1.煤炭是怎样生成的?
煤炭从某种意义上来说是地壳运动的产物。远在几亿年前的古生代、中生代和几千万年前的新生代时期,大量植物的遗体,经过复杂的生物化学和物理化学作用转变为煤,这个过程称为成煤作用。成煤作用过程分成两个阶段,第一阶段植物在浅海或沼泽湖泊中大量繁殖,经微生物的化学作用,低等植物形成腐泥,高等植物形成泥炭;第二阶段泥炭和腐泥因地壳运动下沉,长期受高温(地球热度)、高压(地球岩层压力)作用形成煤,这一过程也叫煤化阶段。煤化过程是一个增碳化过程,是一个由低级向高级逐渐变化的过程,即煤化作用不断加深,泥炭逐渐变成褐煤、烟煤和无烟煤。
据我国煤炭有关部门统计资料显示,几个主要的聚煤时期的煤量占已探明的储量分别是:石炭纪占27.5%,二叠纪占30.4%,侏罗纪占38.8%,第三纪占2.8%,其他占0.5%。
2.什么叫做基?常用的燃煤基有哪几种?
在工业生产或科学研究中,有时为某种目的将煤中的某些成分不计进去而重新组合,然后计算其组成百分含量,这种组合体称为基。换句话说,就是指以什么状态的煤来表示化验结果。常用的燃煤基有收到基、空气干燥基、干燥基和干燥无灰基四种。此外,还有恒湿无灰基,见下表。
各种燃煤基的状态 燃煤基 收 到 燃煤状态 收到时的燃煤 燃煤含有组成 表面水分、空干基水分、灰分、挥发分、固定碳 达到与环境湿度平衡时空干基水分、灰分、挥发分、空气干燥 的燃煤 固定碳 在105~1100C下干燥后干 燥 挥发分、灰分、固定碳 的假想燃煤 干 燥 扣除水分和8150C下燃挥发分、固定碳 无灰基 烧后灰分质量的假想燃煤 从在300C、相对湿度为恒 湿 970C下达到平衡的煤中扣水分(饱和)挥发分、固定碳 无灰基 除在8150C下燃烧后灰分质量的假想燃煤
3.电厂常用的燃料油有哪些品种?
电厂常用的液体燃料主要有渣油、裂化重油与燃料重油,有时也辅以原油
或轻柴油。
渣油 来源于减压蒸馏塔底部的残油,其主要成分为重质高分子烃类和大
量胶状物质,硫分含量一般比原油多,不含碳素质,故不易发生雾化喷嘴结焦或阻塞的现象。
裂化重油 来源与石油裂化后的残留物,它主要是由高分子结合的产物—
胶状质和沥青质结合成的黑色固体物,此外,还含有部分未分解的石油产品。
裂化重油的粘度较渣油小,但喷雾燃烧时因容易产生焦结而使喷嘴堵塞。 燃料重油 燃料重油一般是渣油和裂化残油或蜡油调制而成的一种混合
油品。根据不同锅炉的技术要求,按不同比例,可以制成多种混合油品。 原油 从油田开采出来且经脱水的一种粘稠状液体,呈黑褐色,含有以烃
类为的多种有机化合物,其中有低分子的烃类化合物,因此,其闪点和燃点均较低。原油含水分一般较石油产品多,机械杂质也较多,因此,在运输、贮存和使用中更要采取防火、防爆及防堵等措施。
轻柴油 是在原油蒸馏中继煤油之后的一种馏分,通常无色透明,几乎不
含水分及机械杂质,闪点不大于50~600C,多数情况下含硫量小于1%。火电厂有时作为点火或辅助燃烧用。
4.使用机械天平要注意哪些事项?
