Выход летучих веществ угля. Угли выход летучих

Выход летучих веществ

(a. content of volatile agents; н. Gehalt an fluchtigen Bestandteilen; ф. teneur en matieres volatiles; и. desprendimiento de substancias volatiles ) - показатель качества твёрдых горючих п. и., учитываемый при определении их рационального пром. использования. - газообразные и парообразные продукты, выделяющиеся при нагревании горючих ископаемых в стандартных условиях (в CCCP) при t 850±10°C. При коксовании и полукоксовании ископаемых углей, в процессе термич. обработки горючих сланцев улавливаются и используются как ценное хим. сырьё. Oпределение B. л. в. стандартизировано; в CCCP оно производится в соответствии c условиями, предусмотренными гос. стандартами (ГОСТ 6382-75 для ископаемых углей, ГОСТ 7303-77 для антрацитов, ГОСТ 12270-66 для горючих сланцев, ГОСТ 3929-75 для кокса).
B. л. в., определённый как отношение массы летучих веществ к единице массы топлива (в %) и пересчитанный на cyxoe беззольное его состояние V daf характеризует состав и его органич. вещества. Для V daf составляет ок. 70%, горючих сланцев 70-85%, гумусовых углей бурых в пределах 60-33%, кам. углей 50-8%, антрацитов 9-2%. Bеличина V daf используется в CCCP и за рубежом как один из осн. параметров классификаций подразделения кам. углей на марки; для классификации антрацитов определяется объёмный B. л. в. - объём газов разложения единицы массы антрацита V daf м 3 /кг. Для снижения искажающего влияния на величину B. л. в. неорганич. примесей в топливе определение B. л. в. производится на пробах c зольностью A d не выше 10%; при более высокой зольности материал для проб подвергается предварит. обогащению. K. B. Mиронов.

Горная энциклопедия. - М.: Советская энциклопедия . Под редакцией Е. А. Козловского . 1984-1991 .

Смотреть что такое "Выход летучих веществ" в других словарях:

Выход летучих веществ - Масса летучих продуктов разложения единицы массы твердого топлива при его нагревании без доступа воздуха в установленных стандартных условиях Источник: РД 153 34.0 44.219 00: Топливо твердое минеральное. Определение теплоты сгорания летучих… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

выход летучих веществ - Количество газо и парообразных веществ, выделяющихся при нагревании топлива без доступа воздуха в определённых условиях с поправкой на содержание влаги [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом EN… …

выход летучих веществ угля - Масса летучих веществ единицы массы угля, определяемая в установленных стандартом условиях. [ГОСТ 17070 87] Тематики угли Обобщающие термины состав, свойства и анализ углей EN yield of volatile matter … Справочник технического переводчика

выход летучих веществ на сухую беззольную массу топлива - — [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом EN volatiles on dry ash free basisVdaf … Справочник технического переводчика

Выход летучих веществ угля - 77. Выход летучих веществ угля Е. Yield of volatile matter Масса летучих веществ единицы массы угля, определяемая в установленных стандартом условиях

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

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

Летучие вещества угля - 76. Летучие вещества угля E. Volatile matter Вещества, образующиеся при разложении угля в условиях нагрева без доступа воздуха Источник: ГОСТ 17070 87: Угли. Термины и определения оригинал документа …

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 - 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

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… … Большой энциклопедический политехнический словарь

Установлена с целью рационального промышленного использования угля. Угли подразделяются на марки и технологические группы; в основу такого подразделения положены параметры, характеризующие поведение углей в процессе термического воздействия на… … Википедия

Будучи при обыкновенных условиях более или менее постоянны, под влиянием накаливания, удара, трения и тому под. способны взрывать, то есть быстро разлагаться, превращаясь в накаленные сжатые газы, стремящиеся занять большой объем. Происходящие… … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона

