Кпд вагранки шахтной печи 60 сколько надо древесного угля: Помогите, пожалуйста! КПД вагранки (шахтной печи) 60%. Сколько надо древесного угля, чтобы
Расчет количества теплоты, необходимого для нагревания тела или выделяемого им при охлаждении. Количество теплоты
Не раз грустный школьник приходил с поникшей головой и словами «зачем мне знать физику, если я не хочу быть каким-нибудь ученым». И ведь даже взрослые затрудняются ответить на вопрос, для чего вообще нужно учить эти формулы, аксиомы, законы и постулаты. Между прочим, с этой наукой связана далеко не одна профессия, вот подробный список: летчик, радиомеханик, машинист поезда, газорезчик, инженер, авиационный механик, программист, климатолог и т.д. Чтобы освоить большинство технических специальностей, необходимо иметь навыки, изучаемые в школе на этом уроке. Полученные знания помогут ребенку стать интеллектуально развитым, он сможет поддержать любую беседу и будет знать множество интересных фактов.
Так же физические законы окружают людей повсюду, просто мы об этом не задумываемся. Давайте рассмотрим житейские примеры, в которых пригодятся подобные навыки.
Во-первых, движение. Все на планете постоянно движется, включая и сами небесные тела. Мы может использоваться физические формулы для расчета времени, за которое нам нужно добраться до определенного места.
Во-вторых, сила притяжения. Все ведь знают причудливую историю о Ньютоне и яблоке. Ведь наверняка каждый из нас не раз задумывался, почему тот или иной предмет летит на землю именно с такой скоростью, одно при падении разбивается, а другое нет.
Третье и самое главное — все в мире состоит из атомов и молекул, особенности и функционирование которых изучает эта область. Поэтому для того, чтобы лучше знать не только устройство всего космоса и нашей конкретной Земли, но и познать себя, необходимо усваивать школьный материал. Поможет в этом решебник, написанный профессиональными методистами и выпущенный издательством «Экзамен» в 2015 году.
Почему всем так нравится учебно-методический комплекс по физике, сборник задач за 7-9 классы (автор: А.В. Перышкин)
Предложенный справочник сможет принести пользу не только тем, кто не понимает темы на уроках. Отличники получат возможность потренироваться и закрепить умения, проходить разделы заранее, чтобы быть более уверенными на уроках. Достоинства:
- позволит качественно готовиться к предстоящим контрольным и итоговым тестам;
- наличие правильных ответов на все составленные задания;
- сайт совместим со всеми видами современных устройств для выхода в интернет;
- онлайн-режим.
Содержание сборника с ГДЗ по физике, сборник задач для 7-9 классов от Перышкина
- точность, погрешность измерений;
- агрегатные состояния вещества, разность в молекулярном строении;
- взаимодействие, масса тел;
- давление в жидкости и газе. Расчеты;
- работа, мощность, энергия.
730. Почему для охлаждения некоторых механизмов применяют воду?
Вода обладает большой удельной теплоемкостью, что способствует хорошему отводу тепла от механизма.
731. В каком случае нужно затратить больше энергии: для нагревания на 1 °С одного литра воды или для нагревания на 1 °С ста граммов воды?
732. Мельхиоровую и серебряную вилки одинаковой массы опустили в горячую воду. Одинаковое ли количество теплоты они получат воды?
Мельхиоровая вилка получит больше теплоты, потому что удельная теплоемкость мельхиора больше, чем серебра.
733. По куску свинца и по куску чугуна одинаковой массы три раза ударили кувалдой. Какой кусок сильнее нагрелся?
Свинец нагреется сильнее, потому что его удельная теплоемкость меньше, чем чугуна, и для нагрева свинца нужно меньше энергии.
734. В одной колбе находится вода, в другой – керосин той же массы и температуры. В каждую колбу бросили по одинаково нагретому железному кубику. Что нагреется до более высокой температуры – вода или керосин?
Керосин.
735. Почему в городах на берегу моря колебания температуры зимой и летом менее резки, чем в городах, расположенных в глубине материка?
Вода нагревается и остывает медленнее, чем воздух. Зимой она остывает и двигает теплые массы воздуха на сушу, делая климат на берегу более теплым.
736. Удельная теплоемкость алюминия равна 920 Дж/кг °С. Что это означает?
Это означает, что для нагрева 1 кг алюминия на 1 °С необходимо затратить 920 Дж.
737. Алюминиевый и медный бруски одинаковой массы 1 кг охлаждают на 1 °С. На сколько изменится внутренняя энергия каждого бруска? У какого бруска она изменится больше и на сколько?
738. Какое количество теплоты необходимо для нагрева килограммовой железной заготовки на 45 °С?
739. Какое количество теплоты требуется, чтобы нагреть 0,25 кг воды с 30 °С до 50 °С?
740. Как изменится внутренняя энергия двух литров воды при нагревании на 5 °С?
741. Какое количество теплоты необходимо для нагрева 5 г воды от 20 °С до 30 °С?
742. Какое количество теплоты необходимо для нагревания алюминиевого шарика массой 0,03 кг на 72 °С?
743. Рассчитайте количество теплоты, необходимое для нагрева 15 кг меди на 80 °С.
744. Рассчитайте количество теплоты, необходимое для нагрева 5 кг меди от 10 °С до 200 °С.
745. Какое количество теплоты требуется для нагрева 0,2 кг воды от 15 °С до 20 °С?
746. Вода массой 0,3 кг остыла на 20 °С. На сколько уменьшилась внутренняя энергия воды?
747. Какое количество теплоты нужно, чтобы 0,4 кг воды при температуре 20 °С нагреть до температуры 30 °С?
748. Какое количество теплоты затрачено на нагрев 2,5 кг воды на 20 °С?
749. Какое количество теплоты выделилось при остывании 250 г воды от 90 °С до 40 °С?
750. Какое количество теплоты потребуется для того, чтобы 0,015 л воды нагреть на 1 °С?
751. Рассчитайте количество теплоты, необходимое, чтобы нагреть пруд объемом 300 м3 на 10 °С?
752. Какое количество теплоты нужно сообщить 1 кг воды, чтобы повысить ее температуру от 30 °С до 40 °С?
753.
754. Рассчитайте количество теплоты, необходимое для нагрева 1 м3 песка на 60 °С.
755. Объем воздуха 60 м3, удельная теплоемкость 1000 Дж/кг °С, плотность воздуха 1,29 кг/м3. Какое количество теплоты необходимо, чтобы нагреть его на 22 °С?
756. Воду нагрели на 10 °С, затратив 4,20 103 Дж теплоты. Определите количество воды.
757. Воде массой 0,5 кг сообщили 20,95 кДж теплоты. Какой стала температура воды, если первоначальная температура воды была 20 °С?
758. В медную кастрюлю массой 2,5 кг налито 8 кг воды при 10 °С. Какое количество теплоты необходимо, чтобы воду в кастрюле нагреть до кипения?
759. Литр воды при температуре 15 °С налит в медный ковшик массой 300 г. Какое количество теплоты необходимо, чтобы нагреть воду в ковшике на 85 °С?
760. Кусок нагретого гранита массой 3 кг помещают в воду. Гранит передает воде 12,6 кДж теплоты, охлаждаясь на 10 °С. Какова удельная теплоемкость камня?
761. К 5 кг воды при 12 °С долили горячую воду при 50 °С, получив смесь температурой 30 °С. Сколько воды долили?
762. В 3 л воды при 60 °С долили воду при 20 °С, получив воду при 40 °С. Сколько воды долили?
763. Какова будет температура смеси, если смешать 600 г воды при 80 °С с 200 г воды при 20 °С?
764. Литр воды при 90 °С влили в воду при 10 °С, причем температура воды стала 60 °С. Сколько было холодной воды?
765. Определите, сколько надо налить в сосуд горячей воды, нагретой до 60 °С, если в сосуде уже находится 20 л холодной воды при температуре 15 °С; температура смеси должна быть 40 °С.
766. Определите, какое количество теплоты требуется для нагревания 425 г воды на 20 °С.
767. На сколько градусов нагреются 5 кг воды, если вода получит 167,2 кДж?
768. Сколько потребуется тепла, чтобы m граммов воды при температуре t1, нагреть до температуры t2?
769. В калориметр налито 2 кг воды при температуре 15 °С. До какой температуры нагреется вода калориметра, если в нее опустить латунную гирю в 500 г, нагретую до 100 °С? Удельная теплоемкость латуни 0,37 кДж/(кг °С).
770. Имеются одинакового объема куски меди, олова и алюминия. Какой из этих кусков обладает наибольшей и какой наименьшей теплоемкостью?
771. В калориметр было налито 450 г воды, температура которой 20 °С. Когда в эту воду погрузили 200 г железных опилок, нагретых до 100 °С, температура воды стала 24 °С. Определите удельную теплоемкость опилок.
772. Медный калориметр весом 100 г вмещает 738 г воды, температура которой 15 °С. В этот калориметр опустили 200 г меди при температуре 100 °С, после чего температура калориметра поднялась до 17 °С. Какова удельная теплоемкость меди?
773. Стальной шарик массой 10 г вынут из печи и опущен в воду с температурой 10 °С. Температура воды поднялась до 25 °С. Какова была температура шарика в печи, если масса воды 50 г? Удельная теплоемкость стали 0,5 кДж/(кг °С).
776. Воду массой 0,95 г при температуре 80 °С смешали с водой массой 0,15 г при температуре 15 °С. Определите температуру смеси.
779. Стальной резец массой 2 кг был нагрет до температуры 800 °С и затем опущен в сосуд, содержащий 15 л воды при температуре 10 °С. До какой температуры нагреется вода в сосуде?
(Указание. Для решения данной задачи необходимо составить уравнение, в котором за неизвестное принять искомую температуру воды в сосуде после опускания резца.)
781. Для отопления хорошо вентилируемого класса требуется количество теплоты 4,19 МДж в час. Вода поступает в радиаторы отопления при 80 °С, а выходит из них при 72 °С. Сколько воды нужно подавать каждый час в радиаторы?
782. Свинец массой 0,1 кг при температуре 100 °С погрузили в алюминиевый калориметр массой 0,04 кг, содержащий 0,24 кг воды при температуре 15 °С. После чего в калориметре установилась температура 16 °С. Какова удельная теплоемкость свинца?
667. Является ли тепловым движением вращение искусственного спутника вокруг Земли?
668. Движение молекул газа можно назвать тепловым
движением?
669. Можно ли сказать, что явление диффузии вызвано
тепловым движением?
670. Что происходит с тепловым движением при повышении температуры?
671. Изменятся ли кинетическая и потенциальная
энергии молекул воды в плотно закупоренной банке с холодной водой, если ее погрузить в горячую воду?
672. Свободно падающий мяч, ударившись об асфальт,
опять подскакивает, но никогда не поднимается до начальной высоты, с которой упал. Почему?
673. Вверх подбрасывают монетку. Какие превращения
энергии происходят при подъеме монетки? при ее падении? в момент удара об асфальт?
674. Почему при ударе об асфальт монетка нагревается?
675. В один стакан налита горячая вода, в другой —
холодная той же массы. В каком стакане вода обладает
большей внутренней энергией?
676. Приведите примеры изменения внутренней энергии тел при их сжатии.
677. Как меняется внутренняя энергия тел при трении? Приведите примеры.
678. Меняется ли внутренняя энергия тел при ударе?
Приведите примеры.
78
679. Почему происходит изменение внутренней энергии пружины при ее сжатии?
680. Происходит ли изменение внутренней энергии газа при его расширении?
681. Что происходит с внутренней энергией жидких и
твердых тел при их нагревании?
682. Меняется ли внутренняя энергия льда при его
таянии?
683. Сила трения совершает над телом работу. Какие
признаки свидетельствуют об изменении внутренней
энергии тела?
Способы изменения внутренней энергии тела.
Теплопроводность. Конвекция. Излучение
684. В сосуд с горячей водой опустили одновременно
серебряную и деревянную палочки одинаковой массы.
Какая из палочек быстрее нагреется? Как при этом изменится внутренняя энергия воды? палочек? Каким способом осуществляется теплообмен между водой и палочками?
685. Если на морозе потрогать металлические и деревянные перила, какие кажутся холоднее? Почему?
686. Ручки кранов с горячей водой обычно делают керамическими или пластмассовыми. Почему?
687. В холодных местах трубы водопровода окутывают
минеральной ватой и обивают досками. Для чего это делают?
688. Под толстым слоем соломы или сена снег тает
медленно. Почему?
689. Термос представляет собой сосуд с двойными
стенками. Воздух из пространства между стенками откачан. Почему температура залитой в термос жидкости меняется очень медленно?
690. Почему двойные оконные рамы меньше пропускают холод, чем одинарные?
79
691. Если снег засыплет зеленую траву до наступления
сильных морозов, то трава благополучно перезимует, оставаясь такой же зеленой. Почему?
692. Почему в меховой шубе тепло даже в сильные морозы?
693. Зачем у ружья приклад и ствольную накладку делают из дерева?
694. Почему под толстым льдом вода не замерзает?
695. Почему ясная ночь холоднее, чем облачная?
696. Воздух плохо проводит тепло. Почему же остывают на воздухе горячие предметы?
697. Зачем весною в холодные ясные ночи в садах разводят костры, дающие много дыма?
698. В воду при комнатной температуре поместили
сверху металлический сосуд со льдом. Будет ли охлаждаться вода?
699. Почему глубокий рыхлый снег предохраняет посевы от вымерзания?
700. Почему солома, сено, сухие листья плохо проводят теплоту?
701. Почему металлические вещи на морозе кажутся
более холодными, чем деревянные?
702. Что будет со льдом, если его в комнате накрыть
меховой шубой?
703. Какое ватное одеяло теплее — новое или старое,
слежавшееся? Почему?
704. Под какой крышей зимой теплее — под соломенной или железной?
705. Какое значение при нагревании воды имеет накипь в котле?
706. Иногда стены дома делают из двойных фанерных
стенок, пространство между которыми заполняют опилками. Почему так устроенная стена является лучшим непроводником тепла, чем та же стена, заполненная только
воздухом?
707. Почему толстые чайные стаканы лопаются от
горячей воды, в тонких же стаканах можно кипятить
воду?
80
708. Почему мало нагревается зеркало, когда на него
падают лучи Солнца?
709. Зачем внутренняя поверхность стеклянной части
термоса посеребрена?
710. Почему летом носят светлую одежду?
711. Какой чайник быстрее остынет — блестящий или
закопченный?
712. Зачем оболочка стратостата покрывается серебристой краской?
713. Чем вызывается движение воды по трубам водяного отопления?
714. На рисунке 84 изображен один из способов защиты от удушливых газов за костром. Почему горящий костер может до некоторой степени защитить от удушливых
газов?
715. Почему радиаторы водяного отопления следует
размещать ближе к полу, а не к потолку?
716. Если открыть окно, воздух в комнате постепенно
охладится. Как это происходит?
717. К о л и ч е с тв о теплоты. Единицы количества теплоты.
Удельная теплоемкость. Расчет количества
теплоты, необходимого для нагревания тела
I или выделяемого им при охлаждении
721. Почему для охлаждения некоторых механизмов
применяют воду?
722. В каком случае нужно затратить больше энергии:
для нагревания на 1 °С одного литра воды или для нагревания на 1 °С ста граммов воды?
723. Мельхиоровую и серебряную вилки одинаковой
массы опустили в горячую воду. Одинаковое ли количество теплоты они получат от воды?
724. По куску свинца и по куску чугуна одинаковой
массы три раза ударили кувалдой. Какой кусок сильнее
нагрелся?
725. В одной колбе находится вода, в другой — керосин той же массы и температуры. В каждую колбу бросили по одинаково нагретому железному кубику. Что нагреется до более высокой температуры — вода или
керосин?
726. Почему в городах на берегу моря колебания температуры зимой и летом менее резки, чем в городах, расположенных в глубине материка?
727. Удельная теплоемкость алюминия равна
920 Дж /кг. °С. Что это означает?
728. Алюминиевый и медный бруски одинаковой массы 1 кг охлаждают на 1 °С. На сколько изменится внутренняя энергия каждого бруска? У какого бруска она изменится больше и на сколько?
729. Какое количество теплоты необходимо для нагрева килограммовой железной заготовки на 45 °С?
730. Какое количество теплоты требуется, чтобы нагреть 0,25 кг воды с 30 °С до 50 °С?
731. Как изменится внутренняя энергия двух литров
воды при нагревании на 5 °С?
732. Какое количество теплоты необходимо для нагрева 5 г воды от 20 °С до 30 °С?
82
733. Какое количество теплоты необходимо для нагревания алюминиевого шарика массой 0, 03 кг на 72 °С?
734. Рассчитайте количество теплоты, необходимое для
нагрева 15 кг меди на 80 °С.
735. Рассчитайте количество теплоты, необходимое для
нагрева 5 кг меди от 10 °С до 200 °С.
736. Какое количество теплоты требуется для нагрева
0,2 кг воды от 15 °С до 20 °С?
737. Вода массой 0,3 кг остыла на 20 °С. На сколько
уменьшилась внутренняя энергия воды?
738. Какое количество теплоты нужно, чтобы 0,4 кг воды при температуре 20 °С нагреть до температуры 30 °С?
739. Какое количество теплоты затрачено на нагрев
2,5 кг воды на 20 °С?
740. Какое количество теплоты выделилось при остывании 250 г воды от 90 °С до 40 °С?
741. Какое количество теплоты потребуется для того,
чтобы 0,015 л воды нагреть на 1 °С?
742. Рассчитайте количество теплоты, необходимое,
чтобы нагреть пруд объемом 300 м3 на 10 °С?
743. Какое количество теплоты нужно сообщить 1 кг
воды, чтобы повысить ее температуру от 30 °С до 40 °С?
744. Вода объемом 10 л остыла от температуры 100 °С
до температуры 40 °С. Какое количество теплоты выделилось при этом?
745. Рассчитайте количество теплоты, необходимое для
нагрева 1 м3 песка на 60 °С.
746. Объем воздуха 60 м3, удельная теплоемкость
1000 Дж/кг. °С, плотность воздуха 1,29 кг/м 3. Какое количество теплоты необходимо, чтобы нагреть его на 22 °С?
747. Воду нагрели на 10 °С, затратив 4,20 . 103 Дж теплоты. Определите количество воды.
748. Воде массой 0,5 кг сообщили 20,95 кДж теплоты.
Какой стала температура воды, если первоначальная температура воды была 20 °С?
749. В медную кастрюлю массой 2,5 кг налито 8 кг воды при 10 °С. Какое количество теплоты необходимо,
чтобы воду в кастрюле нагреть до кипения?
83
750. Литр воды при температуре 15 °С налит в медный
ковшик массой 300 г. Какое количество теплоты необходимо, чтобы нагреть воду в ковшике на 85 °С?
751. Кусок нагретого гранита массой 3 кг помещают в
воду. Гранит передает воде 12,6 кДж теплоты, охлаждаясь на 10 °С. Какова удельная теплоемкость камня?
752. К 5 кг воды при 12 °С долили горячую воду при
50 °С, получив смесь температурой 30 °С. Сколько воды
долили?
753. В 3 л воды при 60 °С долили воду при 20 °С, получив воду при 40 °С. Сколько воды долили?
754. Какова будет температура смеси, если смешать
600 г воды при 80 °С с 200 г воды при 20 °С?
755. Литр воды при 90 °С влили в воду при 10 °С, причем температура воды стала 60 °С. Сколько было холодной воды?
756. Определите, сколько надо налить в сосуд горячей
воды, нагретой до 60 °С, если в сосуде уже находится
20 л холодной воды при температуре 15 °С; температура
смеси должна быть 40 °С.
757. Определите, какое количество теплоты требуется
для нагревания 425 г воды на 20 °С.
758. На сколько градусов нагреются 5 кг воды, если
вода получит 167,2 кДж?
759. Сколько требуется тепла, чтобы т граммов воды
при температуре tx нагреть до температуры f2?
760. В калориметр налито 2 кг воды при температуре
15 °С. До какой температуры нагреется вода калориметра,
если в нее опустить латунную гирю в 500 г, нагретую до
100 °С? Удельная теплоемкость латуни 0,37 кДжДкг. °С).
761. Имеются одинакового объема куски меди, олова и
алюминия. Какой из этих кусков обладает наибольшей и
какой наименьшей теплоемкостью?
762. В калориметр было налито 450 г воды, температура которой 20 °С. Когда в эту воду погрузили 200 г
железных опилок, нагретых до 100 °С, температура
воды стала 24 °С. Определите удельную теплоемкость
опилок.
84
763. Медный калориметр весом 100 г вмещает 738 г
воды, температура которой 15 °С. В этот калориметр
опустили 200 г меди при температуре 100 °С, после чего
температура калориметра поднялась до 17 °С. Какова
удельная теплоемкость меди?
764. Стальной шарик массой 10 г вынут из печи и
опущен в воду с температурой 10 °С. Температура воды
поднялась до 25 °С. Какова была температура шарика в
печи, если масса воды 50 г? Удельная теплоемкость стали
0,5 кДжДкг. °С).
765. В железный котел массой 1,5 кг налито 5 кг воды. Сколько надо тепла, чтобы в этом котле нагреть воду
от 15 °С до 100 °С?
766. Медь массой 0,5 кг опущена в 500 г воды, где остывает от 80 °С до 17 °С. Вычислите, на сколько градусов
нагреется вода.
767. Воду массой 0,05 г при температуре 80 °С смешали с водой массой 0,15 г при температуре 15 °С. Определите температуру смеси.
768. В воду массой 150 г с температурой 35 °С влили
50 г воды при 19 °С. Какова температура смеси?
769. Воду массой 5 кг при 90 °С влили в чугунный котелок массой 2 кг при температуре 10 °С. Какова стала
температура воды?
770*. Стальной резец массой 2 кг был нагрет до температуры 800 °С и затем опущен в сосуд, содержащий 15 л
воды при температуре 10 °С. До какой температуры нагреется вода в сосуде?
(Указание. Для решения данной задачи необходимо
составить уравнение, в котором за неизвестное принять
искомую температуру воды в сосуде после опускания
резца.)
771*. Какой температуры получится вода, если смешать 0,02 кг воды при 15 °С, 0,03 кг воды при 25 °С и
0,01 кг воды при 60 °С?
772*. Для отопления хорошо вентилируемого класса
требуется количество теплоты 4,19 МДж в час. Вода по85
ступает в радиаторы отопления при 80 °С, а выходит из
них при 72 °С. Сколько воды нужно подавать каждый час
в радиаторы?
773*. Свинец массой 0,1 кг при температуре 100 °С погрузили в алюминиевый калориметр массой 0,04 кг, содержащий 0,24 кг воды при температуре 15 °С. После чего в калориметре установилась температура 16 °С. Какова
удельная теплоемкость свинца?
Энергия топлива. Удельная теплота сгорания
774. Удельная теплота сгорания каменного угля равна
27 МДж/кг. Что это означает?
775. Сколько тепла при сгорании дают 10 кг древесного угля?
776. Сколько выделится тепла при полном сгорании
10 кг сухих березовых дров?
777. Сколько тепла дают 20 кг торфа при полном сгорании?
778. Какое количество теплоты выделится при сгорании керосина массой 300 г?
779. Заряд пороха в патроне пулемета имеет массу
3,2 г. Теплота сгорания пороха 3,8 МДж/кг. Сколько выделяется тепла при каждом выстреле?
780. Сколько теплоты выделится при полном сгорании
4 л керосина?
781. Сколько теплоты выделится при полном сгорании
нефти массой 3,5 т?
782. Какую массу угля надо сжечь, чтобы выделилось
40 800 кДж тепла?
783. При полном сгорании нефти выделилось 132 кДж
тепла. Какая масса нефти сгорела?
784. Какая масса древесного угля может заменить 60 т
нефти?
785. Какая масса древесного угля при сгорании дает
столько же энергии, сколько выделяется при сгорании
четырех литров бензина?
86
786. Во сколько раз меньше тепла дают при полном сгорании сухие березовые дрова, чем бензин такой же массы?
787. Начальная температура двух литров воды 20 °С.
До какой температуры можно было бы нагреть эту воду
при сжигании 10 г спирта? (Считать, что теплота сгорания спирта целиком пошла на нагревание воды.)
788. Воду массой 0,3 кг нагрели на спиртовке от 20 °С
до 80 °С и сожгли при этом 7 г спирта. Определите КПД
спиртовки.
789. При нагревании 4 л воды на 55 °С в примусе сгорело 50 г керосина. Каков КПД примуса?
790. Сталь массой 2 кг нагревается на 1000 °С кузнечным горном. Каков КПД кузнечного горна, если для этого расходуется 0,6 кг кокса?
