Угли Донецкого бассейна

Ниже изложены результаты определения истинной и эффек­тивной теплоемкости рядовых донецких углей от длиннопламен­ных до антрацитов и концентратов этих углей (табл. VII.1 и

VI. 2). Измерения проводились по методу диатермической обо­лочки с сухими пробами в интервале 20—1000° С при скорости нагрева 10° С/мин.

Таблица VII.1 Характеристика рядовых углей Донецкого бассейна, %

Шахта

Марка

Угля

Ас

Кг

Сг

Яг

(N + 0)г

Б. «Мирнодолннская»

Д

25,4

37,7

78,48

5,24

1,72

14,56

«Белореченская»

Г

34,7

38,8

82,39

5,34

2,15

11,12

Б. № 4—2-бис

Ж

25,1

32,8

85,19

5,27

1,92

7.60

Б. № 6—6-бис

К

25.1

20,2

88,40

4,54

2,57

4,49

№ 12 им. Дзержин­ского

ОС

25.2

19,3

89,74

4,47

3,05

2,74

Б. «Анненская»

Т

29,7

15,9

90,12

3,87

2,74

3,27

Б. № 1-бис им. 1 Мая

ПА

34,9

7.7

94,30

3,54

0,84

1,32

Б. № 12 «Основная»

А

22,9

4,2

94,92

2,68

0,63

1,76

Шахта

Марка угля

Лс

Оощ

V1′

Б. «Мирнодолинская»

Д

4,9

1,6

37,4

«Белореченская»

Г

4,9

2,1

37,2

Б. № 4—2-бис

Ж

5,9

1,8

30,9

Б. № 6’—6-бис

К

6,1

2,4

19,9

Л° 12 им. Дзержин­

Ского

ОС

7,7

2,8

18,7

Б. «Анненская»

Т

8,3

2,6

13,6

Б. № 1-бнс нм. 1 Мая

ПА

4,3

0,8

6,2

Б. № 12 «Основная»

А

3,4

0,6

3,9

Теплоемкость концентратов

На рис. 28 показаны сводные кривые температурной зави­симости эффективной теплоемкости концентратов углей Дон­басса [67].

В интервале 20—300° С для всех исследованных проб углей наблюдался практически линейный рост эффективной теплоем­кости, причем для полуантрацита и антрацита эта зависимость сохранялась до 400—450° С. Очевидно, что такая зависимость характерна только для абсолютно сухого угля. В противном случае в интервале 100—120° С обычно наблюдается эндотерми­ческий максимум, обусловленный испарением влаги.

На начальной стадии пиролиза, как известно, преобладают реакции деструкции, причем при умеренных температурах раз­рыву подвергаются связи, энергия которых сравнительно не­велика. Тем не менее, тепла, выделенного в протекающих па­раллельно реакциях синтеза, недостаточно для покрытия энер­гетического дефицита, поэтому процесс в целом является эн­дотермическим. Степень эндотермичности возрастает с увели­чением температуры, достигая максимума при переходе угля в пластическое состояние (первый эндотермический максимум).

Реакции поликонденсации, доминирующие в химических превращениях углеродистого материала после затвердевания пластической массы, как все агрегационные процессы, протека­ют с выделением энергии. Благодаря этому завершающая ста — дая пиролиза, как правило, характеризуется положительным тепловым эффектом, хотя реакции деструкции не прекраща­ются и после затвердевания пластической массы.

Все сказанное находит свое отражение в температурной за­висимости эффективной теплоемкости. С переходом угля в пластическое состояние на кривых эффективной теплоемкости концентратов углей от длиннопламенного до коксового обнару-

Угли Донецкого бассейна

Рис. 28. Температурная зависимость эффективной теплоемкости концент­ратов углей Донбасса:

1 — длиннопламенный; 2 — газовый; 3 — жирный; 4 —коксовый; 5 — отохценный спе­кающийся; 6 — тощнй; 7 — пОлуантрацнт; 8—антрацит

Живается четкий эндотермический максимум в интервале 420— 450°С. Менее четко этот максимум выражен в случае угля марки ОС при 475° С, а при пиролизе тощего угля, полуантра — цита и антрацита он вообще отсутствует. Затвердевание пласти­ческой массы отмечается на кривых СЭф(Т) вторым эндотерми­ческим максимумом при 570—580° С. С ростом стадии метамор­физма углей температурный интервал между первым и вторым эндотермическими максимумами уменьшается (см. рис. 28). Характерной особенностью рассматриваемых зависимостей яв­ляется также отсутствие первого эндотермического максимума при пиролизе углей, не переходящих в пластическое состоя­ние,— угли марок Т, ПА и антрацит.

