Показатели качества углей: Характеристики качества углей

Показатели технического анализа угля – влага, зольность, сера и теплота сгорания

С помощью технического анализа определяют в углях и горючих сланцах зольность, содержание влаги, серы и фосфора, выход летучих веществ на горючую массу, теплоту сгорания и характеристику нелетучего твердого остатка. Все анализы производят по аналитическим пробам угля и сланца, а содержание влаги в рабочем топливе – по лабораторным пробам.

Пересчёт элементарного состава, выхода летучих веществ и теплоты сгорания для углей (кроме сланцев) при переходе на другую массу производится по соотноше­ниям, согласно формулам. При пересчёте элементарного состава и теплоты сгорания сланца зольность А должна быть заменена на A+С02 для соответствующей массы сланца.

ВЛАГА

При анализе углей различают следующие виды влаги:

  • лабораторную – Wл, определяемую по лабораторным пробам для технических анализов;

  • аналитическую – Wа, определяемую по аналитическим пробам для элементар­ного анализа;

  • воздушно-сухую – Wавс, определяемую по аналитическим пробам при воздуш­но-сухом состоянии навески в условиях фактического состояния воздуха в лаборатории по относительной влажности и температуре;

  • гигроскопическую (внутреннюю) – Wги, близкую к Wa, но определяемую по аналитическим пробам, доведенным до воздушно-сухого равновесного состояния при* постоянной относительной влажности (60±2%) и температуре (20±5 °С) воздуха;

  • рабочую влагу – Wp определяемую по лабораторной пробе с учетом потери вла­ги при пересылке пробы в лабораторию.

Влага рабочего топлива подразделяется на внутреннюю влагу, равную гигроско­пической (Wги), и внешнюю влагу (Wвнешн), определяемую как разность Wвнешн = Wp-Wг,%. Внутренняя гигроскопическая влага (Wги) зависит от относительной влажности и температуры окружающего воздуха и адсорбционной способности углей. Влажность и зольность, составляющие балласт Бр = Wp+Aр топлива, в особе­нности внешняя влага, ухудшают качество углей, уменьшают сыпучесть, затрудняют классификацию и транспортирование и вызывают смерзание угля в зимнее время.

Угли с повышенным содержанием влаги непригодны к длительному хранению, так как влага способствует самонагреванию и самовозгоранию. В связи с этими техни­ческими условиями и стандартами на угли по видам потребления установлены пре­дельные (браковочные) нормы содержания влаги для отдельных марок и сортов углей.

Тощие угли, полуантрацит и антрацит – менее влажные, бурые угли – более влажные. Содержание влаги в углях и горючих сланцах определяют по ГОСТ 11014-2001. Сущность метода определения содержания влаги заключается в высушивании навески пробы топлива в сушильном шкафу при температуре 105-110 °С до постоян­ной массы и в вычислении потери массы взятой навески в процентах. Определение содержания влаги ускоренным методом производится по ГОСТ 11014-2001. Сущность уско­ренного метода определения содержания влаги заключается в высушивании навески топлива в сушильном шкафу при температуре, повышающейся в течение 5 мин от 130 до 150 °С для аналитической пробы и в течение 20 мин – для лабораторной, и в вы­числении потери массы взятой навески топлива в процентах. Расхождения между результатами двух параллельных определений содержания влаги по указанному ГОСТу не должны превышать допустимых значений.

ЗОЛЬНОСТЬ

Угли всегда содержат негорючие минеральные примеси, в состав которых входят карбонаты кальция СаСОз, магния MgC03, гипс CaS04-2h30, колчедан FeS2, редкие элементы. При сжигании угля несгоревшая часть минеральных примесей образует золу, которая в зависимости от ее состава, может быть тугоплавкой или лег­коплавкой, сыпучей или сплавленной. Минеральные примеси ухудшают качество углей, уменьшают теплоту сгорания, загружают транспорт перевозкой лишнего балласта, повышают расход угля на едини­цу вырабатываемой продукции, усложняют условия использования и ухудшают качество кокса.

Минеральные примеси не всегда являются балластом, иногда в них содержатся редкие элементы в количествах, позволяющих их промышленное использование. Кроме того, шлак может быть использован для производства цемента и других строительных материалов.

Зольность углей определяют по ГОСТ 11022-95. Сущность метода заключается в озолении навески топлива в муфеле и прокаливании зольного остатка до постоянной массы при температуре 800-825 °С для углей и 850-875 °С для горючих сланцев и определении массы зольного остатка в процентах к массе навески топлива. Зольность, полученная в результате анализа аналитической пробы, пересчитывается на зольность в абсолютно сухом топливе Ас.