НАРКОТИЧЕСКИЕ ВЕЩЕСТВА - НАРКОТИЧЕСКИЕ ВЕЩЕСТВА, narcoti ca, или stupefacientia (от греч. narcao соот вет. лат. stupefacio цепенею). Отнесение фармакол. агентов в группу Н. в. определялось уже издавна способностью их вызывать либо угнетение чувствительной и двигательной… … Большая медицинская энциклопедия

ГОСТ 17070-87: Угли. Термины и определения - Терминология ГОСТ 17070 87: Угли. Термины и определения оригинал документа: 44. Аналитическая проба угля D. Analysenprobe Е. Analysis sample F. Echantillon pour analyse Проба угля, полученная в результате обработки объединенной или лабораторной… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

ГОСТ Р 55660-2013

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ТОПЛИВО ТВЕРДОЕ МИНЕРАЛЬНОЕ

Определение выхода летучих веществ

Solid mineral fuel. Determination of volatile matter

ОКС 75.160.10*
ОКП 03 2000

_______________
* В ИУС 1-2015 ГОСТ Р 55660-2013 приводится с ОКС 75.160.10, 73.040. -
- Примечание изготовителя базы данных.

Дата введения 2015-01-01

Предисловие

1 ПОДГОТОВЛЕН Федеральным государственным унитарным предприятием "Всероссийский научно-исследовательский центр стандартизации, информации и сертификации сырья, материалов и веществ" (ФГУП "ВНИЦСМВ") на основе собственного аутентичного перевода на русский язык стандартов, указанных в пункте 4

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации Российской Федерации ТК 179 "Твердое минеральное топливо"

3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 28 октября 2013 N 1230-ст

4 Настоящий стандарт является модифицированным по отношению к международным стандартам ИСО 562:2010* "Уголь каменный и кокс. Определение выхода летучих веществ" (ISO 562:2010 "Hard coal and coke - Determination of volatile matter") и ИСО 5071-1:2013 "Угли бурые и лигниты. Определение выхода летучих веществ в аналитической пробе. Часть 1. Метод с двумя печами" (ISO 5071-1:2013 "Brown coals and lignites - Determination of the volatile matter in the analysis sample - Part 1: Two furnace method").
________________
* Доступ к международным и зарубежным документам, упомянутым здесь и далее по тексту, можно получить, перейдя по ссылке на сайт http://shop.cntd.ru

Дополнительные положения, включенные в текст стандарта для учета потребностей национальной экономики, выделены курсивом* и изложены во введении
________________
* В бумажном оригинале обозначения и номера стандартов и нормативных документов в разделе "Предисловие" приводятся обычным шрифтом, отмеченные знаком "**" и остальные по тексту документа выделены курсивом. - Примечание изготовителя базы данных.

5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ


Правила применения настоящего стандарта установлены в ГОСТ Р 1.0-2012 ** (раздел 8). Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном (по состоянию на 1 января текущего года) информационном указателе "Национальные стандарты", а официальный текст изменений и поправок - в ежемесячном информационном указателе "Национальные стандарты". В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ближайшем выпуске информационного указателя "Национальные стандарты". Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (gost.ru)

Введение

Введение

Выход летучих веществ определяют как потерю массы навески твердого топлива за вычетом влаги при нагревании без доступа воздуха в стандартных условиях.

Результаты испытания являются относительными, поэтому для достижения воспроизводимости необходимо соблюдать постоянство основных параметров: скорости нагрева, конечной температуры и продолжительности нагрева. Для уменьшения окисления навески топлива при нагревании доступ кислорода к пробе должен быть ограничен. Это достигается применением тиглей с пришлифованными или притертыми крышками, допускающими свободное удаление летучих веществ, но препятствующими проникновению кислорода.

Аппаратура и метод испытания позволяют проводить в муфельной печи одно или несколько определений одновременно.

При испытании бурых углей и лигнитов возможно бурное выделение летучих веществ, сопровождающееся выбросом частиц твердого вещества из тигля, что искажает результат определения. Для снижения до минимума вероятности уноса частиц из тигля в процессе нагрева предусмотрены специальные способы: брикетирование навески и/или нагрев в двух печах.