При дальнейшем нагреве эффективная теплоемкость быстро снижается, достигая минимального значения при температуре 825—875° С. С увеличением стадии метаморфизма экзотермиче­ский минимум смещается к более высоким температурам: в

Случае антрацита он соответствует температуре 950° С. В то же время «глубина» экзотермической «впадины» остается более или менее постоянной.

Значения эффективной теплоемкости концентратов донецких углей приведены в табл. VII.3. В табл. VII.4 приведена истин­ная теплоемкость тех же проб. Она во всех случаях монотонно возрастает с повышением температуры.

Марка угля

Д

Г

Ж

К

Ос

Т

ПА

А

1,15

1,13

1,09

1,07

1,05

1,00

0,946

0,928

0,275

0,270

0.260

0,255

0,250

0.240

0,226

0,222

1,33

1,31

1,26

1,24

1,22

1,17

1,09

1,06

0,317

0,312

0,302

0,206

0,291

0,280

0,261

0,254

1,43

1,41

1,37

1,34

1,32

1,28

1,18

1,15

0,343

0.337

0,326

0,320

0,315

0,306

0,282

0,275

1,55

1,52

1,48

1,45

1,42

1,39

1,27

1,23

0,370

0,363

0,353

0,346

0,340

0,331

0,304

0,294

1,66

1,63

1.59

1,56

1,54

1,49

1,36

1,32

0,398

0,390

0,380

0,372

0,367

0,357

0,326

0,315

1,78

1.75

1,70

1,67

1,64

1,61

1,46

1,40

0,424

0,417

0,406

0,399

0,393

0,385

0,349

0,336

1.91

1,94

1,89

1,81

1,80

1,72

1,57

1.47

0,456

0,461

0,451

0,432

0,430

0,411

0,375

0,352

2,02

2,11

2,14

1,98

1,96

1,84

1,69

1,57

0,481

0,503

0,510

0,473

0,468

0,440

0.403

0,375

2,06

2,10

2,36

2,30

2,32

1,98

1,79

1,68

0,493

0,501

0,564

0,550

0,532

0,475

0,428

0,402

2,36

2,17

2,35

2,37

2,49

2,40

1,93

1,80

0,562

0,518

0,562

0,565

0,595

0,574

0,461

0,430

2,68

2,48

2,64

2,70

2,96

2,85

2,10

1,95

0,641

0,595

0,631

0,646

0,706

0,681

0,502

0,466

2,59

2,52

2,80

2,74

3,06

2,97

2,30

2,11

0,618

0,602

0,666

0,655

0,732

0,709

0,550

0.505

1,91

1,90

2,19

2,38

2,71

2,66

2,42

2,20

0,457

0,454

0,524

0,570

0,646

0,636

0,576

0,526

1,29

1,25

1,59

1,83

2,13

2,18

2,44

2,24

0,307

0,298

0,380

0,438

0,509

0,520

0,583

0,536

0,711

0,586

0,987

1,13

1,45

1,47

2,25

2,26

0,170

0,140

0,236

0,270

0,345

0,350

0,537

0,539

0,510

0,168

0,556

0,681

0,860

0,800

1,58

1,88

0,122

0,040

0,133

0,163

0,205

0,191

0,378

0,449

0,489

0,209

0,431

0,494

0,481

0,486

0,734

1,03

0,117

0,050

0,103

0,118

0,115

0,116

0,175

0,246

0,649

0,385

0,440

0,494

0,478

0,452

0,584

0,778

0,155

