Характеристики топлива

Важная характеристика горючей массы топлива - выход летучих веществ. Чем больше летучих веществ, тем больше при нагревании топлива выделяется горючих газов и тем проще воспламеняется это топливо и легче поддерживать постоянное горение. Для древесины и сланцев выход летучих веществ составляет 85-90%, для антрацитов - 3-4%, для бурого и каменного угля - 9-50%, для торфа 70%.

Теплота сгорания топлива - параметр, характеризующий его энергетическую ценность. Теплота сгорания равна количеству теплоты, которое может выделяться при полном сгорании 1 кг массы твердого или жидкого топлива или 1 м³ газообразного топлива при нормальных физических условиях. Теплоту сгорания измеряют в кДж или мДж на килограмм или кубометр.

Различают высшую и низшую теплоту сгорания.

Высшей теплотой сгорания Q^P_в называют количество теплоты, которое выделяется при сгорании топлива с учетом теплоты конденсации водяных паров, которые образуются при сгорании водорода и выпаривании влаги из топлива. Если от Q^P_в отнять значение теплоты конденсации водяных паров, получим низшую теплоту сгорания Q^P_в.

Для сравнения различных видов топлива при определении энергетических балансов, а также оценки топливных энергоресурсов все виды топлива по теплоте сгорания приводят к единому эквиваленту.

Условное топливо - единый эквивалент теплоты сгорания всех видов топлива. Расчетная теплота сгорания условного топлива равна:

(15.4)

Усредненные значения топливных эквивалентов основных видов топлива равны: для угля 0,72; природного газа 1,17... 1,2; нефти 1,43; мазута 1,3; торфа 1,4; дров 0,25.

Для влаги, золы и серы, находящихся в топливе, используют понятие «усредненные характеристики». Они равны содержимому соответствующего компонента в топливе, деленному на низшую теплоту сгорания топлива.

Зола включает минеральные примеси, попавшие в топливо в период его образования, а также частички породы, встречающиеся при добыче.

Неиспользованная часть топлива образует сгоревшие остатки, которые состоят из золы и шлака. Зола - порошкообразный негорючий остаток, получаемый в результате горения топлива.

Золу с температурой плавления 1200°С считают низкоплавкой, а более 1500°С -тугоплавкой. Плавкость золы зависит от ее химического состава.

Зольность топлива при анализе определяют на сухую массу путем закаливания при температуре 800-825°С (для жидких видов топлива 500°С) предварительно высушенной пробы для прекращения уменьшения массы. Зольность рабочей массы вычисляют по формуле:

100А^р = (1OO-W)A^C. (15.5)

Содержание золы в топливе колеблется в широких пределах.

В топливе имеется определенное количество влаги для его химического и физико-химического взаимодействия с твердой массой топлива. Общую влажность в твердом топливе условно разделяют на внешнюю и гидратную.

Влагу, которая оказалась в массе топлива во время его добычи, при хранении и транспортировке за счет грунтовых вод и из атмосферного воздуха, называют свободной внешней влагой. К ней относят собственную влажность и влажность, которая заполняет капилляры и поры массы топливного вещества, так называемую связанную влагу. К гидратной влаге относят коллоидную влагу топлива и влажность, которая является составной кристаллогидратов минеральных примесей топлива. Гидратная влага составляет небольшую часть воды, которая находится в топливе.

Максимальная влажность W^Pрабочей массы топлива достигает 50% и больше. На преобразование 1 кг воды, взятой при 0°С, в пар требуется израсходовать 2,5 МДж. Поэтому по содержанию влаги в топливе определяют не только возможность обеспечения эффективного процесса его сжигания, но и целесообразность использования данного горючего материала. Влажность находят высушиванием пробы при 105-110 С.

Серу, которая находится в топливе, разделяют на горючую, так называемую летучую серу Sл и негорючую Sh.Горючая сера состоит из органических S_op и колчеданных S_K соединений: Sл= Sop+Sk.

По содержанию серы нефть и мазут разделяют на три класса: малосернистые (содержание серы до 0,5%), сернистые - 0,51...2% и высокосернистые - больше 3,5%. При сгорании серы получается токсичный серный ангидрид SO₂ (в небольших количествах) - серный ангидрид SO₃. При полном сгорании серы выделяется 10,92 МДж:на 1 кг серы. Сернистые газы в соединении с водяным паром являются причиной коррозии металлических конструкций котла.