vode, číselne rovné 94,4 kj na báze 1 % síry; - obsah síry "vo výplachu bomby" je množstvo síry, ktoré sa pri spaľovaní premenilo na kyselinu sírovú, na základe východiskovej vzorky uhlia, hm. % (je povolené použiť namiesto celkového obsahu síry v analytickej hmotnosti uhlia, ak (0,8 % pre hnedé uhlie z Kansk-Achinskej panvy, 1,0 pre čierne uhlie a 1,2 % pre antracit) , a (15,5 MJ / kg pre hnedé uhlie Kansk-Achinskej panvy, 15,7 pre uhlie a 16,0 MJ / kg pre antracit) ; a - koeficient zohľadňujúci teplo tvorby a rozpúšťania kyseliny dusičnej, rovný 0,001 pre chudé uhlie a antracit a 0,0015 - pre všetky ostatné palivá .

S vedomím najskôr určte najvyššie spaľovacie teplo pracovnej hmoty palív:

, (2)

kde =MJ / kg alebo MJ / normálne m 3; =
= hmotn. %.

Koeficient 24,62 in (3) odráža teplo ohrevu vody z
t 0 = 0 °C až t = 100 °C a jeho odparovanie pri P 0 = 101325 Pa počítajúc s
1 hmotn. % vody.

Hodnota vypočítaná pre prevádzkový stav paliva zodpovedá skutočnému teplu uvoľnenému pri jeho spaľovaní v peciach, a preto má široké využitie vo výpočtoch tepelnej techniky. je neoddeliteľným ukazovateľom kvality palív a do značnej miery určuje ich spotrebiteľské vlastnosti.

Jednou z hlavných vlastností fosílneho uhlia je schopnosť rozkladať (degradovať) ich organickú hmotu pri zahrievaní bez prístupu vzduchu. Toto zahrievanie produkuje plynné a parné produkty rozkladu nazývané prchavé látky. Po odstránení prchavých látok z ohrievacej zóny zostane zvyšok, nazývaný zvyšok koksu alebo koks. Keďže prchavé látky nie sú obsiahnuté v uhlí, ale vznikajú pri ich zahrievaní, hovoria o „uvoľňovaní prchavých látok“, a nie o ich obsahu v uhlí.

Výťažkom prchavých látok sa rozumie relatívna hmotnosť prchavých látok, vyjadrená v percentách, vznikajúcich pri tepelnom rozklade uhlia za štandardných podmienok. Uvoľňovanie prchavých látok je označené symbolom V a neprchavý (koksový) zvyšok - NV .

Parnú časť prchavých látok tvoria kondenzovateľné uhľovodíky, ktoré sú skupinou olejových a živicových látok, ktoré sú najcennejším chemickým produktom.

Plynnú časť prchavých látok tvoria uhľovodíkové plyny limitného a nenasýteného radu ( CH 4 , C m H n a tak ďalej), oxid uhoľnatý a oxid ( CO , CO 2 ), vodík ( H 2 ) atď.

Neprchavý zvyšok pozostáva hlavne z uhlíka a minerálnych nečistôt vo forme popola.

Uvoľňovanie prchavých látok je jedným z hlavných klasifikačných parametrov fosílneho uhlia. Na základe hodnôt výťažnosti prchavých látok a charakteristík koksového zvyšku sa posudzuje vhodnosť uhlia na koksovanie a správanie uhlia v procesoch spracovania a spaľovania.

Podstata štandardnej metódy stanovenia výťažnosti prchavých látok spočíva v zahrievaní odváženej časti analytickej vzorky uhlia s hmotnosťou 1 ± 0,1 g bez prístupu vzduchu pri t = 900 ± 5 °C do 7 min... Uvoľňovanie prchavých látok je určené stratou hmotnosti pôvodnej vzorky s prihliadnutím na vlhkosť paliva.

Hodnota uvoľňovania prchavých látok z analytickej vzorky sa vypočíta podľa vzorca

(4)

kde = hmotn. %; - úbytok hmotnosti vzorky uhlia po uvoľnení prchavých látok, G; - hmotnosť počiatočnej vzorky uhlia, G; - obsah vlhkosti vo východiskovej vzorke analytickej vzorky uhlia, hm. %;

- výťažnosť neprchavého zvyšku z analytickej vzorky skúšobného uhlia, % sa vypočíta podľa vzorca

Uvoľňovanie prchavých látok v suchom bezpopolovom stave uhlia sa určuje takto:

. (6)

Prípustné rozdiely medzi výsledkami dvoch paralelných stanovení v absolútnych hodnotách by nemali presiahnuť 0,3 hm. % hmotn.; 0,5 ms. % hmotn. %; 1,0 hmotn. % hmotn. % .

