ГОСТ 27313-2015. Межгосударственный стандарт. Топливо твердое минеральное. Обозначение показателей качества и формулы пересчета результатов анализа на различные состояния топлива

(введен в действие Приказом Росстандарта от 23.03.2016 № 203-ст)

ИСТОРИЯ ИЗМЕНЕНИЙ НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИХ АКТОВ

flowchart LR
  n0["ГОСТ 27313-89"]:::rst
  click n0 "https://bukva.ai/docs/standart-gost-r-59988-05-2-2023" "ГОСТ 27313-89. Государственный стандарт Союза ССР. Топливо твердое. Обозначения аналитических показателей и формулы пересчета результатов анализа для различных состояний топлива (у"
  n1["ГОСТ 27313-95"]:::rst
  click n1 "https://bukva.ai/docs/gost-27313-95" "ГОСТ 27313-95. Межгосударственный стандарт. Топливо твердое минеральное. Обозначение показателей качества и формулы пересчета результатов анализа для различных состояний топлива (в"
  n2["ГОСТ Р 54245-2010"]:::rst
  click n2 "https://bukva.ai/docs/gost-r-54245-2010" "ГОСТ Р 54245-2010. Национальный стандарт Российской Федерации. Топливо твердое минеральное. Пересчет результатов анализа на различные состояния топлива (утв. и введен в действие Пр"
  n3["ГОСТ 27313-2015"]:::doc
  click n3 "https://bukva.ai/docs/gost-27313-2015" "ГОСТ 27313-2015. Межгосударственный стандарт. Топливо твердое минеральное. Обозначение показателей качества и формулы пересчета результатов анализа на различные состояния топлива ("
  n2 --> n3
  n1 --> n3
  n0 --> n1
classDef rst fill:#FFEBEB,stroke:#8B0000,color:#000;
classDef doc fill:#EBFFEB,stroke:#006400,color:#000;
classDef notEnt fill:#FFFFEB,stroke:#FF8C00,color:#000;

от 23 марта 2016 г. № 203-ст

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ

ТОПЛИВО ТВЕРДОЕ МИНЕРАЛЬНОЕ

ОБОЗНАЧЕНИЕ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА И ФОРМУЛЫ ПЕРЕСЧЕТА РЕЗУЛЬТАТОВ АНАЛИЗА НА РАЗЛИЧНЫЕ СОСТОЯНИЯ ТОПЛИВА

Solid mineral fuel. Simbols of quality indicators and calculation of analyses to different bases

(ISO 1170:2013, NEQ)

МКС 75.160.10

Дата введения

Предисловие

Цели, основные принципы и порядок проведения работ по межгосударственной стандартизации установлены ГОСТ 1.0-92 «Межгосударственная система стандартизации. Основные положения» и ГОСТ 1.2-2009 «Межгосударственная система стандартизации. Стандарты межгосударственные, правила и рекомендации по межгосударственной стандартизации. Правила разработки, принятия, применения, обновления и отмены»

Сведения о стандарте

1 РАЗРАБОТАН Федеральным государственным унитарным предприятием «Всероссийский научно-исследовательский институт стандартизации материалов и технологий» (ФГУП «ВНИИ СМТ»)

2 ВНЕСЕН Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии (Росстандарт)

3 ПРИНЯТ Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации по переписке (протокол от 12 ноября 2015 г. № 82-П)

За принятие проголосовали:

4 Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 23 марта 2016 г. № 203-ст межгосударственный стандарт ГОСТ 27313-2015 введен в действие в качестве национального стандарта Российской Федерации с 1 апреля 2017 г.

5 Настоящий стандарт соответствует международному стандарту ISO 1170:2013 «Уголь и кокс. Пересчет результатов анализа на различные состояния топлива» («Coal and coke — Calculation of analyses to different bases», NEQ).

Международный стандарт ISO 1170:2013 разработан Техническим комитетом ISO/TC 27 «Твердые минеральные топлива»

6 ВЗАМЕН ГОСТ 27313-95

Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном информационном указателе «Национальные стандарты», а текст изменений и поправок — в ежемесячном информационном указателе «Национальные стандарты». В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ежемесячном информационном указателе «Национальные стандарты». Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет

Введение

Твердые минеральные топлива можно условно представить в виде суммы трех составляющих: влаги, минеральных компонентов (минеральной массы) и органических веществ (органической массы). В соответствии с этим результаты анализа твердого минерального топлива могут быть рассчитаны на топливо в целом (рабочее состояние), на топливо без влаги (сухое состояние), на топливо без влаги и золы (условное сухое беззольное состояние) и на топливо без влаги и минеральной массы (условное органическое состояние).