791. Сколько нужно сжечь керосина в керосинке, чтобы довести от 15 °С до кипения 3 кг воды, если КПД керосинки 30% ?
792. КПД вагранки (шахтной печи) 60% . Сколько надо
древесного угля, чтобы нагреть 10 000 кг чугуна от 20 °С
до 1100 °С?
793*. Для сгорания в топке одного килограмма древесного угля требуется 30 кг воздуха. Воздух поступает в
топку при температуре 20 °С и уходит в дымоход при
температуре 400 °С. Какая часть энергии топлива уносится воздухом в трубу? (Теплоемкость воздуха принять
равной 1000 Дж /кг. °С при постоянном давлении.)
Закон сохранения и превращения энергии
в механических и тепловых процессах
794. Стальной шарик массой 50 г падает с высоты
1,5 м на каменную плиту и, отскакивая от нее, поднимается на высоту 1,2 м. Почему шарик не поднялся
на прежнюю высоту? Какое количество механической
энергии превратилось во внутреннюю энергию шарика и
плиты?
87
795. В стеклянный сосуд накачали воздух до давления
в 1,5 атм. Когда открыли кран, внутри сосуда появился
туман, который показывает, что воздух охладился. Почему воздух охладился?
796. Какому количеству работы эквивалентно количество теплоты, получающееся при сгорании 1 кг угля?
Удельная теплота сгорания угля равна 29,9 . 106 Дж/кг.
797. Какому количеству теплоты соответствует работа
лошади, которая передвигает на расстоянии 40 м вагонетку, прилагая усилие в 500 Н?
798. Какое количество теплоты выделяется при ударе
неупругого тела массой 50 кг, упавшего с высоты 4 м?
799. Сколько требуется нефти на рейс парохода, продолжающийся 6 суток, если машина парохода развивает
среднюю полезную мощность в 4000 л.с. и коэффициент
полезного действия 20% ? Удельная теплота сгорания горючего 46 . 106 Дж/кг. (1 л.с. = 736 Вт.)
800. Сколько теплоты выделяется при ударе молота
массой 4,9 кг о предмет, лежащий на наковальне, если
скорость молота в момент удара 6 м/с?
801. Сколько требуется угля для паровоза мощностью
в 1,1 МВт, идущего со скоростью 40 км/ч, на проезд
200 км? Коэффициент полезного действия паровоза 10%.
802. При сгорании 0,001 кг водорода выделяется
122,43 кДж, при этом образуется 0,009 кг водяного пара,
удельная теплоемкость которого равна 2000 Дж /кг. земной
поверхности получает около 8 Дж в минуту. Какое количество теплоты получает 1 м2 земной поверхности в минуту?
807. С одинаковой высоты падают два мяча равной массы. Один ударяется об асфальт и отскакивает вверх, другой
попадает в песок и застревает в нем. Опишите превращения
энергии, происходящие при ударе в каждом случае.
808. Какие превращения энергии происходят при движении парашютиста в воздухе?
809. Какой энергией обладает летящая пуля? Какие
превращения энергии происходят при ее движении?
810. За счет какой энергии движется:
а) пуля в стволе ружья;
б) космическая ракета;
в) автомобиль?
89
Изменение агрегатных
состояний вещества
Агрегатные состояния вещества. Плавление
и отвердевание кристаллических тел. График
плавления и отвердевания кристаллических тел.
Удельная теплота плавления
811. Чем отличаются молекулы воды от молекул водяного пара?
812. Отличаются ли молекулы железа в болванке от
молекул железа в расплавленном состоянии?
813. С помощью таблиц определите, у какого вещества
температура плавления выше: у серебра или стеарина?
814. В сосуде с водой при О °С плавают куски льда.
Что будет происходить: лед таять или вода замерзать? От
чего это зависит?
815. Почему при плавлении или отвердевании температура тел не меняется?
816. Существует ли температура плавления для аморфных тел?
817. Используя табличные данные, определите, у какого вещества температура плавления выше: у цезия или
золота.
818. Можно ли для измерения температуры наружного
воздуха использовать термометры со ртутью?
819. В помещение, температура в котором О °С, внесли
тающий лед. Будет ли он в этом помещении таять?
820. Будет ли плавиться серебро, если его бросить в
расплавленное железо?
821. Почему весной возле реки с плывущими по ней
льдинами холоднее, чем вдали от нее?
822. Вода массой 125 кг при О °С превратилась в лед.
Какое количество теплоты при этом выделилось?
90
823. Домашним ледником может служить ящик с
двойными стенками, пространство между которыми заполнено льдом. Почему внутри такого ледника даже летом температура не поднимается выше О °С?
824. Почему поставленный на огонь чайник, когда в
нем есть вода, просто кипит, а будучи пустым — раскаляется докрасна?
825. Будет ли плавиться свинец, если его довести до
точки плавления и затем прекратить нагрев?
826. Удельная теплота плавления олова равна 59 кДж/кг.
Что это означает?
827. Во сколько раз больше теплоты идет на плавление
2 кг чугуна, чем на нагревание 2 кг чугуна на 1 °С?
828. Лед массой 3 кг при температуре О °С растаял.
Сколько энергии при этом было затрачено?
829. Кусок алюминия массой 10 кг, взятый при температуре плавления 660 °С, полностью расплавился. Какое
для этого потребовалось количество теплоты?
830. На рисунке 85 дан график изменения температуры твердого тела при нагревании.
Определите по этому графику:
а) при какой температуре плавится это тело;
б) как долго длилось нагревание от 60° до точки плавления;
в) как долго длилось плавление;
г) до какой температуры было нагрето вещество в
жидком состоянии.
Рис. 85
91
831. Почему для измерения температуры наружного
воздуха в холодных районах применяют термометры со
спиртом, а не с ртутью?
832. Будет ли плавиться олово, если его бросить в расплавленный свинец?
833. Чем выше температура накаленного тела, тем ярче оно светится. Волоски электрических ламп делают из
металлов вольфрама, тантала и иридия. Чем можно объяснить употребление этих металлов для нитей лампочек?
834. В каком состоянии находится спирт при температуре -120 °С?
835. В каком состоянии находится железо при температуре 1500 °С?
836. Кусок меди массой 4 кг расплавился. На сколько
увеличилась его внутренняя энергия?
837. Сколько энергии понадобится для расплавления
свинца массой 10 кг, взятого при температуре плавления?
838. Сколько энергии будет затрачено для расплавления свинца массой 10 кг, взятого при начальной температуре 27 °С?
839. Какое количество теплоты затрачено на расплавление 1 т железа, взятого при температуре 10 °С?
840. Свинец объемом 10 см3, взятый при начальной
температуре 20 °С, полностью расплавился. Какое количество теплоты было при этом затрачено?
841. На плавление какого металла, взятого при температуре 20 °С, нужно большее количество энергии: на 1 г
меди или 1 г серебра? На сколько больше?
842. В каком случае требуется большее количество
энергии и на сколько: на плавление 1000 кг железа или
1000 кг алюминия, если и железо, и алюминий взяты
при начальной температуре 10 °С?
843. На рисунке 86 изображены графики зависимости
температуры от времени для слитка свинца (I) и слитка
олова (II) одинаковой массы. Количество теплоты, получаемое каждым телом в единицу времени, одинаково.
Определите по графику:
92
1) У какого слитка температура плавления выше?
2) У какого металла больше удельная теплоемкость?
3) У какого металла больше удельная теплота плавления?
844. Нагревают два сосуда: в одном находится 0,2 кг
воды при температуре 0 °С, в другом — 200 г снега. Одинаково ли будет повышаться температура в сосудах при
одинаковой мощности нагревателя? Постройте график зависимости температуры каждого сосуда от получаемого
количества теплоты.
845. Какое количество теплоты потребуется для превращения 10 кг льда в воду при 0 °С?
846. Какое количество теплоты потребуется для превращения 150 кг льда с температурой -8 °С в воду при
температуре 0 °С?
847. Рассчитайте количество теплоты, потребное для
превращения 20 кг льда при -4 °С в воду при 100 °С.
848. В банке содержится 2 кг воды при температуре
18 °С. Какое количество теплоты отдает вода охлаждающей смеси, в которую погружена банка, если вся вода в
банке превращается в лед с температурой 0 °С?
849. В медный калориметр весом 200 г налито 100 г воды при 16 °С. В воду бросили кусочек льда при 0 °С весом
9,3 г, который целиком расплавился. Окончательная температура воды после этого установилась 9 °С. Определите
на основании этих данных удельную теплоту плавления
льда.
850. Какое количество теплоты потребно для расплавления 1 кг железа, взятого при температуре 20 °С?
93
851. В 5 л воды при температуре 40 °С опустили 3 кг
льда. Сколько льда растает?
852. В калориметр налили 0,2 кг воды при температуре 25 °С. Какова будет температура этой воды, если в ней
растает 5 г льда?
853. Ледяной калориметр представляет
собой массивный куб из льда, внутри которого выдолблено углубление и закрыто
толстой крышкой из льда (рис. 87). В такой калориметр положили латунную гирю
массой 1000 г, нагретую до 100 °С. Сколько граммов льда растает в этом калориметре к тому моменту, когда гиря остынет
до 0 °С?
854. КПД спиртовки 10%. Сколько нужно сжечь спирта в спиртовке, чтобы расплавить 1 кг льда при 0 °С?
855. Сколько требуется сжечь каменного угля в печи,
чтобы расплавить 100 т чугуна, взятого при температуре
20 °С, если КПД печи 40% ?
856. В водопаде высотой 32 м ежесекундно падает
3,5 м3 воды. Какое количество энергии можно получить в
час от этого водопада? Какое количество каменного угля
надо сжигать каждый час, чтобы получить то же самое
количество энергии?
V
Испарение. Поглощение энергии при испарении
жидкости и выделение ее при конденсации пара.
Кипение. Удельная теплота парообразования
и конденсации _____________________________
857. Температура воды в открытом сосуде, находящемся в комнате, всегда немного ниже температуры воздуха
в комнате. Почему?
858. Почему температура жидкости при испарении понижается?
859. В Москве колебание температура кипения воды
составляет 2,5 °С (от 98,5 °С до 101 °С). Чем можно объяснить такую разницу?
94
860. Выполняется ли закон сохранения энергии при
испарении? при кипении?
861. Если смочить руку эфиром, вы ощутите холод.
Почему?
862. Почему суп скорее остынет, если на него дуть?
863. Отличается ли температура воды в кипящей кастрюле и температура пара кипящей воды?
864. Почему кипящая вода перестает кипеть, как
только ее снимают с огня?
865. Удельная теплота конденсации спирта равна
900 кДж/кг. Что это означает?
866. Сравните внутреннюю энергию 1 кг водяного пара
при 100 °С и 1 кг воды при 100 °С. Что больше? На
сколько? Почему?
867. Какое количество теплоты требуется для испарения 1 кг воды при температуре кипения? 1 кг эфира?
868. Какое количество теплоты требуется для обращения в пар 0,15 кг воды при 100 °С?
869. Что требует большего количества теплоты и на
сколько: нагрев 1 кг воды от 0 °С до 100 °С или испарение 1 кг воды при температуре 100 °С?
870. Какое количество теплоты требуется для обращения в пар воды массой 0,2 кг при температуре 100 °С?
871. Какое количество энергии выделится при охлаждении воды массой 4 кг от 100 °С до 0 °С?
872. Какое количество энергии необходимо, чтобы 5 л
воды при 0 °С довести до кипения и затем ее всю испарить?
873. Какое количество энергии выделит 1 кг пара при
100 °С, если его обратить в воду и затем охладить полученную воду до 0 °С?
874. Какое количество теплоты нужно затратить, чтобы воду массой 7 кг, взятую при температуре 0 °С, довести до кипения и затем полностью ее испарить?
875. Какое количество энергии надо затратить, чтобы
1 кг воды при температуре 20 °С обратить в пар при температуре 100 °С?
95
876. Определите количество теплоты, потребное для
превращения 1 кг воды, взятой при О °С, в пар при
100 °С.
877. Сколько теплоты выделится при конденсации
100 г водяного пара, имеющего температуру 100 °С, и
при охлаждении полученной воды до 20 °С?
878. Удельная теплота парообразования у воды больше, чем у эфира. Почему же эфир, если им смочить руку,
сильнее охлаждает ее, чем вода в таких случаях?
879. В сосуд, содержащий 30 кг воды при 0 °С, вводится 1,85 кг водяного пара, имеющего температуру 100 °С,
вследствие чего температура воды становится равной
37 °С. Найдите удельную теплоту парообразования воды.
880. Какое количество теплоты необходимо, чтобы
превратить 1 кг льда при 0 °С в пар при 100 °С?
881. Какое количество теплоты необходимо для того,
чтобы 5 кг льда при -1 0 °С обратить в пар при 100 °С и
затем нагреть пар до 150 °С при нормальном давлении?
Удельная теплоемкость водяного пара при постоянном
давлении равна 2,05 кДж/(кг. °С).
882. Сколько килограммов каменного угля надо сжечь
для того, чтобы превратить в пар 100 кг льда, взятого
при 0 °С? Коэффициент полезного действия топки 70%.
Удельная теплота сгорания угля 29,3 МДж/кг.
883. Английский ученый Блек для определения удельной теплоты парообразования воды брал определенное количество воды при 0 °С и нагревал ее до кипения. Дальше
он продолжал нагревать воду до ее полного испарения.
При этом Блек заметил, что для выкипания всей воды
требовалось времени в 5,33 раза больше, чем для нагрева
такой же массы воды от 0 °С до 100 °С. Чему равна, по
опытам Блека, удельная теплота парообразования?
884. Какое количество пара при температуре 100 °С
требуется обратить в воду, чтобы нагреть железный радиатор массой 10 кг от 10 °С до 90 °С?
885. Какое количество теплоты требуется, чтобы лед
массой 2 кг, взятый при температуре -1 0 °С, обратить в
пар при 100 °С?
96
886. Пробирка с эфиром погружена в стакан с водой,
охлажденной до О °С. Продувая через эфир воздух, испаряют эфир, вследствие чего на пробирке образуется ледяная корка. Определите, сколько получилось льда при испарении 125 г эфира (удельная теплота парообразования
эфира 356 кДж/кг).
887. Змеевик полностью вмерз в лед. Через змеевик
проходит, охлаждаясь и конденсируясь, 2 кг пара, причем вода из змеевика выходит при температуре О °С. Какое количество льда можно расплавить таким образом?
888. В калориметр налито 57,4 г воды при 12 °С. В воду пущен пар при 100 °С. Через некоторое время количество воды в калориметре увеличилось на 1,3 г, а температура воды поднялась до 24,8 °С. Для нагрева пустого
калориметра на 1 °С требуется 18,27 Дж теплоты. Найдите удельную теплоту парообразования воды.
889. Вода массой 20 кг при температуре 15 °С превращается в пар при температуре 100 °С. Какое количество
бензина необходимо для этого процесса сжечь в нагревателе, если КПД нагревателя 30% ?
890. Из воды, взятой при 10 °С, надо получить 15 кг
водяного пара при 100 °С. Сколько для этого надо сжечь
каменного угля, если КПД нагревателя 20% ?
891. На примусе в медном чайнике массой 0,2 кг вскипятили воду массой 1 кг, взятую при температуре 20 °С.
В процессе кипячения 50 г воды выкипело. Сколько в
примусе сгорело бензина, если КПД примуса 30% ?
Влажность воздуха
892. Почему иногда за самолетом, летящим на большой высоте, образуется след белого цвета (инверсионный
след)?
893. Определите абсолютную влажность воздуха в кладовке объемом 10 м3, если в нем содержится водяной пар
массой 0,12 кг.
4 № 6470 97
894. Через фильтр с сорбентом, поглощающим водяной
пар, пропущено 5 л воздуха, после чего масса фильтра увеличилась на 120 мг. Какова абсолютная влажность воздуха?
895. Абсолютная влажность воздуха равна 10 г/м 3.
Найти относительную влажность при температуре: 12 °С,
18 °С и 24 °С.
896. Относительная влажность в комнате f = 60%,
температура 16 °С. До какой температуры надо охладить
блестящий металлический предмет, чтобы на его поверхности появилась роса?
897. Сухой термометр показывает 20 °С, а смоченный
15,5 °С. Найти относительную влажность воздуха.
898. При температуре 10 °С относительная влажность
воздуха равна 80%. Как изменится относительная влажность, если повысить температуру до 20 °С?
899. Сосуд содержит воздух при t = 15 °С; относительная влажность воздуха f = 63%. Когда воздух был осушен хлористым кальцием, вес сосуда уменьшился на
3,243 г. Определить объем сосуда.
900. Чему равна относительная влажность воздуха в
классе, если температура в помещении 20 °С и абсолютная влажность воздуха равна 10 г/м 3?
901. Какова абсолютная влажность воздуха при температуре 15 °С, если относительная влажность воздуха равна 80%.
902. Найдите относительную влажность воздуха при
температуре 10 °С, если давление паров воды в воздухе
равно 0,9 кПа.
903. Давление водяного пара в воздухе равно 0,96 кПа,
относительная влажность 60%. Чему равно давление насыщенного водяного пара при этой же температуре?
904. ш Р аб о та газа и пара при расширении.
Двигатель внутреннего сгорания.
I Паровая турбина. КПД теплового двигателя
907. Газ, расширяясь, охлаждается. Почему?
908. Когда внутренняя энергия газа в цилиндре двигателя внутреннего сгорания больше: после проскакивания
искры или к концу рабочего хода?
909. Какое количество теплоты выделилось при торможении до полной остановки грузовика массой 6,27 т,
вначале ехавшего со скоростью 57,6 км/ч?
910. Какая работа совершена внешними силами при
обработке железной заготовки массой 300 г, если она нагрелась на 200 °С?
911. На токарном станке обтачивается деталь со скоростью 1,5 м /с. Сила сопротивления равна 8370 Н. Какое
количество теплоты выделится в данном процессе за пять
минут?
912. Считая, что вся энергия идет на полезную работу,
найдите, какое количество энергии в час необходимо тепловому двигателю мощностью 735 Вт?
913. Приняв, что вся тепловая энергия угля обращается в полезную работу, рассчитайте, какого количества
каменного угля в час достаточно для машины мощностью
733 Вт?
914. Нагреватель за некоторое время отдает тепловому
двигателю количество теплоты, равное 150 кДж, а холодильник за это же время получает от теплового двигателя
количество теплоты, равное 100 кДж. Определите полезную работу двигателя за это время.
915. Нагреватель за некоторое время отдает тепловому
двигателю количество теплоты, равное 120 кДж. Тепловой двигатель совершает при этом полезную работу
30 кДж. Определите КПД теплового двигателя.
916. Тепловой двигатель получает от нагревателя количество теплоты, равное 600 кДж. Какую полезную работу
совершит тепловой двигатель, если его КПД равен 30% ?
99
917. Нагреватель отдает тепловому двигателю за
30 мин количество теплоты, равное 460 МДж, а тепловой
двигатель отдает количество теплоты, равное 280 МДж.
Определите полезную мощность двигателя.
918. Паровой молот мощностью 367 кВт получает от
нагревателя в час количество теплоты, равное 6720 МДж.
Какое количество теплоты в час получает холодильник?
919. Нагреватель отдает тепловому двигателю количество теплоты, равное 20 кДж. За то же время тепловой
двигатель отдает холодильнику количество теплоты, равное 15 кДж. Найдите работу, совершенную тепловым
двигателем, и его КПД.
920. Какое количество теплоты получил тепловой двигатель за 1 ч, если его полезная мощность равна 2 кВт,
а КПД равен 12% ?
921. Полезная мощность механизма 800 Вт, КПД равен
12%. Какое количество теплоты получает механизм в час?
922. Мопед, едущий со скоростью 20 км/ч, за 100 км
пути расходует 1 кг бензина. КПД его двигателя равен
22%. Какова полезная мощность двигателя?
923. Определите КПД двигателя внутреннего сгорания
мощностью 36,6 кВт, который сжигает в течение одного
часа 10 кг нефти.
924. Каков КПД мотора мощностью 3660 Вт, который
за час расходует 1,5 кг бензина?
925. Мощность паровой машины 366,5 кВт, КПД равен
20%. Сколько сгорает каменного угля в топке паровой
машины за час?
926. Сколько бензина расходует в час мотор мощностью 18 300 Вт с КПД 30% ?
927. Сколько надо в час бензина для двигателя мощностью 29,4 кВт, если коэффициент полезного действия
двигателя 33% ?
928. Паровая машина мощностью 220 кВт имеет КПД
15%. Сколько каменного угля сгорает в ее топке за 8 ч?
929. Нагреватель за час отдает тепловому двигателю
количество теплоты, равное 25,2 МДж. Каков КПД двигателя, если его мощность 1,47 кВт?
100
930. Современные паровые механизмы расходуют
12,57 МДж в час на 735 Вт. Вычислите КПД таких механизмов.
931. Нагреватель в течение часа отдает паровому молоту на каждые 735 Вт его механической мощности количество теплоты, равное 21,4 МДж. Вычислите КПД молота и сравните его с КПД механизмов из предыдущей
задачи.
932. Тепловой двигатель мощностью 1500 кВт имеет
КПД 30%. Определите количество теплоты, получаемое
двигателем в течение часа.
933. Какое количество теплоты получает в течение часа двигатель Дизеля мощностью 147 кВт и с КПД, равным 34% ?
934. Тепловой двигатель мощностью 1 кВт имеет КПД
25%. Какое количество теплоты в час он получает?
935. Сколько каменного угля в час расходуется тепловым двигателем с КПД, равным 30% , и мощностью
750 Вт?
936. Мощность двигателей океанского лайнера
29,4 МВт, а их КПД равен 25%. Какое количество нефти
израсходует лайнер за 5 суток?
937. Бензиновый двигатель мощностью 3660 Вт имеет
КПД, равный 30%. На сколько времени работы хватит
стакана (200 г) бензина для этого двигателя?
938. Мощность дизельного двигателя 367 кВт, КПД
30%. На сколько суток непрерывной работы хватит запаса нефти 60 т такому двигателю?
История компании «Гринпауэр» Greenpower
История компании GreenPower
В 1998 году была основана фирма под названием «Відпочинок» — («Отдых» по-русски). С самого начала своей деятельности фирма специализировалась на продаже древесного угля, а также различной продукции для барбекю.
Углевыжигательная печь из цистерны (2001 год)
В 2000 году было организовано собственное углевыжигательное производство. Древесный уголь производился одним из примитивных способов: при помощи простейших углевыжигательных печей, изготовленных собственными силами из использованных емкостей для ГСМ. Древесный уголь был низкого качества, условия труда оставляли желать лучего, производственная база требовала модернизации.
В 2001 году была введена в эксплуатацию наша первая самостоятельно разработанная углевыжигательной печь. Это была примитивная стальная вертикальная углевыжигательная печь с внутренним подводом теплоносителя, в которой происходили все процессы углежжения (сушка, пиролиз, охлаждение). В следующем году появилась УП-2 «Аленка» и УП-3 «Аленка».
Благодаря удачно подобранным габаритным размерам древесный уголь, производимый на «Аленке», был гораздо лучшего качества, чем уголь, изготовленный на аналогах нашей печи. Помимо этого печь легко ремонтировалась и разбиралась для транспортировки. УП «Аленка» заинтересовала многих производителей древесного угля Украины и ближнего зарубежья, что привело к необходимости организации участка по изготовлению углевыжигательных печей.
С 2002 по 2006 год включительно были произведены более ста углевыжигательных печей типа УП-2 «Аленка». Некоторые из них работают и по сей день по всей территории Украины и за ее пределами. Тип данных печей углежоги с того времени стали называть «Аленка» или «Ракета», «Кастрюля», «Бочка» и т.д.
УП-2 «Аленка» в работе (2004 год)
Участки углежжения постоянно подлежали проверкам всевозможных «органов власти», а углевыжигательные печи производились без единого согласования и конструкторского документа, т.е. фактически являлись «грудой металлолома». Вследствие этого нами было принято решение производить углевыжигательные печи, которые будут отвечать всем требованиям нормативной и правовой документации. С 2002 года и по настоящее время, все оборудование компании «Гринпауэр» разрабатывается согласно требований государственных и международных стандартов и проходит добровольную сертификацию.
Как известно, все производители древесного угля стремятся к уменьшению количества мелкой фракции, увеличению механической прочности древесного угля, а также к использованию отходов деревообрабатывающей промышленности в качестве сырья. Помимо этого при использовании печей типа «Аленка» возникали следующие проблемы:
- Огромное количество выбросов в атмосферу
- Качество древесного угля зависит от размеров печи, профессиональных навыков углежога, погодных условий и т.д.
