Литература

1.ГОСТ 11014-81. Угли бурые, каменное, антрацит и горючие слайды. Ускоренный метод определения влаги. Изд-во стандартов.

М., 1981.

2.ГОСТ 11022-75. Угли бурые, каменные, антрацит и сланцы горючиe. Метод определения зольности. Изд-во стандартов. М., 1975.

3.ГОСТ 6382-80. Угли бурые, каменные, антрацит и сланцы горючие. Метод определения выхода летучих веществ. Изд-во стандартов. М., 1981.

4.ГОСТ 147-74. Топливо твердое. Метод определения высшей теплоты сгорания и вычисления низшей теплоты сгорания. Изд-во стандартов. М., 1981.

5.ГОСТ 3877-49. Нефтепродукты тяжелые. Метод определения содержания серы сжиганием в бомбе. Изд-во стандартов. М., 1950.

6.ГОСТ 8606-72. Топливо твердое. Методы определения серы. Изд-во стандартов. М., -1981.

7.Тепловой расчет котельных агрегатов: Нормативный метод.-

М.: Энергия, 1973.- 295 с.

8.Резников М. И., Липов Ю. М. Паровые котлы тепловых электростанций.- М.: Энергоиздат, 1981.- 240 с.

9.Хзмалян Д, Я., Каган Я. Н, Теория горения и топочные устройства.-М.: Энергия, 1976.- 488 с.

Работа 1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЛАЖНОСТИ ТОПЛИВА

I. Цель работы

Определение содержания влаги в аналитической пробе твердого топлива; приобретение навыков анализа влияния влажности топлива на работу котла.

II. Основные теоретические положения

Влага в топливе W может содержаться в количестве от (3...5) до (60...70)%. Она является внешним балластом топлива, уменьшает его горючую часть, требует затраты теплоты на испарение. Испарившаяся влага отбирает у дымовых газов часть теплоты на свой подогрев, отчего снижается температура газов, а вместе с ней и количество теплоты, передаваемой поверхностям нагрева. Считается, что наличие в топливе влаги ухудшает его воспламенение, однако имеются данные, что изменение содержания влаги в топливе от 0 до 20%,

например для полубитуминозных углей, не оказывает влияния на начальную температуру воспламенения. При изменении влажности топлива от W1Р до W2Р теплота сгорания

QнР рабочей массы топлива также изменится и составит, кДж/кг

QнР 2 = (QнР1 + 25W1Р ) 100 − W2РР − 25W2 Р; 100 − W1

коэффициент 25 характеризует скрытую теплоту парообразования, не учитываемую в QнР.

Изменение QнР приведет к изменению адиабатической

температуры горения

tа = QнР + Q∑фВυ+icQi фТ −qд

и энтальпии газов в зоне максимального тепловыделения

Jo = ∑υici t a .

Кроме того, изменится средняя температура факела Тф вследствие изменения потерь теплоты на испарение и нагрев влаги.

Различают два вида влаги в топливе: внешнюю WВН и

внутреннюю, или гигроскопическую, называемую также аналитической WГИ. Внешняя влага состоит из влаги поверхностной (осаждающейся на поверхности топлива) и капиллярной, содержащейся в порах (капиллярах) топлива. Гигроскопическая (аналитическая) влага находится частью в коллоидально-связанном состоянии и равномерно распределена в массе топлива, а частью в виде гидратной влаги, входящей в состав молекул минеральных примесей.

Большое содержание внешней влаги приводит к таким нежелательным явлениям, как смерзание твердого топлива при его транспортировке и хранении в зимнее время, ухудшение его размола, уменьшение сыпучести.

В зависимости от содержания влаги и ее вида твердые топлива подразделяются на три категории:

1)рабочее топливо (в том виде, как оно поступает в топку); влажность его WР=WВН+WГИ колеблется от 0,5% до 40%;

2)воздушно-сухое топливо, приведенное в равновесие с окружающим воздухом, влажность его Wа=WГИ находится в пределах

(2,5...11) %;

3) абсолютно сухое топливо, которое совершенно не содержит влаги.

Абсолютная влажность определяется отношением массы влаги к абсолютно сухой массе топлива, относительная - отношением массы влаги к общей массе топлива.

