6. Теплотехнические характеристики топлива

К теплотехническим характеристикам топлива относятся теплофизические свойства, которые оказывают существенное влияние на процесс горения, эксплуатацию топок, камер сгорания и устройств для транспортировки, хранения и подготовки топлива к сжиганию: содержание горючих веществ, влаги, минеральных примесей, удельную теплоту сгорания, физико-механические характеристики (плотность, вязкость и др.). Для твёрдого топлива важными характеристиками являются также выход летучих веществ, свойства кокса и золы.

Состав и основные теплотехнические характеристики топлива приведены в Приложении (табл. П 1-4).

6.1. Влажность топлива

Влага топлива подразделяется на внешнюю (свободную) и внутреннюю (связанную).

Внешняя влага, в свою очередь, делится на поверхностную и капиллярную.

К поверхностной, или механически удерживаемой, влаге относят ту часть воды, которая, попадая в топливо из подземных и грунтовых вод или атмосферных осадков, осаждается на поверхности частиц топлива. Очевидно, что количество поверхностной влаги зависит от удельной поверхности частиц топлива (чем меньше размер кусков, тем больше удельная поверхность) и свойств этой поверхности, в первую очередь, её способности к смачиванию. Поэтому измельчение твёрдого топлива целесообразно лишь после транспортировки с места добычи к месту потребления. Количество поверхностной влаги обычно не превышает 3÷5 % массы топлива.

Капиллярная влага находится в капиллярах и порах частиц топлива. Поры с диаметром более 10^-5 мм заполняются при прямом контакте с водой, в порах с меньшим размером возможна конденсация влаги из воздуха. Её содержание зависит от водоносности месторождения и атмосферных условий в период транспортировки и хранения топлива. С повышением степени углефикации (содержания углерода в топливе) количество капиллярной влаги уменьшается.

Внешняя влага может быть удалена механическими средствами и тепловой сушкой.

К внутренней относят коллоидную и гидратную влагу.

Коллоидная влага является составной частью органической массы топлива. Её количество зависит от вида топлива и его химического возраста. По мере увеличения степени углефикации содержание коллоидной влаги уменьшается. (В торфе и бурых углях 10÷15 %, в молодых каменных углях 3÷6 %, в старых углях и антрацитах 0,5÷1 %.). Коллоидная влага удаляется в процессе сушки при температуре 102÷105 ˚С.

Гидратная, или кристаллизационная, влага химически связана с минеральными примесями топлива и образует соединения минеральных веществ с водой, например, силикаты Al₂O₃·2SiO₂·2H₂O, Fe₂O₃·2SiO₂·2H₂O, сульфаты CaSO₄·2H₂O, MgSO₄·2H₂O (так называемые кристаллогидраты) и др. Содержание гидратной влаги в топливе обычно невелико. Она становится заметной лишь в многозольном топливе. При сушке топлива гидратная влага, в отличие от коллоидной, не испаряется. Она выделяется только при дегидратации в процессе термического разложения топлива при температуре 600 °С и выше.

Технической характеристикой, отражающей содержание в топливе влаги, является влажность W^r_t . Она определяется по изменению массы топлива в результате сушки при температуре 102÷105 °С в стандартных условиях и выражается в процентах от начальной навески топлива. Так как при сушке вода из гидратов топлива не выделяется, то влажность меньше действительного содержания влаги W на величину кристаллогидратной воды W_гидр, т.е. W^r_t = W–W_гидр. Однако это расхождение незначительно.