- Присутствует пережженный и недожженный древесный уголь
- Уголь получается низкой механической прочности и с большим количеством отсева
- Нельзя использовать мелкие куски древесины или столярные обрезки — перегорают
- В качестве сырья невозможно использовать мягкие породы древесины
В 2003 году мы приступили к разработке новой углевыжигательной печи, конструкция которой должна была решить все вышеперечисленные проблемы. За основу была взята углевыжигательная печь УВП-5, разработанная советскими учеными в 1958 году. Конструкция УВП-5 была металлоемкая и трудоемкая, как следствие – очень высокая цена.
Углевыжигательная печь УВП-5
Новая углевыжигательная печь УП-1 «Беззольная» поступила в продажу в начале 2004 года, она получила название «Беззольная», так как в процессе получения древесного угля отсутствовала зола и процент мелкой фракции был низким. Древесный уголь, произведенный на УП «Беззольная», получил название в широких кругах «Ресторанный». Конструкция печи настолько пришлась по душе «народным умельцам», что многие из них пытаются и по сегодняшний день копировать наши печи, используя для изготовления подручные емкости.
Углевыжигательная печь УП-2 «Беззольная» (2007 год)
За время изготовления первоначальная конструкция печи была сильно изменена, в итоге было разработано три модернизированные модификации «Беззольной» УП-1, УП-2 и УП-3 «Угольков» — с нижней выгрузкой древесного угля. С 2004 по 2011 год было изготовлено и реализовано более 300 печей данного типа.
Углевыжигательная печь УП-2 «Угольков» и УП-2 «Аленка» (2010 год)
В 2006 году мы приступили к разработке и изготовлению серии экологически чистых углевыжигательных печей мобильного и стационарного исполнения.
УП «Вуглинка» — небольшая мобильная печь, разрабатывалась специально для предприятий, которые в результате своей деятельности образуют отходы деревообработки, с целью их утилизации (переработка в древесный уголь). Мобильность и небольшие габариты печи позволяют устанавливать ее непосредственно на производственных и лесозаготовительных площадках.
В этом же году была разработана стационарная углевыжигательная печь УП «Кудесница» — аналог питерского «Эколона». Подобные печи производятся повсеместно на территории Российской Федерации. Данная модель не получила широкого распространения на территории Украины по ряду причин: высокая стоимость, стационарное строительство, использование дорогостоящих подъемных механизмов и т.д.
Углевыжигательная печь «ЭКОЛОН» ООО БИОЭНЕРГИЯ, г. Санкт-Петербург, РФ
Сортировка и фасовка древесного угля на многих предприятиях данной отрасли является трудоемким и длительным процессом. С целью облегчения и удешевления этого процесса в 2006 году была разработана и введена в эксплуатацию установка для механизированной сортировки и фасовки древесного угля ФСУ-1. Позже эта установка вошла в состав комплексной линии для сортировки и фасовки древесного угля.
Эскиз ФСУ-1
В 2007 году GreenPower приступил к разработке принципиально новой ЭКОЛОГИЧЕСКИ ЧИСТОЙ пиролизной печи УП «ЕВРО». В этой углевыжигательной печи нашими специалистами был внедрен ряд «НОУ-ХАУ». Это была 1-я в мире «вертикальная» пиролизная печь, в которой не нужно было перемещать сырье из камеры «сушки» в камеру «пиролиза». Смена режима «Сушка» и «Пиролиз», происходила за счет смены положения шиберных-заслонок, при этом появидлась возможность управлять процессом газовыделения при пиролизе, что дало возможность получить древесный уголь с очень высокими качественными характеристиками.
Экспериментальная углевыжигательная печь УП «ЕВРО», г. Змеев, Харьковская обл.
В начале 2008 года мы приступили к испытаниям УП «ЕВРО». После многочисленных изменений конструкции в результате плодотворных работ мы получили положительный результат.
В марте 2009 года была произведена первая серийная УП «ЕВРО». За все время производства конструкция печи много раз была модернизирована и улучшена.
Углевыжигательная печь УП-1 «ЕВРО» 2009 год, г. Медвин, Киевская обл.
Углевыжигательная печь УП «ЕВРО» 2010 год, г. Славяногорск, Донецкая обл.
Углевыжигательные печи УП-1 «ЕВРО» 2011 год, г. Пловдив, Болгария
К концу 2012 года было выпущено более 140 углевыжигательных печей УП «ЕВРО», которые запущены в работу нашими специалистами в разных концах Земного шара. Мы получили неоценимый опыт и как результат — современную углевыжигательную печь, отвечающую мировым стандартам XXI века.
Углевыжигательные печи УП «ЕВРО» 2012 год, г. Харьков, Украина
2013 г. Разработана, обновленная модификация «ЕВРО», которая получила приставку УП-2. Новая топка, полная механизация управления, современные огнеупорные и изоляционные материалы – это краткое описание УП-2 «ЕВРО».
Углевыжигательная печь УП-2 «ЕВРО» 2013 год, г. Варна, Болгария
2013 г. разработана, а в 2014 гг. изготовлена новая углевыжигательная печь УП-3 «ЕВРО». Главное достоинство – оптимизация габаритных размеров и устранение основных недостатков первой и второй серий «ЕВРО».
Эксперементальная углевыжигательная печь УП-3 «ЕВРО» 2014 год, г. Днепропетровск, Украина
В 2014 г. открыто торговое представительство компании GreenPower в г. Пловдив, Болгария.
так же Появились новые виды оборудования компании GreenPower:
Появились новые отделы GreenPower: конструкторский, отдел материала-технического обеспечения и логистики, отдел продаж и контроля качества, а также отдел экспериментального производства, производство GreenPower занимает площадь более 3000 м2.
В 2015 г. выпущена первая серийная углевыжигательная печь УП-3 ЕВРО-м. На протяжении всего года проводилась доработка конструкция углевыжигательной печи в процессе эксплуатациии. Велись работы по разработке и изготовлению мультициклонов, которые входят в группу механических очистителей с сухим способом очистки, высокой эффективностью. Эффективность очистки для частиц размера 5.10. м. составляет 90%, в то время для частиц, размер которых больше, составляет 99%.
Углевыжигательная печь УП-3 «ЕВРО» 2015 год, ЮАР
2015 год — GreenPower приступил к разработке новой углевыжигательной печи «ЕККО», которая в дальнейшем будет достойной заменой печи серии «ЕВРО».
На данный момент GreenPower первая компания, которая смогла разработать и изготовить передвижную углевыжигательную печь, производительностью до 60 тонн древесного угля в месяц.
Углевыжигательная печь УП-4 «ЕВРО» 2016 год, Россия
В 2016 году мы приступили к испытаниям новой углевыжигательной печи серии «ЕККО», которая должна была заменить серию печей «ЕВРО». Основные Задачи, которые были поставлены при разработке новой модели:
- Низкая цена и высокая производительность
- Ремонтопригодность
- Мобильность печи и пригодность к транспортировке
- Максимальная автоматизация процесса управления
- Возможность быстрого старта и быстрой остановки печи
- 100% экологическая безопасность процесса эксплуатации печи
Экспериментальная УП-1 ЕККО, г. Харьков, производственный участок GreenPower
В результате произведенных испытаний УП-1 ЕККО в 2016 году появилась новая углевыжигательная печь УП-4 ЕВРО, по сравнению с УП-3 ЕВРО, новая печь обрела:
- Новое топочное устройство
- Герметичные жароустойчивые задвижка пара и газа
- Дожигатель, который обеспечивал отсутствие вредных выбросов
В 2017 году мы продолжили испытания новой углевыжигательной печи, так как не были выполнены все поставленные Задачи.
г. Харьков, испытания УП-1 ЕККО, версия 2; рядом УП-3 ЕВРО-м
По результатам 2017 году, было внедрено для новой углевыжигательной печи УП-1 ЕККО:
- Новое топочное устройство (концепт), в котором все дымовые газы от процесса, направляются в дымовую трубу, перед которой установлен дожигатель, данный фактор обеспечивает 100% экологическую безопасность процесса
- Новый материал для камер сушки/пиролиз, который позволил достигать высоких температур в камере >800®C
Так же в 2017 году, был разработан концепт новой углевыжигательной печи BIO-KILN или БИО-ПЕЧЬ.
Эскиз БИО-Печь
В начале 2018 года была выпущена первая экспериментальная углевыжигательная печь – BIO-ПЕЧЬ, свое название она получила благодаря возможности производить высококачественный BIO-CHAR , а так же древесный уголь из различных типов скорлупы орехов, главная особенность печи – это стабильное производство древесного угля с показателем нелетучего углерода > 92%.
В середине 2018 года, после долгих экспериментов, модернизаций, рационализаций и переделок конструкции нами был получен высокий результат, который выражается в стабильном производстве продукции без нанесения вреда окружающей среде с минимальным человеческим фактором. Среди главных достоинств БИО-ПЕЧИ, стоит отметить:
- Непрерывное производство, сверху сырье – снизу уголь.
- Мобильное исполнение, возможна транспортировка на расстояния
- Минимальный человеческий фактор
- Высокая производительность
- Долговечная, надежная конструкция
- Высокие качественные и количественные показатели древесного угля
- Экологическая безопасность
В июле 2018 года после 9 лет продаж серии «ЕВРО» и выпуска более 400 единиц оборудования, которые работают по всему миру, были сняты с производства углевыжигательные печи серии «ЕВРО», на ее замену была поставлена новая серия «ЕККО». Завершающей цепочку углевыжигательных печей серии «ЕВРО», стала новая модель УП-7 «ЕВРО», которая является «гибридом» 2-х моделей «ЕККО-ЕВРО».
УП-7 ЕВРО, 2018 год
Так же 2018 год был ознаменован выпуском серийной углевыжигательной печи BIO-ПЕЧЬ, которая имеет высокие перспективы во всем мире.
GreenPower уделяет большое внимание качеству. Контроль качества осуществляется на всех производственных этапах, при переходе изделия с одного участка на другой, готовое изделие проверяется техническим отделом, начальником цеха, главным инженером, а после менеджером отдела продаж.
На всю нашу продукцию действует гарантия от 12 до 24 месяцев. При этом GreenPower реально выполняет взятые на себя гарантийные обязательства, Мы вникаем в суть сложившейся ситуации, находим оптимальный выход, оказываем содействие в устранении негарантийных случаев. Постоянные резервы запасных частей и гибкие связи с поставщиками, дают возможность осуществлять качественное сервисное обслуживание. Так же на предприятии действует система послегарантийного обслуживания.
BIO-KILN, 2018 год
ЕККО-4. 2018 – 2020 гг.
Компания GreenPower не прекращает заниматься улучшением и оптимизацией линейки углевыжигательных печей. В результате модернизации выпущена новая усовершенствованная модель ЕККО-4. Печь ЕККО-4 полностью автоматизирована и безопасна для окружающей среды.
Оборудование имеет возможность удаленного контроля и управления, каждая наша печь может быть подключена к сети интернет, что позволяет записывать данные о работе печи в память и обеспечивает управление ее работой в любой точке мира из главного офиса компании. Также предусмотрена автоматизация производственного процесса в случае аварийного режима при несоблюдении правил эксплуатации.
Высокий уровень КПД ЭККО-4 достигается за счет использования современных термостойких изоляционных материалов для стенок сушильно-пиролизных камер и печи, что дает возможность быстро перейти в рабочий режим и значительно сократить производственный цикл. Уникальность печи заключается в отсутствии материалов «теплового балласта», таких как листовой металл и огнеупорный кирпич, которые являются основой почти всех угольных печей. Кроме того, высокая эффективность достигается за счет использования «камерного пара», то есть проведения процессов сушки сырья за счет «избыточного тепла», выделяемого в процессе пиролиза.
Надежность и ремонтопригодность ЭККО-4 обусловлена опытом GreenPower (с 2001 г.) в производстве угольных печей, что позволило разработать максимально надежную и ремонтопригодную конструкцию с минимальным сроком службы 10 лет.
Промышленное микроволновое оборудование для обработки продукции. 2020 год
Компания GreenPower постоянно развивается и расширяет ассортимент производимого оборудования. С 2020 г в компании появилось новое направление – промышленное микроволновое оборудование для обработки продукции.
СВЧ установки компании GreenPower предназначены для обеспечения следующих процессов пищевых и не пищевых продуктов: обезвоживание, дезинфекция, размораживание, экстрагирование, для стимулирования роста семян, восстановление и озонация, процессы связанные с улучшением свойств пищевой продукции.
GreenPower – это сплоченный коллектив единомышленников – мы делаем Мир чище и защищаем Землю от «безмерного» воздействия человека, путем ухода от традиционных источников энергии и замены устаревших «грязных технологий» на современные – экологически безопасные технологии.
Известняк, обжиг в шахтных печах
Для обжига известняка применяют шахтные печи следующих типов 1) печи пересыпные на твердом топливе 2) печи пересыпные на газообразном топливе 3) печи с кипящим слоем. [c.181]
Для обжига известняка в шахтных печах обычно применяют кокс, каменный уголь, бурый уголь и антрацит. Во вращающихся печах используются генераторный газ, пылевидное топливо и мазут. При обжиге известняка в шахтных пересыпных печах для получения чистой извести применяют обычно наиболее чистые виды топлива—кокс или антрацит. Кокс, используемый для обжига известняка, должен давать тугоплавкую золу, чтобы не сплавляться с известью, так как это нарушает работу печи и может привести к ее остановке. [c.31]
Какое топливо используется для обжига известняка в шахтных печах [c.71]
Получают обжигом известняка в шахтных печах прн 1000—U00 [c.77]
Шахтные обжиговые печи применяются для осуществления процессов, в которых обжигаемый материал не подвергается расплавлению или размягчению (например, при обжиге известняка или доломита, хотя для проведения этих процессов используют и вращающиеся обжиговые печи). Шахтные печи являются предшественниками современных аппаратов с движущимся слоем, таких, как каталитические реакторы и нагреватели с твердым теплоносителем. [c.366]
Первые заводы свинцовых белил, работавшие по методу осаждения, пользовались для осаждения белил очищенными газами, получавшимися при сжигании кокса или древесного угля. Очевидно, что содержание СО2 в таком газе не превышало 18—20%. Некоторые заводы применяют Для осаждения белил газ, содержащий 35—42% СО2. Такой газ получается при обжиге известняка в шахтных печах. Опыт работы некоторых заводов показал, что для осаждения свинцовых белил можно применять газ с очень невысоким содержанием СО2. [c.259]
Для обжига известняка в шахтных печах применяют лучшие сорта литейного кокса (с минимальной зольностью). При зольности выше 15% кокс считается непригодным для этих целей. Кокс должен быть хорошо обожжен и содержать мало летучих веществ, так как эти вещества выделяются в верхних зонах печи в бескислородной среде и загрязняют газ. Состав золы кокса также имеет известное значение. При высоком содержании в золе окислов алюминия и железа усиливается шлакообразование в печи. [c.40]
Обжиг известняка и мела осуществляют в шахтных печах, печах с вращающимся барабаном и печах КС. Температура в зоне обжига поддерживается в интервале 1100—1250 °С, температура выгружаемой извести—не выше 75 °С. [c.27]Пример 11. Определить, какую температуру теоретически можно получить в реакционной зоне шахтной печи для обжига известняка при избытке воздуха а = 2 и а = 3 от требуемого по стехиометрическому количеству, считая, что в исходной шихте находится чистый углерод. При расчете не учитывать тепловые эффекты идущих в печи реакций и теплопотери. [c.51]
Шахтные печи. К реакторам этого типа относится широко известная доменная печь, являющаяся основой всей черной металлургии, а также печи обжига магнезита, доломита и других материалов. Шахтная печь для обжига известняка (рис. 4.30) имеет вертикальный цилиндрический корпус 2 со стенками из огнеупорного материала. Сырье (куски известняка, иногда с твердым топливом) загружают в печь сверху, а выгружают из нижней части, куда поступает необходимый для горения воздух. Теплота для обжига выделяется в нижней части печи при сжигании жидкого или газообразного топлива (в горелках 5 и ) или кокса, смешанного с известняком. [c.276]
Кокс используется в различных процессах и в зависимости от них кокс может быть разделен на доменный кокс — для выплавки чугуна в доменных печах литейный кокс — для плавки чугуна и других металлов в вагранках кокс для электротермических производств — для получения фосфора, карбида кальция, ферросплавов кокс для шахтных печей — применяется для обжига руд цветных металлов (медь, олово, цинк, никель, кобальт) и для обжига известняка кокс — для подготовки рудного сырья (агломераты и окатыши) кокс для бытовых целей. [c.9]
Основные направления в использовании отходов содового производства — растворов СаСЬ и мелких фракций мела и известняка, непригодных для обжига в шахтной печи, следующие [c.311]
Технически обжиг известняка чаще всего осуществляется в шахтных печах (рис. XII-13). Важным побочным продуктом производства является углекислый газ. [c.389]
Н2О). Примен. коллоксилин — в проиа-ве этролов, целлулоида, лаков, бездымного пороха, динамита и др. ВВ пироксилин — в произ-ве бездымного пороха. ЦЕМЕНТ, вяжущий материал гидравлич. твердения. Сырье — мергели, известняки, мелы, глины, отходы др. произ-в (шлаки, пиритные огарки, нефелиновый шлам и т. п.). После тонкого измельчения сырья и приготовления однородной смеси заданного состава ее обжигают во вращающейся или шахтной печи до спекания при 1450—1550 °С полученный клинкер измельчают в тонкий порошок (уд. пов-сть порядка 3000 ем /г) вместе с небольшим кол-вом гипса, минер, добавок и др. [c.674]
Для успешной работы на природном газе шахтная печь для обжига известняка должна иметь такое сечение в плане, чтобы расстояние от горелочных амбразур до центра сечения не превышало 0,8—1,0 В противном случае до центра шахты продукты сгорания не доходят или доходят уже частично охлажденными, что приводит к повышенному выходу брака из-за неполного обжига известняка. [c.303]
Карбонатные руды могут обжигаться в обычных шахтных печах для выжига извести из известняков. В США на предприятиях, обогащающих фосфатные руды обжигом, этот процесс осуществляется во вращающихся печах или в реакторах с кипящим слоем при температуре от 650 до 1100°С. В результате обжига не только разлагаются карбонаты, но выгорают органические вещества и удаляются свободная и кристаллизационная воды. Поэтому обжиг применяют даже к малокарбонатным богатым рудам. [c.126]
В узкой фракции рассеянного материала процент пустот (обычно 37%) 2 не зависит от размера частиц. В нерассеянном материале размер частиц колеблется в широких пределах, а также объем пустот уменьшается в результате происходят нарушения режима движения газа. Так как время, необходимое для проницания тепла в слой, изменяется в зависимости от размеров частиц, небольшие частицы перегреваются, в то время как ядра крупных частиц не успевают прокалиться. При обжиге известняка крупные куски (размером 100— 200 мм) предпочтительно обрабатывают в шахтных печах, тогда как частицы размером [c.271]
В шахтной печи производится обжиг известняка. Расход топлива, загружаемого в печь, составляет 10 /о от веса известняка. Разложение известняка полное. Определить а) сколько СО2 получится и.з известняка, если последний содержит 100 /о СаСОз б) сколько СО2 получится от сгорания топли-на, если весь углерод его сгорает до СО2 и содержание углерода в топливе равно 84 /о а) теоретический расход воздуха г) процентное содержание СО2 в газе иа выходе нз печи. Расчет вести иа 100 кг СаСОз, [c.324]
Приближенное распределение температур твердого материала и газа в шахтной печи для обжига известняка показано на рис. 111-50. В промышленной практике избыток воздуха для сгорания обычно не превышает 20%. Термический к. п. д. хорошо оснащенной и работающей в установившемся режиме обжиговой печи достигает [c.272]
Окись кальция. Едкая известь, жженая известь, СаО образуется так же, как и окись магния. Получают ее исключительно прокаливанием карбонатов. Для технического получения обычно исходят из известняка, который нагревают в шахтных печах, а в более крупном масштабе — в кольцевых печах, до 800° ( обжигают ). Чтобы разложение [c.293]
Циклонная горелка ВНИИМТ. Горелка разработана институтом ВНИИМТ и предназначена для сжигания природного газа с целью получения высокотемпературных продуктов неполного горения для отопления шахтных печей обжига известняка. [c.399]
Дальнейший рост производства агломерата, доли измельченных концентратов в шихте ставит на повестку дня вопрос о производстве в 1970 г. около 4 млн. т извести только для этой цели. Потребности в извести агломерационных фабрик Украины удовлетворены в основном за счет привозной извести шахтных печей и машин ПОР, сооруженных на ряде агломерационных фабрик. Применение шахтных печей становится все менее удовлетворительным из-за ограниченного масштаба производства, а машины ПОР, играющие в настоящее время основную роль при освоении офлюсованного агломерата, пока производят известь низкого качества и создают тяжелые условия работы. В этой связи большой практический интерес представляет широкое промышленное внедрение печей кипящего слоя для обжига известняка. [c.9]
Загружаемые в шахтную печь куски известняка имеют обычно размеры 0,06—0,2 м, а топлива — 0,04—0,06 м. При меньшем размере кусков известняка в обычных шахтных печах создается весьма большое сопротивление движению газов и ухудшается тяга. Поэтому при обжиге кусков меньших размеров следует создавать условия для ускорения движения газов. Оптимальное соотношение между размером кусков топлива и известняка 1 2 — 1 3. [c.70]
Подготавливают известняк для обжига, в шахтных печах на дробильно-сортировочной установке, снабженной щековыми дробилками и грохотами. На современных заводах дробилка должна иметь приемный зев не менее 0,6—0,9 м и ширину выгрузной щели от 0,1 до 0,2 м. Такая дробилка может принимать для дробления куски размером до 0,5 м, производительность ее 75 т/ч. В ряде случаев оказывается необходимым применять двухступенчатое дробление. На дробильно-сортировочных установках известняк дробят и разделяют на фракции определенных размеров. [c.72]
Во всех шахтных печах на длиннопламенном топливе.и в газовых пе ах газы подаются через устроенные в стенах печи газовые влеты и стремятся подняться вверх по шахте, главным образом вдоль ее стен. Материал по поперечному сечению печи обжигается неравномерно, причем известняк, расположенный в центре, обжигается слабее, чем находящийся у стен печи, в силу чего диаметр шахты не может быть очень большим. Поэтому газовые печи с круглым сечением должны иметь диаметр не более 1,8 м. Производительность печей с таким малым диаметром невелика. Чтобы увеличить площадь сечения, печи придают прямоугольную форму с закругленными торцовыми сторонами, а для подачи газообразного топлива устраивают отверстия в длинных сторонах шахтной печи, причем расстояние между длинными сторонами не должно быть более 1,8 м. Увеличивают также площадь сечения круглой шахты, устанавливая в центре печи шамотные столбы (керны) с большим диаметром и высотой, доходящей до газовых влетов. При этом диаметр поперечного сечения шахты может доходить до 4 м. [c.76]
Шахтные печи для обжига огнеупорного сырья или известняка также работают по принципу противотока. Выгружаемый обожженный материал отдает тепло возду , всасываемому в печь через разгрузочные отверстия печи. По мере продвижения воздуха снизу вверх температура воздуха повышается. В поток воздуха через специальное центральное устройство, установленное в месте разгрузки материала, вводится также газ. Газовоздушная смесь после профева до температуры воспламенения загорается и сгорает в слое подофеваемого материала, производя его обжиг. Поднимаясь далее вверх, продукты сгорания отдают тепло порциям зафужаемой шихты. [c.393]
Во вращающихся печах необходимо обжигать известняк с кусками возможно более однородных размеров так, чтобы не было значительной разницы в размере наименьших и наибольших кусков материала. На некоторых заводах во вращающихся печах обжигают мелкие фракции известняка, являющиеся отходами, полученными в результате дробления и сортировки известняка для обжига в шахтных печах. Во вращающихся печах можно обжигать и мелоподобный известняк низкой прочности, однако его необходимо загружать в печь в высушенном состоянии или в виде шлама, содержащего примерно 36—44% воды. В настоящее время [c.80]
Вдувание газов внутрь шахтной печи и отбор их из нее при обжиге известняка осуществляются простым способом с помощью горелок или дутьевых фурм, вставляемых в отверстия в кладке стен печи. Однако этот способ приемлем лишь для шахтных печей небольшого (до 1 м) диаметра. В шахтных печах больших размеров применяют водоохлаждаемые газогорелочные фурмы для подачи дутья в центральную часть печи (система Юнион Кар-байд ) или комбинированную систему отопления (в центральную часть шихтового столба загружается смесь кокса и известкового камня, а в периферийную зону подается газовое дутье — система Калькверке Рейн ). Разделение рабочего пространства на секторы для рассредоточенной подачи топлива на разных уровнях (конструкция Кемстоун Корпорейшн ) также способствует перемешиванию и проникновению дутья в объем печи. Предлагается также конструкция шахтной печи для обжига известняка в кипящем слое (рис. 63). [c.296]
Металлургия свинца по химическим процессам напоминает пирометаллургию цинка. Однако, аппаратурное и технологическое оформление процесса полностью отличаются. Вначале происходит окислительный агломерирующий (т. е. приводящий к образованию крупных агломератов) обжиг галенитового концентрата, содержащего сульфиды РЬ с примесями Zn, Си, Ге и др., до их оксидов в присутствии кварцевого песка. Последний переводит частично образующийся при обжиге сульфат свинца в силикат. Восстановление оксидов коксом до металла производят в шахтных печах при сравнительно низких температурах (до 500° С). В шихту добавляется известняк, который повышает выход чистого металла по реакции [c.38]
При обжиге крупного известняка в обычной шахтной печи расходуется приблизительно от 1000 до 1100 ккал/кг СаО. Следовательно, термический к. п. д. т) = 69—75%. Это означает, что одноступенчатая печь для обжига в псевдоожиженном слое имеет значительно более низкий коэффициент ис-по.тьзования тепла и, следовательно, па этой основе не может конкурировать с шахтной печью. [c.371]
Из всех шахтных печей наиболее давно Ь широко применяют доменные печи для выплавки чугуна. Кроме того, шахтные печи используют для получения газообразных продуктов, химикалиев из брикетированных реагентов и фосфора из фосфорита. Известняк прежде обжигали исключительно в печах такого типа, в настоящее же время в этих целях часто иЁпользуют вращающиеся обжиговые барабаны или полочные печи. [c.270]
Использование шахтных печей для обжига известняка описано ЭзбомПечь для проведения такого процесса изображена на рис. П1-47. Пронзводитель- [c.270]
Шахтные печи используют для обжига гипса, цемента, шамота и ряда других материалов, но больше и чаш,е всего для обжига минерального сырья на известь. Сырьем для производства извести являются чистые известняки, мел, известняк-ракушечник и другие породы, состоящие в основном из углекислого кальция (СаСОз). [c.213]
Добытый в карьере известняк, состоящий из карбонатов кальция, магния и примесей в виде горных пород и глины, проходит дробление и сортировку с отсевом мелких фракций. В шахтную печь подают фракции 180-120,120-80,80-40 мм. В печи осуществляются процессы сушки, подофева, обжига и охлаждения извести. [c.345]
Система безбалочного сжигания газа ВНИИстром. Предприятием ВНИИстром разработана система безбалочного сжигания газа в шахтной печи для обжига известняка производительностью 100-220 т/сут. Система включает в себя восемь периферийных фурменных горелок, расположенньгх в зоне обжига извести, и одну центральную горелку, расположенную по вертикальной оси печи в зоне охлаждения на уровне выгрузочного механизма. Через периферийные горелки подается 3 всего расходуемого газа, через центральную — / расхода газа. Для равномерного выгорания и распределения температур по сечению печи в зоне обжига на различных уровнях печи должно быть определенное разрежение. В периферийном ярусе разрежение должно быть 0,25 кПа, над зоной обжига — 0,69 кПа, на уровне засыпки сырья — 0,118 кПа. [c.397]
В зависимости от рода топлива и способа его сжигания применяют шахтные пересыпные печи, шахтные печи на длиннопламенном топливе и шахтные газовые печи. В пересыпных шахтных печах топливо загружается в твердом виде вместе с известняком и движется с ним вниз по шахте, сгорая и выделяя тепло для обжига. В шахтных печах, работающих на длиннопламенном топливе, последнее предварительно, сжигают в выносных топках, откуда газообразные продукты поступают через специальные отверстия в стенках шахты, расположенные примерно на 7з высоты от ее основания. Гайовые печи обычно работают на природном газе, [c.72]
Шахтная печь
— обзор
14.2.2 Печи с сухим подом для цветных металлов
Для алюминиевых сплавов вертикальная шахтная печь стала популярной в последние годы не зря. Основание башни обычно представляет собой пологий уклон из огнеупора, на котором частично поддерживается заряд в башне (другая поддержка обеспечивается наклонными стенками шахты). Помимо эффективности плавления за счет превосходного использования тепла, выделяемого дымовыми газами, установка может обеспечивать необычайно чистый металл.Это связано с тем, что внешние оксидные пленки на шихте не попадают в расплав, а остаются на сухом поде; куски заряда схлопываются, как проколотые воздушные шары, когда расплав выходит в виде небольшой струйки через отверстие в коже и течет как холодная жидкость, практически в точке плавления, из оболочки плавящейся шихты вниз по очагу, путешествуя через удлиненную оксидную трубку в объем расплава. После попадания в объем выдержки, где может иметь место некоторая гомогенизация расплава, его также доводят до полезной температуры литья.Тем временем внешние оксидные пленки накапливаются на сухом поде и время от времени сгребаются через боковую дверь.
