ТЕХНИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ТОПЛИВА

Министерство образования и науки Российской Федерации

Иркутский государственный технический университет

ТЕПЛОТЕХНИКА

Методические указания по выполнению лабораторных работ

Издательство

Иркутского государственного технического университета

2008

ПРЕДИСЛОВИЕ

Цветная металлургия характеризуется большим разнообразием процессов и агрегатов для их осуществления. Поэтому в учебных планах высших учебных заведений, готовящих инженеров-металлургов по цветным металлам, значительное место уделяется изучению дисциплины “Теплотехника и теплоэнергетика металлургического производства”.

В основе пирометаллургических методов получения металлов лежали физико-химические превращения металлосодержащих материалов, позволяющие осуществить извлечение, рафинирование и тепловую обработку металлов. Подавляющее большинство этих превращений (процессов) происходит с поглощением теплоты, а их скорость определяется температурой процесса. Поэтому все пирометаллургические процессы осуществляют в металлургических печах - устройствах, в которых в результате горения топлива или преобразования электроэнергии выделяется теплота, используемая для тепловой обработки материалов или изделий. Таким образом, печи представляют собой технологический аппарат и энергетическое устройство одновременно.

Значительная энергоемкость производства цветных металлов требует постоянной и целенаправленной работы по оптимизации использования топливно-энергетических ресурсов. Кроме топлива и электроэнергии (первичные энергоносители) предприятия цветной металлургии потребляют и другие энергоресурсы — пар и горячую воду, сжатый воздух, кислород я др. Наряду с этим металлургические предприятия располагают значительным количеством вторичных энергоресурсов, использование которых обеспечивает существенную экономию топлива и электроэнергии.

Основными потребителями топлива в цветной металлургии являются металлургические печи, для которых характерен низкий коэффициент полезного использования топлива. В большинстве случаев они представляют собой теплотехнологические агрегаты, потребляющие энергию различных видов и вырабатывающие энергию в виде вторичных энергоресурсов. В работе металлургических печей тесно связаны физико-химические, теплофизические и теплоэнергетические процессы. Поэтому для грамотного проектирования и эффективной эксплуатации металлургических печей и сопутствующего им теплоэнергетического оборудования необходимы специалисты, владеющие основами технической термодинамики и теплоэнергетики, изложенными в предполагаемом учебнике.

Огнеупорные материалы

Огнеупорами называют материалы, которые способны длительное время противостоять действию высоких температур и физико-химических воздействий. Огнеупоры должны обладать специфическими, характерными только для них свойствами.

Условия службы огнеупоров можно схематично подразделить на три наиболее характерные группы. К первой относятся огнеупоры, которые работают при высоких температурах, но не испытывают механического и химического воздействия. В таких условиях работает около 30 % всех огнеупоров. Ко второй группе относятся огнеупоры, которые, помимо воздействия высоких температур, испытывают и механические воздействия, однако химическое воздействие отсутствует. Так работает примерно 30 % всех огнеупоров. И, наконец, в третью группу входят огнеупоры, которые при высоких температурах испытывают и механические, и химические воздействия расплавленных металлов и шлаков (более 40 % всех огнеупоров).

Многообразие условий службы обусловило необходимость производства чрезвычайно широкого ассортимента огнеупоров с различными свойствами.

Термостойкость - это способность огнеупоров противостоять, не разрушаясь, резким колебаниям температур при их нагреве или охлаждения. Термостойкость зависит от свойств материала и от скорости и величины изменения температур. Термостойкость тем выше, чем больше коэффициент теплопроводности материала, его пористость и размер зерен и чем меньше коэффициент расширения, плотность материала и размеры изделия.

Термическую стойкость измеряют в водяных теплосменах (ГОСТ 7875—83). Испытуемый кирпич нагревают в электропечи сопротивления до 800 ºС и выдерживают в течение 30 мин. Затем его охлаждают сначала в проточной воде в течение З мин, а потом на воздухе 5. . . 10 мин. После этого образец взвешивают. Нагрев и охлаждение продолжают до тех пор, пока потеря массы не достигнет 20 % от первоначальной массы кирпича. Каждый последовательный цикл нагрева и охлаждения в указанных условиях и составляет водяную теплосмену. Так, динасовые изделия выдерживают 1 . . . 2 теплосмены, магнезитовые 1 . . . 3, а шамот 50 теплосмен и более. В соответствии с этим следует выбирать и тип материала для футеровки различных устройств и печей.

Лабораторная работа 1

ТЕХНИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ТОПЛИВА

Цель работы: определение в каменных углях содержания влаги, золы, летучих веществ и выхода кокса.

Теоретические сведения.

Для того чтобы судить о качестве топлива необходимо провести его подробное исследование. Различают элементарный и технический анализ топлива. При элементарном анализе твердого топлива определяют содержание в процентах каждого на элементов (C, H, O, N, S), составляющих горючую массу топлива, а также содержание минеральных веществ в виде золы А и воды в виде влаги W. Элементарный анализ требует сложной аппаратуры, значительного количества времени и достаточно лабораторных навыков. Для получения первого представления о составе топлива и его технической ценности проводят технический анализ топлива. При техническом анализе топлива определяют влажность - W, зольность - А, содержание летучих веществ V и выход кокса, иногда определяют содержание серы.

По данным технического анализа определяется баланс топлива, что дает возможность ориентировочно подсчитать теплотворную способность топлива , и таким образом, оценить его качество.

Поиск по сайту: