Phân tích các chỉ tiêu trong than đá

.1: Nguồn gốc, sự hình thành của than. Than hình thành từ sự cacbon hóa cây cối, thực vật. Khi thực vật chết, cacbon trong mô của chúng thường tái lưu chuyển vào môi trường khi chúng bị phân hủy.Sự cacbon hóa xảy ra khi vật chất thực vật chết chịu tác động của nhiệt và áp suất trong hàng triệu năm.Những hạng than khác nhau được hình thành do sự phối hợp khác nhau về thời gian, nhiệt độ và áp suất tác động lện vật chất thực vật. Hầu hết than đá trên thế giới được hình thành trong kỉ cacbon từ 360 tới 286 triệu năm trước. Trong thời kỳ này, những khu vực rộng lớn trên bề mặt trái đất bao phủ rừng già ẩm ướt.Cây chết ngã xuống đầm lầy không bị phân hủy hoàn toàn mà tích tụ thành những lớp than bùn dày, ẩm ướt.Sau đó, khi đầm lầy bị biển tràn ngập, than bùn bị vùi dưới các lớp trầm tích.Qua những thời kỳ lâu dài, trầm tích phân dã thêm và dần dà khô và cứng thành than nâu hay linhit.Khi có thêm những lớp trầm tích mới, nhiệt năng và áp suất cao, biến linhit thành than bitum (hắc ín, nhựa đường).Trong vài trường hợp, áp suất gia tăng biến than bitum thành than antraxit (hay than gầy). Antraxit được coi là than cứng vì nó giống như đá antraxit là than tốt nhất và chứa 8698% cacbon. Nó cháy với ngọn lửa màu lam sang và rất ít khói, vì vậy thường được sử dụng ở thành thị để ít gây ô nhiễm. Than bittum là than thường gặp nhất, nó chứa tới 86% cacbon. Than bitum cũng chứa chất bay hơi nhiều nhất, có thể được chưng cất để lấy khí và nhựa than. Một trong những khám phá quan trọng nhất của cuộc Cách mạng Công nghệp là quy trình nung than bitum trong lò để có than cốc.

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 4

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ THAN 6

1.1: Nguồn gốc, sự hình thành của than 6

1.2: Sự phân bố than ở Việt Nam 8

1.3: Đặc điểm của than 12

1.3.1: Thành phần hoá học của than 13

1.3.2: Thành phần công nghệ của than 14

1.4: Vai trò và ứng dụng của than 18

1.5: Một số tiêu chuẩn ngành về than 19

CHƯƠNG 2: LẤY MẪU VÀ GIA CÔNG MẪU 23

2.1: Các phương pháp lấy mẫu 24

2.1.1: Lấy mẫu theo khoảng thời gian 25

2.1.2: Lấy mẫu theo khoảng khối lượng 25

2.1.3: Lấy mẫu ngẫu nhiên phân tầng 26

2.1.4: Lấy mẫu đơn 26

2.1.5: Nhiên liệu đang chuyển động 27

2.2: Gia công mẫu 32

2.2.1: Thiết lập một mẫu 32

2.2.2: Chia mẫu 32

2.2.4: Trộn 33

2.2.5: Sấy khô trong không khí 34

CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH CÁC CHỈ TIÊU TRONG THAN 36

3.1: XÁC ĐỊNH ĐỘ ẨM TOÀN PHẦN BẰNG PHƯƠNG PHÁP KHỐI LƯỢNG 36

3.1.1: Phương pháp hai giai đoạn 37

3.1.2: Phương pháp 1 giai đoạn 41

3.2: XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG TRO (Aa) BẰNG PHƯƠNG PHÁP KHỐI LƯỢNG 43

3.2.1: Nguyên tắc 43

3.2.2: Điều kiện tiến hành: 44

3.3: XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG CHẤT BỐC (Va) THEO PHƯƠNG PHÁP KHỐI LƯỢNG 45

3.3.1: Nguyên tắc: 46

3.3.2: Điều kiện tiến hành: 46

3.4: XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG LƯU HUỲNH CHUNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP ESCHKA 47

3.4.1: Nguyên tắc: 48

3.4.2: Điều kiện tiến hành: 49

3.5: XÁC ĐỊNH GIÁ TRỊ TỎA NHIỆT TOÀN PHẦN BẰNG PHƯƠNG PHÁP BOM ĐO NHIỆT LƯỢNG 53

3.5.1: Nguyên tắc 53

3.5.2: Những điều kiện xác dịnh nhiệt năng của than 55

3.5.3: Cách tiến hành: 56

2

3.5.4: Xác định đương lượng nước của nhiệt lượng kế 57

3.5.5: Xác định nhiệt năng cao, nhiệt năng thấp 59

KẾT LUẬN 61

TÀI LIỆU THAM KHẢO 62

MỞ ĐẦU

Năng lượng trong thế kỷ XXI đang là vấn đề nóng hổi trên toàn cầu Khinguồn nhiên liệu dầu và khí đốt dự báo sẽ cạn kiệt trong vòng 50 đến 60 năm tới,dẫn đến giá dầu, khí ngày một tăng cao và do đó nó làm cho nhiều ngành sản xuấtphụ thuộc nhiều vào nguồn nhiên liệu này phải lao đao đặc biệt là ở những quốc gianhập khẩu dầu, khí Các nguồn năng lượng tái tạo như : năng lượng mặt trời, nănglượng gió, địa nhiệt, năng lượng biển… trong những năm gần đây người ta đãnghiên cứu ứng dụng khá nhiều, nhưng hiệu suất của các thiết bị này còn rất thấp,chưa thể đáp ứng được nhu cầu sử dụng năng lượng hiện nay Trong khi đó nguồnnhiên liệu hoá thạch than đá với trữ lượng còn rất lớn và phân bố rộng khắp trêntoàn cầu

Vì vậy, để giải quyết vấn đề năng lượng hiện nay và vài trăm năm tới thì việc

sử dụng than đá vẩn là giải pháp có ưu thế nhất

Than là một trong những nguồn tài nguyên khoáng sản quý giá của quốc gia,đấy là nguồn lợi thiên nhiên ban tặng cho các quốc gia Than đá là nguồn nhiên liệu

có trữ lượng lớn nhất so với các nguồn khoáng sản khác Hàng năm có hàng tỷ tấnthan đã được khai thác trên toàn thế giới, nhu cầu sử dụng than vẫn đang tăng lênhang năm Các mỏ than phân bố trên khắp thế giới, có khoảng 70 quốc gia trên thếgiới sở hữu ngồn tài nguyên này và một số ước đoán nguồn than trên trái đất sẽ cạnkiệt sau khoảng 100 năm nữa với tốc độ khai thác như hiện nay

Đối với Việt Nam, than có vai trò hết sức quan trọng trong việc khai thác, sửdụng và tiến hành suất khẩu Ngành than được coi là ngành công nghiệp hạ tầngcủa các ngành công nghiệp quan trọng khác khi mà cung cấp đầu vào cho cácngành về hóa chất, xi măng, điện, phân bón,… sự phát triển của ngành than gắnliền với sự phát triển của các ngành nghề khác trong nền kinh tế

4

Tuy nhiên mỗi ngành công nghiệp khác nhau lại đòi hỏi một yêu cầu khácnhau cho chất lượng nguyên liệu đầu vào Do vậy việc phân tích hàm lượng thànhphần các chất trong than và lượng nhiệt tỏa ra đối với các loại than là rất quantrọng

Chính vì thế tôi đã lựa chọn đề tài:“Phân tích các chỉ tiêu trong than đá”, để

phân tích thành phần các chất cũng như các thành phần công nghiệp có trong than

để từ đó có thể sử dụng chúng một cách hiệu quả hơn

Các nội dung nghiên cứu trong bản đồ án:

 Các phương pháp lấy mẫu và gia công mẫu

 Các phương pháp xác định các chỉ tiêu trong than

 Xác định độ ẩm toàn phần bằng phương pháp khối lượng

 Xác định hàm lượng tro (Aa) bằng phương pháp khối lượng

 Xác định hàm lượng chất bốc (Va) theo phương pháp khối lượng

 Xác định hàm lượng lưu huỳnh chung bằng phương pháp Eschka

 Xác định giá trị tỏa nhiệt toàn phần bằng phương pháp bom đo nhiệtlượng.

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ THAN

1.1: Nguồn gốc, sự hình thành của than.

- Than hình thành từ sự cacbon hóa cây cối, thực vật Khi thực vật chết,cacbon trong mô của chúng thường tái lưu chuyển vào môi trường khi chúng bịphân hủy.Sự cacbon hóa xảy ra khi vật chất thực vật chết chịu tác động của nhiệt và

áp suất trong hàng triệu năm.Những hạng than khác nhau được hình thành do sựphối hợp khác nhau về thời gian, nhiệt độ và áp suất tác động lện vật chất thực vật

- Hầu hết than đá trên thế giới được hình thành trong kỉ cacbon từ 360 tới 286triệu năm trước Trong thời kỳ này, những khu vực rộng lớn trên bề mặt trái đất baophủ rừng già ẩm ướt.Cây chết ngã xuống đầm lầy không bị phân hủy hoàn toàn màtích tụ thành những lớp than bùn dày, ẩm ướt.Sau đó, khi đầm lầy bị biển tràn ngập,than bùn bị vùi dưới các lớp trầm tích.Qua những thời kỳ lâu dài, trầm tích phân dãthêm và dần dà khô và cứng thành than nâu hay linhit.Khi có thêm những lớp trầmtích mới, nhiệt năng và áp suất cao, biến linhit thành than bitum (hắc ín, nhựađường).Trong vài trường hợp, áp suất gia tăng biến than bitum thành than antraxit(hay than gầy)

- Antraxit được coi là than cứng vì nó giống như đá antraxit là than tốt nhất

và chứa 86-98% cacbon Nó cháy với ngọn lửa màu lam sang và rất ít khói, vì vậythường được sử dụng ở thành thị để ít gây ô nhiễm

- Than bittum là than thường gặp nhất, nó chứa tới 86% cacbon Than bitumcũng chứa chất bay hơi nhiều nhất, có thể được chưng cất để lấy khí và nhựa than.Một trong những khám phá quan trọng nhất của cuộc Cách mạng Công nghệp làquy trình nung than bitum trong lò để có than cốc

6

- Than linhit và than nâu đôi khi khá mềm, có thể bóp vụn bằng tay Chúngchứa cacbon ít hơn than bitum, và thường được nắn thành viên hay khối khi sửdụng.

Di tích hóa thạch của cây Neuopteris fexuosa tìm thấy trong than đá.Cây nàysống kỷ cacbon (360 – 286 triệu năm trước) Khi cấu tạo than lắng xuống, cây bịkẹt trong đó Dầu vật chất thực vật bị phân hủy, nó cũng để lại hình ảnh rõ néttrong vỉa than

Di tích hóa thạch của cây Neuopteris fexuosa tìm thấy trong than đá.Cây nàysống kỷ cacbon (360 – 286 triệu năm trước) Khi cấu tạo than lắng xuống, cây bịkẹt trong đó Dầu vật chất thực vật bị phân hủy, nó cũng để lại hình ảnh rõ néttrong vỉa than.