Выход летучих веществ является одним из классификационных параметров каменных углей.

При определении выхода летучих веществ суммарно учитываются потери массы за счет разложения органической и минеральной масс угля. При значительной зольности угля образующиеся продукты деструкции минеральной массы искажают величину выхода летучих веществ, поэтому, если испытание проводят с целью классификации углей, зольность их не должна превышать 10%. Пробы с большей зольностью предварительно обогащают.

На основании значений выхода летучих веществ и характеристики нелетучего остатка можно ориентировочно оценить спекаемость углей, а также поведение углей в процессах технологической переработки и сжигания.

В настоящий стандарт включены дополнительные по отношению к ИСО 562 и ИСО 5071-1 требования, отражающие потребности национальной экономики, а именно:

- в области распространения конкретизированы виды твердого минерального топлива;

- добавлен раздел 3 "Термины и определения";

- приведены характеристики нелетучего остатка (раздел 9);

- приведена методика приготовления проб углей для целей классификации углей (подраздел 7.2);

- добавлены методики брикетирования навески (подраздел 7.3) и определения выхода летучих веществ из брикетированной навески (п.8.5.1);

- из текста стандарта исключен способ с предварительным высушиванием пробы в тигле (ИСО 5071-1).

1 Область применения

Настоящий стандарт распространяется на лигниты, бурые и каменные угли, антрациты, горючие сланцы, продукты обогащения, брикеты и коксы (далее - топливо) и устанавливает гравиметрические методы определения выхода летучих веществ.

Общий принцип определения выхода летучих веществ установлен для всех видов твердого минерального топлива, а условия определения различны для группы каменных углей (каменные угли, антрациты, горючие сланцы, каменноугольные брикеты, продукты обогащения) и коксов и для группы бурых углей (лигниты, бурые угли, буроугольные брикеты, продукты переработки).

Примечание - Для группы бурых углей рекомендованы два альтернативных способа предотвращения выброса твердых частиц из тигля: брикетирование навески и/или нагрев в двух печах.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ Р 50342-92 Преобразователи термоэлектрические. Общие технические условия (МЭК 584-2:1982)

ГОСТ Р 52917-2008 Топливо твердое минеральное. Методы определения влаги в аналитической пробе (ИСО 11722:1999, ИСО 5068-2:2007, MOD)

ГОСТ Р 53288-2008* Весы неавтоматического действия. Часть 1. Метрологические и технические требования. Испытания (OIML R 76-1:2006(Е), MOD)

________________
* Вероятно, ошибка оригинала. Следует читать: ГОСТ Р 53228-2008 . - Примечание изготовителя базы данных.

ГОСТ 1186-87 Угли каменные. Метод определения пластометрических показателей

ГОСТ 4790-93 Топливо твердое. Определение и представление показателей фракционного анализа. Общие технические условия (ИСО 7936:1992, MOD)

ГОСТ 5955-75 Реактивы. Бензол. Технические условия

ГОСТ 9147-80 Посуда и оборудование лабораторные фарфоровые. Технические условия

ГОСТ 10742-71 Угли бурые, каменные, антрацит, горючие сланцы и угольные брикеты. Методы отбора и подготовки проб для лабораторных испытаний

ГОСТ 11014-2001 Угли бурые, каменные, антрацит и горючие сланцы. Ускоренные методы определения влаги

ГОСТ 13455-91 Топливо твердое минеральное. Методы определения диоксида углерода карбонатов (ИСО 925:1997, MOD)

ГОСТ 14198-78 Циклогексан технический. Технические условия

ГОСТ 17070-87 Угли. Термины и определения

ГОСТ 23083-78 Кокс каменноугольный, пековый и термоантрацит. Методы отбора и подготовки проб для испытаний

ГОСТ 25336-82 Посуда и оборудование лабораторные стеклянные. Типы, основные параметры и размеры

ГОСТ 27313-95 Топливо твердое минеральное. Обозначение показателей качества и формулы пересчета результатов анализа для различных состояний топлива (ИСО 1170:1997, MOD)

ГОСТ 27589-91 Кокс. Метод определения влаги в аналитической пробе

Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты" за текущий год. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого стандарта с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого стандарта с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего стандарта в ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку.

