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 S_o, колчедана S_к и сернистых солей в виде сульфатов CaSO₄, FeSO₄ и др. Органическая и колчеданная сера могут гореть и их объединяют в летучую серу S_к + S_o = S_л . 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).

С^р + H^р + O^р + N^р + S^р_л + А^р +W^р = 100 % - рабочее тело (по массе)

Если топливо осушить, т.е. удалить влагу, то получится:

С^с + H^c + O^c + N^c + S^c_л + А^с = 100 % - сухая масса топлива

Элементный состав сухой массы топлива используется для определения засоренности его золой.

Условно удалив из сухой массы топлива минеральную часть, получится:

С^Г + H^Г + O^Г + N^Г + S^Г_л + = 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.

4. 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:

Q^Р_Н = 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:

Q^Р_Н = 119000 кДж/кг, Q^Р_В = 141500 кДж/кг.

Сера S

Является третьим и весьма нежелательным элементом топлива. Ее содержание колеблется от 0 до 5…6 %.

Теплотворная способность серы Q^Р_Н = 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.