Nước ở đầm lầy thường không chứa đủ oxi hoặc vi khuẩn cho sự phân hủybình thường Vật chất thực vật chết dần dà tạo thành một lớp than bùn ngậpnước.trải qua hang ngàn năm, những lớp than cứ dày lên, có thể tới 30m Dầu thanbùn chưa phải là than đá, có thể dung nó làm nhiên liệu cấp thấp.Khi mới được đào

từ đất lên, than bùn là một chất đen nhơn nhớt, chứa độ 70% nước.Sau khi phơikhô, nó là một chất rắn nâu, giòn.Khi đốt, than bùn phát ra nhiều khói dày đặc Ởnhiều vùng nông thôn châu Âu than bùn vẫn được đào bằng tay theo lối cổ truyền

và được đặt để sưởi ấm nhà cửa Một số nước, than bùn được đào bằng máy vàđược sử dụng trong những nhà máy điện nhỏ

1.2: Sự phân bố than ở Việt Nam

* Sự phân bố của than

Bể than Antraxit Quảng Ninh : Nằm về phía Đông BẮc Việt Nam, dài khoảng

130 Km, rộng từ 10 đến 30 Km, có tổng trữ lượng than khoảng 10,5 tỉ tấn Than

8

Antraxit Quảng Ninh có chất lượng tốt, phân bố gần các cảng biển, đầu mối giaothông rất thuận lợi cho khai thác và tiêu thụ sản phẩm Than Antraxit Quảng Ninh

đã được triều đình nhà Nguyễn khai thác từ năm 1820 và người Pháp khai thác từnăm 1888-1955 Từ năm 1955 đến nay do chính phủ Việt Nam quản lý và khaithác

Mỏ than khai thác lộ thiên ở Quảng Ninh

Bể than Đồng bằng sông Hồng : nằm trọn trong vùng đồng bằng châu thổsông Hồng, có đỉnh là Việt Trì và cạnh đáy là đường bờ biển kéo dài từ Ninh Bìnhđến Hải Phòng và dự kiến còn kéo dài ra vùng thềm lục địa của biển Đông ViệtNam Với diện tích khoảng 3500 Km2, với tổng trữ lượng than dự báo khoảng

210 tỷ tấn.Các vỉa than thường được phân bố ở độ sâu -100 đến -3500m và có khảnăng còn sâu hơn nữa.Than thuộc loại Ábitum B (Subbituminous B), rất thích hợpvới công nghệ nhiệt điện, xi măng, luyện thép và hoá chất

Mỏ than nằm bên dưới đồng bằng sông Hồng

Các mỏ than vùng Nội địa: Có trữ lượng khoảng 400 triệu tấn than, phân bố ởnhiều tỉnh, gồm nhiều chủng loại than: Than nâu-lửa dài (mỏ than Na Dương, mỏthan Đồng Giao); than bán Antraxit ( mỏ than Núi Hồng, mỏ than Khánh Hoà, mỏthan Nông Sơn); than mỡ ( mỏ than Làng Cẩm, mỏ than Phấn Mễ, mỏ than KheBố) , có nhiều mỏ than hiện đang được khai thác

Các mỏ than Bùn: Tổng trữ lượng than bùn trong cả nước dự kiến có khoảng 7

tỉ mét khối Phân bố ở hầu khắp 3 miền: Bắc, Trung, Nam của Việt Nam, nhưngchủ yếu tập trung ở miền Nam Việt Nam, đây là loại than có độ tro cao, nhiệt lượngthấp, ở một số khu vực có thể khai thác làm nhiên liệu, còn lại chủ yếu sẽ được sửdụng làm phân bón phục vụ nông nghiệp

* Tình hình khai thác và sử dụng

Hiện nay, mỏ than Quảng Ninh cùng một số mỏ than nhỏ đang được tiếnhành khai thác phục vụ thị trường nội địa và xuất khẩu:

10

Trong giai đoạn 2001 – 2010, mục tiêu xuất khẩu than đá là 4 triệu tấn/ năm.Năm 2005 khai thác được khoảng 25 triệu tấn, xuất khẩu đạt gần 18 triệu tấn, vượt

cả chỉ tiêu quy hoạch cho năm 2010 mà Chính phủ đã đề ra Tính chung giai đoạn

2001 – 2005, xuất khẩu than đá có sự tăng trưởng đột biến: lượng than đá xuất khẩutrong 5 năm đạt trên 44 triệu tấn, kim ngạch 1389 tỷ USD, tốc độ tăng kim ngạchbình quân đạt gần 48%/năm

Tập đoàn than – khoáng sản Việt Nam vừa được Thủ tướng chỉ đạo khai thácthử nghiệm mỏ than ở Đồng bằng sông Hồng Hiện TKV đang kí kết hợp đồngchuyển giao công nghệ với một số nước và dự kiến năm 2010 sẽ khai thác thửnghiệm mỏ than 210 tỷ tấn ở Đồng bằng sông Hồng

Khoan thăm dò trữ lượng than ở khu vực Khoái Châu – Hưng Yên

* Xu thế trong tương lai:

Trong Tờ trình Chính phủ về dự án Luật Sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệuquả, Bộ Công thương dự báo, đến cuối thế kỷ này, các nguồn năng lượng của Việt

Trong khi đó, tình trạng lãng phí năng lượng trong sản xuất công nghiệp, xâydựng dân dụng và giao thông vận tải (GTVT) của nước ta hiện nay là rất lớn Hiệusuất sử dụng nguồn năng lượng trong các nhà máy nhiệt điện đốt than, dầu củanước ta chỉ đạt được từ 28 – 32%, thấp hơn so với các nước phát triển khoảng 10%,hiệu suất các lò hơi công nghiệp chỉ đạt khoảng 60%, thấp hơn mức trung bình củathế giới khoảng 20%

Như vậy, việc sử dụng hiệu quả năng lượng đã trở thành vấn đề đặc biệt quantrọng khi hao tổn năng lượng trong sản xuất, giao thông của nước ta đang quá cao

Dự báo Việt Nam đang và sẽ trở thành nước phải nhập khẩu năng lượng vớikhoảng 80 – 100 triệu tấn than đá vào năm 2020 để chạy các nhà máy nhiệt điện Theo dự báo của Chính phủ, vào khoảng giữa thập kỳ tới, Việt Nam sẽ trởthành thị trường nhập khẩu than đá lớn để phục vụ cho các dự án năng lượng quantrọng của quốc gia

Hiện tại, Tập đoàn công nghiệp than và khoáng sản Việt Nam (Vinacomin) đã

kí một hợp đồng khung để nhập 3,5 triệu tấn than từ công ty PTBerau củaIndonesia và Maintime của Hồng Kông đặt tại Indonesia Vinacomin cho rằng,lượng than nhập khẩu này sẽ phục vụ cho nhà máy nhiệt điện Vĩnh Tân trong tổhợp điện Vĩnh Tân được thiết kế với công suất 4.400 MW tại tỉnh Bình Thuận Các nước cung cấp than đá có thể gồm Australia, Indonesia và Nam Phi.Dựbáo của Bộ công thương cho biết, Việt Nam sẽ bắt đầu nhập khẩu than từ năm

2012 Số lượng nhập khẩu có thể sẽ tăng lên 35 triệu tấn năm 2015 và 114 triệu tấnvào năm 2020

1.3: Đặc điểm của than.

