Характеристики топлива

Твердое топливо характеризуется абразивностью – свойством, при контакте с другими материалами вызывать износ последних, что зависит от количества содержащихся в нем колчеданной серы, золы и ее состава. Эта характеристика топлива важна для выбора оборудования системы пылеприготовления.

Твердость твердого топлива и сопротивляемость его измель­чению (размолу) характеризуются коэффициентом размолоспособности k _ло (отношение удельного расхода электроэнергии, за­траченного на помол антрацита, к удельному расходу энергии, требуемому для помола рассматриваемого топлива). Чем мягче топливо, тем больше величина k_лo. Этот показатель топлива учи­тывается при проектировании систем пылеприготовления и, в пер­вую очередь, при выборе типа и производительности размольного оборудования.

Плотность твердого топлива (в кг/м³), как одна из его ха­рактеристик, широко используется в расчетах систем загрузки, хранения и подачи топлива к системам пылеприготовления. Раз­личают кажущуюся и насыпную плотности. Под кажущейся плот­ностью понимают массу единицы объема куска топлива с внутрен­ними порами, заполненными воздухом и влагой. Насыпная плот­ность представляет собой массу топлива, содержащуюся в единице объема, заполненного кусками топлива, т. е. учитывает также объем воздуха между кусками топлива.

Ископаемые твердые топлива делят на торф, бурые, каменные
угли и антрацит.

1)Торф - геологически наиболее молодое твердое
топливо. Характеризуется невысокой степенью разложения органических остатков и относительно низкой теплотой сгорания, повышенным содержанием летучих (), водорода (Н^г=5 6 %), кислорода (О^г> 30%) и азота (N^r=2 2, 5%). Торфу свойственна очень высокая гигроскопичность и влажность (W^р=35 60 %). Теплота сгорания низкая 8000 15000 МДж/кг.

2) К бурым углям (марка Б) относят угли с высшей теплотой сгорания обеззоленной рабочей массы < 23, 9МДж/кг. По геологическому происхождению они близки к торфу. В бурых углях достаточно велико содержание летучих (), водорода (Н^г=4 6, 5 % и более) и кислорода (О^г=15 30%). Они отличаются высокой гигроскопичностью и влажностью, содержание углерода достаточно велико (С^г=55 78 %), а количество слаборазложившихся растительных остатков мало. По влажности бурые угли классифицируют:

Б1 — с влажностью более 40 %;

Б2 — с влажностью 30—40 %;

БЗ — с влажностью менее 30 %.

3) К каменным относят угли, у которых > 23, 9МДж/кг. Они характеризуются высокими содержанием углерода (75—97%), плотностью и теплотой сгорания. С увели­чением содержания углерода доли кислорода, водорода и летучих в топливе уменьшаются. По выходу летучих с учетом способности спекания твердого остатка принята следующая классификация каменных углей:

- длиннопламенные (Д);

- газовые (Г);

- газовые жирные (ГЖ);

- жирные (Ж);

- коксовые жирные (КЖ);

- коксовые (К);

- обогащенные спекающиеся (ОС);

- слабоспекающиеся (СС);

- тощие (Т).

По мере перехода от углей марки Д к Т выход летучих ме­няется от 36 % и более (Д) до 9-17 % (Т), а влажность соответ­ственно от 14 до 5 %.

К полуантрацитам (ПА) и антрацитам (А) относят угли с > 23, 9 МДж/кг и выходом летучих менее 9 %. В них содержится 89 92, 5% С^г, 2 3, 6 % Н^г, 0, 8 1, 3 % N^г, 2, 2 5 % О^г, 0, 6 0, 9 % S^г.

У полуантрацитов выход летучих больше 5 % и теплота сгора­ния выше чем у антрацитов. ПА и А являются высокосортными топливами; в энергетических котлах используют их отходы.

По размерам получаемых при добыче кусков уголь классифи­цируют следующим образом:

- плита (П);

- крупный (К);

- орех (О);

- мелкий (М);

- семечко (С);

- штыб (Ш);

- рядовой (Р).

