Теплота сгорания топлива

Теплота сгорания – это количество теплоты, выделившееся при полном сгорании 1 кг твердого или жидкого топлива.

Теплота сгорания измеряется в кДж/кг (ккал/кг)

Различают следующие виды теплоты сгорания:

Q_б – по бомбе, Q_н – низшая, Q_в – высшая.

Q_б определяется опытным путем в калориметрической установке, где навеска топлива сжигается в металлическом сосуде (бомбе), заполненном кислородом.

Q_н и Q_в определяются расчетным путем.

Высшая теплота сгорания учитывает теплоту конденсации водяных паров, содержащихся в продуктах сгорания топлива (дымовых газах). Водяные пары образуются в процессе горения из влаги топлива, а также при соединении водорода с кислородом. Следовательно, чем больше в топливе водорода и влаги, тем больше разница между Q_в и Q_н.

Низшая теплота сгорания теплоту конденсации водяных паров не учитывает, ее можно определить по формуле

Q_н= , кДж/кг

В котлоагрегатах нельзя допускать понижение температуры уходящих дымовых газов до температуры точки росы, при которой начинается конденсация водяных паров. В противном случае хвостовые поверхности нагрева котлоагрегата (особенно воздухоподогреватель) будут подвергаться низкотемпературной коррозии вследствии выпадения на них росы. Эта коррозия будет значительно усиливаться при наличии в дымовых газах SO₂. Для определения температуры точки росы необходимо знать парциальное давление водяных паров в дымовых газах. Температура уходящих дымовых газов должна быть несколько выше температуры конденсации водяных паров (точки росы).

В России все расчеты ведут по низшей теплоте сгорания, так как традиционно в России использовались низкосортные влажные топлива, для которых величины Q_в и Q_н существенно отличаются.

Поскольку топливо разделяется на массы, то и теплота сгорания относится к той или иной массе. Для перевода теплоты сгорания из одной массы в другую применяются коэффициенты, приведенные выше. Низшую теплоту сгорания рабочей массы твердого и жидкого топлива можно определить по эмпирической формуле Менделеева Д.И.

, кДж/кг

Условное топливо

Для сравнения различных видов топлив по их энергетической эффективности вводится понятия условного топлива.

Условным называется топливо, имеющее теплоту сгорания 7000ккал/кг (29330 кДж/кг).

Экономичность электростанций и котельных определяют по расходу условного топлива

,кг - расход условного топлива за определенный период, где B – расход натурального топлива, кг; - теплота сгорания натурального топлива, кДж/кг; Q_усл – теплота сгорания условного топлива; - тепловой эквивалент данного натурального топлива.

Приведенные характеристики топлива

Это влажность, зольность, сернистость, отнесенные к единице низшей теплоты сгорания рабочей массы топлива.

Приведенная влажность ,

Приведенная зольность ,

Приведенная сернистость ,

Топливо считается сухим при W^п < 0,7 и высоковлажным при W^п > 5. Топливо считается малозольным при А^п < 0,95 и высокозольным при А^п > 4.

Выход летучих

При нагревании твердого топлива без доступа воздуха, т.е. при сухой перегонке, горючая масса топлива разрушается и из нее выделяются летучие вещества объемом V^л. Летучие состоят из водорода, окиси углерода, метана и других углеводородов. В состав летучих входят также кислород и азот. Летучие хорошо горят. При сухой перегонке при температуре 500-550⁰C из топлива выделяется смола, при дальнейшем повышении температуры смола испаряется и пары смол переходят в летучие. Сухая перегонка заканчивается при температуре 1000-1100 ⁰С. Твердый остаток сухой перегонки называется коксом, который состоит из углерода и спекшейся золы.

Большой выход летучих у дров, торфа, сланцев и некоторых ископаемых углей. Эти топлива легко воспламеняются и горят пламенем видимым и большим по размеру.

Топливо с малым выходом летучих, т.е. кокс, антрациты, тощие каменные угли трудно воспламеняются и горят практически без пламени.

Выход летучих зависит от возраста топлива и с увеличением возраста выход летучих уменьшается, одновременно увеличивается содержание углерода в топливе.

Содержание летучих и углерода в отдельных видах топлива:

Дрова V^л =85%, С^р=50%

Торф V^л =70%, С^р=55%

Бурый уголь V^л =50%, С^р=65%

Каменные угли жирные V^л =40%, С^р=75%

Тощие каменные угли V^л =15%, С^р=90%

Антрациты V^л =2-10%, С^р=90-95%

Таким образом, по выходу летучих ископаемые угли делятся на бурые, каменные, антрациты и полуантрациты.

Каменные угли в зависимости от выхода летучих классифицируются на марки, обозначаемые буквами:

Д – длиннопламенный V^л=40%

Г – газовый V^л=35%

Ж – жирный V^л=30%

К – коксовый V^л=25%

СС – слабо спекающийся V^л=15%

Т – тощий V^л=10%

Бурые угли классифицируются в зависимости от влажности и имеют следующие марки: Б1 - W^р> 40%; Б2 - W^р= 30 - 40%; Б3 - ^р< 30%

Марки антрацитов и полуантрацитов имеют обозначение: А, ПА.