正确使用天平不仅能延长其使用寿命,而且还能保证称量准确。因此,在
使用天平时应注意下列事项:
(1) 使用天平,房间温度不能太低,天平室的温度应在180C以上为宜。 (2) 机械天平移动位置后,须重新校正。
(3) 使用天平前应检查天平水准器,看天平是否处于水平状态,各部位是
否正常。
(4) 每次称量时,应将天平关闭,待天平停止摆动并稳定后,再加减砝码
或取放物体。
(5) 天平开启和关闭时动作要轻缓,切不可用力过猛。开启时先将制动器
旋钮转动约300,此时手不离开,稍停一下,而后旋到底。关闭天平时要一次完成。
(6) 不要轻易开启天平前门。取放物品或砝码要尽量使用侧门,并用长镊
子,避免因手伸入天平内而影响天平内的温度。
(7) 不要将过冷或过热的物体放在天平旁边,更不允许称量过冷或过热的
物体。
(8) 称量物体时,必须使用容器。对有吸湿性、腐蚀性、挥发性的物体,
称量时要放入密闭的容器内。天平内应放有干燥剂,干燥剂失效时要及时更换。禁止用腐蚀性物质作干燥剂。
(9) 在天平开启时,严禁往秤盘上取放物体或砝码。被称物体或砝码应放
在秤盘中央,其质量最好不超过最大称量范围的75%~85%。
5.使用电子天平要注意哪些事项?
电子天平在使用中除了遵守机械天平的注意事项外,还应注意下列事项: (1) 电源线必须有可靠的接地线。
(2) 天平放置的位置必须远离用强电设备。 (3) 电源电压要符合规定要求,且要稳定。
(4) 当连接或断开电子天平与其他设备时,应先断开电源。 (5) 初次使用天平时,应预热4h以上。 (6) 天平长期不用时,应定期通电。
(7) 为确保电子天平称量准确可靠,使用2~3h后应重新校正一次。
6.使用压力气瓶时要遵守哪些安全事项?
使用压力气瓶要严格遵守下列规定:
(1) 压力气瓶使用时要放在专用的移动车中或直立固定好,并避免阳光
暴晒和剧烈振动。压力气瓶要涂有规定颜色的标志。
(2) 压力气瓶上的压力表要专用,安装时要拧紧螺扣;开启气瓶时,人
要站在气瓶主气门的侧面,若发现漏气要立即检修。
(3) 压力气瓶和压力表要按照有关规定定期进行安全技术检验。 (4) 贮存压力气瓶时要把氧气和可燃气严格分开存放,并远离明火至少
10m以上。用后的压力气瓶要剩余一定压力,一般不低于0.3MPa。 (5) 使用氧气瓶时要有专用的工具。专用工具不得玷污油类物质,操
作人员也不得穿用带有油类的工作服或手套。
7.硅碳管有什么特性?使用时应注意哪些事项?
硅碳管是石英、石墨和水玻璃混合压制成型后通电加热到12000C以上烧制而成的。它是一种高温发热元件,它的电阻值随着温度的变化而变化,是一种非线性电阻,从室温到8500C,电阻由大变小,8500C以后到13500C,电阻又由小变大。硅碳的最高使用温度为13500C,可在15000C下短时间使用,但会缩短使用寿命。硫、氯、氮等在高温下对硅碳管有侵蚀作用或导致其分解。此外,在高温下碱性氢氧化物、氧化物、硼化物及某些硅酸盐易与碳化硅发生化学反应而使硅碳管损坏。因此,在使用硅碳管时必须装有内套管,一般可用气密性刚玉管,以使被加热物体所产生的气体或熔融物不至于与硅碳管直接接触,从而达到保护硅碳管的目的。
市售硅碳管有两端引线的单螺纹管和一端引线的双螺纹管两种。在使用双螺纹管时要注意两条引线的接线卡子不要接触,以防止短路。同时,电极卡子也不宜拧得过紧,以免硅碳管断裂。
8.煤质化验室常用热电偶有哪几种类型?
煤质化验室常用热电偶有如下几种类型:
(1)铂铑10—铂热电偶:以含铑10%(或13%)的铂铑合金作正极,纯铂丝作负极,分度号为S。适合于氧化性和中性介质中使用,一般条件下可测量的温度范围为-200C~13000C,在良好的条件下,短期测量可达16000C。热电偶丝的直径一般不超过0.5mm。该电偶不宜在还原性物质及侵蚀性物质气氛中使用,为防止电偶不受外来物质的侵害,使用时必须加装保护套管。 (2)铂铑30—铂铑6热电偶:分度号为B,以铂铑30为正极,即铂70%,铑30%;铂铑6为 负极,铂为94%,铑为6%。测温范围为300~16000C,短期使用时,可测量18000C高温。
(3)镍铬—镍铝(硅)热电偶:分度号为K,正极为镍铬合金,其成分为镍89%、铬9.8%、铁1%、锰0.2%;负极为镍铝合金,其成分为镍94%、铝2%、镁2.5%、硅1%。该热电偶测量的最高温度随偶丝直径的增加而升高。偶丝直径为0.5mm,长期使用温度为8000C,短期使用最高温度为9000C。偶丝直径为0.8mm或1mm时长期使用温度为9000C,短期使用温度为10000C;直径为1.2mm或1.5mm时,长期使用温度为10000C,短期使用温度为11000C等等。它是化验室最常用的一种热电偶。
(4)镍铬—考铜热电偶:分度号为E。长期使用温度为6000C,短期使用温度为8000C。
(5)铜—康铜热电偶:分度号为T。只适用于-200~4000C范围内测温,偶丝直径为1mm时长期使用温度为2500C,短期使用温度为4000C。直径0.5mm时长期使用温度为2000C,短期使用温度为2500C。
9.什么叫做采样?
