книги из ГПНТБ / Авдеева А.А. Контроль топлива на электростанциях
.pdfную колбу следует производить по возможности быстро. Для приготовления эталонного раствора в мерную колбу вместимостью 50 мл берут с погрешностью, непре
вышающей |
±0,01 г, навеску 0,5 г безводного углекисло |
||
го натрия, |
растворяют |
ее в 10—15 мл дистиллированной |
|
воды и пипеткой добавляют в колбу 2 мл |
раствора V 2 0 5 |
||
(содержащего 0,1 мг/мл |
ванадия). Раствор |
нейтрализуют |
|
в присутствии лакмусовой бумаги с избытком в две кап ли 4 н. серной кислотой, добавляют четыре капли фос форной кислоты и 0,5 мл 5%-ного раствора вольфрамата натрия, после чего дистиллированной водой доводят объ ем раствора в колбе до метки. Раствор колориметрируюг через 1 ч после приготовления.
П р и г о т о в л е н и е р а с т в о р а ф о с ф о р н о - в о л ь ф р а м о в о - в а н а д и е в о г о
к о м п л е к с а и з и с п ы т у е м о г о т о п л и в а
В платиновую чашку диаметром 8—11 мм набирают навеску 2—5 г испытуемого топлива с погрешностью, не превышающей ±0,01 г; при содержании в топливе вана дия менее 0,001% навеску увеличивают до 25—30 г. Бе
рут обеззоленный фильтр, складывают его вдвое и сво |
||
рачивают в виде конуса. Верхнюю часть конуса на рас |
||
стоянии 5—10 мм от верха отрезают ножницами. Свер |
||
нутый в виде конуса |
фильтр (фитиль) опускают в чашеч |
|
ку с навеской топлива основанием вниз таким образом, |
||
чтобы он стоял устойчиво, закрывая большую часть по |
||
верхности топлива. При испытании топлива, содержаще |
||
го воду, чашку с топливом устанавливают на электро |
||
плитку и нагревают в течение 10—30 мин при темпера |
||
туре |
не выше 120 °С |
до прекращения легкого вспенива |
ния |
на поверхности |
топлива и пропитки фитиля в такой |
степени, чтобы его можно было поджечь. Температуру во время обезвоживания измеряют термометром, опу
щенным в тигель с маслом, не содержащим |
воду и уста |
новленным на той же плитке. |
|
После того как фильтр пропитается испытуемым то |
|
пливом, его поджигают. Сжигание навески |
производят |
до получения сухого углистого остатка, следя за тем, что |
|
бы пламя при горении было ровным и спокойным. Высо ковязкое котельное топливо одновременно с сжиганием подогревают на электроплитке. В начале сжигания подо-
16* |
243 |
грев регулируют так, чтобы топливо не выплескивалось и не перетекало через края чашки.
По окончании сжигания чашку с углистым остатком и золой помещают в муфель при температуре 200 °С, в те
чение 2—3 |
ч поднимают температуру до 550 ± 2 0 °С и |
при этой |
температуре прокаливают остаток в течение |
1 ч. По окончании прокаливания чашку с золой охлаж |
|
дают до комнатной температуры и в нее добавляют 5. мл |
|
соляной кислоты, разбавленной в |
пропорции 1: 1 водой, |
и подогревают содержимое чашки |
до растворения осад |
ка. Полученный |
раствор упаривают до объема 2—3 |
мл |
и добавляют к |
нему 0,5 мл безводного углекислого |
на |
трия, затем чашку помещают на 2—3 мин в муфель, нагретый до 800±10°С. После охлаждения до комнатной температуры сплав в чашке растворяют в 10 мл дистил лированной воды. Полученный 'раствор дважды фильтру ют через один и тот же фильтр в мерную колбу вмести мостью 25 мл при содержании ванадия в топливе менее 0,001% и вместимостью 50 или 100 мл при большем со держании ванадия.
Фильтр с осадком промывают небольшими порциями дистиллированной воды до нейтральной реакции по фе нолфталеину, промывные воды присоединяют ,к фильтру в мерной колбе. Раствор в колбе нейтрализуют в присут ствии лакмусовой бумаги с избытком в две капли 4 н. серной кислоты. В случае появления пузырьков углекис лого газа их удаляют осторожным встряхиванием колбы. В колбу добавляют четыре капли фосфорной кислоты и 0,5 мл 5%-ного раствора вольфрамата натрия и доводят объем раствора в колбе дистилированной водой до мет ки. Через 1 ч после приготовления раствор колориметрируют.
