в углях - в-ва. выделяющиеся из ископаемых углей при нагревании. Состав Л. в.: летучие органич. части угля, продукты разложения нек-рых минералов. Содержание Л. в. в углях колеблется от 50% (бурые угли) до 4% (антрациты). Твёрдая масса, к-рая остаётся после удаления Л. в., наз. коксовым остатком. Л. в. влияют на спекаемость углей: кокс хорошо спекается только в коксующихся углях, к-рые дают 18 - 35% Л. в., и остаётся порошковатым в углях с выходом Л. в. свыше 42% и ниже 10%.
- - род крыланов. Дл. тела 10-40 см, крылья в размахе до 1,7 м. Самый крупный представитель - калонг. Хвоста нет. Морда вытянута...
- - подотряд рукокрылых. Известны с олигоцена. В отличие от крыланов меньших размеров и обладают более совершенными приспособлениями к полёту...
Биологический энциклопедический словарь
- - подотряд млекопитающих отр. рукокрылых. Дл. тела от 2,5 до 14 см. Ок. 700 видов, распространены широко, многочисленны в тропиках и субтропиках...
Естествознание. Энциклопедический словарь
- - в углях - в-ва. выделяющиеся из ископаемых углей при нагревании. Состав Л. в.: летучие органич. части угля, продукты разложения нек-рых минералов. Содержание Л. в. в углях колеблется от 50% до 4% ...
Большой энциклопедический политехнический словарь
- - Flying shear - ...
Словарь металлургических терминов
- - газообразные и парообразные вещества, выделяющиеся из твердого минерального топлива при нагревании его без доступа воздуха или при недостаточном его подводе...
Технический железнодорожный словарь
- - то же, что крыланы...
Современная энциклопедия
- - млекопитающие. Длина тела от 2,5 до 14 см. Около 800 видов, распространены всюду, где есть древесная растительность, особенно многочисленны в тропиках и субтропиках...
Современная энциклопедия
- - см. Вещества летучие...
Геологическая энциклопедия
- - вещества, выделяющиеся из углеродосодержащих материалов при нагревании. Содержание летучих веществ в углях колеблется от 50% до 4% ...
Энциклопедический словарь по металлургии
- - влага и углеводороды, содержащиеся в топливе и выделяющиеся из него при сухой перегонке в виде паров и газов. Количество Л. В. в Т. зависит от вида топлива и варьируется от 10 до 50 % ...
- - ".....
Официальная терминология
- - см. Эфирные масла...
- - или рукокрылые - отряд млекопитающих с следующими главными отличительными признаками: кости передних конечностей сильно удлинены...
Энциклопедический словарь Брокгауза и Евфрона
- - род млекопитающих подотряда крыланов отряда рукокрылых; то же, что Летучие собаки...
- - подотряд млекопитающих отряда рукокрылых...
Большая Советская энциклопедия
"ЛЕТУЧИЕ ВЕЩЕСТВА" в книгах
Летучие мыши
автора Уоллес Альфред РасселЛетучие мыши
Из книги Тропическая природа автора Уоллес Альфред РасселЛетучие мыши Почти единственный отряд, достигающий под тропиками особого развития, – рукокрылые, или Chiroptera. С переходом в умеренный пояс этот отряд становится сразу гораздо беднее видами, в особенности в более холодных областях его, хотя некоторые виды, по-видимому,
Летучие минеры
Из книги Гневное небо Тавриды автора Минаков Василий ИвановичЛетучие минеры В течение двух с половиной месяцев наш экипаж находился в командировке: получали новые машины для пополнения самолетного парка полка. Тем временем капитально ремонтировалась и наша многострадальная «пятерка». На Кавказское побережье вернулись 7 апреля
Летучие мыши
Из книги Городим огород в ладу с природой автора Бублик Борис АндреевичЛетучие мыши Эти животные, пожалуй, меньше других известны огородникам. Днём они спят, повиснув вниз головой, а ночью вылетают на охоту. Они пугливы, их трудно найти, и ещё труднее - наблюдать.Летучие мыши - единственные летающие млекопитающие. Едва ли не каждый четвёртый
Летучие мыши
автора Брокгауз Ф. А.Летучие мыши Летучие мыши или рукокрылые (Chiroptera) – отряд млекопитающих со следующими главными отличительными признаками: кости передних конечностей сильно удлинены; между пальцами их, между передними конечностями, телом и задними конечностями, а по большей части также
Летучие рыбы
Из книги Энциклопедический словарь (Л) автора Брокгауз Ф. А.Летучие рыбы Летучие рыбы – рыбы, которые, благодаря чрезвычайно развитым грудным плавникам, обладают способностью перелетать более или менее значительные расстояния над водой. Способностью этой обладают представители двух родов, относящихся к разным отрядам
Летучие лисицы
БСЭЛетучие мыши
Из книги Большая Советская Энциклопедия (ЛЕ) автора БСЭЛетучие рыбы
Из книги Большая Советская Энциклопедия (ЛЕ) автора БСЭЛетучие собаки
Из книги Большая Советская Энциклопедия (ЛЕ) автора БСЭИнгаляниты (различные летучие вещества – клей, растворители, лаки, эфир, бензин, пятновыводители, краски и т. п.)