- Than đá là loại nhiên liệu được sử dụng phổ biến trong các ngành côngnghiệp, đặc biệt là sử dụng cho Nồi hơi Than hay các loại nhiên liệu rắn khác có

12

những đặc tính cần thiết để có thể phân biệt thành các loại than tốt, than xấu, than

dễ cháy, khó cháy, có nhiệt lượng cao, nhiệt lượng thấp v.v Để có thể hiểu đượcđặc điểm của than ta có các đặc tính sau

1.3.1:Thành phần hoá học của than.

Trong than, các nguyên tố cấu thành bao gồm các thành phần sau:

 Cacbon

Cacbon là thành phần cháy chủ yếu trong nhiên liệu rắn , nhiệt lượng phát rakhi cháy của 1 kg cacbon gọi là nhiệt trị của cacbon, khoảng 34.150 kj/kg Vì vậylượng cacbon trong nhiên liệu càng nhiều thì nhiệt trị của nhiên liệu càng cao.Tuổihình thành nhiên liệu càng già thì thành phần cacbon càng cao, song khi ấy độ liênkết của than càng lớn nên than càng khó cháy

 Hyđrô

Hydro là thành phần cháy quan trọng của nhiên liệu rắn, khi cháy toả ra nhiệtlượng 144.500 kj/kg.Nhưng lượng hyđrô có trong thiên nhiên rất ít.Trong nhiênliệu lỏng hyđrô có nhiều hơn trong nhiên liệu rắn

Vì vậy:

S = Shc +Sk + Ss (%) = Sc + Ss (%)

Lưu huỳnh nằm trong nhiên liệu rắn ít hơn trong nhiên liệu lỏng.Nhiệt trị của lưu huỳnh bằng khoảng 1/3 nhiệt trị của cacbon Khi cháy lưu huỳnh

sẽ tạo ra khí SO2 hoặc SO3 Lúc gặp hơi nước SO3 dễ hoà tan tạo ra axit H2SO4gây ăn mòn kim loại Khí SO2 thải ra ngoài là khí độc nguy hiểm vì vậy lưu huỳnh

là nguyên tố có hại của nhiên liệu

 Oxy và Nitơ

Oxy và Nitơ là những chất trơ trong nhiên liệu rắn và lỏng.Sự có mặt củaoxyvà nitơ làm giảm thành phần cháy của nhiên liệu làm cho nhiệt trị của nhiênliệu giảm xuống.Nhiên liệu càng non thì oxy càng nhiều Khi đốt nhiên liệu, nitơkhông tham gia quá trình cháy chuyển thành dạng tự do ở trong khói

Như vậy, về thành phần hoá học của nhiên liệu thì ta có các thành phần sau:

C, H, O, N, S, A, M và có thể được thể hiện bằng thành phần phần trămC+ H + O + N + S + A + M = 100%

1.3.2: Thành phần công nghệ của than.

Ngoài thành phần hoá học, người ta còn đánh giá đặc tính của than dựa trênthành phần công nghệ.Các thành phần công nghệ sử dụng để đánh giá than baogồm độ ẩm, hàm lượng cốc, hàm lượng chất bốc, hàm lượng tro, nhiệt trị nhiênliệu

14

 Độ ẩm trong than “M”

Độ ẩm của than là hàm lượng nước chứa trong than.Độ ẩm toàn phần của thanđược xác định bằng cách sấy nhiên liệu trong tủ sấy ở nhiệt độ 105 oC cho đến khitrọng lượng nhiên liệu không thay đổi.Phần trọng lượng mất đi gọi là độ ẩm nhiênliệu Thực ra ở nhiệt độ 105oC chưa đủ để thải hoàn toàn độ ẩm ra khỏi nhiên liệu

vì một số loại độ ẩm trong như ẩm tinh thể, thường phải ở nhiệt độ 500- 800oC mớithoát ra ngoài được

 Độ tro trong than “A”

Các vật chất ở dạng khoáng chất trong than khi cháy biến thành tro, Sự có mặtcủa chúng làm giảm thành phần cháy nghĩa là làm giảm nhiệt trị của than Tỷ lệ trotrong than ảnh hưởng rất lớn đến tính chất cháy của than như:giảm nhiệt trị củathan,gây nên mài mòn bề mặt ống hấp thụ nhiệt,bám bẩn làm giảm hệ số truyềnnhiệt qua vách ống, Ngoài ra một đặc tính quan trọng nữa của tro ảnh hưởng lớnđến quá trình làm việc của thiết bị cháy là độ nóng chảy của tro

Độ tro của nhiên liệu được xác định bằng cách đem mẫu nhiên liệu đốt đến800- 850oC đối với nhiên liệu rắn, 500oC đối với nhiên liệu lỏng cho đến khi trọnglượng còn lại không thay đổi Phần trọng lượng không thay đổi đó tính bằng phầntrăm gọi là độ tro của nhiên liệu Độ tro của madut vào khoảng 0,2- 0,3%, của gỗvào khoảng 0,5 – 1%, của than antraxitcó thể lên tới 15 – 30% hoặc cao hơn nữa.Một trong những đặc tính quan trọng làm ảnh hưởng đến điều kiện làm việctrong lò hơi là độ nóng chảy của tro

 Chất Bốc của than (V )

Khi đem đốt nóng nhiên liệu trong điều kiện môi trường không có Ôxy thì mốiliên kết các phân tử hữu cơ bị phân huỷ.Quá trình đó gọi là quá trình phân huỷnhiệt Sản phẩm của phân huỷ nhiệt là những chất khí được gọi là "Chất bốc" và kíhiệu là VC %, bao gồm những khí Hydro, Cacbuahydro, Cacbonoxit, Cacbonic.Những liên kết có nhiều Oxy là những liên kết ít bền vững dễ bị phá vỡ ởnhiệt độ cao, vì vậy than càng non tuổi bao nhiêu thì chất bốc càng nhiều bấynhiêu, than bùn (V=70%), than đá (V=10-45)%, than antraxit (V=2-9) %.

