Каменный уголь. Большая энциклопедия нефти и газа

Cтраница 1

Насыпной вес угля определяется удельным весом угольного вещества и объемом свободных промежутков между угольными частицами.  

Насыпной вес угля связан с величиной тангенса угла естественного отко-с а его засыпи, которая зависит от коэффициента трения скольжения между угольными зернами. Угол естественного откоса измельченных до 0 - 3 мм углей составляет 40 - 45 С при влажности 6 - 8 %, а для более мелких зерен эта величина уменьшается до 16 С.  

Насыпной вес угля имеет большое практическое значение, так как он предопределяет площади напольных складов, объем бункеров для топлива на заводах, грузоподъемность железнодорожных вагонов при определенном их объеме и пр.  

Вычисленный насыпной вес угля имеет значение точной характеристики только при указании ситового состава данной партии топлива, а также при указании его влажности и зольности.  

Увеличение насыпного веса угля и умень-шение ширины камеры коксования вызывают увеличение распирания угля.  

Теоретически зависимость насыпного веса угля от влажности может быть объяснена следующим образом. Уголь - гидрофобное вещество, плохо смачивающееся водой. Гидрофильными свойствами обладают преимущественно минеральные частицы. Поэтому угольные частицы смачиваются в основном за счет минеральных частиц, расположенных на поверхности.  

Положение минимума насыпного веса угля в интервале влажности 6 - 10 % изменяется в зависимости от ситового состава угля. Для более тонкого измельчения минимум насыпного веса достигается лри более высоком значении влажности. Более тонкий помол увеличивает число контактов между частицами. Поэтому общее количество воды, которое может быть удержано капиллярными силами (мениски) в точках контакта, увеличивается.  

При наибольшей крупности насыпной вес угля возрастает с увеличением влажности. Даже здесь влага угля должна иметь небольшое влияние на плотность слоя угля, так как, если бы этого не было, насыпной вес повышался бы в том же процентном отношении, как и содержание воды. С уменьшением крупности частиц угля понижение насыпного веса при добавлении воды становится более заметным. Более значительная разница между насыпным весом влажного и сухого угля появляется при промежуточных размерах зернения угля, вероятно, потому, что мелочь вообще имеет очень малый насыпной вес, даже когда находится в сухом состоянии.  

ГОСТ Р 54246-2010
(ИСО 23499:2008)

Группа А19

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАСЫПНОЙ ПЛОТНОСТИ

Coal. Determination of bulk density

ОКС 73.040
ОКП 03 2000

Дата введения - 2012-07-01

Предисловие

Цели и принципы стандартизации в Российской Федерации установлены Федеральным законом от 27 декабря 2002 г. N 184-ФЗ "О техническом регулировании" , а правила применения национальных стандартов Российской Федерации - ГОСТ Р 1.0-2004 "Стандартизация в Российской Федерации. Основные положения"

Сведения о стандарте

1 ПОДГОТОВЛЕН Федеральным государственным унитарным предприятием "Институт горючих ископаемых - научно-технический центр по комплексной переработке твердых горючих ископаемых" (ФГУП "ИГИ") на основе собственного аутентичного перевода на русский язык стандарта, указанного в пункте 4

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 179 "Твердое минеральное топливо"

3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 23 декабря 2010 г. N 1045-ст

4 Настоящий стандарт является модифицированным по отношению к международному стандарту ИСО 23499:2008* "Уголь - Определение насыпной плотности" (ISO 23499:2008 "Coal - Determination of bulk density") путем изменения отдельных фраз (слов, значений показателей, ссылок), которые выделены в тексте курсивом**
________________
* Доступ к международным и зарубежным документам, упомянутым здесь и далее по тексту, можно получить, перейдя по ссылке ;
** В бумажном оригинале обозначения и номера стандартов и нормативных документов в разделе "Нормативные ссылки" приводятся курсивом, остальные по тексту документа - обычным шрифтом. - Примечание изготовителя базы данных.

5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ


Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодно издаваемом информационном указателе "Национальные стандарты", а текст изменений и поправок - в ежемесячно издаваемых информационных указателях "Национальные стандарты". В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ежемесячно издаваемом информационном указателе "Национальные стандарты". Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет

Введение

Введение

Уголь как сыпучая масса характеризуется насыпной плотностью. Эту величину определяют путем взвешивания единицы объема свободно насыпанного угля (без уплотнения).

Насыпная плотность угля - величина относительная. Это выражается в том, что результат определения зависит от условий проведения испытания, от конструкции и размеров аппаратуры, способа загрузки угля и т.д.

При одинаковых условиях проведения испытания величина насыпной плотности угля зависит от влажности, гранулометрического состава пробы, действительной и кажущейся плотности.

В зависимости от этих факторов насыпная плотность угля изменяется в относительно широких пределах.

Стандартный метод определения насыпной плотности может быть разработан только для узкого круга объектов испытания. В соответствии с этим настоящий стандарт распространяется на измельченные угли или смеси углей (шихту), подготовленные для загрузки в коксовые печи, и устанавливает методы определения насыпной плотности в стандартной аппаратуре. Регламентированы конструкция и размеры конуса (бункера), приемного сосуда (мерной емкости) и высота сбрасывания (или скорость падения) угля из конуса в сосуд.

По требованию настоящего стандарта одновременно с определением насыпной плотности угля проводят ситовой анализ и определение общей влаги.

Определение насыпной плотности угольной загрузки необходимо для расчета работы коксовых печей. Известно, что насыпная плотность угольной загрузки влияет на физико-химические свойства кокса и на производительность коксовых печей.

1 Область применения

Настоящий стандарт распространяется на измельченные каменные угли с размерами кусков менее 37 мм и устанавливает метод определения насыпной плотности углей или смеси углей (шихты), подготовленных для загрузки в коксовые печи. Определение насыпной плотности проводят путем засыпки материала в мерную емкость (контейнер) без уплотняющих усилий с использованием конуса (бункера).

Настоящий стандарт неприменим для определения насыпной плотности мелко измельченного или пылевидного энергетического угля и для определения насыпной плотности углей, хранящихся в штабелях.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ Р 52911-2008 (ИСО 589:2003, ИСО 5068-1:2007) Топливо твердое минеральное. Методы определения общей влаги

ГОСТ 2093-82 Топливо твердое. Ситовый метод определения гранулометрического состава

ГОСТ 10742-71 Угли бурые, каменные, антрацит, горючие сланцы и угольные брикеты. Методы отбора и подготовки проб для лабораторных испытаний

ГОСТ 17070-87 Угли. Термины и определения.

Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодно издаваемому информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по соответствующим ежемесячно издаваемым информационным указателям, опубликованным в текущем году. Если ссылочный стандарт заменен (изменен), то при пользовании настоящим стандартом следует руководствоваться заменяющим (измененным) стандартом. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.

3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены термины по ГОСТ 17070 .

4 Сущность метода

Сущность метода заключается в том, что пробу измельченного угля или шихты загружают в конус (бункер), расположенный на определенной высоте над приемным сосудом, объем и массу которого предварительно определяют. После быстрого открытия затвора конуса уголь поступает в приемный сосуд (мерную емкость). Поверхность угля в сосуде разравнивают планкой и сосуд с углем взвешивают.

Насыпную плотность рассчитывают как отношение массы свеженасыпанного угля к его объему.

5 Аппаратура

5.1 Мерная емкость (приемный сосуд) представляет собой контейнер в виде куба с ручками объемом (0,0284±0,000082) м (1 кубический фут), с внутренними размерами, равными 305 мм (1 фут). Емкость имеет жесткую конструкцию и гладкую внутреннюю поверхность. Точный объем емкости (м) определяют, используя воду с известной плотностью.

Мерную емкость изготавливают из металла такой толщины, чтобы обеспечить достаточную прочность стенок и дна в условиях опыта. Минимальная рекомендуемая толщина стенок равна 3 мм.

Примечание - Внутренние размеры куба могут быть округлены с допустимым отклонением до 300 мм. Объем контейнера в этом случае составит приблизительно 0,027 м. Важно знать точный объем мерной емкости, т.к. эта величина является определяющей при расчете насыпной плотности угля.

5.2 Конус предназначен для наполнения углем мерной емкости (см. рисунок 1). Размеры конуса: высота 610 мм, внутренний диаметр верхней части 510 мм, диаметр круглого отверстия на дне конуса 115 мм. Подвижный клапан конуса состоит из задвижки, которая представляет собой передвижную пластину, и опоры, приваренной к основанию конуса таким образом, чтобы клапан мог легко открываться и закрываться при движении задвижки по направляющим опоры. Конус помещают в каркас типа треноги, верхняя часть которого представляет собой кольцо с внутренним диаметром 460 мм. Конус вставляют в каркас таким образом, чтобы расстояние от верхней части задвижки до дна мерной емкости составляло 560 мм (см. рисунок 1).