Na stanovenie výťažku prchavých látok použite:

Stojany na inštaláciu téglikov v muflovej peci zo žiaruvzdornej ocele alebo drôtu;

Elektrická muflová pec s termostatom s maximálnou teplotou ohrevu minimálne 1000 st ° C, s otvorom v predných dvierkach na voľné odvádzanie prchavých látok (ak tam nie je odbočka na odvádzanie týchto látok) a umiestnením riadiaceho termočlánku a v zadnej stene na inštaláciu termočlánku.

Teplota sa meria pomocou stacionárneho termočlánku. Z analytickej vzorky uhlia sa dve odvážené dávky uhlia s hmotnosťou (1 ± 0,01) odoberú do vopred zvážených téglikov G.. Odvážená časť sa rozloží na dno téglika v rovnomernej vrstve, pričom sa téglik zľahka poklepe na čistý, suchý povrch. Tégliky sú uzavreté viečkami a opatrne, s presnosťou 0,0002 G Uzavreté tégliky odvážte s odváženými dávkami.

Tégliky s porciami odváženými uhlím a uzavretými viečkami sa každý postavia na vlastnú podperu a rýchlo sa vložia do muflovej pece, predhriatej na t = 900 ± 5 °C, ktorý je upevnený stacionárnym termočlánkom. Dvierka rúry sú zatvorené. Presne 7 min(± 5 sek) stojany s téglikmi sa vyberú z pece a ochladia sa - najskôr na vzduchu 5 minút bez odstránenia vrchnákov z téglikov a potom v exsikátore na izbovú teplotu a odvážia sa s presnosťou na 0,0002 G... Výsledky všetkých meraní a výpočtov sú uvedené v tabuľke 1.

Hodnoty sa vypočítavajú podľa vzorca (7) a - podľa vzorca (8):

(7)

(8)

Zákazka

1. Pripravte si potrebné tabuľky a správanie potrebné výpočty... Výsledky zaznamenajte do tabuľky 1 a tabuľky 2.

stôl 1

Výsledky stanovenia výťažnosti prchavých látok

3. Pomocou získaného v laboratórne práce Hodnoty č. 2 (10,03%), (13,14%) a (30,7% z tabuľky 1), vypočítané a zahrnuté do zoznamu potrebných ukazovateľov pre technickú analýzu uhlia a (11,82%) potrebných na výpočet.

4. Vzhľadom na značku uhlia navrhnutú v práci a na základe získaných ukazovateľov určte hodnotu uhlia pomocou nasledujúcich metód.

Metóda 1. Použite vzťah medzi a navrhovaným

Krvný test na kvantitatívny obsah prchavých toxických látok (fenol, formaldehyd)
Pod otravou (intoxikáciou) treba rozumieť štrukturálne a funkčné zmeny v organizme spôsobené vonkajšími chemickými faktormi. Vonkajšie chemické faktory sa nazývajú jedy.

Toxické látky v tele pod vplyvom enzýmov a iných biologicky aktívnych látok prechádzajú chemickými premenami.

Toxické látky v organizme pod vplyvom enzýmov a iných biologicky aktívnych látok prechádzajú chemickými premenami (oxidácia, redukcia, hydrolýza a pod.) za vzniku najčastejšie neškodných zlúčenín. V iných prípadoch sa tvoria medziprodukty s výraznejšími toxickými vlastnosťami (acetaldehyd, kyselina šťaveľová, formaldehyd - v prípade otravy etylalkoholom, etylénglykolom, metylalkoholom). Jeden zo spôsobov transformácie jedovaté látky v organizme dochádza k tvorbe voľných radikálov, ktoré majú schopnosť poškodzovať vnútrobunkové membrány s následnou bunkovou smrťou. Časť jedu sa spravidla vylučuje z tela nezmenená.

Fenoly
Fenoly - kyselina karbolová, krezol, rezorcinol, hydrochinón. Bezfarebné alebo farebné kryštály alebo amorfné látky; často majú silný charakteristický zápach.