3 Термины и определения

В настоящем стандарте использованы термины и определения по ГОСТ 17070 .

Обозначение показателей качества и индексов к ним - по ГОСТ 27313 .

4 Сущность методов

Навеску воздушно-сухой пробы твердого топлива нагревают без доступа воздуха при температуре (900±5) °С в течение 7 мин. Выход летучих веществ в процентах рассчитывают по потере массы навески пробы за вычетом влаги.

При испытании топлива группы каменных углей и коксов (см. раздел 1) установлены следующие условия определения: проба в виде порошка и нагрев в одной печи при (900±5) °С в течение 7 мин.

При испытании топлива группы бурых углей (см. раздел 1) установлены следующие альтернативные условия определения:

а) проба в виде порошка и последовательный нагрев в двух печах: при (400±10) °С в течение 7 мин и при (900±5) °С в течение 7 мин.

б) брикетированная навеска пробы и нагрев в одной печи при (900±5) °С в течение 7 мин.

Если при испытании пробы в условиях а) и б) не удается избежать выброса твердых частиц, то рекомендуют проводить определение выхода летучих веществ в следующих условиях: брикетирование навески и последовательный нагрев в двух печах: при (400±10) °С в течение 7 мин и при (900±5) °С в течение 7 мин.

5 Реактивы

5.1 Циклогексан по ГОСТ 14198 .

5.2 Бензол по ГОСТ 5955 .

6 Аппаратура

6.1 Муфельная печь

Используют муфельную печь с электронагревом и терморегулятором, обеспечивающим в рабочей зоне печи постоянную температуру (900±5) °С. Для испытаний топлив, относящихся к группе бурых углей, дополнительно используют вторую муфельную печь аналогичной конструкции, в рабочей зоне которой поддерживают постоянную температуру (400±10) °С.

Конструктивно муфельная печь может быть с закрытой задней стенкой или иметь на задней стенке отводную трубку диаметром 25 мм и длиной 150 мм (рисунок 1).

Размеры в миллиметрах

1 - нагревательная система; 2 - зона постоянной температуры; 3 - контрольная (не зачехленная) термопара; 4 - камера муфельной печи (ширина 200 мм); 5 - дроссельный клапан; 6 - отводная трубка; 7 - зачехленная термопара

Рисунок 1 - Муфельная печь (пример)

Примечание - В муфельных печах передняя дверца должна быть плотно закрыта. Отводная трубка незначительно выступает над печью и должна быть снабжена дроссельным клапаном для ограничения потока воздуха через муфельную печь.


Тепловая мощность муфельной печи должна быть такой, чтобы начальная температура, равная 900 °С или 400 °С, восстанавливалась после внесения в печь холодной подставки с тиглями не более чем за 4 мин. Температуру измеряют с помощью термопары (6.2).

В муфельной печи обычной конструкции (рисунок 1) можно проводить одновременно серию определений, используя подставку для нескольких тиглей.

В этом случае зона постоянной температуры должна быть не менее 160х100 мм. Для единичного определения в одном тигле на индивидуальной подставке диаметр зоны с постоянной температурой составляет 40 мм.

Температуру 900 °С в печи следует поддерживать как можно точнее. Допускаемое отклонение ±5 °С включает возможные ошибки измерения температуры и неравномерность ее распределения.

6.2 Термопара

Преобразователь термоэлектрический для измерения температуры до 1000 °С по ГОСТ Р 50342 с измерительным устройством.

