Б С Панов, О О Кущ, Ю Б Панов - Корисні копалини - страница 39

Страницы:
1  2  3  4  5  6  7  8  9  10  11  12  13  14  15  16  17  18  19  20  21  22  23  24  25  26  27  28  29  30  31  32  33  34  35  36  37  38  39  40  41  42  43  44  45  46  47  48  49  50 

Теплота згоряння - основна якість ву­глеводної сировини, що визначає його придатність як джерела енергії. Крім то­го, вона є класифікаційним показником слабкометаморфізованих і окисленого вугілля.

При іспитах у лчираторії спалюється наважка вугілля в калометричній бомбі із стиснутим киснем, тепло, що виділилося при спалюванні вугілля, складається з власного тепла від згоряння вугілля, те­пла, що виділилося за рахунок утворення при горінні і наступному розчиненні у воді азотної і сарною кислот, а так само тепла, що виділилося при конденсації во­ди на стінках калометричній бомби.

Шляхом перерахування виключають тепло, отримане при утворенні і розчи­ненні кислот і визначають вищу теплоту згоряння - б). Додатково виключивши тепло від конденсації води, одержують нижчу теплоту згоряння - (0і). Після пе­рерахування вищої теплоти згоряння на сухий беззольний стан - б^), одержу­ють показник, що характеризує природ­ний тип вугілля і ступінь його вуглефіка-ції. Нижча теплота згоряння робочої маси вугілля (0іг) показує кількість тепла, що практично виходить при спалюванні одиниці маси вугілля:

0іг = 0/ - У (\¥іг + 8,94НГ),

терита - сульфатов, образующихся при выветривании сульфидов железа. Содер­жание органической серы в углях колеб­лется в пределах 0,11-3,5%, колчеданной -0,02-8,5 и сульфатной - 0,01-0,8. Наиболее трудно извлекаемыми являются примеси органической серы. Наибольшее содержа­ние серы (до 30%) наблюдается в бурях углях, наименьшее (0,1-2,5%) - в антраци­тах. В углях прибрежно-морского проис­хождения её всегда больше, чем в озерных (лимнических). Сернистые угли сжигаются на ТЭС в смеси с дробленым известняком, который связывает образующиеся оксиды серы в твердофазные гипс и ангидрит.

Теплота сгорания - основное качество углеводородного сырья, определяющее его пригодность как источника энергии. Кроме того, она является классификационным показателем слабометаморфизованных и окисленных углей.

При испытаниях в лаборатории сжига­ется навеска угля в калометрической бомбе со сжатым кислородом. Выделившееся при сжигании угля тепло состоит из собствен­ного тепла от сгорания угля, тепла, выде­лившегося за счет образования при горе­нии и последующем растворении в воде азотной и серной кислот, а так же тепла, выделившегося при конденсации воды на стенках калометрической бомбы.

Путем пересчета исключают тепло, по­лученное при образовании и растворении кислот и определяют высшую теплоту сго­рания - (0^). Дополнительно исключив те­пло от конденсации воды, получают низ­шую теплоту сгорания - (01). После пере­счета высшей теплоты сгорания на сухое беззольное состояние - (Ов^), получают показатель, характеризующий природный тип угля и степень его углефикации. Низ­шая теплота сгорания рабочей массы угля (01г) показывает количество тепла, котороеде: 0іг - вища теплота згоряння; \У1;Г -масова частка загальної вологи; Нг - зміст водню, розрахований на робочий стан палива; У - коефіцієнт, що враховує кі­лькість тепла на випар води - 5,86ккал/кг чи 24,62КДж/кг.

Обумовлена при спалюванні теплова енергія виміряється в системі СІ МДж/кг чи в технічній системі кКал/кг. Для оріє­нтованих розрахунків вищої теплоти зго­ряння використовується формула Д.І.Менделеева:

0/^ = 81С + 310Н - 26(О-Бі)

де С, О, Н, Б - зміст елементів у % на пальну масу.