Обеспокоенность тем, что этот тип печи может привести к высокому содержанию водорода в расплаве из-за объема предварительного нагрева «влажных» дымовых газов, понятна, но кажется необоснованной. Верно, что по мере увеличения влажности окружающей среды расплава сплава Al уровень водорода в расплаве увеличивается из-за хорошо известной реакции
3h3O + 2Al = 3h3 + Al2O3
Таким образом, можно ожидать от термодинамики что более высокая влажность обязательно приведет к более высокому содержанию водорода в расплаве.Однако при превышении определенной предельной концентрации влаги характер оксида твердого металла в загрузке изменяется, становясь более устойчивым к дальнейшему окислению и последующему поглощению водорода. Таким образом, что несколько противоречит интуиции, очень высокое содержание влаги в отработанных газах препятствует быстрому поглощению водорода, благоприятно влияя на кинетику, несмотря на неблагоприятную термодинамику (см. Рисунок 1.3).
Вариантом плавильной печи этого типа является использование блока с сухим подом отражательного типа, в котором тепло плавильных газов утилизируется с помощью рекуперативных горелок (т.е.е. горелки, которые восстанавливают тепло). Такие блоки сжигания работают попарно, при этом одновременно работает одна горелка, причем горячие отработанные газы используются для предварительного нагрева системы рекуперации для второй горелки. Когда газы, поступающие в первую горелку, достаточно охладили ее рекуператор, нагрев переключается на вторую горелку и так далее. Полезная особенность этой конструкции заключается в том, что заявленная эффективность плавления аналогична конструкции башни, но требования к высоте крыши значительно снижаются, и загрузка печи может быть достигнута на уровне пола с помощью вилочного погрузчика.Интересно, однако, что в своем критическом исследовании 130-тонной отражательной печи Хассан и Аль-Кинди (2014) пришли к выводу, что рекуперативная установка серьезно неэффективна для решения множества практических проблем, которые, по-видимому, в основном связаны с горизонтальным аспектом печи, требующим, чтобы двери были закрыты. открыт для эксплуатации, что снижает его эффективность.
Напротив, башенная плавильная печь с сухим подом обладает фундаментальными конструктивными преимуществами, которые, по-видимому, делают ее лучшим вариантом для плавки алюминиевых сплавов.
Эти преимущества распространяются на плавку меди в печи типа Asarco. Опять же, конструкция представляет собой простую башню с газовым обогревом в основании и с сухим подом.
Ключевой особенностью всех плавильных печей с сухим подом является то, что они обязательно производят жидкий металл с температурой чуть выше его точки плавления. Это может быть преимуществом или недостатком в зависимости от обстоятельств. Из-за очень низкой температуры жидкого металла расплав имеет относительно низкое содержание газа. Поэтому для многих систем литья потребуется вторая печь или объединенная вторая камера, чтобы поднять температуру жидкости до подходящей температуры разливки.
Вторая особенность сухого пода заключается в том, что система может подавать жидкий металл «на выпуске», то есть как система доставки точно в срок. Таким образом, для подачи расплава не требуется большого количества жидкого металла. Его можно включать или выключать, или просто увеличивать или уменьшать скорость, просто поворачивая вверх или вниз горелки в основании штабеля.
Следует соблюдать осторожность при использовании печи в этом режиме для алюминиевых сплавов с высоким содержанием меди. В этом случае существует опасность, связанная с подобными изменениями курса; несколько меняется химический анализ доставленного металла.Это происходит потому, что при замедлении скорости доставки эвтектика продолжает плавиться и течь дольше, в результате чего расплав становится обогащенным растворенным веществом, богатым медью. И наоборот, при увеличении скорости доставки первый расплавленный металл теперь обеднен эвтектикой, а значит, и растворенным веществом.
По этой причине печи лучше использовать непрерывно, с постепенным изменением скорости, насколько это возможно, если используются сплавы с высоким содержанием меди или если они обязательно подключены к раздаточной печи, в которой можно гомогенизировать расплав, как описано ниже. .Кроме того, естественно, печь предназначена для работы с максимальной эффективностью при работе с максимальной скоростью. Таким образом, плавление с медленной или нулевой скоростью будет дорогостоящим, если проводить его чрезмерно.
Дополнительным преимуществом печи с сухим подом для алюминиевых сплавов является то, что отходы литейного производства, содержащие чугунные или стальные литые вставки (такие как железные гильзы блоков цилиндров или седла клапанов в головках цилиндров), могут быть переработаны. Вкладыши остаются на поде, и их можно время от времени очищать вместе со всей окалиной оксидных корок из шихтовых материалов.(Окалина состоит из оксидов с захваченным жидким металлом. Таким образом, большая часть окалины содержит от 50% до 80% металла, что делает извлечение алюминия из окалины экономически ценным.)
Преимущества плавки в печи с сухим подом, конечно же, следующие: устраняется одним махом из-за ошибочного энтузиазма оператора, который, думая, что держит печь в чистоте и порядке и что из кучи оставшихся оксидных остатков, сидящих на очаге, удастся хорошо отливки, толкает кучу вниз по склону и в плавиться.К сожалению, вытолкнуть шлак вниз по склону, вероятно, будет немного меньше, чем вынести его из печи через боковую дверцу. Идея ясна, но мы должны часто напоминать себе: сама по себе хорошая технология не приведет к созданию хороших отливок. Хорошее обучение и бдительное управление остаются важными. Мой старый управляющий литейным цехом предупреждал меня: «Чтобы управлять литейным цехом, нужно как минимум шесть пар глаз».
Патент США на когенерационный процесс для производства энергии и материалов из железа Патент (Патент № 5,055,131, выданный 8 октября 1991 г.)
ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯНастоящее изобретение относится к термоэлектрической генерации энергии.В частности, изобретение касается производства электроэнергии из угля. Речь идет о процессе когенерации, при котором угольное топливо обрабатывают в процессе или стадии сжижения для удаления из него ценных масел и т.п. Получающийся в результате уголь с низким содержанием летучих веществ затем можно использовать в процессе восстановления и плавления железа. Во время процесса высокотемпературного рафинирования железа образуются газообразные продукты. Эти газы используются прямо и / или косвенно для питания турбин и выработки электроэнергии. Общий процесс, в частности, касается системы, в которой используется преимущество характеристик каждого отдельного шага или стадии, чтобы облегчить общий относительно энергоэффективный процесс.
Уровень техникиВ последние десятилетия обеспечение эффективного и относительно недорогого производства электроэнергии стало серьезной проблемой. Из различных типов электростанций угольные установки были особенно популярны и широко использовались. Причины этого включают относительную приспособляемость к множеству мест и относительно широкую доступность сравнительно недорогого топлива.
Проблема с обычными системами сжигания угля связана с общей методологией использования топлива.В типичной системе уголь просто сжигается, а отходы выбрасываются. Это вызвало две серьезные проблемы. Во-первых, угольное топливо часто включает в себя относительно полезные органические фракции, которые можно выделить и переработать в полезные нефтепродукты, такие как дизельное топливо или тому подобное. Обычно на обычных установках эти фракции просто сжигаются в качестве недорогого топлива вместе с остатком угля. Нетрудно заметить, что это, возможно, неэффективное использование угля как природного ресурса.
Во-вторых, обычные системы обычно требуют относительно высокого качества топливного угля. Например, уголь, содержащий значительное количество натрия, трудно утилизировать, поскольку он плохо горит. Если бы такие материалы в угле были сначала извлечены из него, уголь более низкого сорта мог бы эффективно использоваться в качестве источника топлива.
Способы ожижения угля, т.е. удаления из угля летучих веществ, хорошо известны. Однако, как правило, такие процессы не применялись на угле для использования в качестве топлива для выработки электроэнергии.Основная причина этого заключается в том, что образующийся уголь не является желаемым топливом. Хотя такой полукокс имеет значительное энергосодержание, он, как правило, плохо и чисто горит в обычных котлах. Таким образом, энергетические компании сопротивляются использованию полукокса.
Уголь, обычно в виде металлургического кокса, также используется в сталелитейной промышленности, например, для восстановления оксидов металлов, таких как железо. В одном известном процессе угольные продукты гранулируются с использованием воды, кремнезема, обожженного известняка и таконита и обрабатываются в высокотемпературной печи, такой как вагранка.На сегодняшний день этому методу получения металлического железа уделяется минимальное внимание.
Что было необходимо, так это более эффективный метод производства энергии с использованием в качестве основного источника топлива угля и угольных продуктов. В частности, требовался способ производства энергии, в котором значения, отличные от просто количества сырого топлива для угольного топлива, используются более эффективно и результативно, например, при рафинировании железа и работе котла.
ОБЪЕКТЫ ИЗОБРЕТЕНИЯТаким образом, задачами настоящего изобретения являются: обеспечение процесса выработки электроэнергии из угольного топлива, в котором нефтяные составляющие угля удаляются до того, как уголь будет использован в качестве топлива; предоставить такой способ, в котором после процедуры сжижения полученный угольный продукт используется в процессе восстановления и плавления для восстановления окисленного железа; обеспечить такой процесс, в котором во время рафинирования железа образуются горячие газообразные продукты, которые используются для производства электроэнергии при прохождении через турбинное устройство; для обеспечения такого процесса, в котором турбинное устройство предпочтительно включает последовательно газовую турбину, приводимую непосредственно в действие газами процесса рафинирования железа, и парогенератор, приводимый в действие паром, произведенным в бойлере, нагретом из выходящего из газа горячего газа. турбины; для обеспечения процесса, в котором пар, вырабатываемый в котле из горячих отходящих газов в процессе рафинирования железа с использованием полукокса, частично используется для обеспечения источника тепла для ожижения угля с целью первоначального образования полукоксового материала; обеспечение общего процесса производства нефтепродуктов, восстановления оксидов железа и выработки электроэнергии, в которой в качестве основного источника топлива и источника восстановителя используется уголь; и обеспечить такой процесс, который является относительно энергоэффективным, относительно простым в исполнении и который особенно хорошо адаптирован для предлагаемых приложений.Другие цели и преимущества настоящего изобретения станут очевидными из нижеследующих описаний, взятых в связи с прилагаемыми чертежами, на которых и изложены в качестве иллюстрации и примера различных вариантов осуществления и применений настоящего изобретения.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯНастоящее изобретение относится к общему процессу и конструкции установки для использования угля в эффективном процессе, в котором производится энергия и достигается дешевое рафинирование железа.Кроме того, потенциально ценные нефтепродукты извлекаются из источника угольного топлива и становятся доступными для использования в различных отраслях промышленности, включая топливную промышленность, такую как промышленность дизельного топлива. Общий процесс можно разделить на множество отдельных шагов и стадий; однако, как будет понятно из подробного описания, определенные преимущества получаются от организации различных стадий в эффективную взаимозависимую систему, в которой энергия от различных стадий используется относительно эффективным образом, чтобы помочь управлять другими шагами и стадиями.Это будет легко очевидно из схематических изображений, подробно описанных ниже. Результатом является общая полезная конструкция завода, обеспечивающая производство нефти, рафинирование железа и производство энергии с относительной рентабельностью.
На первой стадии настоящего изобретения уголь, используемый в качестве источника топлива, обрабатывают на стадии сжижения для удаления из него летучих фракций. Одновременно могут быть извлечены нежелательные полезные ископаемые. Преимущество этого последнего состоит в том, что те минеральные ценности, которые в противном случае могли бы помешать желаемому использованию угля в качестве источника топлива, удаляются на ранней стадии процесса.Таким образом, в способе согласно настоящему изобретению можно использовать уголь относительно низкого качества. В результате повышается рентабельность и эффективность.
На стадии ожижения могут использоваться различные процедуры. Один из методов — экстракция растворителем с последующим пиролизом. Обычно для инициирования процедуры экстракции предпочтительно использовать фенольный растворитель. После этого следует относительно мягкий пиролиз с использованием пара и кислорода для удаления летучих веществ и удаления дополнительных ценных жидких фракций и получения низколетучего полукоксового продукта для использования в процедуре восстановления железа, т.е.е. следующий этап.
Альтернативы конкретной процедуре сжижения, описанной выше, включают: обработку горячей водой с последующей экстракцией водой / паром, а не экстракцией органическим растворителем, и мягкий пиролиз; только отбор пара; и только пиролиз. Комбинация экстракции органическим растворителем и мягкого пиролиза обычно является предпочтительной из-за ее энергоэффективности и способности обеспечить удаление практически всех относительно летучих компонентов, что приводит к особенно желательному полукоксу для целей восстановления.
Уголь, образующийся на стадии ожижения, обычно довольно активен и обычно находится в порошкообразной форме. Такой материал может самопроизвольно возгораться при контакте с воздухом, если он высохнет. Таким образом, если он должен храниться в течение какого-либо значительного периода времени, обычно предпочтительно, чтобы он был помещен во внутреннюю атмосферу и / или немного увлажнен, обычно около 30% влаги по весу достаточно для подавления горения.
Как правило, после образования обугленный материал будет немедленно подготовлен для использования на стадии восстановления и плавления железа.В одном варианте осуществления это предпочтительно осуществляется посредством процесса гранулирования, в котором полукоксовый материал смешивают со связующим, обычно включающим известь и диоксид кремния, и обрабатывают паром для затвердевания, то есть отверждения до формы гранул. Форма гранул обычно усиливает химические реакции восстановления железа и облегчает обращение с полукоксовым материалом и снижает вероятность его выдува газами на стадии восстановления железа.
Уголь, образованный на первой стадии, описанной выше, может быть использован для восстановления и плавления различных железных материалов, включая железную руду, такую как таконит, а также металлический лом.Если используется железный лом, окатыши, изготовленные, как описано выше, обычно смешивают непосредственно с железным ломом и запускают процесс рафинирования. Если используется железная руда, такая как таконит, то предпочтительно часть полукоксованного материала гранулируется с самим таконитом, причем окатыши снова включают связующее.
На втором этапе оксиды железа обычно восстанавливаются в плавильном заводе, таком как печь или вагранка, в присутствии полукокса, который действует как восстановитель. Обычно продукты второго этапа включают шлак, жидкий металл и горячие газы.Горячие газы используются прямо и / или косвенно для выработки электроэнергии на третьей общей стадии. В некоторых вариантах осуществления условия второй ступени могут незначительно изменяться для получения преимуществ. Например, хромит может быть включен в окатыши для получения нержавеющего железа. Кроме того, для получения железа прямого восстановления можно использовать условия печи.
В альтернативном варианте Состояния Два материал полукокса смешивают с известью и газифицируют. Затем угольный газ вводят в контакт с железным материалом для восстановления и плавления.В предпочтительной системе полукокса газифицируют в камере, такой как обычная плавильная печь / газогенератор. Железный материал, такой как руда, подается в отдельную камеру, где он подвергается воздействию горячего угольного газа из плавильной печи / газогенератора. Затем восстановленный рудный материал подается непосредственно в плавильную печь / газогенератор, где он плавится и выводится в виде передельного чугуна.
Третий этап включает использование выходящего из вагранки горячего газа или процесс восстановления и плавления в целом. В некоторых вариантах осуществления купол может быть сконструирован для работы при значительном давлении, чтобы повысить эффективность и сократить время пребывания.В других случаях могут использоваться процессы с относительно низким давлением. В любом случае горячие газы, выходящие из процесса восстановления и плавления, обычно содержат около 30-40% окиси углерода среди других газов. Быстро охлаждающиеся газы могут иметь относительно низкую температуру, 300-600 ° С. F., по сравнению с рабочей температурой вагранки, обычно около 2200-2600 ° С. F (обычно около 2400 ° F) и обычно включают в себя твердые частицы, такие как угольная пыль.Для типичного процесса выходящие газы пропускают через фильтрующее устройство или подобное для удаления твердых частиц.
В предпочтительных процедурах стадии три отходящие газы направляют в горелку, где они воспламеняются в присутствии кислорода, чтобы окислить монооксид углерода и значительно повысить температуру газов, обычно до более чем 2000 ° С. F. Эти очень горячие газы, имеющие значительную энергию, затем могут быть введены в систему газовой турбины, где энергия газов используется непосредственно для выработки электроэнергии.Это особенно желательно, если газы находятся под значительным давлением, поскольку газовая турбина является эффективным средством отбора энергии, представленной давлением. Более холодные газы с меньшей энергией, поступающие из газовой турбины, затем предпочтительно направляют в котел для генерации пара. Пар, вырабатываемый котлом, можно использовать для приведения в действие паровой турбины и производства электроэнергии. Кроме того, горячий пар, вырабатываемый котлом, можно использовать для облегчения многих этапов; например, в качестве источника тепла для экстракции / ожижения растворителем и / или паром на первой стадии.
Когда горячие газы выходят из котла, они все еще содержат значительное количество тепла, которое можно эффективно использовать для облегчения процессов согласно настоящему изобретению. Например, эти горячие газы могут пропускаться через теплообменник для нагрева воздуха, который направляется на различные этапы процесса, включая воздух, направляемый в вагранку горячего дутья на втором этапе или в любое другое оборудование второго этапа.
На схематических изображениях, подробно обсуждаемых ниже, показаны особенно эффективные системы, использующие пар, вырабатываемый в котле, и тепло, генерируемое на стадиях восстановления и плавления.Чертежи составляют часть этого описания и включают примерный вариант осуществления изобретения, а также иллюстрируют его различные объекты и особенности. Следует понимать, что чертежи, будучи только схематичными, показывают общие варианты осуществления, и множество конкретных устройств может использоваться в соответствии с принципами настоящего изобретения.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙРИС. 1 представляет собой схематическое изображение системы установки для реализации способа согласно настоящему изобретению.
РИС. 2 — схематическое изображение части системы установки согласно альтернативному варианту осуществления настоящего изобретения.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ И АЛЬТЕРНАТИВНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯПри необходимости здесь раскрыты подробные варианты осуществления настоящего изобретения. Однако следует понимать, что раскрытые варианты осуществления являются просто примерами изобретения, которое может быть воплощено в различных формах. Конкретные структурные и функциональные детали, раскрытые в данном документе, не следует интерпретировать как ограничивающие, а скорее как основу для формулы изобретения и как репрезентативную основу для обучения специалистов в данной области техники различным применениям настоящего изобретения практически в любой надлежащим образом детализированной системе.
В общем, процесс согласно настоящему изобретению будет описан в терминах трех стадий: первая стадия, на которой уголь обрабатывают для образования полукокса и удаления нефтяных ценностей; второй этап, на котором полукоксованный продукт используется в операции рафинирования железа для получения полезных горячих газов и восстановленного железа; и третий этап, на котором горячие газы второго этапа используются для производства электроэнергии. В предпочтительной компоновке, как описано и показано, три стадии взаимодействуют, так что энергия, генерируемая на каждой стадии, эффективно используется на протяжении всего процесса предпочтительным образом.Это станет более очевидным из следующих описаний.
ПЕРВЫЙ ЭТАП — ПЕРЕРАБОТКА УГЛЯ С ПОЛУЧЕНИЕМ УГЛЯ И ПРОДУКТОВ УГОЛЬНОГО НЕФТИСсылаясь на фиг. На фиг.1 ссылочная позиция 1 в целом обозначает первую стадию процесса, на которой уголь обрабатывают с образованием полукокса с извлечением из него нефтяных материалов. ИНЖИР. Подразумевается, что 1 представляет собой электростанцию, работающую в соответствии с принципами настоящего изобретения. Под номером 5 обозначена подача угля.В способах согласно настоящему изобретению можно использовать различные сорта угля, в некоторых случаях включая те сорта, которые имеют слишком высокое содержание минералов, чтобы, как правило, быть эффективными в качестве исходного сырья для котлов.
На первом этапе используются процедуры экстракции / ожижения для удаления материалов из угольного сырья. В способах согласно настоящему изобретению можно использовать множество способов. Обычно требуется окончательное удаление относительно летучих компонентов, а также извлечение минеральных компонентов из угля, чтобы оставить полукоксовый материал с относительно низким содержанием летучих веществ.