Из книги автораИнгаляниты (различные летучие вещества – клей, растворители, лаки, эфир, бензин, пятновыводители, краски и т. п.) Признаки наркотического опьянения: Кратковременное впечатление легкости и умиротворенности, как при приеме алкоголя: путаная речь, нетвердая
Занятие 3: «Отравляющие вещества нервно-паралитического действия и технические химические вещества, влияющие на генерацию, проведение и передачу нервного импульса»
автора Петренко Эдуард ПетровичЗанятие 3: «Отравляющие вещества нервно-паралитического действия и технические химические вещества, влияющие на генерацию, проведение и передачу нервного импульса» Введение.Фосфороорганические отравляющие вещества (ФОВ) по клинической классификации являются ОВ
Занятие 5: «Отравляющие вещества и токсичные химические вещества (ТХВ) удушающего и раздражающего действия»
Из книги Военная токсикология, радиобиология и медицинская защита [Учебное пособие] автора Петренко Эдуард ПетровичЗанятие 5: «Отравляющие вещества и токсичные химические вещества (ТХВ) удушающего и раздражающего действия» 1. Отравляющие вещества (ОВ) и токсичные химические вещества (ТХВ) удушающего действия.Введение.По данным ВОЗ в промышленности и сельском хозяйстве в настоящее
Пенообразующие вещества (ПАВ) – поверхностно активные вещества
Из книги 36 и 6 правил здоровых зубов автора Сударикова Нина АлександровнаПенообразующие вещества (ПАВ) – поверхностно активные вещества Используются в качестве очищающих и дезинфицирующих агентов. Необходимы для обеспечения равномерного распределения пасты в труднодоступных местах полости рта, а также для дополнительного удаления налета
Пектиновые вещества. Выводят из организма вредные вещества
Из книги Как заботиться о себе, если тебе за 40. Здоровье, красота, стройность, энергичность автора Карпухина Виктория ВладимировнаПектиновые вещества. Выводят из организма вредные вещества Пектины - это растительные полисахариды. Содержатся во многих плодах и овощах, корнеплодах.Пектиновые вещества способствуют стабилизации обмена веществ, выведению из организма радионуклидов, пестицидов,
Одними из наиболее важных теплотехнических характеристик топлив являются величина выхода летучих и свойства коксового остатка.
При нагревании твердых топлив происходит распад термически нестойких сложных, содержащих кислород углеводородистых соединений горючей массы с выделением горючих газов: водорода, углеводородов, окиси углерода и негорючих газов - углекислоты и водяных паров. Выход летучих веществ определяют нагреванием пробы воздушно-сухого топлива в количестве 1 г без доступа воздуха при температуре 850°С в течение 7 мин. Вы^од летучих, определенный как уменьшение массы пробы испытываемого топлива за вычетом содержащейся в нем влаги, относят к горючей массе топлива.
У разных топлив состав и теплота сгорания летучих веществ различны. По мере увеличения химического возраста топлива содержание летучих веществ уменьшается, а температура их выхода увеличивается. При этом вследствие уменьшения количества инертных газов теплота сгорания летучих веществ увеличивается. Для сланцев выход летучих составляет 80-90% от горючей массы; торфа - 70%; бурых углей - 30-60%, каменных углей марок Г и Д - 30 - 50%, у тощцх углей и антрацитов выход летучих мал и соответственно равняется 11-13 и
2- 9%. Поэтому содержание летучих веществ и их состав могут быть приняты в качестве признаков степени углефикации топлива, его химического возраста.
Для торфа выход летучих начинается при температуре примерно 100°, бурых и жирных каменных углей - 150-170°, горючих сланцев - 230°С, тощцх углей и антрацитов ~400°С и завершается при высоких температурах- 1100-1200°С.
После отгонки летучих веществ из топлива образуется так называемый коксовый остаток. При содержании в угле битуминозных веществ, которые при нагревании переходят в пластическое состояние или 2* 19’ расплавляются, порошкообразная проба угля, испытываемого на содержание летучих, может спекаться и вспучиваться. Способность топлива при термическом разложении образовывать более или менее прочный кокс называется спекаемостью. Торф, бурые угли и антрацит дают. порошкообразный кокс. Каменные угли с выходом летучих 42-45% и тощие угли с выходом летучих менее 17% дают порошкообразный или слипшийся коксовый остаток.
Угли, образующие спекшийся коксовый остаток, являются ценным технологическим топливом и используются в первую очередь для производства металлургического кокса. Кокс в виде спекшегося или сплавленного остатка получается нагреванием измельченного до размеров
3- 3,5 мм угля при температуре 1000°С без доступа воздуха. Свойства кокса зависят от состава органических соединений горючей массы топлива и содержания летучих веществ в нем.