为了化验或检测一批(值、堆)煤炭的质量,而按规定方法从整批(值、堆)煤炭中采取少部分煤作为煤样,这一少部分煤样在物理和化学性质上必须能代表该批(值、堆)煤炭的平均煤质特性,这一采取煤样的过程称为采样。采样、制样和分析化验是获得正确可靠结果的三个重要环节。采样是第一道工序,如果采取的煤样无代表性,则即使制样和化验再准确也是毫无意义的。许多试验证明,若以方差表示误差,则采样给结果最终结果带来的误差约占4/5。制样和化验约占1/5。因此,采样是取得可靠试验结果的最重要环节。
10.什么叫做机械采样?
机械采样从广义上来说,是指利用专门设计的机械设备来完成由人工操作的采样的制样的全过程。对于不均匀性大的散状煤炭物料,它是能采到有代表性煤样的最好采样手段。,凡具有采样和制样功能的,并符合其相关技术标准要求的机械设备,通称为机械采制样装置。有时也简称机械采样装置。火电厂使用的机械采样装置有两大类,一类是安装在带式输送机上用来采取入炉煤煤样的,另一类安装在贮煤场附近用来采取入厂煤煤样的。此外,有些靠海运的火电厂为采取入厂煤煤样,将机械采样装置安装在码头上的带式输送机上。这两类机械采制样装置,除了采样器部分不同外,其制样部分基本上都是相同的。
11.制样室内一般备有哪些制备煤样的设备? 火电厂燃煤制样室应备有下列制样设备:
(1) 破碎设备:适用于制样的破碎机有颚式、锤式破碎机、对辊破碎机、钢制
棒(球)磨机、密封式研磨机以及各种缩分机相结合的联合破碎缩分机等。 (2) 缩分设备:适用于制样的缩分机,有不同规格的二分器(包括敞开式和密
闭式)和各种机械缩分器等。 (3) 筛分设备:包括筛子和机械筛分机,适用于制样的筛子有Φ50mm圆孔筛,
25mm×25mm、13mm×13mm、6mm×6mm、3mm×3mm、1mm×1mm方孔筛和0.2mm试验标准筛(如若需要,还应备有Φ3的圆孔筛)。
机械振筛机适用于制备一般分析煤样和其他煤样以及供其他试验的筛分用等。
此外,还备有手工磨碎煤样的钢板和钢辊、十字分样板、平板、铁锹等。
12.怎样从试验室中的煤样制备一般分析煤样?
从试验室中的煤样制备成一般分析煤样可按下列步骤进行:
(1) 煤样粒度大于25mm时,无论其煤量多少,都需先通过破碎使其全
部通过25mm方孔筛,掺合均匀后,用堆锥四分法缩分出不少于60kg的煤样。
(2) 将缩分出的不少于60kg的煤样继续破碎,使之全部通过13mm方
孔筛,掺合均匀后,用相应的二分器缩分出不少于15kg的煤样。
(3)
(4)
(5)
(6)
若需进行全水分测定,则可从留样中用九点采样法取出部分煤样。 将缩分出的不少于15kg煤样继续破碎,使之全部通过6mm方孔筛,掺合均匀后,用相应的二分器分出不少于7.5kg的煤样。若需测定全水分,则可从留样中用九点采样法取出部分煤样。
将缩分出的不少于7.5kg煤样继续破碎,使之全部通过3mm方孔筛,掺合均匀后,用相应的二分器缩分出不少于3.75kg的煤样。若需减灰用煤样和存查煤样,则可从弃煤样中用二分器缩分出部分煤样。
将缩分出的不少于3.75kg煤样继续破碎,使之全部通过1mm方孔筛,掺合均匀后,用相应的二分器缩分出不少于0.1kg的煤样。同时,从弃煤中用二分器缩分出不少于0.5kg的煤样作为存查样品用。
将缩分出的煤样在500C左右烘干2~4h,取出,待与空气湿度达到平衡后,全部磨细到粒度小于0.20mm,掺合均匀,装瓶,作分析试样用。
注:制备中粒度小于3mm的煤样,缩分至3.75kg后,如使它全部通过了3mm的圆孔筛,则可用二分器直接缩分出不少于100g和不少于500g,分别用于制备分析用煤样和作为存查煤样。
13.工业分析包括哪几项?为什么说它们是工业用煤的基础资料?