0,092

0,105

0,118

0,114

0,108

0,139

0,188

0,865

0,565

0,545

0,591

0,616

0,550

0.596

0,711

0,206

0,135

0,130

0,141

0,147

0,131

0,142

0,170

1,06

0,759

0,780

0,797

0,804

0,754

0,734

0,720

0,252

0,181

0,186

0,190

0,192

0,180

0.175

0,172

Истинная теплоемкость концентратов углей Донецкого бассейна

Тем-‘

Марка угля

Пера-

Тура,

Д

Г

Ж

К

ОС

Т

ПА

А

20

1.15

1,13

1,09

1,07

1,05

1,00

0,946

0,928

0.275

0,270

0,260

0,255

0,250

0,240

0,226

0,222

100

1,33

1,31

1,26

1,24

1,22

1.17

1,09

1,06

0,317

0,312

0,302

0,296

0,291

0,280

0,261

0,254

200

1,55

1,52

1,48

1,45

1,42

1,39

1,27

1,23

0,370

0,363

0,353

0,346

0,340

0,331

0,304

0,294

300

1,65

1,62

1,87

1,55

1,54

1,51

1,43

1,39

0,395

0,385

0,375

0,370

0,367

0,361

0,342

0,332

400

1,71

1,65

1,64

1,62

1,60

1,58

1,55

1,48

0,409

0,395

0,391

0,386

0,383

0,376

0.370

0,353

500

1.74

1,68

1,66

1,64

1,63

1,60

1,64

1,52

0,417

0,402

0,396

0,393

0,390

0,382

0,391

0,363

600

1,78

1,72

1,69

1,67

1,64

1,62

1,69

1,55

0.424

0,411

0,403

0,399

0,392

0,386

0,404

0,370

700

1,79

1,74

1.71

1,69

1,65

1,63

1,73

1.58

0,428

0,416

0,409

0,404

0,395

0,390

0,414

0,377

800

1,81

1,77

1,73

1,71

1,67

1,61

1,75

1,60

0,433

0,421

0,414

0,408

0,398

0,384

0,418

0,383

900

1,83

1,78

1.75

1,72

1,68

1,67

1,76

1,63

0,437

0,425

0,418

0,411

0,401

0,398

0,420

0,389

1000

1,85

1.79

1,76

1,74

1,69

1,67

1,77

1,64

0,442

0,429

0,421

0,415

0,404

0,400

0,422

0,391

П]

И м е ч а

И е. Числитель—<кДж/(кг-К), знаменатель — ккал/(кг • °С).

Таблица VII.5

Тепловые эффекты пиролиза и теплопотреблеиие концентратов донецких углей

Тепловой

Марка угля

Эффект

Д

Г

Ж

К

ОС

Т

ПА

А

Эндотерми­

Ческий

Экзотерми­

Ческий

Суммарный

Теплопот-

Ребление

—176,7

—193,8

—282,6

—287,2

—296,4

—274,2

—193,0

—187,6

—42,2

+347,1

—46,3

+358,8

—67,5

+317,8

—68,6

+280,5

—70,8

+285,5

—65,5

+273,0

—46,1

+205,6

—44,8 + 180,9

+82,9 + 170,4

+85,7 + 165,0

+75,9

+35,2

+67,0

—6.7

.+68,2

—10,9

+65,2

—1,26

+49,1

+12,6

+43.2

—6.7

+38,7

1494

+40.4

1436

+8.4

1547

—1.6

1583

—2,6

1559

—0,3

1560

+3,1

1508

—1,6

1500

356,8

343,1

369,6

378.2

372,3

372,5

360,1

358,4

В табл. VII.5 приведены тепловые эффекты и теплопотреб- ление процесса пиролиза концентратов донецких углей в ин­тервале 20—1000° С.