Дальнейшим усовершенствованием двухкамерных топок явились циклонные топки, в которых процесс горения интенсифицируется повы - шеним удельной скорости горения и увеличением времени пребывания частиц топлива в камере сгорания. Имеются следующие типы …
Для интенсификации процесса горения и повышения надежности работы с устойчивым жидким шлакоудалением в более широком диапазоне нагрузок перешли к многокамерным топкам. В них процесс сжигания полностью выносится в камеру сгорания …
Для повышения устойчивости и интенсивности работы парогенераторов производительностью до 75 кг/с с жидким шлакоудалением и увеличения шлакоулавливания были разработаны и внедрены топки с пересекающимися струями. В топке с пересекающимися струями …
Выход летучих веществ и характеристика коксового остатка
При нагревании твердого топлива до высоких температур без доступа воздуха происходит разложение углеводородов с образованием газообразных продуктов (CO, H 2 , CH 4 , CO 2 и др.), которые называются «летучие вещества» . Выход летучих веществ из твердого топлива происходит в интервале температур 100…1100 °С. После удаления летучих веществ остается твердый коксовый остаток .
Выход летучих веществ является одним из важных параметров каменных углей и антрацитов. Выход летучих веществ и характеристики коксового остатка определяют пригодность углей для коксования, а также способы сжигания топлива.
Выход летучих веществ увеличивается с повышением температуры и зависит от скорости прогрева частиц угля. Основная масса летучих веществ образуется при нагреве угля до 800…850 °С. Выделение летучих заканчивается через 6…7 мин нагрева при 850 °С.
Сущность стандартного метода определения выхода летучих веществ заключается в нагревании навески аналитической пробы топлива массой 1 г без доступа воздуха при t = (850±10) °С в течение 7 мин. Выход летучих веществ определяется в зависимости от потери массы исходной навески с учетом содержания влаги в топливе.
Спекающиеся угли служат сырьем для получения кокса , который применяют в качестве восстановителя в доменном процессе при выплавке железа из руды. Такие угли более ценные, чем неспекающиеся, которые используются как топливо.
Спекание углей можно разделить на две стадии:
Размягчение частиц угля;
Образование из пластической массы твердого остатка.
Спекающиеся угли переходят в пластическое состояние при температуре выше 300 °С. При температуре 500…550 °С пластическая масса затвердевает и образуется спекшийся твердый остаток – полукокс . При повышении температуры до 1000 °С происходит увеличение прочности остатка и образуется кокс .
Определение пластометрических показателей проводят в специальном пластометрическом аппарате. Условия проведения испытаний сходны с условиями коксования углей в промышленности. Уголь находится под нагрузкой и нагревается с одной стороны, от дна стакана. При этом на разных расстояниях от поверхности нагрева уголь будет находиться на разных стадиях превращения в кокс. Ближе всего к поверхности нагревания будет находиться слой кокса и полукокса , затем слой пластической угольной массы (пластический слой), а над пластической массой – уголь, который еще не перешел в пластическое состояние. Эти слои располагаются параллельно поверхности нагрева. При повышении температуры слой полукокса увеличивается, а уголь переходит в пластическое состояние. Чем дольше уголь находится в пластическом состоянии, тем толще становится пластический слой.
С помощью пластометрического метода определяют толщину пластического слоя у – это максимальное расстояние между поверхностями раздела «уголь – пластическая масса» и «пластическая масса – полукокс» (рис. 1.5).
Рисунок 1.5 - График пластометрических испытаний
Для проведение испытаний навеску угля (100±1) г крупностью менее 1,6 мм помещают в пластометрический стакан. Сверху на уголь устанавливают штемпель с рычагом, на который подвешен груз, обеспечивающий давление 0,1 МПа. Нагревание проводят таким образом, чтобы через 30 мин после начала опыта температура на поверхности дна стакана достигала 250 °С. Затем до 730 °С нагрев ведут со скоростью 3 °С в минуту (8 часов). Начиная с 350 °С через определенные промежутки времени измеряют верхний и нижний уровни пластического слоя.
Лабораторная работа № 3
Определение теплоты сгорания углей по данным их влажности,
зольности и выхода летучих веществ
Цель работы - ознакомиться с методиками определения основных показателей технического анализа углей, овладеть практическими навыками работы на соответствующем лабораторном оборудовании и изучить на практике основы ускоренного метода оценки углей.
Лабораторная работа является комплексной. В её основу положено определение трех основных показателей углей – влажности , зольности и выхода летучих веществ на основании которых рассчитывается низшая теплота сгорания рабочей массы угля , являющаяся важнейшим показателем качества угля как энергетического топлива.
Теплота сгорания, обозначаемая обычно символом , представляет собой количество тепловой энергии (далее теплота, или тепло), выделяемой при полном окислении горючих компонентов топлива газообразным кислородом . При этом принято положение, что в результате реакций окисления образуются высшие оксиды и сера окисляется только до , а азот топлива выделяется в виде молекулярного азота. Теплота сгорания является удельной характеристикой. У твёрдых и жидких топлив относят к единице массы, то есть к 1 кг
(удельная теплота сгорания), а у газообразных топлив - к единице объёма (объёмная теплота сгорания) при нормальных физических условиях, то есть при Р
= Р 0
= 760 мм рт. ст.
= 1 атм
=101325 Па
и
Т = Т 0 = 273,15 К
(t
= t 0
= 0°C). В связи с этим м 3
при этих условиях получил название «нормальный метр кубический
» и рекомендуемое обозначение «нор. м 3
». Таким образом, у газообразных топлив относят к 1 нор. м 3 .
