Залежи угля формируются в недрах земли. Происходит это, за счет накапливания растительных остатков, подвергающихся разложению и давлению горных пород. Наиболее пригодная среда для залегания ископаемого - болотистая торфяная местность, образовавшаяся при сдвигах тектонической плиты. Каменный уголь, претерпевает существенные химические изменения в своей структуре - обогащается углеродом и теряет влагу, кислород и летучие вещества. Минеральные примеси угля, представлены углеобразователями и минеральными новообразования. Они принимают форму тонкой дисперсии, кристалликов, тонких прослоек линз и конреции. В следствии сложных процессов образуется твердая горючая форма, черного цвета.
КУ имеет ряд физический особенностей, он:
Согласно, приведенным выше данным, вес 1 м3 каменного угля, составляет от 1200 кг/м³ до 1500 кг/м³. КУ пригоден для промышленного использования, при условии >30% зольности.
Наиболее важным критерием для данного полезного ископаемого выступает - теплота сгорания. КУ отличается высокой теплоотдачей, влажная беззольная масса выделяет - порядка 23,8Мдж/кг или 5700ккал/кг. Состав КУ зависит от места образования залежей, и имеет ряд сложных компонентов:
| Вещество | Углерод | Водород | Кислород | Сера | Азот | Летучие вещества | Вода | Зола |
| Массовая часть % | 75 - 95 | 1,5 - 5,7 | 1,5 - 15 | 0,5 - 4 | >1,5 | 2 - 45 | 4 - 14 | 2 -45 |
Сфера применения каменного угля.
КУ широко применяется во многих сферах производства:
Расчеты объёмов и массы каменного угля.
Ввиду обширного использования полезных ископаемых, существует обоснованная необходимость, знать объёмный вес угля каменного. Удельный вес каменного угля различают на 2 типа:
В промышленных целях, для расчета потребности в топливном компоненте, такое деление чрезвычайно важно.
Удельный вес угля каменного , имеет следующую формулу расчета:
УВКУ = Вес твердых частиц ⁄ Объем твердых частиц
УВ имеет свойство меняться, в зависимости от вида угольной породы, расчеты его изменений, приведены в таблице.
Уголь — это горючая осадочная порода растительного происхождения, состоящая в основном из углерода и ряда других химических элементов.Состав угля зависит от возраста: самый молодой — бурый уголь (марка 1Б по свойствам ближе к древесине, 3Б — к каменному углю), затем идет каменный уголь , старше всех антрацит . По мере старения происходило концентрирование углерода и уменьшение содержания летучих составляющих, в частности, влаги. Так, бурый уголь имеет влажность 30-40%, более 50% летучих компонентов, у антрацита оба показателя составляют 5-7%.
Кроме основных компонентов, уголь содержит "породу": различные негорючие золообразующие добавки. Наличие породы уменьшает удельную теплоту сгорания
угля, увеличивает износ механизмов котла, затрудняет углеподготовку (дробление угля до нужной фракции). В зависимости от сорта и условий добычи зольность может различается очень сильно. Так, зольность кузбасского каменного угля 15-17%, бурого балахтинского (Красноярский край) менее 10%, но в России встречаются угли с зольностью до 30-35%.
Зола является
вредным отходом, загрязняющим окружающую среду, и подлежит утилизации на специальных полигонах. Для удобства вывоза зольник в Термороботе сделан съемным, транспортабельным.
Есть также "зола уноса
", определяющая экологические показатели котла, ее количество учитывается при экологической экспертизе проекта котельной
. Выброс пыли зависит от сорта угля, мощности и конструкции котла.
Важным показателем угля является температура плавления золы
, зависящая от химического состава породы в конкретном угле, она определяет спекаемость (шлакование) угля в топке котла.
Есть еще один вредный компонент угля — сера . При сжигании серы образуются ее окислы, которые, взаимодействуя с водой, превращаются в серную кислоту. Она загрязняет окружающую среду и дает кислотный конденсат, разрушающий элементы котла. Содержание серы обычно находится в пределах 0,1-1%.
Основной показатель топлива — удельная теплота сгорания . В сертификатах указывают "высшую " и "низшую " теплоту сгорания, их отличие описано . При выборе угля и при следует обращать внимание на низшую теплоту, обозначаемую в сертификатах Q i r . У бурого угля ее значение составляет 3000-5000, у рядового каменного угля 5000-5500 ккал/кг. В справочниках можно встретить значение 7000 ккал/кг, это относятся к угольному концентрату ("условное топливо"), на обычных угольных складах таким углем не торгуют.
