Een van de belangrijkste thermotechnische eigenschappen van brandstoffen is de opbrengst aan vluchtige stoffen en de eigenschappen van het cokesresidu. Wanneer vaste brandstoffen worden verwarmd, vindt de ontleding van thermisch onstabiele complexe, zuurstofhoudende koolwaterstofverbindingen van de brandbare massa plaats met het vrijkomen van brandbare gassen: waterstof, koolwaterstoffen, koolmonoxide en niet-brandbare gassen - kooldioxide en waterdamp. De afgifte van vluchtige stoffen wordt bepaald door een monster luchtdroge brandstof in een hoeveelheid van 1 g zonder luchttoegang gedurende 7 minuten op een temperatuur van 850 ° C te verwarmen. De opbrengst aan vluchtige stoffen, gedefinieerd als de afname van de massa van het testbrandstofmonster minus het daarin aanwezige vocht, wordt verwezen naar de brandbare massa van de brandstof. De samenstelling en verbrandingswarmte van vluchtige stoffen zijn verschillend voor verschillende brandstoffen. Naarmate de chemische leeftijd van de brandstof toeneemt, neemt het gehalte aan vluchtige stoffen af ​​en neemt hun uitlaattemperatuur toe. In dit geval neemt door een afname van de hoeveelheid inerte gassen de verbrandingswarmte van vluchtige stoffen toe. Voor schalie is de afgifte van vluchtige stoffen 80-90% van de brandbare massa; turf - 70%; bruinkool - 30-60%, bitumineuze kolen van de klassen G en D - 30 - 50%, magere kolen en antraciet hebben een lage vluchtige opbrengst en dienovereenkomstig gelijk aan I -13 en 2-9%. Daarom kan het gehalte aan vluchtige stoffen en hun samenstelling worden beschouwd als indicatoren voor de mate van verkoling van de brandstof, de chemische ouderdom ervan. Voor turf begint de afgifte van vluchtige stoffen bij een temperatuur van ongeveer 100 ° C, bruine en olieachtige steenkool - 150-170 °, olieschalie - 230 ° C, magere kolen en antraciet ~ 400 ° C en eindigt bij hoge temperaturen - 1100- 1200°C. Na het strippen van vluchtige stoffen uit de brandstof ontstaat het zogenaamde cokesresidu. Als de steenkool bitumineuze stoffen bevat die bij verhitting plastisch overgaan of smelten, kan een poedervormig steenkoolmonster dat op vluchtige stoffen is getest, sinteren en opzwellen. Het vermogen van een brandstof om meer of minder sterke cokes te vormen tijdens thermische ontleding wordt aankoekingscapaciteit genoemd. Turf, bruinkool en antraciet geven poederachtige cokes. Bitumineuze kolen met een vluchtig rendement van 42-45% en magere kolen met een vluchtig rendement van minder dan 17% geven een poederachtig of kleverig cokesresidu. De kolen die het aangekoekte cokesresidu vormen, zijn een waardevolle procesbrandstof en worden voornamelijk gebruikt voor de productie van metallurgische cokes. Cokes in de vorm van een gesinterd of gesmolten residu wordt verkregen door steenkool die tot een grootte van 3-3,5 mm is gebroken, te verhitten bij een temperatuur van 1000 ° C zonder toegang tot lucht. De eigenschappen van cokes zijn afhankelijk van de samenstelling van organische verbindingen van de brandbare massa van de brandstof en het gehalte aan vluchtige stoffen daarin.

vluchtige kolen- Stoffen die ontstaan ​​bij de ontleding van steenkool onder verhittingsomstandigheden zonder toegang tot lucht. [GOST 17070 87] Onderwerpen kolen Algemene termen samenstelling, eigenschappen en analyse van kolen EN vluchtige stoffen ... Handleiding voor technische vertalers

Vluchtige stoffen van steenkool- 76. Vluchtige stoffen van steenkool E. Vluchtige stoffen Stoffen gevormd tijdens de ontbinding van steenkool onder omstandigheden van verwarming zonder toegang tot lucht Bron: GOST 17070 87: Kolen. Termen en definities origineel document ...

