20.1.3 Определение сухой, горючей и рабочей массы топлива

Твердое топливо содержит рабочую влагу, состоящую из внешней и внутренней воды, минеральные примеси и органические вещества. Топливо в таком агрегатном состоянии называют рабочей массой. В производственных условиях важно знать тепловую ценность топлива, его состав или количество балласта в нем.

Если топливо искусственно высушить при температуре несколько выше 100°С, то влага будет полностью удалена, такая масса топлива называется абсолютно сухой, в ней содержатся только минеральные примеси и органические вещества. Абсолютно сухое топливо нестабильно, очень гигроскопично, жадно поглощает воду из окружающей атмосферы и постепенно доходит до воздушно-сухого состояния.

Масса топлива, содержащая в своем составе только органические вещества, называется горючей. Чтобы судить о ценности топлива, особенно важно знать состав его горючей массы.

20.1.5 Тепловая ценность топлива

Основной параметр, определяющий ценность топлива, – теплота сгорания, т. е. количество тепла, которое выделяется при полном сгорании единицы массы или единицы объема топлива (для твердого и жидкого – 1 кг, а для газообразного – 1 м³). Теплота сгорания обозначается символом Q. Энергия измеряется джоулями (дж). Джоуль есть работа силы в 1 ньютон (н) на пути в 1 м. 1 кал = 4, 1868 дж.

Основными горючими элементами топлива являются углерод и водород. При полном сгорании углерода образуется углекислый газ, а водорода – вода, реакции сопровождаются большим выделением тепла.

Так, при сгорании 1 кг углерода выделяется 8140 ккал тепла, или 34080,55 кдж, а при сгорании 1 кг водорода выделяется 34100 ккал тепла, или 142759,88 кдж.

При сгорании водорода такое количество тепла получается в том случае, когда в продуктах сгорания вода будет находиться в капельножидком состоянии (вода – жидкость). В реальных производственных условиях вода, образовавшаяся от сгорания водорода топлива, и влага, содержащаяся в топливе, превращаются в пар, который выбрасывается с продуктами сгорания в атмосферу. На превращение воды в пар затрачивается часть тепла.

В связи с изложенным различают высшую и низшую теплоту сгорания. получают, когда в продуктах сгорания остается вода, а когда вода, полученная от сгорания водорода и содержащаяся в топливе, превращается в пар.

Если нужно подсчитать низшую теплоту сгорания горючей массы топлива, т. е. , то берут состав топлива в процентах в горючей массе, воды в этом случае не будет (горючая масса воды и золы не содержит).

Теплота сгорания газообразного топлива также определяется как сумма теплот, полученных от сгорания отдельных составляющих газа.

Для удобства сравнения отдельных видов топлива введено понятие условного топлива. За единицу такого топлива принят донецкий уголь, дающий при своем сгорании 7000 ккал/кг, или 29307,6 кдж/кг, а для газообразного топлива – газ, дающий 7000 ккал/м³. Для перевода любого топлива в условное нужно теплоту сгорания данного топлива разделить на 7000; частное от деления называется калорийным эквивалентом.