а) аппарат в сборе

1 - высота конуса; 2 - высота от железной задвижки до дна мерной емкости; 3 - мерная емкость; 4 - гайка регулировочная; 5 - гайка фиксирующая; 6 - болт М16; а - сталь 1,6 мм; b - трубка с наружным диаметром 18 мм

Рисунок 1 - Аппарат для определения насыпной плотности угля с помощью конуса

5.3 Выравнивающая планка представляет собой узкую стальную полосу с приблизительными размерами 760х40х5 мм.

5.4 Устройство для взвешивания представляет собой платформу для взвешивания до 100 кг груза с пределом допускаемой погрешности 0,05 кг.

6 Приготовление пробы

6.1 Пробу измельченного угля приготавливают в соответствии с ГОСТ 10742 .

Во время приготовления пробы для определения насыпной плотности накапливаемые порции пробы должны храниться в герметично закрытом контейнере для предотвращения потери влаги. Минимальная масса пробы для определения насыпной плотности составляет 150 кг. Этого количества достаточно для проведения четырех испытаний и определения общей влаги.

6.2 Пробу угля для определения насыпной плотности тщательно перемешивают и делят, без измельчения, на четыре порции по 34 кг каждая в соответствии с ГОСТ 10742 . Эту операцию проводят по возможности быстро для предотвращения потерь влаги и насыпную плотность угля определяют немедленно. Если испытание нельзя провести сразу, пробы хранят в герметичных водонепроницаемых контейнерах с плотно закрытыми крышками, причем пробы до испытания должны минимально соприкасаться с воздухом.

Примечание - Если проба состоит из угольной мелочи и в ходе испытания содержание общей влаги изменяется, расхождение между результатами определения насыпной плотности может быть значительным. Результат определения общей влаги должен быть представительным для пробы, приготовленной для определения насыпной плотности угля (раздел 6).

7 Проведение испытания

7.1 Конус, вставленный в каркас-треногу, помещают на горизонтальную поверхность (на металлическую пластину или на пол). Подготовленную пробу (раздел 6) размещают на ровной поверхности и осторожно разравнивают лопатой или совком так, чтобы толщина слоя угля была около 100 мм. Следует избегать надавливания на уголь тыльной стороной лопаты или совка. Затем последовательно набирают полную лопату или совок угля из равномерно распределенных точек на поверхности угля и осторожно ссыпают его в конус, подходя к нему с разных сторон. Это предотвратит сегрегацию и уплотнение угля во время заполнения конуса. Загружают в конус около 34 кг угля.

7.2 Центр предварительно взвешенной мерной емкости (5.1) располагают под клапаном конуса. Затем полностью открывают задвижку клапана, весь уголь высыпается в емкость и пересыпается через край. Если увлаженный уголь не высыпается свободно из бункера, осторожно проталкивают сверху вниз сквозь уголь выравнивающую планку (5.3).

7.3 После заполнения мерной емкости (5.1) осторожно удаляют излишки угля с одновременным выравниванием его поверхности движением выравнивающей планки (5.3) в горизонтальной плоскости с ее опорой на края мерной емкости. При этом следят за тем, чтобы все углы мерной емкости были заполнены углем. Следует избегать сотрясения или передвижения наполненной емкости до тех пор, пока не будет удален весь лишний уголь. Мерную емкость помещают на платформу для взвешивания (5.4) и взвешивают с пределом допускаемой погрешности 0,05 кг. Разность массы наполненной и пустой емкостей представляет собой массу неуплотненного угля.

7.4 Проводят определение содержания общей влаги и гранулометрического состава. Результат определения влаги включают в протокол испытаний. Туда же включают результаты ситового анализа для правильной интерпретации величины насыпной плотности. Определение влаги проводят методом, регламентированным в ГОСТ Р 52911 , а ситовой анализ - по ГОСТ 2093 .

8 Обработка результатов

Насыпную плотность угля , выраженную в кг/м, в расчете на сухое состояние угля, рассчитывают по формуле

где - масса чистой сухой мерной емкости, кг;

- масса наполненной мерной емкости, кг;

- объем чистой сухой мерной емкости, м;

- общая влага угля, %.

Насыпную плотность угля , выраженную в кг/м, в расчете на рабочее состояние угля, рассчитывают по формуле

Каждый результат определения насыпной плотности, выраженный в кг/м, рассчитывают с точностью до десятых долей.

Результат определения насыпной плотности, внесенный в протокол испытаний, представляет собой среднеарифметическое значение результатов двух параллельных определений, рассчитанное с точностью до целого числа.

9 Прецизионность

Прецизионность метода характеризуется повторяемостью и воспроизводимостью полученных результатов.

