Аналіз кам'яного вугілля у лабораторних умовах
➞ Кам'яне вугілля — один з найбільш енергоефективних видів біопалива, що часто використовуються. Марки викопного вугілля залежить від низки чинників, як-от походження, фізико-хімічний вплив, біологічні процеси в екосистемі.
Ключова роль електричної та теплової енергії залишається за кам'яним вугіллям. І його технічні та експлуатаційні показники впливатимуть на кінцеву вартість як для індивідуальних споживачів, так і для великих підприємств.
Оскільки тверде паливо є важливим енергетичним ресурсом, який широко використовується у промисловості та енергетиці. Його якість значною мірою визначає ефективність спалювання та екологічну безпеку. Лабораторний аналіз кам'яного вугілля дозволяє оцінити його фізико-хімічні властивості, визначити показники якості та відповідність стандартам ДСТУ ISO 17246:2010.
Основні показники якості кам'яного вугілля
Для різних галузей є окремі вимоги до якості вугілля. З метою визначення експлуатаційних показників його піддають технічному аналізу на:
- Вологість: вміст вологи у вугіллі впливає на його теплотворну здатність та процес горіння.
- Зольність: кількість мінеральних залишків після повного згоряння, що впливає на економічну ефективність використання вугілля.
- Вміст летких речовин характеризує здатність вугілля до займання та процес його горіння.
- Теплотворна здатність: показник, який визначає кількість енергії, що виділяється при спалюванні.
- Сірчистість: вміст сірки у вугіллі, що впливає на екологічні аспекти використання палива.
Аналіз цих показників дозволяє визначити найбільш ефективні способи використання вугілля та мінімізувати негативний вплив на навколишнє середовище. Розглянемо їх докладніше.
Зольність — основний показник якості викопного вугілля, в
изначальний цінність палива. Для перевірки цього показника вугілля спалюють та оцінюють кількість негорючого залишку. Фактично оцінюється концентрація мінеральних домішок. Таким чином, легко визначити кількість домішок, які не згоряють і відповідно зменшують теплоємність вугілля. Масова частка якісного вугілля становить до 25%, а низького – від 40%.
Сірка — небезпечна домішка у вугіллі, оскільки при згорянні сульфати сірки з'єднуються з атмосферною вологою та викликають випадання кислотних дощів. Крім того, сірка у вугільних фракціях є причиною корозії багатьох металів. У якісному кам'яному куті вміст сірки вбирається у 1,5%.
Вологість кам'яного вугілля поділяють на внутрішню та зовнішню. У першому варіанті вологи усувають при спалюванні, а в другому – при вивітрюванні. Великий відсоток вологи говорить про те, що вугілля мало виділятиме теплу через погану теплоємність. При підвищеній вологості вугілля може підмерзати, комкуватися та стежитись у зимовий період. Такі причини погано впливають на експлуатаційну цінність жорсткого палива.
Теплота згоряння характеризується кількістю тепла, виділеним після повного згоряння твердого палива у кисні. При термоаналіз перевіряють такі теплотворні елементи як карбон, гідроген і частина сірка. На кількість виділеного тепла впливають окремі показники, включаючи вологість та зольність, що діють на пальне.
Обладнання для визначення якості вугілля
Для оцінки властивостей та режимів переробки жорсткого пального проводять технічний аналіз. Він дозволяє визначити напрями використання сировини відповідно до технічними вимогами. Лабораторне обладнання для аналізу кам'яного вугілля включає широкий спектр приладів, що дозволяють отримати точні результати досліджень.
Прилади для визначення вологості вугілля
Для визначення вологості вугілля використовуються такі методи:
⇒ Термогравіметричний метод заснований на випаровуванні вологи при нагріванні зразка в спеціальній сушильній шафі.
⇒ Гравіметричний метод передбачає висушування зразка при певній температурі та зважування до і після випаровування вологи.
Основне обладнання для визначення вологості:
- Термічний аналізатор призначений визначення змісту летких речовин, вологості, зольності з допомогою термогравиметричного методу.
- Сушильні шафи — пристрої, що дозволяють висушувати зразки при контрольованій температурі.
- Лабораторні ваги використовуються для точного визначення маси зразків під час проведення досліджень.
- Аналізатори вологості вимірюють загальний відсоток вологості у зразках. Під час розрахунків враховується втрата маси зразка свіжодобутого вугілля після нагрівання в контрольованих умовах. Метод полягає в тому, щоб видалити воду, яка не пов'язана з хімічною структурою вугілля.
Устаткування для визначення зольності кам'яного вугілля
Зольність — це вміст мінеральних домішок у вугіллі, які залишаються після повного спалювання. Для визначення зольності використовують такі методи:
⇒ Мuffle-метод — спалювання зразка у муфельній печі при високій температурі.
⇒ Термогравіметричний аналіз — автоматизований метод з використанням аналізаторів золи.
Основне обладнання:
- Муфельні печі забезпечують високотемпературне спалювання зразків для визначення зольності.
- Автоматизовані аналізатори золи дозволяють отримати точні результати зольності за допомогою програмованих процесів нагрівання та зважування.
Прилади для визначення теплоти згоряння та вмісту сірки
Бомбові калориметри вимірюють показники теплоти згоряння при спалюванні зразка в атмосфері кисню в контрольованих умовах. Застосовується для теплотехнічних розрахунків, порівняння теплоємності вугілля різних родовищ та при метаморфізмі вугілля. Підходить для заводських та дослідницьких лабораторій.
ІЧ-аналізатори застосовують для вимірювання сірки за допомогою поглинання в спектрі інфрачервоного. Аналізатори визначають форму сірки у куті, щоб на підставі результатів можна було б вибрати вугілля, підібрати його та підібрати певні умови для подальшого коксування.
Переваги лабораторного обладнання для аналізу вугілля
Використання сучасного лабораторного обладнання для аналізу кам'яного вугілля має ряд переваг:
- Висока точність результатів, що забезпечується автоматизованими системами вимірювання та контролю.
- Оперативність аналізу. Сучасні прилади дозволяють отримати результати досліджень у стислі терміни.
- Мінімізація людського фактору. Автоматизація процесів знижує ймовірність помилок при проведенні аналізу.
- Економія ресурсів. Ефективний контроль якості вугілля дозволяє оптимізувати витрати на його використання.
- Відповідність міжнародним стандартам. Лабораторні методи відповідають вимогам стандартів, що важливо для експорту та промислового використання вугілля.
Лабораторний аналіз кам'яного вугілля є важливою складовою контролю якості палива, що забезпечує ефективне та екологічно безпечне використання цього природного ресурсу.