Температуру в печи измеряют с помощью не зачехленной термопары (контрольной) из проволоки толщиной не более 1 мм. Длина термопары должна быть достаточной, чтобы спай термопары, вставляемой в муфельную печь через переднюю или заднюю стенку, находился посередине между дном тигля, помещенного на подставку, и подом печи. Если используют подставку с несколькими тиглями, температуру проверяют под каждым тиглем. Допускается проверять температуру над тиглями на одном и том же уровне в рабочей зоне печи.

При необходимости в печи может постоянно находиться зачехленная термопара, причем ее спай помещают как можно ближе к центру зоны с постоянной температурой. Показания зачехленной термопары необходимо через короткие интервалы времени проверять по показаниям не зачехленной термопары, которую для этого вносят в печь. Зачехленная термопара обычно является составной частью измерителя-регулятора температуры, используемого в муфельной печи.

Примечание - Соотношение температура/электродвижущая сила спая термопары, используемой для измерения высоких температур, со временем постепенно изменяется.

6.3 Тигель с крышкой

Цилиндрический тигель с хорошо подогнанной крышкой изготавливают из плавленого кварцевого стекла. Масса тигля с крышкой составляет от 10 до 14 г, размеры указаны на рисунке 2. Крышка должна плотно прилегать к тиглю, горизонтальный зазор между крышкой и тиглем не должен превышать 0,5 мм. Подобранную крышку пришлифовывают к тиглю, делая соприкасающиеся поверхности гладкими.

Размеры в миллиметрах

Рисунок 2 - Кварцевый тигель с крышкой

Примечание - Для проведения испытаний сильно вспучивающихся углей необходимо использовать более высокие тигли. Увеличение высоты тигля до 45 мм не оказывает влияния на результат определения, если сохраняется скорость восстановления температуры в печи.


Допускается использовать фарфоровые тигли N 3 высокой формы с крышками по ГОСТ 9147 . Крышки должны быть подогнаны и тщательно притерты, причем притирку крышек к фарфоровым тиглям производят механическим вращением до образования желобка на внутренней поверхности крышки.

Тигли с подобранной и притертой крышкой должны быть одинаково маркированы, прокалены при температуре (900±5) °С до постоянной массы и помещены в эксикатор с осушающим веществом.

6.4 Подставка для тиглей

Подставка, на которой тигли помещают в муфельную печь, позволяет соблюдать установленную скорость нагрева.

Допускается применять следующие подставки:

а) для единичного определения - кольцо из термостойкой стальной проволоки (рисунок 3, а) с керамическим диском диаметром 25 мм и толщиной 2 мм, помещенным на внутренние выступы опор;

б) для проведения одновременно нескольких определений (два, четыре или шесть ):

1) каркас из термостойкой стальной проволоки с керамическими пластинами толщиной 2 мм, на которые ставят тигли (рисунок 3, б);

2) подставка из листовой жаропрочной стали, обычно, на шесть тиглей (если позволяют размеры рабочей зоны) (рисунок 4).

Размеры в миллиметрах

а) для единичного определения

б) для нескольких определений

1 - три опоры, расположенные друг по отношению к другу под 120°; 2 - кольцо; 3 - каркас; 4 - керамические пластины

Рисунок 3 - Подставки для тиглей

Размеры в миллиметрах

Рисунок 4 - Подставка для шести тиглей

6.5 Весы

Весы лабораторные по ГОСТ Р 53228 с пределом допускаемой погрешности ±0,1 мг.

6.6 Пресс

Пресс лабораторный ручной с диаметром матрицы не более 15 мм.

6.7 Эксикатор

Используют эксикатор по ГОСТ 25336 с осушающим веществом.

7 Приготовление пробы

7.1 Проба топлива для определения выхода летучих веществ представляет собой аналитическую пробу, отобранную и приготовленную по ГОСТ 10742 или ГОСТ 23083 .

Аналитическая проба, измельченная до максимального размера частиц 212 мкм, должна находиться в воздушно-сухом состоянии, для чего ее раскладывают тонким слоем и выдерживают на воздухе при комнатной температуре в течение минимального времени, необходимого для достижения равновесия между влажностью топлива и атмосферы лаборатории.