9.1 Повторяемость

Результаты двух параллельных определений, проведенных в одной лаборатории одним и тем же исполнителем, с использованием одной и той же аппаратуры на представительных образцах, взятых из одной и той же пробы для испытания, не должны отличаться друг от друга более чем на 10,0 кг/м.

Если результаты отличаются друг от друга более чем на 10,0 кг/м, проводят два дополнительных определения. Если вторая пара результатов имеет удовлетворительную повторяемость, то первую пару результатов отбрасывают и конечный результат рассчитывают, исходя из второй пары определений.

Если расхождение результатов обеих пар определений превышает 10,0 кг/м, то для получения конечного результата рассчитывают среднее значение результатов четырех определений, при этом разница между минимальным и максимальным результатами должна быть менее 13,0 кг/м. В противном случае все результаты аннулируют, выясняют и устраняют причину получения некорректных результатов и проводят два новых определения.

9.2 Воспроизводимость

Невозможно определить величину воспроизводимости результатов определения насыпной плотности угля в разных лабораториях, поскольку при перевозке проб возможно измельчение угля. Изменение гранулометрического состава пробы приведет к изменению результатов определения насыпной плотности угля.

10 Протокол испытаний

Протокол испытаний должен содержать следующую информацию:

б) идентификацию пробы;

в) результаты испытания, рассчитанные на сухое и рабочее состояния пробы;

Электронный текст документа
подготовлен АО "Кодекс" и сверен по:
официальное издание
М.: Стандартинформ, 2012

Веса угля. 

Вес единицы объема дробленого угля, загруженного в какую-нибудь емкость, называют насыпным весом . Насыпной вес угля определяется удельным весом угольного вещества

Примечание В табл. 1 Д - насыпной вес углей, равный для vNb 7 - 0,19, для 1 и № 5 - 0,18 и для № 9 - 0,43 г/сж соответственно, кажущиеся удельные веса б равны 0,32, 0,38 и 0,70 г/см. 

При наибольшей крупности насыпной вес угля возрастает с увеличением влажности. Даже здесь влага угля должна иметь небольшое влияние на плотность слоя угля, так как, если бы этого не было, насыпной вес повышался бы в том же процентном отношении, как и содержание воды . С уменьшением крупности частиц угля понижение насыпного веса при добавлении воды становится более заметным. Более значительная разница между насыпным весом влажного и сухого угля появляется при промежуточных размерах зернения угля, вероятно, потому, что мелочь вообще имеет очень малый насыпной вес, даже когда находится в сухом состоянии . Несмотря на различную крупность , увеличение насыпного веса при высоком процентном содержании воды было настолько небольшим, что оно почти не принималось в расчет. 

Насыпной вес угля имеет большое практическое значение , так как он предопределяет площади напольных складов, объем бункеров для топлива на заводах, грузоподъемность железнодорожных вагонов при определенном их объеме и пр. 

Вычисленный насыпной вес угля имеет значение точной характеристики только при указании ситового состава данной партии топлива, а также при указании его влажности и зольности. Насыпной вес дробленой угольной шихты , засыпаемой в коксовую печь , можно определять в деревянной модели печной камеры . Для правильного расчета насыпного веса шихты необходимо. засыпать уголь в модель в строгих условиях нормальной загрузки в коксовую камеру . Эти условия чрезвычайно трудно соблюдать, и поэтому в последнее время насыпной вес шихты определяют прямо в коксовых печах , вычисляя объем загрузки в камере по габаритам печи. Обычно насыпной вес коксовой шихты берут как средний из нескольких десятков загрузок. 

Не.,меньшее значение на величину насыпного веса угля имеет фактор влажности угля. По содержанию влаги различают три понятия насыпного веса  

Технологическая группа углей Снижение насыпного веса углей, % 

    Наиболее существенно на насыпной вес влияет влажность смеси . Исследованиями установлено, что минимальному насыпному весу измельченного угля соответствует влажность 6-10%. Зависимость насыпного веса угля от влажности показана на рис. 6. 

