Файл: Министерство науки и образования российской федерации.doc

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
__________________________________________________________________

УТВЕРЖДАЮ

Директор ИШЭ

_______________А.С.Матвеев

«___»__________2018 г.
Определения гранулометрического состава топливной пыли
Методические указания к выполнению лабораторной работы по дисциплинам

«Физико-химические свойства натуральных топлив» для студентов IV курсов и магистрантов,

обучающихся по направлениям «Энергетическое машиностроение», «Тепло-энергетика и теплотехника»

Томск 2018
УДК 620.18:669.018.252:548.53.

Определения гранулометрического состава топливной пыли.

Методические указания к выполнению лабораторной работы по дисциплинам

«Физико-химические свойства натуральных топлив» для студентов IV курсов и магистрантов,

обучающихся по направлениям «Энергетическое машиностроение», «Теплоэнергетика и теплотехника» Томск: Изд-во ТПУ, 2018. – 15 с.

Составители: ассистент, Г.А.Черкашина

Рецензент: доцент, к.т.н. Б.В.Лебедев

Методические указания рассмотрены и рекомендованы к изданию методическим семинаром НОЦИ.Н.Бутакова 15» ноября 2018 г.

Рук.НОЦ И.Н.Бутакова

профессор, д.т.н. А.С.Заворин

Одобрено учебно-методической комиссией ИШЭ

Председатель учебно-методической комиссии


ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА
Определения гранулометрического состава

топливной пыли

Цель работы:

1. 
   - освоение ситового анализа;
   
2. 
   - определение характеристик гранулометрического состава пыли;
   
3. 
   - построение и анализ зерновых характеристик пыли;
   
4. 
   определение зольности в рассеянных фракциях пыли
   

Оборудование и материалы для выполнения работы

---

1. 
   Исходная проба каменного угля.
   
2. 
   Мельница грубого помола
   
3. 
   Планетарная микромельница «Пульверезетте 6».
   
4. 
   Виброционный грохот.
   
5. 
   Набор сит.
   
6. 
   Весы аналитические
   

Порядок выполнения лабораторной работы

1. 
   Перед выполнением лабораторной работы необходимо ознакомиться с инструкциями по технике безопасности, с основными теоретическими положениями работы.
   
2. 
   Выполнить в соответствии с заданием экспериментальную часть.
   
3. 
   Провести анализ полученных результатов и сделать выводы по результатам работы
   

.
Содержание отчета

1. 
   Название и цель работы.
   
2. 
   Теоретические сведения о гранулометрическом методе анализа топливной пыли.
   
3. 
   Описание методики выполнения работы
   
4. 
   Таблицы результатов
   
5. 
   Графики зерновых характеристик угольной пыли.
   
6. 
   Выводы по работе.
   

Общие положения

Каменные и бурые угли занимают основное место в мировых запасах топ-ливных ресурсов и используются в основном в качестве энергетического топ-лива. В последние десятилетия созданы и проходят проверку в промыш-ленных

условиях новые перспективные технологические схемы и процессы, позволя-ющие на основе углей производить продукцию различного назначения.

Для правильного выбора параметров оборудования топливно-транспортного хозяйства, обеспечения его надежной и эффективной работы необходимо знание такие свойства твердого топлива, как гранулометрический состав, плотность, сыпучесть, смерзаемость, абразивность, склонность к самовозгоранию и др.

Гранулометрический (фракционный) состав топлива - это характеристика крупности его кусков. От него зависит выбор технических параметров ряда устройств (решеток на приемных бункерах разгрузочных устройств, грохотов, дробилок, конвейерных лент и др.).

Гранулометрический состав твердого топлива необходимо знать для определения класса крупности сортируемого топлива при использовании в различных конструкциях топочных устройств и технологии сжигания топлив.

Гранулометрический состав твердого топлива определяется методом ситового анализа, порядок проведения которого установлен в ГОСТ 2093–82.

Сущность метода заключается в рассеве пробы на контрольных ситах или грохотах, взвешивании полученного материала при рассеве и вычислении выходов отдельных классов крупности.

---

Сжигание твердого топлива на электростанциях в камерных топках котлов производится в пылевидном состоянии. Принцип пылевидного сжигания заключается в том, что топливо в результате ряда операций (дробления, измельчения, подсушки) превращается в порошок — пыль, которая вдувается воздухом в камеру сгорания — топку, где и сгорает на лету.

Фракционный состав топливной пыли подаваемой к горелкам влияет на процессы горения топлива а именно на скорость, время пребывания ,сгорания ,интенсивность тепло и массообмена. От тонкости помола топливной пыли зависит величина механического недожега, т.е. экономичность сжигания топлива. Размеры частиц влияют на интенсивность шлакования поверхностей нагрева и т.д.

Таким образом, для оптимизации процессов топливо-использования тре-буется правильный выбор степени измельчения топлива. Количественным показателем дисперсности угольной пыли является гранулометрический состав.

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ

Метод с помощь которого определяю гранулометрический состав пыли называют ситовый.

Для проведения ситового анализа пользуются плетеными ситами с квад-ратными ячейками. Стандартный отечественный набор сит имеет размер ячеек в свету от 2,5 до 0,04 мм.

На тепловых станциях при контроле тонкости помола часто ограничива-ются рассевом пыли на ситах с размерами ячеек 90,200 и 1000 мкм.

