Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Состояние изученности угля Таловского месторождения 11
1.1. Общие сведения о месторождении 11
1.2. Основные результаты исследования теплотехнических и технологических свойств 12
1.3. Результаты исследования при термическом воздействии на таловский уголь 20
1.4. Краткие выводы 25
Глава 2. Анализ научной и практической составляющих исследования минеральной части применительно к таловскому углю 26
2.1. Сведения о влиянии минеральной составляющей топлива на работу котла 26
2.2. Параметры, используемые для прогноза поведения минеральной части углей при сжигании в котлах 37
2.3. Обзор работ по изучению минерального состава неорганической части таловского угля 43
2.4. Задачи исследования 47
Глава 3. Методические положения и характеристика условий проведения исследований 48
3.1. Основные положения методики исследований 48
3.2. Условия физического фракционирования 50
3.3. Методика оценки минерального состава угля 52
3.4. Обеспечение достоверности и оценка погрешности результатов 56
Глава 4. Минеральные компоненты в составе таловского угля 61
4.1. Химический состав золы керновых проб 61
4.2. Распределение минерального вещества по фракциям угля с различной плотностью 70
4.3. Основные группы минералов в таловском угле 79
4.4. Обсуждение результатов и краткие выводы 89
Глава 5. Прогноз поведения минеральной части угля в технологиях энергетического топливоиспользования 95
5.1. Основные закономерности преобразования компонентов минеральной части под действием факторов технологии сжигания 95
5.2. Расчетная оценка параметров прогнозирования свойств минеральной части при сжигании 97
5.3. Рекомендации по использованию таловского угля как топлива 108
Заключение 113
Литература 116
Приложение 135
- Основные результаты исследования теплотехнических и технологических свойств
- Параметры, используемые для прогноза поведения минеральной части углей при сжигании в котлах
- Обеспечение достоверности и оценка погрешности результатов
- Распределение минерального вещества по фракциям угля с различной плотностью
Введение к работе
Таловское буроуголыюе месторождение Томской области может являться полноценным альтернативным вариантом привозным углям. По энергетическим качествам этот уголь только незначительно уступает таким же бурым углям Березовского месторождения известного Канско-Ачинского угольного бассейна на юге Красноярского края, а по себестоимости его добычи, транспорта, переработки и использования он окажется дешевле в 1,5-К2 раза. Таловское буроуголыюе месторождение оценивают как относительно крупное с прогнозными ресурсами около 3,6 млрд. тонн. По прогнозным оценкам добыча угля может составить 10-15 млн. тонн в год
[1].
В настоящее время существует несколько вариантов максимального
ориентирования региона на свои собственные возможности и свои
энергоресурсы местного значения [2, 3]. В частности, предлагается проект
собственного производства недостающих 70% электроэнергии за счет
относительно дешевых источников - бурого угля и торфа. Для этого
планируется с помощью и участием внешних инвестиций освоить Таловское
буроугольное месторождение и на базе его сырья построить разрез с годовой
производительностью 10 млн. т., на котором кроме подготовки и обогащения
сырого угля, организовывать производство различных модификаций
энергетического топлива: полукокса и кокса посредством пиролиза угля,
водоугольного топлива. Предусматривается отработка различных технологий
сжигания и применения всех перечисленных видов топлива с последующим
переходом преимущественно на один из них, или комбинирование
нескольких.
Проектируемая технологическая линия состоит из трех основных
участков, характеризующихся своими технологическими особенностями.
Участок добычи представляет собой наиболее разведанную и наиболее
продуктивную часть месторождения, на которой будет организована разработка и добыча бурого угля и попутного сырья. Первым этапом такой добычи возможно бурение скважин глубиной 80 -*- 120м, из которых с использованием новых современных технологий и спецоборудования будет извлекаться водоугольная пульпа, которая может далее транспортироваться на дальнейшую переработку, подготовку и сжигание в виде водоугольного топлива или обогащенного сухого угля. Объемы годовой добычи угля таким способом могут достигать 2 *- 2,5 млн. т.
Участок подготовки к обогащению представляет отдельную промышленную площадку, на которой расположено технологическое оборудование по переработке угля, его просушке, обогащению, фракционированию, возможно измельчению или брикетированию. Одна из наиболее перспективных технологических операций - это переработка сырого бурого угля повышенной влажности, зольности и относительно низкой калорийности на пиролизных установках различных конструкций и производство полукокса, синтез-газа, смольной воды (аналога котельного топлива). За счет этой технологической операции низкокалорийный бурый уголь превращается в высокосортное топливо - полукокс. Этот вид продукции приобретает особое использование - кроме энергетического еще и металлургическое, особо актуальное в связи с освоением Бакчарского железорудного месторождения. Важное значение полукокс как топливо может получить и при реализации проекта по созданию собственного цементного завода на базе Каменского месторождения известняков и формированию комплекса строительных материалов (строительная известь, сухие строительные смеси, кровельные, стеновые и облицовочные материалы).
Участок углепотребления и энергопроизводства является заключительным звеном всей технологической линии: добыча - переработка - сжигание и также разделяется на два варианта. Один настроен на
постепенную замену привозных углей на собственные на существующих тепло-электростанциях: ТЭЦ (г. Северск), затем перевод ныне работающих на газе ТЭЦ-3 и ГРЭС-2, а также поставки угля, полукокса и водоугольного топлива на местные котельные районного и поселкового значения. Второй вариант предполагает формирование новых дополнительных энергомощностей, полностью решающих проблему дефицита электроэнергии Томской области и даже частичной реализации ее излишков в энергосистему ФОРЭМ. То есть на базе нового источника топлива предполагается строительство новой теплоэлектростанции (условно названной ТЭЦ-4) в радиусе не более 5-Ю км от первоочередного участка добычи угля (р-ны с. Наумовка, Георгиевка, Петропавловка). С учетом наличия сформированной инфраструктуры бывшего военного городка п. Итатка (ж/д и автодорога, ЛЭП, газ, жилые свободные дома) и наличия избытка рабочей силы возможен вариант размещения ТЭЦ-4 в этом населенном пункте.
Исходя из непростой схемы собственности на существующие энергообъекты, многолетние сложившиеся схемы поставок угля из других регионов, некоторые проблемы с обратным переводом ТЭЦ-3 и ГРЭС-2 с газа на уголь, предполагается, что именно второй вариант будет предпочтительным и первоочередным [2].
Проектирование котлоагрегатов для работы на определенном виде топлива осуществляется с учетом особенностей его минеральной части, её поведения при сжигании.
Исходя из вышеизложенного, целью данной диссертационной работы является исследование состава минеральной части угля Таловского месторождения Томской области как энергетического топлива для создания базы данных по прогнозированию поведения минеральной части угля при его сжигании в котельных установках и оценке влияния на работу элементов топливного и газового трактов.
Диссертация включает в себя пять глав и приложение.
В первой главе представлен литературный обзор, посвященный
состоянию изученности угля Таловского месторождения, а именно,
приводятся общие сведения о месторождении, его геолого-географические,
экономические, геолого-разведочные данные, способы получения проб угля
для исследования. Даны основные результаты исследования
теплотехнических и технологических свойств. Анализируются данные, полученные при исследовании керновых проб в лабораториях кафедр ПГС и ПГУ, ХТТ в сотрудничестве с Томской ГРП: теплотехнические свойства (влажность, зольность, выход летучих, коксовый остаток, теплота сгорания), химико-технологические свойства. Показаны результаты исследования при термическом воздействии на таловский уголь. На основе материала данной главы делаются выводы, обусловившие соответствующую структуру второй главы.
Во второй главе проводится анализ научной и практической составляющих исследования минеральной части применительно к таловскому углю. Дается обзорная информация по известным процессам с участием минеральных компонентов в газовом тракте котельной установки. Выделяется роль отдельных составляющих. Уделяется внимание сведениям по топливам с низкой степенью углефикации, т.е. подобным таловскому углю. Обсуждаются методики прогноза и используемые для этого параметры или характеристики свойств минеральных компонентов твердого топлива. Показывается, какие характеристики надо знать для таловского угля, чтобы сделать такие прогнозы. Рассматриваются все результаты существующих работ по изучению минерального состава неорганической части таловского угля. В соответствии с поставленной во введении целью работы с учетом уровня и наработки данных по таловским углям из главы 1 и в свете главных положений главы 2 сформулированы основные задачи настоящей работы.