Принятые в технической литературе единицы измерения : «кДж/кг
» («кДж/нор. м 3
») или «МДж/кг
» («МДж/нор. м 3
»). В старой технической литературе единицами измерения были «ккал/кг
» («ккал/нор. м 3
»). При их переводе в современные единицы измерения следует помнить, что 1 ккал
= 4,1868 кДж.
Количество тепла, которое пошло на нагрев продуктов полного сгорания 1 кг или 1 нор. м 3 топлива при условии, что в этих продуктах находится сконденсированный водяной пар, то есть вода, называется высшей теплотой сгорания топлива . Эта теплота обозначается как .
Если при сгорании топлива водяные пары не сконденсированы, то на нагрев продуктов сгорания будет израсходовано меньшее количество выделившегося тепла на величину скрытой теплоты конденсации водяного пара (скрытой теплоты испарения воды) . В этом случае тепло получило название низшей теплоты сгорания топлива и обозначается как . Таким образом, при определении не учитывается тепло, затраченное на испарение влаги самого топлива и влаги, образовавшейся при сгорании водорода топлива. Соответственно, величина связана с как .
Состав угля, как и любых других твёрдых топлив, выражают в процентах по массе (мас. %). При этом за 100 % наиболее часто принимают:
· состав в рабочем состоянии топлива (состав его рабочей массы), указывается верхним индексом «r »:
· состав в аналитическом состоянии (состав аналитической массы), указывается верхним индексом «а »:
· состав в сухом состоянии (состав сухой массы), указывается верхним индексом «d »:
· состав в сухом беззольном состоянии (состав сухой беззольной массы), указывается верхним индексом «daf »:
где массовые доли в соответствующей массе угля углерода, водорода, горючей серы, кислорода, азота, общей и аналитической влаги, мас. %; А – зольность соответствующей массы угля,мас. %.
Для определения теплоты сгорания углей, применяется единый стандартный метод – метод сожжения в калориметрической бомбе. При этом методе навеску аналитической пробы угля массой 0,8…1,5 г сжигают в атмосфере сжатого кислорода в герметически закрытом металлическом сосуде – калориметрической бомбе, которая погружена в определённый объём воды. По повышению температуры этой воды устанавливают количество тепла, выделившееся при сгорании навески. Это даёт теплоту сгорания топлива по бомбе В связи с тем что сгорание топлива происходит в довольно специфических
Рис. Принципиальная схема классического калориметра для определения теплоты сгорания твердых топлив
1 – калориметрическая бомба; 2 – мешалка; 3 – крышка термостата; 4 – система для зажигания навески; 5 – термометр или прибор его заменяющий; 6 – калориметрический сосуд; 7 – термостат.
условиях (атмосфера чистого кислорода, окисление горючей сера до SO 3 с последующим образованием в сконденсированной влаге азотной кислоты и так далее), величину пересчитывают на по следующей формуле:
где - теплота образования серной кислоты из SO 2 и растворения её в воде, численно равная 94,4 кДж в расчёте на 1 % серы ; - содержание серы «в смыве бомбы», представляет собой количество серы, перешедшее при сжигании в серную кислоту, в расчёте на исходную навеску угля, мас. % (разрешается использовать вместо содержание общей серы в аналитической массе угля , если (0,8% для бурого угля Канско-Ачинского бассейна, 1,0 для каменного угля и 1,2% для антрацита) , а (15,5 МДж/кг для бурого угля Канско-Ачинского бассейна, 15,7 для каменного угля и 16,0 МДж/кг для антрацита) ; a - коэффициент, учитывающий теплоту образования и растворения азотной кислоты, равный 0,001 для тощих углей и антрацитов и 0,0015 – для всех остальных топлив .
Зная , определяют сначала высшую теплоту сгорания рабочей массы топлив :
, (2)
где =МДж/кг
или МДж/нор.м 3
; =
= мас. %.
Коэффициент 24,62 в (3) отражает теплоту нагревания воды от
t 0
= 0°C до t
= 100°C и её испарения при Р 0
= 101325 Па
в расчёте на
1 мас. % воды.
Величина , рассчитанная на рабочее состояние топлива, соответствует фактической теплоте, выделяемой при его сжигании в топках, и поэтому широко применяется при теплотехнических расчётах. является интегральным показателем качества топлив и во многом определяет их потребительские свойства.
Одно из основных особенностей ископаемых углей – способность к разложению (деструкции) их органической массы при нагреве без доступа воздуха. При таком нагреве образуются газо- и парообразные продукты разложения, называемые летучими веществами. После удаления летучих веществ из зоны нагрева остаётся остаток, называемый коксовым остатком, или корольком. Поскольку летучие вещества не содержатся в углях, а образуются при их нагреве, то говорят о «выходе летучих веществ», а не об их содержании в углях.
Под выходом летучих веществ понимают относительную массу летучих веществ, выраженную в процентах, образующихся при термическом разложении угля в стандартных условиях . Выход летучих обозначается символом V , а нелетучий (коксовый) остаток – NV .