В предпочтительном применении настоящего изобретения подаваемый уголь 5 направляют в систему сжижения, включающую автоклав 6, где он экстрагируется растворителем, таким как фенольный растворитель или вода / пар. Обычно экстракция фенольным растворителем при температуре около 350 ° С. до 420 ° С. C., 450 psia, эффективен для быстрого извлечения летучих веществ из угля. Горячий растворитель подается в автоклав по линии 7 и удаляется оттуда по линии 8. Растворитель на фиг.1, показан, по меньшей мере, частично нагретый теплообменниками 10 и 11, более подробно описанными ниже. Теплообменник 15 предназначен для охлаждения растворителя после экстракции, направляя его также через охладитель 16 и в сепаратор 17, в котором экстрагированные масляные материалы отделяются от растворителя. Сепаратор 17 может быть любого из множества традиционных типов, включая системы дистилляции, при этом нефтепродукт отводится по линии 18, а растворитель отводится по линии 19 и перенаправляется в автоклав 6 по линии 7.В показанном варианте осуществления растворитель по линии 19 направляется через теплообменник 15, а также через теплообменники 10 и 11, так что он нагревается в достаточной степени для получения экстракции непрерывным способом. Летучие вещества, удаляемые по линии 18, показаны разделенными на два компонента, в линиях 20 и 21. Обычные методы разделения, не подробно описанные, обычно используются для отделения более ценных угольных масел, таких как масла, используемые в качестве дизельного топлива или т.п., на линии 20. , причем менее ценные, но легко сгораемые материалы направляются по линии 21 в котел третьей ступени, описанный ниже, в качестве дополнительного источника топлива.Как правило, из тонны угля может быть извлечено по крайней мере около 65 галлонов полезной нефти.
На втором этапе в предпочтительной системе сжижения на первой ступени частично извлеченный остаток из автоклава 6 направляют в печь для пиролиза или камеру 30 для мягкого пиролиза, чтобы гарантировать снижение летучих веществ, насколько это возможно. Причина этого заключается в том, что на стадии восстановления железа второй стадии желательно использовать полукокс с относительно небольшим содержанием летучего материала. Обычно пиролиз около 600.степень. При температуре 1 атм в присутствии пара и кислорода легко извлекаются оставшиеся летучие вещества по линии 31, оставляя остаток полукокса в виде порошка. Этот относительно мягкий пиролиз является преимуществом, поскольку он требует относительно низких энергозатрат, которые, по меньшей мере, частично могут быть удовлетворены за счет тепла, подводимого теплообменником 10. Летучие вещества, отводимые по линии 31, могут быть собраны обычными средствами, если желательно. Система циркуляции пара, обеспечивающая непрерывную подачу по линии 32 от теплообменника 10, может быть обеспечена обычным способом, если это необходимо или желательно.
Следует понимать, что экстракции и пиролиз, такие как описанные, можно использовать для удаления солей металлов из полукокса, а также органических летучих веществ. Обугленный материал показан удаленным из печи 30 для пиролиза по линии 35. Опять же, этот обугленный материал имеет относительно низкое содержание летучих веществ и хорошо подходит для использования на второй стадии, как описано ниже.
Могут использоваться различные альтернативные процедуры сжижения, включая двухступенчатое сжижение с предварительной обработкой горячей водой и экстракцию водой / паром, применяемую вместе с органическим растворителем.Обычно такая система требует последующего низкотемпературного пиролиза. Предварительное кондиционирование угольного материала горячей водой облегчает извлечение посредством парового процесса. Такой процесс обычно включает, например, предварительную обработку водой при температуре около 200 ° С. C в течение короткого периода, обычно 15-25 минут, с последующей экстракцией паром при температуре около 375 ° C. C. и около 750 p.s.i.a. Последующий пиролиз будет таким, как описано выше, в печи 30, например, при температуре около 600 ° С. C. и атмосферное давление.
Одностадийные процессы ожижения также могут быть адаптированы для использования в сочетании с системами согласно настоящему изобретению, хотя обычно такие системы могут быть менее эффективными, поскольку они не так легко приводят к получению полукокса с очень низким содержанием летучих веществ; или, когда они это сделают, они производят меньше ценных жидких продуктов. В одном типе одностадийной системы может быть инициирован только процесс пиролиза, при этом процесс экстракции в автоклаве 6 обходится. Во втором случае будет производиться только экстракция в автоклаве 6 с обходом пиролиза на 30.Следует понимать, что выбранный процесс сжижения будет обычно зависеть от стоимости, природы подаваемого угля и желаемого полукоксового продукта.
Независимо от выбранного метода ожижения, общий процесс заключается в обеспечении низколетучих полукоксов для направления на вторую стадию. Кроме того, предпочтительно производить обугливание как можно более дешевым и энергоэффективным способом. Понятно, что стадии экстракции растворителем / мягкого примолиза, подробно описанные выше, будут в целом полезными, поскольку обычно избегают экстремальных условий и длительного времени реакции.
СОСТОЯНИЕ ВТОРОЕ — ОБРАБОТКА ЖЕЛЕЗНОГО МАТЕРИАЛАНа второй стадии процесса согласно настоящему изобретению железные материалы восстанавливаются и / или плавятся до железа для использования в производстве стали и т.п. Железный материал, подлежащий восстановлению и / или плавлению, может быть из различных источников, включая железную руду и металлический лом. Как правило, согласно настоящему изобретению относительно дорогостоящий коксовый материал избегают и заменяют относительно дешевым побочным продуктом производства энергии, полукоксом, в процессе производства относительно недорогих изделий из чугуна и стали.Обычно это достигается следующим образом.
Уголь от взлета 35 обычно находится в порошкообразной форме и часто обладает высокой реакционной способностью. При сухом контакте с кислородом возможно самовозгорание. Как правило, вместо хранения материал при необходимости измельчают в порошок, а для предпочтительных применений формуют в гранулы для использования в реакции восстановления железа.
Природа образующихся окатышей будет частично зависеть от природы железного материала, подлежащего восстановлению и / или плавлению.Обычно в способах согласно настоящему изобретению можно использовать различные источники железа. Чаще всего будут использоваться два основных источника: оксиды, например, в форме железной руды, такой как таконит; железный лом; и оксиды отходов, например, образующиеся в процессе производства стали и производства.
На ФИГ. 1 проиллюстрирован процесс с использованием таконита. Обугленный материал после измельчения в мельнице 40 направляется по линии 41 в систему 42 смешивания и гранулирования, где он гранулируется с различными связующими материалами и, если необходимо, с железной рудой.В качестве части системы 42 могут использоваться различные обычные механизмы формирования окатышей, такие как смесители-измельчители и диски окомкования. Как правило, требуется, чтобы полукоксованный материал был смешан с рудой, как показано, вводимой по линии 45, таким образом, чтобы гарантировать окатыш. формирование. Для образования гранул в гранулы в небольших количествах добавляют связующие материалы, такие как вода, диоксид кремния и обожженный известняк. На фиг. 1 вода, кремнезем и известняк показаны, подаваемые по линиям 46, 47 и 48 соответственно.Эти материалы усиливают агломерацию под воздействием тепла.
Обычно гранулирование включает образование множества небольших гранул диаметром примерно 1 / 4-11 / 2 дюйма, каждая из которых включает по весу примерно 10-18% полукокса, примерно 60-80% таконита, примерно 8-15%. вода и около 1-8% обожженной извести, хотя могут быть использованы вариации. Такие гранулы обычно легко агломерируются и обеспечивают достаточную ассоциацию углерода (полукокса) с железом, чтобы облегчить процесс восстановления при воздействии тепла.
Агломерации обычно способствует нагревание и пар. Обращаясь к фиг. 1 гранулы 50, сформированные устройством 42 для гранулирования, показаны направленными по линии 51 в автоклав 52 для затвердевания. В автоклаве 52 применяется тепло и пар для получения стабильного твердого гранулированного материала. Обычно пар при температуре около 175-225 ° С. Для образования твердых частиц можно эффективно использовать давление 75-300 фунтов на квадратный дюйм. Однако следует понимать, что можно использовать различные условия давления и температуры, в зависимости от конкретной задействованной композиции гранул и предполагаемого использования гранул.Кроме того, эмпирически можно найти оптимизацию температуры и давления для различных систем, чтобы повысить экономию энергии и достичь желаемого времени отвердевания.
Гранулы, такие как ранее описанные, могут быть направлены в печь, такую как вагранка, для восстановления железа. Однако в некоторых случаях вместо таконита или железной руды может использоваться металлический лом. При таких обстоятельствах обычно гранулы полукоксового материала должны формироваться без непосредственного смешивания железа с ними, а только из полукоксового материала, содержащего достаточно кремнезема, известняка и / или воды для обеспечения эффективного агломерации.Для этой последней модификации процесса окатыши полукокса загружаются в вагранку в виде смеси с металлическим ломом.
Ссылаясь на фиг. 1, поскольку затвердевание в автоклаве 52 представляет собой относительно низкотемпературный процесс, его можно выполнить, по меньшей мере, частично, используя пар, подаваемый из линии 55 и нагретый через теплообменник 56. Предпочтительный теплообменник 56 показан, по меньшей мере, частично нагретым. по паропроводам 57 и 58 от котла третьей ступени. Это будет описано более подробно ниже.Результатом этого преимущества является более низкий энергозатратный процесс в целом.
Гранулы из автоклава 52 показаны на ФИГ. 1, направляемую в купол 60 по линии 61. В способах согласно настоящему изобретению можно использовать множество обычных куполов 60. Кроме того, предполагается, что в некоторых применениях купола, модифицированные для работы при относительно высоких давлениях, например 100-200 фунтов на квадратный дюйм, могут использоваться для облегчения процесса восстановления и для увеличения выработки энергии в дальнейшем способами, которые будут описаны ниже.В некоторых процессах могут использоваться другие системы печей, например печи.
Обычно сырье для вагранки 60 подается в виде твердой массы, уложенной таким образом, чтобы через нее мог проходить воздух и т.п. Если необходимо восстановить таконит, обычно окатыши, содержащие железорудное железо, просто укладывают в вагранку или печь. С другой стороны, если речь идет о ломе чугуна, окатыши полукокса смешиваются в кучу в печи вместе с металлоломом. Горячий воздух, используемый для облегчения процесса восстановления, подается в горячую вагранку 60 по линии 67.Показано, что шлак и расплавленный металл удаляются по линии 68. Понятно, что этот процесс включает относительно дешевую, энергоэффективную стадию производства стальных изделий и т.п. Кроме того, требуются относительно низкие капитальные затраты, поскольку высокая эффективность позволяет использовать относительно небольшие плавильные печи или вагранки. Низкие капитальные затраты также увеличиваются за счет добычи ценной нефти на первом этапе и относительно эффективного производства энергии на третьем этапе.
Горячие газы, выходящие из вагранки 60, показаны линией 75 отводом.При типичной эксплуатации в вагранке эти горячие газы содержат около 30-40% окиси углерода и имеют температуру около 300-600 ° С. F. При типичной работе вагранки газ, вдуваемый в вагранку 60, предпочтительно составляет около 800-1200 ° С. F., а в куполе 60 он нагревается примерно до 2500-2800 ° C. F. Газы обычно быстро охлаждаются, поскольку они передают тепловую энергию материалам в вагранке 60. В некоторых системах в соответствии с настоящим изобретением, как указано выше, вагранка 60 может работать при значительном давлении, порядка примерно 125 -175 фунтов на квадратный дюйм.В других случаях может использоваться давление, близкое к атмосферному.
Газы, отводимые по трубопроводу 75, предпочтительно используются на третьей ступени (позиция 76) для выработки электроэнергии.
ТРЕТЬЯ ЭТАП — ГЕНЕРАЦИЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИНа третьем этапе, как указано выше, горячие газы, отводимые из вагранки 60, используются для выработки электроэнергии. Кроме того, тепло этих газов используется, как описано ниже, для облегчения других стадий процесса.Обращаясь к фиг. 1, горячие газы из вагранки 60 по трубопроводу 75 предпочтительно направляются через фильтр или очиститель 80 для удаления уловленных в них твердых частиц из процесса купола. К таким материалам относятся, например, продукты обработки окатышей горячим газом. Этот процесс сита или фильтрации обычно используется для защиты оборудования, расположенного ниже по потоку, от травм. На этом этапе также можно очень эффективно удалить серу с помощью абсорбента, например, в газовой сетке.
Как указывалось ранее, газ в трубопроводе 75 содержит значительное количество монооксида углерода (обычно 30-40%).Такое содержание окиси углерода можно использовать в своих интересах. В частности, окись углерода окисляется воздухом в горелке 81. Это увеличивает температуру газа примерно до 1800-2200 ° С. F., и далее приводит к разрушению потенциально опасной окиси углерода. Воздух для окисления подается в горелку 81 по линии 82. Горячий окисленный газ показан отводимым по линии 83.
Высокотемпературные газы из горелки 81 используются для выработки электроэнергии.Понятно, что есть преимущества в использовании газа под значительным давлением из вагранки 60, поскольку может быть достигнута более эффективная работа турбины. Для предпочтительных систем установки газовая турбина 85 обеспечивает производство энергии из вагранки.
После прохождения через газовую турбину 85 горячие газы, показанные линией 86, в предпочтительных процессах по-прежнему будут представлять собой значительный источник энергии из-за их все еще относительно высокой температуры, обычно около 800.степень-1,000.degree. F. Эти отходящие газы направляются в котел 90 для производства пара. Пар можно использовать различными способами. Например: показано, что паропровод 91 используется для привода турбины 92 для производства еще большего количества электроэнергии. Выпускной паропровод 95 от турбины 92 показан подающим тепло в теплообменник 11, который используется для приведения в действие первоначального отвода на первой ступени. Также показано, что выпускная линия 95 сообщается с теплообменником 56 через линии 57 и 58, чтобы обеспечить источник энергии для затвердевания гранул на второй стадии.В конечном итоге пар или вода возвращаются в котел 90 по линии 96.
Очень горячий пар, порядка 400 ° С. С или выше показано, что он отводится из бойлера 90 по линии 105. Этот пар направляется по линии 105 в теплообменник 10 для облегчения первоначального процесса экстракции, а также процесса пиролиза. После охлаждения этот пар / вода возвращается в котел по линии 106.
Подача тепла в котел 90 может осуществляться из различных систем. Для предпочтительной системы согласно настоящему изобретению большая часть теплового привода обеспечивается за счет горячих газов, отводимых из вагранки 60, показанной линией 86.Другие источники тепла включают энергию, полученную из менее важных и менее ценных угольно-нефтяных продуктов, которая, как показано, направляется в котел 90 по линии 21.
Горячие газы, выходящие из котла 90, показаны отводящимися по линии 110. Такие газы все еще относительно горячие и могут использоваться в теплообменнике 111 для различных целей, в том числе для нагрева воздуха, используемого в котле 90, показанного вводимого по линии. 112, а также для нагрева воздуха, направляемого в вагранку, как показано линией 67. В конечном итоге газы из линии 110 выбрасываются в атмосферу, как показано линией 113.Обычно они сначала проходят через скруббер или подобное устройство (не показано), которое может иметь обычную конструкцию и используется для борьбы с загрязнением. Хотя газы содержат значительные количества диоксида углерода, общие выбросы могут быть ниже, чем в традиционных системах, в которых используется менее эффективное использование угля.
Из вышеприведенного описания легко понять, что преимущество настоящего изобретения состоит в том, что предоставляется общая взаимозависимая система, в которой уголь очень эффективно используется в комбинированной установке для выработки энергии и рафинирования железа.Изначально добываются относительно высоко ценные компоненты угля, то есть каменноугольные масла. Ранее малоценный древесный уголь используется как для снижения содержания железа, так и для уменьшения затрат на производство чугуна и стали, а также для производства газового продукта, способствующего эффективному производству энергии.
АЛЬТЕРНАТИВНЫЙ ЭТАП ВТОРОЙ ОПЕРАЦИИВ альтернативной операции на втором этапе процедуры гранулирования избегают. Обращаясь к фиг. 2, полукокс с первой ступени подается в загрузочный бункер 200 под давлением по линии 201, где он смешивается с известью, подаваемой по линии 202.Эта смесь подается под давлением в обычную плавильную печь-газогенератор 205 по линии 206. В плавильной печи-газогенераторе 205 подается достаточно тепла для газификации полукокса. Отходящие газы подают по линии 210 в восстановительную печь, которая включает в себя окисленный железный материал, такой как руда, подаваемый по линии 211. Отходящие газы от восстановления удаляются по линии 212 и используются аналогично отходящим газам из вагранки, как раньше. описано. В типичной системе восстановленное железо подается по линии 215 непосредственно в плавильную / газогенераторную установку, где оно расплавляется и удаляется по линии 216.
Типичный способ согласно настоящему изобретению будет понят из следующего предложенного примера.
ПРИМЕР 1Ниже приводится описание работы типичной перерабатывающей установки в масштабе, который обычно может быть использован в соответствии с настоящим изобретением. Будет понятно, что можно использовать различные размеры установки и рабочие условия в соответствии с принципами, описанными ранее. Для проиллюстрированного примера предполагается, что подача угля в систему будет порядка 79 тонн в час.При экстракции и пиролизе для типичного угольного сырья может выделяться около 31 тонны масел в час и 21 тонна летучих газов в час, что приводит к образованию около 27 тонн полукокса в час.
Гранулирование зависит от природы восстанавливаемого железа. Если задействована железная руда, такая как таконит, около 13 тонн в час из 27 тонн полукокса в час следует затвердеть в окатыши без таконита посредством затвердевания паром, как описано ранее, с достаточным количеством воды и извести для облегчения целостности окатышей. .Около 14 тонн полукокса в час следует смешивать с примерно 70 тоннами в час железной руды, 4,5 тоннами в час извести и 11,5 тоннами в час воды, чтобы получить примерно 100 тонн окатышей в час. Как правило, наряду с процессом отверждения паром, этап сушки может использоваться для удаления влаги из окатышей, в результате чего около 90 тонн рудосодержащих окатышей в час подается в вагранку, причем вагранка также подается с 13 тонн в час полукокса, который был окомкован без руды.
Как указывалось ранее, купол может эксплуатироваться в различных условиях. Для типичного запуска в вагранку необходимо подавать около 116 тонн воздуха для горения в час, чтобы образовать около 161 тонны отходящих газов в час, 18 тонн шлака в час и 40 тонн восстановленного железа в час, то есть чушкового чугуна. .
Как описано ранее, газы в вагранке быстро охлаждаются, поскольку они проходят через материал в вагранке. Однако эти газы повторно нагреваются в процессе горения до относительно высокой температуры.Это позволяет эффективно генерировать энергию через газовую турбину и дополнительную систему котла / пара. Обычно для этого можно использовать обычное оборудование.
Следует понимать, что хотя были проиллюстрированы и описаны определенные варианты осуществления настоящего изобретения, изобретение не ограничивается конкретными описанными здесь конструкциями, за исключением случаев, предусмотренных следующей формулой изобретения.
Анализ масштабирования шахтной печи технологическим проектированием
Реферат
«Форум технологии и истории железа» получил возможность участвовать в 38-м эксперименте по производству железа с использованием Bei-tetsu (кусковая железная руда в форме рисового жмыха), проведенного, как и в 1859 году (эра Ансей 6), «комитетом по восстановлению железа». изготовление «Бегемота» (деревня Марумори-Таун, округ Игу, префектура Мияги, Япония) »в качестве помощи на раннем этапе восстановления после Великого землетрясения в Восточной Японии в 2011 году.
Этот экспериментальный результат был проанализирован технологическими инженерами и позволил увидеть с высоты птичьего полета переход от непрямого производства чугуна в японском стиле к шахтной печи исторически и технически.
1. Введение
Говорят, что «технологии сублимируются в обучение, поскольку они растут в больших масштабах. Это определенно теоретически общей эволюцией ». В технологии производства доменная печь в максимальном масштабе служит комплексной инженерной 1) многих областей обучения, а также прокатки.У доменного метода есть два аспекта: работа «Такуми» (японский ремесленник) и комплексное проектирование, которые продолжают сохранять неизменную ценность, как метод искровых испытаний, также в большой волне высоких технологий.
Хотя занавес этого современного производства железа в Японии стал и был разрезан и опустился до срока Мэйдзи, он актуален во время конца периода Эдо до него, и предполагается, что эксперимент по производству железа 2,3, 4,5) , который представляет собой кусковой рудный камень, был проведен Бэй-тэцу (кусковая железная руда в форме рисового жмыха) вместо железного песка.
На этот раз форум технологии и истории железа получил возможность принять участие в планировании «38-го эксперимента по производству железа с использованием Бэй-тэцу» 6) «собранием по восстановлению производства железа в« Гиппо »(Деревня города Марумори, графство Игу, префектура Мияги, Япония; в дальнейшем для краткости он называется Бегемот.) »в качестве помощи в раннем восстановлении после Великого восточно-японского землетрясения.
На этот раз Бэй-тэцу был произведен на плато Танэяма, где он расположен в самой северной части старых Сендай-феодальных владений, а место эксперимента Гиппопотам, Марумори-таун находится в самой южной части старого Сендай-феодального царства. домен.
Путем восстановления северо-восточной промышленной истории путем использования бей-тэцу с плато Танеяма на самой северной оконечности старых феодальных владений Сендай в качестве татарского материала эпохи Возрождения Марумори на самой южной оконечности старых феодальных владений Сендай в качестве традиционных мастерство, это была молитва всех заинтересованных, если она станет поддержкой ВОРОЖДЕНИЯ СЕВЕРНОЙ ЯПОНИИ после Великого землетрясения в Восточной Японии в 2011 году.
Тейт описал в книге о методе рафинирования железного песка «Метод Татары в древние времена в перепечатанном издании 7) , что в качестве слабого места непрямого метода японского стиля, прежде всего, была потеряно более 50% железа. Из материалов железный песок в шлак в процессе производства чугуна, поэтому было естественно попросить преобразовать его в доменную печь с горячим ветром, такую как процесс квадратной или круглой печи, для политики радикального улучшения.
И хотя испытание показало значительное улучшение операционной эффективности и операционных результатов, одновременно актуализируется несоответствие метода очистки железного песка. (Упущение) В конце переходного периода высокий выход железа, который является предпосылкой экономической эффективности, нельзя было ожидать от метода рафинирования, который пессимистично использует только железный песок в качестве материалов ».
Эксперимент Бей-тэцу с производством железа — всего лишь пример того, как Nippon Steel Corporation работала в прошлом Камаиси. 8) Bei-tetsu, который представляет собой разновидность магнетита, имеет металлический блеск или субметаллический блеск с черным и коричнево-черным цветом, а также черный след от винтовки на пуле, и это определяется как содержание железа более 70%. что почти близко к 72,4% от теоретического значения железа. Таким образом, этот Бей-тэцу предположил, что в объяснении истории производства железа японского производства был сделан важный вывод. На форуме по технологии и истории железа экспериментальный результат 38-го Бей-тэцу по производству железа был проанализирован в области инженерии химических реакций, и он был направлен на поиск зародышей новой технологии производства железа с высоты птичьего полета исторически и технически. преобразование в процессе доменной печи непрямого метода в японском стиле, особенно при сравнении с производством чугуна между Tatara и доменной печью по выходу чугуна и профилю печи.
2. Экспериментальный результат по производству чугуна Бей-тэцу
2.1. Эксперимент Общие условия 9)15 апреля 2012 года в Гиппо, Марумори-таун, участник «собрания, восстанавливающего железное производство Гиппопотама», которое загружает железную руду и древесный уголь из глиняной печи и делает железо, говорил о том, что «это большой. хорошее было сделано ». Председатель Ёсинори Ямаки из этого и собрания посмотрел на кусок железа, в котором тепло все еще остается удовлетворительным с членами.
В 2002 году началось собрание семи членов с Председателем Ямаки и другими, чтобы возродить древний метод производства железа, который в настоящее время применялся Гиппо в период Эдо, и он занимается производством железа 4 раза в год.
Методом проб и ошибок, таких как использование вентилятора вместо сильфона, усовершенствования машины для обогащения руды с магнитным приводом, которая извлекает только железный песок, были повторены. «Температура печи также достигает 1400 ° C. Председатель Ямаки объясняет, что такое сильное тепло можно получить, посылая энергию сгорания и ветер древесного угля.”