煤的工业分析也叫技术分析和实用分析。通常包括水分、灰分、挥发分和固定碳四项。近年来,随着动力用煤按发热量计价和环保的需要,把发热量及硫分两项也列入工业分析中并称为广义的工业分析。工业分析是一切工业用煤的基础资料,也是了解和研究煤质的最基本的特性参数,特别是水分、灰分和挥发分等。对发电用煤,为了使煤粉易于燃烧,保持炉膛热强度,提高锅炉热效率,要求燃煤挥发分不低于10%,灰分不大于35%;对机车用煤,为使机车锅炉在很短的时间内的产汽量达到额定率,保证机车行驶速率和牵引力,要求挥发分一般大于20%以上,且灰分不高于24%的烟煤;对于建材工业用煤,要求所用煤粉挥发分高至25%,甚至高达30%以上,且灰分宜小于20%,这样才可保证回转窑炉燃烧并制成高标号水泥;对高炉喷吹用煤,要求全水分低于8%,灰分小于15%,才能炼制出符合要求的生铁;对民用煤,则要求为挥发分低于10%、灰分不宜高于30%~35%的无烟煤。由此可见,任何用煤部门都离不开工业分析资料。
14.煤中水分存在的形态有哪几种?它们各有什么特征?
煤中水分按结合状态可分为游离水和化合水两大类,游离水以吸附、附着等机械方式与煤结合;而化合水则以化合方式同煤中的矿物质结合,是矿物晶格的一部分,如硫酸钙(CaSO4·2H2O)、高岭土(Al2O3·2SiO2·2H2O)中的结晶水。游离水按其赋存状态又可分为外在水分和内在水分。
外在水分是指吸附在煤颗粒表面上或非毛细孔穴中的水分,在实际测定中,是指煤样与周围空气湿度达到平衡时所失去的水分。煤的外在水分不稳定,受环境条件影响。
内在水分是指吸附或凝聚在煤颗粒内部毛细孔中的水,在实际测定中,是指煤样达到空气干燥状态时保留下来的那部分水,内在水分在常温下不会失去,只有加热到一定温度时才会失去,外在水分和内在水分之和成为全水分。
化合水是指与矿物质结合的水分,在实际测定中,是指除去全水分后仍留下来的水分。在105~1100C温度下化合水是不会分解逸出的,通常在2000C以上方能分解逸出。
15.煤中水分对锅炉设备的运行有何影响?
水分的存在不仅使煤中可燃质含量相对减少,降低了发热量,还会因为受热蒸发、汽化而消耗大量的热量(1kg水汽化约耗去2.3MJ热量),导致炉膛温度降低,煤粉着火困难,排烟量增大,增加了厂用电率,同时,还增加了输煤系统堵塞的机率,影响正常供电。一般认为煤中水分(Mf)大于5%~6%时,常给输煤系统带来麻烦,若水分(Mf)超过8%~10%,则将会严重威胁运行的安全。燃用多水分煤,烟气中的水蒸气分压高,促进了烟气中的三氧化硫形成硫酸蒸气的作用,增加锅炉尾部低温处理硫酸的凝结沉积,造成空气中预热器腐蚀、堵灰和烟囱内衬的剥落。此外,煤中水分白耗了运输能力,提高了煤炭运价。然而,对于层式燃烧,适当增加水分可减少煤层阻力,提高通风量,改善燃烧状况。当然水分也不可能过多,过多,则会降低炉膛温度,增加排烟热损失。
16.灰分对锅炉设备的运行有什么影响?