Парообразная часть летучих веществ состоит из конденсирующихся углеводородов, представляющих собой группу маслянистых и смолистых веществ, являющихся ценнейшим химическим продуктом.
Газообразная часть летучих веществ состоит из углеводородных газов предельного и непредельного рядов (СН 4 , C m H n и так далее), оксида и диоксида углерода (СО , CО 2 ), водорода (Н 2 ) и так далее.
В состав нелетучего остатка входит в основном углерод и минеральные примеси в виде золы.
Выход летучих веществ – один из главных классификационных параметров ископаемых углей. На основании значений выхода летучих и характеристики коксового остатка оценивают пригодность углей для коксования и поведения углей в процессах переработки и сжигания.
Сущность стандартного метода определения выхода летучих веществ заключается в нагревании навески аналитической пробы угля массой 1±0,1 г без доступа воздуха при t = 900±5 °С в течение 7 мин . Выход летучих веществ определяется по потере массы исходной навески с учётом содержания влаги в топливе.
Величину выхода летучих из аналитической пробы вычисляют по формуле
(4)
где = мас. %; - потеря массы навески угля после выделения летучих веществ, г ; - масса исходной навески угля, г ; - содержание влаги в исходной навеске аналитической пробы угля, мас. %;
- выход нелетучего остатка из аналитической пробы испытуемого угля, %, вычисляют по формуле
Выход летучих веществ на сухое беззольное состояние угля определяется следующим образом:
. (6)
Допускаемые расхождения между результатами двух параллельных определений по абсолютным величинам не должны превышать 0,3 мас. % при мас.%; 0,5мас. % при мас. %; 1,0 мас. % при мас. %.
Для определения выхода летучих веществ применяют:
Подставки для установки тиглей в муфельную печь из жаростойкой стали или проволоки;
Электропечь муфельную с терморегулятором с максимальной температурой нагрева не менее 1000° С, имеющей отверстие в передней дверце для свободного удаления летучих веществ (если нет отводной трубки для удаления этих веществ) и размещения контрольной термопары и в задней стенке для установки термопары.
Температуру измеряют с помощью стационарной термопары. Из аналитической пробы угля отбирают в предварительно взвешенные тигли две навески угля массой (1 ± 0,01) г .. Навеску распределяют по дну тигля ровным слоем, слегка постукивая тиглем о чистую сухую поверхность. Тигли закрывают крышками и тщательно, с точностью до 0,0002 г взвешивают закрытые тигли с навесками.
Тигли с навесками угля и закрытыми крышками устанавливают каждый на свою подставку и быстро вносят в муфельную печь, предварительно разогретую до t = 900±5°С, что фиксируется стационарной термопарой. Дверцу печи закрывают. Ровно через 7 мин (±5 сек ) подставки с тиглями вынимают из печи и охлаждают – сначала на воздухе в течение 5 мин, не снимая с тиглей крышек, а затем в эксикаторе до комнатной температуры и взвешивают с точностью до 0,0002 г . Результаты всех измерений и расчётов заносят в табл.1.
Величины вычисляют по формуле (7), а - по формуле (8):
(7)
(8)
Порядок выполнения работы
1. Подготовить необходимые таблицы и провести необходимые расчеты. Результаты записать в табл.1 и табл.2.
Таблица 1
Результаты определения выхода летучих веществ
Показатель | Навеска 1 | Навеска 2 |
Масса пустого прокалённого тигля М T , г | ||
Масса тигля с исходной навеской угля М ТУ , г | ||
Масса исходной навески угля М У = М ТУ – М Т , г | ||
Масса тигля с нелетучим остатком после испытания , г | ||
Потеря массы навески угля после испытания DМ У = М ТУ -М Т NV , г | ||
Выход летучих веществ из навесок испытываемого угля 1 и 2 , мас. % | ||
Выход летучих веществ из аналитической массы испытываемого угля , мас. % | ||
Выход летучих веществ на сухое беззольное состояние испытываемого угля , мас. % |
3. Используя полученные в лабораторной работе №2 значения (10,03%), (13,14%) и (30,7% из табл.1), рассчитать и , входящие в перечень необходимых показателей технического анализа углей, и (11,82%), необходимую для расчёта .
4. Учитывая марку предложенного в работе угля и используя полученные показатели, определить величину угля с применением следующих методов.
Метод 1. Использовать взаимосвязь между и , предложенную
Определение выхода летучих веществ . При нагревании без доступа воздуха уголь разлагается, выделяя при всем этом газо- и парообразные продукты, называемые летучими веществами.
Зависимо от температуры нагревания после удаления летучих веществ остается твердый остаток (королек), кокс или полукокс. Летучие вещества не содержатся в свободном виде в топливе, а образуются при нагревании, поэтому говорят не о содержании летучих, а об их выходе.
Выход летучих веществ зависит не только лишь от сорта топлива, да и от условий его нагревания (сухой перегонки угля). Выход летучих веществ и одновременно определяемая спекаемость являются общими показателями, по которым можно приближенно предугадать Свойства и состав угля.
В состав летучих веществ входят ценные вещества, которые широко применяются в народном хозяйстве. Так, например, летучие вещества каменного угля содержат бензол, толуол, аммиак, водород, метан, и др. Образующиеся летучие вещества при сухой перегонке дерева содержат метан, окись углерода, уксусную кислоту, метиловый спирт и др.
