4. Понятие о массах топлива. Элементарный состав.

Мы считаем, что органическое топливо состоит из отдельных несвязанных между собой элементов и описывается т.н. элементарным составом (только для твердых и жидких топлив)

C^p+H^p+S^p_o+k+N^p+O^p+W^p+A^p=100%

W – влага; А – зольность.

Индекс “р” обозначает «рабочая масса».Рабочим называют топливо в том виде, в котором оно используется для сжигания

“а” – аналитическая масса – масса топлива, у которого влага равна влаге воздуха. Аналитическую массу можно получить, если достаточно долго хранить пробу рабочего топлива в сухом помещении, а затем направить для анализа. Оставшуюся в топливе внешнюю и гигроскопическую влагу называют аналитической W^а:

C^а+H^а+S^а_o+k+N^а+O^а+W^а+A^а=100%

Индекс “С” – обозначает «сухая» - без влаги W:

C^С+H^С+S^С_o+k+N^С+O^С+A^С=100%

Индекс “г” – обозначает «горючая». Горючую массу топлива можно получить, условно удалив из горючей массы топлива содержащуюся в нем золу:

C^г+H^г+S^г_o+k+O^г+N^г =100%

Индекс “о” – обозначает «органическая». Органическую массу топлива можно получить, условно удалив из сухой массы топлива серу летучую и колчеданную (оставшаяся масса топлива будет содержать только органическую серу):

C^о+H^о+S^о_o+O^о+N^о =100%

В справочниках в основном даются значения в расчете на рабочую массу.

Характеристики основных элементов.

Газообразное топливо представляет собой механическую смесь горючих и негорючих газов:

C+H+S_o+k+N+O+W+A=100%

C+H+S_o+k – горючие составляющие;

N+O – внутренний балласт;

W+A – внешний балласт.

Углерод С – основная горючая составляющая топлива. Чем больше углерода в топливе, тем выше теплота сгорания, но тем хуже оно воспламеняется.

Водород Н – Водород является второй главной составляющей топлива, т.к. теплота сгорания Н превышает теплоту сгорания С больше, чем в 4 раза. Составляет от 1 до 25% в различных газообразных топливах; в твердых топливах его вообще немного, поэтому количество теплоты, выделяемой им при сгорании, невелико и тем ниже, чем больше геологический возраст топлива.

Сера S – содержится в топливе в трех видах: S=S_орг+S_кол+S_сульф=S_о+к+S_с. (орг - органическая, кол – колчеданная, сульф - сульфатная). SO₂ не сгорает и относится к слагаемым зольности А. Сера, входящая в состав органических и колчеданных соединений, может сгорать и выделять теплоту. Это содержание серы принято объединять и называть летучей горючей: S^г_л=S^г_о+S^г_к. S+O₂→SO₂+O₂→SO₃→H₂SO₄, т.е., если температура ниже температуры точки росы для паров серы, то не образуется серная коррозия.

Азот N – 0,5-3% - практически не окисляется и переходит свободном состоянии в продукты сгорания.

Кислород О – внутренний баланс топлива – 0,5-40%. Кислород находится в соединениях, и если он находится в соединении с серой S или азотом N, то он гореть не будет,=> снижается ценность топлива.

Зольность А – процентное содержание золы. Зола – минеральный остаток, получаемый при полном сгорании топлива. Она является продуктом разложения и частичного окисления минеральных примесей.

Зола, прошедшая стадию сплавления и разложения, и превратившаяся в сплавленную спекшуюся массу, носит название шлак.

, где А_пр – приведенная зольность; А^р – рабочая зольность.

W – влага – снижает тепловую ценность топлива, поскольку снижает теплоту сгорания, снижает температуру горения, увеличивает объем продуктов сгорания и т.п.

Приведенная влага W^пр = W^p/Q^р_н ·1000.

Аналитическая масса – масса топлива, влага которого находится в равновесном состоянии.