Показатели качества топлива обычно определяют из аналитической пробы, находящейся в воздушно-сухом состоянии (аналитическое состояние топлива). Остальные формы выражения результатов анализа являются расчетными, причем пересчет проводят по единым формулам, регламентированным настоящим стандартом и ISO 1170.

Настоящий стандарт является неэквивалентным ISO 1170, поскольку содержит раздел 4, регламентирующий обозначения показателей качества твердого топлива, которые в Российской Федерации и странах СНГ унифицированы, стандартизованы и составляют единую систему. В международной системе стандартизации отсутствует унификация обозначений показателей качества твердых топлив, и в разных стандартах одни и те же показатели обозначают разными символами. В ISO 1170 обозначения показателей качества не регламентированы, а отдельные символы, используемые в тексте стандарта, являются произвольными.

Настоящий стандарт имеет следующие отличия от ISO 1170:

• в область распространения включены все виды твердого минерального топлива;
• добавлен раздел 4 «Обозначения показателей качества твердого топлива: символы и индексы»;
• добавлена таблица 3 «Формулы пересчета низшей теплоты сгорания с одного состояния топлива на другое»;
• добавлено приложение А, в котором приведены особенности пересчета результатов анализа на органическую массу топлива;
• добавлено приложение Б «Обозначение и расположение индексов, выражающих состояние твердого топлива»;
• добавлено приложение В, в котором приведен алфавитный указатель показателей качества твердого топлива.

1. Область применения

Настоящий стандарт распространяется на бурые и каменные угли, антрациты, лигниты, горючие сланцы, торф, продукты их обогащения и термической обработки, кокс (далее — твердое минеральное топливо) и устанавливает символы и индексы показателей качества, индексы, выражающие состояние топлива, а также формулы пересчета результатов анализа на различные состояния топлива.

2. Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы ссылки на следующие межгосударственные стандарты:

ГОСТ 147-2013 (ИСО 1928:2009) Топливо твердое минеральное. Определение высшей теплоты сгорания и расчет низшей теплоты сгорания

ГОСТ ISO 562-2012 Уголь каменный и кокс. Определение выхода летучих веществ <1>

ГОСТ 2059-95 (ИСО 351:1996) Топливо твердое минеральное. Метод определения общей серы сжиганием при высокой температуре

ГОСТ 2408.1-95 (ИСО 625:1996) Топливо твердое. Методы определения углерода и водорода

3. Термины и определения

3.1 рабочее состояние топлива, r: Состояние топлива с таким содержанием общей влаги и зольностью, с которыми оно добывается, отгружается или используется.

3.2 аналитическое состояние топлива, a: Состояние аналитической пробы топлива, влажность которого доведена до равновесного состояния с влажностью воздуха в лабораторном помещении.

3.3 сухое состояние топлива, d: Состояние топлива, не содержащего общей влаги.

3.4 сухое беззольное состояние топлива, daf: Условное состояние топлива, не содержащего общей влаги и золы.

3.5 органическое состояние топлива или органическая масса топлива, o: Условное состояние топлива, не содержащего влаги и минеральной массы.

3.6 влажное беззольное состояние топлива, af: Условное состояние топлива с влажностью, равной максимальной влагоемкости, и без золы.

4. Обозначения показателей качества твердого топлива: символы и индексы

Показатели качества твердого топлива обозначают символами с индексами: нижним, уточняющим показатель, и верхним, выражающим состояние топлива.

1 Знак «-» означает, что показатели в соответствующем состоянии топлива не существуют или их не определяют и не рассчитывают.

2 Для обозначения содержания химических элементов или веществ в топливе или золе используют химический символ элемента или химическую формулу вещества. К символу элемента, обозначающему содержание элемента в золе, добавляют нижний индекс «A».

3 При обозначении показателя вязкости золы (43) при температуре истинного жидкого состояния в нижнем индексе в скобках указывают температуру, при которой определяют вязкость, например \eta_{A(1400°C)} .

5. Формулы пересчета результатов анализа на различные состояния топлива

5.1 Показатели качества твердого топлива обычно определяют из аналитической пробы, доведенной до воздушно-сухого состояния (аналитическое состояние). Результаты, выраженные на другие состояния топлива, являются расчетными, причем пересчет проводят исходя из зольности, влажности и содержания минеральной массы.

Показатели качества топлива, за исключением низшей теплоты сгорания и кажущейся плотности, пересчитывают на различные состояния топлива по формулам, приведенным в таблице 2.