Зольность рабочего топлива Ар в процентах вычисляют по формуле:

Ар =Ас(100-Wр)/100

Определение зольности ускоренным методом производится по ГОСТ 11022-95. Его сущность заключается в озолении навески угля в муфеле, нагретом до температуры 850-875±25°С, и определении массы зольного остатка в процентах к массе навески.

Расхождения между результатами определения зольности Лс по дубликатам од­ной лабораторной пробы в разных лабораториях по указанным ГОСТам не должны превышать:

для топлива с зольностью:

  • до 12%… 0,3%

  • от 12 до 25%… 0,5%

  • свыше 25%… 0,7%

  • свыше 40%… 1,0%

Техническими условиями и ГОСТами устанавливаются средние и предельные (браковочные) нормы зольности для различных марок и классов угля по отдельным шахтам, разрезам и обогатительным фабрикам.

СЕРА

Общая сера, содержащаяся в углях, состоит из колчеданной Sк, суль­фатной Sc, и органической Sо серы. Колчеданная сера встречается в углях в виде отдельных зерен и крупных кусков минералов пирита и марказита. При выветривании угля в шахтах, разрезах и на поверхности колчедан окисля­ется и образует сульфаты. Сульфатная сера содержится в углях, главным образом в виде сульфатов железа FeS04 и кальция CaS04. Содержание сульфатной серы в углях обычно не пре­вышает 0,1-0,2%. При сжигании сульфатная сера переходит в золу, а при коксовании углей – в кокс. Органическая сера входит в состав органической массы угля. Содержание общей серы и ее разновидной в топливе определяют по ГОСТ 8606-93.

Сера содержится во всех видах твердого топлива, причем содержание общей серы в углях колеблется в основном от 0,2 до 10%.

Сера – нежелательная и даже вредная часть топлива. При сжигании угля она выделяется в виде SO2, загрязняя и отравляя окружающую среду и корродируя металлические поверхности, уменьшает теплоту сгорания топлив, а при коксовании переходит, ухудшая его свойства и качество металла. Выбор путей использования углей часто зависит от содержания в них общей серы. Именно поэтому общая сера – важнейший показатель качества углей.

Содержание общей серы определяют сжиганием навески топлива со смесью окиси магния и углекислого натрия (смесь Эшка), растворением образовавшихся сульфатов, осаждением сульфат-иона в виде сернокислого бария, определением массы последнего и пересчетом его на массу серы. Содержание сульфатной серы определяют растворением сульфатов, содержащихся в топливе, в дистиллированной воде, осаждением сульфат-иона в виде сернокислого бария, определением массы последнего и пересчетом его на массу серы. Содержание колчеданной серы определяют обработкой пробы топлива разбав­ленной азотной кислотой и растворением в ней сульфатов, образовавшихся при окисле­нии колчедана азотной кислотой с последующим осаждением сульфат-иона в виде сернокислого бария, определением массы последнего и пересчетом его на массу серы. Со­держание колчеданной серы определяется по разности между содержанием серы, извлекаемой из топлива азотной кислотой, и водой.

Расхождения между результатами двух параллельных определений содержания серы в одной лаборатории не должны превышать: для угля с содержанием серы до 2% – 0,05%, свыше 2% – 0,1%. Расхождения между результатами определения содержания серы по дубликатам одной лабораторной пробы в разных лабораториях не должны превышать: для угля с содержанием серы до 2% – 0,1%, свыше 2% – 0,2%. Содержание серы ускоренным методом определяют по ГОСТ 2059-54.

Сущность этого метода заключается в сжигании невески угля в струе кислорода или воздуха при температуре 1150±50 °С, улавливании образовавшихся сернистых соединений раство­ром перекиси водорода и определении объема полученной в растворе серной кислоты титрованием ее раствором едкого кали. Расхождения между результатами двух параллельных определений содержания серы одной пробы для одной лаборатории не должны превышать 0,1%, для разных лабораторий – 0,2%.

ФОСФОР

Содержится в угле в незначительных количествах – 0,003-0,05% и яв­ляется вредной примесью, так как при коксовании переходит в кокс, а из кокса – в металл, придавая ему хрупкость. В донецких углях содержание фосфора колеблется в пределах 0,003-0,04%, в кузнецких и карагандинских – 0,01-0,05%. Фосфор определяется объемным или фотоколориметрическим методом по ГОСТ 1932-93.

