Характеристика твердого топлива

По агрегатному состоянию виды топлива разделяются на твердое,жидкое и газообразное.

Твердое топливо. К естественным видам твердого топли­ва относят дрова, торф, горючие сланцы, бурый уголь, каменные угли и антрациты.

Бурый уголь занимает по происхождению промежуточное по­ложение между торфом и каменным углем. Бурые угли отли­чаются от каменных меньшим содержанием углерода и боль­шим содержанием кислорода, обладают высокой зольностью. Бурые угли широко используют и как местное топливо, и как сырье для химической промышленности.

Каменные угли и антрациты характеризуются высоким содер­жанием углерода. Они по составу, по выходу и характеру кокса очень разнообразны. Угли подразделяют на классы в зависимос­ти от их возраста. Так, угли Донецкого бассейна подразделяют на длиннопламенные, газовые, паровично-жирные, коксовые, па­ровично-спекающиеся и тощие. Тощие угли занимают промежуточное положение между ка­менными углями и антрацитами. Начиная с длиннопламенных, в углях наблюдается повышенное содержание углерода и пони­женное содержание кислорода и водорода, а также постепенное уменьшение выхода летучих. Начиная с длиннопламенных, проч­ность и плотность кокса постепенно повышаются. Максимальную прочность и плотность имеет кокс, полученный из коксовых и паровично-спекающихся углей. Из тощих углей получают по­рошкообразный или слабоспекающийся кокс. Теплота сгорания каменных углей в пересчете на рабочую массу повышается (начиная от длиннопламенных) от 22 000 до 29 700 кДж/кг. Антрациты по сравнению с каменными углями содержат на­ибольшее количество углерода, по возрасту они являются наи­более старыми. Антрациты отличаются от каменных углей боль­шей плотностью, малой гигроскопичностью и высокой стойкостью к окислению. При сухой перегонке они выделяют очень неболь­шое количество летучих с остатком в виде неспекающегося кокса. Каменные угли и антрациты применяют для отопления котельных, печей и в качестве сырья для производства генера­торного газа. Смеси коксующихся и некоксующихся углей ис­пользуют для получения кокса.

К искусственному твердому топливу относят кокс — продукт сухой перегонки при 900—1000° С коксующихся каменных углей в коксовых печах. Различают кокс металлургический (доменный) с пористостью 45—50% и литейный (для плавки в вагранках) с пористостью 40%.

Одним из основных требований, предъявляемых к коксу, является высокая механическая прочность. Механическую проч­ность определяют в барабане диаметром 2 м и длиной 0,7 м, частота вращения которого 10 об/мин. В барабан загружают 410 кг испытываемого кокса. Спустя 15 мин после начала вращения барабана часть кокса высыпается из него. Чем выше механическая прочность кокса, тем больше получае­мый остаток, который называют барабанной пробой. Барабан­ная проба кокса среднего качества 310—320 кг. Одной из основных характеристик кокса является зависящая от пористости реакционная способность, по которой можно су­дить о способности кокса восстанавливать двуокись углерода: C + CО₂=2CО-Q.

Металлургический кокс является не только топливом, но и восстановителем, поэтому он должен иметь значительную реак­ционную способность. Литейный кокс является в основном толь­ко источником тепла (плавка в вагранке), следовательно, его реакционная способность должна быть ниже реакционной спо­собности металлургического кокса.