Таблица 2

Формулы для пересчета результатов анализа с одного состояния топлива на другое

Общий принцип пересчета результатов анализа с исходного состояния на конечное состоит в том, что результат определения умножают на величину, получаемую путем подстановки в формулы таблицы 2 соответствующих численных значений влажности, зольности и содержания минеральной массы.

5.2 Низшую теплоту сгорания (при постоянном объеме и при постоянном давлении) пересчитывают с одного состояния топлива на другое по таблице 3.

Таблица 3

Формулы пересчета низшей теплоты сгорания с одного состояния топлива на другое

5.3 Низшую теплоту сгорания при постоянном объеме и при постоянном давлении (ГОСТ 147) с одной общей влаги (W_{t1}^{r}) на другую (W_{t2}^{r}) пересчитывают по формуле

Q_{i,2}^{r} = (Q_{i,1}^{r} + \gamma W_{t1}^{r}) \frac{100 - W_{t2}^{r}}{100 - W_{t1}^{r}} - \gamma W_{t2}^{r}, (1)

где \gamma — теплота парообразования, равная 24,42 кДж в расчете на 1% влаги.

5.4 Для целей классификации (ГОСТ 25543) высшую теплоту сгорания влажного беззольного топлива при постоянном объеме Q_{s,V}^{af} рассчитывают исходя из высшей теплоты сгорания сухого беззольного топлива при постоянном объеме по формуле

Q_{s,V}^{af} = Q_{s,V}^{daf} \frac{100 - W_{max}^{af}}{100} . (2)

Максимальную влагоемкость беззольного топлива W_{max}^{af} рассчитывают по формуле

W_{max}^{af} = W_{max} \frac{100}{100 - A^{r}} , (3)

где Wmax — максимальная влагоемкость топлива, %;

Ar — зольность топлива с влажностью, равной максимальной влагоемкости, %, вычисляемая по формуле

A^{r} = A^{a} \frac{100 - W_{max}}{100 - W^{a}} . (4)

5.5 Кажущуюся плотность обычно определяют из топлива, находящегося в рабочем состоянии (с массовой долей влаги W_{t}^{r} ).

Пересчет результата на сухое состояние топлива проводят по формуле

d_{a}^{d} = d_{a}^{r} \frac{100 - W_{t}^{r}}{100} . (5)

Пересчет кажущейся плотности от одной общей влаги W_{t1}^{r} на другую W_{t2}^{r} проводят по формуле

d_{a2}^{r} = d_{a1}^{r} \frac{100 - W_{t1}^{r}}{100 - W_{t2}^{r}} . (6)

5.6 Результаты определения элементного состава, высшей теплоты сгорания при постоянном объеме для топлива с массовой долей влаги W1 пересчитывают на массовую долю влаги W2 умножением на фактор пересчета

\frac{100 - W_{2}}{100 - W_{1}} ,

а для топлива с зольностью A₁ на зольность A₂ (при W = const) — умножением на фактор

\frac{100 - A_{2}}{100 - A_{1}} .

5.7 При массовой доле диоксида углерода из карбонатов (CO2)a > 2% в коэффициентах для пересчета на различные состояния топлива (таблица 2) величины Ar, Aa, Ad заменяют на: Ar + (CO2)r; Aa + (CO2)a; Ad + (CO2)d.

5.8 При анализе высокозольных топлив с массовой долей гидратной влаги WMM > 2% в коэффициентах для пересчета на различные состояния топлива (таблица 2) величины Ar, Aa, Ad заменяют на: A^{r} + W_{MM}^{r} ; A^{a} + W_{MM}^{a} ; A^{d} + W_{MM}^{d} .

5.9 При анализе высокозольных топлив с массовой долей гидратной влаги WMM > 2% показатели выхода летучих веществ и массовой доли водорода рассчитывают с учетом поправки на гидратную влагу.

5.10 Надежный метод определения минеральной массы в твердых топливах отсутствует. Массовую долю минеральной массы MM в аналитической пробе топлива рассчитывают по приближенной формуле, в основе которой лежит зольность топлива и в которую внесены поправки в соответствии с реакциями превращения основных минеральных компонентов при озолении (выделение гидратной воды из силикатов, выделение диоксида углерода из карбонатов, окисление пирита до оксида трехвалентного железа с потерей серы, поглощение серы основными оксидами):

(MM)^{a} = A^{a} + (CO_{2})^{a} + W_{MM}^{a} + 0,625 \cdot S_{p}^{a} - 2,5 \cdot (S_{A}^{a} - S_{SO_{4}}^{a}). (7)

Для приблизительной оценки содержания минеральной массы используют эмпирическую формулу

(MM)a = 1,1·Aa. (8)

Все показатели, входящие в формулу (7), кроме гидратной влаги W_{MM}^{a} , определяют стандартными методами.