Плотность угля
— от 1 до 1,7 т/м 3 в зависимости от содержания минеральных веществ, но в практических расчетах следует пользоваться "насыпной плотностью
". Для рекомендованного нами балахтинского угля 3Б она составляет 0,8 т/м 3 (бункер котельной Терморобот-300 объемом 5 м 3 вмещает 4 тонны угля). Насыплая плотность сортового каменного угля около 0,85 т/м 3 .
Как горит уголь
Уголь содержит 2 горючих компонента: летучие вещества и твердый коксовый остаток . Конструкция котла должна обеспечить полное сжигание обоих компонентов топлива. Механический или химический недожог очень сильно снижает и его экологические показатели.На первом этапе горения происходит газификация угля : из него выделяются летучие вещества; при достатке кислорода они быстро сгорают, давая длинное пламя. Затем выгорает коксовый остаток; интенсивность и температура его горения зависит от вида угля (бурый, каменный, антрацит): чем выше степень углефикации (самая высокая она у антрацита), тем выше температура воспламенения и теплота сгорания, но ниже интенсивность горения.
Уголь марок Б, Д, Г
Из-за высокого содержания летучих веществ такой уголь быстро разгорается и быстро сгорает. Уголь этих марок доступен и пригоден почти для всех видов котлов, но для полного сгорания этот уголь должен подаваться маленькими порциями, чтобы выделяющиеся летучие вещества успевали полностью соединяться с кислородом воздуха (так, в котлах Терморобот ТР-200, ТР-300 уголь подается почти непрерывно). Полное сгорание угля характеризуется желтым пламенем и прозрачными дымовыми газами; неполное сгорание летучих веществ дает багровое пламя и чёрный дым.
Разжечь такой уголь труднее; он горит долго и выделяет много тепла; его можно загружать большими партиями, так как в нем горит в основном коксовый остаток, нет массового выделения летучих веществ. Очень важен режим поддува: при недостатке воздуха горение происходит медленно, возможно угасание, либо, напротив, чрезмерное повышение температуры, приводящее к прогоранию котла. В Термороботе при использовании углей СС и Т резко (на 30-50%) снижается мощность котла, это следует учитывать при выборе мощности котла. Использование в Термороботе угля А (антрацита) не допускается. Сколько весит 1 куб угля, вес 1 м3 блоков. Количество килограмм в 1 кубическом метре, количество тонн в 1 кубометре, кг в 1 м3. Объемная плотность угля удельный вес.
Что мы хотим узнать сегодня узнать? Сколько весит 1 куб угля, вес 1 м3 угля? Нет проблем, можно узнать количество килограмм или количество тонн сразу, масса (вес одного кубометра, вес одного куба, вес одного кубического метра, вес 1 м3) указаны в таблице 1. Если кому-то интересно, можно пробежать глазами небольшой текст ниже, прочесть некоторые пояснения. Как измеряется нужное нам количество вещества, материала, жидкости или газа? За исключением тех случаев, когда можно свести расчет нужного количества к подсчету товара, изделий, элементов в штуках (поштучный подсчет), нам проще всего определить нужное количество исходя из объема и веса (массы). В бытовом отношении самой привычной единицей измерения объема для нас является 1 литр. Однако, количество литров, пригодное для бытовых расчетов, не всегда применимый способ определения объема для хозяйственной деятельности. Кроме того, литры в нашей стране так и не стали общепринятой "производственной" и торговой единицей измерения объема. Один кубический метр или в сокращенном варианте - один куб, оказался достаточно удобной и популярной для практического использования единицей объема. Практически все вещества, жидкости, материалы и даже газы мы привыкли измерять в кубометрах. Это действительно удобно. Ведь их стоимость, цены, расценки, нормы расхода, тарифы, договора на поставку почти всегда привязаны к кубическим метрам (кубам), гораздо реже к литрам. Не менее важным для практической деятельности оказывается знание не только объема, но и веса (массы) вещества занимающего этот объем: в данном случае речь идет о том сколько весит 1 куб (1 кубометр, 1 метр кубический, 1 м3). Знание массы и объема, дают нам довольно полное представление о количестве. Посетители сайта, спрашивая сколько весит 1 куб, часто указывают конкретные единицы массы, в которых им хотелось бы узнать ответ на вопрос. Как мы заметили, чаще всего хотят узнать вес 1 куба (1 кубометра, 1 кубического метра, 1 м3) в килограммах (кг) или в тоннах (тн). По сути, нужны кг/м3 или тн/м3. Это