灰分同水分一样是煤中有害杂质之一。灰分高,则发热量就低。燃用高灰分煤会给电厂生产运行带来了一系列的困难。
(1) 燃烧不正常。灰分增加,炉膛燃烧温度下降。如灰分从30%增大到50%,
每增加1%的灰分,理论燃烧温度平均约降低50C,因而使煤粉着火发生困难,引起燃烧不良,乃至熄火,打炮。
(2) 事故率增高。燃用多灰分煤还会增加锅炉受热面的污染、积灰、增加了
热阻,减低了热能的利用,同时,还增加了机械不完全燃烧热损失和灰渣带走的物理热损失等。
(3) 环境污染严重。燃用多灰煤,灰量成倍或数倍地增加,使电厂排放的粉 尘、灰渣急剧增加,严重污染环境,破坏生态环境。
(4) 燃用多灰分煤还会给锅炉设备造成很大的磨损,缩短运行寿命,特别是
制粉系统。尤为显著。
17.煤在灰化过程中各种形态硫有什么变化?
煤灰化时,其中各种形态的硫都发生了变化。随温度的升高,有机硫和硫铁矿硫发生热解,并释放出硫氧化物。前者热解温度稍微低于硫铁矿硫,在4900C左右热解完毕,而后者却在5800C左右热解结束。但硫酸盐因其分解温度高,如硫酸钙大于14500C,硫化镁为11100C,它在灰化过程中不仅不减少,反而随温度的升高而有所增加。试验表明硫酸盐从3000C开始缓慢增加,到4000C时,增加速度则有所加快,但到6000C以后就趋于缓慢。这是因为煤中碳酸盐加热产生新鲜的氧化钙,它活性大,捕捉二氧化硫或三氧化硫形成硫酸钙固定下来,因而增加了硫酸盐的含量。因此,在灰化过程中须采取分段控温加热的办法,以避免二次生成硫酸盐,从而提高测定灰分的准确性。
18.挥发分对锅炉燃烧有什么影响?
挥发分是发电厂用煤的重要指标,挥发分的高低对煤的着火和燃烧有较大影响。挥发分高的煤易着火,火焰大,燃烧稳定,但火焰温度较低。相反,挥
发分低的煤,不易点燃,燃烧不稳定,化学和机械不完全燃烧热损失增加,严重时,甚至还能引起熄火。锅炉燃烧器的结构形式和一、二次风的选择,炉膛形状及大小燃烧带的铺设,制粉系统的选型和防爆措施的设计等都与挥发分有密切关系。所以,在供应煤时,应尽可能根据原设计煤种的挥发分供给。否则,就回、会造成许多麻烦。
例如,原来设计烧低挥发分的炉子改烧高挥发分后,炉膛火焰中心逼近喷燃器出口处,可能烧坏喷燃器造成停炉事故或使火焰中心偏斜,造成炉膛前后烟温偏差大,水冷壁受热不均匀,引起管子局部过热、胀粗或爆管等;反之,原来设计用高挥发分煤的炉子改烧低挥发分后,火焰中心远离喷燃器出口,送入煤粉一时得不到高温烟气加热就会推迟着火,相应缩短了煤粉在炉内燃尽的时间和空间,使炉温降低影响燃烧速度,降低煤粉燃尽度,增加飞灰可燃物和机械不完全燃烧热损失。因此,电厂供煤要尽可能考虑与锅炉原设计相匹配挥发分的煤种。
19.什么是挥发分焦渣特征?它是如何区分的?
挥发分焦渣特征是指测定煤挥发分后遗留在坩埚底部的残留物粘结、结焦形状。根据残留物的特征,可以粗略估评煤的粘结性质,其序号即为焦渣特征代号。焦渣特征区分如下:
(1) 粉状—全部是粉末,没有相互粘着的颗粒。
(2) 粘着—用手指轻碰即成粉末或基本是粉末,其中较大的团块轻轻一碰
即成粉末。
(3) 弱粘结—用手指轻压即成小块。
(4) 不熔融粘结—以手指用力压才裂成小块,焦渣上表面无光泽,下表面
稍有银白色光泽。
(5) 不膨胀熔融粘结—焦渣形成扁平的块,煤粒的界线不易分清,焦渣上
表面有明显银白色金属光泽,下表面银白色光泽更明显。
(6) 微膨胀熔融粘结—用手指压不碎,焦渣的上、下表面均有银白色金属
光泽,但焦渣表面具有较小的膨胀泡(或小气泡)。
(7) 膨胀熔融粘结—焦渣上、下表面有银白色金属光泽,明显膨胀,但高
度不超过15mm。
(8) 强膨胀熔融粘结—焦渣上、下表面有银白色金属光泽,焦渣高度大于
15mm。
20.煤中的元素组成对锅炉运行有什么意义?