Объемный метод заключается в окислении фосфора, содержащегося в пробе угля, в ортофосфорную кислоту с последующим осаждением фосфора в виде фосфорномо-либденовокислого аммония, растворении последнего в избытке титрованного раствора едкой щелочи, обратном титровании полученного раствора серной кислотой и вычис­лении процентного содержания фосфора по количеству раствора щелочи, израсходо­ванного для растворения осадка. Фотоколориметрический метод заключается в сжигании навески угля со смесью окиси магния и углекислого натрия (смесь Эшка), растворении спекшейся массы в кис­лоте, удалении кремниевой кислоты из раствора и фотоколориметрическом определе­нии фосфора в фильтрате.

Расхождения между результатами двух параллельных определений содержания фосфора не должны превышать:

При содержании фосфора:

  • до 0,01%… 0,001%

  • до 0,05%… 0,003%

  • до 0,1%… 0,005%

  • более 0,1%… 0,01%

Вычисление содержания фосфора производят на абсолютно сухую массу угля.

ЛЕТУЧИЕ ВЕЩЕСТВА

При нагревании углей без доступа воздуха образуются твер­дые и газообразные продукты. Выход летучих веществ является одним из основных показателей для классифи­кации углей по маркам и зависит от степени метаморфизма углей. С переходом к более метаморфизованным углям выход летучих веществ уменьшается. Так, выход летучих веществ на горючую массу Vг для бурых углей колеблется от 28 до 67%, для каменных углей – от 8 до 55% и для антрацита – от 2 до 9%. Выход летучих веществ для каменных и бурых углей определяется по ГОСТ 6382-65 по весовому методу, а для антрацита и полуантрацита Донецкого бас­сейна – по ГОСТ 7303-2001 по весовому методу, а для антрацита и полуантрацита Донецкого бассейна – по ГОСТ 7303-90 по объемному методу.

Сущность весового метода заключается в нагревании навески угля в закрытом крышкой фарфоровом тигле при температуре 850±25°С в течение 7 мин и определении потери в массе взятой навески. Выход летучих веществ вычисляется по разности между общей потерей в массе и потерей, происшедшей за счет испарения влаги и удаления углекислоты карбонатов при содержании последней в пробе более 2%. Расхождения между результатами определения выхода летучих веществ Vг не должны превышать 0,5% для углей с Vг менее 45% и 1,0% для углей с Vг>45%.

Сущность объемного метода заключается в нагревании навески антрацита и по­луантрацита при температуре 900±10°С в течение 15 мин и определении объема вы­делившегося газа в см3/г. Расхождения между результатами двух параллельных определений объемного вы­хода летучих веществ в см3/г по одной пробе не должны превышать 7% к меньшему из них.

На основании значений выхода летучих веществ и характеристики нелетучего остатка можно ориентировочно оценить спекаемость углей, а также предугадать поведение топлива в технологических процессах переработки и предложить рациональные способы сжигания.

ТЕПЛОТА СГОРАНИЯ

Теплота сгорания (Q, ккал/кг) является одним из основных показателей каче­ства углей. Стандартами и техническими условиями предусматривается средняя величина теплоты сгорания топлива на горючую массу по бомбе Qгб для угля, а для сланцев на абсолютно сухое топливо – Qсб. Теплоту сгорания определяют по ГОСТ 147-95.

Сущность метода заключается в сжигании навески топлива в калориметрической бомбе в сжатом кислороде и определении количества тепла, выделившегося при его сгорании. Теплота сгорания на горючую массу Qгб, определенная по бомбе, содержит, по­мимо теплоты, полученной от сжигания горючей части угля, теплоту, выделяющуюся при образовании и растворении в воде азотной кислоты, и скрытую теплоту парообра­зования при сгорании водорода, которая передается воде калориметра. Низшая теплота сгорания Qгн получается как разность между Qгб и теплотой, полученной в бомбе за счет кислотообразования и конденсации водяных паров, кото­рая в практических условиях сжигания угля не может быть использована.

Низшая теплота сгорания Qгн получается как разность между Qгб и теплотой, полученной в бомбе за счет кислотообразования и конденсации водяных паров, которая в практических условиях сжигания угля не может быть использована:

Qгн = Qгб – 22,5 (Sro + Srk) – aQгб – 54Нг,


где 22,5 – теплота, выделяющаяся при образовании серной кислоты в воде на 1% серы, перешедшей при сжигании угля в бомбе в сернистую кислоту, ккал; Sro + Srk – количество горючей серы, перешедшей при сжигании угля в бомбе в сернистую кислоту (в процентах), отнесенное на горючую массу пробы угля.

Низшая теплота сгорания угля на рабочую массу Qрн, выделяемая при сгорании топлива в промышленных топках, ниже Qгн, так как в рабочем топливе содержится балласт Бр = Wр + Aр и, кроме того, для испарения влаги требуется затратить тепло 6Wр;

Qрн для углей может быть вычислена по формуле:

Qрн = Qгн100 – Wp – Ap100 – 6Wp, ккал/кг,

где Qрн – теплота сгорания низшая на рабочую массу, ккал/кг; Qгн – теплота сгорания низшая на горючую массу, ккал/кг.