тесно связанные единицы определяющие количество. В принципе возможен довольно простой самостоятельный пересчет веса (массы) из тонн в килограммы и обратно: из килограммов в тонны. Однако, как показала практика, для большинства посетителей сайта более удобным вариантом было бы сразу узнать сколько килограмм весит 1 куб (1 м3) угля или сколько тонн весит 1 куб (1 м3) угля , без пересчета килограмм в тонны или обратно - количества тонн в килограммы на один метр кубический (один кубометр, один куб, один м3). Поэтому, в таблице 1 мы указали сколько весит 1 куб (1 кубометр, 1 метр кубический) в килограммах (кг) и в тоннах (тн). Выбирайте тот столбик таблицы, который вам нужен самостоятельно. Кстати, когда мы спрашиваем сколько весит 1 куб (1 м3), мы подразумеваем количество килограмм или количество тонн. Однако, с физической точки зрения нас интересует плотность или удельный вес. Масса единицы объема или количество вещества помещающегося в единице объема - это объемная плотность или удельный вес. В данном случае объемная плотность и удельный вес угля. Плотность и удельный вес в физике принято измерять не в кг/м3 или в тн/м3, а в граммах на кубический сантиметр: гр/см3. Поэтому в таблице 1 удельный вес и плотность (синонимы) указаны в граммах на кубический сантиметр (гр/см3)
Таблица 1. Сколько весит 1 куб угля, вес 1 м3 угля. Объемная плотность и удельный вес в гр/см3. Сколько килограмм в кубе, тонн в 1 кубическом метре, кг в 1 кубометре, тн в 1 м3. Виды углей рассмотренные в таблице 1: каменный, древесный, антрацит, активированный, сорбционный, для шашлыков, майкубенский, бурый, МАУ, орех, ДР, ДПК, ГЖО, АГ-3, АО, АС, ДГ, ДКОМ, ССПК, марки Ж, марки, Т, марки Д, марки Г.
Удельный вес каменного угля 1,2 – 1,5 г/см3 ,теплота сгорания 35000 кДж/кг. Каменный уголь считается пригодным для технологического использования если после сгорания зола составляет 30% или менее. Примитивная добыча ископаемых углей известна с древнейших времён (Китай, Греция). Существенную роль в качестве топлива уголь стал играть в Англии в 17 веке. Становление угольной промышленности связано с использованием углей, как кокса при выплавке чугуна. Начиная с 19 века крупный потребитель угля – транспорт. Основные направления промышленного использования угля: производство электроэнергии, металлургического кокса, сжигание в энергетических целях, получение при химической переработке разнообразных (до 300 наименований) продуктов. Возрастает потребление углей для получения высокоуглеродистых углеграфитовых конструкционных материалов, горного воска, пластических масс, синтетического, жидкого и газообразного высококалорийного топлива, ароматических продуктов путём гидрогенизации, высоко азотистых кислот для удобрений. Получаемый из каменного угля кокс, необходим в больших количествах металлургической промышленности.
Получение кокса осуществляется на коксохимических заводах. Каменный уголь подвергается сухой перегонке (коксованию) путём нагревания в специальных коксовых печах без доступа воздуха до температуры С. При этом получается кокс – твердое пористое вещество. Кроме кокса при сухой перегонке каменного угля образуются также летучие продукты, при охлаждении которых до 25-75 С образуется каменноугольная смола, аммиачная вода и газообразные продукты. Каменноугольная смола подвергается фракционной перегонке, в результате чего получают несколько фракций:
Легкое масло (температура кипения до 170 С) в нем содержится ароматические углеводороды (бензол, толуол, кислоты и др. вещества;
Среднее масло (температура кипения 170-230 С). Это фенолы, нафталин;
Тяжелое масло (температура кипения 230-270 С). Это нафталин и его гомологи
Антраценовое масло – антрацен, фенатрен и др.
В состав газообразных продуктов (коксового газа) входят бензол, толуол, ксиолы, фенол, аммиак и другие вещества. Из коксового газа после очистки от аммиака, сероводорода и цианистых соединений извлекают сырой бензол, из которого выделяют отдельные углеводороды и ряд других ценных веществ.
Аморфный углерод в виде каменного угля, а также многие соединения углероды играют важнейшую роль в современной жизни как источники получения различных видов энергии. При сгорании угля выделяется тепло, которое используется для отопления, изготовления пищи и для многих производственных процессов. Большая же часть получаемого тепла превращается в другие виды энергии и затрачивается на совершение механической работы.
