V.Содержание отчета

1.Краткое описание лабораторной установки.

2.Технические характеристики оборудования и метрологические характеристики средcтв измерений.

3.Результаты опытов и расчетов, таблицы, рисунки.

4.Выводы по работе, где указать также влияние влажности на условия воспламенения и горения топлива.

Литература: [1]; [7], с. 18.

Работа 2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЗОЛЬНОСТИ ТОПЛИВА

I. Цель работы

Определение зольности аналитической пробы топлива, овладение методикой пересчета ее на сухую и рабочую массы, анализ влияния зольности на процесс горения и на работу топочного устройства.

II. Основные теоретические положения

Зола представляет собой твердый минеральный остаток после сжигания топлива и состоит из топочных шлаков и летучей золы, покидающей топочное устройство с дымовыми газами. Состав шлаков и золы, определяющий их свойства: SiO2, A12O3, FeO, Fe2O3, известь CaO, Na2O, K2O, V2O5, сульфаты CaSO4, MgSO4. Содержание минеральных примесей в топливе изменяется от 1% у древесины до 75% в горючих сланцах. В международной геологической статистике запасы углей подсчитываются только до значения зольности 50%.

Содержание золы топлива не является достаточным показателем энергетической ценности топлива, так как топлива с одинаковым содержанием золы часто имеют различную теплоту сгорания. Для сравнительной оценки количества золы используется приведенная зольность топлива в процентах, отнесенная к 1 МДж теплоты сгорания топлива, кг·% /МДж

АПР = АР/QнР,

где АР - рабочая зольность топлива, поступающего в топку, %.

Большая зольность снижает теплоту сгорания топлива. Так, при изменении зольности топлива от А1Р до А2Р теплота сгорания рабочей массы составит, кДж/кг

QнР 2 = (QнР1 + 25W Р ) 100 − А2РР − 25W Р. 100 − А1

Снижение теплотворной способности приводит к увеличению расхода топлива и затрат на его перевозку. Кроме того, снижаются ta, Jo (см. работу 1) и уменьшается средняя температура факела Тф, так как часть теплоты расходуется на нагрев дополнительного количества шкала, удаляемого из топочного устройства (т. е. не участвующего в теплообмене).

Важное практическое значение имеет плавкость золы, характеризующаяся температурами: t1 - начало деформации, t2 - начало размягчения и t3 - начало жидкоплавкого состояния. Зола разделяется на тугоплавкую (t3>1425°С), среднеплавкую

(1200<t3<1425°С) и легкоплавкую (t3<1200 °С).

Характеристики золы необходимо знать при проектировании и эксплуатации топочных устройств. В топочной камере можно организовать сжигание топлив с твердым или жидким шлакоудалением.

Твердое шлакоудаление организуется при сжигании топлив с тугоплавкой золой или среднеплавкой, с небольшим содержанием золы (AПР<1% ·кг/МДж) и высоким (Vг>25%) выходом летучих (см. работу № 3).

Жидкое шлакоудаление целесообразно для топлив с легкоплавкой золой и топлив с малым выходом летучих.

При сжигании топлив в топках с твердым шлакоудалением значительная часть сухой золы уносится дымовыми газами, что приводит к загрязнению окружающей среды, эрозионному износу поверхностей нагрева, заносу и загрязнению их (шлакованию), удорожанию золоулавливающих устройств.

Сущность метода определения содержания золы в топливе заключается в медленном озолении пробы в муфельной печи и прокаливании зольного остатка в условиях свободного доступа воздуха при температуре (775...825)°С (1048...1098 К) до постоянной массы.

Зольность топлива в аналитической пробе рассчитывают по формуле, %

Аа = ∆mm3 100,

где ∆m3 - масса зольного остатка, г; m - масса навески топлива, г.

Зольность топлива на сухую массу пересчитывают по формуле, %

	Ас = Аа	100	,
		100 − W а

а на рабочую массу, %

Ар = Аа 100 − W р , 100 − W а

где WР и Wа - влажность рабочей массы и аналитической пробы соответственно, %.

Погрешность δАа найденного значения зольности Аа определяется так же, как это сделано в работе 1 при оценке точности вычисления аналитической влажности.

III. Описание лабораторной установки

Лабораторная установка (рис. 2) состоит из муфельной электропечи 2 с задатчиком температуры 1, термоэлектрического преобразователя 4, магнитоэлектрического милливольтметра 5, отградуированного в градусах Цельсия, фарфорового тигля 3 с навеской топлива, эксикатора 6 и аналитических весов с разновесами (на рисунке не показаны).

Рис. 2

IV. Порядок выполнения работы

1.Ознакомиться с лабораторной установкой, порядком включения муфельной печи, установки и выемки из печи тигля, работы с весами.

2.Записать технические характеристики основного оборудования и метрологические характеристики средств измерений.

3.Просушить тигель и взвесить его на аналитических весах.

4.Насыпать в тигель анализируемое топливо (1...2 г) и взвесить тигель с навеской топлива. Вычислить массу навески топлива.

5.Поставить тигель у открытого входа в предварительно нагретую до (775...825)°С муфельную печь; в таком положении выдержать тигель в течение 10 мин. Это позволяет избежать бурного выделения летучих веществ и уноса из тигля мелких частиц топлива.

6.Передвинуть тигель в зону максимальной температуры (775…825)°С, закрыть дверцу печи. Прокаливать тигель в течение часа.

7.Вынуть тигель из печи, выдержать на воздухе в течение 5 мин, поместить его в эксикатор, где охладить до комнатной температуры, взвесить тигель.

8.Произвести контрольные прокаливания тигля с зольными остатками продолжительностью 15 мин каждое до тех пор, пока разность масс при двух последних взвешиваниях будет менее 0,001 г. Порядок контрольных прокаливаний указан в пп. 5...7.

9.Вычислить погрешности взвешивания и расчета зольности в аналитической пробе. Результаты расчетов и опытов занести в таблицу по форме 2.

Масса тигля, г

пустого m	навескойс	топлива	m	послепервого	прокаливания	m	после контроль-	ного прокаливания
1			2			3

						Форма 2
	Зольность, %				Относительная
					погрешность расчета
	Аа =	m4	− m1		зольности, %
				100	δАа =	∆m
		m2	− m1				100
						m1 − m2