4. Котельні установки і теплогенератори

1. .Паливо і його характеристика

Програмні питання.

Загальні відомості про енергетичне паливо і його класифікація. Елементарний склад твердого, рідкого і газоподібного палива. Формули для перерахунку робочої маси палива на умовну і навпаки. Теплота згорання палива – вища і нижча. Поняття умовного палива. Тепловий еквівалент робочого палива. Економія паливно-енергетичних ресурсів.

Прочитайте

Л -1, ст. 159-165; Л -2, 130-145.

Теоретичні відомості

Вітчизняна енергетика розвивається переважно за рахунок електростанцій на органічному і ядерному паливі.

Органічним паливом називають речовини, які здатні активно вступати в реакцію з киснем і мають значне тапловиділення на одиницю маси.

Таким чином, паливо – це речовина, яка навмисно спалюється з метою отримання теплоти.

Паливо плвинно відповідати наступним вимогам:

• при згоранні виділяти якомога більшу кількість теплоти, тобто бути екомічно доцільним для використання; порівняно легко запалюватись і давати високу температуру при горінні.

• бути доступним для розробки.

• бути дешевим при використанні і не бути цінною сировиною для інших галузей.

• зберігати свої початкові властивості під час довготривалого зберігання.

• дуже важливим фактором є те, щоб у процесі горіння не утворювалися шкідливі для

навколишнього середовища речовини. шкідливі

Цим вимогам найбільш задовольняють речовини органічного походження: нафта, природні гази, вугілля, горючі сланці, торф.

За агрегатним станом паливо поділяється:

• тверде;

• рідке;

• газоподібне.

За походженням чи способом його видобування:

• природне, яке використо­вують в такому вигляді, в якому його видобуто;

• штучне, яке після видобування відповідним чином переробляють.

За призначенням:

• енергетичне;

• технологічне.

До енергетичного палива належать: антрацит, пісне вугілля, слабо спікливе кам’яне вугілля, торф природній газ, а також продукти переробки і збагачення інших палив. Усі низькі сорти палива можуть бути використані на теплових електростанціях в натуральному вигляді або після переробки.

До технологічного палива належать високосортне паливо і коксівне вугілля.

За місцем видобутку:

• місцеве;

• привізне.

До складу палива входить:

- пальна маса;

- волога і

- мінеральні домішки, що переходять під час згорання у попіл (золу).

Склад палива характеризується:

• масовим процентним вмістом хімічних елементів;

• вологістю W і

• зольністю А.

Робочим складом палива називають склад палива, у якому його подають у топку, до складу якого входять: вуглець (С);водень (Н);кисень (О);азот (N);сірка (S); зола (А);волога (W).

Подаючи хімічний склад палива в %, можна записати робочий склад:

склад сухої маси:

склад органічної маси:

Пальна маса.

До пальної маси входять елементи, що утворюють органічні речовини: вуглець (С), водень (Н); кисень (О), азот (N), сірка (S).

Склад пальної маси є її сталою характеристикою, яка не змінюється з коливанням вологості чи зольності. Чим більше в паливі пальної маси і менше баласту, тим вища його якість.

Вуглець є основною складовою палива. При повному згоранні 1 кг чистого вуглецю виділяється 33900 кДж теплоти. Частина водню, що входить до складу пального, сполучена з киснем палива й участі в згоранні не бере.

Під час горіння палива сірка переходить у сірчистий газ і, сполучаючись з парами води, утворює сірчисту кислоту .

Кисень і азот умовно віднесені до складу пальної маси. Вони є внутрішнім баластом, оскільки знижують процентний вміст пальної маси і охолоджують зону горіння.

Кількість елементів, що входять до органічної частини і їхнє масове співвідношення є порівняно сталими для кожного виду палива і залежить виключно від умов його утворення.

Баласт.

До баласту входять вода і мінеральні домішки, що переходять під час горіння у попіл. Баласт зменшує об’єм корисної частини палива, спричиняє додаткові витрати на транспортування, розмел, навантажувально-розвантажувальні операції, погіршує займистість і уповільнює процес горіння.

Волога в паливі шкідлива не лише тому, що вона зменшує об’єм корисної частини палива, а й тому, що в зоні горіння вона перетворюється в в пару. На утворення пари непродуктивно витрачається значна кількість теплоти, що виноситься відхідними газами. Волога сприяє самозайманню й вивітрюванню твердого палива під час його зберігання.

Основною тепловою узагальнюючою характерис­тикою палива є його теплота згоряння

Теплота згоряння – це кількість тепла (в кДж), що виділяється при спалюванні за нормальних умов 1 кг твердого чи рідкого палива або 1 м³ газоподібного палива.

Розрізняють:

• вищу і

• нищу теплоту згорання палива.

Вищою теплотою згорання палива називається кількість теплоти, яку одержують при повному згоранні одиниці маси палива без врахування теплоти, що витрачається на випаровування вологи.

Нижчою теплотою згорання палива називається кількість теплоти, яку одержують від одиниці маси робочого палива при умові, що вся волога, та, що є у паливі і та, що утворюється при згоранні водню не конденсується.

Теплоту згоряння палива визначають за допомогою калориметрич­ної бомби — стальної посудини, яка щільно закривається і здатна витримати тиск до 100 бар. У бомбу закладають наважку спресова­ного палива масою 1 г і спалюють його в атмосфері кисню при тиску 30 бар. Кількість виділеного при цьому тепла визначають за підвищенням температури води в калориметрі, в який занурена бомба. Оскільки водяна пара продуктів згоряння при цьому конденсується, в калориметричній бомбі визначають вищу теплоту згоряння.

Найнижчу питому теплоту згорання твердого і рідкого палива визначають, і досить точно, за емпіричною формулою Д.І.Менделєєва:

, кДж/кг

Найвищу питому теплоту згорання можна також визначити за формулою:

, кДж/кг

Нижчу теплоту згоряння для робочого складу палива визначають з вищої за формулою:

Економічні розрахунки, порівняння паливних пристроїв один з одним, і планування необхідно здійснювати на єдиній основі.

Тому введене поняття „ умовне паливо”.

Умовним паливом називають реальне паливо, теплота згорання якого:

МДж

Для переведення будь-якого палива в умовне користуються тепловим еквівалентом:

де - теплота згорання даного палива:

29,3 - теплота згорання умовного палива.

Питання для самоперевірки:

1. Що називають паливом?

2. Навести класифікацію органічного палива.

3. Що входить до складу палива?

4. Як визначити вищу і нижчу теплоту згорання палива?

5. Для чого введене поняття „ умовне паливо”?