Gasvormige en dampvormige stoffen die vrijkomen uit vaste minerale brandstof wanneer deze wordt verwarmd zonder toegang tot lucht of onvoldoende wordt toegevoerd. Inhoud L. eeuw. samen met de aard van het cokesresidu is het belangrijkste ...... Technisch Spoorwegwoordenboek

vluchtige stoffen- stoffen die vrijkomen uit koolstofhoudende materialen (kolen, cokes, enz.) bij verhitting. Het gehalte aan vluchtige stoffen in kolen varieert van 50% (bruinkool) tot 4% (antraciet). De vaste massa die overblijft na het verwijderen van vluchtige stoffen heet ... ... Encyclopedisch woordenboek van metallurgie

VLUCHTIGE- stoffen die vrijkomen uit koolstofhoudende materialen (kolen, cokes en andere) bij verhitting. Het gehalte aan vluchtige stoffen in kolen varieert van 50% (bruinkool) tot 4% (antraciet). De vaste massa die overblijft na het verwijderen van vluchtige stoffen wordt ... Metallurgisch woordenboek

In kolen in wa. uitgestoten door fossiele kolen bij verhitting. L. samenstelling: vluchtig organisch. delen van steenkool, afbraakproducten van bepaalde mineralen. Inhoud L. eeuw. in kolen varieert van 50% (bruinkool) tot 4% (antraciet). Massieve massa, naar het paradijs ...... Groot encyclopedisch polytechnisch woordenboek

Geïnstalleerd voor het rationele industriële gebruik van steenkool. Kolen zijn onderverdeeld in kwaliteiten en technologische groepen; een dergelijke onderverdeling is gebaseerd op de parameters die het gedrag van kolen kenmerken in het proces van thermische impact op ... ... Wikipedia

Onder normale omstandigheden min of meer constant zijn, onder invloed van gloeien, schokken, wrijving, enz. zijn in staat om te exploderen, dat wil zeggen, snel te ontbinden, te veranderen in verwarmde samengeperste gassen die de neiging hebben een groot volume in te nemen. Voorkomen ... ... Encyclopedisch woordenboek van F.A. Brockhaus en I.A. Efron

VERDOVENDE STOFFEN- VERDOVENDE STOFFEN, narcoti ca, of stupefacientia (van het Griekse narcao dat overeenkomt met het Latijnse stupefacio numb). Opdracht van farmacon. agenten in N.'s groep van eeuw. is lang bepaald door het vermogen om ze te veroorzaken of onderdrukking van de sensorische en motorische ... ... Geweldige medische encyclopedie

GOST 17070-87: Kolen. Termen en definities- Terminologie GOST 17070 87: Kolen. Begrippen en definities origineel document: 44. Analytisch steenkoolmonster D. Analysenprobe E. Analysemonster F. Echantillon pour analyse Steenkoolmonster verkregen als resultaat van gecombineerde of laboratoriumverwerking ... ... Woordenboek-referentieboek met termen van normatieve en technische documentatie

Laboratoriumwerk nr. 3

Bepaling van de verbrandingswarmte van kolen volgens hun vochtgehalte,

asgehalte en vluchtige stof opbrengst

doel van het werk- maak kennis met de methoden voor het bepalen van de belangrijkste indicatoren van technische analyse van kolen, beheers de praktische vaardigheden om aan de juiste laboratoriumapparatuur te werken en bestudeer in de praktijk de basisprincipes van de versnelde methode voor het evalueren van kolen.

Het laboratoriumwerk is complex. Het is gebaseerd op de bepaling van drie hoofdindicatoren van kolen - vochtgehalte, asgehalte en het vrijkomen van vluchtige stoffen, op basis waarvan de laagste verbrandingswarmte van de werkmassa van steenkool wordt berekend, wat de belangrijkste indicator is van de kwaliteit van steenkool als energiebrandstof.

De verbrandingswarmte, gewoonlijk aangeduid met het symbool, is de hoeveelheid thermische energie (hierna warmte of warmte genoemd) die vrijkomt bij de volledige oxidatie van brandbare brandstofcomponenten met gasvormige zuurstof. In dit geval werd aangenomen dat als gevolg van oxidatiereacties hogere oxiden worden gevormd en zwavel alleen wordt geoxideerd tot brandstofstikstof in de vorm van moleculaire stikstof. De verbrandingswarmte is een specifiek kenmerk. Voor vaste en vloeibare brandstoffen verwijzen we naar een eenheid van massa, dat wil zeggen naar 1 Kg(specifieke verbrandingswarmte), en voor gasvormige brandstoffen - tot een eenheidsvolume (volumetrische verbrandingswarmte) onder normale fysieke omstandigheden, dat wil zeggen onder R = P 0 = 760 mmHg Kunst. = 1 Geldautomaat =101325 vader en
T = T 0 = 273,15 TOT (t = t 0 = 0°C). Hierdoor m 3 onder deze voorwaarden kreeg de naam " normale kubieke meter "En de aanbevolen benaming" hol. m 3". Voor gasvormige brandstoffen geldt dus 1 hol. m3 Meeteenheden geaccepteerd in technische literatuur: " kJ / kg» (« kJ / niet. m 3") of " MJ / kg» (« MJ / niet. m 3"). In de oude technische literatuur waren de meeteenheden “ kcal / kg» (« kcal / noch. m 3"). Bij het converteren naar moderne meeteenheden, moet er rekening mee worden gehouden dat 1 kcal = 4,1868 kJ.