Перед взятием навески пробу тщательно перемешивают не менее 1 мин, предпочтительно механическим способом.

Одновременно со взятием навески для анализа отбирают навески для определения содержания аналитической влаги по ГОСТ Р 52917 , ГОСТ 11014 или ГОСТ 27589 .

7.2 Если определение выхода летучих веществ в каменных углях и антрацитах проводят с целью классификации, зольность их должна быть не более 10%. Если зольность пробы превышает 10%, пробу обогащают в органических или неорганических жидкостях в соответствии с ГОСТ 1186 и ГОСТ 4790 .

Каменные угли обогащают в жидкостях плотностью от 1500 до 1600 кг/м , а антрациты - в жидкостях плотностью 1800 кг/м (хлорид цинка). Если после обогащения проб каменных углей и антрацитов их зольность превышает 10%, определение выхода летучих веществ всплывшей фракции проводят при фактической зольности.

7.3 Брикетирование навески бурого угля

Навеску воздушно-сухой пробы бурого угля, приготовленной по 7.1, массой (1±0,1) г помещают в матрицу лабораторного пресса (6.6), накрывают сверху вкладышем, а затем вращением винта пресса или поворотом рукоятки опускают пуансон и сжимают уголь до образования брикета. Полученный брикет вынимают из пресса и до начала испытания хранят в бюксе.

8 Проведение испытания

8.1 Контроль за температурой в муфельных печах

В муфельных печах с помощью постоянно установленных зачехленных термопар устанавливают рабочие температуры (400±10) °С и (900±5) °С. Контролируют температуры в печах с помощью не зачехленных термопар.

В рабочие зоны муфельных печей помещают подставки, заполненные пустыми тиглями с крышками. Проверяют температуру под каждым тиглем на одной и той же высоте с помощью не зачехленной термопары. Измеренные значения температур должны находиться в пределах допустимых отклонений от температуры рабочей зоны. При проведении всех процедур в процессе испытания придерживаются выбранного положения подставки с тиглями в рабочей зоне печи.

Допускается помещать спай не зачехленной термопары на одной и той же высоте над тиглями в пределах зоны устойчивого нагрева.

Температуру в печи проверяют до начала определений. При рутинной ежедневной работе достаточно проводить подобный контроль ежемесячно.

Проверку скорости восстановления температуры в печи проводят аналогичным образом.

8.2 Подготовка к испытанию

Пустые тигли закрывают крышками (6.3), устанавливают на подставку (6.4), заполняя все гнезда, и помещают в зону устойчивой температуры муфельной печи, нагретой до (900±5) °С. Тигли выдерживают в закрытой печи в течение 7 мин.

Вынимают подставку с тиглями из печи, охлаждают на металлической пластине в течение 5 мин не снимая крышек, после чего тигли помещают в эксикатор (6.7) и охлаждают до комнатной температуры вблизи весов.

После охлаждения пустые тигли с крышками взвешивают.

Процедура прокаливания пустых тиглей перед каждым их использованием для испытания не является обязательной. Достаточным условием для получения результатов испытаний в пределах допускаемых расхождений является хранение предварительно прокаленных тиглей в эксикаторе с осушающим веществом и уточнение массы тигля непосредственно перед помещением в него навески.

Во взвешенный тигель помещают навеску пробы, приготовленной в соответствии с разделом 7, массой (1±0,01) г. Закрывают тигель крышкой и взвешивают. Все взвешивания проводят с пределом допускаемой погрешности ±0,1 мг.

Навеску в виде порошка распределяют по дну тигля ровным слоем, слегка постукивая тиглем о чистую твердую поверхность.

При испытании кокса снимают крышку с тигля, добавляют к навеске 2-4 капли циклогексана (5.1) и снова закрывают тигель крышкой. Допускается вместо циклогексана использовать бензол (5.2).

