Лабораторная работа № 5 Определение гранулометрического состава угольной пыли

Цель работы: определение гранулометрического состава угольной пыли ситовым методом, построение графиков зерновой характеристики и распределения частиц по размерам.

Приборы и оборудование: шкаф сушильный, обеспечивающий температуру нагрева (105 ± 5) °С; грохоты или приспособления, позволяющие устанавливать на катках или подвесках одно или несколько сит; сита с проволочными сетками с линейным размером отверстий 1000, 800, 400, 200, 120, 90, 75 и 60 мкм; весы микроаналитические с погрешностью взвешивания до 0,001 г; емкости для хранения проб, совки, лопаты, щетки.

Общие сведения

Угольная пыль представляет собой сухой порошок, состоящий из частиц неправильной формы различных размеров: от нескольких долей мкм до 300–500 мкм.

Сухая пыль адсорбирует воздух и становится легколетучей. Она имеет способность вытекать через неплотности. Свежая пыль в смеси с воздухом легко транспортируется по трубопроводам. Удельный вес свеженасыпной пыли 0,45–0,5 т/м³. С течением времени пыль слеживается, что сопровождается увеличением удельного веса до 0,8–0,9 т/м³.

Пыль топлив в определенной концентрации с воздухом становится взрывоопасна. При содержании кислорода в пылевоздушной смеси менее 15 % или при содержании летучих меньше 10 % пылевоздушная смесь не взрывоопасна. Снижение концентрации кислорода в пылевоздушной смеси может быть достигнуто добавлением инертных (топочных) газов.

В системе пылеприготовления пыль должна быть подсушена до определенной влажности. Недостаточно сухая пыль плохо течет из-за склонности к слипанию в комки, чем затрудняется ее подача к горелкам. Пыль с повышенной влажностью труднее воспламеняется, что ведет к ухудшению процесса горения. Пересушенная пыль всех углей, за исключением антрацита и полуантрацита, склонна к самовоспламенению.

Для оценки работы систем приготовления пыли и эффективности ее сжигания надо знать распределение пыли по размерам фракций.

Анализ пыли по фракциям также проводят с помощью просева ее через набор сит со стандартными размерами отверстий. В результате получают ситовый анализ пыли.

Зерновая характеристика R_x выражает определенный физический закон дробления и может быть описана математически в виде:

, (5.1)

где x – размер частиц (отверстий сита), мкм; b – постоянный коэффициент, отражающий тонкость помола; n – постоянный коэффициент, отражающий внутреннюю структуру пыли.

В уравнении (5.7) две постоянные величины, для определения которых необходимо знать значения остатков на двух размерах сит. По двум остаткам можно построить полную зерновую характеристику.

В котельной технике обычно качество пыли оценивается остатком на ситах R₂₀₀ и R₉₀.

По данным остатков на этих ситах и уравнению (5.1) значения коэффициентов представлены следующим образом:

; (5.2)

. (5.3)

После подстановки значения коэффициента b из (5.3) в уравнение (5.1) остаток на любом сите можно выразить через остаток на сите R₉₀:

. (5.4)

Например, . (5.5)

Коэффициент n практически постоянен в диапазоне 60–200 мкм. Поэтому уравнение (5.5) позволяет построить характеристику пыли по одному остатку на сите.

Из уравнения зерновой характеристики (5.2) можно получить зависимость распределения частиц пыли по крупности. Так ордината R_x кривой R_x = f(x) выражает сумму всех частиц с размерами, превышающими x. Следовательно, зерновая характеристика является интегральной кривой спектра частиц по крупности. Поэтому для определения закона распределения частиц по крупности необходимо продифференцировать уравнение (5.2) и заменить знак на обратный:

, %. (5.6)

Форма кривой распределения частиц пыли по крупности, как видно из уравнения (5.6), в значительной мере определяется значением коэффициента n. При n > 1 кривая имеет максимум, т. к. с увеличением x функция x ^n–1 растет, а значение падает. При n = 1 уравнения (5.1) и (5.6) отличаются лишь постоянным коэффициентом b. Наибольшее количество фракций в этом случае имеет размер, близкий к нулю. При n < 1 с уменьшением x правая часть уравнения (5.6) стремится к бесконечности, что обусловлено наличием тонких фракций пыли.