Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Авдеева А.А. Контроль топлива на электростанциях

.pdf
Скачиваний:
52
Добавлен:
25.10.2023
Размер:
17.2 Mб
Скачать

ную 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

'

 

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 35 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

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