П р о в е д е н и е и с п ы т а н и я
Исследуемый и эталонный растворы колориметрируют на фотоэлектрическом колориметре ФЭК-М. Колориметрирование производят в соответствии с инструкцией по работе с этим прибором. При измерении оптической плот ности применяют кюветы с рабочей длиной 50 мм и си ние светофильтры. Для текущих анализов содержание ванадия в топливе допускается определять по построен ной в соответствии с инструкцией градуировочной кривой зависимости оптических плотностей эталонных растворов 244
фосфорно-вольфрамово-ванадиевого комплекса от кон центрации в них ванадия, выраженной в мг/мл. Для ар битражных анализов определение содержания ванадия производят сравнением оптических плотностей испытуе мого раствора и эталонного раствора, приготовленного за 1 ч до колориметрирования испытуемого раствора.
Измерение оптических плотностей производят не ме нее 3 раз. За результат принимают среднее арифмети ческое трех измерений. Расхождения между результата ми измерений оптической плотности не должны быть бо лее 0,002. Содержание ванадия в испытуемом топливе X вычисляют по формуле
„ |
_ |
0,1-21/7?, |
|
|
|
А |
— |
50D,G |
1 U U |
/о' |
|
где 0,1—содержание |
ванадия |
в |
растворе |
V2O5, мг/мл; |
|
2 — количество раствора V2O5, |
затраченное |
на приготов |
|||
ление эталонного раствора фосфорно-вольфрамово-вана- диевого комплекса, мл; 50 — объем приготовленного эта лонного раствора, мл; V — объем раствора фосфорно- вольфрамово-ванадиевого комплекса, полученного из испытуемого топлива, мл; Du D2 — оптические плотности соответственно эталонного раствора и испытуемого топ лива; G — навеска испытуемого топлива, мг.
Содержание ванадия в испытуемом топливе Xi при определении графическим методом вычисляют по фор муле
х . ^ . і о о ' / о .
где а — концентрация ванадия, соответствующая оптиче ской плотности испытуемого раствора, определяется по
графику зависимости |
оптической плотности |
эталонных |
растворов фосфорно-вольфрамово-ванадиевого |
комплек |
|
са от концентрации |
в них ванадия, мг/мл; |
V — объем |
раствора фосфорно-вольфрамово-ванадиевого комплекса, полученного из испытуемого ' топлива, мл; G — навеска испытуемого топлива, мг.
За результат определения содержания ванадия в ис пытуемом топливе принимают среднее арифметическое
двух параллельных определений. |
Расхождения между |
параллельными определениями не |
должны превышать |
5% среднего арифметического. |
|
ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ УГЛЕРОДА, ВОДОРОДА, АЗОТА И КИСЛОРОДА В ТОПЛИВЕ
11-1. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ |
|
Определение содержания углерода, |
водорода, азота |
и кислорода в топливе (элементарный |
анализ топлива) |
дает представление о составе его органической массы, состоящей из пяти основных элементов: углерода, водо рода, кислорода, азота и серы. Все эти элементы, кроме азота, обычно входят и в состав минеральных примесей, что необходимо учитывать при установлении истинного состава органической массы топлива. Из указанных эле
ментов содержание углерода, |
водорода, |
азота и |
серы |
в органической массе углей, |
антрацита, |
горючих |
слан |
цев, торфа и мазута определяют экспериментально (по ГОСТ 2408-49), а содержание кислорода вследствие от сутствия надежных методов прямого его определения вычисляют по разности, считая, что сумма влаги, золы, углерода, водорода, азота, кислорода и серы в аналити ческой пробе должна быть равна 100%.
11-2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ С О Д Е Р Ж А Н И Я УГЛЕРОДА И В О Д О Р О Д А
Сущность метода заключается в сжигании навески испытуемого топлива в струе кислорода, окислении про дуктов неполного сгорания раскаленной окисью меди, по глощении образующихся в процессе сожжения двуокиси углерода и воды и определении их массы. Определение производят на установке, схема которой приведена на рис. 11-1.