Метод определения гидратной влаги в твердом топливе отсутствует. Массовую долю гидратной влаги, исходя из зольности пробы, рассчитывают по формуле

W_{MM}^{a} = 0,1 \cdot A^{a}. (9)

Приложение А (информационное)

ОСОБЕННОСТИ ПЕРЕСЧЕТА НЕКОТОРЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА НА ОРГАНИЧЕСКУЮ МАССУ ТВЕРДОГО ТОПЛИВА

Такие элементы, как углерод, водород, сера, кислород, хлор, фосфор, мышьяк, содержатся как в органической, так и в минеральной массе топлива. Результаты определения содержания этих элементов соответствующими стандартными методами относятся к топливу в целом и поэтому не могут быть пересчитаны на сухое беззольное состояние (3.4) и органическую массу (3.5) топлива. В настоящем приложении приведены способы пересчета некоторых показателей качества на органическую массу топлива.

Для того чтобы рассчитать содержание перечисленных выше элементов на органическую массу топлива, из результата определения этих элементов в аналитической пробе сначала вычитают поправку, представляющую собой содержание элемента в минеральной массе, и только после этого пересчитывают полученный результат с аналитического состояния топлива на органическую массу с помощью коэффициентов, приведенных в таблице 2.

Если результат, выраженный на органическую массу и рассчитанный путем вычитания поправки по одной из формул (А.1) - (А.7), необходимо пересчитать на любое другое состояние топлива, то, прежде чем использовать соответствующий коэффициент из таблицы 2, следует провести обратный расчет — прибавить внесенную поправку.

А.1 Углерод

При определении углерода в твердом топливе по ГОСТ 2408.1, ГОСТ 2408.4 или ГОСТ 32979 полученный результат представляет собой массовую долю общего углерода Ca. В общий углерод входит углерод органической массы C_{o}^{a} и углерод минеральной массы (неорганический углерод) C_{MM}^{a} . Неорганический углерод представляет собой углерод карбонатов, входящих в минеральную массу. Определение массовой доли диоксида углерода из карбонатов (CO2)a проводят из отдельной навески аналитической пробы топлива одновременно с определением общего углерода.

Массовую долю углерода в сухом без минеральной массы топливе (на органическую массу) вычисляют по формуле

C_{o}^{o} = [C^{a} - 0,273(CO_{2})^{a}] \frac{100}{100 - (W^{a} + MM^{a})} , (А.1)

где 0,273 — коэффициент пересчета диоксида углерода на углерод.

При (CO2)a < 2% поправку на неорганический углерод не вносят, считая, что C^{a} = C_{o}^{a} .

А.2 Водород

При определении массовой доли водорода в аналитической пробе твердого топлива по ГОСТ 2408.1, ГОСТ 2408.4 или ГОСТ 32979 полученный результат представляет собой общий водород Ha: сумму водорода органической массы H_{o}^{a} и неорганического водорода, присутствующего в минеральной массе топлива в виде гидратной влаги H_{MM}^{a} .

Примечание — Водород аналитической влаги угля в показатель Ha не входит, и его вычитают в виде поправки, равной 0,1119Wa, при обработке результатов, полученных стандартными методами.

Массовую долю водорода в сухом без минеральной массы топливе (на органическую массу) вычисляют по формуле

H_{o}^{o} = (H^{a} - 0,1119W_{MM}^{a}) \frac{100}{100 - (W^{a} + MM^{a})} , (А.2)

где 0,1119 — коэффициент пересчета воды на водород.

Массовую долю гидратной влаги, для которой отсутствует метод определения, рассчитывают по формуле (9) (5.10).

А.3 Сера

Общая сера угля St, определяемая по ГОСТ 2059, ГОСТ 32465 или ГОСТ 8606, представляет собой сумму разных видов (форм) серы: органической серы So и двух форм неорганической серы — пиритной Sp и сульфатной S_{SO_{4}} . Формы серы определяют по ГОСТ 30404, неорганические формы серы — экспериментально, а органическую серу — по разности.