Вид угля Выход летучих - % Содержание углерода - С,% Истинная плотность - 4, г/см 413
Определение выхода летучих веществ является классическим методом анализа углей. Почти во всех существующих классификациях углей выход летучих является одним из основных показателей.
На рис. представлена зависимость давления распирания от выхода летучих веш,еств угля. Из рис. видна уже некоторая корреляция, но при выходе летучих веществ более 21-22% она ослабевает и становится более четкой при исключении неоднородных углей (о 0,20).
Для углей, выход летучих веществ которых находится в пределах 17-21%, корреляции совсем не наблюдается. Однако имеется возможность очертить зону, включающую неоднородные угли (кривая с прерывистой линией), дающие незначительное давление распирания. Это, очевидно, означает, что любой однородный уголь с выходом летучих веществ 19-24% не входит397
Кокс, получаемый по такой технологической схеме, имеет достаточно хорошие физико-механические свойства Так, использованный для первых опытных доменных плавок формованный кокс имел следуюш,ие показатели качества (на шихтовом дворе металлургического завода) М40 = 89,9 %, MIO = 6 %, содержание кусков крупностью 40-80 мм составляет 86 % При прокалке до 0 С в инертной атмосфере этот кокс не отделяет мелочи, не распадается на части, а, наоборот, становится плотнее и механически более прочным Пористость этого кокса зависимо от требований потребителя может регулироваться изменением процесса от 35 до 60 % при коксовании одного и такого же угля Выход летучих веществ из товарного формованного кокса составляет 1,6-2,5 %
Что такое коксуемость углей выход летучих
Наименование и условное обозначение марки угля Выход летучих веществ У,% Выход кокса, % Размеры кусков, мм Характеристика нелетучего остатка (кокса)
Разновидности углей Выход летучих веществ, % иа органическую массу Состав, % 337
После 9-10 месяцев хранения в штабелях разных донецких углей выход
летучих вешеств из углей марки ОС увеличивается на 2-3%, марки Т - на 1,39%, в то время как для углей марки Ж он изменился в пределах 1,18-0,54% в общем изменение выхода летучих веществ относительно невелико.
Выход летучих веидеств и теплота сгорания в результате окисления углей изменяются по-разному зависимо от степени метаморфизма и от молекулярной структуры органической массы угля. Выход летучих веществ при длительном хранении47
Выход и качество химических продуктов коксования зависят от рада факторов степени метаморфизма, петрографического состава углей, выхода летучих веществ, влажности, температурного режима коксования и др.10
Обо.значение углей Выход летучих (пересчет по Парру), % Насыпной вес (пересчет на сухую массу), гг/лсз 306
Припек находится в зависимости от свойств угольной шихты (природа углей, выход летучих веществ) и текшературы коксования. Припек для углей Донбасса составляет 1,0-2,6% (Донбасс), а для углей Восточных районов России 1,5-3,0%.85
Антрацитовый штыб (АШ) представляет собой частицы угля размером до 13 мм, отсеиваемые на шахтах при получении рядового антрацита. При рассортировке сухого антрацита для углей класса АШ устанавливается размер кусков менее 3 мм.
Для каменных углей марок Д, Г и антрацита при поставке их электростанциям для сжигания в пылевидном состоянии, также при повышенной их влажности установлен класс с размером кусков менее 13 мм, условно обозначенный ДСШ, ГСШ и АСШ (семечко со штыбом). АШ имеет низкий из всех марок угля выход летучих, что затрудняет его воспламенение. Зола АШ состоит в главном из окиси кремния и алюминия. Незначительную часть золы составляют окись кальция, магния, калия и натрия.15
В ближайшее время значительное распространение получает международная классификация каменных углей. Она основана на трех весьма важных параметрах углей выходе летучих веществ, спекаемости и коксуемости.12
Разница в объеме анализа для каменных и бурых углей определяется различным значением для них выхода летучих Выход летучих у каменных углей может сильно колебаться здесь он вместе с характеристикой коксового остатка определяет марку их и содержание водорода у окисленных каменных углей характеристика коксового остатка, а часто и выход летучих меняются соответственно изменению теплотворной способности и влажности воздущно-сухой пробы У бурых углей выход летучих колеблет-
Что все-таки является причиной разрыва между практическим и расчетным выходом кокса, или припеком кокса, как его иногда неправильно называют За основу расчетов принята величина выхода летучих веществ при тигельном опробовании, которая отождествляется с практическим выходом кокса в печах. Однако известно, что выход летучих веществ находится в зависимости от скорости подъема температуры с ускорением нагрева угля выход летучих веществ повыщается, что соответствует снижению выхода кокса. Сравнивая скорость подъема температуры при тигельном коксовании (приблизительно 400-500 °С за минуту) и в коксовых печах (около 1 °С за минуту), можно видеть полное несоответствие этих процессов очевидно, в коксовых печах остаток кокса должен быть большим, чем при тигельном опробовании. Кроме того, с ростом выхода летучих веществ в шихте и повышением скорости коксования повышается образование графита из-за пиролиза углеводородов коксового газа.437
Замена классификаций по элементарному анализу на классификацию по двум параметрам - выходу летучих веществ по отнощению к горючей массе и физическим свойствам - показала, что результаты получаются достаточно сходящиеся угли также располагаются в ряд той же последовательности примерно, как и в классификации, построенной на элементарном анализе. Из рассмотрения большого количества промышленных классификаций разных стран видно, что выход летучих веществ является важнейшей характеристикой, которая вошла почти во все технические классификации каменных углей. К этому имеются основания, потому что химическая природа угля и его химический возраст сильно сказываются на выходе летучих веществ. По мере увеличения химического возраста углей выход летучих веществ непрерывно уменьшается.569
Добыча углей Черногорского месторождения выросла в 8 г. по сравнению с 0 г. с 1 до 2,9 млн. г. По качеству угл-и Минусинского бассейна приближаются к газовым и длиннопламенным углям. Выход летучих веществ на горючую массу 35-42%, толщина пластического слоя у = О-7 мм.