Nhiệt độ bắt đầu sinh ra chất bốc phụ thuộc vào tuổi hình thành của than, thancàng non tuổi thì nhiệt độ bắt đầu sinh chất bốc càng thấp Lượng chất bốc sinh racòn phụ thuộc vào thời gian phân huỷ nhiệt

Theo tiêu chuẩn ASTMD388 thì Chất bốc của than thành phần bay hơi củathan đã trừ đi độ ẩm khi mẫu than được đốt nóng trong chén có nắp đậy kín (khôngđưa không khí vào) ,ở nhiệt độ 800-820OC trong thời gian 7 phút, và được kí hiệu

là V (%)

Chất bốc của than có ảnh hưởng rất lớn đến quá trình cháy than, chất bốc càngnhiều bao nhiêu thì than càng xốp, dễ bắt lửa và cháy kiệt bấy nhiêu Vì vậy khicháy than ít chất bốc như than Antraxit của Việt nam thì cần phải có biện pháp kĩthuật thích hợp

 Thành phần cốc trong than (FC )

Chất rắn còn lại (đã trừ đi độ tro) của than sau khi bốc hết chất bốc thì đượcgọi là cốc của than.Cốc là thành phần chất cháy chủ yếu của than.Tính chất của cốcphụ thuộc vào tính chất của các mối liên hệ hữu cơ có trong các thành phần chaý.Nếu cốc ở dạng cục thì gọi là than thiêu kết ( than mỡ, than béo ), nếu cốc ở dạngbột thì gọi là than không thiêu kết (than đá ,than antraxit ) Than có nhiều chất bốcthì cốc càng xồp,thancàng có khả năng phẩn ứng cao, Các bon không những dễ bị

16

Oxy hoá mà còn dễ bị hoàn nguyên khí CO2 thành khí CO Than gầy và thanAntrxit không không cho cốc xốp khi cháy, cho nên chúng là loại than khó chaý.Tuỳ thuộc khả năng thiêu kết của than mà than có màu sắc khác nhau Than khôngthiêu kết có màu xám, than ít thiêu kết có màu ánh kim loại.

Độ cứng của than phụ thuộc vào độ xốp của cốc, than càng xốp thì độ bềncàng bé than càng dễ nghiền

 Nhiệt trị của than

Nhiệt trị của than là nhiệt lượng phát ra khi cháy hoàn toàn 1 kg than đựoc kíhiệu bằng chữ Q (Kj/kg).Nhiệt trị của than được phân thành Nhiệt trị cao và nhiệttrị thấp

Xác đinh nhiệt trị bằng thực nghiệm được tiến hành bằng cách đo trực tiếplượng nhiệt sinh ra khi đốt cháy một lượng nhiên liệu nhất định trong “ Bom nhiệtlượng kế” Bom nhiệt lượng kế là một bình bằng thép trong chứa oxy ở áp suất 2,5–3,0 MN/m2 Bom được đặt trong một thùng nhỏ chứa nước ngập đền toàn bộ bomgọi là “bình nhiệt lượng kế” Nhiệt lượng toả ra khi cháy nhiên liệu dùng để đunnóng khối lượng nước này Người ta đo được nhiệt độ của nước nóng và suy ranhiệt trị của nhiên liệu Để hạn chế ảnh hưởng do toả nhiệt ra môi trường xungquanh, người ta thường đặt bình nhiệt lượng kế vào một thùng khác có hai vỏ vàchứa đầy nước, đảm bảo cho không gian xung quanh nhiệt lượng kế có nhiệt độđồng đều Phương pháp xác định nhiệt trị bằng tính toán dựa trên cơ sở tính nhiệtlượng toả ra khi cháy từng thành phần nguyên tố của nhiên liệu Như vậy để tínhchính xác nhiệt trị cần phải xác định chính xác, cũng như ảnh hưởng của hiệu ứngnhiệt sinh ra kèm theo các phản ứng cháy

Song trong sản phẩm cháy có hơi nước nếu như hơi nước đó ngưng đọng lạithành nước thì nó còn toả thêm một lượng nhiệt nữa.Nhiệt trị cao của nhiên liệuchính là nhiệt trị có kể đến phần lượng nhiệt thêm đó.

Vậy, khi sử dụng than cần phân tích đầy đủ các thành phần để biết được chấtlượng của than và sử dụng hợp lý

1.4: Vai trò và ứng dụng của than.

Trong sản xuất công nghiệp, than là một loại nhiên liệu rất quan trọng.Thanvừa làm nhiên liệu vừa làm nguyên liệu trong công nghiệp sản xuất hóa chất, phânbón…

Trước đây, than dùng làm nhiên liệu cho máy hơi nước, đầu máy xe lửa Sau

đó, than làm nhiên liệu cho nhà máy nhiệt điện, ngành luyện kim

Gần đây than còn dùng cho ngành hóa học tạo ra các sản phẩm như dượcphẩm, chất dẻo, sợi nhân tạo

Than chì dùng làm điện cực

Ngoài ra than còn được dùng nhiều trong việc sưởi ấm từ xa xưa nhưng khicháy chúng tỏa ra rất nhiều khí CO có thể gây ngộ độc nên cần sử dụng trong các lòsưởi chuyên dụng có ống khói dẫn ra ngoài cũng như có các biện pháp an toàn khi

sử dụng chúng

Than có tính chất hấp thụ các chất độc vì thế người ta gọi là than hấp thụ hoặc

là than hoạt tính có khả năng giữ trên bề mặt các chất khí, chất hơi, chất tan trongdung dịch Dùng nhiều trong việc máy lọc nước, làm trắng đường, mặt nạ phòngđộc…

Than đá không chỉ là sản phẩm dành cho việc phát triển kinh tế, nguyên liệumáy móc và nhà máy, chất đốt… mà còn dùng làm điêu khắc, vẽ tranh mỹ nghệ đó

là tác phẩm do những nghệ nhân giỏi nghệ thuật

18

1.5: Một số tiêu chuẩn ngành về than.