Третья глава посвящена методическим положениям и характеристикам условий проведения исследований. Приводятся основные
положения методики исследований, последовательность средств и способов для выявления соответствующих характеристик проб. Рассматриваются условия физического фракционирования. Обосновываются требования к разделению угля в тяжелых жидкостях. Дается методика оценки минерального состава угля методами рентгенофазового анализа, химического валового анализа, химического фазового анализа. В завершении главы дана фактическая оценка погрешности результатов по каждому виду исследования.
В четвертой главе приводятся результаты по исследованию минеральных компонентов в составе таловского угля. Приводятся результаты химического анализа золы для всего массива проб. Даются аналитические корреляционные зависимости. Приводятся условия формирования проб -представителей и определяются подробные характеристики их минеральной части. Дается оценка содержания общей серы. Проводится распределение минерального вещества по фракциям угля с различной плотностью. Приводится химический состав золы весовых фракций, а также пересчет, дающий сведения о распределении компонентов химсостава по фракциям. Показаны основные группы минералов в таловском угле, определенные посредством РФА, в том числе пофракционно. Показаны результаты химического фракционирования и количественная оценка минералогических групп в угле. Производится обсуждение результатов и делаются выводы о том, что представляют собой компоненты внешней зольности и компоненты внутренней зольности.
В пятой главе дается прогноз поведения минеральной части угля в технологиях энергетического топливоиспользования. На основе анализа литературных источников описываются индивидуальные превращения и взаимодействия в частицах угля при разных сочетаниях компонентов в их составе. Приводится расчетная оценка параметров прогнозирования свойств минеральной части при сжигании. Предлагаются основные направления,
варианты осуществления и технические соображения к использованию таловского угля в энергетике разного масштаба, в котлах разного назначения. В итоге рекомендуется наиболее технически целесообразная технология для таловского угля.
По результатам диссертационной работы опубликовано семь работ, в том числе одна статья в рецензируемом издании (список ВАК), четыре доклада, тезисы двух докладов в трудах международных, региональных и научно-практических конференций, всероссийских семинаров.
Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на VII, IX, X международных научно-практических конференциях студентов, аспирантов и молодых ученых "Современные техника и технологии" (Томск, 2001, 2003, 2004гг.), на научно-практической конференции "Минеральная часть топлива, шлакование, загрязнение и очистка котлов" (Челябинск, 2001г.), на региональной научной конференции студентов, аспирантов, молодых ученых "Наука, техника, инновация" (Новосибирск, 2001г.), на II семинаре вузов Сибири и Дальнего Востока по теплофизике и теплоэнергетике (Томск, 2001г.), на IV семинаре ВУЗов Сибири и Дальнего Востока по теплофизике и теплоэнергетике с совместным пленарным заседанием участников "Тихоокеанского энергетического форума" (Владивосток, 2005г.), на научных семинарах кафедры парогенераторостроения и парогенераторпых установок Томского политехнического университета (2001 - 2006 гг.).
Научная новизна работы определяется выявленными характеристиками минеральной части неисследованного ранее угля Таловского месторождения, а также впервые полученными параметрами прогнозируемого поведения минеральной части при его сжигании в топках паровых котлов.
Практическая значимость определяется лабораторными результатами, пригодными к использованию при проектировании и эксплуатации котельных установок, сжигающих уголь Таловского месторождения, и тем,
что объектом исследований является местное топливо, освоение которого позволяет повысить региональную энергетическую безопасность и содействовать развитию новых для региона отраслей промышленности. На защиту выносится:
результаты лабораторных исследований минеральной части угля Таловского месторождения;
прогноз поведения минеральной части угля в процессе его сжигания в топках паровых котлов.
Основные результаты исследования теплотехнических и технологических свойств
Установлено, что содержание битумов в исследованных пробах колеблется в достаточно широких пределах от 1,1 до 6,9% на сухое состояние топлива, и от 1,6 до 9,7 на сухое беззольное состояние. Это свидетельствует о том, что битуминозные угли на Таловском месторождении залегают линзами и для определения их конкретных запасов требуется бурение дополнительных скважин в районах взятия проб с повышенной битуминозностыо как по глубине, так и по простиранию угольных пластов. В исследованных углях содержание смол колеблется в широких пределах - от 19,0 до 52,5%. При этом, отмечается зависимость количества смол от содержания битумов: чем больше выход битумов, тем больше содержится смолистых веществ. Результаты определения гуминовых кислот показывают, что их выход в отдельных пробах колеблется от 21,8 до 44,0% на сухое топливо и от 32,2 до 61,5% на сухое беззольное. Повышенное содержание "свободных" гуминовых кислот (28,6 + 50,9% ) свидетельствует о возможности использования таловских углей для получения углещелочных реагентов с большим содержанием активной части гуминовых кислот и угольно-гуминовых удобрений.
