Повышение эффективности переработки угольного сырья

Свободная влага на поверхности кусков и зерен угля, и влага, приуроченная к трещинам, пустотам и капиллярам (Wmax) в сумме определяют такое понятие, как влага внешняя (Wex).B лаборатории она определяется путем просушивания в сушильных шкафах: при температуре 40 С0 - для каменных углей и при 50 °С - для бурых.

Влага воздушно-сухого угля, или аналитическая (Wa), в основном представлена адсорбционно-связанной водой. Определяется она посредством просушки при температуре 105-110 °С (при ускоренном методе при 160 °С).

В сумме эти два вида влаги определяют понятие влага общая (Wt), или рабочая (Wrt). Содержание влаги (рабочей и аналитической) зависит, прежде всего, от степени метаморфизма (марочного состава) угля. Влага в угле является не только балластом, она уменьшает его теплоту сгорания, т.к. требует дополнительных затрат тепла на свол испарение. Поэтому бытующая практика смачивания углей перед сжиганием, по сути, неверна. С другой стороны, смачивание угольной пыли приводит к ел окомкованию и повышению проницаемости для газов, выделяющихся при термической деструкции угля. Но этот прием применяется главным образом от безысходности - при использовании угля, не предназначенного для слоевого сжигания.

Повышенное содержание внешней влаги приводит также к повышенной слипаемости угольной мелочи, слеживаемости и смерзаемости угля.

Содержание золы (зольность А)

Зольность, или содержание минеральных (не горючих) примесей в угле, является основным показателем, определяющим качество. Минеральные примеси - это в основном нейтральный балласт, в меньшей степени - источник вредных химических элементов, влияющих на технологические характеристики угля, а в теплоэнергетике и на степень экологического загрязнения. Содержание минеральных примесей зависит только от условий торфонакопления, а значит, может быть различным для углей разных марок.

Различают внутреннюю, связанную с органической частью угля, и внешнюю, слагающую породные прослои, золу. Содержание первой, как правило, незначительное (не более 10%), но она практически не удаляется при обогащении. Внешняя зола, особенно связанная с малоуглистыми породными прослоями, легко удаляется при всех видах обогащения.

В различных областях промышленности требования к зольности существенно различаются. В теплоэнергетике используются бурые и каменные угли, в основном с Ad до 35%, при более высоком содержании золы они требуют специальных видов сжигания. Градаций топлива по степени зольности достаточно много. Здесь наиболее приемлемой будет классификация, основанная на учете т. н. приведенной зольности - соотношения зольности (в %) к теплоте сгорания влажного беззольного угля (в Мдж/кг, 1 Мдж=239 ккал)

Таким образом, требования к зольности низкометаморфизованных, а значит малокалорийных углей (бурые, длиннопламенные), должны быть более жесткими, чем к зольности высокометаморфи- зованных (тощие, антрациты).

В практике используется, в основном, два показателя зольности: отнесенные к абсолютно сухому топливу (Ad) и к рабочему его состоянию, т.е. при фактической его влажности (Аd).

Выход летучих веществ (Vdaf)

Органическая масса углей при термическом воздействии разлагается на две производные: летучие вещества и нелетучий остаток. В состав летучих входят первичный длготь (в бурых углях), каменноугольная смола (в каменных) и газы: окись углерода, водород, метан, ллгкие углеводороды и их гомологи. Содержание летучих зависит от петрографического состава углей - витринитовые (блестящие) разности содержат их большее количество, чем фюзени- товые (матовые).

Данный показатель весьма важен, т.к. определяет особенности поведения угля в процессе его использования. Так, высокое содержание газообразной (летучей) составляющей в составе горючей массы угля определяет его высокую реакционную способность (т.е. воспламенение происходит при более низких температурах), превалирование конвективного типа передачи тепла над лучистым. Но вместе с тем угли с высоким выходом летучих веществ обладают более низкими показателями теплоты сгорания, термической стойкости. Они, как правило, характеризуются более высоким процентом химического недожога.

Содержание серы (STD)

Сера в углях является вредной примесью. При использовании угля в металлургии сера переходит в металл, ухудшая его качество. При сжигании топлива сера образует сернистые соединения, которые, реагируя в атмосфере с водяными парами, образуют серную кислоту, выпадающую т.н. кислотными дождями. Содержание серы в углях Кузнецкого, Канско-Ачинского, Минусинского бассейнов колеблются в пределах 0,2-0,6%. Низким ел содержанием характеризуются и угли Восточного Казахстана. Поэтому данный показатель в нашем регионе, как правило, редко учитывается при оценке качества и потребительской ценности топлива. Но, вместе с тем угли некоторых месторождений Иркутского бассейна характеризуются очень высоким, более 10%, содержанием серы, что делает их малопригодными для использования в теплоэнергетике.

