14.7.Топливо, его состав и продукты сгорания

Топливо – горючее вещ-во, используемое в кач-ве источника теплоты в энергетических, промышленных и отопительных уст-ках.

По агрегатн сост-ю Т. делится на твердое, жидкое, газообразное. В завис-ти от способа получ-я: естественное (в том виде, в котором получено при добыче), искусственное (полученное в рез-те технологической переработки естественного топлива) и топливные отходы (в рез-те технологической перераб-ки естеств топлива в искусств).
Тв. топливо	жидкое	газ
естественное
Дрова, торф, бурый,кам. уголь, антрациты, гор. сланцы	нефть	Природный газ
искусственное
Брикеты, кокс металлургич кокс литейный	Моторное топливо – прод-ты перегонки нефти, спирты, синтет. жидкое топливо	Генерат. газ, газ подземной газиф-и углей
Топливные отходы
Отходы углеобогащения, отходы газовых заводов, древесные отходы (щепа, опилки)	Мазут, кислый гудрон	Доменный газ, коксовый газ, газы нефтепереработки

Топливо разделяют на местное и дальнепривозное. Местным - топливо, которое экономически нецелесообразно перевозить на большое расстояние из-за его низкого качества или небольшого масштаба добычи (торф, бурый уголь, сланцы и др.), дальнепривозным — высококачественное твердое и жидкое топливо (антрацит, каменный уголь, мазут), которое может перевозиться на большие расстояния.

Состав тв. топлива

Эл. Состав топлива – сумма хим эл-тов и соединений, входящих в топливо и задаваемых в % к массе 1 кг топлива.

С + Н + Sл +О +N+A+W = 100%.

Горючая часть: С, Н, Sл

Балласт – негорючая часть топлива: О, N, A, W

• С и Н – самая ценная часть топлива, т.к. при их сгорании выд-ся значит кол-ва тепла.

Углерод содержится в значительном количестве в топливе всех видов: древесине и торфе 50 — 58%, , в мазуте 84—87% (в процентах на горючую массу топлива).

Содержание Н в процентах от горючей массы топлива составляет: в дровах и торфе до 6, бурых каменных углях 3,8 — 5,8, в мазуте 10,6 — 11,1.

• Кислород О, содержащийся в топливе, является балластом. Не будучи теплообразующим элементом и связывая водород топлива, кислород снижает теплоту его сгорания. Содержание в топливе – до 40%

• Sл=Sорг+Sколчед

Sл составляет часть серы, полное ее кол-во складыв-ся из летучей и сульфатной.

Sобщ= Sл+ Sс= Sорг+Sколчед+ Sс

Sс в горении не участ-ет.

Содержание S не желат-но, т.к. в рез-те ее горения обр-ся сернистый газ, кот соединяясь с водяными парами дымовых газов, образует сернистую к-ту, вызывающую коррозию пов-ей нагрева котла и загрязняет атмосферу

• Азот N также является балластной инертной составляющей топлива, снижающей процентное содержание в нем горючих элементов. При сгорании топлива азот выделяется в свободном состоянии и удаляется с продуктами горения. Содержание в топливе 1-2%

• Зола (А) – смесь различных негорючих мин вещ-в. Зола и зольность топлива в целом влияют на процесс горения отрицательно. Наиб зольность – сланцы, наим зольность – дрова. Газообр и жидкое топливо содержат незначит кол-во золы.

• Влага (W) топлива складывается из внешней (механической), вызванной поверхностным увлажнением кусков топлива и заполнением влагой пор и капилляров, и равновесной (гигроскопической), которая устанавливается в материале при длительном соприкосновении с окружающим воздухом. Наличие влаги не желательно.

• Летучие вещ-ва и кокс. Если нагревать топливо без доступа воздуха, то под воздействием высокой температуры (от 200 до 800°С) происходит разложение его на газообразную часть — летучие вещества (водород, метан, тяжелые углеводороды, и др) и твердый остаток—кокс. Выход летучих относят к горючей массе топлива и обозначают Y^г%. Чем топливо старше по возрасту, тем меньше выход летучих и выше температура начала их выделения. Чем больше выход летучих, тем ниже температура воспламенения и легче зажигание топлива и тем больше поверхность фронта пламени. Кокс, оставшийся после полного выделения летучих, состоит из углерода и минеральных топливных примесей. В зависимости от вида термически разложенного топлива кокс может быть порошкообразным, слипшимся, спекшимся, сплавленным.

В топочной технике различают рабочую, сухую, горючую и органическую массы топлива. Под рабочей массой топлива понимают топливо в том виде, в каком оно поступает к потребителю.