De hoeveelheid warmte die de producten van volledige verbranding ging verwarmen 1 Kg of 1 hol. m 3 brandstof, op voorwaarde dat deze producten gecondenseerde waterdamp bevatten, d.w.z. water heet hogere stookwaarde van brandstof ... Deze warmte wordt aangeduid als.

Als waterdamp niet wordt gecondenseerd tijdens de verbranding van brandstof, zal een kleinere hoeveelheid vrijgekomen warmte worden verbruikt voor het verwarmen van de verbrandingsproducten door de waarde van de latente condensatiewarmte van waterdamp (latente warmte van verdamping van water). In dit geval werd de hitte genoemd netto calorische waarde van brandstof en aangeduid als. De bepaling houdt dus geen rekening met de warmte die wordt besteed aan de verdamping van vocht in de brandstof zelf en het vocht dat wordt gevormd tijdens de verbranding van waterstof in de brandstof. Dienovereenkomstig is de hoeveelheid gerelateerd aan hoe: .

De samenstelling van steenkool wordt, net als alle andere vaste brandstoffen, uitgedrukt in gewichtspercentages (wt%). Tegelijkertijd wordt 100% meestal genomen:

· De samenstelling van de brandstof in werkende staat (de samenstelling van de werkmassa), aangegeven door het superscript " R »:

· Samenstelling in analytische toestand (samenstelling van de analytische massa), aangegeven door het superscript " een »:

· Samenstelling in droge toestand (samenstelling van droge massa), aangegeven door het superscript " NS »:

· Samenstelling in droge asvrije toestand (samenstelling van droge asvrije massa), aangegeven door het superscript " daf »:

waarbij de massafracties in de overeenkomstige massa van steenkool van koolstof, waterstof, brandbare zwavel, zuurstof, stikstof, totaal en analytisch vocht, gew. %; EEN - asgehalte van de overeenkomstige steenkoolmassa, gew. %.

Om de verbrandingswarmte van steenkool te bepalen, wordt een enkele standaardmethode gebruikt: de verbrandingsmethode in een calorimetrische bom. Met deze methode wordt een gewogen deel van een analytisch steenkoolmonster met een gewicht van 0,8 ... 1,5 G verbrand in een atmosfeer van gecomprimeerde zuurstof in een hermetisch afgesloten metalen vat - een calorimetrische bom, die is ondergedompeld in een bepaald volume water. Door de temperatuur van dit water te verhogen, wordt de hoeveelheid warmte bepaald die vrijkomt bij de verbranding van het monster. Dit geeft de verbrandingswarmte van de brandstof door de bom.Omdat de verbranding van brandstof vrij specifiek plaatsvindt

Rijst. Schematisch diagram van een klassieke calorimeter voor het bepalen van de verbrandingswarmte van vaste brandstoffen

1 - calorimetrische bom; 2 - roerder; 3 - thermostaatdeksel; 4 - systeem voor ontsteking van het scharnier; 5 - thermometer of een apparaat dat het vervangt; 6 - calorimetrisch vat; 7 - thermostaat.

omstandigheden (atmosfeer van zuivere zuurstof, oxidatie van brandbare zwavel tot ZO 3 gevolgd door de vorming van salpeterzuur in gecondenseerd vocht, enzovoort), wordt de waarde herberekend volgens de volgende formule:

waar komt de vormingswarmte van zwavelzuur vandaan? ZO 2 en oplossen in water, numeriek gelijk aan 94,4 kj op basis van 1% zwavel; - het zwavelgehalte "in de uitspoeling van de bom" is de hoeveelheid zwavel die tijdens de verbranding is omgezet in zwavelzuur, gebaseerd op het initiële monster steenkool, gew. % (het is toegestaan ​​om in plaats van het totale zwavelgehalte in de analytische massa van steenkool te gebruiken, als (0,8% voor bruinkool van het Kansk-Achinsk-bekken, 1,0 voor bitumineuze kolen en 1,2% voor antraciet) , een (15,5 MJ/kg voor bruinkool van het Kansk-Achinsk-bekken, 15,7 voor bitumineuze kolen en 16,0 MJ/kg voor antraciet) ; een - coëfficiënt rekening houdend met de vormings- en oplossingswarmte van salpeterzuur, gelijk aan 0,001 voor magere kolen en antraciet en 0,0015 - voor alle andere brandstoffen .