Тип угля Выход летучих веществ, и Цвет Чёрта Блеск Твердость (по шкале Мооса) Удельный вес20
Если угли состоят только или преимущественно из микрокомпонентов группы витринита, то изменение их свойств зависимо от степени их метаморфизма хорошо выражается выходом летучих веществ, пересчитанным на горючую массу с ростом степени метаморфизма углей выход летучих веществ из них уменьшается. На этом, а именно, основаны различные классификации углей, которые особенно применимы к углям кларенового типа, т. е. к углям с преобладающим содержанием витринита (например, угли Донецкого бассейна).8
Марка угля Технологическая группа угля Выход летучих, % Толщина пластическо-21
Топливо Марка угля Выход летучих на горючую массу Уд в7о Низшая калорийность на горючую массу в ккал/кг Коэфициент перевода в условное топливо Теплотворная способность рабочего топлива 0 в ккал/кг650
Марка угля Выход летучих веществ 0/ /0 Вспучиваемость по AFNOR Температура эатверле-вания, °С Международная дилатометрия (дилатацпя) Между- народная класси- фикация
Паттайский и Тайхмюллер 24, изучая связь между содержанием углерода в гумусовых углях и выходом летучих веществ, установили, что с повышением содержания углерода выход летучих веществ из углей уменьшается неодинаково на разных стадиях метаморфизма. Так, в бурых и малометаморфизованных каменных углях выход летучих веществ плохо согласуется с изменением содержания углерода. В данном случае степень метаморфизма углей четче характеризуется содержанием углерода, чем выходом летучих веществ.
По данным Сторча и сотрудников 11, с. 30, элементарная структурная формула угольного вещества состоит из тримеров индена, связанных эфирными мостиками. Они приводят ряд доказательств в пользу этой структуры, связанных с элементным составом угля, выходом летучих веществ, с механическими свойствами и пр. Однако и эту формулу необходимо отвергнуть, так как она не отвечает результатам, полученным при окислении угля и при его разложении металлическим натрием.
Исследования Е. А. Шапатиной показали, что главным фактором, определяющим разложение, а следовательно, потерю летучих угля в процессе высокоскоростного нагрева его, является не время пребывания, а температурное поле нагрева. На примере изучения процесса выделения летучих из пылевидного (размером - мкм) газового угля (выход летучих в исходном угле 38,8%) при быстром (за 0,45 с) нагреве его до различных температур в интервале 390-600° С с выдержкой при71
По мере нагрева частица подогревается, подсушивается, затем начинается возгонка топлива. Чем больше содержание летучих в топливе, тем интенсивнее происходит их выход. Выход летучих начинается при температурах тем более высоких, чем старее топливо.
Из бурых углей выход летучих начинается при температуре около °С, из газового угля- около °С, из ПЖ - около °С, из тощих углей - около 320°С, из антрацита - около 380°С Л. 46. Выход летучих лродолжается вплоть до температур порядка 800-1000°С.341
На коксуемость влияют петрографический состав, степень метаморфизма угля, выход летучих веществ, а также характер изменений при нагреве - переход в пчастическое состояние, степень вязкости и температурный интервал этого состояния, спекание, динамика газовыделения19
Образующиеся в процессе термической деструкции углей газо- и парообразные продукты претерпевают различные превращения, которые связаны как с процессом спекания, так и с процессом разложения при их эвакуации На пронес)азложения влияют технологический и теплотехнический режимы коксовання Зыход и качество химических продуктов коксования зависят от ряда факторов степени метаморфизма, петрографического состава углей, выхода летучих веществ , влажности, температурного режима коксования и др78
Бунте и Имгоф для характеристики пластических свойств и газовыделения испытали этим методом следующие германские угли 1) неснекающийся (слипающийся) уголь пз Верхней Силезии 2) невспучивающиеся спекающиеся угли из Саарского бассейна 3) саарский уголь, по свойствам занимающий промежуточное положение между первыми двумя углями 4-5) два вспучивающихся спекающихся угля один из Верхне Силезии, другой из месторождения Вурм. Для перечисленных пяти углей выход летучих веществ на горючую массу был соответственно равен 38,6 33,8 34,2 27,8 19,0%. Уголь 1-й показал максимальное давление при 420° лишь около 8 яш вод. ст. Для угля 2-го максимальное давление было равно около 1000 мм вод. ст. при 420°, как при навеске 10 г, так и 5 г. Максимальное давление для угля 3-го было равно 450 лш при 440° для угля 4-го-340 лш нри 480° и для угля 5-го-550 МЛ1 при 490°.
