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 |
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-
|
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
|
|
Истинная теплоемкость концентратов углей Донецкого бассейна
|
|
Таблица VII.5 |
|
Тепловые эффекты пиролиза и теплопотреблеиие концентратов донецких углей
|
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
|
|
Продолжение табл. УІІ.6
|
|
Примечание. Числитель — кДж/(кг-К), знаменатель — ккал/(кг • °С). |
|
Таблица УП.7 Истинная теплоемкость рядовых углей Донецкого бассейна
|
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)
|
|
Примечание. Числитель — кДж/кг, знаменатель — ккал/кг. |