Для порівняння різних типів палива використовується поняття тонна «умов­ного палива». Воно відповідає паливу з нижчою теплотою згоряння 29,3Мдж/кг чи 7000ккал/кг. Перерахування реального палива в умовне виробляється по фор­мулі:

Му = Мф х Ек

де: Му - маса умовного палива; Мф -маса фактичного палива; Ек - калорійний еквівалент, обчислюеться за формулою: Ек = 0іг/1000

При рівному ступені вуглефікації теп­лотворна здатність сапропелітів вище, ніж у гумолитів. Оскільки більшість опи­саних вище показників грають важливу класифікаційну роль, нижче в таблиці 5.4 наведені їхні усереднені значення для ву-гіль країн СНД.

практически получается при сжигании единицы массы угля:

О/ = О/ - У (Wtr + 8,94НГ), где: 01г - высшая теплота сгорания; Wtr

- массовая доля общей влаги; Нг - содер­жание водорода, рассчитанное на рабочее состояние топлива; У - коэффициент, учи­тывающий количество тепла на испарение воды - 5,86ккал/кг или 24,62КДж/кг.

Определяемая при сжигании тепловая энергия измеряется в системе СИ МДж/кг или в технической системе кКал/кг. Для ориентировочных расчетов высшей теп­лоты сгорания используется формула Д.И.Менделеева:

0^ = 81С + 310Н - 26(О-&)

где С, О, Н, Б - содержание элементов в % на горючую массу.

Для сравнения различных типов топ­лива используется понятие тонна «услов­ного топлива». Оно соответствует топливу с низшей теплотой сгорания 29,3МДж/кг или 7000кКал/кг. Пересчет реального топ­лива в условное производится по формуле: Му = Мф х Эк

где: Му - масса условного топлива; Мф

- масса фактического топлива; Эк - кало­рийный эквивалент, определяемый по формуле:

Эк = 0171000 При равной степени углефикации теп­лотворная способность сапропелитов вы­ше, чем у гумолитов. Поскольку боль­шинство описанных выше показателей иг­рают важную классификационную роль, ниже в таблице 5.4 приведены их усред­ненные значения для углей стран СНГ.

Таблиця 5.4

Усереднені значення теплоти згоряння вугілля й інших показників якості вугілля різних стадій метаморфізму (по К.В.Миронову)

 

Стадії

 

 

 

 

 

Марки вугілля

мета­мор­фізму

С

%

хуг; %

у* %

МДж/кг

МДж/кг

Бурий:

 

 

 

 

 

 

Прої

3-71

40-58

0-60

25,53-28,88

6,07-13,81

Пр02

65-76

30-40

33-50

25,53-29,72

9,04-15,90

Проз

68-77

17-30

33-50

27,63-33,07

15,49-18,80

Кам'яний:

 

 

 

 

 

 

Довгополуменевий Д

I

4-80

8-16

5-50

30,56-33,49

21,98-24,91

Газові Г

II

79-83

6-10

33-46

32,23-34,74

23,44-25,9

Газово-жирний ГЖ

III

83-87

5-8

31-40

33,49-35,16

24,70-26,37

Жирний Ж

Ш-ІУ

 

4-7

25-37

34,53-35,79

25,33-26,58

Коксово-жирний КЖ

IV

87-90

4-6

13-33

34,74-36,00

25,95-27,21

Коксовий К

У

89-91

4-5

17-27

34,74-36,84

26,37-28,47

Пісно-спікливий ПС

VI

90-92

3-5

14-27

35,37-36,63

26,58-27,84

Пісний П

УИ-УШ

 

3-6

8-20

34,53-36,21

25,95-27,63

Антрацит А

ГХ-ХГУ

90-98

4-6

2-10

33,49-35,16

23,86-31,00

Таблица 5.4

Усредненные значения теплоты сгорания угля и других показателей качества угля различных стадий метаморфизма (по К. В.Миронову)