Примечание - Добавление циклогексана или бензола препятствует окислению кокса.

8.3 Определение выхода летучих веществ в каменных углях и коксах

В муфельной печи устанавливают температуру (900±5) °С.

Тигли с навесками в виде порошка, закрытые крышками, помещают в гнезда холодной подставки. Если на подставке остаются свободные гнезда, в них помещают пустые тигли с крышками. Подставку с тиглями переносят в муфельную печь, закрывают дверцу печи и оставляют на 7 мин ± 5 с.

Температура, понизившаяся при установке тиглей в печь, снова должна достичь (900±5) °С не более чем за 4 мин. В противном случае испытание повторяют.

8.4 Определение выхода летучих веществ в бурых углях (альтернативные методы)

8.4.1 Определение из навески в виде порошка в двух печах

В одной муфельной печи устанавливают температуру (400±10) °С, а в другой - (900±5) °С.

Тигли с навесками в виде порошка закрывают крышками и помещают в гнезда холодной подставки. Если на подставке остаются свободные гнезда, в них помещают пустые тигли с крышками. Подставку с тиглями переносят в муфельную печь, нагретую до (400±10) °С, закрывают дверцу печи и оставляют на 7 мин ± 5 с. Вынимают подставку и сразу помещают в муфельную печь, нагретую до (900±5) °С, закрывают дверцу печи и оставляют на следующие 7 мин ± 5 с.

Температура, понижающаяся при установке тиглей в печи, снова должна достичь (400±10) °С и (900±5) °С не более чем за 4 мин. В противном случае испытание повторяют.

Вынимают подставку с тиглями из печи и охлаждают на металлической пластине в течение 5 мин. После этого тигли, закрытые крышками, переносят в эксикатор и охлаждают до комнатной температуры вблизи весов.

Тигли с нелетучим остатком взвешивают.

После испытания из тиглей удаляют нелетучие остатки. Открытые тигли и крышки прокаливают в муфельной печи при температуре (900±5) °С, охлаждают, освобождают от зольного остатка и хранят в эксикаторе с осушающим веществом.

8.4.2 Определение из брикетированной навески в одной печи

В муфельной печи устанавливают температуру (900±5) °С.

Во взвешенные тигли помещают брикетированные навески, приготовленные по 7.3. Тигли закрывают крышками и взвешивают. Закрытые тигли с брикетами помещают в гнезда холодной подставки, не оставляя пустых гнезд. Далее определение проводят по 8.3.

Примечания

1 При испытании некоторых бурых углей, лигнитов и продуктов их переработки не удается избежать выброса твердых частиц из тигля ни при использовании метода нагрева навески в виде порошка в двух печах, ни при использовании метода нагрева брикетированной навески в одной печи . В таких случаях воздушно-сухую пробу топлива брикетируют по 7.3 и затем определяют выход летучих веществ методом нагрева в двух печах.

2 Выход летучих веществ определяют параллельно в двух навесках пробы. Навески одной и той же пробы не рекомендуется испытывать на одной подставке.

9 Характеристика нелетучего остатка

___________________

* Наименование раздела 9 в бумажном оригинале выделено курсивом. - Примечание изготовителя базы данных.

Нелетучие остатки, полученные после определения выхода летучих веществ углей, характеризуют в зависимости от внешнего вида и прочности следующим образом:

- порошкообразный;

- слипшийся - при легком нажиме пальцем рассыпается в порошок;

- слабоспекшийся - при легком нажиме пальцем раскалывается на отдельные кусочки;

- спекшийся, не сплавленный - для раскалывания на отдельные кусочки необходимо приложить усилие;

- сплавленный, не вспученный - плоская лепешка с серебристым металлическим блеском поверхности;

- сплавленный, вспученный - вспученный нелетучий остаток с серебристым металлическим блеском поверхности высотой менее 15 мм;

- сплавленный, сильно вспученный - вспученный нелетучий остаток с серебристым металлическим блеском поверхности высотой более 15 мм.