Для горючих сланцев Qрн – вычисляется по формуле

Qрн = Qгн100 – Wp – Wpиспр – COp2K100 – 6Wp – 9,7COp2K,

где 9,7COp2K – поглощение тепла при разложении содержащихся в сланцах карбонатов, ккал/кг.

УСЛОВНОЕ ТОПЛИВО

Ввиду того, что теплота сгорания углей отдельных месторож­дений, марок и сортов и других видов топлива различна, для удобства планирования потребности топлива, определения удельных норм и фактических расходов топлива, а также для возможности их сравнения введено понятие «условное топливо». За условное принято такое топливо, низшая теплота сгорания которого на рабочую массу Qрн составляет 7000 ккал/кг. Для перевода натурального топлива в условное и условного в натуральное пользуются калорийным эквивалентом, величина которого зависит от Qрн.

КАЛОРИЙНЫЙ ЭКВИВАЛЕНТ

Калорийный эквивалент Эк – это отношение низшей теплоты сгорания рабочего топлива к теплоте сгорания условного топлива, т. е.

Эк = Qрн7000.

Перевод натурального топлива Вн в условное Ву производится умножением количества натурального топлива на калорийный эквивалент: Ву = Вн*Эк.

Перевод условного топлива в натуральное производится делением количества условного топлива на калорийный эквивалент: Ву = Вн/Эк.

ТЕХНИЧЕСКИЙ ЭКВИВАЛЕНТ

Технический эквивалент применяется для сравнения различных углей и других ви­дов топлива с точки зрения их теплотехнической ценности и определения эквивалент­ных количеств при замене одного вида топлива другим. Технический эквивалент Эт – отношение полезно использованного количества тепла данного топлива к теплоте сгорания условного топлива. Полезно использованное тепло единицы массы топлива выражается произведе­нием низшей теплоты сгорания рабочего топлива Qрн на КПД установки. Таким образом, технический эквивалент, в отличие от калорийного, учитывает не только величину теплоты сгорания данного топлива, но и степень возможного тепло­технического использования, определяется по формуле:

Эт = QрнYк7000,

где Yк – КПД данной котельной установки в долях единицы; 7000 – теплота сгорания условного топлива, ккал/кг.

Технический эквивалент для одного и того же топлива всегда меньше калорийного эквивалента. Технический эквивалент практически используется при определении удельных норм и фактического расхода топлива.

Новые подходы к показателям качества угля

Россия славится запасами качественного угля. Несмотря на наличие перспективных залежей, сегодня отечественные крупные предприятия вынуждены гораздо жёстче следить за качественными показателями угольной продукции.

Всё потому, что зарубежные покупатели предъявляют к российскому товару повышенные требования. Как известно, стратегическая задача наших угольщиков — активней развивать экспортные поставки. Для выполнения всех требований потребителей лабораторный контроль характеристик продукта практически в круглосуточном режиме ведётся на всех этапах производства.

Какие методы используют на предприятиях для данных мероприятий? И хватает ли производителям и потребителям инструментов для правильной оценки качества и безопасности углей?

Фото: istradrova. ru

Качество определяет потребитель

Спектр использования угольной продукции очень большой: энергетика, металлургия, химическая промышленность, бытовые и другие нужны. Куда отправится та или иная партия товара — на изготовление прочных металлов или направиться в топку — решает его качество.

Учитывая, что и перечень качественных показателей угля немаленький, ведь это сложнейшее органоминеральное образование, свойства этого продукта определяют, исходя из потребностей той или иной промышленной отрасли.

К примеру, для того чтобы определить, подходит ли добытая партия для коксования, специалисты рассматривают более 30 различных показателей.

В основном же угольные свойства определяют по техническому и элементарному анализу. К первому относят: влажность, зольность, содержание летучих веществ, коксуемость, обогатимость, брикетируемость, содержание общей серы и теплоту сгорания. Второй способ выявляет содержание таких элементов, как кислород, водород, углерод, азот, фосфор и сера органическая.

Крупные горнодобывающие предприятия имеют собственный отдел технического контроля. Специалисты лабораторий отбирает пробы для исследований на всех производственных этапах: от забоя до слада. Многоступенчатая проверка позволяет компании принимать рациональное решение о том, кому, куда и что именно отправлять.

Кроме того, проводимые исследования помогают прогнозировать качество углей по каждому пласту на участках, ещё не вошедших в разработку.