Стадии

Марки угля

мета-мор-физма

С ^,

%

\У1Г, %

У*, %

МДж/кг

Сіг, МДж/кг

Бурый:

 

 

 

 

 

 

О1

3-71

40-58

0-60

25,53-28,88

6,07-13,81

О2

65-76

30-40

33-50

25,53-29,72

9,04-15,90

 

68-77

17-30

33-50

27,63-33,07

15,49-18,80

Каменный:

 

 

 

 

 

 

Длиннопламенный Д

I

4-80

8-16

5-50

30,56-33,49

21,98-24,91

Газовые Г

II

79-83

6-10

33-46

32,23-34,74

23,44-25,9

Газово-жирный ГЖ

III

83-87

5-8

31-40

33,49-35,16

24,70-26,37

Жирный Ж

Ш-ГУ

 

4-7

25-37

34,53-35,79

25,33-26,58

Коксово-жирный КЖ

IV

87-90

4-6

13-33

34,74-36,00

25,95-27,21

Коксовый К

У

89-91

4-5

17-27

34,74-36,84

26,37-28,47

Отощ. спекающийся ОС

90-92

3-5

14-27

35,37-36,63

26,58-27,84

Тощий Т

УП-УШ

 

3-6

8-20

34,53-36,21

25,95-27,63

Антрацит А

ГХ-ХГУ

90-98

4-6

2-10

33,49-35,16

23,86-31,00

Спікливість і коксівність вугіль. Ці параметри є найважливішими при вико­ристанні вугіль у доменному процесі. Спікливість - це здатність вугілля визна­чених стадій метаморфізму при нагрі­ванні без доступу повітря переходити в пластичний стан з утворенням нелету­чого залишку - «королька». При темпе­ратурі 500-5500С корольок твердіє, утво­рити твердий спечений продукт - напів­кокс. При подальшому нагріванні (до 10000 і більш) у напівкоксі знижується зміст летучих (О2, Б, Н2) і росте відсоток вуглецю. Одночасно відбувається струк­турно-молекулярна перебудова й упоряд­кування розташування «вуглецевих сі­ток» - макромолекул. Утвориться твер­дий пористий вуглеродістий продукт -кокс. Цією властивістю володіють ву­гілля марок Г-ОС (див.табл. 5.4). Довго-полуменевий і худі вугілля дають, у за­лежності від петрографічного складу, по­рошкоподібний чи слабкоспікливий не­летучий залишок. Буре вугілля й антра­цити не спікаються.

Для характеристики спікливості вугіль використовують кілька показників - то­вщина пластичного шару (у), обумовлена як максимальна відстань у випробува­ному зразку між поверхнями роздягнула: вугілля - пластична маса - напівкокс; пластометрична усадка (х), що характе­ризує зміну обсягу вугільної проби при термічному впливі; індекс Рогу (М) - ві­дображають механічну міцність коро­лька, обумовлену методом стирання; ін­декс вільного спучування (БІ) - напівкі-лькісний метод визначенні спікливості шляхом порівняння профілю нелетучого залишку з стандартними профілями ко-рольків.

По товщині пластичного шару (у) роз­діляють вугілля від марок Д до П. По ін-

Спекаемость и коксуемость углей. Эти параметры являются важнейшими при ис­пользовании углей в доменном процессе. Спекаемость - это способность угля опре­деленных стадий метаморфизма при нагре­вании без доступа воздуха переходить в пластическое состояние с образованием нелетучего остатка - «королька». При тем­пературе 500-5500С королек затвердевает, образуя твердый спекшийся продукт - по­лукокс. При дальнейшем нагревании (до 10000 и более) в полукоксе снижается со­держание летучих (О2, Б, Н2) и растет про­цент углерода. Одновременно происходит структурно-молекулярная перестройка и упорядочение расположения «углеродных сеток» - макромолекул. Образуется твер­дый пористый углеродистый продукт -кокс. Этим свойством обладают угли марок Г-ОС (см.табл. 5.4). Длиннопламенные и тощие угли дают, в зависимости от петро­графического состава, порошкообразный или слабоспекшийся нелетучий остаток. Бурые угли и антрациты не спекаются.