Сжигание навески происходит в фарфоровой лодочке № 1 (ГОСТ 9147-59), помещенной в трубку из тугоплав кого стекла, кварца или неглазурованного фарфора дли ной 1 ООО—4 100 мм, с внутренним диаметром 15—20 мм и толщиной стенки 1,5—2,5 мм. Трубку вставляют в элек трическую печь, состоящую из трех подвижных нагре вательных элементов с внутренним диаметром 35—40 мм: первый элемент (а) длиной 150—180 мм для нагрева до 800 °С; второй элемент (б) длиной 330—350 мм для на-
246
Рис. 11-1. Схема |
установки |
для определения |
содержания углерода и водорода |
в топливе, |
|
а —газометры; 3—колонка |
для осушки |
газов; 4 — склянки |
Дрекселя; |
5 — трехэлементная печь; |
б —муфта; 7 —трубка для |
сжигания; |
8 — лодочка; 9 —спираль; 10 — калиаппарат; |
Л — U-образная трубка; |
12 — гусек. |
||
грева до 800 °С и третий элемент |
(в) длиной 130—150 мм |
для нагрева до 600 °С. Нагрев |
регулируется реостатом |
или автотрансформатором. Входной конец трубки соеди нен (через тройник с зажимом) с газометрами, запол ненными один кислородом, а другой — воздухом. Выход ной конец трубки соединен с поглотительными аппара тами. На выходном конце трубки установлена обогрева тельная муфта.
П о д г о т о в к а к о п р е д е л е н и ю
Газометр 1 заполняют кислородом, полученным глу боким охлаждением атмосферного воздуха, газометр 2— воздухом. Для очистки кислорода и воздуха от приме сей двуокиси углерода и влаги к каждому газометру при соединяют колонку 3, заполненную на 2 /з объема натрон ной известью или аокаритом и на */з объема хлористым кальцием и склянку Дрекселя 4 емкостью 200 мл с сер ной кислотой. Из медной сетки изготавливают четыре цилиндрические 'пробки: три из них длиной 30 мм и одну длиной 100 мм. Диаметр пробок должен быть таким, чтобы они входили в трубку для сжигания свободно, но достаточно плотно. Пробки прокаливают в окислитель ном пламени газовой горелки или в муфеле.
Трубку для сжигания заполняют зернистым хромово кислым свинцом с размерами зерен 3—5 мм и гранули рованной окисью меди. Вместо гранулированной окиси меди можно применять кусочки проволоки из чистой ме ди длиной 3—5 мм, отсеянные от мелочи и окалины. На полнение трубки начинают с конца, обращенного к 'по глотительной системе, в следующем порядке: на рас стоянии 100 мм от конца трубки вставляют пробку из медной сетки длиной 30 мм, насыпают в трубку хромо вокислый свинец, заполняя ее на 130—150 мм по длине, вставляют пробку из медной сетки длиной 30 мм, насы пают окись меди, заполняя трубку на 330—350 мм по длине, вставляют пробку из медной сетки длиной 30 мм, на расстоянии 150 мм от нее вставляют пробку из мед ной сетки длиной 100 мм. Оба конца трубки для сжига ния закрывают резиновыми пробками с вставленными в них оплавленными на концах стеклянными трубками. В случае применения трубок из тугоплавкого стекла или кварца рекомендуется один их конец, обращенный к по глотительной системе, оттянуть до наружного диаметра
4—5 мм и внутреннего 2—3 мм. На оттянутый конец надевают резиновую трубку.
Трубку для сжигания помещают в электропечь таким образом, чтобы первый от газометра элемент печи нахо дился над пробкой из медной сетки а, второй — над окисью меди б, третий — над хромовокислым свинцом в, а муфта располагалась после третьего элемента. Второй и третий элементы печи должны полностью закрывать реактивы, для нагревания которых они предназначены.
Для поглощения воды устанавливают змеевик 9 с сер ной кислотой ч. д. а. плотностью 1,84 или две U-образные трубки с хлористым кальцием, из которых одна, устанав ливаемая первой, должна иметь шаровое расширение на отводной трубке, обращенной в сторону электропечи.
Для поглощения |
двуокиси углерода |
устанавливают |
|
калиаппарат 10 с 40%-ным раствором |
едкого |
кали или |
|
U-образную трубку, |
наполненную на 2 / 3 |
объема |
натрон |
ной известью или аскаритом и на */з объема- (верхняя часть второго колена) хлористым кальцием. После калиаппарата или первой U-образной трубки устанавливают вторую контрольную трубку 11, заполненную так же, как и первая. В конце поглотительной системы присоединяют склянку Дрекселя на 100 мл с серной кислотой, служа щую для предохранения поглотительной цепи от попада ния в нее влаги из воздуха и для контроля скорости пропускания газа. Перед заполнением каждый из ука занных аппаратов предварительно промывают и просу шивают.
