Лекция №4 Приведенные характеристики топлива.

Для сравнения экономичности котлов сжигающих различное топливо введено условное топливо.

Q^р_н.(усл.)= 29, 3

Для оценки массовых расходов влаги, золы и серы существуют приведенные характеристики:

1. 

Если W^п< 0.75, то топливо маловлажное, если жеW^п> 2 – высоковлажное.

2. 

Если А^п< 1, то топливо малозольное, а если А^п> 4 – высокозольное.

3. 

Если S^п> 0, 05 – мазут высокосернистый, еслиS^п> 0.2 – высокосернистый уголь.

Изменение характеристик топлива:

Топливо	Сг, %	Oг, %	Нг, %	Vг, %	Qнв, %
Дерево	50 93	43 2	6 2	85 4	10 26 23
Торф
Б.У.
К.У.
Ант.

Газовое топливо.

Состав:

СН₄ + ∑С_mH_n + CO + H₂S + H₂ + CO₂ + N₂ + SO₂ + O₂ = 100%

СН₄+ ∑С_mH_n+CO+H₂S+H₂– горючие вещества,

CO₂+N₂+SO₂+O₂– негорючие вещества.

Q_н^в= 0, 01^.(СН₄^.Q_СН4+ ∑С_mH_n^.Q_∑СmHn +CO^.Q _CO + H₂S ^. Q _H2S + H₂ ^. Q_Н2),

Природный газ.

Имеет органическое происхождение. Природный газ образовался в полостях земли при давлении более 200 атм.

Месторождения:

1. Тюменская область;

2. Республика Коми;

3. Южный Урал;

4. Ставрополье.

Состав:

СН₄ + ∑С_mH_n + CO₂ + N₂ = 100%.

СН₄ = 70-99%, ∑СmHn = 1-10%, CO₂ < 2%, N₂ < 14%.

Особенности:

1. Отсутствие внешнего балласта (влажность и зольность),

2. мало внутреннего балласта ( содержание азота менее 14%, а кислорода равно 0%),

3. содержание серы равно 0%,

4. высокая удельная теплота сгорания (Q^с_н.= 34-38,),

5. плотность ρ_г= 0, 7-0, 9,,

6. взрываемость не горит взрыв горит

С_низС_верх, %

7. токсичность за счет CO, H₂S

ПДК_CO= 0, 024%(предельная допустимая концентрация), ПДК_H2S= 0, 01%.

8. нет цвета и запаха. Для обнаружения природного газа в него вводят одерант в количестве 10 г на 1000 м³газа.

Попутный газ.

Образуется при добыче нефти, при резком снижении давления.

Состав:

СН₄= 40-60%, ∑СmHn= 25-35%,N₂= 20%.

Q^с_н.= 36-46

Подземный (генераторный) газ.

Воздух (О₂= 21%) генераторный газ + О₂

порода

угольный пласт

Во входном штреке происходит окисление С и Н: С + О₂= СО₂

Н₂ + О₂ = Н₂О

В выходном же штреке протекают восстановительные реакции:

СО₂+ С = СО

Н₂О + С = СО + Н₂

Состав:

СО = 15%, Н₂= 15%, СО₂ = 10%,N₂= 60%.

Q^с_н.= 4

Доменный газ.

воздух

зона активного горения С + О₂= СО₂

Состав:

СО = 30%, Н₂= 1%, СО₂ = 10%,N₂= 60%.

Q^с_н.= 4

Коксовый газ.

Получается при производстве кокса при t= 500 - 1000ºС.

Состав:

СН₄= 25%, Н₂= 45%,N₂= 5%.

Q^с_н.= 38

Жидкое топливо.

Природное топливо – нефть, имеющая органическое происхождение, представляет собой смесь жидких углеводородов. Добывается через скважины за счет собственного давления.

Месторождения:

1. Тюменская область;

2. Республика Коми;

3. Башкирия;

4. Татарстан;

5. Северный Кавказ.

Мазут – остаток нефтепереработки на нефтеперерабатывающем заводе = 25-40%.

t_кип= 200 – 250 – 300 – 350, ºС

бензин керосин дизельное топливо мазут

Состав мазута:

С^р= 84%, Н^р= 11%,S^р= 0, 3-3%, (N+O₂)^р= 0, 5%,W^р= 3%,A^р= 0, 1%.