Для характеристики спекаемости углей используют несколько показателей - тол­щина пластического слоя (у), определяемая как максимальное расстояние в испытуе­мом образце между поверхностями разде­ла: уголь - пластическая масса - полукокс; пластометрическая усадка (х), характери­зующая изменение объема угольной пробы при термическом воздействии; индекс Рога (М) - отражающий механическую проч­ность королька, определяемую методом истирания; индекс свободного вспучива­ния (Б!) - полуколичественный метод оп­ределении спекаемости путем сравнения профиля нелетучего остатка со стандарт­ными профилями корольков.

По толщине пластического слоя (у) раз­деляют угли марок от Д до Т. По индексу Рога ОС и Т. Индекс свободного вспучива­дексі Рогу ПС і П. Індекс вільного спучу­вання (БІ) застосовується в міжнародній практиці. Додатково іноді візуально оці­нюється форма що залишається коро­льку: порошкоподібний, злиплий (розси­пається в порошок при слабкому натис­ненні) - марки Б, частина Д и Т; слчиспі-кливий і спечений - частина Д и частина П; спечений, сплавлений неспучений і сильно спучений - Д-ПС, порошкоподіб­ний - А. Існує ще ділатометричний ме­тод. Суть його у визначенні збільшення довжини порошкоподібної проби в квар­цовій трубі при термічному впливі. У країнах СНД цей метод не застосову­ється.

Коксівність - здатність здрібненого вугілля спікатися з утворенням коксу з установленими розмірами і міцністю шматків. Цей параметр визначається з комплексу показників спікливості і меха­нічної міцності, а також промисловими і напівпромисловими іспитами.

ния (Б!) применяется в международной практике. Дополнительно иногда визуаль­но оценивается форма остающегося ко­ролька: порошкообразный, слипшийся (рассыпается в порошок при слабом надав­ливании) - марки Б, часть Д и Т; слабо-спекшийся и спекшийся - часть Д и часть Т; спекшийся, сплавленный невспученный, сплавленный вспученный и сильно вспу­ченный - Д-ОС, порошкообразный - А. Существует еще дилатометрический ме­тод. Суть его в определении увеличения длины порошкообразной пробы в кварце­вой трубе при термическом воздействии. В странах СНГ этот метод не применяется.

Коксуемость - способность измель­ченного угля спекаться с образованием кокса с установленнымы размерами и прочностью кусков. Этот параметр опре­деляется по комплексу показателей спе-каемости и механической прочности, а также промышленными и полупромыш­ленными испытаниями.

5.6 Промислова класифікація вугілля

Промислові класифікації вугілля за сформованою традицією базуються на практиці використання вугілля і показни­ках його якості. Оскільки з часом техно­логія переробки змінюється з різною швидкістю в різних країнах, та й показ­ники якості, як уже вказувалося раніше, з ряду причин можуть бути в різних дер­жавах різними, класифікації достатньо істотно відрізняються. Як правило основ­ними параметрами, на яких ґрунтуються більшість класифікацій є зміст вуглецю (С1*, %) вихід летучих (У1*, %), зовнішня теплота згоряння (С1*, МДж/кг), середній показник відображення вітриніту (Яо, %) і ін. Прикладом такого підходу можуть 5.6 Промышленная классификация углей

Промышленные классификации углей по сложившейся традиции базируются на практике использования угля и показате­лях его качества. Поскольку с течением времени технология переработки меняется с различной скоростью в разных странах, да и показатели качества, как уже указыва­лось ранее, по ряду причин могут быть в разных государствах различными, класси­фикации достаточно существенно отлича­ются. Как правило основными параметра­ми, на которых основываются большинст­во классификаций являются содержание углерода (С^, %) выход летучих ("Vм, %), внешняя теплота сгорания (0^, МДж/кг), средний показатель отражения витринитаслужити класифікації України (табл.5.5) і (Яо, %) и др. Примером такого подхода

США (табл.5.6). могут служить классификации Украины

(табл.5.5) и США (табл.5.6).