THAN TIÊU CHUẨN VIỆT NAM

PhạmPhạm vi áp dụng

Tiêu chuẩn áp dụng cho các loại than cục và than cám thương phẩm của vùngHòn Gai - Cẩm Phả

Tiêu chuẩn áp dụng cho các loại than cám thương phẩm của Núi Hồng

Tiêu chuẩn này áp dụng cho các loại than cục và than cám thương phẩm của

mỏ Khánh Hoà

Tiêu chuẩn trích dẫn

TCVN 172:1997 (ISO 589:1981) Than đá – Xác định độ ẩm toàn phần

TCVN 173:1995 (ISO 1171:1981) Nhiên liệu – Xác định hàm lượng tro

TCVN 174:1995 (ISO 652:1981) Than và cốc – Xác định hàm lượng chất bốcTCVN 175:1995 (ISO 334:1992) Nhiên liệu khoáng rắn – Xác định hàmlượng lưu huỳnh chung phương pháp Eschka

TCVN 200:1995 (ISO 1928:1976) Nhiên liệu khoáng rắn – Xác định trị số toảnhiệt toàn phần bằng phương pháp bom đo nhiệt lượng và tính trị số toả nhiệt thựcTCVN 318:1997 (ISO 1170:1977) Than và cốc – Tính kết quả phân tích trênnhững cơ sở khác nhau

TCVN 1693:1995 (ISO 1988:1975) Than đá - Lấy mẫu

TCVN 4307:86 Than – Phương pháp xác định tỷ lệ dưới cỡ và trên cỡ

Tiêu chuẩn kỹ thuật than một số vùng tỉnh Quảng Ninh

CHƯƠNG 2: LẤY MẪU VÀ GIA CÔNG MẪU

Loại than Thành phần có thể cháy

Lượng chứa trongthan khi đốt(%)

Lượngnhiệt(Kcal/kg)

Mẫu than là một loại mẫu chất rắn có thành phần hóa học không đồng nhất

Cách lấy mẫu cụ thể cho từng loại nhiên liệu rắn đã được quy định theo tiêuchuẩn nhà nước TCVN 1693-2008

2.1: Các phương pháp lấy mẫu.

Yêu cầu cơ bản của lấy mẫu là mẫu phải bao gồm tất cả các phần nhiên liệutrong lô Việc lấy mẫu phải được tiến hành theo phương pháp lấy mẫu hệ thống,hoặc theo khoảng thời gian hoặc khối lượng, hoặc bằng cách lấy mẫu ngẫu nhiênphân tầng

24

Mẫu sẽ có độ chệch nếu không lấy được các phần nhiên liệu.Cẩn thận trongkhi phải lấy mẫu nhiên liệu không đồng nhất hoặc bị phân lớp hoặc nhiên liệu hỗnhợp Mức độ biến đổi theo chu kỳ về chất lượng than có thể xuất hiện trong quátrình lấy mẫu Phải hết sức cố gắng để loại trừ sự trùng lặp ngẫu nhiên của chutrình lấy các mẫu đơn trong lấy mẫu hệ thống Nếu điều đó không thể thực hiệnđược, độ chệch không thay đổi, điều này có thể do những tỷ lệ không chấp nhậnđược.Trong những trường hợp như vậy, có thể chấp nhận lấy mẫu ngẫu nhiên phântầng.

2.1.1: Lấy mẫu theo khoảng thời gian.

Phải lấy các mẫu đơn ban đầu tại những khoảng thời gian định trước như nhautrong cả lô hoặc lô nhỏ Nếu số mẫu đơn tính toán đã lấy đủ trước khi hoàn tất việcgiao nhận, thì phải lấy thêm các mẫu đơn tại các khoảng thời gian như nhau cho tớikhi hoàn tất việc giao nhận

Khoảng thời gian, Δt, tính bằng phút, giữa các mẫu đơn được xác định từt, tính bằng phút, giữa các mẫu đơn được xác định từphương trình

trong đó

msl:là khối lượng của lô nhỏ, tính bằng tấn;

qmax:là tốc độ dòng lớn nhất của nhiên liệu, tính bằng tấn trên giờ;

n:là số mẫu đơn ban đầu lấy vào mẫu

2.1.2: Lấy mẫu theo khoảng khối lượng.

Phải lấy các mẫu đơn ban đầu tại những khoảng khối lượng đặt trước của khốilượng lô hoặc lô nhỏ Khoảng này phải không thay đổi trong suốt quá trình lấy mẫu

phải lấy thêm các mẫu đơn tại các khoảng như nhau cho tới khi hoàn tất việc giaonhận.

Khoảng khối lượng, Δt, tính bằng phút, giữa các mẫu đơn được xác định từm, tính bằng tấn, giữa các mẫu đơn được xác định từphương trình

trong đó:

msl: là khối lượng của lô nhỏ, tính bằng tấn;

n: là số mẫu đơn ban đầu lấy vào mẫu

2.1.3: Lấy mẫu ngẫu nhiên phân tầng.

