Отчет по работе составляется индивидуально каждым студентом с указанием даты. В отчет по работе включаются
 Скачать 253.5 Kb.
|
|
Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Омский государственный технический университет» КОТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ И ПАРОГЕНЕРАТОРЫ Методические указания по выполнению лабораторных работ Омск 2007 Составитель: Белоглазов В. П, канд. техн. наук, доцент Предназначены для студентов дневного, дистанционного и заочного обучения по специальностям 140101 «Тепловые электрические станции» и 140104 «Промышленная теплоэнергетика» Печатается по решению редакционно-издательского совета Омского государственного технического университета ПРЕДИСЛОВИЕ Настоящий сборник описаний лабораторных работ предназначен для студентов специальностей 140101 – «Тепловые электрические станции» и 140104 – «Промышленная теплоэнергетика». В сборник включены работы по определению основных характеристик твердых и жидких видов топлива. Выполнение этих работ позволяет студентам практически ознакомиться со свойствами энергетических видов топлив, методами его анализа, проиллюстрировать теоретические и практические вопросы курса «Источники энергии в энергетике и теплотехнологии». ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ РАБОТ Студенты, впервые приступившие к работе, должны: Получить инструктаж по технике безопасности. Детально ознакомиться со всеми вопросами, относящимися к выполняемой работе. Изучить экспериментальную установку. Включение установки производить под контролем преподавателя или лаборанта. Результаты наблюдений предъявлять преподавателю для просмотра и подписи. В случае несоответствия результатов определенных опытов следует выявить причины и, если надо, повторно провести опыты, вызвавшие сомнение. Отчет по работе составляется индивидуально каждым студентом с указанием даты. В отчет по работе включаются: Формулировка решаемой задачи и методы ее решения (включая схемы, эскизы, описание установки). Результаты опытов в форме протоколов, графиков. Графики выполняются в масштабе на миллиметровой бумаге. Обработка опытных данных в виде необходимых расчетов. После окончания опытов на установке вся аппаратура выключается и приводится в состояние, соответствующее первоначальному. При утверждении отчета задаются вопросы, имеющие цель выяснить, хорошо ли студент представляет схему экспериментальной установки, порядок выполнения работы и может ли анализировать физические процессы, проходящие в проводимых работах. Все лабораторные работы проводятся в соответствии с существующими нормами и ГОСТами. методы исследования топлива Все виды топлива, доставляемые к потребителю, должны удовлетворять техническим условиям или техническим требованиям, установленным государственными стандартами (ГОСТ). Методы исследования топлива, предусмотренные ГОСТ, предназначаются для оценки качества, выбора рационального способа его использования и сопоставления свойств отдельных видов топлива с заранее заданными или установленными показателями. Исследование топлива производится с помощью петрографического, группового, термического, элементарного и технического методов. При петрографическом анализе минералогическая структура компонентов твердого топлива изучается полностью. При групповом анализе определяется химический состав топлива. Сущность метода состоит в выделении из топлива различных групп химических соединений с помощью определенных химических реагентов и растворителей. При термическом анализе при температуре t = 450 – 500 оС выявляется химическая природа топлива. При элементарном анализе производится определение массового содержания в топливе отдельных составляющих: углерода С, водорода Н, кислорода О, азота N и серы S в процентах. Сущность метода состоит в сжигании определенного количества топлива в струе кислорода, взятого в большом избытке, и поглощении образующихся при этом продуктов сгорания специальными поглотителями. При техническом анализе определяются характеристики топлива, дающие представление о теплоте сгорания и о возможности его технологической переработки. При техническом анализе твердого топлива производится определение теплоты сгорания и содержания в нем влаги, зольности, выхода летучих веществ, характеристики спекаемости и других показателей качества топлива. В процессе отбора и обработки проб, т.е. дробления, сокращения, измельчения, деления, выделяют ряд проб: первичную пробу – количество топлива, представленное суммой всех порций, отобранных от партии, и не подвергнутое обработке; промежуточную пробу – количество топлива, полученное на определенной стадии обработки первичной пробы и сохраняющее ее представительность; готовую пробу – количество топлива крупностью 0 – 3 мм, полученное в результате обработки первичной пробы; лабораторную пробу – часть готовой продукции, предназначенная для лабораторных испытаний; аналитическую пробу – количество топлива крупностью до 0,2 мм, полученное в результате обработки первичной или лабораторной пробы и предназначенное для анализа. отбор средней пробы топлива для технического анализа Отбор предварительной средней пробы топлива имеет большое значение, так как различные порции одного и того же топлива могут иметь неоднородные свойства. Средняя проба должна отражать все достоинства и недостатки данного топлива и быть представительной. Отбор проб может производиться либо через определенные промежутки времени (отбор по «времени»), либо от разных порций топлива, например, из каждого вагона, через определенное число вагонеток и т.