Система подтверждения соответствия качественных характеристик угольной продукции давно регламентирована. Сертификаты на свой товар компании выдают в соответствии с ГОСТом. А перед тем, как продать кому-либо свою продукцию, предприятие сначала выпускает опытную партию, разрабатывает технические условия и передаёт их на Госэкспертизу. И только после подтверждения марки и качества Госэкспертизой уголь регистрируют, вносят в специальный реестр и допускают к промышленной поставке.

Угольщики отмечают, в их бизнесе всё, как в обычном магазине, — там покупатель сам решает какого качества и за какие деньги ему взять, к примеру, гречку. Так и здесь, нужна партия с определённым процентом зольности — такая и предоставляется. Потому и получатся, что качество определяет потребитель.

Контроль  качественных показателей

Самым качественным видом угля считают антрацит. Его используют как в энергетике, так и в химической промышленности и металлургии. Высокое содержание углерода позволяет антрациту выделять большое количество тепла. При этом горит он без запаха и пламени, а количество посторонних примесей в нём — минимально. Эти характеристики делают антрацит одним из лучших видов топлива.

И всё же наиболее значимым потребителем антрацита является металлургия, в отрасли им заменяют природный газ. Кроме того, антрацит используют для производства термоантрацита, который впоследствии применяют при изготовлении катодных блоков электролизеров.

Производители данного вида угольной продукции особенно тщательно отслеживают его качество. Ведь результаты технического анализа имеют большое значение для нормального функционирования угледобывающей и углеперерабатывающей промышленности.

«Определение качественных характеристик углей — поэтапная и трудоёмкая работа, требующая определённых знаний и навыков сотрудников отдела контроля качества», — поясняет начальник ОТК АО «Сибирский Антрацит» Ольга Яворовская.

По словам эксперта, контроль качества антрацитов на предприятии ведется на всех этапах геологоразведки, добычи, переработки и обогащения углей, отгрузки готовой продукции потребителям. В этой связи отдел технического контроля компании работает в круглосуточном режиме. В отделе трудятся свыше 80 человек.

В аттестованной углехимической лаборатории «Сибирского Антрацита» установлено современное оборудование от мировых производителей, таких как LECO, SNOL, Carbolite, Binder, А&D, Холмес. Применяется и оборудование отечественных производителей: ЗАО «Спецтехномаш», ОАО «Машиностроительный завод Растонг.Обнинск».

«Контроль качества углей начинается с системы операций (опробования) — отбора, обработки и анализа антрацита. Отбор и подготовка проб антрацитов в большей части осуществляется механическими способами, что позволяет более объективно определять качество антрацитов — их химические и физические свойства», — отмечает Ольга Яворовская.

Фото: corpmsp.ru

Сотрудники ОТК и углехимической лаборатории регулярно повышают свою квалификацию, добавляет эксперт, обучаются в профильных учебных заведениях.

Персонал работает по современным и актуальным методикам проведения испытаний согласно ГОСТ на оборудовании, проходящим своевременную аттестацию, поверку и калибровку в Центре стандартизации и метрологии. Для контроля стабильности результатов лаборатория выполняет работы по проведению внутрилабораторного контроля качества, а также подтверждает свои результаты в независимой лаборатории Западно-Сибирского Испытательного Центра, что даёт возможность говорить о высокой точности и достоверности результатов.

Несмотря на то, что классические способы оценки качества угля считаются самыми точными, сегодня общемировая тенденция — сокращать присутствие человека на вредном производстве за счёт технологий. Потому введение автоматических приборов актуально и в оценке качества угля.

Однако в нашей стране угольные ОТК могут применять современные методы только параллельно с классическими (ручными). Все потому что экспресс-анализы не внесены в соответствующие ГОСТЫ. В этой связи предстоит провести серьезную работу по внесению всех соответствующих методик в нормативы регламента.

К тому же отечественные разработки сильно отстают и почти все анализаторы и другие приборы, позволяющие массово определять показатели продукта, — импортные и потому стоят дорого.

Некачественные поставки

К слову, рынок металлургии слишком требовательный, потому здесь редко сталкиваются с проблемами некачественных поставок. Производством того же кокса занимаются, как правило, крупные холдинговые компании, они не только сами добывают уголь, но и сами же делают металл. В обмане по качественным характеристикам такие организации не заинтересованы. Гораздо сложнее рынок энергетики.

Но опять же, крупные игроки энергетического бизнеса застрахованы от плохих поставок собственными лабораториями, которые перепроверяют продукцию на входе. В первую очередь проблема касается поставок бурого угля для коммунально-бытовых и муниципальных нужд.