Таблиця 5.5

Вугілля буре, кам'яне й антрацит. Класифікація ДСТУ 3472-96

Классификационные показатели

 

Позна чення

Середній по­казник відоб-

Вихід летючих речовин,

У1*, %

Товщина пластич­ного ша­ру, У, мм

Індекс

Теплота сго-ряння

МДж/кг

Марка угля

марки

раження вітриніту, Мо, %

 

 

Рогу, ЯІ, ед.

 

Бурий

Б

Меньш 0,40

Від 50 до 70 вкл.

 

 

Меньш 24,0

Довгополуменевий

Д

Від 0,40 до 0,60 вкл.

35-50

Меньш 6

 

Довгополуменевий-

ДГ

0,50-0,80

35-48

Від 6 до 9

газовий

 

 

 

вкл.

 

 

Газовий

Г

0,50-1,00

33-46

10-16**

Жирний

Ж

0,85-1,20

28-36

17-38

Коксовий

К

1,21-1,60

18-28

13-28

Пісно спікливий

ПС

1,30-1,90

14-22

6-12

Від 13 до 50 вкл.

Пісний

П

1,60-2,59

8-18***

Меньш 6

Меньш 13

Від 35,2 до 36,5 вкл.

Антрацит

А

2,60-5,60

Меньш 8

 

Меньш 35,2

*Теплота згоряння наведена на вологий беззольний стан

**При значенні показника відображення вітриніту менш 0,85% і товщині пластичного шару більш 16мм вугілля

відноситься до марки Г

***При виході летучих речовин менш 8% і теплоті згоряння 35,2 Мдж/кг і більш вугілля відноситься до марки П

Таблица 5.5

Угли бурые, каменные и антрацит. Классификация ДСТУ 3472-96

Классификационные показатели

Марка угля

Обо-значе­ние марки

Средний по­казатель от­ражения вит-ринита, ММо, %

Выход летучих веществ,

У1*, %

Толщина пластиче­ского слоя, У, мм

Индекс Рога, ЯІ, ед.

Теплота сгорания

МДж/кг

Бурый

Б

Менее 0,40

От 50 до 70 вкл.

Менее 24,0

Длинно-пламенный

Д

От 0,40 до 0,60 вкл.

35-50

Менее 6


Длинно-пламенный

ДГ

0,50-0,80

35-48

От 6 до 9

газовый

 

 

 

вкл.

 

 

Газовый

Г

0,50-1,00

33-46

10-16**

Жирный

Ж

0,85-1,20

28-36

17-38

Коксовый

К

1,21-1,60

18-28

13-28

Отощенный спе-

ОС

1,30-1,90

14-22

6-12

От 13 до

кающийся

 

 

 

 

50 вкл.

 

Тощий

Т

1,60-2,59

8-18***

Менее 6

Менее

От 35,2 до

 

 

 

 

 

13

36,5 вкл.

Антрацит_|    А    |    2,60-5,60    | Менее 8 |      —      |     —     | Менее 35,2

*Теплота сгорания приведена на влажное беззольное состояние 0в

**При значении показателя отражения витринита менее 0,85% и толщине пластического слоя более 16мм уголь относится к марке Г

***При выходе летучих веществ менее 8% и теплоте сгорания 35,2МДж/кг и более уголь относится к марке Т

Страницы:
1  2  3  4  5  6  7  8  9  10  11  12  13  14  15  16  17  18  19  20  21  22  23  24  25  26  27  28  29  30  31  32  33  34  35  36  37  38  39  40  41  42  43  44  45  46  47  48  49  50 


Похожие статьи

Б С Панов, О О Кущ, Ю Б Панов - Корисні копалини