Хотя железный песок реки Абукума использовался всегда, на этот раз были приглашены Накагава, который действовал в качестве смотрителя «зала железной истории» Камаиси-си, Иватэ и другие, а также новое испытание, которое разбивает железную руду из этой префектуры и там. использование материалов было оспорено. Члены церкви загружают 1 кг железа и 2 кг древесного угля в печь, сделанную из глины в соответствии с указаниями Накагавы. Над топкой высотой 1,3 метра пламя поднимается не менее чем на 50 см. 30 кг железной руды и 60 кг древесного угля превратились в кусок 12.8 кг черного железа примерно за 3 часа.
В литературе, которая сохранилась у Гиппопотама в течение примерно десяти лет после 1615 года, описывается, что 7 тонн железа в год было посвящено Сендай-феодальным владениям вместо сбора риса в качестве земельного налога. Старый Hippo, исчезнувший в результате слияния в 1954 году, однажды разбогател на продаже дров или древесного угля. Член группы, г-н Ичиро Сёдзи, протягивает грудь и говорит: «Производство железа было завершено только потому, что древесного угля было в изобилии.”
2.2. Экспериментальный результатЧто касается метода производства железа в операции Tatara, предполагается, что он обычно подразделяется на следующие четыре термина.
1-й семестр (период запуска, так называемый «Комори») состоит в том, что сначала заполняют легкоплавкую природу, легко восстанавливающуюся, и бросают железный песок, затем бросают древесный уголь, сжигают его и делают Норо. (шлак). В этом случае сохранение тепла в печи становится хорошим благодаря экзотермической реакции.
Во второй период (следующий период пуска, так называемый «Комори Цуги»), путем дальнейшего повышения температуры печи, можно производить не только Норо (шлак), но также Зук (чугун).
На 3-й семестр (период подъема, так называемый Нобори), постепенно увеличивая «Маса» (Высококачественный) железный песок, будет получаться своего рода «Кера» (сталь). Состояние печи станет активным, и пламя будет сильно светиться ярко-желтым цветом. И хотя печь постепенно разрушается, «кера» (сталь) растет.
На 4-й период (период продувки, так называемый «Кудари»), хотя за счет увеличения «Маса» (высокосортный) железный песок, чтобы вырастить «Кера» (сталь) дальше, но в это время стенка печи будет похудеют и дальше станет невозможно продолжать операцию, и на этом Татара закончится.Вышеупомянутая операция представляет собой 1 операцию, выполняемую одним поколением (так называемая «Хитойо»).
Рисунок 1 показывает структуру печи, а Рисунок 2 показывает и состояние печи Hippo Tatara. Поскольку состояние печи такое же, как указано выше, в общем случае, и эта запись операций и аналитическое исследование также следовали вышеупомянутой 4-периодной классификации.
Рис. 1.Устройство печи Hippo Tatara.
Рис. 2.Состояние печи Бегемота Татары.
3. Анализ эксперимента по производству чугуна с использованием Бейтецу в технологической инженерии
3.1. Изменение температуры в печиНа рисунке 3 показано изменение распределения температуры в печи Hippo tatara. При переходе от 1-го периода пуска к так называемому «Комори», 2-го следующего периода пуска, так называемого «Комори Цуги», 3-го периода подъема, так называемого Нобори, и 4-го периода продувки, т. — называется «Кудари», температура в печи падает.
Рис. 3.Изменение распределения температуры в печи Hippo tatara.
Предполагается, что прямое (или плавильное) восстановление происходит за счет повышения температуры печи вместо выгрузки Beitetsu в виде FeO в начале, как показано на этапе перехода (рис. 2) к переходу к образованию «Kera» ( стали).
Кроме того, примечательно, что температурный градиент в направлении высоты почти постоянен при соблюдении 4 членов, и это означает небольшое изменение объема газа, i.е. , небольшое изменение коэффициента использования газа, описанное в следующем разделе.
3.2. Баланс массыТаблица 1 показывает материальный баланс Hippo Tatara. Кроме того, компоненты Bei-tetsu относятся к компонентам T-12 (% t-Fe: 68,91,% M-Fe: 0,02,% FeO: 21,27,% Fe 2 O 3 : 74,86) отчеты Терасимы о «характеристике Бейтэцу, добытого на плато Танеяма» 6) и содержании углерода в древесном угле были основаны на 91,4% твердого древесного угля хиноки.
Таблица 1. Массовый баланс Hippo Tatara.Срок эксплуатации | ① Komori 09: 00 ~ 09: 51 | ② Komori Tsugi 09: 52 ~ 11: 04 | 05 ~ 11: 39 | ④ Кудари 11: 40 ~ 12: 12 | ||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Условия зарядки | ||||||||||||||||
Доля угля | (кг / кг | ) 2 .177 | 2,177 | 2,177 | 2,177 | |||||||||||
Скорость руды | (кг / кг-HM) | 1.451 | 1.451 | 1.451 | 4 9030 9030 9030 9030 9030 9030 9030 9030 9030 9030 9030||||||||||||
Высота печи | (см) | 130 | 130 | 130 | 130 | |||||||||||
Температура верхнего газа | (° C) | 512 | 512 9030 15303 | 903 | ||||||||||||
Верхняя температура твердого тела | (° C) | 50 | 50 | 50 | 50 | |||||||||||
Резервная температура | (° C) | 1770 | 903 903 903 903 903 903 16||||||||||||||
Коэффициент теплового потока | (-) | 0.73 | 0,73 | 0,73 | 0,72 | |||||||||||
Верхний расход газа | (Нм 3 / кг-HM) | 3,776 | 3,784 | 3,787 | ||||||||||||
Расход дутьевого газа | (Нм 3 / кг-ТМ) | 0,079 | 0,089 | 0,092 | 0,139 | |||||||||||
Объем взрыва (кал.) | (Нм 3 / мин) | 0,009 | 0,010 | 0,011 | 0,016 | |||||||||||
(куб. | Объем взрыва (действ.) | (куб. | 0.028 | 0,042 | ||||||||||||
Общий кислород | (кг / кг-HM) | 2,698 | 2,701 | 2,702 | 2,716 | |||||||||||
CO | (%) | 1,7 | 1,8 | 1,9 | 2,4 | |||||||||||
Потери раствора C | (кг / кг-HM) | 1,972 | 1,970 | 1.969 | 1,958 | |||||||||||
Степень прямого восстановления | (%) | 99,1 | 99,0 | 99,0 | 98,4 | |||||||||||
Непрямое восстановление 3 | 1,01,6 |
Так как количество железа, извлеченного снизу после продувки, составляло 12,8 кг при общем количестве загруженного железа 20,7 кг, выход железа составил 61,8%, а оставшееся 38.2% было выгружено в виде FeO в шлак.
Было принято решение, что распределение температуры в печи по 4 элементам (рис. 2) представляет собой движущийся слой противотока, и, поскольку это было несложно, коэффициент теплового потока 10) был рассчитан без учета потерь тепла от стенка и распределение температуры в частицах. Что касается зарезервированной температуры, которая необходима для расчета, так как температура в печи 1200 ° C или более не могла быть измерена, зарезервированная температура была внесена в параметры, подгонка была выполнена таким образом, чтобы количество рассчитанного объема дутья могло быть в согласование с величиной фактического объема дутья, а также коэффициент теплового потока.
Газификация кислорода в соответствии с объемом верхнего газа может быть определена по коэффициенту теплового потока, а углеродный и кислородный баланс в печи может быть определен однозначно путем газификации углерода. Коэффициент использования газа показывает смещение от 1,0 молярного отношения кислорода для газификации к количеству углерода для газификации в печи.
Через 4 члена этого Hippo tatara коэффициент использования газа составляет всего 2,0%, молярное отношение кислорода для газификации к углероду для газификации в печи составляет около 1.0, и оказывается, что реакция восстановления преобладает над прямой (или плавкой) с эндотермической реакцией. В 4-м периоде продувки, так называемом «Кудари», коэффициент использования газа немного увеличился и составил 2,4%, эта тенденция соответствует отчету Nagata 11,12,13,14,15) по выхлопу газа Института железа и стали проекта Japan Steel по восстановлению Туатары, что 2-я кампания имела 12,5% в «Кудари», а 3-я кампания — 12,5% в «Комори».
3.3. Тепловой балансТаблица 2 показывает тепловой баланс Hippo Tatara.Кроме того, компоненты Bei-tetsu относятся к компонентам Т-12 (% SiO 2 : 2,34,% Al 2 O 3 : 0,58,% CaO: 0,1,% MgO: 0,04) отчетов. Терасима на «характеристике Бейетцу, добытого с плато Танеяма» 6) и зольность древесного угля была основана на 1,3% твердого древесного угля хиноки. Хотя эта реакция восстановления преобладает над прямой (или плавкой) с эндотермической реакцией в балансе массы (таблица 1), в результате явная теплота верхнего газа быстро падает и, что касается этого, изменяется (рис.3) распределения температуры в печи соответствует.
Таблица 2. Тепловой баланс Бегемота Татары. ① Komori 09: 00 ~ 09: 50 | ② Komori Tsugi 09: 52 ~ 11: 04 | ④ Кудари 11: 40 ~ 12: 12 | |||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Ввод | Расход угля | (кг / кг-HM) | 2.177 | 2,177 | 2,177 | 2,177 | |||||
Теплота сгорания | (ккал / кг) | 7000 | 7000 | 7000 | 7000 | 7000 | 7000 | ||||
7620 | 7620 | 7620 | 7620 | ||||||||
Зола в угле | (%) | 1,3 | 1,3 | 1,3 | 1,3 | 90xydin 90/9032.255 | 2,255 | 2,255 | 2,255 | ||
Тепло с выделением шлака | (ккал / кг Fe) | 1150 | 1150 | 1150 | 1150 | к кг-HM) | 9052 | 9052 | 9052 | 9052 | |
(ккал / кг-HM) | 16672 | 16672 | 16672 | 9067 | (кг / кг-HM) | 0.419 | 0,419 | 0,419 | 0,419 | ||
Теплота восстановления | (ккал / кг Fe) | 680 | 680 | 680 | 680 | 3 | |||||
680 | 3 | ||||||||||
1326 | 1326 | 1326 | 1326 | ||||||||
Доля руды | (кг / кг-HM) | 1.451 | 1.451 | 1.453 | 1.453 | ||||||
3.08 | 3,08 | 3,08 | 3,08 | ||||||||
Соотношение шлаков | (кг / кг-HM) | 10,2 | 10,2 | 10,2 | 10,2 | 10,2 | 10,2 | ||||
0,26 | 0,26 | 0,26 | 0,26 | ||||||||
Температура шлака | (° C) | 1350 | 1350 | 1350 | 1350 | 3580 | 3580 | 3580 | 3580 | ||
Физическое тепло металла | (ккал / кг) | 0.201 | 0.201 | 0.201 | 0.201 | ||||||
Температура металла | (° C) | 1350 | 1350 | 1350 | 1350 | кг | кг | кг | 271 | 271 | 271 | 271 |
Верхняя температура газа | (° C) | 512 | 512 | 289 | 157 | 289 | 157 | 9018 объем | |||
3.776 | 3,784 | 3,787 | 3,823 | ||||||||
Удельная теплоемкость верхнего газа | (ккал / Нм 3 / ° C) | 0,325 | 0,325 | 0,316 0,325 | 0,325 | 0,325 9025 | 903 тепло(ккал / кг-HM) | 628 | 630 | 356 | 195 |
(ккал / кг-HM) | 5806 | 5807 | 553 Потери тепла | (ккал / кг-чм) | 10866 | 10865 | 11138 | 11299 |
С другой стороны, теплопотери, означающие, что тепловая эффективность в печи остается почти постоянной.С этого момента предполагается, что тепловые потери или теплоемкость в нижней части увеличились во второй половине этой операции.
В частности, это эквивалентно состоянию печи в 3-м периоде подъема, так называемом Нобори.
Хотя в настоящее время доменная печь работает с высокотемпературным дутьем, но в Татаре такой дутье с нормальной температурой является помещением, поскольку только сжигание древесного угля дутьем представляет собой количество подводимого тепла и увеличение и уменьшение ветра за 4 периода. очень важны.Встреча, которая восстанавливает железное производство Гиппопотама в этот 38-й раз и Накагавы, дает представление о работе мастерства.
3.4. Наблюдение за формацией КераВ 12:03 в летку вставляют бревно из древесного угля, и подача шихты была прекращена взрывными работами для спуска по линии складирования. После сдувания саламандра обнажения дна на вскрытии 13:12. Внешний вид, который бьется, как знаки тела матери, несомненно, был похож на китайский иероглиф «Кера».
Заготовленная «Кера» массой 12 шт.8 кг при высоте 11,7 см, длине 30,0 см и ширине 21,0 см. Хотя некоторые специальные продукты «Тамахагане», изготовленные в Татаре, имеют цвет радуги, как чаша чая «Юхэн», и цвет меняется в зависимости от угла обзора, на этот раз окраска 5 цветов (цвет радуги) допустима умеренно тускло. Сказано, что 16) не имеет научного анализа бумаги, хотя сказано, что этот цвет является цветом тонкой оксидной пленки, , то есть , оксида железа.
В таблице 3 показаны компоненты металла и шлака Hippo tatara. Кроме того, что касается ситуации контакта с нижним кирпичом «Кера», наблюдалось, что «Кера» касается нижнего кирпича, и непосредственно в этой операции, хотя шлак существует между «Кера» и нижним кирпичом обычно », было отмечено, что внимание привлекли.
Таблица 3. Металлические и шлаковые компоненты Hippo tatara.Металлический компонент | C | Si | Mn | P | S | Ti 9029 902 902% Ti | 0,03 | <0,01 | 0,074 | 0,002 | <0,01 | 0,03 |
---|
Шлаковый компонент | t-Fe | M-Fe | FeO | 9026 SiO Al 2 O 3 | CaO | MgO | MnO | TiO 2 | ||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
мас.% | 25.98 | 0,19 | 29,29 | 4,33 | 19,11 | 5,22 | 2,00 | 3,81 | 0,96 | 32,59 |
4. Сравнение с экспериментом по производству чугуна с использованием Beitetsu и доменной печи
4.1. Связь между общим содержанием железа и выходом железаНа рис. 4 показана взаимосвязь между общим содержанием железа (T-Fe%) в железной руде и выходом железа (%). Кроме того, на этом рисунке представлен железный песок (железный песок Фукусима шинчи с% t-Fe 42.0, железный песок с магнитной сепарацией Фукусимы с% t-Fe 54,3) был нанесен на график вместе для сравнения.
Рис. 4.Общее содержание железа (T-Fe%) в железной руде и выход железа (%).
Хотя выход линейно увеличивается с увеличением общего содержания железа в железной руде, даже если у Бейетцу значение железа близко к теоретическому, выход составляет всего 61,8%.
Кроме того, этот выход близок к степени восстановления (65,0%) кусковой руды в зоне когезии при исследовании месторождения Хирохата No.1 доменная печь. 17) В доменной печи Хирохата № 1 агломерированный или спеченный материал восстановительной руды тщательно исследуется, также в случае кускового рудного камня он такой же, как и у агломерированной руды, шлак, образующийся в виде частиц, состоит из фаялита и силикатного стекла, и считается, что содержание FeO в расплаве было высоким. Таким образом, считается, что выход чугуна на заводе Tatara связан со степенью снижения его выпадения из зоны когезии в доменной печи.
В результате установлено, что выход чугуна Tatara при работе печи на малой высоте соответствует степени уменьшения выпадения из зоны когезии в доменной печи, при работе печи на большой высоте.
4.2. Контраст операции Tatara с работой на обдуве доменной печиВ таблице 4 показано сравнение Hippo tatara с Институтом железа и стали Японии и Обществом сохранения японских художественных мечей по объему печи и соотношению объема дутья. Здесь коэффициент объема дутья определяется как отношение объема дутья к внутреннему объему печи, а скорость увеличения дутья определяется как отношение объема дутья во второй половине к объему в первой половине работы.
Таблица 4. Сравнение Hippo tatara с другими системами.Высота (м) | Размеры печи | Состояние взрыва | |||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
м м3) | Объем (м3 / час) | Соотношение объемов (/ мин) * 2) | Скорость увеличения (-) * 3) | ||||||||||||||
Край | Центр | Первый | Последний | Первый | Последний | ||||||||||||
ISIJ (Квадрат) | 1.10 | 2,65 | 0,72 | 0,93 | 2,40 | 720 | 1548 | 4,99 | 10,73 | 2,15 | |||||||
SPJAS (Квадратный 163 | 0,87 | 2,53 | 850 | 950 | 5,60 | 6,26 | 1,12 | ||||||||||
Hippo (круглый) | Диаметр (м) | мин. | Низ | Верх | Первый | Последний | |||||||||||
1.30 | 0,30 | 0,25 | 0,08 | 8000 | 16000 | 0,10 | 0,21 | 2,00 | |||||||||
Доменная печь (круглая) | м3 / | Диаметр мин. ) | |||||||||||||||
Живот | Верх | Первый | Последний | ||||||||||||||
20.00 | 14.00 | 9.5163 | 0,85 | 1,36 |
По сравнению с Японским институтом чугуна и стали и Обществом сохранения японских художественных мечей, удельный вес Гиппопотама невелик. В случае круглой печи это считается потому, что распределение газового потока сужено по сравнению с квадратным.Кроме того, существует близкое сходство между объемным соотношением дутья Hippo (круглая печь) и объемным дутьем во время дутья доменной печи до первой выпуска.
С другой стороны, что касается скорости увеличения взрыва, скорость увеличения взрыва у Hippo составляет 2,0, и это почти то же самое, что и у Института железа и стали Японии. Считается, что это произошло из-за того, что взрыв в Институте железа и стали Японии представляет собой непрерывный взрыв с помощью электрической воздуходувки, и это то, что Гиппопотам — это то же самое, и одна сторона, Общество сохранения японских художественных мечей — прерывистый взрыв. Электромоторный привод четырехпоршневого типа.Кроме того, существует большое сходство между скоростью увеличения дутья этого Hippo (круглой печи) и скоростью увеличения дутья во время дутья доменной печи до первого выпуска.
А именно, периодическая операция выпуска воды в Tatara соответствует операции во время продувки доменной печи до первой выпускной выработки и при разнице в объеме печи, которая и ее неустойчивая работа выполняют ту же работу, что и подключение к обоим. процессов, и можно заметить, что это очень распространенная взрывная операция.
4.3. Контраст производства чугуна в Татаре с доменной печью нынешнего векаKihara («Murage») описал, что с развитием «Tamahagane», Tatara, как говорят, представляет собой доменную печь наверху и конвертер внизу в современной гладильной системе. 18,19) Кроме того, Окимори при переводе работы Tile Coat в «Истории металлургии» 20) описал, что изменения профиля печи имеют такую историю, что состав изменился по сравнению с отдельными корпусами печи реверса. конусная или дымовая часть и подовая часть в состав соединенных дымовой частью и подовой частью соединенными брюшком.Нагата описал, что с увеличением высоты топки парциальное давление кислорода станет низким. 12)
Считается, что расширение в верхнюю часть как увеличение объема печи 21) приводит к снижению парциального давления кислорода и усилению функции восстановления, особенно реакции десульфуризации нижней части печи и, с другой стороны, стало невозможно подавить чрезмерную реакцию науглероживания.
На рис. 5 показано сравнение работы Hippo tatara с ваграночным реактором, 22) коммерческой вагранкой 23) и доменной печью современности по потерям тепла и использованию газа CO с объемом печи.Примерно через 1000–3000 м 3 объема топки, и эффект объемного расширения топки исчерпывается.
Рис. 5.Зависимость η CO, теплопотерь от объема шахтной печи.
С другой стороны, хотя доменная печь Японии выполняет ремонт с расширением доменной печи на крупнейшем в мире уровне, это цели с основным повышением производительности труда за счет концентрации и расширения доменной печи, и, как следствие, производительность труда есть настоящая и достигла порядка 1600 т / чел / год. 24)
5. Развитие теории масштабирования шахтной печи
5.1. Правило подобия шахтной печиПринцип увеличения — это правило подобия. В основу положено пять факторов: геометрическое подобие, статическое подобие, гидродинамическое подобие, динамическое подобие и тепловое подобие. 25) Расширение верхней части по мере увеличения объема печи должно учитывать переход от неподвижного слоя к подвижному с учетом статического и гидродинамического сходства в общем смысле при геометрическом подобии.
Гидродинамическое подобие, , то есть , подобие исследования движения в системе, сопровождаемой потоком, заключается в том, что жидкость или твердые частицы текут во времени, чтобы соответствовать геометрическому потоку, то есть , образец линии тока подобен геометрически.
В шахте доменной печи сплошная линия обтекания определяется как прямая линия, «которая подчеркнута радиально от точки пересечения продолжения стенки печи и оси вдоль прямой линии». 26)
На рис. 6 показана фигура геометрического подобия шахты печи. На этом рисунке, определяя X как радиус нижней части и «a» вертикального расстояния от верха до точки пересечения продолжения стенки печи и оси центра печи, следующая формула будет получена из гидродинамического подобия.
aX: a = a: a (X-1) ∴X2-X-1 = 0 |
Геометрическое подобие в шахтной печи.
Решение этого уравнения: X = (1+ 5 ) /2=1.61803398 что и есть «золотое сечение». 27) Следовательно, в части шахты доменной печи, когда сплошная линия обтекания нисходящего потока предполагает, «что она подчеркнута радиально от точки пересечения продолжения стенки печи и оси вдоль прямой линии», предполагается, что Соотношение диаметра живота и горла поддерживается золотым сечением.
5.2. Изменение профиля печи при увеличении объема печиВ настоящее время Inada подробно исследует взаимосвязь между объемом доменной печи и формой ее профилей, включая оценку влияния доменной печи. 28)
На рисунке 7 показано изменение формы профилей печи, сопровождающее расширение объема печи с помощью Inada, и отношение диаметра днища к горловине, построенное дополнительно, кривая (пунктирная линия) горловины × 1.61803398, как предполагается, поддерживается золотой соотношение.
Рис. 7.Изменение профиля печи за счет увеличения объема печи по Inada.
Принимая во внимание, что диаметр живота является значением начальной настройки при вдуве, он соответствует диаметру живота примерно.Следовательно, можно предположить, что геометрическое соотношение между горловиной доменной печи и диаметром горловины определяется правилом гидродинамического подобия. Хотя существует отчет 29) о надлежащем диапазоне угла вала шахтной печи до сих пор, поскольку нет отчета о соотношении между горловиной доменной печи и диаметром горловины, этот результат можно сказать быть открытием.
6. Заключение
В этом отчете форум по технологиям и истории и железу работал с целью «изучать всемирно-исторические и научные технологии и историю метода глажения в древние времена Японии, а также метод обработки и стремясь к разъяснению. академического предмета и поиски основы новой технологии производства стали »и проанализировал экспериментальный результат производства чугуна, полученный 38-м Бейетцу в области химического технологического машиностроения, и были получены следующие выводы.
(1) В процессе производства чугуна Татара, даже если это Бейтсу, близкий к теоретическому значению железа, выход составляет всего 61,8%, а выход железа на операции Татара связан со снижением скорости восстановления кускового рудного камня в доменной печи. зона.
(2) А именно, периодическая операция выпуска выпускного газа Tatara соответствует времени операции продувки доменной печи до первой выпускной выпуска.
Несмотря на разницу в объеме печи и ее нестабильную работу, она выполняет ту же работу, что и соединение с обоими процессами, и можно заметить, что это очень распространенная взрывная операция.
(3) Геометрическое соотношение между горловиной доменной печи и диаметром горловины поддерживается путем увеличения масштаба в соответствии с «правилом гидродинамического подобия» при «золотом сечении».
Благодарность
В заключение, подводя итоги этой статьи, мы выражаем благодарность джентльменам собрания, которое восстанавливает производство железа Hippo, которому было позволено получить бесценный опыт. Кроме того, мы благодарны г-ну Накагаве Ацуши, бывшему заведующему музеем истории железа Камаиси, проф.Казухиро Нагата из Токийского университета искусств о получении большого предложения и доктор Таканобу Инада из Sumitomo Metal Industries (настоящее время: Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation), который получил полезный аргумент в отношении профилей доменных печей.
Ссылки
- 1) I. Muchi: Seiren Kagaku Kougaku Enshuu, Yokendo, Tokyo, (1974).
- 2) К. Окада и С. Като: Tatara Res. , 24 (1981), 12.
- 3) Отдел по связям с общественностью Nippon Steel Corporation, Под ред.: От Зоку Тецу но Бункаши-Нихон но Кисеки до Тодзай-но Кайко, Тойо Кейдзай Синпо-Ша, Токио, (1988).
- 4) С. Амада: от Тецу до Нихонто, Кейю-Ша, Токио, (2004).
- 5) К. Танака: Зукаи Нюумон Ёку Вакару Сайшин Тецу но Кихон — Шикуми, Шуува, Токио, (2009).