 Lấy mẫu ngẫu nhiên phân tầng theo khoảng thời gian

Trước khi bắt đầu mỗi khoảng lấy mẫu, một số ngẫu nhiên giữa số không vàkhoảng lấy mẫu, tính bằng giây hoặc phút, phải được thiết lập Sau đó mẫu đơnđược lấy theo số ngẫu nhiên sau mỗi thời gian đã xác định

 Lấy mẫu ngẫu nhiên phân tầng theo khoảng khối lượng

Trước khi bắt đầu mỗi khoảng lấy mẫu, một số ngẫu nhiên giữa số không vàkhoảng lấy mẫu (tấn), phải được thiết lập Sau đó mẫu đơn được lấy theo số ngẫunhiên sau khi khối lượng than được chuyển qua đã xác định

2.1.4: Lấy mẫu đơn

Người lấy mẫu phải được đào tạo thích hợp và có kinh nghiệm, sẽ tiến hànhlấy mẫu đơn bằng dụng cụ thích hợp

Việc lấy mẫu đơn được tiến hành bằng một thao tác, không làm tràn mẫu khỏidụng cụ lấy mẫu

26

Độ mở của dụng cụ lấy mẫu phải ít nhất gấp ba lần kích thước danh nghĩa lớnnhất của nhiên liệu, tối thiểu là 30 mm và lớn hơn, nếu cần, để đảm bảo rằng hạtlớn hơn không bị loại khỏi mẫu đơn.

Khi lấy mẫu đơn mảnh lớn và cứng của nhiên liệu hoặc đá phải đảm bảokhông bị đẩy dạt về một phía Không được để nhiên liệu ướt dính vào dụng cụ lấymẫu

2.1.5: Nhiên liệu đang chuyển động

a/ Băng tải ngừng

Một số phương pháp lấy mẫu có khuynh hướng lấy quá nhiều hạt lớn hoặc hạtnhỏ và vì thế có khả năng gây ra độ chệch Phương pháp lấy mẫu đơn bằng cáchlấy toàn bộ mẫu trên thiết diện ngang của băng tải ngừng chỉ là cách để đảm bảorằng tất cả các hạt được lấy lại và vì thế mẫu không có độ chệch Do đó, đây làphương pháp chuẩn cho mọi phương pháp khác dựa vào để kiểm tra Đây làphương pháp lý tưởng nhất để lấy mẫu.Tuy nhiên, trong hầu hết các trường hợpđiều đó không khả thi cho một thao tác lấy mẫu chuẩn Mẫu đơn phải được lấy từtoàn bộ chiều rộng và chiều dày của dòng nhiên liệu khi có chất tải bình thường tạiđiểm lấy mẫu

Nếu không khả thi để bố trí định kỳ ngừng băng tải, mẫu đơn có thể được lấy

từ toàn bộ thiết diện ngang của dòng Phải có biện pháp an toàn để ngăn ngừa băngtải đang ngừng bị vận hành đột ngột

Mẫu đơn trên băng tải ngừng phải được lấy bằng khung lấy mẫu, hoặc tươngđương, từ toàn bộ thiết diện ngang của nhiên liệu trên băng tải tại vị trí cố định.Chiều rộng của toàn bộ thiết diện phải ít nhất bằng ba lần kích thước danhnghĩa lớn nhất của nhiên liệu lấy mẫu, với kích thước tối thiểu là 30 mm Khung

Các hạt bị dụng cụ lấy mẫu đè lên phía bên trái phải được đẩy vào mẫu đơntrong khi các hạt bị dụng cụ lấy mẫu đè lên phía bên phải phải được đẩy khỏi mẫuđơn hoặc ngược lại Bất cứ thói quen nào được sử dụng ban đầu, thói quen đó phảiđược sử dụng trong suốt phép thử.

Tất cả các mảnh nhiên liệu nằm trên băng tải trong phạm vi khung phải đượcquét vào hộp chứa mẫu Không được để hao hụt phần mẫu đơn trong quá trình lấymẫu Không cho phép nhiên liệu ẩm dính vào khung lấy mẫu, nhưng không đượcđốt nóng khung để nhiên liệu không dính vào

b/ Dòng nhiên liệu từ trên xuống

Lấy mẫu từ điểm chuyển tiếp của dòng chuyển động liên tục

Người lấy mẫu phải có thể với tới toàn bộ thiết diện ngang của dòng nhiênliệu một cách an toàn và thực hiện lấy mẫu không phải cố gắng quá sức Phươngpháp này không áp dụng đối với hệ thống có năng suất khoảng 100 t/h và lớn hơn

Có thể lấy các mẫu đơn từ dòng nhiên liệu từ trên xuống bằng dụng cụ lấymẫu có thể chuyển động ngang qua chiều rộng dòng nhiên liệu với tốc độ khôngđổi, nhỏ hơn 0,6 m/s Độ mở của dụng cụ lấy mẫu phải ít nhất bằng ba lần kíchthước danh nghĩa lớn nhất của nhiên liệu, có chiều rộng tối thiểu là 30 mmvà lớnhơn, nếu cần, để đảm bảo rằng hạt lớn không bị loại ra khỏi mẫu đơn

Dụng cụ lấy mẫu phải đi ngang qua toàn bộ thiết diện ngang của dòng nhiênliệu.Nhiên liệu ở gần phía ngoài phải đại diện phù hợp và nếu vị trí lấy có loạinhiên liệu khác nhau hoặc phân bố cỡ hạt khác nhau, chúng phải có đại diện phùhợp

Điều này có thể thực hiện được bằng cách đưa ngang dụng cụ lấy mẫu quadòng nhiên liệu từ phải sang trái hoặc ngược lại, hoặc bằng cách xoay ngược dụng

cụ lấy mẫu đưa ngang trở về dòng nhiên liệu rồi lấy ra Cách khác, dụng cụ lấy mẫu

28

có thể được đổ đầy khi đưa ngang từ phía trước ra phía sau, với điều kiện là nó cóthể lấy ra khỏi dòng, ví dụ bằng cách di chuyển sang bên.