Заполнение U-образных трубок натронной известью, аскаритом или хлористым кальцием производят следующим образом. На соеди нительные отростки надевают резиновые трубочки и закрывают их оплавленными стеклянными палочками. Внутри U-образной трубки перед соединительными отростками помещают небольшие ватные пробки. Трубку на 2 /з объема неплотно заполняют натронной изве
стью, измельченной до 3—5 мм и отсеянной от пыли, или |
аскаритом, |
а остальное пространство .(верхнюю часть одного колена) |
хлористым |
кальцием. Между натронной известью или аскаритом и хлористым кальцием помещают слой ваты.
Концы и-образных трубок закрывают слоем ваты и стеклянными пришлифованными, резиновыми или плотными корковыми пробками. Последние сверху заливают менделеевской замазкой. После наполне ния трубку испытывают на герметичность. Для этого закрытые проб ками концы трубки погружают в воду, на один из отростков наде вают резиновую трубку, закрытую стеклянной палочкой, а второй соединяют с резиновой грушей и накачивают воздух. Отсутствие пузырьков воздуха в воде указывает на герметичность трубки.
Заполнение U-образных трубок одним хлористым кальцием и проверку их на герметичность проводят аналогичным образом. Для
нейтрализации возможной щелочности хлористого кальция через за полненные им трубки пропускают в течение 3 ч слабый ток сухой
двуокиси углерода, закрывают |
соединительные |
отростки |
и |
оставляют |
в течение суток, после чего пропускают ток |
сухого воздуха в тече |
|||
ние 6 ч. |
|
|
|
|
Заполнение калиаппарата |
и гуська серной |
кислотой |
и |
раствором |
едкого кали производят следующим образом. На один из соедини тельных концов надевают резиновую трубку, а другой соединяют с резиновой грушей. Конец резиновой трубки опускают в соответ ствующий реактив и с помощью груши засасывают в калиаппарат на 2 /з высоты раствор КОН, їв спираль—серную кислоту с таким
расчетом, чтобы был |
заполнен только нижний виток спирали, |
в гу |
сек — серную кислоту |
на 7з его объема. Конец, через который |
про |
изводилось заполнение аппарата реактивом, тщательно протирают фильтровальной бумагой снаружи и внутри.
К поглотительным аппаратам прикрепляют в виде петли тонкую проволоку из трудноокисляющегося метал ла. На отводные трубки аппаратов надевают резиновые трубки со стеклянными заглушками. Все аппараты про тирают полотенцем и помещают в гнезда переносной ко робки. Все аппараты поглотительной и очистительной цепи подбирают так, чтобы по возможности их боковые отростки имели наружный диаметр 4—5 мм и внутрен ний 2—3 мм.
Смена реактивов, заполняющих трубку для сжигания, должна производиться не реже чем через 50 определе ний (сжиганий). Реактивы из трубки извлекают отдель но и отсеивают -от них мелочь менее 3 мм. Для очистки от окислов серы хромовокислый свинец кипятят в течение часа в растворе соды и тщательно промывают затем горячей водой. После промывки высушивают. Удаление
хлоридов |
с серебряной сетки производят прокаливанием |
|
ее в пламени спиртовой горелки. |
|
|
Смену |
реактивов в очистительной системе |
производят не реже |
чем через |
100 определений. Смену реактивов в поглотительной систе |
|
ме производят в зависимости от вида реактива: |
|
|
хлористый кальций меняют, когда четвертая часть его в U-образ- |
||
ной трубке сплавилась; |
|
|
натронную известь меняют, когда 2 /з ее в |
трубке израсходова |
|
лось; об израсходовании натронной извести судят по прекращению нагревания ее в токе С 0 2 ;
аскарит заменяют при изменении его цвета (светло-коричневый цвет меняется на белый);
серную кислоту в спирали меняют через каждые пять определе ний (сжиганий);
раствор КОН в калиаппарате меняют через каждые два опре деления.