Wetende, bepaal eerst de hoogste verbrandingswarmte van de werkmassa van brandstoffen:

, (2)

waar =MJ / kg of MJ / normaal m 3; =
= gew. %.

De coëfficiënt 24,62 in (3) weerspiegelt de warmte van waterverwarming van
t 0 = 0 ° C tot t = 100 ° C en zijn verdamping bij P 0 = 101325 vader rekenen op
1 gew. % water.

De berekende waarde voor de bedrijfstoestand van de brandstof komt overeen met de werkelijke warmte die vrijkomt tijdens de verbranding in ovens en wordt daarom veel gebruikt in berekeningen voor warmtetechniek. is een integrale indicator van de kwaliteit van brandstoffen en bepaalt in hoge mate hun consumenteneigenschappen.

Een van de belangrijkste kenmerken van fossiele kolen is het vermogen om hun organische stof af te breken (af te breken) wanneer ze worden verwarmd zonder toegang tot lucht. Deze verwarming produceert gasvormige en dampvormige ontledingsproducten die vluchtige stoffen worden genoemd. Na het verwijderen van vluchtige stoffen uit de verwarmingszone blijft een residu achter, cokesresidu of cokes genoemd. Omdat vluchtige stoffen niet in kolen zitten, maar worden gevormd bij verhitting, spreken ze over het "vrijkomen van vluchtige stoffen", en niet over hun gehalte aan kolen.

De opbrengst aan vluchtige stoffen wordt opgevat als de relatieve massa van vluchtige stoffen, uitgedrukt als een percentage, gevormd tijdens de thermische ontleding van steenkool onder standaardomstandigheden. Het vrijkomen van vluchtige stoffen wordt aangegeven door het symbool V , en het niet-vluchtige (cokes) residu - NV .

Het dampvormige deel van vluchtige stoffen bestaat uit condenseerbare koolwaterstoffen, een groep van olieachtige en harsachtige stoffen, die het meest waardevolle chemische product zijn.

Het gasvormige deel van vluchtige stoffen bestaat uit koolwaterstofgassen van de beperkende en onverzadigde reeks ( CH 4 , C m H n enzovoort), koolmonoxide en dioxide ( CO , CO2 ), waterstof ( H 2 ) enzovoort.

Het niet-vluchtige residu bestaat voornamelijk uit koolstof en minerale onzuiverheden in de vorm van as.

Het vrijkomen van vluchtige stoffen is een van de belangrijkste classificatieparameters van fossiele kolen. Op basis van de waarden van de vluchtige stoffenopbrengst en de eigenschappen van het cokesresidu wordt de geschiktheid van kolen voor cokesvorming en het gedrag van kolen in de verwerkings- en verbrandingsprocessen beoordeeld.

De essentie van de standaardmethode voor het bepalen van de opbrengst aan vluchtige stoffen bestaat uit het verhitten van een afgewogen deel van een analytisch koolmonster met een gewicht van 1 ± 0,1 g zonder toegang tot lucht bij t = 900 ± 5 ° C binnen 7 min... Het vrijkomen van vluchtige stoffen wordt bepaald door het gewichtsverlies van het originele monster, rekening houdend met het vochtgehalte van de brandstof.

De waarde van het vrijkomen van vluchtige stoffen uit het analytische monster wordt berekend met de formule:

(4)

waar = gewicht %; - gewichtsverlies van een steenkoolmonster na het vrijkomen van vluchtige stoffen, G; - de massa van het eerste steenkoolmonster, G; - vochtgehalte in het eerste monster van het analytische steenkoolmonster, gew. %;

- de opbrengst van het niet-vluchtige residu van het analysemonster van de testkool,%, wordt berekend met de formule

Het vrijkomen van vluchtige stoffen op de droge asvrije toestand van steenkool wordt als volgt bepaald:

. (6)

De toelaatbare discrepanties tussen de resultaten van twee parallelle bepalingen in absolute waarden mogen niet groter zijn dan 0,3 gew. % bij gew.%; 0,5 massa. % bij gew. %; 1,0 gew. % bij gew. % .

Gebruik om de opbrengst aan vluchtige stoffen te bepalen:

Staat voor het installeren van smeltkroezen in een moffeloven gemaakt van hittebestendig staal of draad;

Elektrische moffeloven met een thermostaat met een maximale verwarmingstemperatuur van minimaal 1000 ° C, die een opening in de voordeur heeft voor het vrij verwijderen van vluchtige stoffen (indien er geen aftakkingsbuis is voor het verwijderen van deze stoffen) en plaatsing van een controle thermokoppel en in de achterwand voor het installeren van een thermokoppel.