- 6) Форум по технологии и истории железа: собрание лекций об эксперименте с гиппопотамом Татара как поддержке возрождения северо-востока Японии после Великого восточно-японского землетрясения в 2011 г., ISIJ, Токио, (2012).
- 7) К. Тавара, Т. Мицуру и группа изучения метода рафинирования железного песка с древних времен: Фуккоку Кайсэцу-Бан Корай но Сатэцу Сейренхо, Татара Суйсэитэтухо, Кэйю-Ша, Токио, (2007).
- 8) Т. Ниинума, Т. Тада и И. Сайто: Осенний съезд Металлургического общества, Металлургическое общество, Токио, (1975), 272.
- 9) С. Тосу: Йомиури Синбун, 16 апреля 2012 г.
- 10) A. Shigemi: Seisen Handbook, Chijin Shokan, Tokyo, (1979).
- 11) К.Nagata: Met. Technol. ( Jpn. ), 77 (2007), 1, 83.
- 12) К. Нагата: Тецу-то-Хагане , 90 (2004), 4, 228.
- 13) К. Нагата: Тецу-то-Хагане , 90 (2004), 4, 220.
- 14) История железа в досовременном форуме: 6-я встреча лекций по реакции в печи Татары, ISIJ, Токио, (2000).
- 15) Форум по технологии и истории железа: Тейт Мемориам симпозиум, ISIJ, Токио, (2012).
- 16) Т. Инасуми: личное общение, 21 июня 2007 г.
- 17) К. Камихара, Т. Хагивара, А. Шигеми, С. Кондо, Ю. Канаяма, К. Вакабаяси и Н. Хирамото: Тецу -to-Hagané , 62 (1976), 5, 559.
- 18) К. Яманэ: Металл Цвет Рецу-ден, Тецу, Шогакукан, Токио, (2008).
- 19) Форум по истории, технологии и культуре железа: История железа в Центральной Японии, ISIJ, Токио, (2007).
- 20) М. Окимори: Бюл.Iron Steel Inst. Jpn. , 9 (2004), 9, 626., 9 (2004), 10, 714. и 9 (2004), 11, 798.
- 21) Ю. Хатамура и группа исследования фактического дизайна: Jissan no Sekkei, Vol. 6, Gijyutu wo Tsutaeru, Jissai no Sekkei Sennsho, Nikkan Kogyo Shimbun-Sha, Tokyo, (2006).
- 22) Ю. Мацуи, М. Саваяма, А. Касаи, Ю. Ямагата и Ф. Нома: ISIJ Int. , 43 (2003), 1904.
- 23) М. Найто: Стратегия выживания в глобальной окружающей среде, Кансайский филиал JJFS, Осака, (2004).
- 24) М. Найто: NSC Gihou , 384 (2006), 2.
- 25) Отчет Подкомитета по теории моделей и исследованиям в масштабе заседания Отдела теплотехники: теория моделей и масштабирование железа и Производство стали, ISIJ, Токио (1986).
- 26) И. Кобаяси, С. Инаба, Р. Хори, Т. Гото и М. Симидзу: Тецу-то-Хагане , 73 (1987), 15, 2092.
- 27) Р. Накамура : Galois no Group Theory – Houteishiki wa Naze Tokenakkatanoka ?, Коданша, Токио, (2010).
- 28) Т. Инада, К. Такая, Т. Ямамото и К. Такада: CAMP-ISIJ , 15 (2002), 1, 124.
- 29) М. Симидзу, А. Ямагучи, С. . Инаба и К. Нарита: Tetsu-to-Hagané , 68 (1982), 8, 936.
Горячий дом 1551 e Дровяная печь
Под Carnegie Steel был построен новый доменный завод с первым в отрасли полностью механизированная система транспортировки материалов, инновация, получившая название «революция Duquesne».«На протяжении большей части своей истории Duquesne была основным производителем стальных полуфабрикатов. 13 января 2012 г. · У меня есть Hot Blast 1400. Два года назад я установил на шахту 3-скоростной печной вентилятор 1/3 л.с. установил вентилятор печи, который я хотел бы сделать раньше. Он дует примерно вдвое больше воздуха в моем варианте и производит половину шума. Область вокруг дровяной горелки теперь намного прохладнее, а дом нагревается более равномерно. новая дровяная печь HOT BLAST 1537M ЗВОНИТЕ без текста — 3000 долларов (Мидлтаун, Кт) <изображение 1 из 5> состояние: новое.QR-код Ссылка на это сообщение. Новое / никогда не устанавливалосьПанель приборов с обратной лопатой Case 580c
Технология чистого сжигания экономит древесину, время и деньги. Решение для отопления всего дома. Технология чистого горения + продуманный воздушный поток увеличивает тепловую мощность. Более высокие температуры на выходе в сочетании с мощностью вентилятора обеспечивают постоянное комфортное тепло по всему дому. Устраняет горячие и холодные зоны, вызванные дровяными печами и другими решениями для зонного отопления.
Только что приобрел печь Hot Blast 1551E.Немного назад, у меня есть деревянный магазин 30×25 в Огайо с бетонным полом. Я сжигал руку в печку с 1980-х, очевидно, не EPA и никаких модных подарков и гаджетов к нему.Skye Series V: Уличная дровяная печь Уличные дровяные печи — это отдельно стоящие блоки, которые обеспечивают теплом и горячей водой один или несколько близлежащих домов или зданий. Эти агрегаты нагревают воду путем сжигания дров. Затем горячая вода циркулирует в дом и из дома по подземным изолированным трубам.Вместо этого Скрэнтоны использовали новый «метод горячего дутья», разработанный в Шотландии в 1828 году. Метод горячего дутья решил проблему примесей из кокса путем их сжигания. Скрэнтоны также экспериментировали с антрацитом для производства стали, а не с древесным углем или битуминозным углем. Известные сталеплавильные печи начала XIX века в США. 9 июня 2011 г. · 1833 г. На Печном ручье начинается производство печи компании Cornwall Bridge Iron Company. 1839 г. Первая система горячего дутья в округе Солсбери установлена в печи Lenox, Массачусетс.1844 г. Печь Догтауна в Хантсвилле, Фолс-Виллидж, взорвана компанией Lyman Hunt Iron Company. 1845 год. Печь Виида взорвана в Шароне.
Чтение: Уголь | Геология
Рисунок 1. Каменный уголь
Уголь (от древнеанглийского термина col , что с 13 века означало «минерал из окаменелого углерода») представляет собой горючую осадочную породу черного или коричневато-черного цвета, обычно встречающуюся в пластах или жилах породы, называемых углем . пластов или угольных пластов .Более твердые формы, такие как антрацитовый уголь, можно рассматривать как метаморфическую породу из-за более позднего воздействия повышенных температуры и давления. Уголь состоит в основном из углерода, а также других элементов, в основном водорода, серы, кислорода и азота.
На протяжении всей истории уголь использовался как энергетический ресурс, в основном сжигаемый для производства электроэнергии и / или тепла, а также в промышленных целях, таких как рафинирование металлов. В качестве ископаемого топлива уголь образуется, когда мертвые растительные вещества превращаются в торф, который, в свою очередь, превращается в лигнит, затем полубитуминозный уголь, затем битуминозный уголь и, наконец, антрацит.Это связано с биологическими и геологическими процессами, которые происходят в течение длительного периода. Управление энергетической информации США оценивает запасы угля в 948 × 10 9 коротких тонн (860 Гт). По одной оценке, ресурсы составляют 18 000 Гт.
Уголь является крупнейшим источником энергии для производства электроэнергии во всем мире, а также одним из крупнейших антропогенных источников выбросов диоксида углерода в мире. В 1999 году мировые валовые выбросы двуокиси углерода от использования угля составили 8 666 миллионов тонн двуокиси углерода.В 2011 году мировые валовые выбросы от использования угля составили 14 416 миллионов тонн. При производстве электроэнергии на угле выделяется около 2000 фунтов углекислого газа на каждый мегаватт-час, что почти вдвое больше, чем примерно 1100 фунтов углекислого газа, выбрасываемого электростанцией, работающей на природном газе, на выработанный мегаватт-час. Из-за более высокой углеродной эффективности производства природного газа, поскольку рынок в Соединенных Штатах изменился в сторону сокращения угля и увеличения производства природного газа, выбросы диоксида углерода снизились.Показатели, измеренные в первом квартале 2012 года, были самыми низкими из всех зарегистрированных за первый квартал любого года с 1992 года. В 2013 году глава климатического агентства ООН посоветовал оставить большую часть мировых запасов угля в земле, чтобы избежать катастрофических последствий. глобальное потепление.
Уголь извлекается из земли путем добычи угля, либо подземным путем шахтным способом, либо на уровне земли путем добычи открытым способом. С 1983 года крупнейшим производителем угля в мире является Китай. В 2011 году Китай добыл 3 520 млн тонн угля — 49.5% от 7 695 миллионов тонн мировой добычи угля. В 2011 году другими крупными производителями были США (993 миллиона тонн), Индия (589), Европейский Союз (576) и Австралия (416). В 2010 году крупнейшими экспортерами были Австралия с 328 миллионами тонн (27,1% мирового экспорта угля) и Индонезия с 316 миллионами тонн (26,1%), в то время как крупнейшими импортерами были Япония с 207 миллионами тонн (17,5% мирового импорта угля), Китай. 195 млн тонн (16,6%) и Южная Корея 126 млн тонн (10,7%).
Формация
Рисунок 2.Обнаружение берега пласта Пойнт Акони (Новая Шотландия)
В разное время геологического прошлого на Земле были густые леса в низинных заболоченных территориях. Из-за естественных процессов, таких как наводнение, эти леса были погребены под землей. По мере того, как на них оседало все больше и больше почвы, они сжимались. Температура также повышалась, когда они опускались все глубже и глубже. По мере продолжения процесса растительный материал защищался от биоразложения и окисления, обычно с помощью грязи или кислой воды. Это задержало углерод в огромных торфяных болотах, которые в конечном итоге были покрыты и глубоко погребены отложениями.Под высоким давлением и высокой температурой мертвая растительность медленно превращалась в уголь. Поскольку уголь содержит в основном углерод, превращение мертвой растительности в уголь называется карбонизацией.
Широкие мелководные моря каменноугольного периода обеспечивали идеальные условия для образования угля, хотя уголь известен с большинства геологических периодов. Исключение составляет угольная пропасть в период пермско-триасового вымирания, где уголь встречается редко. Уголь известен из докембрийских слоев, которые появились раньше наземных растений — предполагается, что этот уголь образовался из остатков водорослей.
Звания
Поскольку геологические процессы оказывают давление на мертвый биотический материал с течением времени, при подходящих условиях его метаморфическая степень последовательно увеличивается до:
- Торф , который считается прекурсором угля, имеет промышленное значение в качестве топлива в некоторых регионах, например, в Ирландии и Финляндии. В обезвоженном виде торф является высокоэффективным абсорбентом разливов топлива и нефти на суше и в воде. Он также используется в качестве кондиционера для почвы, чтобы она лучше удерживала и медленно выделяла воду.
- Бурый уголь , или бурый уголь, является углем самого низкого сорта и используется почти исключительно в качестве топлива для выработки электроэнергии. Гет, компактная форма лигнита, иногда полируется и используется в качестве поделочного камня с верхнего палеолита.
- Полубитуминозный уголь , свойства которого варьируются от свойств бурого угля до битуминозного угля, используется в основном в качестве топлива для пароэлектрической генерации и является важным источником легких ароматических углеводородов для промышленности химического синтеза.
- Битуминозный уголь представляет собой плотную осадочную породу, обычно черного, но иногда темно-коричневого цвета, часто с четко выраженными полосами яркого и тусклого материала; он используется в основном в качестве топлива в пароэлектрической генерации, при этом значительные количества используются для производства тепла и электроэнергии, а также для производства кокса.
- « Энергетический уголь » — это сорт между битуминозным углем и антрацитом, который когда-то широко использовался в качестве топлива для паровозов. В этом специализированном использовании он иногда известен как «морской уголь» в Соединенных Штатах.Мелкий энергетический уголь (сухой малый паровой орех или ДССН) использовался в качестве топлива для нагрева воды для бытовых нужд.
- Антрацит , высший сорт угля, представляет собой более твердый глянцевый черный уголь, используемый в основном для отопления жилых и коммерческих помещений. Его можно далее разделить на метаморфно измененный битуминозный уголь и «окаменелую нефть», как из месторождений в Пенсильвании.
- Графит , технически высший класс, трудно воспламеняется и обычно не используется в качестве топлива — он в основном используется в карандашах, а в порошкообразном виде — в качестве смазки.
Классификация угля обычно основана на содержании летучих веществ. Однако точная классификация варьируется в зависимости от страны. Согласно немецкой классификации уголь классифицируется следующим образом:
Немецкая классификация | Английское обозначение | Летучие вещества% | C Углерод% | H Водород% | Кислород% | Сера% | Теплосодержание кДж / кг |
---|---|---|---|---|---|---|---|
Braunkohle | Лигнит (бурый уголь) | 45–65 | 60–75 | 6.0–5,8 | 34-17 | 0,5-3 | <28 470 |
Flammkohle | Пламенный уголь | 40-45 | 75-82 | 6,0–5,8 | > 9,8 | ~ 1 | <32 870 |
Gasflammkohle | Газовый пламенный уголь | 35-40 | 82-85 | 5,8-5,6 | 9,8-7,3 | ~ 1 | <33,910 |
Gaskohle | Уголь газовый | 28-35 | 85-87.5 | 5,6-5,0 | 7,3-4,5 | ~ 1 | <34 960 |
Fettkohle | Жирный уголь | 19-28 | 87,5-89,5 | 5,0-4,5 | 4,5–3,2 | ~ 1 | <35,380 |
Esskohle | Кузнечный уголь | 14-19 | 89,5-90,5 | 4,5-4,0 | 3,2–2,8 | ~ 1 | <35,380 |
Magerkohle | Уголь необжигаемый | 10-14 | 90.5-91,5 | 4,0–3,75 | 2,8-3,5 | ~ 1 | 35,380 |
Антразит | Антрацит | 7-12 | > 91,5 | <3,75 | <2,5 | ~ 1 | <35,300 |
Обратите внимание, процентное содержание указанных элементов дано в процентах по массе |
Шесть средних классов в таблице представляют собой постепенный переход от англоязычного суббитуминозного к битуминозному углю, в то время как последний класс является приблизительным эквивалентом антрацита, но более инклюзивным (антрацит США содержит <6% летучих веществ) .
Каннельный уголь (иногда называемый «свечным углем») представляет собой разновидность мелкозернистого высокосортного угля со значительным содержанием водорода. Он состоит в основном из «экзинитных» мацералов, теперь называемых «липтинитом».
Закон Хилта
Закон Хилта — это геологический термин, который гласит, что на небольшой территории, чем глубже уголь, тем выше его класс (сорт). Закон верен, если градиент температуры полностью вертикальный, но метаморфизм может вызвать латеральные изменения ранга, независимо от глубины.
Содержимое
Вещество | Контент |
---|---|
Ртуть (Hg) | 0,10 ± 0,01 частей на миллион |
Мышьяк (As) | 1,4 — 71 частей на миллион |
Селен (Se) | 3 стр. / Мин. |
Использует сегодня
Уголь в качестве топлива
Рисунок 3. Электростанция Castle Gate около Хелпера, Юта, США
Уголь в основном используется в качестве твердого топлива для производства электроэнергии и тепла путем сжигания.Мировое потребление угля составило около 7,25 млрд тонн в 2010 году (7,99 млрд коротких тонн) и, как ожидается, вырастет на 48% до 9,05 млрд тонн (9,98 млрд коротких тонн) к 2030 году. В 2011 году Китай произвел 3,47 млрд тонн (3,83 млрд коротких тонн). В 2011 году Индия произвела около 578 миллионов тонн (637,1 миллиона коротких тонн). 68,7% электроэнергии Китая вырабатывается из угля. США потребили около 13% мирового потребления в 2010 году, то есть 951 миллион тонн (1,05 миллиарда коротких тонн), используя 93% из них для производства электроэнергии.46% всей электроэнергии, произведенной в США, было произведено с использованием угля.
Рисунок 4. Угольные вагоны
Когда уголь используется для производства электроэнергии, он обычно измельчается, а затем сжигается (сжигается) в печи с котлом. Тепло печи преобразует котловую воду в пар, который затем используется для вращения турбин, которые вращают генераторы и вырабатывают электричество. Термодинамическая эффективность этого процесса со временем улучшалась; некоторые старые угольные электростанции имеют тепловой КПД около 25%, тогда как новейшие сверхкритические и «сверхсверхкритические» турбины парового цикла, работающие при температурах более 600 ° C и давлениях более 27 МПа (более 3900 фунтов на квадратный дюйм), могут практически достижение теплового КПД более 45% (на основе LHV) при использовании антрацитового топлива или около 43% (на основе LHV) даже при использовании низкосортного бурого топлива.Дальнейшее повышение термической эффективности также достигается за счет улучшенной предварительной сушки (особенно актуальной для топлива с высоким содержанием влаги, такого как бурый уголь или биомасса) и технологий охлаждения.
Альтернативный подход к использованию угля для производства электроэнергии с повышенным КПД — это электростанция с комбинированным циклом с интегрированной газификацией (IGCC). Вместо того, чтобы измельчать уголь и сжигать его непосредственно в качестве топлива в парогенерирующем котле, уголь можно сначала газифицировать (см. Газификация угля) для создания синтез-газа, который сжигается в газовой турбине для производства электроэнергии (точно так же, как сжигается природный газ. в турбине).Горячие выхлопные газы турбины используются для подъема пара в парогенераторе с рекуперацией тепла, который приводит в действие дополнительную паровую турбину. Тепловая эффективность существующих электростанций IGCC колеблется от 39-42% (на основе HHV) или ~ 42-45% (на основе LHV) для битуминозного угля и при условии использования основных технологий газификации (Shell, GE Gasifier, CB&I). Электростанции IGCC превосходят обычные электростанции, работающие на пылеугольном топливе, с точки зрения выбросов загрязняющих веществ и позволяют относительно легко улавливать углерод.
Не менее 40% электроэнергии в мире вырабатывается из угля, и в 2012 году около одной трети электроэнергии в Соединенных Штатах вырабатывается из угля, по сравнению с примерно 49% в 2008 году. По состоянию на 2012 год в Соединенных Штатах использование угля производство электроэнергии сокращалось, так как большие запасы природного газа, полученного путем гидроразрыва плотных сланцевых пластов, стали доступны по низким ценам.
В Дании на угольной ТЭЦ Nordjyllandsværket был получен чистый электрический КПД> 47%, а общий КПД станции достигает 91% с когенерацией электроэнергии и централизованного теплоснабжения.Многотопливная ТЭЦ Avedøreværket недалеко от Копенгагена может достичь чистого электрического КПД до 49%. Общий КПД станции с когенерацией электроэнергии и централизованного теплоснабжения может достигать 94%.
Альтернативной формой сжигания угля является водоугольное топливо (CWS), которое было разработано в Советском Союзе. CWS значительно снижает выбросы, улучшая теплотворную способность угля. Другими способами использования угля являются комбинированное производство тепла и электроэнергии и цикл доливки MHD.
Всего известных месторождений, извлекаемых с помощью современных технологий, включая сильно загрязняющие виды угля с низким содержанием энергии (например, бурый уголь, битуминозный), достаточно на многие годы. Однако потребление увеличивается, и максимальная добыча может быть достигнута в течение десятилетий (см. Мировые запасы угля ниже). С другой стороны, возможно, придется многое оставить в земле, чтобы избежать изменения климата.
Коксующийся уголь и использование кокса
Рис. 5. Коксовая печь на заводе по производству бездымного топлива в Уэльсе, Великобритания
Кокс — это твердый углеродистый остаток, полученный из малозольного битуминозного угля с низким содержанием серы, летучие компоненты которого удаляются путем обжига в печи без кислорода при температурах до 1000 ° C (1832 ° F), поэтому фиксированные углерод и остаточная зола сливаются вместе.Металлургический кокс используется в качестве топлива и восстановителя при плавке железной руды в доменной печи. В результате получается чугун, который слишком богат растворенным углеродом, поэтому для получения стали его необходимо подвергнуть дальнейшей обработке. В коксующемся угле должно быть мало серы и фосфора, чтобы они не переходили в металл. По процентному содержанию золы коксующийся уголь можно разделить на различные марки. Эти классы:
- Марка стали — I (не более 15%)
- Сталь марки II (более 15%, но не более 18%)
- Класс стирки — I (более 18%, но не более 21%)
- Класс стирки — II (более 21%, но не более 24%)
- Класс стирки — III (более 24%, но не более 28%)
- Класс стирки — IV (более 28%, но не более 35%)
Кокс должен быть достаточно прочным, чтобы выдерживать вес покрывающей породы в доменной печи, поэтому коксующийся уголь так важен при производстве стали обычным способом.Однако альтернативный путь — это железо прямого восстановления, где любое углеродсодержащее топливо можно использовать для производства губки или окатыша железа. Кокс из угля является серым, твердым и пористым, а его теплотворная способность составляет 24,8 миллиона БТЕ / тонну (29,6 МДж / кг). Некоторые процессы коксования производят ценные побочные продукты, включая каменноугольную смолу, аммиак, легкие нефти и угольный газ.
Нефтяной кокс — это твердый остаток, полученный при переработке нефти, который напоминает кокс, но содержит слишком много примесей, чтобы его можно было использовать в металлургии.
Газификация
Газификацию угля можно использовать для производства синтез-газа, смеси газообразного оксида углерода (CO) и водорода (H 2 ). Синтез-газ часто используется для зажигания газовых турбин для производства электроэнергии, но универсальность синтез-газа также позволяет преобразовывать его в транспортное топливо, такое как бензин и дизельное топливо, с помощью процесса Фишера-Тропша; в качестве альтернативы синтез-газ может быть преобразован в метанол, который может быть непосредственно смешан с топливом или преобразован в бензин посредством процесса превращения метанола в бензин. [59] Газификация в сочетании с технологией Фишера-Тропша в настоящее время используется химической компанией Sasol в Южной Африке для производства моторного топлива из угля и природного газа. В качестве альтернативы водород, полученный в результате газификации, можно использовать для различных целей, таких как обеспечение экономии водорода, производство аммиака или улучшение качества ископаемого топлива.
Во время газификации уголь смешивается с кислородом и паром, а также нагревается и находится под давлением. Во время реакции молекулы кислорода и воды окисляют уголь до окиси углерода (CO), одновременно выделяя газообразный водород (H 2 ).Этот процесс применялся как на подземных угольных шахтах, так и при добыче городского газа.
- C ( как уголь ) + O 2 + H 2 O → H 2 + CO
Если нефтепереработчик хочет производить бензин, синтез-газ собирается в этом состоянии и направляется в реакцию Фишера-Тропша. Однако, если желаемым конечным продуктом является водород, синтез-газ подают в реакцию конверсии водяного газа, где выделяется больше водорода.
- CO + H 2 O → CO 2 + H 2
В прошлом уголь преобразовывался в угольный газ (городской газ), который подавался по трубам для сжигания для освещения, отопления и приготовления пищи.
Разжижение
Угольтакже может быть преобразован в синтетическое топливо, эквивалентное бензину или дизельному топливу, с помощью нескольких различных прямых процессов (которые по сути не требуют газификации или косвенного преобразования). В процессах прямого ожижения уголь гидрогенизируется или карбонизируется. Процессы гидрирования — это процесс Бергиуса, процессы SRC-I и SRC-II (рафинированный уголь с использованием растворителей), процесс гидрирования NUS Corporation и несколько других одностадийных и двухступенчатых процессов.В процессе низкотемпературной карбонизации уголь коксуется при температуре от 360 до 750 ° C (от 680 до 1380 ° F). Эти температуры оптимизируют производство каменноугольных смол, более богатых более легкими углеводородами, чем обычная каменноугольная смола. Затем каменноугольная смола перерабатывается в топливо. Доступен обзор сжижения угля и его будущего потенциала.
Методы ожижения угля включают выбросы диоксида углерода (CO 2 ) в процессе конверсии. Если сжижение угля осуществляется без использования технологий улавливания и хранения углерода (CCS) или смешивания биомассы, результатом жизненного цикла будет выброс парниковых газов, который обычно больше, чем выбросы при добыче и переработке жидкого топлива при производстве сырой нефти.Если используются технологии CCS, на установках из угля в жидкость (CTL) может быть достигнуто снижение на 5–12%, а при совместной газификации угля с коммерчески подтвержденными уровнями биомассы (30% биомассы по весу) можно достичь сокращения до 75%. на заводах по переработке угля / биомассы в жидкости. Для будущих проектов создания синтетического топлива предлагается связывание диоксида углерода, чтобы избежать выброса CO 2 в атмосферу. Секвестрация увеличивает стоимость производства.