Теплоемкость рядовых углей

Характер изменения эффективной и истинной теплоемкости рядовых углей в целом тот же, что и в случае концентратов (табл. VII.6 и VII.7). Наблюдается линейный рост эффектив­ной теплоемкости до температур 250—300° С. Абсолютные зна­чения ее существенно ниже, чем для концентратов, что объяс-

Таблица VII.6

Эффективная теплоемкость рядовых углей Донецкого бассейна

Темпера­

Марка

Угля

Тура, °С

Д

Г

Ж

К

ОС

Т

ПА

А

20

1.11

1,00

1,07

1,05

0,950

0,855

0,795

0,830

0,265

0,240

0,255

0,250

0,227

0,204

0,190

0,198

100

1,24

1,13

1,20

1,18

1,08

0,980

0,913

0,950

0,295

0,270

0,286

0,281

0,258

0,234

0,218

0,227

150

1,32

1.21

1,27

1,26

1,16

1,06

0,989

1,03

0,315

0,290

0,304

0,300

0,277

0,253

0,236

0,245

200

1,39

1,30

1,35

1,33

1,24

1,14

1,06

1,10

0,352

0,310

0,322

0,318

0,297

0,273

0,254

0,263

250

1,36

1,38

1,43

1.41

1,33

1,22

1,14

1,18

0,325

0,329

0,342

0,337

0,317

0,292

0,273

0,282

300

1,55

1,46

1,51

1,49

1.41

1,31

0,917

1,26

0,370

0,349

0,361

0,356

0,336

0,312

0,219

0,301

350

1,65

1,55

1,64

1,61

1,49

1,38

1,29

1,34

0,393

0,370

0,392

0,385

0,356

0,330

0,308

0,320

400

1,77

1,66

1,83

1,75

1,58

1,47

1,36

1,42

0,421

0,397

0,436

0,417

0,378

0,351

0,325

0,338

450

1,79

1,71

2,02

2,00

1,75

1,59

1,47

1,50

0,427

0,408

0,481

0,478

0,418

0,381

0,352

0,358

500

1,98

1,87

2,18

2,22

2,06

2,00

1,67

1,66

0,475

0,446

0,521

0,529

0,491

0,478

0,399

0,398

550

2,48

2,40

2,68

2.86

2,60

2,70

2,00

2,00

0,591

0,574

0,640

0,683

0,621

0,635

0,477

0,477

600

3,13

2,88

2,88

3,24

2,96

3,11

2,38

2,28

0,748

0,689

0,689

0,772

0,706

0,742

0,567

0,54Ь

650

2,05

1,91

2,19

2,52

2,34

2,33

2,24

2,13

0,489

0,455

0,523

0,601

0,557

0,556

0,535

0,508

700

1,38

1,27

1,59

1,99

1,83

1,81

2,00

1,98

0,331

0,303

0,379

0,476

0,437

0,433

0,477

0,472

750

1,22

0,955

1,13

1,48

1,37

1,39

1,80

1,95

0,292

0,228

0,271

0,354

0,328

0,333

0,430

0,466

Продолжение табл. УІІ.6

Темпера­

Марка

Угля

Тура, сС

Д

Г

Ж

К

ОС

Т

ПА

А

800

0,732

0,808

0,885

0,790

0,966

0,996

1,30

1,87

0,175

0,193

0,211

0,189

0,231

0,238

0,311

0,446

850

0,730

0,795

0,837

0,770

0,862

0,892

1,03

1,50

0,174

1,190

0,200

0,184

0,206

0,213

0,245

0,359

900

0,816

0,870

0,904

0,837

0,938

0,914

1,05

1,28

0,195

0,208

0,216

0,200

0.224

0,218

0,252

0,306

950

0,995

1,02

1,05

0,984

1,07

1,02

1,15

1,15

0,238

0,243

0,250

0,235

0,257

0,243

0,274

0,274

1000

1,21

1,23

1,23

1,19

1,22

0,734

1,31

1.17

0,289

0,294

0,295

0,283

0,292

0,175

0,313

0,280

Примечание. Числитель — кДж/(кг-К), знаменатель — ккал/(кг • °С).