燃料中的碳和氢,是产生热量的主要来源。它们含量的多少决定了发热量的高低,因而对燃烧来说,碳、氢含量的测定有着十分重要的意义,碳在空气充足的条件下完全燃烧时生成二氧化碳,1g碳完全燃烧产生34040J的热量,而在空气不足的条件下燃烧,则生成一氧化碳,每克碳仅能生成9910J的热量,而当一氧化碳进一步燃烧生成二氧化碳时,放出的热量为24130J。
氢是仅次于碳的主要热源之一。煤中的氢有两种存在形态,一种是构成矿物质及水中的氢,它不能参与燃烧;另一种与碳元素构成有机成分,在燃烧时,释放出很高的热量,每克氢放出143000J的热量,约相当与碳放出的热量的四倍,如无烟煤含碳量虽比烟煤高,但含氢量比烟煤低,故通常无烟煤的发热量要低于烟煤。
氧在煤中呈化合态存在。不同煤种其含量差别很大,如泥炭中含氧量可高达40%,而无烟煤中只有1%~2%,氧本身不燃烧,但加热时,易使有机组分分解成挥发性物质,烟煤及褐煤含氧量较高,所以能生成较多的挥发物。煤中含氧量增高,碳、氢含量相对减少,因而发热量降低,不利于燃烧。
氮在锅炉中燃烧时,大部分呈游离状态随烟气逸出,故从燃烧的角度来看,氮是煤中的无用成分,其中约有20%~40%在燃烧中能变成N0x,随着烟气排出,增加了环境污染。
硫按燃烧特性划分,可分为可燃硫及不燃硫,其中可燃硫参与燃烧,并释放出少量热量。硫的燃烧产物主要是二氧化硫及少量三氧化硫,含有二氧化硫、三氧化硫及水蒸气的烟气进入锅炉尾部时形成硫酸等腐蚀性蒸汽,凝结在低温受热面上,对设备会发生强烈的腐蚀作用。同时,随烟气排出的含有二氧化硫的气体会造成对大气的严重污染。煤中黄铁矿硫增高,还会造成灰熔点降低,促使锅炉结渣情况的发生。因此,硫是煤中极其有害的一种元素,要求含量越少越好。
此外,元素组成还为燃烧理论烟气量、过剩空气系数、热平衡的计算等提供煤质基础资料。因此,元素分析数据在锅炉的设计和运行上都有十分重要的意义。
21.什么叫弹筒发热量、高位发热量和低位发热量?
单位质量燃料(气体燃料除外)在充有过量氧气的 氧弹内完全燃烧,其终态燃烧产物温度为250C。其中气态产物有二氧化碳、剩余氧气、氮气,液态产物有硫酸、硝酸和液态水及固态产物灰分,这时所释放出的热量,称为弹筒发热量(Qb)。若上述终态燃烧产物中氮氧化物和硫氧化物以气态的形式存在,且其余均相同,则这时释放出的热量称为高位发热量,即由弹筒发热量减去硝酸形成热和硫酸与二氧化硫形成热之差后所得的热量。若上述终态燃烧产物中除氮氧化物和硫氧化物以气态存在外,水也以气态存在,则这时释放出的热量称为低位发热量,即由高位发热量减去水(煤中水和氢燃烧后形成的水)的汽化热后所得的热量。
显然,对同一煤样,弹筒发热量值最大,低位发热量值最小,而高位发热量值介于它们两者之间。
22.为什么规定氧弹需进行不低于20.0Mpa的水压试验?
根据规定氧弹每二年须进行一次不小于20.0Mpa的水压试验,其理由有二: (1) 燃料试样在充氧压力的氧弹内剧烈燃烧,并迅速产生热量。实验证明,点火初期的瞬间温度(接近试样表面)可达到16000C,并迅速扩散到氧弹整体,使温度增高,导致弹体内的压力急剧升高。试验证明,对1g苯甲酸在最初燃烧的数秒内,压力可增高到充氧时压力的两倍,甚至更高些。试样量愈多,则压力增加愈高。
(2) 对于长期经常使用的氧弹,其弹体和连接环的螺纹,往往因腐蚀或磨损而大大增加了松动度,从而降低了抗耐压性能。
对新氧弹或更换部件(弹体、弹盖或连接环)的氧弹应经20.0MPa的水压试验,证明合格后方可使用。
23.什么叫做热容量?热容量与水当量有什么区别?