De temperatuur wordt gemeten met een stationair thermokoppel. Van een analysemonster van steenkool worden twee gewogen porties steenkool met een massa van (1 ± 0,01) in vooraf gewogen kroezen genomen G.. Het gewogen gedeelte wordt in een gelijkmatige laag over de bodem van de kroes verdeeld, waarbij de kroes licht wordt getikt op een schoon, droog oppervlak. De kroezen worden met deksels en zorgvuldig gesloten, met een nauwkeurigheid van 0,0002 G Weeg de gesloten kroezen met gewogen porties.

De kroezen met kolengewogen porties en gesloten deksels worden elk op hun eigen standaard geplaatst en snel in een moffeloven gebracht, voorverwarmd tot t = 900 ± 5 ° C, die wordt gefixeerd door een stationair thermokoppel. De ovendeur is gesloten. precies 7 min(± 5 sec) de stands met kroezen worden uit de oven gehaald en afgekoeld - eerst 5 min in de lucht, zonder de deksels van de kroezen te verwijderen, en vervolgens in een exsiccator tot kamertemperatuur en gewogen tot op 0,0002 nauwkeurig G... De resultaten van alle metingen en berekeningen zijn opgenomen in Tabel 1.

De waarden worden berekend door de formule (7), en - door de formule (8):

(7)

(8)

Werkorder

1. Bereid de nodige tabellen voor en voer de nodige berekeningen uit. Noteer de resultaten in Tabel 1 en Tabel 2.

tafel 1

Resultaten bepaling van de opbrengst aan vluchtige stoffen

Inhoudsopgave	Voorbeeld 1	Voorbeeld 2
Gewicht van lege gecalcineerde smeltkroes M T, G
Kroesgewicht met eerste steenkoolmonster M TU, G
De massa van het eerste steenkoolmonster M U = M TU– M T, G
Kroesgewicht met niet-vluchtig residu na testen, G
Gewichtsverlies van een steenkoolmonster na test D M U= M TU -M T NV, g
Het vrijkomen van vluchtige stoffen uit de testdelen van de testkool 1 en 2, gew. %
De opbrengst aan vluchtige stoffen uit de analytische massa van de testkool, gew. %
De opbrengst aan vluchtige stoffen op de droge asloze toestand van de testkool, gew. %

3. Gebruik de waarden die zijn verkregen in laboratoriumwerk nr. 2 (10,03%), (13,14%) en (30,7% uit tabel 1), bereken en, opgenomen in de lijst met noodzakelijke indicatoren voor technische analyse van kolen, en ( 11, 82%) vereist voor de berekening.

4. Rekening houdend met het merk steenkool dat in het werk wordt voorgesteld en met behulp van de verkregen indicatoren, bepaalt u de waarde van steenkool met behulp van de volgende methoden.

Methode 1. Gebruik de relatie tussen en voorgesteld

Pagina 1

Vluchtige stoffen van steenkool, gevormd wanneer het wordt verwarmd zonder toegang tot lucht, zijn gasvormige en dampvormige producten van de ontbinding van steenkool.

Het is bekend dat vluchtige kolen een aanzienlijk percentage waterstof en koolwaterstofgassen bevatten. De vluchtige stoffen die vrijkomen bij het meevoeren bestaan ​​voornamelijk uit oxiden van CO en CO's, ongeacht het type initiële steenkool. Tegelijkertijd, als voor de eerste meesleuren in gasvormige vluchtige stoffen, CO de overhand heeft, dan voor de-as-vrije degenen - CO. De totale opbrengst aan waterstof en methaan uit asvrije meesleuren ligt dicht bij de opbrengst van deze producten tijdens thermische ontleding van cokes. Dit alles stelt ons in staat om te concluderen dat de brandstofdeeltjes werden blootgesteld aan hoge temperaturen. Blijkbaar vindt het proces van gassorptie door cokesdeeltjes plaats nadat de stoffige stroom is afgekoeld. De gegevens over de studie van de poreuze structuur van het brandbare deel van het meesleuren geven ook aan dat de onverbrande brandstofdeeltjes een verwerking bij hoge temperatuur hebben ondergaan.

In afb. 159 toont de afhankelijkheid van de expansiedruk van het vrijkomen van vluchtige kolen. Voor kolen, waarvan de opbrengst aan vluchtige stoffen in het bereik van 17 - 21% ligt, wordt helemaal geen correlatie waargenomen. Het is echter mogelijk om een ​​zone af te bakenen die niet-uniforme kolen bevat (kromme met een stippellijn), waardoor een onbeduidende barstdruk ontstaat.