После наполнения трубки для сжигания перед |
пер |
||
вым анализом ее прокаливают. При этом |
поглотители |
||
для |
улавливания воды и С 0 2 , образующихся |
при сгора |
|
нии |
топлива, в цепь не включают. После |
трубки |
для |
сжигания устанавливают только гусек или склянку Дрекселя (или склянку Тищенко) с серной кислотой. Для прокаливания включают нагрев элементов печи и муфты и пускают ток кислорода из газометра со скоростью дватри пузырька в секунду. По достижении максимальной температуры, установленной для каждого элемента печи, пропускают кислород еще 60 мин. За 15—20 мин до окончания прокаливания муфту подвигают к концу труб ки и удаляют сконденсировавшуюся влагу.
После подготовки трубки производят контрольный опыт 'без навески. Между трубкой и гуськом устанавли вают предварительно взвешенные поглотители, проверя ют герметичность всей цепи, включая трубку, и при ма ксимальном нагреве всех элементов печи пропускают ток
кислорода |
в течение 1 ч со скоростью два-три пузырька |
в секунду, |
а затем ток воздуха в течение 40 мин, после |
чего поглотители взвешивают. При этом изменение мас сы поглощающих влагу аппаратов не должно быть более
± 1 , 0 мг, а поглощающих С 0 2 не более ± 0 , 5 мг. В про тивном случае устанавливают и устраняют причины большего отклонения массы поглотителей и вновь повто ряют контрольный опыт.
Аппараты поглотительной системы |
выдерживают |
в течение 20—30 мин около весов, а затем |
взвешивают. |
После, взвешивания на отводные трубки аппаратов наде вают каучуковые трубки со стеклянными заглушками и переносят аппараты к трубке для сжигания. При приме нении только кислорода необходимо перед взвешиванием
аппаратов |
продуть их кислородом |
в |
течение 30 |
мин. |
|||
' |
Из аналитической |
пробы топлива |
набирают |
в лодоч |
|||
ку |
навеску |
0,3—0,5 г |
и лодочку |
с |
навеской |
помещают |
|
в пробирку с притертой пробкой (рис. 11-2). |
|
|
|||||
|
Навеску |
мазута берут |
в количестве |
около 0,3 г. |
Взвешенный |
||
в лодочке мазут засыпают отсеянным от пыли и прокаленным песком. При сжигании мазутов, содержащих легкие фракции, навеску мазута берут в ампулу из тугоплавкого стекла с оттянутыми в капилляр концами.
Между трубкой для сжигания и гуськом включают аппараты поглотительной системы и проверяют аппара туру на герметичность. Для этого устанавливают ста-
бильную скорость тока воздуха (один пузырек в секун ду), надевают на свободный отросток крайнего сосуда поглотительной системы каучуковую трубку и закрывают ее стеклянной палочкой. Если ток воздуха через 2 мин не прекратится, герметичность системы испытывают по частям, отъединяя аппараты один за другим, каждый раз закрывая свободный отросток крайнего сосуда кау чуковой трубкой со стеклянной заглушкой. Обнаружен
Рис. 11-2. Пробирка с ло дочкой.
ную неплотность устраняют. По устранении дефекта все поглотительные аппараты опять соединяют в одну систе му и вновь проверяют на герметичность.
Включают электропечь и температуру ее первого эле
мента доводят |
до 300—400 °С, второго — до |
800 °С и |
третьего — до |
600 °С, затем выключают ток |
воздуха, |
включают ток кислорода и при помощи винтового за
жима устанавливают |
подачу |
кислорода |
со |
скоростью |
||
два-три пузырька в секунду. |
Ток |
кислорода |
во |
время |
||
сжигания испытуемого |
топлива не должен |
прерываться. |
||||
П р о в е д е н и е о п р е д е л е н и я |
|
|
||||
Вынимают пробку г |
(рис. 11-1) |
из трубки |
7, не |
нару |
||
шая положения зажима и не отъединяя резиновую труб ку. С помощью крючка вынимают пробку а из медной сетки и кладут ее в чистую фарфоровую чашку. Находя щуюся в пробирке лодочку с навеской топлива вынима ют пинцетом, быстро переносят в трубку для сжигания, в которую затем вставляют пробку из медной сетки. Лодочку и пробку быстро, но осторожно передвигают внутрь трубки через зону обогрева первого элемента печи, устанавливают лодочку у конца этого элемента и закрывают трубку пробкой.
В период всего испытания температура второго эле мента печи поддерживается 800 °С, а третьего 600 °С. Местоположение этих элементов печи не изменяется. При анализах, проводимых с удалением хлора, температура муфты для обогрева серебряной сетки или перекиси
252