Содержание влаги топлива не является достаточным показателем энергетической ценности топлива. Для сравнительной оценки топлив по содержанию влаги введено понятие приведенной влажности топлива, кг·%/МДж

W ПР = W Р / QнР.

Для определения относительной влажности в аналитической пробе Wa производится высушивание предварительно подготовленного до воздушно-сухого состояния топлива. Топливо высушивается при температуре (103...105)°С (каменный уголь - в течение часа, бурый уголь - в течение двух часов), вычисляется убыль массы в процессе сушки ∆m и влажность, %

W а = ∆mm 100,

где m - масса навески топлива.

Если необходимо вычислить рабочую влажность топлива, то ее определяют по формуле, %

W Р = W ВН + W а 100 − W ВН , 100

где WBH - внешняя влажность, определяемая следующим способом. Поступившую в лабораторию в герметически закрытом сосуде исходную пробу топлива (около 1 кг) высыпают в заранее взвешенный тигель и определяют массу топлива вместе с ним с точностью до 1 г. Тигель с топливом помещают в сушильный шкаф и доводят до воздушно-сухого состояния путем чередования искусственной подсушки при температуре (65…75)°С с естественной выдержкой при комнатной температуре. Подсушка и выдержка длятся примерно по 8 часов. Топливо считается воздушно-сухим, если при последней выдержке масса его в начале выдержки отличается от массы в конце выдержки не более, чем на 0,3%. Внешняя влажность определяется по убыли влаги в процессе сушки с момента первого взвешивания (при поступлении топлива в лабораторию). Оценка точности результата

взвешивания производится с учетом погрешностей весов (±∆В) и разновесов (±∆Р),

∆m = ± ∆2в + ∆2р .

Оценка точности вычисления аналитической влажности производится по формуле, %

δWа = ± ∆mm 100.

Оценка точности измерения температуры производится с учетом погрешностей термоэлектрического преобразователя и автоматического потенциометра.

III. Описание лабораторной установки

Установка состоит из электрического сушильного шкафа 1 (рис. 1) с терморегулятором, бюкса 2 с навеской топлива и крышкой 3,

Рис. 1

термоэлектрического преобразователя 4 и автоматического потенциометра 5 для контроля температуры внутри сушильного шкафа, эксикатора 6 с химическим реактивом, поглощающим влагу, и аналитических весов с разновесами (на рисунке не показаны).

IV. Порядок выполнения работы

1.Ознакомиться с лабораторной установкой, правилами включения сушильного шкафа, автоматического потенциометра, работой с весами.

2.Записать технические характеристики основного оборудования

иметрологические характеристики средств измерений, используемых в работе.

3.Взвесить на аналитических весах пустой бюкс с притертой крышкой.

4.Взвесить бюкс с крышкой и навеской топлива (1...2) г.

5.Поместить бюкс с открытой крышкой (как это показано на рис. 1) и с навеской топлива в нагретый предварительно до (103...105)°С (376...378 К) сушильный шкаф и выдержать при этой температуре в течение 0,5 ч.

6.Закрыть бюкс крышкой, вынуть из шкафа и охладить на воздухе (в течение 2 мин.), а затем в эксикаторе до комнатной температуры; взвесить бюкс с крышкой и навеской топлива.

7.Произвести контрольное подсушивание и взвешивание в порядке, указанном в пп. 5, 6. Если масса бюкса после контрольной сушки убыла меньше, чем на 0,001 г, опыт считается законченным, в противном случае повторить опыт, как это указано в пп. 5, 6; до совпадения результатов двух последних опытов с погрешностью менее 0,001 г.

8.Вычислить погрешности взвешивания и расчета влажности. Результаты взвешиваний, расчетов и вычисленных погрешностей занести в таблицу по форме 1.

	Масса бюкса, г			Убыльвлаги, г m=m∆	Аналитическая влажность
пустого m	навескойс топлива m	первойпосле сушки m	после контроль-ной mсушки
				4
				m -
			4	2
1	2	3

Форма 1

Относительная

погрешность

расчета влажности, %

δWа =		∆m			100C
	m		− m	2
	1