Выход летучих веществ угля. Угли выход летучих

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. Выход 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 тощих углей и антрацитов выход летучих мал и соответственно равняется И -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, тощих 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 илирасплавляются, 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.

Летучие вещества в углях - это вещества, выделяющиеся в процессе нагревания угля в стандартных услови­ях при температуре (850±10) 0 С. В состав летучих веществ входят: влага, летучие органические части угля, частично продукты разложения некоторых минералов. От бурых углей к каменным и далее к антрацитам содержание летучих веществ последовательно падает от 50 до 4%. Твердая масса, которая остается после удаления летучих веществ, носит название коксового остатка. Содержание летучих веществ и характер коксового остатка имеют большое значение при определении свойств спекаемости углей.

Выход летучих веществ, определенный как отношение их массы к единице массы угля (в процентах) и пересчитанный на сухое беззоль­ное топливо, характеризует состав и степень углефикации его органического вещества. В антраци­тах выход летучих не более 8%, в каменных уг­лях – от 8 до 50% и в бурых – 45-60%. Особенно велик выход летучих в сапропелитах (80% и бо­лее). Угли, обладающие сходными технологически­ми свойствами, в определенных условиях могут отличаться по выходу летучих веществ на 10%.

Для обеспечения нейтральной атмосферы используйте азот или аргон показателями потока от 0,7 до 1,4 от изменений объема печи за минуту для выметания летучих веществ. Поднимите температуру печи таким образом, чтобы температура выросла с 107 0 С до 950 ± 20 0 С за период времени, равному 26-30. Запрограммируйте прибор на удержание этой температуры на 7 минут. ТГА взвешивает закрытые тигли через определенные промежутки времени в течение роста температуры печи. Масса тиглей с крышками в конце выдержки
7-минутного периода времени используется для подсчета летучих веществ.

Если определение летучих веществ в анализируемом образце проводится непосредственно после определения влажности (в две стадии последовательного определения влажности, затем - летучести), то летучесть (в процентах), V, определяется следующим образом:

V = [(B-C) /W] × 100

где C – масса тестируемого образца после нагрева (в граммах).

Если определение летучих веществ проводится отдельно, то летучесть определяется следующим образом:

D = (W-C) /W × 100

где D – потеря массы, %; V = D – M

Основные параметры для определения летучести:

Температура – 915 о С.

Скорость нагрева – 30 о С/мин.

Тип – остановка по времени.

Выдержка – 7:00.

Газ – азот.

С крышкой.

Взвешивание при нагреве.

В специальной программе (на компьютере), которая управляет прибором ТГА, содержание летучих веществ определяется по формуле:

(Х–X–В)/X*100

где Х - вес пробы в начале анализа; X - вес пробы в конце этапа 1; В - вес крышечки тигля в начале анализа

УГЛИ ИСКОПАЕМЫЕ - твердые горючие полезные ископаемые; продукт преобразования растений. Основные компоненты: углефицированное органическое вещество, минеральные примеси и влага. Залегают обычно в виде пластов среди осадочных пород. Подразделяются на бурые, каменные угли и антрациты. Угли ископаемые используются в основном в энергетике, для получения металлургического кокса, в химической промышленности. Основные технологические характеристики: зольность, содержание влаги, серы, выход летучих веществ. Мировые запасы около 3700 млрд. т.
Кузбасс является главной базой России по твердому топливу.

Технический анализ углей

Все виды твердых горючих ископаемых объединяют в себе две составляющие: органическое вещество и минеральную компоненту, которую прежде рассматривали как балласт, но теперь все чаще считают источником ценного минерального сырья, в частности редких и рассеянных элементов. Для оценки возможностей и режимов переработки горючих ископаемых применяют технический анализ, позволяющий определить направления использования их как энергетического и химического сырья. Под техническим анализом понимается определение показателей, предусмотренных техническими требованиями на качество угля.
В технический анализ обычно объединяются методы, предназначенные для определения в углях и горючих сланцах зольности, содержания влаги, серы и фосфора, выхода летучих веществ, теплоты сгорания, спекаемости и некоторых других характеристик качества и технологических свойств. Полный технический анализ проводится не всегда, часто бывает достаточно провести сокращенный технический анализ, состоящий в определении влажности, зольности и выхода летучих веществ.

Влажность

В связи с тем, что молекулы воды могут быть связаны с поверхностью угля силами разной природы (абсорбция на поверхности и в порах, гидратирование полярных групп макромолекул, вхождение в состав кристаллогидратов минеральной части) при разных способах выделения влаги из угля получаются различные величины его обезвоженной массы и, соответственно, разные значения влажности.
Масса угля с содержанием влаги, с которым он отгружается потребителю, называется рабочей массой угля, а влага, которая выделяется из нее при высушивании пробы до постоянной массы при 105oC, называется общей влагой рабочей массы угля.
Содержание влаги в горючем ископаемом характеризуется его влажностью. Эта величина выражается отношением массы выделившейся при температуре обезвоживания влаги к массе анализируемого образца. Влажность обозначается буквой W (Wasser).
Влага угля снижает полезную массу при перевозках, на ее испарение тратится большое количество тепла при сжигании топлива, кроме того, зимой влажный уголь смерзается.
Общее содержание влаги меняется в зависимости от степени углефикации ископаемого в следующем ряду.
Торф > Бурые угли > Антрациты > Каменные угли.

Зольность

В ископаемых углях содержится значительное количество (2-50 %) минеральных веществ, образующих после сжигания золу. Зольный остаток образуется после прокаливания угля в открытом тигле в муфельной печи при температуре 850±25oС. Зола на 95-97% состоит из оксидов Al, Fe, Ca, Mg, Na, Si, K. Остальное - соединения P, Mn, Ba, Ti, Sb и редких и рассеянных элементов.
Зольность обозначатся буквой Аd (Asche) и выражается в мас.%. Суммарное содержание влаги и золы называют балластом. Содержание собственно минеральных веществ обозначается буквой М. Оно определяется с помощью физических и физико-химических методов (например, микроскопический, рентгеноскопический, радиоизотопный).

Летучие вещества

Летучие вещества - паро- и газообразные продукты, выделяющиеся при разложении органического вещества твердого горючего ископаемого при нагревании в стандартных условиях. Выход летучих веществ обозначается символом V (volativ), выход на аналитическую пробу Va, на сухое вещество Vd, сухое и беззольное Vdaf. Эта характеристика важна для оценки термической устойчивости структур, составляющих органическую массу угля. Выход летучих веществ при прокаливании послужил основой для одной из классификаций углей по маркам.

Теплота сгорания

Теплота сгорания - это основной энергетический показатель угля. Она определяется экспериментально путем сжигания навески угля в калориметрической бомбе или расчетным путем по данным элементного анализа.
Различают высшую теплоту сгорания угля Qs как количество теплоты, выделившееся при полном сгорании единицы массы угля в калориметрической бомбе в среде кислорода и низшую удельную теплоту сгорания Qi как высшую теплоту сгорания за вычетом теплоты испарения воды, выделившейся и образованной из угля во время сгорания. Высшая теплота сгорания часто определяется на беззольное состояние угля Q s af, а низшая на рабочее состояние Qir. Д.И. Менделеевым была предложена формула для расчета высшей теплоты сгорания по данным элементного анализа (кКал/кг):
Qsaf=81°С+300Н-26(О-S), где С, Н, О, S - массовая доля элементов в веществе ТГИ, %.
Высшая теплота сгорания основных твердых топлив:

Спекаемость

Одним из наиболее важных, если не важнейшим, направлением использования каменного угля является его переработка в металлургический кокс - твердый продукт высокотемпературного (>900C) разложения каменного угля без доступа воздуха, обладающий определенными свойствами. Далеко не все угли способны спекаться, т.е. переходить при нагревании без доступа воздуха в пластическое состояние с последующим образованием связанного нелетучего остатка. Если этот спекшийся остаток отвечает требованиям, предъявляемым к металлургическому коксу, то говорят о коксуемости угля. Таким образом, коксуемость есть спекаемость, но первое понятие более узкое. Спекаются угли марок Г, Ж, К, ОС, но металлургический кокс можно получить только из углей марки К или из смеси углей, которая по свойствам приближается к ним.

Элементный анализ ТГИ

Как уже говорилось, органическая масса всех видов ТГИ состоит из С, Н, О, S и N. Суммарное их количество превышает 99мас.% в расчете на органическое вещество любого угля и торфа.

Углерод и водород определяют по выходу СО2 и Н2О при сжигании навески угля в токе кислорода. Эти оксиды улавливают в поглотительных аппаратах, заполненных растворами КОН и Н2SO 4 соответственно. Последние взвешивают до и после сжигания навески и по разности масс рассчитывают содержание С и Н в пробе, обычно в мас.%. Надо отметить, что при этом результаты могут быть искажены за счет поглощения воды и углекислого газа, имеющих неорганическое происхождение, и образовавшихся за счет термического разложения минеральных компонентов угля.