热容量E是指量热系统升高10C所需要的热量,单位为J/0C。水当量K是指量热系统内除水量以外的其他物质的温度升高10C所需的相当于若干克水升
高10C所需的热量。因此,热容量和水当量是两个不相同的概念。热容量包含水当量,而水当量是热容量中的一个组成部分。恒温式热量计和绝热式热量计有所不同,它们分别用下列公式表示。
对恒温式热量计有:
E=(Qba*mba+q+qn)/H[(tn+hn)-(t0+h0)+C]
K={(Qba*mba+q+qn)/H[(tn+hn)-(t0+h0)+C]}-mw*c
对绝热式量热计有:
E=(Qba*mba+q+qn)/H[(tn+hn)-(t0+h0)]
K={(Qba*mba+q+qn)/H[(tn+hn)-(t0+h0)]}-mw*c 上式中 Qba—标准物质苯甲酸热值,J/g; mba—标准物质苯甲酸质量,g; q—金属点火丝燃烧热,J; qn—硝酸生成热,J; H—平均分度值;
tn—主期终点时的内筒温度,0C;
t0—主期起点时(点火时)的内筒温度,0C; hn、h0—tn、t0时温度计的刻度校正,0C; C—冷却校正值,0C;
mw—含内筒水量和放入氧弹内的水量,g; c----水的比热,J/(g.oC).
24.标定热量计热容量为什么要选用苯甲酸作为量热标准物质?
苯甲酸是目前被国际公认为最好的量热标准物质,因为它有如下优点: (1) 提纯方法简单,易获得稳定的晶体结构,纯度高,性能稳定。一等量热标准苯甲酸的纯度为99.999%,其热值精密度优于±0.01%;二等量热标准苯甲酸的纯度为99.99%,其热值精密度优于±0.1%。
(2) 吸湿性能低,在室温为230C,相对湿度为90%下,暴露42天未发现有增重现象。
(3) 常温下挥发性能低,在室温为29~320C,历时21天,平均每天减量只有0.01%。
(4)苯甲酸完全燃烧时,其热值接近被测燃料的热值。
苯甲酸的唯一缺点是,粉状燃烧性能较差,易燃烧不完全,因此,试验时须压成片状。
我国二等量热标准苯甲酸系根据我国计量部门规定的工艺由指定工厂专门生产的,其燃烧热为26475.45J/g(每批略有变化)。
25.测定煤灰熔融性的意义是什么?
煤灰熔融性就是表征在规定条件下随温度提高而使煤灰形成变形、软化、半球和流动的特征物理状态。由于煤灰是一种由硅、铝、铁、钙和镁等多种元素的氧化物及它们间的化合物所构成的复杂混合物,它没有固定的熔点,而是随加热温度的升高,煤灰逐渐熔化,使煤灰产生变形、软化、半球和流动等四个特征温度。
煤灰熔融性是动力用煤的重要指标,它反映煤中矿物质在锅炉中的变化动态。测定煤灰熔融性温度在工业上特别是火电厂中具有重要意义。
(1)可提供锅炉设计选择炉膛出口烟温和锅炉安全运行的依据。在设计锅炉时,炉膛出口烟温一般要求比煤灰的软化温度低50~1000C,在运行中也要控制在此温度范围内,否则,会引起锅炉出口过热器管束间灰渣的“搭桥”,严重时甚至发生堵塞,从而导致锅炉出口左右侧过热蒸汽温度不正常。
(2)预测燃煤的结渣。因为煤灰熔融性温度与炉膛结渣有密切关系,根据煤粉锅炉的运行经验,煤灰的软化温度小于13500C就有可能造成炉膛结渣,妨碍锅炉的连续安全运行。
(3)为不同锅炉燃烧方式选择燃煤。不同锅炉的燃烧方式和排渣方式对煤灰的熔融性温度有不同的要求。煤粉固态排渣锅炉要求煤灰熔融性温度高些,以防炉膛结渣;相反,对液态排渣锅炉,则要求煤灰熔融性温度低些,以避免排渣困难。因为煤灰熔融性温度低的煤在相同温度下有较低的粘度,易于排渣;对链条式锅炉,则要求煤灰熔融性温度适当,不宜太高,因为炉篦上需要保留适当的灰渣以达到保护炉栅的作用。
(4)判断煤灰的渣型。根据软化区间温度(DT—ST)的大小,可粗略判断煤灰是属于长渣或短渣。一般认为软化区温度大于2000C的为长渣,小于1000C的为短渣。通常锅炉燃用长渣煤时运行较安全。
26.煤灰熔融性的测定方法有哪几种?