Пересчет массовой доли органической серы с аналитического состояния топлива на топливо сухое без минеральной массы (на органическую массу) проводят по формуле

S_{o}^{o} = (S_{t}^{a} - S_{p}^{a} - S_{SO_{4}}^{a}) \frac{100}{100 - (W^{a} + MM^{a})} . (А.3)

А.4 Кислород

Надежный метод определения кислорода в твердом топливе отсутствует. Массовую долю кислорода в аналитической пробе топлива рассчитывают по разности O_{d}^{a} в соответствии с ГОСТ ISO 17247 по формуле

O_{d}^{a} = 100 - (C^{a} + H^{a} + N^{a} + S_{t}^{a} + W^{a} + A^{a}). (А.4)

Кислород по разности состоит из кислорода органической массы и кислорода минеральной массы топлива. Неорганический кислород представлен диоксидом углерода из карбонатов и гидратной влагой (кислород, входящий в состав других неорганических веществ минеральной массы, не рассматривают).

Массовую долю кислорода по разности на сухое без минеральной массы состояние топлива (на органическую массу) вычисляют по формуле, в которой органическую серу заменяют на серу общую

O_{d}^{o} = 100 - (C_{o}^{o} + H_{o}^{o} + N^{o} + S_{t}^{o}). (А.5)

Кислород по разности является приблизительной (оценочной) характеристикой топлива, поскольку включает в себя ошибки определения других элементов.

А.5 Хлор

При определении хлора в аналитической пробе по ГОСТ 9326 результат анализа Cla представляет собой сумму хлора минеральной Cl_{MM}^{a} и органической Cl_{o}^{a} массы угля.

При пересчете массовой доли хлора с аналитического на органическое состояние топлива (на органическую массу) из результата анализа необходимо вычесть массовую долю неорганического хлора в соответствии с формулой

Cl_{o}^{o} = (Cl^{a} - Cl_{MM}^{a}) \frac{100}{100 - (W^{a} + MM^{a})} . (А.6)

Стандартный метод определения неорганического хлора в твердом топливе отсутствует. Пересчет по формуле (А.6) возможен при наличии достоверных данных о содержании в топливе неорганического хлора, полученных из других источников. Содержание неорганического хлора в углях разных месторождений и стран различно.

Примечание — Подобно хлору можно пересчитать на органическую массу содержание других элементов, которые входят одновременно в органическую и минеральную массу углей (например, мышьяк, фосфор, германий).

А.6 Выход летучих веществ

Выход летучих веществ определяют в стандартных условиях (ГОСТ ISO 562 и ГОСТ ISO 5071-1), при которых общая потеря массы навески складывается из потери органической и минеральной массы топлива.

При пересчете выхода летучих веществ с аналитического состояния на органическую массу топлива в результат испытания вносят поправки, связанные с потерями минеральной массы, а именно: гидратной влаги, диоксида углерода, хлора и половины массовой доли пиритной серы, в соответствии с формулой

V^{o} = [V^{a} - (CO_{2})^{a} - W_{MM}^{a} - Cl^{a} - 0,5 \cdot S_{p}^{a}] \frac{100}{100 - (W^{a} + MM^{a})} . (А.7)

А.7 Азот

Азот не содержится в минеральной массе топлива, поэтому результат определения азота в аналитической пробе по ГОСТ 28743 пересчитывают на органическую массу топлива, используя коэффициенты из таблицы 2.

Приложение Б (информационное)

ОБОЗНАЧЕНИЕ И РАСПОЛОЖЕНИЕ ИНДЕКСОВ, ВЫРАЖАЮЩИХ СОСТОЯНИЕ ТВЕРДОГО ТОПЛИВА

Состояние топлива (раздел 3) обозначают индексом при показателях качества твердого топлива.

В таблице Б.1 приведены для сравнения обозначения индексов, выражающих состояние твердого топлива, унифицированных в межгосударственных и международных стандартах.

Таблица Б.1

Обозначение индексов, выражающих состояние твердого топлива

Индексы, выражающие состояние топлива, по-разному располагают относительно символа, обозначающего показатель качества, в международных и межгосударственных национальных стандартах.

В международных стандартах эти индексы располагают справа от символа внизу, причем сначала ставят индекс, уточняющий показатель, а затем, отделив его точкой, — индекс, выражающий состояние топлива.

В межгосударственных (национальных) стандартах на методы испытания твердого топлива характеристику показателя уточняет (дополняет) нижний индекс справа от символа показателя, а состояние топлива — верхний индекс, также располагающийся справа от символа (раздел 4).

Приложение В (справочное)

АЛФАВИТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА ТВЕРДОГО ТОПЛИВА

Таблица В.1