Majú lokálny kauterizačný, psychotropný (narkotický), neurotoxický (konvulzívny), nefrotoxický účinok. Smrteľná dávka pri perorálnom podaní je 2 g Možná otrava výparmi fenolu pri požití ústami alebo pokožkou. Rýchla absorpcia. Pri perorálnom podaní sa fenol rýchlo vstrebáva do krvného obehu, transportuje sa a distribuuje do celého tela. V pečeni podlieha fenol biotransformácii: 10 % fenolu sa oxiduje na dvojatómové fenoly (orto- a para-zlúčeniny). V prípade otravy fenolom u pacienta sa tmavozelené sfarbenie moču vysvetľuje prítomnosťou hydrochinónu a chinhydronu v ňom.

Fenol patrí do skupiny pečeňových jedov. Jeho hepatotoxický účinok sa prejavuje vo vývoji toxickej dystrofie pečene. Vyjadruje sa zvýšením veľkosti pečene a výskytom bolesti v pečeni. Objavuje sa aj žltačka, bledosť, závraty, príznaky hemoragickej diatézy, zvýšená telesná teplota a narušená duševná aktivita. Cerebrotoxický účinok fenolu sa prejavuje hepatálnou encefalopatiou. Ťažké formy otravy fenolom sú sprevádzané stratou vedomia a hepatálnou kómou. Keď fenol vstúpi do tela ústami, bolesti žalúdka, hnačka, niekedy s krvou, zvracanie belavých, vločkovitých hmôt, objaví sa zápach fenolu z úst, moč získa olivovú farbu. Pitva: sliznice úst, pažeráka a žalúdka sú pokryté mliečnymi škvrnami, tvrdými na dotyk. Zaznamenáva sa bielkovinová a tuková degenerácia parenchýmových orgánov, menšie krvácania vo vnútorných orgánoch a mozgových tkanivách.

formaldehyd
Formaldehyd je bezfarebný plyn so štipľavým, dráždivým zápachom. Necháme dobre rozpustiť vo vode, alkoholoch a iných polárnych rozpúšťadlách.

Formalín je vodný roztok formaldehydu (zvyčajne 37-40%) obsahujúci 6-15% metanolu (inhibítor polymerizácie formaldehydu). Je to bezfarebná kvapalina s charakteristickým štipľavým zápachom.

Formaldehyd sa používa v organickej syntéze, pri výrobe syntetických živíc a plastov, na syntézu mnohých lieky a farbivá na vyčiňovanie kože ako dezinfekčné, antiseptické a dezodoračné činidlo.

Pri vdýchnutí vzduchu obsahujúceho veľké množstvo formaldehydu sa rozvinú príznaky akútnej otravy so slzením, prudkým kašľom a pocitom zvierania na hrudníku. Pri perorálnom (vo väčšine prípadov chybnom) užití v dôsledku absorpcie formaldehydu dochádza k strate vedomia, kŕčom, útlmu nervových centier, podráždeniu obličiek.

Školenie
Krv
Toxikologické vyšetrenie si nevyžaduje špeciálne školenie. Krv sa odporúča odobrať najskôr 4 hodiny po poslednom jedle.
Pred diagnózou sa neodporúča vystavovať sa stresovým situáciám, piť alkoholické nápoje a fajčiť.
Diéta a príjem drogy neovplyvňuje výsledok výskumu.

Moč
V predvečer testu sa neodporúča jesť zeleninu a ovocie, ktoré môžu zmeniť farbu moču (repa, mrkva, brusnice atď.), Užívať diuretiká.

Zozbierajte rannú časť moču, pridelenú ihneď po spánku. Pred odberom moču je potrebné vykonať dôkladnú hygienickú toaletu vonkajších pohlavných orgánov. Počas prvého ranného močenia sa malé množstvo moču (prvé 1-2 sekundy) uvoľní do toalety, potom sa celá časť moču odoberie do čistej nádoby, bez prerušenia močenia. Moč nalejte do sterilnej plastovej nádoby so skrutkovacím uzáverom, približne 50 ml. Pri odbere moču je vhodné nedotýkať sa nádoby telom. Nádobu s močom je potrebné doručiť do ambulancie čo najskôr od odberu biomateriálu.

Interpretácia výsledkov

Krv, moč
Merné jednotky: μg / ml.

