V.Содержание отчета
1.Краткое описание лабораторной установки и основные теоретические положения.
2.Технические характеристики оборудования и метрологические характеристики средств измерений.
3.Результаты опытов и расчетов, таблица, рисунки, сравнение опытных данных с табличными (приложение 1).
4.Выводы по работе с пояснением влияния зольности на характеристики топлива, процесс горения, условия работы поверхностей нагрева.
Литература: [2]; [7], с. 152...165; [8], с. 18; [9], с. 17.
Работа 3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЫХОДА ЛЕТУЧИХ ИЗ ТОПЛИВА
I. Цель работы
Изучение методики определения выхода летучих веществ из аналитической пробы топлива и содержания кокса в ней с последующим пересчетом этих веществ на горючую массу; анализ влияния выхода летучих на процесс горения.
П. Основные теоретические положения
Выход летучих V является одной из важнейших характеристик твердого топлива, от пего зависят условия воспламенения и характер горения топлива. Летучие - это газообразные горючие и негорючие вещества, выделяющиеся при нагревании топлива без доступа воздуха, т. е. при сухой перегонке.
Наименьший выход летучих у антрацита (2...9% общей массы горючей части топлива), и выделяться они начинают при температуре около 400 °С, у бурых углей выход летучих составляет (40...50)%, температура начала выделения - (170...250)°С, у торфа - около 70%, температура начала выделения - (120...150)°С.
Летучие состоят из горючих соединений: углеводородов, окиси углерода, водорода и негорючих - углекислого газа, кислорода, азота и водяных паров.
Оставшийся после выхода летучих твердый коксовый остаток, состоит из углерода и минеральной части топлива. В зависимости от вида топлива коксовый остаток может быть спекшийся, слабоспекшийся и порошкообразный. Характер коксового остатка играет решающую роль при определении наиболее рационального пути использования топлива. Каменные жирные угли с большим содержанием битума дают спекшийся крупнопористый остаток, используемый в металлургических печах; в котлах и отопительных
установках такие угли не сжигаются. Энергетические топлива имеют порошкообразный коксовый остаток. Обязательным условием устойчивого воспламенения топлива является быстрый разогрев до высокой температуры поступающей в топку смеси топлива с воздухом. Эта температура должна быть тем выше, чем меньше в топливе летучих веществ.
Для обеспечения высокой температуры поступающей в топку смеси необходимо соблюдать три условия: топливо предварительно подсушивать; первичный и
и вторичный воздух подавать в топку раздельно; горячие топочные газы возвращать в зону воспламенения. Такое течение процесса показано на рис. 3, где 1 – мельница для размельчения топлива; 2 – сепаратор угольной пыли для отделения крупных части топлива; 3 - пылеугольная горелка; 4 - нижняя часть топочной камеры.
При горении топлива прежде всего воспламеняются летучие. Период горения летучих составляет около 10% общего времени
горения частицы. Если летучих в топливе много, то горение их обеспечивает дальнейший разогрев топлива и воздуха, воспламенение и устойчивое горение коксового остатка. При малом выходе летучих требуются дополнительные мероприятия по обеспечению воспламенения и устойчивого горения топлива, например, устройство зажигательного пояса в зоне горелочных устройств.
Сущность метода определения выхода летучих веществ заключается в прокаливании 1 г топлива в закрытом крышкой фарфоровом тигле при температуре (830...870)°С в течение 7 мин. Для получения сопоставимых результатов необходимо строго выдерживать указанные условия проведения опыта. Выход летучих веществ (за исключением содержания влаги) для аналитической пробы определяют по формуле, %
Vа = ∆mm 100 − W а ,
где ∆m - убыль массы навески топлива, m - масса навески топлива, Wa - относительная влажность аналитической пробы.
Погрешность измерения выхода летучих для аналитической пробы определяют из выражения, %
|
|
|
δ |
V |
а = ±(δm + δ |
W |
а ), |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
где |
δm = |
∆m |
100; ∆m = ± |
∆в |
2 + ∆р |
2 |
(см. работу 1); |
||||
|
|
m |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
δWа |
принимается по результатам работы 1. |
||||||||||
Содержание коксового остатка в аналитической пробе топлива определяют по формуле, %
Ка = 100 - Va – Wa .
Погрешность
δКа = δVа .
Выход летучих веществ на горючую массу пересчитывают по формуле, %
Vг = Vа |
100 |
|
, |
|
100 − Аа |
− W а |
|||
|
|
где Aa - зольность аналитической пробы.
Погрешность расчета δVг определяется из выражения, %
δVг = ±(δVа + δАа + δWа ),
где δАа принимается по результатам работы 2.
Перерасчет кокса на горячую массу производят по формуле, %
Кг = 100 - Vг.
Погрешность
δКг = δVг .
III.Описание лабораторной установки
Лабораторная установка (рис. 4) состоит из муфельной печи 2, температура в которой поддерживается при помощи задатчика 1; в печь устанавливается на проволочной подставке 4 закрытый крышкой фарфоровый тигель 3 с навеской топлива; температура в печи контролируется термоэлектрическим термометром, состоящим из
Рис. 4
термоэлектрического преобразователя 5 и магнитоэлектрического милливольтметра 6 отградуированного в градусах Цельсия, охлаждаются тигли в эксикаторе 7. Взвешивание тигля производится на аналитических весах (на рисунке не показаны).
IV. Порядок выполнения работы
1.Ознакомиться с лабораторной установкой, правилами проведения работы: включения муфельной печи, установки в ней заданной температуры, установки в печь и выемки тигля, работы с весами.
2.Записать технические характеристики основного оборудования и метрологические характеристики средств измерений.
3.Просушить тигель с крышкой и взвесить их на аналитических
весах.
4.Насыпать в тигель анализируемое топливо (0,9...1,1 г) и взвесить тигель с крышкой и навеской топлива. Вычислить массу навески топлива.
5.Поместить закрытый крышкой тигель на проволочной подставке в зону устойчивой температуры (830...870) °С предварительно разогретой муфельной печи; выдержать при этой температуре (6,9...7,1) мин.
6.Вынуть подставку с тиглем из печи, охладить на воздухе в течение 5 мин, не снимая крышки, затем поместить тигель в эксикатор, где охладить до комнатной температуры; взвесить тигель с крышкой и остатком навески топлива.
7.Вычислить выход летучих и содержание коксового остатка для аналитической пробы. Подсчитать погрешность этих вычислений. Окончательные результаты расчетов погрешностей округлить до десятых долей процента.
8.Результаты измерений и расчетов занести в таблицу по форме
3.
Масса тигля, г
пустого m |
навескойс |
топлива m |
после выхода летучих m |
1 |
|
2 |
3 |
|
|
|
|
Выход летучих, %
Vа = m2 − m3 × m2 − m1
×100 − Wа
|
|
Форма 3 |
Содержание |
Относительная |
|
кокса |
погрешность |
|
Ка, % |
выхода летучих, % |
|
|
δ |
а |
|
V |
|
|
|
|