Bovenstaande overwegingen in vereenvoudigde vorm geven een antwoord op de vraag waarom de index van de opbrengst aan vluchtige stoffen van kolen afhangt van hun elementaire samenstelling, vooral van de daarin aanwezige waterstof. Hydrogenering van kolen, zelfs zeer milde, verhoogt de opbrengst aan teer en benzeen aanzienlijk.

Tijdens het roosteren wordt koperoxide gevormd, dat door de reducerende werking van koolstof en vluchtige kolen gedeeltelijk verandert in koperoxide. Wanneer zwavelzuuranhydride inwerkt op koperoxide, wordt ook gedeeltelijk kopersulfaat gevormd.

Vloeibare synthetische brandstof wordt geproduceerd uit hars. De vluchtige materie van steenkool in de damp-gastoestand wordt omgezet om synthesegassen en waterstof te produceren. Een bepaald deel van het mengsel gaat naar zuivering, vloeibaarmaking en scheiding. De katalytische omzetting van orthowaterstof in stoomwaterstof wordt uitgevoerd. Een deel van de synthesegassen en waterstof worden direct in de regio van de steenkoolafzetting van Kansk-Achinsk gebruikt voor het verwerken van stookolie tot lichte motorbrandstof, het synthetiseren van ammoniak en ureum, methanol en directe reductie van ertsen. De resulterende chemische producten worden getransporteerd naar verre consumenten. Elektriciteit wordt overgebracht naar verbruiksgebieden, bijvoorbeeld het Europese deel van de USSR.

Het water verkregen na verbranding van flotatieresiduen bij 320 C heeft een zure reactie (pH 5) en een vrij hoog CZV (550 mg/l), hoewel er geen koolstof in de as werd gevonden. Dit wordt verklaard door de oplossing in water van zwavelzuuranhydride en vluchtige stoffen van steenkool gevormd tijdens de oxidatie van zwavel, evenals de vorming van producten van hun onvolledige oxidatie. Dit feit wordt verklaard door de aanwezigheid van organische dampen in de gasfase van het systeem bij een temperatuur van 300 ° C.

Het water verkregen na verbranding van flotatieresiduen bij 320 C heeft een zure reactie (pH 5) en een vrij hoog CZV (550 mg/l), hoewel er geen koolstof in de as werd gevonden. Dit wordt verklaard door de oplossing in water van zwavelzuuranhydride en vluchtige stoffen van steenkool gevormd tijdens de oxidatie van zwavel, evenals de vorming van producten van hun onvolledige oxidatie. Dit feit wordt verklaard door de aanwezigheid van organische dampen in de gasfase van het systeem bij een temperatuur van 300 C.

De sorptie-eigenschappen van kolen worden geassocieerd met de ontwikkeling van hun binnenoppervlak of porositeit. Volgens de studies van King en Wilkins verandert een verandering in de porositeit van kolen ook hun cokescapaciteit [2651, gekenmerkt door het type cokesparel. De punten die in de grafiek zijn uitgezet, waarin de coördinaten het type cokesparels en het vrijkomen van vluchtige stoffen uit de kolen waren, bevinden zich in de vorm van een gebogen strook. Deze band is niets meer dan een omgekeerde curve: porositeit - vluchtige stoffen.

De cokesopbrengst nam voor elk percentage geabsorbeerd zuurstof toe met ongeveer 03% van de gemiddelde opbrengst. Tijdens oxidatie nam het licht toe, bereikte het zijn kritische waarde en nam vervolgens snel af tijdens verdere oxidatie. Het bleek dat de som van de hoeveelheid zuurstof in verse onbehandelde kolen en de hoeveelheid zuurstof die door de cokes werd opgenomen, die 20% van zijn sterkte had verloren (het percentage residu op een zeef met een gatdiameter van 6 mm na de trommel), was lineair afhankelijk van de opbrengst aan vluchtige kolen en nam af met afnemende vluchtige stoffen bij berekend op droge asloze kolen.

Pagina's: 1

FOSSIELE KOLEN- vaste brandbare mineralen; het product van de transformatie van planten. Hoofdbestanddelen: verkoold organisch materiaal, minerale onzuiverheden en vocht. Ze komen meestal voor in de vorm van lagen tussen sedimentair gesteente. Onderverdeeld in bruin, bitumineus en antraciet. Fossiele kolen worden voornamelijk gebruikt in de energiesector, voor de productie van metallurgische cokes en in de chemische industrie. Belangrijkste technologische kenmerken: asgehalte, vochtgehalte, zwavelgehalte, opbrengst aan vluchtige stoffen. De wereldreserves bedragen ongeveer 3700 miljard ton.
Kuzbass is de belangrijkste vaste brandstofbasis in Rusland.