Odpoveď je uvedená v kvantitatívnom formáte.

Strana 1

Zloženie prchavých látok, ktoré sa tvoria na povrchu horiacich pevných látok, je zvyčajne mimoriadne zložité. Všetky tie, ktoré sú zaujímavé z pohľadu nebezpečenstvo ohňa sú polymérne materiály s vysokou relatívnou molekulovou hmotnosťou. Z dvoch hlavných typov polymérov (postupné polyméry a kondenzačné polyméry) je prvý najjednoduchší, pretože polyméry tohto typu vznikajú priamym pridávaním monomérnych jednotiek na koniec rastúceho polymérneho reťazca.

Zloženie prchavých látok zahŕňa cenné látky, ktoré sú široko používané v národnom hospodárstve.

Do zloženia prchavých látok zostupujú horľavé plyny - oxid uhoľnatý CO, vodík H2, rôzne uhľovodíky CnHm a nehorľavé plyny - dusík N2, kyslík O%, oxid uhličitý COg a pod., ako aj vodná para.

Prchavé látky zahŕňajú rozpúšťadlá, riedidlá, vlhkosť a iné zlúčeniny obsiahnuté v materiáli farby a laku a prchavé počas tvorby náterov.

Spolu s vodíkom a metánom medzi prchavé látky patria živicové produkty vo forme pár a drobných kvapôčok, ktoré pri teplotách pod 700 C môžu spôsobiť spekanie koksu a upchatie komínov a zariadení.

Medzi prchavé látky patrí vodná para, kyslík, dusík, prchavá síra a rôzne uhľovodíky. Pri dostatočne vysokej teplote horľavé zložky v prchavých látkach horia jasným plameňom, preto má zloženie a množstvo prchavých látok významný vplyv na procesy vznietenia a horenia paliva, ako aj na objem spaľovacej komory.

Množstvo a zloženie prchavých látok v tuhých palivách určuje účasť a význam suchej destilácie a splyňovania koksu v procese výroby plynu, ako aj zloženie a kvalitu vyrobeného generátorového plynu. Preto sú pre rôzne palivá a vo vzťahu k požiadavkám kladeným na plyn motormi inštalované rôzne systémy generátorov plynu.

Na prvý pohľad sa môže zdať, že zloženie prchavých látok má sekundárny vplyv na ich spaľovanie v zmesi plynov, ale tento uhol pohľadu neumožňuje pochopiť znaky dynamiky požiaru. Chemická aktivita prchavých látok ovplyvňuje charakter stabilizácie plameňa na povrchu horľavého pevného materiálu (odsek. Ten ovplyvňuje množstvo tepla emitovaného plameňom do okolitého priestoru a smerom k spaľovaciemu povrchu (oddiel. uhlíkatý zvyšok tvorený ako výsledkom ukončenia vetiev hlavného reťazca molekúl polyvinylchloridu, rovnica (РЗ)] alebo styrénu (z polystyrénu), vzniká dymiaci plameň s vysokou relatívnou emisivitou (nižšie uvedená časť ukáže, ako tieto faktory ovplyvňujú horenie rýchlosť pevných a kvapalných látok (časť. V niektorých prípadoch zloženie prchavých látok určuje stupeň toxicity produktov horenia (porov.

Dôležitou výhodou je možnosť stanovenia metabolických produktov živých kultúr, čo umožňuje študovať zloženie prchavých látok v procese rastu mikroflóry v anaeróbnych podmienkach. Veľký význam pre vykonávanie hromadných analýz má aj možnosť využitia existujúcich automatických headspace analyzátorov a špeciálnych zariadení popísaných v kap.

Je to spôsobené zložitosťou zloženia takýchto zmesí škodlivých látok, ktorých správna analýza pomocou samotnej plynovej chromatografie je jednoducho nemožná, ako aj prítomnosťou prchavých látok kaučuku a iných elastomérov vysokomolekulárnych zlúčenín v zložení. komplexnej štruktúry (často s niekoľkými heteroatómami), ktorých analýza chromatografickou metódou ami je mimoriadne náročná.