Но здесь вопрос скорее стоит не столько в качестве продукта, сколько в логистике поставок для государственных целей. Прямых поставок на мелкие муниципальные компании нет, и доставка угля сопряжена с большим количеством посредников, среди которых есть и недобросовестные. Потому отслеживать качество очень сложно. А сделать при котельной свою лабораторию, которая будет принимать партии, для государства слишком дорого.

В итоге о некачественной партии угля местные котельные узнают лишь при ее сжигании. Плохое топливо выделяет меньше тепла, а значит потребуется больше средств на его закупку. При этом доказать поставщику, что товар не соответствует требованиям, мелким предприятиям практически невозможно.

«Отсутствие унифицированных норм к оформлению требований в конкурсной документации к показателям качества продукции и входному контролю угля приводит зачастую к полной невозможности оспорить потребителю некачественные поставки.

В итоге предприятия (а это школы, дома престарелых, больницы, интернаты, местные котельные) вынуждены закупать дополнительное топливо и бесконечно судиться с поставщиками.

В регионах катастрофически не хватает испытательных лабораторий, которые могут осуществлять входящий контроль таких поставок, в отличии от крупных генерирующих компаний, где контроль обеспечивают производственные лаборатории», — поясняет заведующая лабораторией «Физико-химия углей» НИТУ «МИСиС», профессор, доктор технических наук Светлана Эпштейн.

По словам профессора, в их институт за помощью в оформлении документов даже обращались некоторые предприятия из регионов. В итоге, проработанная специалистами вуза документация позволила отсечь недобросовестных поставщиков.

Так или иначе, пока тендерная система на поставку топлива для госнужд остается примитивной, что даёт возможности нажиться на здоровье обычных людей недобросовестным предпринимателям.

Окисление — враг качеству

На сегодняшний момент многие предприятия, на которых осуществляется хранение углей, это, как правило, крупные ТЭЦ, недооценивают такой процесс как окисление продукции. Резервный срок хранения угля от трёх месяцев до полугода. Всё потому, что на поверхности он окисляется, и его качественные свойства, такие как калорийность, снижаются.

Падает теплота сгорания, в результате увеличивается удельный расход топлива, его приходится закупать, возрастают расходы и удельное количество отходов — а это дополнительный вред экологии.

В этой связи ученые НИТУ МИСиС разработали новые подходы к изучению механизма окисления углей. Полученные данные помогут правильно определять состояние углей при их добыче, хранении и применении.

«Это позволит дополнительно потребителям продукции прогнозировать изменение качества углей при хранении, а также риски самовозгорания углей. Для угольных предприятий, особенно разрабатывающих месторождения бурых углей, это возможность оптимизировать налоги на добычу полезных ископаемых в связи со склонностью углей к самовозгоранию.

В настоящее время проводятся масштабные работы по апробированию разработанных методов на углях различных месторождений РФ.

Эта работа сейчас получила новое развитие в связи с разработкой технических решений по применению растворов для обработки углей на предприятиях угольной генерации и при транспортировке углей для снижения окисляемости и для пылеподавления.

Для оценки эффективности таких мероприятий нами на практике успешно используются разработанные методы» — рассказала о результатах многолетних разработок Светлана Эпштейн.

Она добавила, что применяемая в настоящее время классификация углей по склонности к окислению была разработана ещё в 1950-70-х годах. Осуществляемое в её рамках соответствующее ранжирование углей базируется на чисто качественных подходах и не обеспечено ни методически, ни аппаратурно.

Уголь и экология

Как нам рассказали в пресс-службе Красноярского филиала «Сибирской Генерирующей Компании», средние показатели по углю с вагонов и со склада всегда идентичны. Потому проблемы потери теплоты сгорания из-за длительного хранения партий в своих лабораториях они не фиксировали.

Уголь на складах постоянно перемешивается и укатывается спецтехникой, поэтому точно установить срок его хранения достаточно сложно. Согласно законодательству, на складе каждой ТЭЦ должен быть стратегический запас топлива, которого хватит как минимум на две недели. Вагоны с новыми партиями угля приходят ежедневно, они могут разгружаться как сразу в систему топливоподачи, так и на склад», — пояснили специалисты пресс-службы «СГК».

По словам специалистов, на Красноярской ТЭЦ используют бурый уголь Бородинского разреза марки 2БР. Основное оборудование станции проектировалось под эту марку, поэтому её использование гарантирует оптимальную работу энергоблоков. Бурые угли Канско-Ачинского бассейна, к которому относится разрез, отличаются низкими показателями зольности при достаточно высокой теплотворной способности.

«Нормы по основным показателям следующие: не более 35% влаги, не более 16% золы и 0,4% серы на сухое состояние и средняя теплота рабочего сгорания 3600 ккал/кг. Относительно этих норм, качество поступающего на красноярские теплоэлектроцентрали угля стабильно высокое, что подтверждается многолетними исследованиями.