д. При отборе средних проб из штабеля выбираются равномерно распределенные места в штабеле, и берется топливо этих мест с глубины от поверхности штабеля 0,3 м. Для первичной пробы отбирается топливо в количестве от 0,5 до 1 т. После дробления и перемешивания этого количества топлива его рассыпают ровным слоем в виде квадрата высотой 8 – 10 см и затем делят двумя диагоналями на четыре части. две противоположные части отбрасывают, а оставшиеся две части снова перемешиваются, после дополнительного измельчения проводят точно такую же операцию усреднения пробы топлива. Операция усреднения повторяется до тех пор, пока не останется проба в количестве около 3 кг. Остаток герметически упаковывается в две банки: одна из банок направляется в лабораторию на анализ, другая остается в качестве контрольной для данного топлива. Таким образом, получается лабораторная проба. приготовление аналитической пробы топлива При обработке отобранных проб для лабораторных испытаний производится сушка топлива с целью удаления внешней влаги, а также измельчение топлива. Аналитическая проба по ГОСТ должна иметь частицы топлива размером менее 0,2 мм. Подсушенную и охлажденную на воздухе лабораторную пробу измельчают в мельнице или ступке и просеивают через сито с отверстиями 0,2 мм. Фракцию, не прошедшую через сито, снова измельчают и просеивают. Измельченную пробу перемешивают и сокращают механическим делителем или вручную до массы не менее 85 г. При ручном сокращении пробу высыпают на противень или разделочный стол и перемешивают два раза на конус, который надавливанием сверху металлическим кругом сплющивают. Затем при помощи крестовины, изготовленной из листового железа, разрезают слой топлива на четыре равных сектора путем вдавливания. Не снимая крестовины, два противоположных сектора убирают, а две оставшихся подвергают последующему перемешиванию на конус, т.е. пропускают пробу топлива отдельными порциями через воронку, закрепленную на штативе, и снова сплющивают. После этого на слой топлива накладывают решетку с 25 квадратами, ячейки размером  мм, надавливают на ее и выбирают из ячеек в шахматном порядке.Приготовленную аналитическую пробу пересыпают в банку из неокисляющегося материала и плотно закрывают. Лабораторная работа № 1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ ВЛАГИ В ТВЕРДОМ ТОПЛИВЕ Цель: определение влажности в аналитической пробе каменного угля. Сравнение опытных данных с нормами качества углей. На основании сделанного анализа показать, каково влияние влажности топлива на экономичность парогенераторной установки. Введение Влага является одной из важнейших характеристик топлива. Она присутствует во всех видах твердого топлива, является его балластом. Содержание влаги в топливе в основном зависит от степени его углефикации, условий залегания, добычи, транспортировки и хранения. Наличие влаги в твердом топливе приводит к снижению теплоты его сгорания, ухудшает процесс горения, понижает КПД парогенератора и другие показатели топочного устройства. По форме связи влаги с топливом различают следующие основные ее виды: адсорбционную, капиллярно-конденсированную, коллоидальную и кристаллогидратную. При проведении технических анализов топлива столь тонкой градации разновидности влаги не производят. В этом случае наиболее широко применяется следующая классификация видов влаги в твердом топливе: Общая, или рабочая влажность, определяемая содержанием влаги в рабочем составе топлива. Влажность воздушно-сухого топлива, т.е. установившаяся в естественных условиях влага топлива. Гигроскопическая влажность – влажность топлива, доведенного до воздушно-сухого состояния при определенных параметрах воздуха: температуре Т=2931 К и относительной влажности воздуха = 655%. Влажность в лабораторной пробе топлива. Влажность в аналитической пробе топлива. 2  . Описание лабораторной установкиВ состав установки входят: электрический сушильный шкаф 1 (рис 1.1) с контактным термометром 2 и отверстиями для естественной вентиляции, предназначенный для подогрева тигля 3 с навеской топлива; эксикатор 4 с химическим реактивом, поглощающим влагу. Температура внутри сушильного шкафа поддерживается в пределах 105-110о С. 3. Порядок выполнения работы Для определения влаги в аналитической пробе широко используется ускоренный метод, который принят как стандартный (ГОСТ 11014-81). Сущность метода заключается в высушивании навески топлива 10,1 г в сушильном шкафу при температуре 105-110 оС до постоянной массы (полного испарения влаги). Температура сушильного реагента берется равной 105-110 оС из тех соображений, что в этом диапазоне температур парциальное давление водяных паров превышает парциальное давление атмосферного воздуха, что способствует интенсивному испарению влаги. Анализ производят