Niektoré z najdôležitejších tepelných charakteristík palív sú výťažnosť prchavých látok a vlastnosti koksového zvyšku. Pri zahrievaní tuhých palív dochádza k rozkladu tepelne nestabilných komplexných, kyslík obsahujúcich uhľovodíkových zlúčenín horľavej hmoty s uvoľňovaním horľavých plynov: vodíka, uhľovodíkov, oxidu uhoľnatého a nehorľavých plynov - oxidu uhličitého a vodnej pary. Uvoľňovanie prchavých látok sa zisťuje zahrievaním vzorky paliva vysušeného na vzduchu v množstve 1 g bez prístupu vzduchu pri teplote 850 °C počas 7 minút. Výťažok prchavých látok, definovaný ako pokles hmotnosti vzorky testovaného paliva mínus vlhkosť v nej obsiahnutá, sa vzťahuje na horľavú hmotnosť paliva. Zloženie a spalné teplo prchavých látok sú pre rôzne palivá rôzne. So zvyšujúcim sa chemickým vekom paliva klesá obsah prchavých látok a zvyšuje sa ich výstupná teplota. V tomto prípade sa v dôsledku zníženia množstva inertných plynov zvyšuje spaľovacie teplo prchavých látok. V prípade bridlíc je uvoľňovanie prchavých látok 80 – 90 % horľavej hmoty; rašelina - 70%; hnedé uhlie - 30-60%, bitúmenové uhlie tried G a D - 30-50%, chudé uhlie a antracit majú nízky prchavý výťažok a rovnajú sa I -13 a 2-9%. Preto obsah prchavých látok a ich zloženie možno brať ako ukazovatele stupňa preuhoľovania paliva, jeho chemického veku. V prípade rašeliny sa uvoľňovanie prchavých látok začína pri teplote asi 100 ° C, hnedé a olejnaté uhlie - 150 - 170 ° C, bridlice - 230 ° C, chudé uhlie a antracit ~ 400 ° C a končí pri vysoké teploty-1100-1200 °C. Po odstránení prchavých látok z paliva vzniká takzvaný koksový zvyšok. Ak uhlie obsahuje bitúmenové látky, ktoré po zahriatí prechádzajú do plastického stavu alebo sa tavia, prášková vzorka uhlia testovaná na prchavé látky sa môže spekať a napučať. Schopnosť paliva vytvárať viac alebo menej silný koks počas tepelného rozkladu sa nazýva spekacia kapacita. Rašelina, hnedé uhlie a antracit poskytujú práškový koks. Bitúmenové uhlie s výťažkom prchavých látok 42 až 45 % a chudé uhlie s výťažkom prchavých látok nižším ako 17 % poskytujú práškový alebo lepkavý koksový zvyšok. Uhlie, ktoré tvorí spečený koksový zvyšok, je hodnotným procesným palivom a používa sa predovšetkým na výrobu hutníckeho koksu. Koks vo forme spekaného alebo taveného zvyšku sa získava zahrievaním uhlia rozdrveného na veľkosť 3-3,5 mm pri teplote 1000 °C bez prístupu vzduchu. Vlastnosti koksu závisia od zloženia Organické zlúčeniny horľavá hmotnosť paliva a obsah prchavých látok v ňom.

Laboratórna práca č.3

Stanovenie spalného tepla uhlia podľa jeho vlhkosti,

obsah popola a výťažok prchavých látok

Cieľ- zoznámiť sa s metódami stanovenia hlavných ukazovateľov technického rozboru uhlia, osvojiť si praktické zručnosti práce na príslušnom laboratórnom zariadení a v praxi si naštudovať základy zrýchlenej metódy hodnotenia uhlia.

Laboratórna práca je zložitá. Vychádza z definície troch hlavných ukazovateľov uhlia – vlhkosť, obsah popola a uvoľňovanie prchavých látok. na základe ktorej sa vypočítava výhrevnosť pracovnej hmoty uhlia, ktorá je najdôležitejším ukazovateľom kvality uhlia ako energetického paliva.