Technische analyse van steenkool

Alle soorten vaste fossiele brandstoffen combineren twee componenten: organische stof en een minerale component, die voorheen als ballast werd beschouwd, maar nu steeds meer wordt beschouwd als een bron van waardevolle minerale grondstoffen, met name zeldzame en sporenelementen. Om de mogelijkheden en verwerkingswijzen van fossiele brandstoffen te beoordelen, wordt gebruik gemaakt van technische analyse, die het mogelijk maakt om de richtingen van hun gebruik als energie en chemische grondstof te bepalen. Technische analyse heeft betrekking op de bepaling van indicatoren die worden geboden door de technische vereisten voor de kwaliteit van steenkool.
Technische analyse combineert meestal methoden die zijn ontworpen om het asgehalte in kolen en olieschalie, vochtgehalte, zwavel en fosfor, opbrengst aan vluchtige stoffen, calorische waarde, sintercapaciteit en enkele andere kwaliteitskenmerken en technologische eigenschappen te bepalen. Een volledige technische analyse wordt niet altijd uitgevoerd, vaak is het voldoende om een ​​verkorte technische analyse uit te voeren, bestaande uit het bepalen van het vochtgehalte, het asgehalte en het vrijkomen van vluchtige stoffen.

Vochtigheid

Vanwege het feit dat watermoleculen aan het oppervlak van steenkool kunnen worden gebonden door krachten van verschillende aard (absorptie aan het oppervlak en in de poriën, hydratatie van polaire groepen van macromoleculen, opname in de samenstelling van kristallijne hydraten van het minerale deel) met verschillende methoden om vocht uit steenkool te extraheren, worden verschillende waarden van de gedehydrateerde massa verkregen en dienovereenkomstig verschillende vochtigheidswaarden.
De massa steenkool met het vochtgehalte waarmee het naar de consument wordt verzonden, wordt de werkmassa van steenkool genoemd, en het vocht dat eruit vrijkomt wanneer het monster wordt gedroogd tot een constante massa bij 105 ° C wordt het totale vocht van de werkmassa van steenkool.
Het vochtgehalte van een fossiele brandstof wordt gekenmerkt door het vochtgehalte. Deze waarde wordt uitgedrukt door de verhouding van de massa vocht die vrijkomt bij de dehydratatietemperatuur tot de massa van het geanalyseerde monster. Vochtigheid wordt aangegeven met de letter W (Wasser).
Het vocht van steenkool vermindert de nuttige massa tijdens transport, er wordt een grote hoeveelheid warmte besteed aan de verdamping ervan bij het verbranden van brandstof, bovendien bevriest natte steenkool in de winter.
Het totale vochtgehalte varieert met de mate van verkoling van het fossiel in de volgende rij.
Turf> Bruinkool> Antraciet> Bitumineuze kolen.

As inhoud

Fossiele kolen bevatten een aanzienlijke hoeveelheid (2-50%) mineralen die na verbranding as vormen. Het asresidu wordt gevormd na het calcineren van steenkool in een open kroes in een moffeloven bij een temperatuur van 850 ± 25 ° C. As is voor 95-97% samengesteld uit de oxiden Al, Fe, Ca, Mg, Na, Si, K. De rest is verbindingen van P, Mn, Ba, Ti, Sb en zeldzame en sporenelementen.
Het asgehalte wordt aangeduid met de letter Ad (Asche) en wordt uitgedrukt in gew.%. Het totale vocht- en asgehalte wordt ballast genoemd. Het gehalte aan de eigenlijke minerale stoffen wordt aangeduid met de letter M. Het wordt bepaald met behulp van fysische en fysisch-chemische methoden (bijvoorbeeld microscopisch, fluoroscopisch, radio-isotoop).

vluchtige stoffen

Vluchtige stoffen zijn damp- en gasvormige producten die vrijkomen bij de afbraak van organisch materiaal van een vaste fossiele brandstof bij verhitting onder standaardomstandigheden. De opbrengst aan vluchtige stof wordt aangegeven met het symbool V (volativ), de opbrengst van het analytische monster is Va, de droge stof is Vd en de droge en asvrije Vdaf. Deze eigenschap is belangrijk voor het beoordelen van de thermische stabiliteit van de structuren waaruit de organische massa van steenkool bestaat. Het vrijkomen van vluchtige stoffen tijdens het calcineren diende als basis voor een van de classificaties van kolen naar graad.