Этот показатель наиболее важен для оценки потребительской ценности углей, особенно используемых в теплоэнергетике.

3.3 Виды выполняемых работ. Отчетность о проделанной работе

Поступившую в лабораторию банку с пробой осматривают, сверяют данные, указанные на этикетке банки и в сопроводительных документах.

Пробу регистрируют порядковым номером, который проставляют на этикетке и в сопроводительных документах, и заносят в лабораторный регистрационный журнал, с указанием следующих данных:

Дата поступления пробы;

Номер и дата сопроводительного документа;

Удостоверение об отборе пробы (наименование предприятия, марка и класс топлива, место и дата отбора пробы, вес пробы и др.)

Состояние укупорки пробы.



Рис. 3.6 Банка с пробой угля

В журнал в дальнейшем заносят следующие данные:

Фактический вес пробы вместе с тарой (записывается в журнале после взвешивания пробы в лаборатории);

Объем испытания пробы (показатели качества топлива, подлежащие определению) или причины браковки пробы.

Если объем не указан в сопроводительном документе, то его указывает зав. Лаборатории на основании ГОСТов.

Если состояние укупорки пробы неудовлетворительное, то пробу бракуют, а если удовлетворительное, то банку с пробой вытирают, затем взвешивают.

Приготовление аналитических проб угля

Сущность метода приготовления аналитической пробы заключается в подсушке пробы при температуре 50 ± 5⁰ и измельчение ее до размера частиц не более 0,20 мм.

Оборудование

Валовые дробилки, шаровые или вальцовые мельницы



Рис. 3.7 Дробилка

Сита металлические;

Рис. 3.8 Сито

Порционеры-делители;

Противни из неокисляющегося метала

Сушильный шкаф



Рис. 3.9 Сушильный шкаф, вид снаружи и внутри

Терморегулятор для регулирования температуры;

Термометр ртутный, стеклянный.

Весы технические;

Банки для хранения аналитических проб;

Воронки для перемещения пробы на конус, диаметр сточной трубки не менее15 мм

Крестовина, совок, шпатель, металлический лист.

Подсушивание, измельчение и сокращение проб

Из лабораторных проб берут навески для определения содержания влаги рабочей или лабораторной, после чего разделывают пробы в аналитические. Перед разделкой лабораторные пробы сокращают до 500 г.

Всю пробу высыпают на большой металлический противень и перемешивают два раза на конус. Для этого уголь отдельными порциями, при помощи совка, насыпают в воронку, укрепленную на штативе над свободной площадью противня. Каждую последующую порцию насыпают поверх предидущей на вершину образовавшегося конуса. При этом положение совка должно изменяться так, чтобы приемный раствор его равномерно перемещался по окружности воронки.

По окончанию формирования конуса, надавливаем на его вершину металлическим листом разравнивают топливо в виде круга. Разравнивание круга путем переноса топлива из одной части в другую не допускается.

Круг с помощью крестовины делят на четыре равномерных сектора, вдавливая вертикально крестовину до дна противня, на котором образован круг. Не снимая крестовины, уголь из двух противоположных секторов удаляют, а оставшееся топливо высыпают на противень для просушивания проб или предварительно подвергают дальнейшему сокращению тем же способом до получения необходимого для приготовления аналитической пробы количества топлива.

Осадок пробы, после ее сокращения пересыпают в банку и хранят до окончания испытания аналитической пробы.

Пробу топлива весом около 500 г высыпают на противень, подсушивают в сушильном шкафу.

Подсушенную пробу измельчают в шаровой мельнице или валковой дробилке до полного прохождения через сито с сеткой №20.

Просеянное топливо тщательно перемешивают.

Влага углей

Сущность метода определения влаги заключается в высушивании при температуре 102-105^о навески топлива в сушильном шкафу до постоянного веса и вычислении потери в весе взятой навески топлива.

Оборудование

Сушильный шкаф

Терморегулятор

Бюксы с притертыми крышками

Термометры ртутные стеклянные

Весы аналитические

Эксикатор

Ложечка или шпатель

Ход работы

Аналитическую пробу топлива перемешивают в открытой банке шпателем или ложечкой, по возможности на полную глубину, и на разной глубине из двух- трех мест берут в предварительно взвешенные бюксы навески топлива по 1-2 г.

Бюкс с навеской топлива помещают в предварительно нагретый до 102-105^о сушильный шкаф и сушат при этой температуре 2 часа.

