1. Топливо и его горение

Топливом называют горючие вещества, взаимодействие которых с кислородом воздуха сопровождается выделением теплоты и света.

Технологическим топливом считают топливо, сжигаемое в заводских печах, топках сушилок и других установках для использования тепла в технологических процессах производства.

Рабочее топливо – топливо в том виде, в каком оно поступает в топки и в печи для сжигания. Используется во всех теплотехнических расчетах.

Виды топлива по происхождению: природное и искусственное, по агрегатному состоянию: твердое, жидкое и газообразное.

Состав топлива

характеризуется содержанием в нем отдельных химических элементов и веществ и выражается в процентах.

В состав рабочей массы твердого и жидкого топлива входят следующие элементы: – углерод, – водород, – сера, – азот, – кислород, – зола, – влага.

Верхние индексы «р» обозначают рабочую массу топлива. Количественное содержание отдельных элементов рабочей массы твердого и жидкого топлива выражается в процентах по массе.

Газообразное топливо представляет собой смесь различных горючих и негорючих газов: горючие – метан CH₄, этан C₂H₆, пропан C₃H₈, бутан C₄H₁₀, пентан C₅H₁₂, оксид углерода CO, водород H₂ и др.; негорючие – азот N₂, углекислый газ CO₂.

В отличие от твердого и жидкого состав газообразного топлива выражается в процентах по объему.

Горение топлива представляет собой процесс окисления горючих составляющих топлива кислородом воздуха.

Расчет горения топлива производят на единицу топлива: на 1 кг твердого или жидкого топлива или на 1 м³ природного газа.

Теплотой сгорания топлива называется количество теплоты, выделяющейся при полном сгорании единицы топлива (при нормальных физических условиях: температуре – 0 °C и давлении – 0,1013 МПа).

Теплота сгорания топлива определяется в калориметрической установке или рассчитывается по составу топлива. В теплотехнических расчетах за основной показатель качества топлива принимают низшую рабочую теплоту сгорания , которая не учитывает теплоту конденсации водяных паров, образующихся при сгорании топлива.

Теплота сгорания различных видов топлива составляет:

– твердого топлива – 21…29 МДж/кг топл.;

– газообразного топлива – 32…38 МДж/м³ топл.;

– жидкого топлива – 38…44 МДж/кг топл.

В цементной промышленности для обжига цементного клинкера, сушки сырья и добавок применяется твердое, жидкое и газообразное топливо.

1.2. Характеристика топлива

Характеристика топлива включает следующие показатели: химический состав, теплоту сгорания, расход воздуха на горение, выход продуктов горения, жаропроизводительность (теоретическую температуру горения) и содержание CO₂+SO₂ в сухих продуктах горения (RO₂^max).

2. Твердое топливо

К основным видам твердого топлива, используемого в цементной промышленности, относятся каменные и бурые угли, горючие сланцы. В России преимущественно применяется каменный уголь, поэтому ниже приводятся данные именно по этому топливу. Для твердого топлива в зависимости от состава различают рабочую, сухую, горючую и органическую массы.

Рабочая масса – индекс С^р

Сухая масса – индекс С^с

Горючая масса – индекс С^г

Органическая масса – индекс С^о

Каменный уголь – характеристика горючей массы:

1. содержание:

• углерод – 75…90%,

• водород – 4…6%,

• кислород – 2…15%,

• летучие – 10…50%,

• зольность – 13…22% (сухой массы),

• влажность – 5…15% (природной рабочей массы),

• RO₂^max = 18,0…19,3%;

2. теплота сгорания = 31…35 МДж^/кг;

3. жаропроизводительность = 2020…2120°С;

4. теоретический расход воздуха на 1 кут – 7,63 нм³;

5. выход продуктов горения на 1 кут – 7,92 нм³.