параллельно в двух навесках и выполняют следующим образом: Аналитическую пробу топлива перемешивают в банке ложечкой и из двух – трех мест на разной глубине берут во взвешенные весовые тигли навески по 10,1 г. Взвешивание производят на аналитических весах с точностью здесь и далее 0,0002 г. Тигли с навесками топлива с полуприкрытыми крышками помещают в предварительно нагретый сушильный шкаф и сушат: каменные угли, антрациты и горючие сланцы – 30 мин.; бурые угли и продукты мокрого обогащения топлива – 60 мин. По истечении времени основного просушивания тигли с топливом вынимают из шкафа, закрывают крышками, охлаждают вначале на воздухе в течение 2-3 мин., а затем в эксикаторе до комнатной температуры и производят взвешивание. После взвешивания производится контрольная сушка в течение 30 мин. И навески вновь взвешиваются. Допустимое расхождение между результатами анализов в двух навесках не должно превышать 0,3%. Опытные данные вносят в таблицу 1.1. Таблица 1.1
4. Обработка результатов опыта Влажность угля в аналитической пробе (%) подсчитывается по формуле:  Влажность топлива на рабочую массу определяется по формуле:  , %,где Wвн – содержание в топливе внешней влаги, определяемой отношением убыли в весе при высушивании топлива до воздушно-сухого состояния при комнатной температуре к навеске топлива, в %, т.е.  В работе значение влаги принимается по указанию преподавателя. Можно принять Wвн=Wа Контрольные вопросы Что такое степень углефикации? Каково назначение эксикатора? Что происходит с коллоидной влагой с увеличением возраста топлива? Как влияет внутренняя влага на условия размола и сыпучесть? Какое влияние оказывает большая влажность топлива на процесс его сжигания? Что является основным горючим элементом топлива? Что относится к внутреннему балласту топлива? В каком топливе содержится максимальное количество коллоидной влаги? При какой температуре происходит удаление гидратной влаги? Лабораторная работа № 2 Определение зольности твердого топлива Цель: определить зольность в аналитической пробе каменного угля с последующим перерасчетом на рабочую массу. Полученный результат сравнить с нормами качества углей. Проанализировать влияние зольности на работу и технико-экономические показатели парогенераторов в целом. Введение Все виды топлива состоят из органической и минеральной части. При сжигании топлива органическая часть выгорает, а примеси под действием высоких температур подвергаются ряду превращений (улетучиваются, распадаются, окисляются), в результате чего образуется зола. Под золой понимают смесь негорючих веществ (силикатов, карбонатов, окислов различных минералов и т.д.), остающихся после полного сгорания всех горючих компонентов топлива и после завершения всех превращений, которые происходят в минеральной массе топлива при свободном доступе воздуха и заданной температуре. Сплавы минералов, возникшие в зоне высоких температур, называются шлаками. Суммарное количество шлаков и золы принято называть зольностью. Наличие зольности в топливе снижает теплоту его сгорания вследствие уменьшения доли горючих компонентов, усложняет процесс сжигания топлива и снижает экономичность парогенераторной установки. Описание лабораторной установки  Установка состоит из: муфельной электрической печи 1, в которой имеются два отверстия для подвода воздуха и удаления продуктов сгорания; бюксов 2 для прокаливания топлива; термопары и милливольтметра 3 для измерения температуры внутри муфеля; эксикатора 4. Порядок выполнения работы Определение зольности бурых и каменных углей, антрацитов и горючих сланцев производится по методу ускоренного озоления (ГОСТ 11022-75). Сущность метода заключается в озолении навески топлива при свободном доступе воздуха в муфеле и прокаливании зольного остатка до постоянного веса при температуре 800оС в течение 35 минут. Отношение веса зольного остатка к весу взятой навески является зольностью в аналитической пробе топлива. Озоление необходимо производить медленно, без появления пламени, во избежание уноса твердых частиц. Навеска должна тлеть, а не гореть, появившееся пламя должно быть тотчас же потушено прикрытием тигля на несколько секунд, в противном случае может произойти образование кокса, который трудно выжигается. В предварительно взвешенные тигли помещают навески топлива в количестве 10,1 г. Тигли с навесками топлива ставят на стальную или керамическую пластину толщиной до 3 мм. Пластинку с тиглями устанавливают на край пода муфеля, предварительно нагретого до температуры 80025 оС, и в таком положении при открытой дверце муфеля выдерживают в течение 3 минут. После указанной выдержки пластину с тиглями продвигают в центр муфеля и закрывают дверцу. По окончании прокаливания тигли охлаждают в течение 5 минут на воздухе, а затем в эксикаторе до комнатной температуры и взвешивают. Контрольных прокаливаний не производят. Для повышения надежности результатов анализа параллельно проводятся испытания двух навесок топлива. Допустимые расхождения между результатами не должны превышать 0,2 – 0,5 %. Результаты взвешивания вносят в таблицу 2.1. Таблица 2.1
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||