Có thể cần phải hỗ trợ điều khiển dụng cụ lấy mẫu ngang từ bên này sang bênkia bằng một thanh ngang khi nó đưa ngang qua dòng nhiên liệu từ trên xuống hoặc

để dựng đứng trên một giá kê đặc biệt và được chống phù hợp

Phải sử dụng ống xiên/mũi khoan thủ công hoặc xẻng để lấy mẫu đơn Độ mởcủa ống xiên, mũi khoan hoặc xẻng phải ít nhất là ba lần kích thước danh nghĩa lớnnhất của nhiên liệu, tối thiểu là 30 mm và lớn hơn, nếu cần, đối với xẻng để đảmbảo rằng mẫu đơn không đầy hoàn toàn xẻng Không được sử dụng ống xiên vàmũi khoan đối với nhiên liệu yêu cầu phân tích cỡ hạt Các mẫu đơn phải đặt càngcách đều nhau càng tốt trên bề mặt làm việc hoặc mặt chất tải khi chất tải bằng gầu.Gầu chất tải nếu cần cũng có thể được tháo ra để làm sạch bề mặt, và sau đólấy mẫu nhiên liệu dọc theo chiều sau đống hoặc lấy mẫu từ nhiên liệu mới đổ trên

bề mặt đống

Khi lấy mẫu đơn, ống xiên/mũi khoan thủ công hoặc xẻng phải được cắm

Cục lớn của nhiên liệu phải không được đẩy sang bên khi lấy mẫu đơn và mẫu đơnkhông bị hao hụt khi rút xẻng khỏi bề mặt Ống xiên/mũi khoan chỉ được sử dụngđối với nhiên liệu có cỡ hạt đến khoảng 25 mm Toàn bộ cột nhiên liệu phải đượclấy như vậy để mẫu đơn đã lấy là đại diện.

d/ Máy xúc, thiết bị chất tải

Khi nhiên liệu được giao nhận bằng máy xúc hoặc thiết bị chất tải, thì chỉ cóthể lấy mẫu đơn từ máy xúc hoặc thiết bị chất tải

Điều quan trọng là người lấy mẫu đơn phải kết hợp tốt với người vận hànhmáy xúc hoặc người điều khiển thiết bị chất tải

Phải sử dụng ống xiên/mũi khoan thủ công hoặc xẻng Độ mở của ống xiên,mũi khoan hoặc xẻng phải ít nhất là ba lần kích thước danh nghĩa lớn nhất củanhiên liệu, tối thiểu là 30 mm và lớn hơn, nếu cần, đối với xẻng để đảm bảo rằngcác hạt lớn không bị loại trừ khỏi mẫu đơn Không được sử dụng ống xiên và mũikhoan đối với nhiên liệu yêu cầu phân tích cỡ hạt Các mẫu đơn được đặt càng cáchđều càng tốt trên bề mặt làm việc hoặc trên bề mặt chất tải khi chất tải bằng máyxúc

Với máy xúc hoặc chất tải lớn, mỗi lần xúc hoặc chất tải có thể phân chiathành các phần, chỉ một phần được lấy mẫu.Lấy mẫu liên tục máy xúc hoặc thiết bịchất tải, mỗi phần được lấy mẫu lần lượt

Máy xúc và chất tải đã lựa chọn chất đầy nhiên liệu có thể được tháo ra để làmsạch bề mặt và sau đó nhiên liệu có thể được lấy mẫu hoặc bằng lấy mẫu suốt độsâu hoặc lấy mẫu đơn từ nhiên liệu mới Máy xúc hoặc chất tải phải lựa chọn đủ đểđảm bảo có thể thu nhận số mẫu đơn yêu cầu

Khi lấy mẫu đơn, ống xiên/mũi khoan thủ công hoặc xẻng phải được cắmvuông góc với bề mặt của nhiên liệu Cục lớn của nhiên liệu phải không được cố ý

30

đẩy sang bên khi lấy mẫu đơn và mẫu đơn không bị hao hụt khi rút xẻng khỏi bềmặt Bởi vì khó cắm, nên ống xiên/mũi khoan chỉ được sử dụng đối với nhiên liệu

có cỡ hạt đến khoảng 25 mm Toàn bộ cột nhiên liệu phải được lấy như vậy để mẫuđơn đã lấy là đại diện

e/Xà lan, xe tải, toa xe(chất tải/dỡ tải)

Lấy mẫu nhiên liệu trong quá trình chất tải hoặc dỡ tải dựa trên mẫu đơn lũytiến từ một số điểm phân bố trên bề mặt nhiên liệu mới được đổ đống Không đượcphép lấy mẫu trên bề mặt xà lan, xe tải hoặc toa xe đã chất đủ tải trước khi chúngđược dỡ tải, do có thể bị phân tầng hoặc ảnh hưởng của thời tiết trong quá trình vậnchuyển Chỉ được phép lấy mẫu dọc theo chiều sâu khi dùng ống xiên

Lấy mẫu nhiên liệu trong xà lan phải dựa vào lấy mẫu đơn từ một số điểmphân bố trên các lớp khác nhau của nhiên liệu trong khoang, được lộ ra từng lúc do

xà la được dỡ tải hoặc chất tải Lấy mẫu phải thực hiện từ các lớp liên tiếp trongquá trình chất (dỡ) tải.Nếu không thể tới tất cả nhiên liệu trong khoang, mẫu có thể

bị độ chệch trầm trọng Được phép lấy mẫu trên bề mặt đỉnh của nhiên liệu trong

xà lan, xe tải hoặc toa xe ngay sau khi chúng được chất tải, với điều kiện là việcchất tải các lớp nhiên liệu có chất lượng khác nhau không xảy ra tại chỗ

Khi lấy mẫu đơn trên bề mặt làm việc, bề mặt phải đủ rắn chắc để chịu đượckhối lượng của người và thiết bị một cách an toàn

Phải sử dụng ống xiên/mũi khoan hoặc xẻng để lấy mẫu đơn Độ mở của ốngxiên, mũi khoan hoặc xẻng phải ít nhất là ba lần kích thước danh nghĩa lớn nhất củanhiên liệu, tối thiểu là 30 mm và lớn hơn, nếu cần, đối với xẻng để đảm bảo rằngcác hạt lớn không bị loại trừ khỏi mẫu đơn Không được sử dụng ống xiên và mũikhoan đối với nhiên liệu yêu cầu phân tích cỡ hạt