Сравнительные характеристики органических топлив

Для оценки эффективности использования топлив в парогенераторах важными теплотехническими характеристиками топлив являются: содержание и состав минеральных примесей, влажность, выход летучих, свойства коксового

остатка и величина теплоты сгорания. Определение этих характеристик входит в технический анализ топлива. Свойства топлива как горючего материала зависят от его химического состава, который определяется элементарным химическим анализом.

Твердое топливо

По химическому возрасту различают три стадии образования твердого топлива: торфяную, буроугольную и каменноугольную.

Древесина – это топливо, используемое преимущественно в мелких теплогенерирующих установках. Шире используются отходы деревообрабатывающего производства: горбыль, щепа, опилки и пр. Влажность свежесрубленных дров достигает 50%, полусухих – 35%, воздушно-сухих – 25%. Опилки обычно имеют влажность -45-50%. Дрова характеризуются высоким выходом летучих горючих веществ – до 85% и низкой зольностью – 1%. Следовательно балласт дров определяется в основном их влажностью, от которой и зависит их теплота сгорания. Теплота сгорания мало зависит от породы дров, что видно из таблицы. Балласт дров определяется в основном их влажностью, в сплавной древесине зольность повышается до 5%. Химический состав древесины приведен в таблице 1.

Табл.1

Порода дерева	С	Н	О	N	Выход летучих %	Теплота сгорания Ккал\кг
Лиственная	50,5	6,1	42,8	0,6	85	4460
Хвойная	51	6,15	42,25	0,6	85	4560

Рабочий состав и теплота сгорания древесных отходов (щепа, опилки) не отличаются от состава древесины, из которой они получены.

Торф по способу добычи подразделяют на три основных вида: машинно-формовочный, гидравлический и фрезерный. По своим свойствам торф, как топливо, близок к дровам. Торф является химически и геологически наиболее молодым ископаемым твердым топливом и обладает высоким выходом летучих (V^г =70%), высокой влажностью (W^р =40—50%), умеренной зольностью (A^р =5—10%), низкой теплотой сгорания 2000—2500 ккал/кг.

Уголь. Характеристики и состав твердого топлива, в том числе выход летучих, спекаемость кокса, оказывают сильное влияние на процесс горения угля. С увеличением выхода летучих и содержания в них более реакционно-способных газов воспламенение топлива становится легче, а кокс благодаря большей пористости получается более реакционно-способным. По этим свойствам каменных углей проводят их классификацию. Ископаемые угли подразделяются на три основных типа: бурые, каменные угли и антрацит.

Бурые угли. К бурым углям относят угли с неспекающимся коксом и высоким выходом летучих веществ - обычно более 40%- и с высшей теплотой сгорания рабочей массы без зольного угля, меньшей 5700 ккал/кг (23883 Дж/кг). Бурые угли характеризуются высокой гигроскопической и в большинстве случаев высокой общей влажностью, пониженным содержанием углерода и повышенным содержанием кислорода по сравнению с каменными углями. Вследствие сильной балластированности золой (А^р =15-25%) и влагой (W^p =20—35%) низшая теплота сгорания бурых углей пониженная МДж/кг и составляет 2500-3600 ккал/кг.

Каменные угли. К каменным углям относят угли с высшей теплотой сгорания рабочей массы без зольного угля большей 5700 ккал/кг (23883Дж/кг) и с выходом летучих более 9%. Основная масса их спекается. Часть их с выходом летучих веществ большим 42—45% (длиннопламенные) и меньшим 17% (тощие) - не спекается. Каменные угли обладают относительно меньшим балластом: А^р =5-15%, W^p=5—10% и более высокой теплотой сгорания 5500—6500 ккал/кг.

Сланцы. В некоторых регионах большое значение имеют горючие сланцы, добываемые открытым способом. Зольность сланцев очень большая и доходит до A^р=50-60%, влажность также повышенная W^р =l5—20%. Вследствие большого балласта их теплота сгорания низкая 1400—2400 ккал/кг при высокой теплоте сгорания горючей массы - (6500—8000) ккал/кг. Высокое содержание водорода в горючей массе H^г =7,5—9,5% обусловливает большой выход летучих у сланцев, достигающий 80—90%, и их легкую воспламеняемость.

Топливо с высокой зольностью и влажностью вследствие большого содержания внешнего балласта целесообразно использовать вблизи места его добычи для уменьшения непроизводительных транспортных расходов на перевозку большой массы золы и влаги. В этом смысле такие топлива принято называть местными. К ним, в частности, относятся некоторые бурые угли, как, например, подмосковные, башкирские, украинские, торф и сланцы.

В таблице 2 приведен элементарный химический состав горючей массы различных видов топлива.

Табл. 2

Состав горючей массы	Древесина	Торф	Бурый уголь	Каменный уголь Длиннопламенный/тощий	Антрацит	Сланцы
Углерод	51	58	64-77	75-80 88-90	90-93	60-65
Влажность	6	6	4-6	5-6 4-4,5	2-4	7-9
Кислород	42,5	33	15-25	10-16 3-4	2-4	10-17
Азот	0,5	2,5	1	1,5 1,5	1	1
Сера летучая	-	0,5	0,5-7,5	0,5-7 1-3	0,5-2	5-15