Таблица УП.7 Истинная теплоемкость рядовых углей Донецкого бассейна

Темпе­

Ратура,

°С

Марка угля

Д

Г

Ж

К

Ос

Т

ПА

А

20

1,11

1,00

1,07

1,05

0,950

0,855

0,795

0,830

0,265

0,240

0,255

0,250

0,227

0,204

0,190

0,198

100

1,24

1.13

1,20

1,18

1,08

0,980

0,913

0,950

0,295

0,270

0,286

0,281

0,258

0,234

0,218

0,227

200

1,39

1,30

1,35

1,33

1,24

1,14

1,06

1,10

0,332

0,310

0,322

0,318

0,297

0,273

0,254

0,263

300

1,49

1,38

1,43

1,42

1,36

1,29

1,22

1,26

0,356

0,330

0.34Г

0,339

0,325

0,308

0,291

0,301

400

1,53

1,43

1,45

1,49

1,41

1,35

1,33

1,35

0.365

0,342

0,346

0,355

0,337

0,323

0,317

0,325

500

1,55

1,47

1,46

1,53

1,42

1,39

1,39

1,40

0,370

0,350

0,349

0,365

0,340

0,331

0,331

0,334

600

1,56

1,49

1.47

1,55

1,43

1,40

1,42

1,41

0,372

0,356

0,351

0,370

0,342

0,335

0,339

0,336

700

1,57

1,51

1,48

1,56

1,44

1,42

1,44

1,42

0,374

0,360

0,353

0,372

0,344

0,340

0,345

0,338

800

1,57

1,51

1,49

1,57

1,45

1,44

1.47

1,42

0,376

0,362

0,355

0,374

0,346

0,343

0,350

0,340

900

1,58

1,52

1,50

1,57

1,46

1,45

1.48

1,43

0,378

0,364

0,356

0,375

0.348

0,345

0,353

0,341

1000

1,59

1,53

1,50

1,58

1,46

1,45

1,49

1,43

0,380

0,366

0,357

0,376

0,349

0,346

0,355

0,342

Няетсй высоким содержанием минеральных примесей, теплоем­кость которых ниже теплоемкости органической массы углей. Повышенная зольность рядовых углей приводит также к уве­личению значений эффективной теплоемкости при температу­рах 575—600°С, соответствующих разложению части минераль­ных примесей.

Меньшая доля органической массы в рядовых углях, по сравнению с органической массой концентратов, обусловливает меньшую экзотермичность высокотемпературных реакций; зна­чения эффективной теплоемкости при температуре выше 700° С заметно больше, чем в случае концентратов.

Истинная теплоемкость всех исследованных рядовых углей несколько ниже, чем теплоемкость концентратов (см. табл. VII.7).

Высокая зольность рядовых углей приводит к сдвигу эндо­термических реакций в сторону более высоких температур. На­пример, область эндотермического разложения рядового длин­нопламенного угля распространяется до 680°С против 665° С для концентрата того же угля.

В табл. УИ.8 приведены тепловые эффекты и теплопотреб — ление процесса пиролиза рядовых углей Донбасса.

Т а б л и ц а УП.8

Тепловые эффекты и теплопотребление процесса пиролиза рядовых углей Донецкого бассейна (20—1000° С)

Тепловой эффект

Марка угля

Д

Г

Ж

К

Ос

Т

ПА

А

Эндотермиче­

Ский

Экзотермиче­

Ский

Суммарный

—216,9

—206,0

—284,3

—296,4

—296,4

—286,4

—198,4

—218,1

—51,8

+211,0

—49,2 + 185,0

—67,9 + 145,3

—70,8 + 132,3

—70,8 + 116,0

—68,4 + 118,5

—47,4

+72,8

—52,1

+29,7

+50,4

—5,9

+44,2

—21,0

+34,7

—139,0

+31,6

—164,1

+27,7

—180,4

+28,3

—167,9

+17. 4

—125,6

+7,1 —188,4

—1.4

—5.0

—33,2

—39,2

—43,1

—40,1

—30,0

—45,0

Теплопотреб­

Ление

1569

1459

1596

1627

1602

1596

381,2

1527

1511

364,8

348,4

381,1

382,7

382,7

364,7

361,0

Примечание. Числитель — кДж/кг, знаменатель — ккал/кг.

Ваш отзыв

Рубрика: ТЕПЛОФИЗИКА ТВЕРДОГО ТОПЛИВА

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *