- •Топливо и его состав
- •Классификация органического топлива
- •Состав топлива
- •Состав твердого и жидкого топлива
- •Элементный состав топлива
- •Состав газообразного топлива
- •Теплота сгорания топлива (теплотворная способность)
- •Горение топлива
- •Расчеты горения топлива
- •Количество воздуха для горения
- •Состав и количество продуктов сгорания
- •Определение энтальпии продуктов сгорания
- •Определение температуры сгорания Различают: 1) калориметрическую
- •9. Камеры сгорания гту
- •Классификация гту
- •Классификация гту
- •13 Схема простейшей гту прерывистого горения (при постоянном объеме)
- •14 Показатели эффективности циклов гту
- •Термодинамический цикл гту с подводом теплоты при постоянном давлении
- •Термодинамический цикл гту с подводом теплоты при постоянном объеме
- •17 Сравнение идеальных циклов гту
Элементный состав топлива
|
Элементы топлива |
|||||||
Индекс |
С |
H |
O |
N |
S летучая |
А |
W |
|
|
|
|
|
|
S орг. |
S колч. |
|
|
о |
|
|
|
|
||||
г |
|
|
|
|||||
с |
|
|
||||||
р |
|
Сера в топливе может находиться в виде различных соединений: органических соединений So, колчедана Sк и сернистых солей в виде сульфатов CaSO4, FeSO4 и др. Органическая и колчеданная сера могут гореть и их объединяют в летучую серу Sк + So = Sл . Сульфаты не горят и являются балластом топлива.
S общая = S органическая + S колчеданная + S сульфатная
органические Fe S2 (серный колчедан) минеральные соли
соединения
S летучая
Минеральная часть в процессе сгорания не участвует и полностью переходит в золу.
Она состоит из солей алюминия Al, кремния Si и кальция Ca .
Влагу различают :
- гигроскопичную (химически связанную);
внешнюю (удерживается в топливе механически, при сушке испаряется).
Ср + Hр + Oр + Nр + Sрл + Ар +Wр = 100 % - рабочее тело (по массе)
Если топливо осушить, т.е. удалить влагу, то получится:
Сс + Hc + Oc + Nc + Scл + Ас = 100 % - сухая масса топлива
Элементный состав сухой массы топлива используется для определения засоренности его золой.
Условно удалив из сухой массы топлива минеральную часть, получится:
СГ + HГ + OГ + NГ + SГл + = 100 % - горючая масса топлива
Состав горючей массы ископаемого топлива зависит от характера и условий происхождения топлива и его геологического возраста. Этот состав позволяет более точно установить структуру топлива без воздействия на него внешних условий.
Органическая масса включает в себя только:
С0 + H0+ O0 + N0 = 100 % - органическая масса топлива
Пересчет топлива из одной массы в другую производится по следующим формулам:
горючая органическая
сухая органическая
рабочая органическая
сухая горючая
рабочая сухая
Х - содержание какого либо компонента в массе. Например, С:
Для практических теплотехнических расчетов используют элементный состав рабочего топлива, а составы сухой, горючей и органической массы служат для оценки отдельных характеристик топлива, сравнения различных сортов топлива.
Теплотехническая оценка элементов топлива
Углерод С
Является основным горючим элементом топлива. Его содержание на горючую массу составляет:
в древесине и торфе - 60…65 %;
в бурых углях - 67…72 %;
в каменных углях - 76…90 %;
в антрацитах - 92…94 %, т.е.
с увеличением геологического возраста твердого топлива содержание в нем углерода возрастает.
Состав жидких нефтяных топлив является достаточно стабильным и содержание в них углерода колеблется в узких пределах (86…87 %).
Углерод характеризуется высоким удельным тепловыделением:
QРН = 33600 кДж/кг.
Водород Н2
Является вторым важнейшим горючим элементом топлива. Его содержание на горючую массу составляет от 6,5 % (в древесине) до 1,5 % (в антрацитах). В нефтяных топливах содержание водорода колеблется в пределах 10…12 %,
Тепловая ценность водорода:
QРН = 119000 кДж/кг, QРВ = 141500 кДж/кг.
Сера S
Является третьим и весьма нежелательным элементом топлива. Ее содержание колеблется от 0 до 5…6 %.
Теплотворная способность серы QРН = 9000 кДж/кг,
При горении серосодержащего топлива в промышленных печах наряду с сернистым газом SO2 выделяется определенное количество сернистого ангидрида SO3 .
Наличие SO3 вызывает возникновение низкотемпературной (сернокислотной коррозии различного оборудования; кроме того, соединяясь с водяными парами, содержащимися во всех продуктах сгорания, вызывает сернокислотные дожди, загрязнение атмосферы.
Кислород О2 и азот N2
Являются нежелательными элементами топлива. Наличие их в топливе снижает содержание горючих элементов.
Кислород, кроме того, связывает часть горючих веществ в топливе и, тем самым, обесценивает его.
Азот в топливе способствует образованию в продуктах сгорания окислов азота, обладающих высокой токсичностью.
Кислород и азот принято называть внутренним балластом топлива. Содержание их в жидком нефтяном топливе незначительно (0,5 …1,75 %). В твердом топливе азота содержится лишь несколько процентов.
Минеральные вещества (зола)
Это негорючая часть топлива, которая остается после его полного сгорания, Содержание золы с топливе нормируется ГОСТами (в дизельном топливе 0,02 %, в мазуте - 0,3 %, в твердых топливах 30 % и более.
Зола является внешним балластом топлива, снижает содержание горючих элементов в топливе, вызывает дополнительные затраты на добычу и транспортировку, вызывает эрозивный износ оборудования. Содержание ванадия в золе может вызывать (при определенных условиях) появление высокотемпературной коррозии. Соли натрия являются катализатором сернокислой коррозии.
Влага
Относится к внешнему балласту, снижает содержание горючих элементов, снижает тепловую ценность топлива.
На 1 кг влаги расходуется 2,51 МДж/кг.