Q^р_н.= 40.

Марки мазута:

1. Флотские Ф5, Ф12;

2. топочные М40, М100;

3. мартеновских печей МП.

Если S^р< 0.5%, то мазут малосернистый;

Если S^р= 0, 5-2%, то сернистый;

Если S^р> 2%, то высокосернистый.

Температурные характеристики:

1. Вязкость. Она влияет на продолжительность слива, на эффективность перекачивания насосами и на качество распыления форсунками. Условная вязкость: ВУ_t=, ºУВ. С ростом температуры вязкость снижается.

2. Температура застывания – температура, при которой мазут теряет свою текучесть.

Испытания на текучесть происходят так: в пробирку наливают мазут; охлаждают до определенной температуры; затем пробирку наклоняют (45º), если в течение минуты уровень жидкости в пробирке не стал параллелен горизонту, то мазут застыл. t_заст.= 10-40ºС

3. Температура вспышки – температура мазута, при которой его пары образуют горючую смесь, вспыхивающую при поднесении пламени. t_всп= 90-140ºС

4. Температура воспламенения – температура мазута, при которой пары воспламеняются и горят более 5 секунд. t_восп=t_всп+ 15ºС

5. Плотность ρ_маз= 0, 96 – 1, 05При эксплуатации влажность возрастает до 6 –15%, возникает эффект обводнения. В результате обводнения: а) снижаетсяQ^р_н (так как снижается концентрация горючих элементов), а значит растет расход топлива В; б) снижается температура пламени в топке, поэтому снижается паропоизводительность котла; в)растет объем водяных паровV_H2O, а значит растет температура уходящих газов, поэтому снижается КПД котла.

6. Зольность мазута очень мала A^р< 0, 1%, но она на 50% состоит из пятиокиси ванадияV₂O₅(t_пл= 700ºС). Она разрушает защитную окислительную пленку на поверхностях нагрева, открывая доступ кислорода к металлу, и начинается процесс ванадиевой коррозии.

защитная окислитель-ная пленка

Fe

пар

О₂V₂O₅

Топочные процессы.

С, Н, S– горючие элементы.

Горение – химический процесс окисления горючих элементов кислородом,

протекающий при высокой температуре, с высокой скоростью о сопровождающийся значительным выделением теплоты.

С + О₂= > СО₂+Q_c↑

2Н₂+ О₂= > 2Н₂О +Q_H2↑

S+ О₂= >SO₂+Q_S2↑

Горение
полное (образуются продукты СО2, Н2О,SO2)	неполное (дополнительно образуются СО, Н2, СН4)

Причины неполноты горения:

1. локальный недостаток окислителя: С + 0, 5О₂= > СО

2. температура газов < 1000ºС, либо > 2000ºС;

3. недостаточный контакт горючих элементов и окислителя.

Расчет процессов горения твердого (жидкого) топлива.

Топливо: С + Н + S+O+N+W+A= 100%

Топочные газы: (СО₂+ Н₂О +SO₂) + (СО + Н₂+ СН₄) +N₂+O₂^изб= 100%

Воздух: О₂ +N₂= 100%

Элементарные реакции горения:

1. горение С С + О₂= > СО₂М_О2^С= 2, 67

12 32 44

1кг 2, 67кг 3, 67кг

2. горение Н

2Н₂+ О₂= > 2Н₂О М_О2^Н= 84 32 36 1кг 8кг 9кг

3. горение S S + О₂ = > SO₂ М_О2^S =

32 32 64

1кг 1кг 2кг

Теоретический расход О­₂:

М_О2= М_О2^С + М_О2^Н + М_О2^S– М_О2^топл= 2, 67+ 8+–,

Теоретический объем воздуха – это то количество воздуха, которое необходимо израсходовать для полного сжигания 1 кг топлива, при условии, что весь кислород прореагировал с горючими.

С увеличением балласта Vº снижается

Vº = 3 – 6 – 10,

Б.У. Антр. Мазут