Известно, что уносы пылеугольных топок состоят из смеси горючих частичек и летучей золы. Содержание последней колеблется от 75 7о при сжигании антрацитов до 99,5% в случае сжигания бурых углей.
Как выяснилось, при таком небольшом содержании горючих в уносе невозможно добиться объективных результатов при анализе технического, элементарного и фракционного состава горючей части уноса. В табл.
2 приведен выход летучих веществ из уносов промышленных пыЛеуголь-ных топок, сжигающих различные марки углей, а также из проб назаровского бурого угля, отобранных по длине факела. Перед анализам уносы рассеивались на фракции.
Видно, чтo в уносах выход летучих веществ зачастую превышает таковой у исходного угля. Особенно высок выход летучих веществ в мелких фракциях.
В пробах из факела назаровского бурого угля выход летучих на горючую массу составил 65% при содержании горючих 50% и >100% во всех фракциях при содержании горючих 6,61%. Все это указывает на то, что зола в уносе не является абсолютно инертным материалом.
По-видимому, при анализах, связанных с высоким нагревом уноса, зола претерпевает целый ряд изменений, взаимодействуя с горючими остатками и газообразными продуктами их термического разложения. Наличие горючей части уноса создает восстановительную атмосферу. Окислы металлов, в одящие в состав летучей золы, частично или полностью могут восстанавливаться, реагируя с углеродом, а также с газообразными продуктами термического разложения горючей части уноса.82
Качество углей Тунгусского и Ленского бассейнов отличается большим разнообразием и представлено различными группами углефикации - от антрацитов до бурых углей. Выход летучих вепт ств из различных групп углей колеблется от 5 до 59% 25.
В распределении углей по площади бассейна установлена некоторая захономерность. Антрациты и графиты расположены на западе бассейна.
В средней его части по меридиану располагаются каменные угли со значительным выходом летучих вешеств, а на востоке встречаются преимушественно бурые угли. Отмечается, что по мере движения с востока на запад в углях уменьшается выход летучих веществ 25.
Испытание на коксуемость углей Ангарского района показало, что они обладают довольно хорошей спекаемостью 25. При использовании тунгусских углей для коксования потребуется их обогащение, поскольку угли выявленных запасов имеют -зольность до 15%. Сернистость исследованных углей не превышает 1,5%. в связи с чем они могут быть отнесены к мало- и среднесернистым углям.
Сандор коксовал брикеты йоркширского угля (выход летучих веществ 32,5%), спрессованного под давлением 698 кГ/см, при нагревании в атмосфере азота со скоростью 5° в 1 мин. до 690 и 800°. Полученные коксы выдерживали при конечной температуре в течение двух часов и затем охлаждали.
Величины электросопротивлений, измеренные на изготовленных таким способом блоках кокса при повторном нагревании и охлаждении последних, давали совпадающие между собой кривые. Электросопротивление измеряли в атмосфере воздуха в вакууме и в азоте. Электросопротивление образцов, хранившихся на воздухе, через несколько дней немного возрастало по сравнению с первоначальным. Кривые зависимости электросопротивления от температуры, в вакууме и в азоте, в интервале температур -50° — -360° подчинялись уравнению
Аналогичные опыты, проведенные в производственных масштабах, опубликованы в американской печати. В американских опытах значительное улучшение качества кокса (табл. 64) получалось при коксовании в промышленной печи слгесо из угля (выход летучих 38,5/о) с полукоксом пз того же угля.
Установлено, что вместе с уменьшением содержапия углерода и водорода увеличивается в углях выход летучих- веществ, уменьшаются теплотворная способность, количество экстрагированных веществ и т. д. Изменение
При окислении восстановленных углей нро-слеживается та же закономерность в изменении выхода летучих веп1,еств у молодых и более зрелых углей, что и у исходных, не подвергнутых гидрогенизации уг.леГ, т. е. у газового угля выход летучих веществ уменьшается, а у тощего, хотя и уменьшается, но не снижается ниже выхода. летучих вепюств в исходном угле.
При окислении восстановленных углей наблюдается у.менынение выхода летучих веществ у всех без исключения типов углей, т. е. процесс окисления восстановленных углей протекает в направлении усложнеьшя молекулы. Однако следует отметить, что у газового угля выход летучих веществ после оки сления становится меньше, чем у ис.ходного, у коксового меняется мало, а у тощего с пластическим слоем, равным нулю, он остается значительно выше выхода у исходного угля.
Правило Хильта в Иркутском бассейне не подтверждается с увеличением стратиграфической глубины залегания пластов угля выход летучих вещеспв не уменьшается, а, наоборот,. повышается одновременно увеличивается содержание в углях водорода и серы и соответственно уменьшается содержание углерода и кислооода.