В целом более распространена в углях сера. Ее содержание составляет от долей процента до 10-12%. Различают сульфатную (SSO4), пиритную (Sp) и органическую серу (So), суммарное содержание их называется общей серой (St). Содержание серы, устанавливаемое по данным элементного анализа, является важной характеристикой, которая определяет особые требования к переработке и использованию сырья, отличающегося ее высокой концентрацией. Выделяющиеся летучие серосодержащие продукты, такие как Н2S и SO2, крайне опасны при попадании в окружающую среду, а при проектировании производств, следует учитывать их высокую коррозионную активность.

ВЕЩЕСТВА ЛЕТУЧИЕ (в горючих ископаемых) - газо- и парообразные продукты, выделяющиеся при разложении орг. вещества при нагревании горючих ископаемых в стандартных условиях при t порядке 850 °С (ГОСТ 6382 - 65 , для антрацитов 7303 - 54). Гигроскопическая влага и карбонатная углекислота в это понятие не входят. Повышенное содер. м-лов, выделяющих при нагревании летучие продукты, вносит искажение в цифры выхода В. л.; твердый остаток после удаления В. л. называется нелетучим остатком. С повышением степени углефикации выход В. л. падает. Гумолиты отличаются пониженным выходом В. л. по сравнению с сапропелитами и липтобиолитами. Гелифицированные компоненты дают более низкий выход В. л., чем липоидные компоненты, и более высокий, чем компоненты фюзенизированные. Выход В. л. в клареновых разностях гумусовых углей, начиная с низших газовых, используется как один из важнейших показателей степени их углефикации.

Геологический словарь: в 2-х томах. - М.: Недра . Под редакцией К. Н. Паффенгольца и др. . 1978 .

Смотреть что такое "ВЕЩЕСТВА ЛЕТУЧИЕ" в других словарях:

См. Вещества летучие. Геологический словарь: в 2 х томах. М.: Недра. Под редакцией К. Н. Паффенгольца и др.. 1978. Летучие вещества … Геологическая энциклопедия

Газообразные и парообразные вещества, выделяющиеся из твердого минерального топлива при нагревании его без доступа воздуха или при недостаточном его подводе. Содержание Л. в. наряду с характером коксового остатка является важнейшей… … Технический железнодорожный словарь

летучие вещества пигмента - Вещества, содержащиеся в пигменте, улетучивающиеся при определенных условиях испытаний. Примечание То же самое в отношении наполнителя. [ГОСТ 19487 74] Тематики материалы лакокрасочные Обобщающие термины дополнительные термины, характеризующие… …

летучие вещества угля - Вещества, образующиеся при разложении угля в условиях нагрева без доступа воздуха. [ГОСТ 17070 87] Тематики угли Обобщающие термины состав, свойства и анализ углей EN volatile matter … Справочник технического переводчика

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 (в тощих углях и антрацитах) до 50 % (сухие длиннопламенные угли). Л.… … Морской словарь

летучие вещества - — Тематики нефтегазовая промышленность EN volatile constituents … Справочник технического переводчика

Летучие вещества - вещества, выделяющиеся из углеродосодержащих материалов (угля, кокса и др.) при нагревании. Содержание летучих веществ в углях колеблется от 50% (бурые угли) до 4% (антрациты). Твердая масса, остающаяся после удаления летучих веществ, называется… … Энциклопедический словарь по металлургии

ЛЕТУЧИЕ ВЕЩЕСТВА - вещества, выделяющиеся из углеродосодержащих материалов (угля, кокса и других) при нагревании. Содержание летучих веществ в углях колеблется от 50% (бурые угли) до 4% (антрациты). Твердая масса, остающаяся после удаления летучих веществ, называют … Металлургический словарь

Запрос «ЛАВ» перенаправляется сюда; см. также другие значения. Летучие ароматные вещества (ЛАВ) группа веществ, способных вызывать обонятельные ощущения. Термин предназначен для характеристики веществ, используемых в ароматерапии. В эту… … Википедия

Эту статью следует викифицировать. Пожалуйста, оформите её согласно правилам оформления статей. VOC (volatile organic compounds) летучие органические вещества, русский эквивалент ЛОВ). Органи … Википедия