Все виды топлива, за исключением газообразного и наиболее легких ви­дов дистиллированного жидкого топлива, содержат минеральные вещества. Содержание минеральных веществ в топливе колеблется в весьма широких пределах — от малых долей процента в жидком топливе до многих десят­ков процентов в высокозольных углях и сланцах.

Часть минеральных веществ, содержащихся в топливе, например в дро­вах, извлечена растениями из почвы в виде различных солей. Поэтому при сжигании дров образуется около 10о золы, состоящей из окислов металлов и минеральных солей.

В ископаемом твердом топливе (каменные и бурые угли, торф) содержит­ся значительно больше минеральных веществ, чем в древесине, вследствие постепенного отложения солей б процессе длительного образования пластов топлива. Эти минеральные вещества равномерно распределены в топливе, и удаление их практически невозможно.

Кроме того, в процессе добычи твердого ископаемого топлива оно за­грязняется кусками пустой породы, вследствие чего содержание минеральных веществ в топливе повышается. От этих загрязнений угли могут быть час­тично освобождены путем обогащения.

Лабораторное извлечение минеральных веществ из топлива может быть осуществлено по методу, разработанному членом-корреспондептом АН СССР

Н. М. Караваевым и профессором И. В. Раппопортом. Метод заключается в обработке в платиновой чашке небольшой навески топлива разбавленным фтористым водородом НР При этом извлекаются минеральные вещества за исключением сернистого колчедана, содержание которого определяют по количеству в топливе колчеданной горючей серы. Метод Н. М. Караваева и И. Б. Раппопорта используется в научных лабораториях. При техническом определении содержания в топливе минеральной массы ограничиваются определением количества золы после прокаливания топлива.

Минеральные вещества, содержащиеся в топливе, понижают его теплоту сгорания вследствие уменьшения доли горючих компонентов и увеличения расхода тепла на нагрев и плавление минеральной массы.

Увеличение расхода тепла на нагрев и плавление минеральной массы, имеет существенное значение в топках с жидким шлакоудалением, в топках же С сухим шлакоудалением эта величина сравнительно незначительна.

Наличие в топливе минеральной массы понижает также и его жаропроизво — дительность (увеличивается расход тепла па плавление и нагрев золы до температуры горения топлива). Практически это заметно сказывается на жаропроизводительности лишь при высокой зольности топлива.

Содержание золы (%) на 1000 ккал низшей теплоты сгорания топлива называется приведенной зольностью. Она определяется по формуле

ЛпРИВ 1000 Лр:<?р.

При определении содержания золы в топливе, т. е. при прокаливании минеральной массы, происходят следующие процессы, сопровождающиеся изменением количества исходной минеральной массы: потеря гидратной влаги силикатами

ЛЬОз 2SiO» 2НоО ^ АЬ03 2Si02 + 21ЬО;

Потеря гидратной влаги гипсом CaS04 21ЬО = CaSO. i — f — 2IJ20; декарбонизация карбонатов:

СаСОз = СаО + СО;.

MgCOa= MgO

Сгорание пирита

4FoS^ 4- 110а 2]ч>.0; 8SOд;

Образовать сульфатов

Окисление закисного ;слсза в окиснос

4Ре О

По данным Б. С. Крыма [16], содержание в топливе минеральных веществ превышает массу золы на 12 — 14°о.

Для определения содержания минеральной массы М в углях на базе определения их. юльности, содержания серы и других характеристик пред­ложен ряд формул. Приведем две из них: формула Парра М 1, ОН. 1 1.1,553;

Формула Кинга, Мариса и Кроссли [17] М 1,0!). I о,-,я;; -и о,8юоа + зозуп 1,1 во, ,олм + о,5С1,

Где ЯОзу, .;,,, и ЯО;, ;,0Л1>1 — содержание сульфатов в угле и в золе; С1 — содер­жание хлора в угле.

Данные о зольности различных видов топлива приведены в табл. 8.

Вследствие повышения зольности топлива возрастают расходы па его транспорт. Поэтому высокозольное топливо (сланцы, подмосковные угли) нецелесообразно перевозить на дальние расстоянии.