Spaľné teplo, zvyčajne označované symbolom, je množstvo tepelnej energie (ďalej len teplo, alebo teplo) uvoľnené pri úplnej oxidácii horľavých zložiek paliva plynným kyslíkom. V tomto prípade sa predpokladalo, že v dôsledku oxidačných reakcií vznikajú vyššie oxidy a síra sa oxiduje iba na a dusík paliva sa uvoľňuje ako molekulárny dusík. Špecifickou charakteristikou je spaľovacie teplo. Pre tuhé a kvapalné palivá sa odvolávajte na jednotku hmotnosti, to znamená na 1 kg(merné spalné teplo) a pre plynné palivá - na jednotku objemu (objemové spalné teplo) za normálnych fyzikálnych podmienok, t.j. R = P 0 = 760 mmHg čl. = 1 bankomat =101325 Pa a
T = To = 273,15 TO (t = t 0 = 0 °C). Kvôli tomuto m 3 za týchto podmienok dostal názov " bežný meter kubický "A odporúčané označenie" hrabať sa. m 3". V prípade plynných palív teda 1 hrabať sa. m 3 Jednotky merania akceptované v technickej literatúre: " kJ/kg» (« kJ / nor. m 3") alebo " MJ / kg» (« MJ / nor. m 3"). V starej technickej literatúre boli meracími jednotkami „ kcal / kg» (« kcal / nor. m 3"). Pri ich prevode na moderné merné jednotky je potrebné mať na pamäti, že 1 kcal = 4,1868 kJ.

Množstvo tepla, ktoré išlo na zahriatie produktov úplného spaľovania 1 kg alebo 1 hrabať sa. m 3 palivo, za predpokladu, že tieto produkty obsahujú kondenzovanú vodnú paru, teda vodu tzv vyššia výhrevnosť paliva ... Toto teplo sa označuje ako.

Ak pri spaľovaní paliva nekondenzuje vodná para, tak na ohrev splodín horenia sa spotrebuje menšie množstvo uvoľneného tepla o hodnotu latentného tepla kondenzácie vodnej pary (latentného tepla vyparovania vody) ... V tomto prípade bola horúčava tzv výhrevnosť paliva a označované ako. Stanovenie teda neberie do úvahy teplo vynaložené na odparovanie vlhkosti v samotnom palive a vlhkosť vznikajúcu pri spaľovaní vodíka v palive. Množstvo teda súvisí s tým, ako .

Zloženie uhlia, ako aj iných tuhých palív, je vyjadrené v hmotnostných percentách (% hmotn.). Zároveň sa najčastejšie berie 100%:

· Zloženie paliva v prevádzkovom stave (zloženie jeho pracovnej hmoty), označené horným indexom " r »:

· Zloženie v analytickom stave (zloženie analytickej hmoty), označené horným indexom " a »:

· Zloženie v suchom stave (zloženie suchej hmoty), označené horným indexom " d »:

· Zloženie v suchom bezpopolovom stave (zloženie suchej bezpopolovej hmoty), označené horným indexom " daf »:

kde hmotnostné podiely v zodpovedajúcej hmotnosti uhlia uhlík, vodík, horľavá síra, kyslík, dusík, celková a analytická vlhkosť, hm. %; A - obsah popola zodpovedajúcej hmotnosti uhlia, hm. %.

Na stanovenie spaľovacieho tepla uhlia sa používa jednotná štandardná metóda - metóda spaľovania v kalorimetrickej bombe. Touto metódou sa odvážená časť analytickej vzorky uhlia s hmotnosťou 0,8 ... 1,5 G spálené v atmosfére stlačeného kyslíka v hermeticky uzavretej kovovej nádobe – kalorimetrickej bombe, ktorá je ponorená do určitého objemu vody. Zvýšením teploty tejto vody sa stanoví množstvo tepla uvoľneného pri spaľovaní vzorky. To dáva spaľovacie teplo paliva bombou.Vzhľadom na to, že spaľovanie paliva prebieha pomerne špecificky

Ryža. Schéma klasického kalorimetra na stanovenie spaľovacieho tepla tuhých palív

1 - kalorimetrická bomba; 2 - miešadlo; 3 - kryt termostatu; 4 - systém zapaľovania závesu; 5 - teplomer alebo zariadenie, ktoré ho nahrádza; 6 - kalorimetrická nádoba; 7 - termostat.

podmienky (atmosféra čistého kyslíka, oxidácia horľavej síry na TAK 3 nasleduje tvorba kyseliny dusičnej v skondenzovanej vlhkosti atď.), hodnota sa prepočíta na podľa nasledujúceho vzorca:

odkiaľ je teplo vzniku kyseliny sírovej TAK 2 a rozpustenie vo vode, číselne rovné 94,4 kj na báze 1 % síry; - obsah síry "vo výplachu bomby" je množstvo síry, ktoré sa pri spaľovaní premenilo na kyselinu sírovú, na základe východiskovej vzorky uhlia, hm. % (je povolené použiť namiesto celkového obsahu síry v analytickej hmotnosti uhlia, ak , a
); a - koeficient zohľadňujúci teplo tvorby a rozpúšťania kyseliny dusičnej, rovný 0,001 pre chudé uhlie a antracit a 0,0015 pre všetky ostatné palivá.