Merk	Aanwijzing Groepsmerken		Vluchtige afgifte stoffen V daf,%	Kunststof dikte: laag Y,%
Lange vlam	NS		meer dan 37
Gas	G	G6 G7	meer dan 37	17 - 25
Gas vet	GZh	-	meer dan 31 -37	17 - 25
vettig	F	1Ж26 2Ж26	meer dan 33	26 en meer
cola vet	QL	KZh14 KZh6	25 - 31	6 - 25
Cokes	TOT	K13 K10	17 - 25	13 - 25
cola tweede	K2	-	17 - 25
Mager gesinterd	OS	-	minder dan 17	6 - 9
Zwak bakken	SS	1CC 2CC	25 - 35
mager	t	-	minder dan 17
Antraciet	EEN	-	minder dan 10

Verbrandingswarmte

Calorische waarde is de belangrijkste energie-indicator van steenkool. Het wordt experimenteel bepaald door een steenkoolmonster te verbranden in een calorimetrische bom of door berekening met behulp van elementaire analysegegevens.
Onderscheid de hoogste verbrandingswarmte van steenkool Qs als de hoeveelheid warmte die vrijkomt bij de volledige verbranding van een eenheidsmassa steenkool in een calorimetrische bom in een zuurstofatmosfeer en de lagere soortelijke verbrandingswarmte Qi als de hoogste verbrandingswarmte minus de warmte van verdamping van water dat vrijkomt en wordt gevormd uit steenkool tijdens verbranding. De hoogste verbrandingswarmte wordt vaak bepaald voor de asloze toestand van steenkool Qsaf, en de laagste voor de werkende toestand Qir. DI. Mendelejev stelde een formule voor voor het berekenen van de hoogste calorische waarde uit elementaire analysegegevens (kcal / kg):
Qsaf = 81 ° С + 300Н-26 (О-S), waarbij С, Н, О, S - massafractie van elementen in TGI-stof,%.
Hogere calorische waarde van vaste basisbrandstoffen:

Sintercapaciteit:

Een van de belangrijkste, zo niet de belangrijkste, richtingen voor het gebruik van steenkool is de verwerking tot metallurgische cokes - een vast product van ontleding bij hoge temperatuur (> 900C) van steenkool zonder toegang tot lucht, dat bepaalde eigenschappen heeft. Niet alle kolen kunnen sinteren, d.w.z. wanneer verwarmd zonder toegang tot lucht, overgaan in een plastische toestand met de daaropvolgende vorming van een gebonden niet-vluchtig residu. Voldoet dit gesinterde residu aan de eisen voor metallurgische cokes, dan spreekt men van cokeskolen. Cokesvorming is dus sinteren, maar het eerste concept is smaller. Kolen van de klassen G, Zh, K, OS zijn gesinterd, maar metallurgische cokes kan alleen worden verkregen uit kolen van klasse K of uit een mengsel van kolen, dat qua eigenschappen dicht bij hen ligt.

Elementaire analyse van TGI

Zoals eerder vermeld, bestaat de organische stof van alle soorten TGI uit C, H, O, S en N. Hun totale hoeveelheid is meer dan 99 gew.%, berekend op de organische stof van eventuele kolen en turf.

Koolstof en waterstof worden bepaald door de opbrengst van СО2 en Н2О tijdens verbranding van een monster steenkool in een stroom zuurstof. Deze oxiden worden opgevangen in absorberende apparaten gevuld met respectievelijk KOH- en H2SO4-oplossingen. Deze laatste worden voor en na verbranding van het monster gewogen en het C- en H-gehalte in het monster wordt berekend uit het massaverschil, meestal in gew.%. Opgemerkt moet worden dat in dit geval de resultaten vertekend kunnen zijn door de absorptie van water en kooldioxide, die van anorganische oorsprong zijn, en gevormd worden door de thermische ontleding van de minerale componenten van steenkool.

Over het algemeen komt zwavel vaker voor in kolen. Het gehalte varieert van fracties van een procent tot 10-12%. Maak onderscheid tussen sulfaat (SSO4), pyriet (Sp) en organische zwavel (So), hun totale gehalte wordt totale zwavel (St) genoemd. Het zwavelgehalte, bepaald op basis van elementaire analysegegevens, is een belangrijke eigenschap die de speciale eisen bepaalt voor de verwerking en het gebruik van grondstoffen die worden gekenmerkt door hun hoge concentratie. Uitgestoten vluchtige zwavelhoudende producten, zoals H2S en SO2, zijn uiterst gevaarlijk wanneer ze in het milieu terechtkomen, en bij het ontwerpen van productiefaciliteiten moet rekening worden gehouden met hun hoge corrosiviteit.