Количественными показателями , определяемыми при ситовом анализе, являются остатки на ситах с различными размерами ячеек.

Полный остаток на сите с размером ячейки х обозначается Rх.

Эта величина показывает остаток пыли не прошедший через данное сито с размером ячейки.

Та часть пыли, которая проходит через сито называют проходом и обозначают D.

Dx-проход через сито с размером ячейки х.Величины Rх и Dx выражают в процентах. При этом для каждого сита справедливо равенство:

Rх +Dx = 100%
Схема ситового анализа показана на рис. 1.



Рис. 1. Схема ситового анализа на комплекте из четырех сит
При просеивании пробы пыли массой m, например, на комплекте из четырех сит с размерами отверстий 90, 200, 500 и 1000 мкм определяют выходы следующих классов крупности: F< 90, F90...200, F200...500, F500...1000 и F> 1000. Чтобы найти выход суммарного надрешетного продукта на каком-либо из указанных выше сит, надо сложить выходы всех классов крупности, выделенных в результате просеивания пробы на этом и всех более крупных ситах. Например,

---

R ₉₀ = F₉₀...₂₀₀ + F₂₀₀...₅₀₀ + F_500...1000 + F _{> 1000}.

Обычно тонкость помола пыли характеризуется выходом суммарных надрешетных продуктов на ситах с ячейками 90, 200 и 1000 мкм — соответственно R₉₀, R₂₀₀ и R₁₀₀₀ (R₁), %. Например, при проектировании и расчетах мельничных устройств используют величину R₉₀. Содержание крупных частиц в пыли антрацитов и каменных углей оценивают величиной R₂₀₀, а в пыли бурых углей и сланцев — R₁₀₀₀. От содержания крупных частиц в пыли, сжигаемой в обычных камерных топках с прямоточным факелом, зависит, в значительной степени, величина потерь от механического недожога.

Для снижения до минимума потерь от механического недожога значения выходов суммарных надрешетных продуктов на характерных ситах должны находиться в пределах, указанных в табл. 1.
Т а б л и ц а 1

Топливо	Выход суммарных надрешетных продуктов, %
	R90	R200	R1000 (R1)
Бурый уголь и сланцы Каменные угли АШ и тощий уголь	30...60 10...40 6...10	— 1,3...13 0,3...1,2	0,5...3,0 — —

Результаты ситового анализа можно представить в виде графиков Rd=f(d), которые называются кривыми гранулометрического состава (или зерновыми характеристиками пыли).



Рис. 2. Кривые гранулометрического состава

в линейной системе координат:

1 — тонкоизмельченная пыль; 2 — грубая пыль
На рис. 2 приведены примеры построения кривых гранулометрического состава в линейной системе координат для тонкоизмельченной 1 и грубой 2 пыли.

В результате обработки многочисленных опытных зерновых характеристик пыли статистическими методами было установлено, что эти кривые описываются уравнением типа,

(1)

где Rd — выход суммарного надрешетного продукта на каком-либо сите, %;

d — размер ячейки данного сита, мкм; е — основание натуральных логарифмов;

---

b — коэффициент, характеризующий тонкость помола (b = 0,025...0,1 — чем больше b, тем пыль тоньше); n — коэффициент, характеризующий равномерность гранулометрического состава (n = 0,6...1,8 — чем выше значение n, тем меньше рассеянность зерен по крупности от их среднего значения).

Часто n называют коэффициентом полидисперсности. Если известны значения выходов суммарного надрешетного продукта на каких-либо двух ситах и , %, с размерами отверстий d1 и d2 (d1 >d2), мкм, то значение п можно определить по формуле

(2)

Определив n легко найти значение b.

Для диапазона размеров частиц с постоянным значением коэффициента n по известному значению одного можно найти значение любого другого Rd по следующей зависимости

(3)
П р и м е ч а н и е. Строго говоря, коэффициент n можно принять постоянным (то есть спрямленная кривая действительно является прямой) только для тонкоизмельченной пыли в диапазоне d = 60...200 мкм. Для грубой пыли, содержащей значительное от общей массы пробы количество частиц более 200 мкм, коэффициент n для различных классов частиц пробы может изменяться, в тем большей степени, чем грубее пыль.
МЕТОДИКА ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
Для ситового анализа отбирают пробу угольной пыли в количестве 50 г (навеску взвешивают на весах с точностью до 0,01 г), при необходимости подсушивают до воздушно-сухого состояния..

Собирают комплект из четырех сит с размерами ячеек 90,200,500,1000 мкм. Устанавливают поддон, затем самое мелкое сито, а сверху комплекта — самое крупное, на которое высыпают испытуемую пробу пыли.

Рассев пыли производят на вибрационном грохоте «ANALYSETTE 3 SPARTAN»

(рис. 4)



Рис. 5. Вибрационный грохот «ANALYSETTE 3

Рассев производят в течении 10 мин .

По окончании рассева взвешивают остатки (выходы классов крупности) на ситах, начиная с самого крупного, и остаток на дне (подрешетный продукт самого мелкого сита).

Перед пересыпанием пыли на чашку весов сито обстукивают, а после пересыпания — снизу тщательно очищают мягкой кисточкой, причем пыль, снимаемая кисточкой снизу, относится к остатку на следующем (более мелком) сите.

---