Размер кусков угля от класса К к классу Ш уменьшается от 50-100 до 6-13 мм. В классе Ш куски угля мельче 6 мм, а в классе Р размер кусков неограничен и может составлять 0-200 (300) мм.

Жидкое топливо характеризуется условной вязкостью и темпе­ратурами застывания и вспышки.

1) Условную вязкость принято выражать в условных градусах (ВУ). Ее определяют как отноше­ние времени вытекания определенного объема (2-10^{-4 м3}) жидкого топлива ко времени вытекания такого же объема воды при темпе­ратуре 20 °С.

Условную вязкость жидкого энергетического топлива (мазута) обычно включают в его маркировку. Так, цифры, стоящие после буквы М, в марках мазута (например, М 40 и М 200) - условная вязкость при температуре 50°С (соответственно 40 и 200°ВУ).

Для качественного распыления и надежной транспортировки жидкого топлива по трубопроводам его вязкость не должна пре­вышать 2-3 °ВУ. Для выполнения этого условия необходим предварительный подогрев топлива. Температура подогрева ма­зута зависит от его марки и составляет 80-140 °С.

2) Температура застывания – минимальная температура, при которой жидкость теряет текучесть, и слив и перекачка ее стано­вятся невозможны. У мазута эта температура зависит от марки и составляет 5-25 °С.

3) Температура вспышки – температура, при которой пары жид­кого топлива в смеси с воздухом вспыхивают при соприкосновении пламенем. Для мазута температура вспышки равна 80-140 °С.

При открытой системе подогрева мазута температура его должна быть ниже температуры вспышки на 10-15 °С.

В качестве искусственного жидкого топлива в котлах исполь­зуется мазут трех марок: М40, М100 и М200 - тяжелый остаток перегонки нефти, получающейся после отделения из нее легких фракций (бензина, керосина, легроина и д.р.). Мазут — малозольное и почти безводное топливо. Его классифицируют по со­держанию в нем соединений серы и по вязкости.

Газообразное топливо представляет собой смесь горючих (во­дорода Н₂ углеводородов метанового ряда, тяжелых углеводоро­дов СН₂, сероводорода H₂S и оксид углерода СО), небольшого количества негорючих газов.

Газообразным топливом для котельных является природный газ. Его делят на две большие группы:

1) газ из чистогазовых месторождений

2) газ из газоконденсатных месторождений

Непосредственно в местах добычи его очищают от механических примесей, осушают, затем отправляют к потребителям. Природный газ имеет высокую теплоту сгорания до 50 МДж/м³, и в основном состоит из метана СН₄ (85-98%) в зависимости от месторождения.

11.Расчёты горения топлива

Процесс горения топлива – это совокупность химических реакций окисления, его горючих элементов. Сопровождается значительным выделением теплоты и света. При организации этого процесса стремятся создать условия, при которых происходит наиболее полный переход химически связанной энергии в теплоту продуктов сгорания. Для процессов горения необходим окислитель, которым является кислород. Скорость химической реакции горения возрастает с увеличением температуры, поэтому в топках котла стараются поддержать высокий уровень температуры и обеспечить не прерывный подвод окислителя. Для эффективного горения топлива необходимо определить условия. В зависимости от условий будет наблюдаться полное или частичное окисление топлива. При полном окислении топлива продукты сгорания не могут реагировать с окислителем, а значит, и выделять теплоту. Продуктами полного окисления являются высшие окислы: СО₂, SO₂(SO₃), Н₂О, …

При неполном горении возможны 2 случая: не все рабочие элементы окисляются или при горении образуются продукты, которые в дальнейшем могли бы участвовать в химических реакциях. Неполное горение может быть связано с недостаточной подачей окислителя, неравномерным поступлением воздуха и топлива и т.д. Наибольшее количество теплоты выделяется при полном горении топлива.

Количество воздуха, необходимое для полного сгорания 1 кг твёрдого или жидкого топлива, или для 1 м³ газообразного топлива, при условии, что весь кислород, содержащийся в воздухе, среагировал с топливом, называется теоретически необходимым.

Для полного сгорания топлива необходимо подавать в топку воздуха больше, чем

Соотношение действительного расхода воздуха к теоретическому расходу называется коэффициентом избытка воздуха.