S vedomím najskôr určte najvyššie spaľovacie teplo pracovnej hmoty palív:

, (2)

kde =kJ/kg alebo kJ / normálny m3; =
= hmotn. %.

Koeficient 24,62 in (3) odráža teplo ohrevu vody z
t 0 = 0 °C až t = 100 °C a jeho odparovanie pri P 0 = 101325 Pa počítajúc s
1 hmotn. % vody.

Hodnota vypočítaná pre prevádzkový stav paliva zodpovedá skutočnému teplu uvoľnenému pri jeho spaľovaní v peciach, a preto má široké využitie vo výpočtoch tepelnej techniky. je neoddeliteľným ukazovateľom kvality palív a do značnej miery určuje ich spotrebiteľské vlastnosti.

Jednou z hlavných vlastností fosílneho uhlia je schopnosť rozkladať (degradovať) ich organickú hmotu pri zahrievaní bez prístupu vzduchu. Toto zahrievanie produkuje plynné a parné produkty rozkladu nazývané prchavé látky. Po odstránení prchavých látok z ohrievacej zóny zostane zvyšok, nazývaný zvyšok koksu alebo koks. Keďže prchavé látky nie sú obsiahnuté v uhlí, ale vznikajú pri ich zahrievaní, hovoria o „uvoľňovaní prchavých látok“, a nie o ich obsahu v uhlí.

Výťažkom prchavých látok sa rozumie relatívna hmotnosť prchavých látok, vyjadrená v percentách, vznikajúcich pri tepelnom rozklade uhlia za štandardných podmienok. Uvoľňovanie prchavých látok je označené symbolom V a neprchavý (koksový) zvyšok - NV .

Parnú časť prchavých látok tvoria kondenzovateľné uhľovodíky, ktoré sú skupinou olejových a živicových látok, ktoré sú najcennejším chemickým produktom.

Plynnú časť prchavých látok tvoria uhľovodíkové plyny limitného a nenasýteného radu ( CH 4 , C m H n a tak ďalej), oxid uhoľnatý a oxid ( CO , CO 2 ), vodík ( H 2 ) atď.

Neprchavý zvyšok pozostáva hlavne z uhlíka a minerálnych nečistôt vo forme popola.

Uvoľňovanie prchavých látok je jedným z hlavných klasifikačných parametrov fosílneho uhlia. Na základe hodnôt výťažnosti prchavých látok a charakteristík koksového zvyšku sa posudzuje vhodnosť uhlia na koksovanie a správanie uhlia v procesoch spracovania a spaľovania.

Podstata štandardnej metódy stanovenia výťažnosti prchavých látok spočíva v zahrievaní odváženej časti analytickej vzorky uhlia s hmotnosťou 1 ± 0,1 g bez prístupu vzduchu pri t = 900 ± 5 °C do 7 min... Uvoľňovanie prchavých látok je určené stratou hmotnosti pôvodnej vzorky s prihliadnutím na vlhkosť paliva.

Hodnota uvoľňovania prchavých látok z analytickej vzorky sa vypočíta podľa vzorca

(4)

kde = hmotn. %; - úbytok hmotnosti vzorky uhlia po uvoľnení prchavých látok, G; - hmotnosť počiatočnej vzorky uhlia, G; - obsah vlhkosti vo východiskovej vzorke analytickej vzorky uhlia, hm. %;

- výťažnosť neprchavého zvyšku z analytickej vzorky skúšobného uhlia, % sa vypočíta podľa vzorca

Pri laboratórnych prácach sa uhlie s
% hm. , preto metódy na určenie veličín a pri laboratórnej práci sa neberie do úvahy.

Uvoľňovanie prchavých látok v suchom bezpopolovom stave uhlia sa určuje takto:

. (6)

Prípustné rozdiely medzi výsledkami dvoch paralelných stanovení v absolútnych hodnotách by nemali presiahnuť 0,3 hm. % at % hmotn.; 0,5 ms. % at hmotn. %; 1,0 hmotn. % at hmotn. % .