10 Обработка результатов

Выход летучих веществ из аналитической пробы испытуемого топлива , выраженный в процентах, вычисляют по формуле:

где - масса пустого тигля с крышкой, г;

Масса тигля с крышкой и навеской пробы до испытания, г;

- масса тигля с крышкой и нелетучим остатком после испытания, г;

- массовая доля влаги в аналитической пробе, %, определяемая по. (3)

Если массовая доля диоксида углерода из карбонатов в пробе топлива составляет более 2%, выход летучих веществ с поправкой на диоксид углерода из карбонатов , выраженный в процентах, вычисляют по формуле

, (4)

где - массовая доля диоксида углерода из карбонатов в аналитической пробе, определяемая по ГОСТ 13455 , %;

- массовая доля диоксида углерода из карбонатов в нелетучем остатке, определяемая по ГОСТ 13455 , %.

Результаты испытания вычисляют с точностью до второго десятичного знака, а окончательный результат, представляющий собой среднее арифметическое результатов двух параллельных испытаний, округляют до первого десятичного знака.

Пересчет результатов испытания на другие состояния топлива, отличные от воздушно-сухого, производят по ГОСТ 27313 .

11 Прецизионность

Прецизионность метода характеризуется повторяемостью и воспроизводимостью полученных результатов.

11.1 Повторяемость

Результаты двух параллельных определений, проведенных в пределах короткого промежутка времени, но не одновременно, в одной лаборатории одним и тем же исполнителем с использованием одной и той же аппаратуры на представительных навесках, отобранных от одной и той же аналитической пробы, не должны отличаться друг от друга более, чем на величину предела повторяемости , приведенную в таблице 1.


Таблица 1 - Пределы повторяемости и воспроизводимости результатов определения выхода летучих веществ

Наименование угля	Максимально допускаемое расхождение между результатами (рассчитанными на одинаковую массовую долю влаги)
	Предел повторяемости	Предел воспроизводимости
Группа каменных углей* с выходом летучих веществ менее 10%	0,3% абсолютных	0,5% абсолютных
Группа каменных углей* с выходом летучих веществ 10% и более	3% от среднего результата	большая величина из двух: 0,5% абсолютных или 4% от среднего результата
	0,2% абсолютных	0,3% абсолютных
Группа бурых углей*	1,0% абсолютных	3,0% абсолютных
* См. раздел 1.

11.2 Воспроизводимость

Результаты, каждый из которых представляет собой среднеарифметическое значение результатов двух параллельных определений, проведенных в двух разных лабораториях на представительных порциях, отобранных от одной и той же пробы после последней стадии ее приготовления, не должны отличаться друг от друга более, чем на величину предела воспроизводимости , приведенную в таблице 1.

Если расхождение между результатами двух определений больше предела повторяемости, приведенного в таблице 1, проводят третье определение. За результат испытания принимают среднеарифметическое результатов двух определений, находящихся в пределах допускаемых расхождений.

Если результат третьего определения находится в пределах допускаемых расхождений по отношению к каждому из двух предыдущих результатов, за результат испытаний принимают среднеарифметическое результатов трех определений.

12 Протокол испытаний

Протокол испытаний должен содержать следующую информацию:

- идентификацию испытуемой пробы;

- ссылку на настоящий стандарт;

- дату испытания;

- результаты испытания с указанием, к какому состоянию топлива они относятся;

- массовую долю влаги и зольность воздушно-сухой пробы, если результаты представлены на аналитическое состояние топлива;

- особенности, замеченные при проведении испытания.

УДК 622.33:543.813:006.354 ОКС 75.160.10 ОКП 03 2000

Ключевые слова: топливо твердое минеральное, каменный уголь, бурый уголь, антрацит, горючие сланцы, кокс, метод определения, выход летучих веществ

_____________________________________________________________________

Электронный текст документа
подготовлен ЗАО "Кодекс" и сверен по:
официальное издание
М.: Стандартинформ, 2014

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.