Что мы хотим узнать сегодня узнать? Сколько весит 1 куб каменного угля, вес 1 м3 каменного угля? Нет проблем, можно узнать количество килограмм или количество тонн сразу, масса (вес одного кубометра, вес одного куба, вес одного кубического метра, вес 1 м3) указаны в таблице 1. Если кому-то интересно, можно пробежать глазами небольшой текст ниже, прочесть некоторые пояснения. Как измеряется нужное нам количество вещества, материала, жидкости или газа? За исключением тех случаев, когда можно свести расчет нужного количества к подсчету товара, изделий, элементов в штуках (поштучный подсчет), нам проще всего определить нужное количество исходя из объема и веса (массы). В бытовом отношении самой привычной единицей измерения объема для нас является 1 литр. Однако, количество литров, пригодное для бытовых расчетов, не всегда применимый способ определения объема для хозяйственной деятельности. Кроме того, литры в нашей стране так и не стали общепринятой "производственной" и торговой единицей измерения объема. Один кубический метр или в сокращенном варианте - один куб, оказался достаточно удобной и популярной для практического использования единицей объема. Практически все вещества, жидкости, материалы и даже газы мы привыкли измерять в кубометрах. Это действительно удобно. Ведь их стоимость, цены, расценки, нормы расхода, тарифы, договора на поставку почти всегда привязаны к кубическим метрам (кубам), гораздо реже к литрам. Не менее важным для практической деятельности оказывается знание не только объема, но и веса (массы) вещества занимающего этот объем: в данном случае речь идет о том сколько весит 1 куб (1 кубометр, 1 метр кубический, 1 м3). Знание массы и объема, дают нам довольно полное представление о количестве. Посетители сайта, спрашивая сколько весит 1 куб, часто указывают конкретные единицы массы, в которых им хотелось бы узнать ответ на вопрос. Как мы заметили, чаще всего хотят узнать вес 1 куба (1 кубометра, 1 кубического метра, 1 м3) в килограммах (кг) или в тоннах (тн). По сути, нужны кг/м3 или тн/м3. Это тесно связанные единицы определяющие количество. В принципе возможен довольно простой самостоятельный пересчет веса (массы) из тонн в килограммы и обратно: из килограммов в тонны. Однако, как показала практика, для большинства посетителей сайта более удобным вариантом было бы сразу узнать сколько килограмм весит 1 куб (1 м3) каменного угля или сколько тонн весит 1 куб (1 м3) каменного угля , без пересчета килограмм в тонны или обратно - количества тонн в килограммы на один метр кубический (один кубометр, один куб, один м3). Поэтому, в таблице 1 мы указали сколько весит 1 куб (1 кубометр, 1 метр кубический) в килограммах (кг) и в тоннах (тн). Выбирайте тот столбик таблицы, который вам нужен самостоятельно. Кстати, когда мы спрашиваем сколько весит 1 куб (1 м3), мы подразумеваем количество килограмм или количество тонн. Однако, с физической точки зрения нас интересует плотность или удельный вес. Масса единицы объема или количество вещества помещающегося в единице объема - это объемная плотность или удельный вес. В данном случае объемная плотность и удельный вес каменного угля. Плотность и удельный вес в физике принято измерять не в кг/м3 или в тн/м3, а в граммах на кубический сантиметр: гр/см3. Поэтому в таблице 1 удельный вес и плотность (синонимы) указаны в граммах на кубический сантиметр (гр/см3)

Залежи угля формируются в недрах земли. Происходит это, за счет накапливания растительных остатков, подвергающихся разложению и давлению горных пород. Наиболее пригодная среда для залегания ископаемого - болотистая торфяная местность, образовавшаяся при сдвигах тектонической плиты. Каменный уголь, претерпевает существенные химические изменения в своей структуре - обогащается углеродом и теряет влагу, кислород и летучие вещества. Минеральные примеси угля, представлены углеобразователями и минеральными новообразования. Они принимают форму тонкой дисперсии, кристалликов, тонких прослоек линз и конреции. В следствии сложных процессов образуется твердая горючая форма, черного цвета.

КУ имеет ряд физический особенностей, он:

Согласно, приведенным выше данным, вес 1 м3 каменного угля, составляет от 1200 кг/м³ до 1500 кг/м³. КУ пригоден для промышленного использования, при условии >30% зольности.

Наиболее важным критерием для данного полезного ископаемого выступает - теплота сгорания. КУ отличается высокой теплоотдачей, влажная беззольная масса выделяет - порядка 23,8Мдж/кг или 5700ккал/кг. Состав КУ зависит от места образования залежей, и имеет ряд сложных компонентов:

Сфера применения каменного угля.

КУ широко применяется во многих сферах производства:

Расчеты объёмов и массы каменного угля.

Ввиду обширного использования полезных ископаемых, существует обоснованная необходимость, знать объёмный вес угля каменного. Удельный вес каменного угля различают на 2 типа:

В промышленных целях, для расчета потребности в топливном компоненте, такое деление чрезвычайно важно.

Удельный вес угля каменного , имеет следующую формулу расчета:

УВКУ = Вес твердых частиц ⁄ Объем твердых частиц

УВ имеет свойство меняться, в зависимости от вида угольной породы, расчеты его изменений, приведены в таблице.