Классификация топлива

9. Методы энерготехнологической обработки твёрдого топлива

В энергетических процессах используется главным образом органическое топливо. В настоящее время большое значение приобретает энерготехнологическая переработка топлива, это связано с тем, что в будущем добыча нефти и газа будет уменьшена, а всё большее значение будет приобретать добыча бурых углей.

Под энерготехнологической обработкой твёрдого топлива, а в основном низкосортных бурых углей, понимают их химическую и термическую обработку с целью получения высококачественного топлива с большей теплотой сгорания. В результате обработки получают твердое, жидкое, газообразное топливо.

Методы энерготехнологической обработки твёрдого топлива классифицируют:

I. по характеру среды, в которой топливо подвергается деструкции (разложению)

а. с нейтральной или восстановительной средой

(пиролиз топлива)

б. с окислительной средой

(газификация топлива)

в. со средой водорода

(гидрогенизация).

II. по тепловым условиям, в которых протекает деструкция:

а. низкотемпературный процесс (до 400 ⁰С)

б. среднетемпературный процесс (400-700 ⁰С)

в. высокотемпературный процесс (выше 900⁰С).

Пиролиз твёрдого топлива - это процесс деструкции топлива без доступа кислорода при нагревании.

Виды пиролиза:

а) до 300 ⁰С - бертинирование

б) от 400 до 600 ⁰С - полукоксование

в) 900⁰С и выше – коксование.

При бертинировании из твёрдого топлива выделяются влага и сорбированные поверхностью топлива пары и газы. Само вещество топлива разлагается незначительно. Теплота сгорания повышается за счет испарения влаги и сорбированных газов.

При полукоксовании из топлива выделяется первичная смола, по составу схожая с нефтью, и первичные газы, с теплотой сгорания 23 – 30 МДж/м³ и полукокс, который используется в качестве топлива в энергетических установках.

При коксовании происходит более полное разложение топлива и первичных продуктов разложения. Увеличивается выход газообразных продуктов с теплотой сгорания 18-19 МДж/м³

Смысл переработки:

Бурые угли

Газификация - это энерготехнологическая обработка топлива в окислительной среде. В качестве окислительной среды может быть использован воздух, кислород, водяной пар. Этот процесс чаще всего проводят в среде:

а) воздух и водяной пар

б) кислород и воздух

в) только в среде водяного пара.

Процесс газификации могут проводить при атмосферном и повышенном давлении. Чем выше давление, тем больше в получающемся топливе водорода и меньше окиси углерода.

В паровоздушной среде получают газ с теплотой сгорания от 5-6 МДж/м³; на парокислородном дутье газ до 12, 5 МДж/м³, а если давление повысить до 1-2 МПа, то теплота сгорания повысится до 18 МДж/м³.

Иногда процесс газификации в среде водорода и водяного пара проводят с последующим метанированием газа в среде водорода, и тогда теплоту сгорания возможно повысить до 31 МДж/м³.

Гидрогенизация - это процесс получения из угля искусственных жидких топлив в среде водорода. Как правило, он представляет собой комплекс реакций угля с водородом при повышенных температурах и давлении при наличии катализатора, сопровождающийся разрывом углеродных связей и присоединением водорода.

10.Расчёты процессов горения

Твердое и жидкое топливо состоит из сложных химических соединений углерода, водорода, серы, кислорода, азота. В состав топлива входит влага и негорючие вещества. Основные расчёты по сжиганию топлива выполняют на основе его элементарного состава, который определяется в лабораторных условиях.

Различают:

1) Рабочая масса топлива – представляет собой топливо в таком виде, в котором оно подаётся в топку. Расчёты горения топлива выполняют по рабочей массе, %:

C^P+H^P+S^P+O^P+N^P+W^P+A^P=100%

2) Аналитическая масса топлива - если топливо подсушить при невысокой температуре (до 100 ⁰С), то часть влаги теряется, а остальную влагу называют аналитической.

C^А+H^А+S^А+O^А+N^А+W^А+A^А=100%

3) Сухая масса топлива – это топливо из которого в результате сушки полностью удалена влага.

C^С+H^С+S^С+O^С+N^С+A^С=100%

4) Горючая масса. Исключается содержание балласта (A^P+W^P), которое подвержено изменению. Азот не горит, но входит в горючую массу:

C^Г+H^Г+O^Г+N^Г+S^Г=100%

5) Органическая масса топлива – состав топлива, свободный не только от балласта, но и от колчеданной серы.

C^О+H^О+O^О+N^О+S^О=100%

Различают:

- колчеданную S_к

- органическую S_о

- сульфатную S_с => FeSo₄, CaCo₄, MgSo₄

Сера является вредной примесью. Сульфатная сера входит в состав высших окислов и при горении она переходит в золу. Колчеданная и органическая сера окисляются до SО₂ с выделением тепла, образуя летучую или горючую серу.

S_л =S_к + S_о

S_общ. =S_л + S_с