6.1 Пальне для теплогенеруючих установок

           Паливом називають речовину, що при певних умовах виділяє велику кількість теплової енергії, яка використовується у різних галузях народного господарства, для отримання водяної пари або гарячої води систем опалення, вентиляції, гарячого водопостачання та виробництва електроенергії. Паливо буває горюче (пальне) ірозщеплююче (процес розщеплення).

Залежно від фазового стану реагуючих речовин хімічні реакції горіння поділяють на:

1) гомогенні - протікають в обсязі між компонентами, що знаходяться в одній фазі (газ і повітря);

2) гетерогенні - протікають на поверхні розділу фаз (вугілля або крапля мазуту і повітря).

Паливо для ТГУ поділяється на 3 типи:

-         тверде (вугілля, антрацит, сланці, торф);

-         рідке (мазут);

-         газоподібне ( природній газ).

Склад твердого і рідкого палива вказується в процентах від робочої маси:

 

C^p + H^p + S_л^р + О^p + N^p +A^p + W^p =100%,

 

де C^p – вміст вуглецю; H^p – вміст водню; S_л^р – леткої сірки; О^p – кисню; N^p – азоту; Ap – попелу; Wp – вологи.

         Перші три елементи – горюча частина, а решта – баласт.

         Склад газоподібного, як правило, виражається в процентах по об’єму:

 

 

H₂ + CO + H₂S + C_mH_n + CO₂ + SO₂ + N₂ +O₂ = 100%,

 

де H₂, CO, H₂S, C_mH_n – горючі гази (водень, оксид вуглецю, сірководень, вуглеводневі гази); CO₂, SO₂, N₂, O₂ – негорючі гази (вуглекислий газ, сірчаний газ, азот, кисень).

Важливою характеристикою палива є – теплота спалювання. Теплота спалювання – це кількість тепла, що виділяється при повному спалюванні 1 кг твердого (рідкого), або 1 м³ (за нормальних умов) газоподібного палива.

Теплота спалювання поділяється на вищу (Q^р_в) і нижчу теплоту спалювання(Q^р_н) .

Нижча теплота спалювання – це різниця вищої теплоти спалювання і теплоти конденсації пари продуктів згоряння (Q_w) .

 

Q^р_н = Q^р_в - Q_w.

 

Теплота спалювання кам’яного вугілля становить 18 – 30 МДж/кг, мазуту – 39 – 40 МДж/кг, природного газу 33 – 42 МДж/м³. Для змоги оцінювання витрати різних енергоресурсів введено поняття "умовного" палива, що має теплоту спалювання рівну 29,3 МДж/кг.

Горіння палива – це хімічний процес окиснення горючих елементів киснем повітря з виділенням теплоти.

За горіння палива гомогенні суміші палива і повітря (газоподібне паливо) забезпечують найбільший ефект горіння.

В продуктах повного спалювання палива міститься CO₂, SO₂, H₂О, N₂, O₂. За неповного спалювання: CO, H₂, C_mH_n …

Тепловий баланс ТГУ – це рівність між кількістю теплоти що надходить і витрачається. Він складається на 1 кг твердого (рідкого) або 1 м³ газоподібного палива.

 

Q^р_р = Q₁+ Q₂+ Q₃+ Q₄+ Q₅+ Q_6,

 

де Q^р_р – розрахункова (наявна) теплота, що подається в ТГУ разом із паливом (складається із вищої теплоти спалювання і фізичної теплоти палива Q_ф, що враховується за йогопідігріву); Q₁ – теплота, що витрачена на отримання пари, або гарячої рідини; Q₂ – теплота, що втрачається з викидними газами; Q₃, Q₄ – теплота, що втрачається від механічної, хімічної неповноти згоряння палива; Q₅ – втрати теплоти в навколишнє середовище; Q₆ – втрати тепла з фізичним теплом шлаку.

         Якщо віднести складники теплового балансу до Q^р_р і виразити їх долі в процентах то отримаємо:

 

q₁+ q₂ + q₃ + q₄ + q₅ + q₆= 100%

 

Втрати тепла із вихідними газами залежать від їх температури і кількості. Для зменшення цих втрат використовують водяні економайзери, що знижують температуру викидних газів.