Табл. 3.3 Данные анализа, бюкс № 1

mбюкса	43,4158	mбюкса с навеской	53,4619
mбюкса с навеской	53,4619	mбюкса после просушивания to 160	52,5004
mнавески	10,0461	mнавески	0,9615

Расчеты

W^a = ,

Где: m₁ - убыль в весе при высушивании навески угля;

m - навеска угля.

W^a = = 9.57

Табл. 3.4 Данные анализа, бюкс № 2

mбюкса	43.3573	mбюкса с навеской	53. 4474
mбюкса с навеской	53.4474	mбюкса после просушивания to 160	52.4993
mнавески	10.0901	mнавески	0.9481

Расчеты

W^a = · 100



W^a = = 9.40

W^a_ср. = = 14.185

Зольность углей

Сущность метода заключается в озолении навески топлива в муфеле, прокаливании зольного остатка до постоянного веса при температуре 800 ± 25^о при испытании углей.

Стандартом предусматривается два варианта метода: медленного и быстрого озоления; применение одного или другого определяется местными условиями. Это значит, что при испытании массовых проб и необходимо форсировать анализы, предпочтительно пользоваться методом быстрого озоления.

Оборудование

1. Муфельная печь



2. Терморегулятор

3. Термопара для замера температуры до 900^о с гальванометром;

4. Лодочки фарфоровые - 25x 43 мм и 35-х 47 мм, лодочки должны быть пронумерованы, прокалены до постоянного веса, взвешены и должны храниться в эксикаторах с осушающими веществами.

5. Пластинка керамическая, или асбестовая, или из жароупорного металла длиной 200-500 мм, шириной на 10 мм меньше ширины рабочего пространства муфеля и толщиной до 5 мм.

6. Щипцы тигельные , ложечка или шпатель для перемешивания проб и взятия навески.



7. Весы аналитические

8. Эксикатор

Ход работы

Лодочку с навеской угля помещяют в разогретый до 850 ± 25^о муфель у самого края, в таком положении ее выдерживают 10 минут. Затем постепенно, со скоростью около 1 см в минуту, лодочку продвигают в зону полного накала муфеля. После этого дверцу муфеля закрывают и в течение 40 минут прокаливают лодочки с зольным остатком. По окончанию прокаливания лодочки с зольным остатком вынимают из муфеля , охлождают на воздухе в течение 5 минут затем в эксикаторе до комнатной температуры и взвешивают

Расчеты

Лодочка №4

m лодочки	16.9565	mлодочки с навеской после прокаливания	17.2657
m лодочки с навеской	17.9567	m лодочки	16.9565
m навески	1.0002	m зольного остатка	0.3092

А^а = ,

Где: m1- вес зольного остатка

m - навеска угля

А^а = = 30.91

А^с = А^а ·,

Где: W^a - содержание влаги в испытуемой аналитической пробе

А^с = 30.91 · = 36.02

Лодочка № 2

m лодочки	14.0936	mлодочки с навеской после прокаливания	14.4041
m лодочки с навеской	15.0939	m лодочки	14.0936
m навески	1.0003	m зольного остатка	0.3105

А^а = = 31.04

А^с =31.04 · = 36.17

Сера в углях

Сущность метода заключается в сжигании навески топлива со смесью окиси магния и углекислого натрия ( смесь Эшка), растворение образовавшихся сульфатов, осаждения сульфатиона в виде сернистого бария и определение веса последнего.

Оборудование

1. Муфельная печь

2. Терморегулятор

3. Термопара для замера температуры

4. Тигили фарфоровые

5. Эксикатор

6. Плитки электрические или горелки газовые

7. Бани

8. Промывалка 500-1000мл

9. Стаканы с носиками емкостью 250-300 мл и 500-600мл.

10. Стеклянные палочки

11. Металическая палочка

12. Щипцы тигельные длинные

13. Весы аналитические

Реактивы

1. Смесь Эшка

2. Соляная кислота

3. Хлористый барий

4. Азотнокислое серебро

5. Метиловый оранжевый

6. Фильтры безольные плотные

7. Дистиллированная вода

Ход работы

Берем навеску в предварительно взвешенном тигильке по 1±0,1 г. Затем в каждый тигель добавляют 2 г смеси Эшка и металлической палочкой тщательно перемешивают с навеской.. Тигель с содержимым переносят в холодный муфель, который постепенно разогревается в течении 2-2,5 часа до температуры 800^о, после чего содержимое прокаливается в течение 2 часов.