Особенно нежелательно повышение зольности технологического топлива. В доменный процесс, в целях удаления золы из печи, вводят известь, кото­рая образует с золой шлаки с пониженной температурой плавления, при этом значительное количество топлива расходуется на нагревание и расплав­ление минеральных соединений, содержащихся в топливе и вводимых и виде флюсов. Например, при повышении зольности металлургического кокса на

Расход его возрастает на 2,5% и примерно настолько же снижается про­изводительность доменных печей. Поэтому снижение зольности каменных углей, предназначенных для коксования, особенно важно.

Применение в технологических печах, установленных в производствен­ных цехах, твердого топлива с высокой зольностью также осложняет ход тех­нологического процесса, так как вызывает необходимость частой чистки колосников и удаления золы. Зольность технологического топлива отрица­тельно сказывается на производительности печен газогенераторов и ос­ложняет их эксплуатацию.

Топливо с большим содержанием золы, применяемое как энергетическое, по сравнению с малозольным также несколько осложняет работу паровых котлов. Эффективное сжигание топлива с весьма высокой зольностью в мощ­ных паровых котлах электростанций и крупных промышленных предприя­тий впервые осуществлено в большом масштабе в СССР.

Для рационального использования твердого топлива очень важно знать и содержание в нем золы, и ее плавкость.

Определение зольности топлива. Определение содержания золы в топ­ливе производят согласно ГОСТ 11022-04 следующим образом.

Тигли или протпвпи с навесками мелкоизмельчепного топлива (по 1—2 иг в холодную или нагретую не Быте 300° муфельную печь, температуру в ней повышают до 800° и при этой температуре пробы прокаливают в течение 1—2 час. Затем тигли и противни вынимают пз печи, охлаждают в эксикаторе в течение 5 мин на во. чду цн ком­натной температуры и взвешивают. Вслед за этим производят контрольные получасовые прокаливания до тех пор, пока изменение веса за одно прокаливание будет менее 0.1)01 Гасхлкдения Б параллельных определениях золы в одной лаборатории и: одной литической пробы по должны превышать 0,2°,’, при зольности топлива до 12° 0..

При зольности топлива от 12 до 25% и 0,5% — при зольности топлива более 25%.

Ускоренное определение зольности т акже производят по ГОСТ 11022-(>4

Для выбора метода удаления золы из печей и топок в сухом или расплав­ленном состоянии существенное значение имеет плавкость золы, определя­емая следующим образом.

Определение плавкости золы. Топливо сжигают в количестве, необходимом для получения 1,5 — 2 г золы, золу прокаливают до постоянного веса и исгнр; и агатовой ступке. Половину золы высыпают в сухую пробирку и храпят для повторных определе­ний. а другую половину смачивают в ступке несколькими каплями 10%-ного водного >аствора декстрипа н перемешивают до по.’ однородной пластичной массы.

Эту массу при помощи стального шпатели впрессовывают в стальную форму и фор­муют в пирамидки высотой 13 мм с основанием в виде равностороннего треугольника со- стороной (3 мм. Пирамидки высушивают п затем помещают в крпптоловую вертикальную трубчатую печь, снабженную трубкой для наблюдения за изменением образцов. Темпе­ратуру в печи повышают до 800—850′ со скоростью 10—1оь в мин; дальнейшее повы­шение температуры до 1500° ведут со скоростью 3—7" в мин.

В процессе нагревания фиксируют: температуру пача: а оплавления вершины пира­миды, т. е. температуру начала деформации (/,); температуру, при которой пирамида оплавляе образуя полусферу, т. е. температуру размягчения (*2); температуру начала жидкоплавкого состояния (<я), при которой пирамида растекается но пластинке.

Температура плавления золы зависит до некоторой степени от особенностей атмос­феры в печи. Наиболее пизкая температура плавления золы фиксируется при содержа­нии в ней записного железа. При поддержании в печи окислительной атмосферы железо окисляется до окиспого, что сказывается на повышении температуры плавления золы.

Согласно ГОСТ 2057-08, определение температуры плавления золы ведут б полувос — стаповителыюй газовой среде, характеризуемой цолным отсутствием свободного кисло­рода и содержанием п составе газа восстановительных компонентов — водорода, окиси углерода и метана от 10 до 70%.

Полувосстановителыгую атмосферу создают путем введения в печь угольного э; тродного стержпя или пропускания газа, состоящего ич С0% СО и 40% С02.

При проведении параллельных определений расхождения в показателях темпера­туры не должны превышать + 50°