目前,我国测定煤灰熔融性的方法有角锥目测法和热显微照相法两种。角锥目测法设备简单、操作方便,一次可同时进行多个样品的测定,使用较普遍。热显微照相法(所使用的灰熔点测定仪在我国已有生产)运用了先进的CCD摄相技术,将高温下的图像实时传送到计算机内供显示和处理,可同时测定多个样品,与角锥法相比,大大地提高了测定精度,减轻了操作人员的劳动强度和高温下强光对眼睛的损伤。
(1)角锥目测法:将煤灰制成高20mm,底边长7mm的正三角锥体,置于专用的硅碳管炉中,以石墨或无烟煤造成炉内弱还原性气氛,并以规定的升温速度加热,在加热过程中观察试样形态的变化,记录其变形温度(DT)、软化温度(ST)、半球温度(HT)和流动温度(FT)四个特征温度。
变形温度(DT)为灰锥尖端开始变圆或弯曲时的温度。
软化温度(ST)为灰锥弯曲至锥尖触及托板或灰锥变成球形时的温度。 半球温度(HT)为灰锥变形至近似半球形即高等于底的一半时的温度。 流动温度(FT)为灰锥熔化展开成高度在1.5mm以下的薄层时的温度。
注意:如灰锥尖保持原形,则锥体收缩和倾斜不算变形温度。
27.测定煤灰熔融性温度的气氛有哪几种?最常用的气氛是哪种?
煤灰熔融性温度测定时要求的气氛有两种—弱还原性气氛和氧化性气氛。 弱还原性气氛的控制方法是: (1)通气法:向煤灰熔融性温度测定炉内通入(50±10)%V/V的H2和(50±10)%V/V的CO2混合气体,也可通入(40±5)%V/V的CO和(60±5)%V/V的CO2混合气体。
(2)封碳法:在煤灰熔融性温度测定炉内的刚玉舟中央放置石墨粉15~20g,两端放置无烟煤30~40g(炉膛用的刚玉管是气疏的),而对于气密刚玉管炉膛,则在刚玉舟中央放置石墨粉5~6g。
除石墨粉和无烟煤外,还可用木炭、焦炭或石油焦,但它们的粒度、数量和
放置部位要视炉膛的大小、刚玉管的气密程度和含碳物质的性质等情况适当调整。
注:作为封碳用的物质要求灰分小于15%,粒度小于1mm。
氧化性气氛:煤灰熔融性温度测定炉内不放置任何含碳物质,并使空气在炉内自由的流通。
煤灰熔融性温度测定常用的气氛是弱还原性气氛。这是因为在工业锅炉的燃烧或气化室中,一般都形成由CO、H2、CH4、C02和O2为主要成分的弱还原性气氛,所以煤灰熔融性温度测定一般也在与之相似的弱还原性气氛中进行。
28.灰分(Ad)和发热量(Qgr,d)的关系是什么?
对同一矿井的煤来说,通常发热量Qgr,d随着灰分Ad的增高而降低,两者相关性很好。因此,其发热量Qgr,d可用灰分Ad来进行推算,一般误差较小。下式为常用的两者相关的经验公式:
Qgr,d=b0+b1Ad
统计日常积累的大量实测数据,用来计算出上式中的b0和b1常数。显然 ,当b0和b1为已知时,则在实验室内只要测量灰分值就可计算出相应的煤的发热量了。
29.什么叫精密度和准确度?两者有何区别?
精密度是指用一个确定的测定方法在可控条件下对一试样重复测定多次的一组测定值之间互相接近的程度。它是由随机误差引起的,而系统误差不影响精密度。准确度是指用一个确定的测定方法所得到单次测定值或多次测定值的平均值与真实值之间接近的程度。测定值或平均值愈接近真实值,则误差愈小,测定愈准确。准确度由系统误差和随机误差综合引起的,所以它和精密度有所不同,只有在消除系统误差之后,其精密度也就相当于准确度。
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