Результаты определения выхода продуктов полукоксования в керновых пробах таловского угля показывают, что в представлении на горючую массу выход полукокса колеблется в интервале от 42,7 до 70,8%, смолы - от 11,4 до 23,8%, пирогенетической воды - от 4,3 до 11,7%, газа - от 12,9 до 25,0%. По выходу смолы образцы угля относятся, в основном, ко второй группе по международной классификации, т. е. характеризуется средними значениями по этому показателю. В то же время ряд образцов показывают повышенный выход смолы и их можно отнести к третьей группе. Эти результаты характерны для наименее зрелых бурых углей. По выходу полукокса, газа и пирогенетической воды изученные пробы также близки к наименее зрелым бурым углям. В то же время отмечается значительный разброс результатов по отдельным образцам, особенно по выходу первичной смолы, пирогенетической воды и газа. Это говорит о том, что качество бурых углей довольно разнообразно. В связи с этим при решении вопроса об использовании углей Таловского месторождения потребуется более детальная проработка по качеству углей по отдельным участкам с выделением более однородных массивов в пределах месторождения.
По показателям истинной и кажущейся плотности исследованные пробы довольно близки. Значения истинной плотности изменяются в интервале 1,66 + 1,86 г/см , а кажущейся -0,8 + 1,1 г/см . Полученные значения характерны для высокозольных бурых углей, таких как угли Артемовского и Бикинского месторождений (Дальний Восток). Наиболее высокие значения истинной плотности (1,77 + 1,86 г/см3) соответствуют самым высокозольным образцам. В котельных установках тепловых электрических станций "большой энергетики" подобные топлива сжигают в топках, оборудованных специальными системами пылеприготовления. Подсушка и измельчение топлива в них являются взаимно интенсифицирующими процессами, а использование специальных горелок обеспечивает получения факела с интенсивным массообменом. В мировом котлостроении имеется достаточный опыт создания такого оборудования, а энергетика ряда стран базируется на сжигании низкокалорийных и высоковлажных топлив, типа таловских углей. Так, лигниты с рабочей влажностью до 70% и низшей теплотой сгорания рабочей массы до 5030 кДж/кг сжигаются на многих электростанциях в Австралии, Греции, Югославии, Польше, Болгарии, Румынии и других странах. В России имеется также и собственный опыт эксплуатации котельной техники при сжигании высоковлажных топлив: фрезерный торф и некоторые бурые угли (башкирский, чихезский, канско-ачинские и ряд других). Другим путем использования таловского угля как топлива рассматривается его сжигание в отопительных котельных. При этом так же не исключаются варианты модернизации слоевых топок, позволяющие достигать большей полноты выгорания и форсировки воспламенения. Вместе с тем представляется принципиально осуществимым и сжигание таловского угля в слоевых топках без серьезных реконструктивных мероприятий при условии, что удастся осуществить и освоить надежную технологию его предварительной осушки [9].
Отдельным направлением энергетического использования углей Таловского месторождения можно рассматривать технологию сжигания продуктов их термической переработки, например, после газификации или полукоксования [9]. Полукокс является пористым высокореакционным топливом с прекрасной воспламеняемостью, которое горит бездымным пламенем. Такое топливо является и более транспортабельным, чем натуральный исходный уголь, и поэтому может использоваться широко в качестве топлива не только для котельных, являющихся источниками теплоснабжения в системе жилищно-коммунального хозяйства области, причем без реконструкции топочных устройств, но и для бытового потребления населением. Кроме того, полукокс можно использовать для газификации с получением ценного газообразного топлива, а также в качестве химического реагента в производстве карбида кальция, сероуглерода, активированного угля.
Параметры, используемые для прогноза поведения минеральной части углей при сжигании в котлах
Для общей оценки химических свойств золы введены понятия "кислого" и "основного" состава, определяемого по величине отношения оксидов кислотного характера к основным [40]: При К 1 золы и шлаки относят к кислым, при К 1 - к основным.
Присутствие в золе щелочных металлов - калия и особенно натрия -снижает плавкостные характеристики золы. При содержании в золе выше 3% Na20 шлакующие свойства топлива резко усиливаются. Для бурых углей характерна концентрация во внутренней золе щелочных и щелочноземельных компонентов, во внешней - кислых. В канско-ачинских бурых углях отношение суммы основных оксидов к кислым равно 4 для внутренней золы и 0,2 для внешней.
На определенной стадии размягчения частицы летучей золы могут прилипать к загрязненным трубам, результатом чего является неограниченный рост отложений, которые принято называть вторичными. Температура, выше которой наблюдается это явление, называется температурой начала шлакования tmn. Интенсивность образования вторичных отложений резко увеличивается с повышением температуры выше значения 1ШЛ. Интенсивное образование этих отложений приводит к шлакованию. Отложения с течением времени упрочняются в результате вторичных процессов - спекания, кристаллизации и сульфатизации.
При существенно различном составе внутренней и внешней золы и хорошем отделении частиц внешних минералов от топлива на температуру начала шлакования может повлиять аэродинамика топки. Из-за разной плотности частиц топлива и внешних минералов последние могут сепарироваться в шлак, а летучая зола по своему составу приближается к внутренней золе топлива. Степень сепарации внешних минералов зависит от характера их распределения по органической массе топлива, а также от аэродинамики и температурного уровня в топке.
Температуру начала шлакования при сжигании углей с точностью ±30С можно оценить по формуле [59]:
В качестве показателей шлакующих свойств топлива следует принимать температуру начала шлакования. По ней определяют допустимую температуру газов на выходе из топки, т.е. перед ширмовыми или конвективными поверхностями нагрева.
Для оценки пригодности топлива по свойствам его золы к сжиганию в топках с жидким шлакоудалением и для выбора расчетной температуры в зоне активного горения и в области летки, необходимой для расплавления образующегося шлака до состояния устойчивого его вытекания, служит температура нормального жидкого шлакоудаления tHyK. Температуру нормального жидкого шлакоудаления можно приближенно определить по трехкомпонентным диаграммам составов шлаков [40].
Средняя температура газов перед вертикальными плотными пучками в горизонтальном газоходе принимается в зависимости от загрязняющих свойств топлива [60], в качестве характеристики которого служит отношение сумм основных и кислых компонентов или содержание СаО в золе. При 2К/0 6 или содержании СаО 13% средняя температура перед вертикальными плотными пучками принимается не выше 950С, перед ширмами - не выше 1050С.
Авторы [61] предлагают использовать в качестве критерия оценки склонности к шлакованию следующий комплекс: В работе [62] предложена методика прогноза прочности золовых отложений на основе уравнений регрессии для определенной области изменения аргумента химического состава золы (табл. 3). При этом при значениях у 2 - прочные отложения, при у 0,9 - рыхлые отложения. Данная методика приемлема для расчета прочности отложений неизученных и слабо изученных бурых углей. Для анализа шлакования поверхностей нагрева по тракту котла и выбора допускаемой температуры на выходе из топки для углей, не имеющих высокой склонности к образованию сульфатосвязанных отложений, предлагается совокупность показателей шлакующих и загрязняющих свойств золы [59, 63-71], истолкование значений которых приведено в табл. 4: Показатель Рх.с, отражающий валовый химический состав золы, в определенной мере ее плавкость и вязкость расплава, принят в виде зависимости от отношения содержания кислых и основных оксидов: Рх.с = 1 - 0,025-SK/SO. Показатель PFe, учитывающий образование прочных железистых отложений и роль железосодержащих частиц в качестве матричного материала отложений, принят в виде зависимости от общего содержания серы Sd с учетом адиабатической температуры горения иа в пересчете на зольность Ad: Особая роль в спекании отложений щелочных металлов и возможность образования отложений путем образования обогащенных этими компонентами поверхностных пленок учитывается показателем: Для топлив, имеющих высокую склонность к образованию сульфатосвязанных отложений (в частности, канско-ачинские угли), значение температуры дымовых газов и" принимается на 50С ниже. При PFe 0,82 уголь имеет очень высокую склонность к образованию железистых отложений, при PFe 0,46 - низкую. Этот показатель используется для выбора допустимого теплового напряжения поперечного сечения топки: Для оценки склонности угля к образованию сульфатно-кальциевых отложений используется показатель: При Рса 10 уголь не имеет склонности к образованию сульфатно-кальциевых отложений, при Рса 30 имеет высокую склонность. Для выбора допустимых тепловых напряжений лучистой поверхности зоны активного горения используется показатель шлакующих свойств золы RSUR = 0,707 /р + Р , при этом ял.г 2,3 - 2-RsUR, МВт/м2, (11) В [40] приводится методика оценки загрязняющих свойств золы с кислым составом золы: При RF 0,2 топливо малозагрязняющее, при 0,2 RF 0,5 -среднезагрязняющее, при 0,5 RF 1,0 - силыюзагрязняющее, при RF 1,0 -очень сильно загрязняющее.
Обеспечение достоверности и оценка погрешности результатов
Достоверность полученных результатов определяется применением ГОСТированных методик. Что касается не стандартизованной методики химического фазового анализа, то достоверность результатов, полученных по данной методике, определяется многолетним опытом её успешного применения для оценки минеральной части углей [110,44,133 - 136]. Погрешность измерений (у) включает относительную погрешность результатов измерений (у) и относительную погрешность средств измерений и контроля (уси) Относительная погрешность результатов измерений (у) определяется как для однофакторный зависимости в виде среднего квадратичного отклонения от кривой регрессии экспериментальных данных (yi) и рассчитывается через коэффициент взаимной корреляции (р), квадрат которого определен с использованием метода наименьших квадратов, реализуемого на ЭВМ при обработке экспериментальных данных в "электронных таблицах Microsoft Excel" [137]: Относительная погрешность средств измерений и контроля (СИ) (уси) определяется как суммарная величина погрешностей СИ (yj) для каждого контрольно-измерительного прибора (КИП) в отдельности: где п - количество задействованных приборов; у) зависит от класса точности и для разных типов приборов составляет: где ys - погрешность чувствительности, численно равная классу точности прибора; Уо - приведенное значение аддитивной погрешности, численно равное классу точности прибора; Хк- предел измерения прибора; х - значение измеряемой величины. Окончательные погрешности измерений определяются: У=Г+Уси,% Случайная погрешность исключается путем проведения повторных экспериментов до удовлетворительной сходимости результатов. Систематическая погрешность средств измерений исключена периодической поверкой и калибровкой. Ниже приводится фактическая оценка погрешности результатов по каждому виду исследования. 1. Химический анализ исходных проб (табл. 6). Результаты химического анализа по определению химического состава золы (в пересчете на сухую массу) и корректировке имеющихся результатов приведены в табл. 13. Значения зольности исследуемых проб получены инж.
Сиразитдиновой С.Х.и зав. лаб. Николаевой В.И. Аппроксимирующие кривые массива данных по отдельным компонентам минеральной части позволяют говорить о некоторых тенденциях изменения этих компонентов в связи с изменением зольности исходного топлива. Так, для окиси кремния характерно увеличение её содержания с 40 до 70%, а для окиси кальция характерно уменьшение - с 20 до 4%. Остальные элементы практически равномерно распределены во всем интервале изменения зольности исходного топлива. По сравнению с определенными ранее уравнениями, характеризующими состав золы (п. 2.3) произведена их корректировка для большого массива данных, теперь они представляются в следующем виде: Из табл. 14 видно, что основным компонентом минеральной части таловских углей является окись кремния, вторым по величине - окись алюминия, далее следуют окись кальция и железа, и самым незначительным является окись магния. Как уже отмечалось ранее (п. 3.1), более детальному исследованию целесообразно подвергнуть пробы угля, имеющие зольность (на сухую массу) до 45%, а конкретно - выбранные представители. Выбор диапазонов зольности проводился в связи с принятой классификацией углей по зольности: 0 - - 10% - малозольные угли, 10 + 20% - среднезольные, 20 - 30% - высокозольные, 30 + 45% - предельная зольность энергетических углей. Анализируя данные (табл. 5, 13) в соответствии с данной классификацией, получены результаты, приведенные в табл. 15. Согласно определенным средним значениям зольности в каждом диапазоне зольности (табл. 15), на основе данных из табл. 5 и 13 выбраны пробы с наиболее близкими к средним для каждой группы значениями зольности. Результат приведен в табл. 16. Таким образом, дальнейшим исследованиям подвергнуты пробы №№ 108, 63, 38. Для этих проб было дополнительно проведено определение содержания титана и фосфора (табл. 17) по методике определения химического состава золы [76]. Как показало исследование, содержание Рг05 примерно одинаково для всех исследуемых проб, содержание же титана в золе имеет некоторую тенденцию возрастания с увеличение зольности пробы.
Распределение минерального вещества по фракциям угля с различной плотностью
Аппроксимирующие кривые массива данных по отдельным компонентам минеральной части позволяют говорить о некоторых тенденциях изменения этих компонентов в связи с изменением зольности исходного топлива. Так, для окиси кремния характерно увеличение её содержания с 40 до 70%, а для окиси кальция характерно уменьшение - с 20 до 4%. Остальные элементы практически равномерно распределены во всем интервале изменения зольности исходного топлива. По сравнению с определенными ранее уравнениями, характеризующими состав золы (п. 2.3) произведена их корректировка для большого массива данных, теперь они представляются в следующем виде: Из табл. 14 видно, что основным компонентом минеральной части таловских углей является окись кремния, вторым по величине - окись алюминия, далее следуют окись кальция и железа, и самым незначительным является окись магния. Как уже отмечалось ранее (п. 3.1), более детальному исследованию целесообразно подвергнуть пробы угля, имеющие зольность (на сухую массу) до 45%, а конкретно - выбранные представители. Выбор диапазонов зольности проводился в связи с принятой классификацией углей по зольности: 0 - - 10% - малозольные угли, 10 + 20% - среднезольные, 20 - 30% - высокозольные, 30 + 45% - предельная зольность энергетических углей.
Анализируя данные (табл. 5, 13) в соответствии с данной классификацией, получены результаты, приведенные в табл. 15. Согласно определенным средним значениям зольности в каждом диапазоне зольности (табл. 15), на основе данных из табл. 5 и 13 выбраны пробы с наиболее близкими к средним для каждой группы значениями зольности. Результат приведен в табл. 16. Таким образом, дальнейшим исследованиям подвергнуты пробы №№ 108, 63, 38. Для этих проб было дополнительно проведено определение содержания титана и фосфора (табл. 17) по методике определения химического состава золы [76]. Как показало исследование, содержание Рг05 примерно одинаково для всех исследуемых проб, содержание же титана в золе имеет некоторую тенденцию возрастания с увеличение зольности пробы. Для определения принадлежности таловского угля к "соленым" углям проведена дополнительная выборка из исходных проб, которые подверглись определению в них содержанию калия и натрия. Критерием служит соотношение [138]: —-— 1 - "несоленые" угли, —-— = 0,3-И 0,3 - "соленые". Выборка производилась по принципу пошагового отбора с приблизительно одинаковым интервалом зольности исходных проб из всего массива данных (табл. 5 и 13). В табл. 18 приведены номера проб, попавших в выборку, их зольность и выявленное содержание калия и натрия. Результаты показывают, что суммарное содержание щелочных компонентов в золе угля находится в интервале 1,15 - 2,6%, а выявленное соотношение указывает на то, что таловские угли относятся к категории "несоленых". Анализ значений содержания в золе топлива калия и натрия (табл. 18) показывает на отсутствие характерных зависимостей изменения содержания этих компонентов минеральной части в соответствии с зольностью исследуемых проб. Согласно [97] более предпочтительным является представление результатов анализа золы лабораторного озоления на бессульфатную массу, так как получаемое анализом содержание сульфат-иона S03 в лабораторной золе не является показателем количества окиси серы в минеральном балласте угля, а представляет собой в значительной мере результат вторичных преобразований в ходе озоления. Результаты пересчета химического состава золы для проб - представителей приведены в табл. 19, а сам пересчет производился по формуле: Хгде X - массовая доля определяемого оксида элемента в золе, %; Ек- сумма всех определяемых оксидов элемента в золе, %; SO3 - массовая доля триоксида серы в золе, %. Таким образом, значения химического состава золы топлива на сухую бессульфатную массу (табл. 19) являются исходными для дальнейших определений, расчетов и анализа.