Одновременно нагревание в муфеле со смесью Эшка и без нее. По окончанию прокаливания тигель охлаждают, содержимое его разрыхляют металлической палочкой и переносят в стакан емкостью 300 мл. добавляют в стакан 100-150 мл горячей дист. Воды и нагревают до кипения. Прокаленную навеску со смесью Эшка разрыхляют металлической палочкой для улучшения взаимодействия с сернокислыми солями. Водный раствор декатируют, сливая его на фильтр и собирая фильтрат в стакан емкостью 500-600 мл. остаток в стакане три раза промывают водой, затем переносят на фильтр и тщательно промывают струей воды из промывалки, взмучивая остаток в фильтре. Декантацию повторяют три раза, после чего переносят осадок на фильтр и промывают струей воды пока не наберется фильтрата около 300-350 мл.

В полученный фильтрат добавляют 2-3 капли метилового оранжевого индикатора и соляной кислотой до слабокислой реакции, до перехода окраски из желтой в оранжевую и сверх этого добавляют кислоты еще около 3 мл.

Раствор нагревают до кипения и помешивая его стеклянной палочкой, прибаляют к нему постепенно 10 мл 10% раствора хлористого бария, который нагревают предварительно в маленьком стаканчике до кипения. При этом жидкость мутнее и выпадает в осадок.

Раствор с осадком сернистого бария выдерживают в течении 2 часов на кипящей водяной бане.

Отстоявшуюся в стакане жидкость фильтруют. Осадок переносят из стакана на тот же фильтр и промывают водой на фильтре до полного удаления ионов хлора.

Прокаливание тигиля с осадком производят в муфельной печи при температуре 800^о в течение 20-30 минут, после чего тигель вынимают из муфеля, охлаждают на воздух, затем в эксикаторе

После этого производят контрольные прокаливание по 10 мин. в полученный вес сернистого бария вносят поправку на содержание серы в применяемых реактивах.

Расчеты

Тигель №9

m тигеля	34.6634	Mтигеля с навеской после прокаливания	35.6625
mтигеля с навеской	35.6653	m тигеля с навеской	35.6625
m навески	1.0019	m навески	0.0028
m среднее	0.28



Расчеты

S_t^a = ,

Где: m₁ - вес сернокислого бария, полученного при анализе испутыемого топлива, г.

m ₂ - вес сернокислого бария, полученного при проведении контрольного анализа, г.

m - вес навески, г.

0.1373 - коэффициент для пересчета веса сернокислого бария на все серы.

Метод определения выхода летучих веществ

Аппаратура

Муфельная печь;

Терморегулятор для регулирования температуры печи;

Термопара для замера температуры до 900^о с гальванометром;

Тигели с крышкой фарфоровые глазурованные высотой 40-44 мм,верхний диаметр 32-36 мм.

Подставка из жароупорного материала в муфельной печи;

Пресс лабораторный для брикетирования углей;

Весы аналитические;

Эксикатор;

Щипци тигельные длиной 25-30 см, ложечка или шпатель для перемешивания проб и взятия навески.

Подготовка к испытанию

Аналитическую пробу топлива, перемешивают в открытой банке шпателем или ложечкой, по возможности на полную глубину, и на глубине из двух-трех мест берут в предварительно взвешенные тигили навески топлива по 1±0. 01 г.

Навески бурых углей перед испытанием брикетируют. Для этого навеску угля помещают в матрицу лабороторного преса, поворотом рукоятки опускают пуансон и нажимают на уголь, спресовывая его в брикет.

Полученный брикет вынимают из пресса и взвешивают в тигиле, уточняя взятую навеску угля. Термопару устанавливают в печи так, чтобы горячий спай ее находился в середине зоны с устойчивой температурой 850±25^о, в муфиле на расстоянии 10-20 мм от пода его, а в шахтной или тигельной печи на расстоянии около 5 мм от дна, установленного в печи тигеля.

Проведение испытания

Тигили с навесками (в виде порошка или брикета), закрытые крышками, устанавливают в подставке и помещают их в предварительно определенной зоне устойчивости температуры печи, нагретой до температуры 850±25^о. в закрытой печи выдерживают тигили в течение 7 мин. Температура, понизившаяся при установке тигеля в печь, снова достигает 850±25^о, и в течение последних 4 мин. Испытания должна находиться в этих пределах. В противном случае испытание повторяют. Для получения сравнимых результатов выхода летучих особенно важно иметь правильный гальванометр, отградуированный по темопаре, и соблюдают температурный режим печи.

По истечении 7 мин., тигели вынимают из печи, охлаждают сначала на воздухе в течение 5 мин., затем в эксикаторе до комнатной температуры, взвешивают и освобождают от нелетучего остатка.

Если на внешней поверхности тигля или на его крышке образовался налет, то определение бракуют и увеличивают вентиляцию печи.

Размещено на Allbest.ru