Средний показатель зольности угля по Красноярским ТЭЦ — от 5 до 8%, низшей теплоты рабочего сгорания — от 3900 до 4050 ккал/кг.

Разница характеристик обусловлена тем, что для каждой конкретной станции подбирается топливо с такими показателями, на котором её котолоагрегаты будут работать наиболее эффективно.

При этом учитываются конструктивные особенности котлов, система шлакоудаления, экологические аспекты и множество других деталей», — сообщили энергетики.

Фото: vuhin.ru

Весь поступивший в прошлом и текущем отопительных сезонах уголь признан соответствующим всем стандартам качества, отметили красноярские энергетики.

За последние три года в своей лаборатории они зарегистрировали лишь один случай, когда поставщику угля была предъявлена претензия по качеству. Тогда на ТЭЦ-3 поступила партия угля с повышенной зольностью. Поставщик признал несоответствие, объяснив ситуацию сменой пласта, и стал отгружать топливо для ТЭЦ с другого карьера.

Однако недостаточно только отслеживать качество угля.

Необходимо и сжигать его с соблюдением норм по выбросам, использовать современные системы очистки дымовых газов и контролировать эти выбросы.

Потому и винить только угольщиков в таком остром вопросе, как загрязнение воздуха, неправильно.

Снимать ответственность за некачественные поставки с производителей угля, конечно же, нельзя, но очевидно, что пока энергетические предприятия в нашей стране не начнут внедрять соответствующие мероприятия по снижению количества вредных выбросов, любой уголь будет опасен для жителей.

Тем временем в СГК сообщают о том, что делают все необходимое для улучшения экологических показателей.

«За последние 10 лет ТЭЦ Красноярска сократили объёмы выбросов на 9 427 тонн (35,6%) за счёт обновления природоохранного оборудования.

В настоящее время предприятия СГК работают в пределах установленных государственных норм, но для обеспечения дальнейшего снижения вредного воздействия на окружающую среду, прежде всего на атмосферный воздух, в СГК разработана программа экологической модернизации Красноярской ТЭЦ-1.

Кроме того, с 2015 по 2017 год на мощности ТЭЦ было переведено 7 красноярских котельных — три на правом берегу и 4 на левом.

Цель замещения котельных — в уменьшении количества низких источников выбросов и в снижении концентрации загрязняющих веществ в воздухе. Особенно это касается котельных, расположенных в жилой зоне, от вредного воздействия которых страдают жители близлежащих домов».

Текст: Ангелина Селина

Индекс качества угля и индекс производительности электростанции

Новые индексы для оптимизации производительности котла путем смешивания топлива, использования присадок и эксплуатационных корректировок  

информацию для определения оптимальной топливной смеси и использования присадок для улучшения тепловых и экологических характеристик системы. При расчете CQI используется информация о качестве топлива, полученная в результате анализа ASTM для тестируемого образца, в сочетании с информацией из базы данных Microbeam, чтобы получить единое значение индекса, которое можно адаптировать для конкретных установок.

Кроме того, Microbeam также обеспечивает расчет индекса производительности установки (PPI) на основе введенных рабочих параметров установки и качества топлива. Персонал предприятия может использовать эти данные для оптимизации работы котла, чтобы поддерживать поток шлака, минимизировать образование NOx и свести к минимуму осаждение золы.

Вот как работают CQI и PPI, также известные как «Инструменты». . .

Обзор – сжигание пылевидного угля

«Инструменты» можно использовать ежедневно для оптимизации работы топлива и установки, чтобы минимизировать выбросы и улучшить тепловые характеристики за счет:

  • Выбор топлива
  • Топливная смесь
  • Добавка добавка
  • Условия эксплуатации

Сотрудники Microbeam адаптируют «инструмент» (индекс CQI или PPI) для каждой установки (проектные/эксплуатационные параметры) и типы топлива (база данных).

Единственные входные данные, которые вам нужны, это содержание золы, соотношение B/A и содержание оксида натрия в золе.