Уголь рафинированный
Рафинированный уголь является продуктом технологии обогащения угля, которая удаляет влагу и некоторые загрязняющие вещества из низкосортных углей, таких как полубитуминозные и бурые угли.Это одна из форм нескольких предварительных обработок и процессов обработки угля, которые изменяют характеристики угля перед его сжиганием. Цели угольных технологий предварительного сжигания заключаются в повышении эффективности и сокращении выбросов при сжигании угля. В зависимости от ситуации, технология предварительного сжигания может использоваться вместо или в качестве дополнения к технологиям дожигания для контроля выбросов от котлов, работающих на угле.
Промышленные процессы
Мелкоизмельченный битуминозный уголь, известный в данной заявке как морской уголь, является составной частью формовочного песка.Пока расплавленный металл находится в форме, уголь медленно горит, выделяя восстановительные газы под давлением, предотвращая проникновение металла в поры песка. Он также содержится в «промывке формы», пасте или жидкости с той же функцией, применяемой к форме перед отливкой. Морской уголь можно смешивать с глиняной футеровкой («бод»), используемой для дна вагранки. При нагревании уголь разлагается, и тело становится слегка рыхлым, что облегчает процесс взлома открытых отверстий для выпуска расплавленного металла.
Производство химикатов
Уголь является важным сырьем при производстве широкого спектра химических удобрений и других химических продуктов. Основным способом получения этих продуктов является газификация угля для производства синтез-газа. Первичные химические вещества, которые производятся непосредственно из синтез-газа, включают метанол, водород и монооксид углерода, которые являются химическими строительными блоками, из которых производится целый спектр производных химических веществ, включая олефины, уксусную кислоту, формальдегид, аммиак, мочевину и другие.Универсальность синтез-газа в качестве прекурсора для первичных химикатов и дорогостоящих производных продуктов дает возможность использовать относительно недорогой уголь для производства широкого спектра ценных товаров.
Исторически сложилось так, что производство химикатов из угля использовалось с 1950-х годов и уже прочно вошло на рынок. Согласно Всемирной базе данных по газификации за 2010 год, обзору действующих и планируемых газификаторов, с 2004 по 2007 год химическое производство увеличило долю продуктов газификации с 37% до 45%.С 2008 по 2010 год 22% новых газогенераторов должны были приходиться на химическое производство.
Поскольку в составе химических продуктов, которые могут быть произведены посредством газификации угля, в целом может также использоваться сырье, полученное из природного газа и нефти, химическая промышленность имеет тенденцию использовать то сырье, которое является наиболее рентабельным. Следовательно, интерес к использованию угля имеет тенденцию возрастать в связи с повышением цен на нефть и природный газ и в периоды высокого мирового экономического роста, который может затруднить добычу нефти и газа.Кроме того, производство химикатов из угля представляет гораздо больший интерес в таких странах, как Южная Африка, Китай, Индия и США, где имеются богатые запасы угля. Изобилие угля в сочетании с нехваткой ресурсов природного газа в Китае является сильным стимулом для развития угольной промышленности в химической промышленности. В Соединенных Штатах лучшим примером отрасли является компания Eastman Chemical Company, которая успешно эксплуатирует завод по переработке угля на своем предприятии в Кингспорте, штат Теннесси, с 1983 года.Точно так же Sasol построила и эксплуатировала предприятия по переработке угля в Южную Африку.
Уголь для химических процессов требует значительного количества воды. По состоянию на 2013 год большая часть угля для химической промышленности приходилась на Китайскую Народную Республику, где экологическое регулирование и управление водными ресурсами были слабыми.
Уголь как торгуемый товар
В Северной Америке фьючерсные контракты на уголь Центральных Аппалачей в настоящее время торгуются на Нью-Йоркской товарной бирже (торговый код QL ).Торговая единица составляет 1550 коротких тонн (1410 т) на контракт и котируется в долларах США и центах за тонну. Поскольку уголь является основным топливом для производства электроэнергии в Соединенных Штатах, фьючерсные контракты на уголь предоставляют производителям угля и электроэнергетике важный инструмент для хеджирования и управления рисками.
Помимо контракта на NYMEX, IntercontinentalExchange (ICE) предлагает для торговли европейские (Роттердам) и южноафриканские (Ричардс-Бей) фьючерсы на уголь. Торговая единица для этих контрактов составляет 5000 тонн (5 500 коротких тонн), и они также котируются в U.С. долларов и центов за тонну.
Цена на уголь увеличилась с примерно 30 долларов за короткую тонну в 2000 году до примерно 150 долларов за короткую тонну по состоянию на сентябрь 2008 года. По состоянию на октябрь 2008 года цена за короткую тонну снизилась до 111,50 долларов. В октябре 2010 года цены снизились до 71,25 доллара. В начале 2015 года цена на него составляла около 56 долларов за тонну.
Воздействие на окружающую среду
Существует ряд неблагоприятных последствий для здоровья и окружающей среды от сжигания угля, особенно на электростанциях, и при добыче угля, в том числе:
- Угольные электростанции ежегодно вызывают в США около 24 000 преждевременных смертей, в том числе 2 800 от рака легких.Ежегодные затраты на здравоохранение в Европе от использования угля для производства электроэнергии составляют 42,8 миллиарда евро или 55 миллиардов долларов.
- Образование сотен миллионов тонн отходов, включая летучую золу, зольный остаток и шлам десульфуризации дымовых газов, которые содержат ртуть, уран, торий, мышьяк и другие тяжелые металлы
- Кислотный дождь из угля с высоким содержанием серы
- Воздействие на уровень грунтовых вод и уровня грунтовых вод в результате добычи полезных ископаемых
- Загрязнение земли и водных путей и разрушение домов в результате разливов летучей золы, например, разливов шламов летучей золы на Кингстонском заводе по производству ископаемых
- Воздействие водопользования на потоки рек и последующее воздействие на другие виды землепользования
- Пыль
- Оседание над туннелями, иногда повреждение инфраструктуры
- Неконтролируемый пожар угольных пластов, который может гореть десятилетиями или веками
- Угольные электростанции без эффективных систем улавливания летучей золы являются одним из крупнейших источников антропогенного фонового излучения.
- Угольные электростанции выделяют ртуть, селен и мышьяк, которые вредны для здоровья человека и окружающей среды.
- По данным IPCC и EPA, выбросы двуокиси углерода, парникового газа, вызывают изменение климата и глобальное потепление. Уголь вносит наибольший вклад в антропогенное увеличение содержания CO 2 в атмосфере.
- При сжигании угля выделяется примерно 75 тг / сек диоксида серы (SO 2 ) в год. После выброса диоксид серы окисляется до газообразного H 2 SO 2 , который рассеивает солнечную радиацию, поэтому его увеличение в атмосфере оказывает охлаждающее воздействие на климат, что маскирует некоторое потепление, вызванное увеличением выбросов парниковых газов.Выброс SO 2 также способствует повсеместному подкислению экосистем.
Биовосстановление
Гриб белой гнили Trametes versicolor может расти на угле природного происхождения и перерабатывать его. Было обнаружено, что бактерии Diplococcus разлагают уголь, повышая его температуру.
Плотность энергии и воздействие углерода
Плотность энергии угля, то есть его теплотворная способность, составляет примерно 24 мегаджоуля на килограмм (примерно 6,7 киловатт-часов на кг).Для угольной электростанции с КПД 40% требуется примерно 325 кг (717 фунтов) угля для питания лампочки мощностью 100 Вт в течение одного года.
По состоянию на 2006 год средний КПД электростанций составил 31%; в 2002 году уголь составлял около 23% от общего объема мировых поставок энергии, что эквивалентно 3,4 млрд тонн угля, из которых 2,8 млрд тонн использовались для производства электроэнергии.
В отчете Агентства энергетической информации США за 1999 год о выбросах CO 2 для производства энергии указан коэффициент выбросов, равный 0.963 кг CO 2 / кВтч для угольной энергии по сравнению с 0,881 кг CO 2 / кВтч (нефть) или 0,569 кг CO 2 / кВтч (природный газ).
Подземные пожары
По всему миру горят тысячи угольных пожаров. Горящих под землей бывает трудно обнаружить, а многих невозможно потушить. Пожары могут вызвать оседание земли наверху, их дымовые газы опасны для жизни, а выбросы на поверхность могут вызвать наземные лесные пожары. Угольные пласты могут загореться в результате самовозгорания или контакта с шахтным или наземным пожаром.Удары молнии — важный источник возгорания. Уголь продолжает медленно гореть обратно в шов, пока кислород (воздух) не перестанет достигать фронта пламени. Пожар травы на угольной территории может поджечь десятки угольных пластов. Угольные пожары в Китае сжигают около 120 миллионов тонн угля в год, выделяя 360 миллионов метрических тонн CO 2 , что составляет 2–3% годового мирового производства CO 2 из ископаемого топлива. В Сентралии, штат Пенсильвания (район, расположенный в Угольном регионе США), открытая жила антрацита загорелась в 1962 году из-за возгорания мусора на городской свалке, расположенной в заброшенном карьере антрацитового карьера.Попытки потушить пожар не увенчались успехом, и он продолжает гореть под землей по сей день. Пылающая гора в Австралии изначально считалась вулканом, но дым и пепел исходят от угольного костра, который горит около 6000 лет.
В Кух и Малик в Ягнобской долине, Таджикистан, угольные месторождения горят тысячи лет, создавая обширные подземные лабиринты, полные уникальных минералов, некоторые из которых очень красивы. Когда-то местные жители использовали этот метод для добычи аммиака.Это место было хорошо известно со времен Геродота, но европейские географы неверно истолковали древнегреческие описания как свидетельство активного вулканизма в Туркестане (до 19 века, когда российская армия вторглась в этот район).
Красноватая порода алевролита, покрывающая многие хребты и холмы в бассейне Паудер-Ривер в Вайоминге и на западе Северной Дакоты, называется порцеланитом , который напоминает «клинкер» отходов сжигания угля или вулканический «шлак». Клинкер — это горная порода, которая плавится в результате естественного сжигания угля.В бассейне Паудер-Ривер за последние три миллиона лет сгорело от 27 до 54 миллиардов тонн угля. О лесных пожарах угля в этом районе сообщили экспедиция Льюиса и Кларка, а также исследователи и поселенцы в этом районе.
Тенденции производства
По данным Британской геологической службы, в 2006 году Китай занимал первое место по добыче угля с долей 38%, за ним следуют США и Индия. По состоянию на 2012 год добыча угля в США падала со скоростью 7% в год, при этом многие электростанции, использующие уголь, были отключены или переведены на природный газ; однако снижение внутреннего спроса частично было компенсировано увеличением экспорта: на северо-западе Тихого океана было предложено пять терминалов для экспорта угля для экспорта угля из бассейна Паудер-Ривер в Китай и другие азиатские рынки; тем не менее, по состоянию на 2013 год сопротивление окружающей среде росло.Добываемый в Иллинойсе уголь с высоким содержанием серы, который не продавался в Соединенных Штатах, нашел готовый рынок в Азии, поскольку экспорт достиг 13 миллионов тонн в 2012 году.
Мировые запасы угля
Извлекаемые запасы угля в размере 948 миллиардов коротких тонн, оцененные Управлением энергетической информации, составляют около 4 196 баррелей нефтяного эквивалента. Количество сожженного угля в 2007 году оценивается в 7,075 миллиарда коротких тонн, или 133,179 квадриллиона БТЕ. Это в среднем 18.8 миллионов БТЕ на короткую тонну. По теплосодержанию это около 57 000 000 баррелей (9 100 000 м3, 3 ) нефтяного эквивалента в сутки. Для сравнения, в 2007 году природный газ давал 51 000 000 баррелей (8 100 000 м3, 3 ) нефтяного эквивалента в день, в то время как нефть давала 85 800 000 баррелей (13 640 000 м 3, 3 ) в день.
Рисунок 6. Угольная шахта в Вайоминге, США. Соединенные Штаты обладают крупнейшими в мире запасами угля.
Бритиш Петролеум в своем отчете за 2007 год оценил на конец 2006 года, что отношение запасов к добыче составляло 147 лет, исходя из доказанных запасов угля во всем мире.Эта цифра включает только запасы, классифицированные как «доказанные»; Программы разведочного бурения горнодобывающих компаний, особенно на малоизученных территориях, постоянно дают новые запасы. Во многих случаях компаниям известно об угольных месторождениях, которые не были пробурены в достаточной степени, чтобы их можно было квалифицировать как «доказанные». Однако некоторые страны не обновили свою информацию и предполагают, что резервы останутся на том же уровне даже после вывода средств.
Из трех ископаемых видов топлива уголь имеет наиболее распространенные запасы; уголь добывается более чем в 100 странах и на всех континентах, кроме Антарктиды.Самые большие запасы находятся в США, России, Китае, Австралии и Индии.
Вопросы для размышления
- Какие навыки помогает вам развить этот контент?
- Какие ключевые темы освещаются в этом материале?
- Как содержание этого раздела может помочь вам продемонстрировать владение определенным навыком?
- Какие вопросы у вас есть по поводу этого содержания?
Блок-схема вагранки
вагранка инбастудент.weebly
Купольный блок используется для оригинальной и восстановленной футеровки. Затем подготавливается песчаное дно. На дно утрамбован слой закаленного песка толщиной 10 см, спускающийся к летке. Обеспечивается хороший уклон для правильного течения расплавленного металла. Зажигание огня Купол разжигается за три часа до заливки расплавленного металла в формы.
Получить ценуВЫБОР ПЕЧИ И ИЗГОТОВЛЕНИЯ CUPOLA
Купол или вагранка — это плавильное устройство, используемое в литейных цехах. для плавки чугуна, никелевого железа и некоторых бронз.Купол может быть выполнен практически любого практичного размера. Размер купола представлен или взят на основе плавильной способности и диаметров и может составлять от 18 дюймов до 13 футов.
Получить ценуКомпьютерное моделирование исследования тепловой нагрузки для вагранки Best
. Конструкция и конструкция купола обеспечивают максимальное сохранение и рекуперацию тепла в рабочем пространстве, что является критическим фактором его производительности [10]. Повышение эффективности работы печей, а также вагранки, оптимизация толщины футеровки печи на
Получить ценуCUPOLA FURNACE Галерея инженеров
24 января 2016 г. заставляют шлак течь через отверстия фурмы в ветровую ленту.Поскольку шлак вступает в контакт с воздухом при низкой температуре, он быстро затвердевает в ветряной ленте, а также в фурмах и, следовательно, постоянно блокирует проходы воздушного потока в печи.
Получить ценуКупольные печи Преимущества и зачем их использовать Faircast, Inc.
Купольные печи используются в течение десятилетий, хотя они были адаптированы, чтобы стать более эффективными с учетом технологических тенденций. В Faircast Inc мы используем вагранку для создания безупречных металлических изделий для наших клиентов.Вот основные преимущества использования вагранки. 1. Купольная печь проста и доступна по цене. Когда мы выбираем печь для плавки металла, стоимость
Получить ценуКупольные печи для плавки чугуна Практические подготовительные устройства
Главы включают теоретические и конструкторские соображения, строительство 10-дюймовой вагранки, вагранку, подачу воздуха и воздуходувки, проектирование центробежных вентиляторов, изготовление центробежных вентиляторов, изготовление трубки Пито и манометра, расчет расхода воздуха, дополнительные купола на базе 15-дюймовой оболочки, обогащение кислородом, закупка кокса и многое другое.
Получить ценуИсследование купольной печи для плавления минералов. Часть II
Математическая модель вагранки для плавки минералов для производства каменной ваты была разработана для улучшения работы вагранки. Одномерная модель, основанная на первых принципах инженерии, включает в себя баланс массы и тепла для газовой фазы, пяти твердых фаз и четырех жидких фаз. Газовая и твердая / жидкая фазы движутся противотоком. На
приходится семь химических реакций. Получить ценуКупольные плавильные системы kuttnerllc
Купольные плавильные системы Продвинутое проектирование и компьютерное моделирование Средняя эффективность и качество с первого дня Очистка отходящих газов Наш обширный опыт работы с ваграночными системами плавления позволяет нам предлагать плавки система для удовлетворения ваших конкретных потребностей.Мы разрабатываем наши системы по индивидуальному заказу с учетом тех функций, которые вам требуются. Надводная и нижняя отводная вагранка
Получить ценуОЦЕНКА ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ ЭРИТРОФЛЕЯ
123 кг / ч, угольная печь Es Es произвела тепло плавления 255,9 МДж при скорости плавления 355 кг. / час. Это означает повышение производительности последнего примерно на 65,3% с точки зрения скорости плавления. Характеристики вагранки Es на древесном угле при плавке чугуна показывают, что ее можно использовать в качестве основы для строительства лучшего и более дешевого литейного производства.
Получить ценуПечи также можно классифицировать по расплавленному металлу.
Купольная печь. используется для плавки металлолома или чугуна для производства. По мере расходования материала в печь могут добавляться дополнительные заряды.Из нижней части печи выходит непрерывный поток железа. В зависимости от размера печи, поток
Получить цену3 основных типа плавильных печей, используемых при литье металлов
Купольная печь. Этот тип высокой печи цилиндрической формы является одной из старейших плавильных печей, используемых для литья. Внутренняя часть купола выложена глиной, кирпичами или блоками, которые защищают внутреннюю часть печи от высоких уровней тепла, истирания и даже окисления.Для плавки металла литейщики ставят
Получить ценуКупольная печь Википедия
Купольные печи были построены в Китае еще в период Воюющих царств (403221 г. до н.э.), хотя Дональд Вагнер пишет, что некоторая часть железной руды плавилась в доменной печи. могли быть отлиты непосредственно в формы. Во время династии Хань (202 г. до н.э., 220 г. н.э.) большая часть, если не все, железо, выплавленное в доменной печи, переплавлялось в вагранке
Получить ценуЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЙ КОНТРОЛЬ e 0AF- 7 @ 3 & 3 — / 1 OF A
— Фурмы вагранки расположены у дна печи над расплавленным чугуном.Дутьевой воздух часто нагревается и CMCIKXI кислородом. По мере расходования кокса шихта падает и плавится, образуя непрерывный поток расплавленного чугуна (большой отдел инженерной и компьютерной инженерии Мохамеда А. Абдельрахмана
Получить ценуСвязанные антрацитовые брикеты в качестве альтернативы горючему коксу Полноценная производительность в вагранках
1 апреля 2014 г. · вагранка представляет собой вертикальную цилиндрическую шахтную печь, в которой плавится железо, при этом в качестве основного топлива используется кокс.Кокс традиционно используется в качестве наиболее распространенного топлива в вагранках, поскольку он может выдерживать интенсивное раздавливание при загрузке в вагранку.
Получить цену용선 로 (; вагранка, вагранка) Чонбук
용선 로 (; вагранка , вагранка) 용선 로 (вагранка) 에서 용탕 을 받는다 вагранка бескоксовая 1. вагранка. В течение многих лет вагранка была основным методом плавки в чугунолитейных цехах. Эта вагранка имеет несколько уникальных характеристик, которые обуславливают ее широкое использование в качестве плавильного агрегата для
Индукционная печь Get Price()Это заставляет электрический ток течь внутри самого металлического заряда, быстро выделяя тепло.
Получить ценуЛиния по производству рециклируемых плит из минеральной ваты Предложение
— основная технологическая схема линии по производству шлаковой ваты. Купольные печи плавят шлак и базальт. с коксом (топливом) при температуре от 1450 до 1500 ° С. Затем расплавленная лава выдувается с образованием волокон под действием центробежной силы (что-то вроде процесса с сахарной ватой). Волокна шерсти собираются в сборной камере.
Получить ценуКупольная печь GIESSEREILEXIKON.COM
По своему принципу вагранка представляет собой шахтную плавильную печь, она заполняется топливом (), металлической шихтой (чугун, циркуляционный материал, стальной лом) и шлаком. формирующие добавки сверху. В нижней части топки сжатый воздуходувкой воздух для горения (дутье) подается в шахту топки через сопла (см. Сопло горячего дутья, Давление дутья).
Получить ценуПоддержка информационных пабов.acs
S-2 Типичный поток материалов в вагранку Купол или вагранка — это устройство, используемое в литейных цехах для непрерывной плавки чугуна. На рисунке S-1 представлена упрощенная схема типичной вагранки во время работы. Для начала производственного цикла вагранка должна быть
Get PriceНАСТРОЕННОЕ ФОРМИРОВАНИЕ В ПЕЧИ ИНДУКЦИОННОГО КАНАЛА
Канал печи меняется в процессе литья. Изменения уровня расплава зависят от скорости разливки из печи в ковш и потока расплава из вагранки.В выходные дни уровень жидкого чугуна в печи самый низкий, потому что производство останавливается. Когда расплав выливается из индукционной печи
Получить ценуТехнологический процесс литья в песчаные формы
1. Оборудование для чугуна — это вагранка и индукционная печь, конвертер и т.д. оборудование должно включать преобразователь, дуговую печь, печь промежуточной частоты и т. д. 2. Материалы: металл, топливо и флюс. 3. Система разливки. В процессе разливки металлическая жидкость направляется в форму.
Получить ценуКупольные печи для плавки чугуна US Filtermaxx
Главы включают теоретические и конструкторские соображения, построение 10-дюймовой купольной башни, работу купольной башни, подачу воздуха и воздуходувки, проектирование центробежных вентиляторов, конструкцию центробежных вентиляторов, конструкцию трубки Пито и др. манометр, расчет расхода воздуха, дополнительные купола на основе 15-дюймовой оболочки, обогащение кислородом, закупка кокса и др.
Получить ценуПредохранительная фурма защищает от повреждения огнеупора, биения
01 июня 1993 г. · Предохранительная фурма — это специально разработанное устройство для вагранки, которое действует как предохранительный клапан, когда уровень жидкости в печи поднимается слишком высоко.Он расположен чуть ниже огнеупорного уступа в верхней части секции скважины.
Получить ценуКупольные печи для плавки чугуна Практические препперы
Главы включают теоретические и конструкторские соображения, построение 10-дюймовой вагранки, работу вагранки, подачу воздуха и воздуходувки, проектирование центробежных вентиляторов, конструкцию центробежных вентиляторов, конструкцию трубки Пито и др. манометр, расчет расхода воздуха, дополнительные вагранки на базе 15 ″ оболочки, обогащение кислородом, закупка кокса и многое другое.
Получить ценуКупольная печьСтроительство, работа и применение
29 сентября 2019 · Купольная печь — это плавильное устройство, которое используется для плавки чугуна, бронзы и других легирующих элементов. Он в основном используется для преобразования чугуна в чугун. Купольная печь была впервые построена в Китае в период Воюющих царств (403221 г. до н.э.).
Получить ценуКак работает вагранка Канал для изучения Индии
Закрытие вагранки; Вагранка работает от 4 до 16 часов, в течение которых все чугун расплавляется и улавливается.В конце взрыв отключается. Закаливают водой. Очистка вагранки в основном проводится в это время, так как шлак горячий и вязкий, и его легко удалить.
Получить ценуПринцип работы купольной печи, конструкция, работа
Купольная печь — это плавильное устройство, используемое для плавления чугуна, никелевого железа и некоторых бронз, и оно используется в литейных цехах. Купол может быть любого размера, размер купола измеряется в диаметрах от 1,5 до 13 футов.Форма купола — цилиндрическая. Оборудование расположено по вертикали и снабжено дверцами, которые откидываются вниз и выходят на опускающееся дно. Верхняя часть —
Получить ценуКупольные печи для плавки чугуна [0970220308] $ 19,95
Купольные печи для плавки чугуна для малого литейного производства. Отличная книга. Просто отличная книга, и действительно ли она доставлена! ! Вы получите полные планы и инструкции по эксплуатации купола диаметром 10 дюймов. ДЕРЖИТЕ! Теперь, прежде чем вы покажете мне нос и начнете говорить, что 10 дюймов — это не такая уж и большая печь, я должен напомнить вам, что купол — это печь быстрой плавки.
Получить ценуКомпьютерное моделирование исследования тепловой нагрузки для вагранки Best
. Конструкция и конструкция купола обеспечивают максимальное сохранение и рекуперацию тепла в рабочем пространстве, что является критическим фактором его производительности [10]. Повышение эффективности работы печей, а также вагранки, оптимизация толщины футеровки печи на
Получить ценуЭлектродуговая печь Конструкция Принцип работы и принцип работы Bright Hub Engineering
Во время Второй мировой войны произошло резкое увеличение использование этих печей привело к созданию современной конструкции и принципов работы электродуговых печей.