3. Классификация и состав топлива. Технические характеристики топлива. Условное топливо и его теплота сгорания рабочей массы. Тепловой эквивалент.

Состав топлива:

• Углерод С. Является основным горючим элементом топлива. Он определяет Q сгорания топлива. Теплотворная способность -около 8000 ккал или примерно 34 МДж/кг. 1 Ккал соответствует 4,19 кДж ( 1 ккал = 4,19 Кдж). В твердом топливе углерода содержится примерно от 50 до 90% (то топливо, которое сжигается в парогенераторе). Чем больше углерода в твердом топливе, тем больше тепла выделяется при его сгорании, но тем труднее он воспламеняется. В жидком топливе, в мазуте, углерода содержится приблизительно 80-85%.

• Водород Н. Имеет очень высокую теплоту сгорания, примерно 30 тысяч ккал/кг (125 Мдж/кг). Но в топливе его очень мало. В антраците меньше 1%, в мазуте – приблизительно 10-13%. Чем больше водорода в топливе, тем легче воспламеняется.

• Кислород О. Не горит, но поддерживает горение, внутренний балласт топлива. В антраците кислорода примерно 1%, а в мазуте – менее 1%.

• Азот N. Не горит, горение не поддерживает, однако, выделяясь при сгорании, он забирает часть тепла на свой подогрев. Также внутренний балласт. В топливе его достаточно мало: в мазуте и антраците меньше 1 %, а вуге – 1=2%

• Сера S. Вредное составляющее топлива. Из-за присутствия серы в топливе приходится увеличивать температуру продуктов сгорания на выходе из парогенератора, чтобы сера не оседала на трубах воздухонагревателей, чтобы не образовывалась коррозия. Часть серы сгорает. S имеет теплотворную способность < 2500 ккал/кг. В бурых углях серы содержится порядка 7%, в мазуте – в пределах от 0,5 до 2% и более. Подразделяют мазуты на малосернистые( 0,5% и менее), высокосернистые (более 2%) и просто сернистые.

• Зола А. Вредное состовляющее, балласт топлива, затрудняет его горение. Представляет собой твердый остаток после полного сгорания топлива. Расплавленную золу называют шлаком. Усложняет схему тепловой электростанции, так как требуется дополнительное оборудование для улавливания летучей золы и удаления шлака и золы с территории станции на золоотвалы. Кроме того, летучая зола истирает трубки парогенератора. В углях золы может содержаться от 7% и более, в горючих сланцах очень много золы, до 70%, в жидком топливе золы нет. Имеет низкую теплотворную способность.

• Влага W содержится в топливе в двух видах: поверхностная влага (зависит от атмосферных условий, осадков и т.п) и внутренняя влага (капиллярная). Количество внутренней влаги зависит от возраста топлива – чем старше он, тех меньше влаги. Наличие влаги в топливе затрудняет эксплуатацию данного вида топлива, особенно зимой (замерзает). Кроме того, при горении водорода, который входит в состав топлива, тоже образуется влага:

2Н₂+О₂=2H₂O

4кг + 32кг=36кг

1кг + 8кг=9кг

(На один кг водорода получается 9 кг. воды)

Идет затрата тепла на нагрев и испарение не только той влаги, что присутствует в топливе, но и при сгорании водорода (9H^Р+W^Р – должны испарить). На испарение одного килограмма воды требуется примерно 2500 кДж/кг, то общее количество тепла, которое требуется для испарения влаги:

Q=2500 · (9H^Р / 100+W^Р / 100) =25(9H^Р+W^Р) =225H^Р+25W^Р [кДж/кг]

Технические характеристики топлива.

Главная техническая характеристика – теплота сгорания. Теплотой сгорания топлива называют количество теплоты (КДж/кг, Ккал/кг), которое выделяется при полном сгорании 1 кг твердого или жидкого топлива или 1 м³ газа.

Для твердого и жидкого топлив различают Q сгорания высшую и низшую.

Тепловые рссчеты теплотехники, в т.ч. для парогенераторов и турбин выполняют, пользуясь .

твердого и жидкого топлива можно рассчитать, пользуясь формулой Менделеева:

,

при этом содержание элементов выражено в %.

Еще формулы:

, =>

Условное топливо:

Температура сгорания различны хтоплив различна и меняется в значительных пределах, поэтому для проведения сравнительных рассчтов ЭС, работающих на различных топливах, применяется т.н. условное топливо. Условным топливом называется толиво, которое имеет

= 7000 ккал/кг ( 29330 кДж/кг, т.к. 1 ккал = 4,19 Дж)

Для определения расхода условного топлива необходимо составить тепловой баланс, в котором t сгорания, полученное в результате сгорания нормального и условного топлива – равны.

Выход летучих.

- это уменьшение массы твердого вещества после выдержки его в течении 7 минут без доступа воздуха при t = 850C и отнесенное к горючей массе топлива. в состав летучих входят СО, Н₂, СН₄ (метан), SO₂ и т.д.

У антрацитов выход летучих <9%, у каменных углей 10-40%, у бурых углей 45-50%, торф – 70%.

После выхода летучих остается твердый остаток, кокс. Он может быть порошкообразным, слипшимся или спекшимся. По выходу летучих и виду кокса и происходит классификация каменных углей.

Классификация каменных углей.

• По выходу летучих и виду кокса:

• марки Д – длиннопламенный

• марки Г – газовый

• марки Ж – жирный

• марки К – коксовый

• марки ОС – отощеный стакающийся

• марки СС – слабо стекающийся

• По размеру кусков, поступающих на ЭС:

  • П (плита): более 100мм

  • К (крупный): 50-100мм

  • О (орех): 25-20мм

  • М (мелкий): 12-25мм

  • С (семечко): 6-13мм

  • Ш (штыб): меньше 6мм

  • Р (рядовой): размер неограничен (разный)

• По возрасту углей

  • Антрацит – самый старый уголь

  • Каменный уголь

  • Бурый уголь – самый молодой из углей.

• По физическому (агрегатному) состоянию

  • Твердое (уголь)

  • Жидкое (мазут)

  • Газообразное (природный газ)