Каменный уголь – твердое горючее, полезное ископаемое растительного происхождения. Он представляет собой плотную породу черного, иногда темно-серого цвета с блестящей матовой поверхностью. Содержит 75-97% углерода, 1,5-5,7% водорода, 1,5-15% кислорода, 0,5-4% серы, до 1,5% азота, 2-45% летучих веществ, количество влаги колеблется от 4 до 14%. Высшая теплота сгорания, рассчитанная на влажную беззольную массу каменного угля не менее 238МДж/кг.
Каменный уголь образуется из продуктов разложения органических веществ высших растений, претерпевших изменения в условиях давления различных пород земной коры и под воздействием температуры. С возрастанием степени метаморфизма в горючей массе каменный уголь увеличивает содержание углерода и одновременно уменьшает количество кислорода, водорода, летучих веществ. Изменяется также теплота сгорания угля.
Характерные физические свойства каменного угля:
Плотность (г/см3) – 1,28-1,53;
Механическая прочность (кг/см2) – 40-300;
Удельная теплоемкость С (Ккал/г град) – 026-032;
Коэффициент преломления света – 1,82-2,04.
Наиболее крупные по объему добычи месторождения каменного угля в мире это Тунгусский, Кузнецкий, Печорский бассейны – в России; Карагандинский – в Казахстане; Аппалачский и Пенсильванский бассейны – в США; Рурский – в Германии; Большой Хуанхэ – в Китае; Южно-Уельский – в Великобритании; Валансьен – во Франции и др.
Веса угля.
Вес единицы объема дробленого угля, загруженного в какую-нибудь емкость, называют насыпным весом . Насыпной вес угля определяется удельным весом угольного вещества
Примечание В табл. 1 Д - насыпной вес углей, равный для vNb 7 - 0,19, для 1 и № 5 - 0,18 и для № 9 - 0,43 г/сж соответственно, кажущиеся удельные веса б равны 0,32, 0,38 и 0,70 г/см.
При наибольшей крупности насыпной вес угля возрастает с увеличением влажности. Даже здесь влага угля должна иметь небольшое влияние на плотность слоя угля, так как, если бы этого не было, насыпной вес повышался бы в том же процентном отношении, как и содержание воды . С уменьшением крупности частиц угля понижение насыпного веса при добавлении воды становится более заметным. Более значительная разница между насыпным весом влажного и сухого угля появляется при промежуточных размерах зернения угля, вероятно, потому, что мелочь вообще имеет очень малый насыпной вес, даже когда находится в сухом состоянии . Несмотря на различную крупность , увеличение насыпного веса при высоком процентном содержании воды было настолько небольшим, что оно почти не принималось в расчет.
Насыпной вес угля имеет большое практическое значение , так как он предопределяет площади напольных складов, объем бункеров для топлива на заводах, грузоподъемность железнодорожных вагонов при определенном их объеме и пр.
Вычисленный насыпной вес угля имеет значение точной характеристики только при указании ситового состава данной партии топлива, а также при указании его влажности и зольности. Насыпной вес дробленой угольной шихты , засыпаемой в коксовую печь , можно определять в деревянной модели печной камеры . Для правильного расчета насыпного веса шихты необходимо. засыпать уголь в модель в строгих условиях нормальной загрузки в коксовую камеру . Эти условия чрезвычайно трудно соблюдать, и поэтому в последнее время насыпной вес шихты определяют прямо в коксовых печах , вычисляя объем загрузки в камере по габаритам печи. Обычно насыпной вес коксовой шихты берут как средний из нескольких десятков загрузок.
Не.,меньшее значение на величину насыпного веса угля имеет фактор влажности угля. По содержанию влаги различают три понятия насыпного веса
Технологическая группа углей Снижение насыпного веса углей, %
Наиболее существенно на насыпной вес влияет влажность смеси . Исследованиями установлено, что минимальному насыпному весу измельченного угля соответствует влажность 6-10%. Зависимость насыпного веса угля от влажности показана на рис. 6.
| Рис. 6. Зависимость насыпного веса угля от влажности | /info/14408">Теоретически зависимость насыпного веса угля от влажности может быть объяснена следующим образом . Уголь - гидрофобное вещество , плохо смачивающееся водой. Гидрофильными свойствами обладают преимущественно минеральные частицы . Поэтому угольные частицы смачиваются в основном за счет минеральных частиц , расположенных на поверхности.
|