Состав рабочей массы топлива выражают так:

С^р + Н^р + Sл^р +О^р +N^р+A^р+W^р = 100%.

Внутр баллст(О и N) не зависит от способа добычи, транспорт-я и хран-я

Внешн балласт (А и W) зависит.

Состав горючей массы топлива выражают так:

С^г + Н^г + Sл^г +О^г +N^г = 100%. Не содержит внешнего балласта.

Состав сухой массы топлива выражают так:

С^с + Н^с + Sл^с +О^с +N^с +A^с = 100%. Не содержит влаги.

Состав органической массы топлива выражают так:

С^о + Н^о + Sорг^о +О^о +N^о = 100%. Не содержит внешнего балластаи Sколч.

Жидкое топливо

Сырую нефть как топливо не используют. Ее предварительно перерабатывают и получают различные топлива (бензин, керосин, лигроин) и разнообразные масла. Остаток от переработки сырой нефти — мазут и является топливом для котлов.

В составе мазута преобладают пред и непред углеводороды, незначит содерж-е А и W.

В зав-ти от сод-я S:1)малосернистые до 0,5%, 2) сернистые до 2%, 3) высркрсернистые 3,5-4,3%. Марки топочного мазута: М40, М100, М200. Марка опред-ся пред-ой вязкостью при 353К. Кач-во мазута хар-ся вязкостью, тем-ой застыв-я и вспышки, теплотой сгор-я, сод-ем серы.

Газообр топливо –смесь различных горючих и негорючих газов.

Состав газообр топлива:_ƩС_nН_2n+1+С_nН_2n+Н₂+СО+Н₂S+O₂+N₂+CO₂=100

Горюч.часть: 1)предельные углеводороды( ) 2)непред углеводороды ( ) 3) водород (окись углерода, сернистый водород)

Негор часть: N₂, O₂, углек газ

Прир газ чистых газовых месторожд-ий хар-сявысоким сод-ем углеводородов(метан), малым сод-ем балласта. Попутный газ хар-ся повыш сод-ем высших углеводопрод

Прод-ты сгор-я тв и жидк. топлив: при коэф-те изб-ка воздуха α=1: 1)сухие 3хатомные газы СО₂, SO₂ 2)водяной пар 3)азот. Притем-ре прод-ов сгор-я ниже тем-ры точки росы вод пар конденсир-ся.

Если α>1, то в прод-ах сгор-я присутствует избыточный воздух(т.е. дополнительное кол-во N₂ и O₂)и водяные пары, вносимые с этим воздухом.

Прод-ты сгор-я газ. Топлива. При полном сгорании горючих составляющих газообр топлива(СО, , Н₂, Н₂S) образ-ся СО₂, SO₂, H₂O.

14.8. Описать аварийные ситуации, при которых автоматика котлоагрегата должна остановить подачу газообразного топлива в топку. В проектах котельных должны предусматриваться защита оборудования (автоматика безопасности), автоматическое регулирование, контроль, сигнализация и управление технологическими процессами котельных.

Для паровых котлов, предназначенных для сжигания газообразного или жидкого топлива, независимо от давления пара и производительности следует предусматривать устройства, автоматически прекращающие подачу топлива к горелкам при:а) повышении или понижении давления газообразного топлива перед горелками;б) понижении давления жидкого топлива перед горелками, кроме котлов, оборудованных ротационными горелками;в) уменьшении разрежения в топке;г) понижение давления воздуха перед горелками для котлов, оборудованных горелками с принудительной подачей воздуха;д) погасании факелов горелок, отключение которых при работе котла не допускается;е) повышении давления пара при работе котельных без постоянного обслуживающего персонала;ж) повышении или понижении уровня воды в барабане;и) неисправности цепей защиты, включая исчезновение напряжения, только для котельных второй категории. Для водогрейных котлов при сжигании газообразного или жидкого топлива следует предусматривать устройства, автоматически прекращающие подачу топлива к горелкам при:а) повышении или понижении давления газообразного топлива перед горелками;б) понижении давления жидкого топлива перед горелками, кроме котлов, оборудованных ротационными горелками;в) понижении давления воздуха перед горелками для котлов, оборудованных горелками с принудительной подачей воздуха;г) уменьшении разрежения в топке;д) погасании факелов горелок, отключение которых при работе котла не допускается:е) повышении температуры воды на выходе из котла;ж) повышении или понижении давления воды на выходе из котла;к) неисправности цепей защиты, включая исчезновение напряжения, только для котельных второй категории.Примечание. Для котлов с температурой воды 115 °С и ниже при понижении давления воды за котлом и уменьшении воды через котел автоматическое прекращение подачи топлива к горелкам не предусматривается.