Области применения

  • Сжигание – циклоны, пылевидное топливо и псевдоожиженные слои
    • Системы экологического контроля – ESP твердых частиц, тканевые фильтры; скрубберы SOx; NOx – постановка, СНКВ, СКВ
  • Газификация – уносимый поток, неподвижный слой, псевдоожиженный слой, транспортный реактор
    • Загрязнение охладителя синтез-газа, очистка горячего и теплого газа

Приложения – адаптированы для установки

Разработка приложений – адаптированы для вашей установки и топливных ресурсов

Разработка базы данных и алгоритмов для конкретных установок:

  • Свойства топлива
  • Топливная смесь
  • Проект установки
  • Условия эксплуатации установки

Пример выходных данных

  • Индексы качества угля – смешивание выбора топлива
    • Золообразование – разделение
    • Поток шлака – вязкость
    • Шлакование и засорение
    • Свойства твердых частиц
    • Эрозионный/абразивный износ
  • Показатели производительности электростанции — Условия эксплуатации — улучшенные тепловые и экологические характеристики
    • Образование NOx
    • Температура газа на выходе из печи
    • Применение мочевины
    • Заданное значение воздуха при перегреве
    • Избыток кислорода

Пример выходных данных

Демонстрация

Просмотр демонстрации индекса производительности предприятия (PPI):

Свяжитесь с нами, чтобы получить предложение для вашего предприятия

Dr. Steve Benson 7-0123 Microbeam2 Technologies Inc. 6530
Мобильный телефон: (701) 213-7070
[email protected]

Что должен измерять анализатор угля? И почему?

Элементные поперечные конвейерные анализаторы обеспечивают ежеминутный анализ качества критических технологических потоков для облегчения сортировки, смешивания и контроля разубоживания вне пласта. С помощью анализатора элементов можно контролировать качество, принимать упреждающие контрольные решения и повышать эффективность работы.

Элементный анализатор угля — это специализированный анализатор, который используется угольными электростанциями и производителями угля для помощи в упреждающем устранении отклонений в технологических процессах и обеспечения более однородных угольных смесей и улучшения качества топлива. В процессе смешивания углей различное качество смешивается после того, как они были добыты, чтобы соответствовать спецификациям, необходимым для предполагаемого применения. Важно, чтобы смешанный уголь соответствовал спецификациям качества, потому что решения по смешиванию влияют на общее количество каждого продукта, которое шахта может продать, а качественные характеристики продукта могут влиять на конечную стоимость продукта при продаже и удовлетворенность клиентов. клиент.

По данным Всемирной угольной ассоциации, уголь (который является ископаемым топливом) представляет собой

«горючую, осадочную, органическую породу, состоящую в основном из углерода, водорода и кислорода. Он сформирован из растительности, которая закрепилась между другими слоями горных пород и изменилась под действием комбинированного воздействия давления и тепла в течение миллионов лет, образовав угольные пласты…

Качество каждого угольного месторождения определяется:

    • Типами растительности, из которых добывается уголь
    • Глубины захоронения
    • Температура и давление на этих глубинах
    • Продолжительность образования угля в месторождении

Помимо углерода, угли содержат водород, кислород, азот и различные количества серы. Высокосортные угли имеют высокое содержание углерода и, следовательно, теплотворную способность, но низкое содержание водорода и кислорода. Низкосортные угли отличаются низким содержанием углерода, но высоким содержанием водорода и кислорода. Разные виды угля также имеют разное применение…. [включая] производство электроэнергии, производство стали, производство цемента и другие промышленные процессы, а также в качестве жидкого топлива».

Анализатор обычно использует технологию быстрой активации гамма-нейтронами (PGNAA) или импульсной активации быстрыми тепловыми нейтронами (PFTNA) и предназначен для установки вокруг существующей конвейерной ленты или на линии с системой отбора проб и анализа состава угля в в режиме реального времени. Анализатор потока отбора проб должен быть спроектирован таким образом, чтобы принимать сырье из системы отбора проб, контролировать поток через анализатор и измерять основные параметры качества угля, представляющие интерес для производителей угля и электростанций, работающих на угле.

В дополнение к углероду и кислороду существует дюжина других важных элементов, которые следует измерять и сообщать по мере движения угля по конвейеру. Они также включают следующие элементы:

 

Помимо анализа угля система управления качеством угля должна автоматически рассчитывать:

  • Теплота сгорания (ккал/кг, кДж/кг или БТЕ/фунт)
  • фунтов SO2 на миллион БТЕ
  • Летучие вещества
  • Фиксированный углерод
  • Температура плавления золы (на основе конкретных эмпирических соотношений заказчика)

Знание этих измерений в режиме реального времени позволяет производителям угля контролировать сортировку и смешивание углей, чтобы максимизировать запасы угля, соответствовать спецификациям качества, уменьшить изменчивость отгрузки, контролировать плавление золы и контролировать производительность обогатительной установки. Наличие этой информации особенно важно для производителей угля и коммунальных предприятий, где знание качества угля в режиме реального времени имеет решающее значение, включая такие приложения, как разгрузка, получение угля автомобильным и железнодорожным транспортом с использованием шнековых пробоотборников, а также на электростанциях для «как получено» и « как уволенные» приложения.