teplotekhnika (852911), страница 50
Текст из файла (страница 50)
В состав золы входят как вещества, образующиеминеральную часть топлива, так и продукты их разложения и окисления.Содержание минеральных компонентов в твердых топливах колеблется вочень широких пределах: от І-2% в древесине до 70% в сланцах, в жидких топливах - до 1%. Количество минеральных компонентов в топливеопределяет его зольность, т.е. способность образовывать в процессе сжигания золу. Основной характеристикой золы является температура плавления, зависящая от ее состава.Топлива с большим содержанием минеральных компонентов нецелесообразно перевозить на большие расстояния.' Иногда минеральные компоненты, содержащиеся в топливе, называют золой. На наш взгляд, использование данного термина не вполне корректно,поскольку зола - это продукт, образующийея в процессе сжигания топлив, ане содержащийся в них.278Влага (Ш), так же как и минеральные компоненты, - балласт, снижа-ющий тепловую ценность топлива и определяющий целесообразностьего транспортировки на большие расстояния.
На испарение влаги тратится часть теплоты, выделяюшейся при сгорании топлива, что уменьшает температурный уровень процесса горения. Кроме того, снижаетсязначение температуры точки росы водяных паров, содержащихся в продуктах сгорания и увеличивается опасность низкотемпературной коррозии. Доля влаги в составе топлива колеблется очень широко: от 0,3 ++ І,5% в мазуге, 5% в каменных углях, до 20 + 57% в торфах и бурых углях.Элементарный состав горючих газов можно представить так же, как итвердых и жидких топлив. Однако для удобства анализа и расчетов процесса горения газов их состав обычно представляют в виде суммы объемных долей горючих компонентов и балластных примесей в процентах,определяемых при нормальных условиях без учета водяных паров, т.е. насухую массу топлива.В состав природных газов в качестве горючих элементов входят метан(СН4) - до 98,9%, углеводороды метанового ряда (0,3-ІО%)- этан(С2Н6), пропан (СЗНЗ), бутан (С4НЮ) и другие, а также в виде следов сероводород (Н2Ѕ).
Балластом являются азот (М2), углекислый газ (СО2) иводяные пары.В попутных газах нефтяных месторождений содержание метана ниже(до 45%), однако, возрастает доля тяжелых углеводородов (до 40%).Искусственные газы в качестве горючих компонентов содержат водород, метан, окись углерода (СО) и небольшие количества тяжелых углеводородов (в коксовом газе). Балластными примесями в искусственныхгазах являются СО2, М2, водяные пары и пыль.Влагосодержание газообразных топлив (1, кг/м3, колеблется в зависимости от состояния топлива.Содержание химических элементов и других составляющих топливаисчисляется в процентах от единицы массы или объема, исходя из определенной части (массы) топлива.
В зависимости от состава и вида топлива различают рабочую, аналитическую, сухую, горючую и органическиемассы топлива. Каждой массе присваивается соответствующий индекс: рабочей - р, сухой - с, горючей - г, органической - о, аналитической - а.Для твердых топлив применимы все пять масс. О составе топлива насоответствующую массу судят по индексу элементов. Топливо в том виде, в котором оно приходит к потребителю, называется рабочим.
Его состав наиболее полно отражает состояние топлива. Элементарный составрабочей массы записывается в следующем виде:СР+НР+ОР+МР+ЅЁІ+АР+УУР=100%.(14.1)На лабораторный анализ топливо поступает воздушно-сухим, т.е. высушенным до постоянного веса на воздухе в естественных условиях.279Масса такого топлива называется аналитической. Ее элементарный состав представляется в виде:са+на+оа+ыа+51+^а+ууа=100%.(14.2)При полном высушивании топлива (при І) 105 °С) получают сухуюмассу. Уравнение элементарного состава сухой массы топлива имеет вид:с°+н°+о°+тч°+5°л+А°= 100%.(14.3)Под горючей массой топлива понимают топливо, не содержащее механических компонентов и влаги (балласта).
Уравнение элементарногосостава горючей массы топлива:Сг + Нг+ Ог + МГ + Ѕ°орг = 100%.(14.4)Органическая масса топлива в отличие от горючей не содержит колчеданную серу. Элементарный состав этой массы может быть выраженравенством:С° + Н°+ О° + М° + Ѕ°орг = 100%.(14.5)Очевидно, что при переходе от рабочей к органической массе доляхимических элементов в составе топлива увеличивается, т.е. С° > Сг > Сс> СаІ > СР.Пересчет элементарного состава с горючей массы топлива на его рабочую массу и обратно производится по формулам:г 100- А” - И/Р100СР=С __,_Н100(146).и т.д.(14.7)Для обратного пересчета из рабочей массы в горючую используетсямножитель _ІЯЧ_.100 - А” - И/РМножители для пересчета состава топлива с одной массы на другуюприводятся в табл.
14.2.На практике часто приходится иметь дело с измененной по сравнению с нормативной (рабочей) массой топлива из-за несоответствия действительных влажности и зольности нормативным. Пересчет состава рабочей массы топлива, имеющего УУГ, АР, БР = Ш? + АГ, на новые - “133,А2° и Бу = Шу + Аї - производится с помощью множителей:_ 1оо-и/2Р_ юо-А;1оо-и/,Р' 100-А,Р280100-521*1оо-Б,Р'Таблица 14.2Переводные множители для пересчета заданной массы топлива в искомуюЗаданная массаРабочаяС Ух аяГорючаяРабочаяІИскомая массаСухая100100П100_Ар_\,`,р__100100- АРІ'ОО-Ар-шрЩ100Горючая__199___юо- АР -ууР1001где Бр - суммарный балласт топлива Бр = Ар + “т .Для жидких топлив характерны рабочая и сухая (безводная) массы.Рабочая масса жидких топлив характеризуется отсутствием в ее составе золы.Состав природных и искусственных газов исчисляется только на сухой объем (І мЗ при нормальных условиях).
Для большинства природныхгазов он представляется в виде суммы:сн4+с2н6+с,н8+с5н,,+ы,+со2= 100%.(14.8)В долю пентана (СЅН ,2) включают и другие, более тяжелые углеводороды.В наиболее общем виде состав сухих искусственных газов можнопредставить следующим образом:сн4+ н2+со+стнп+ы2+02= 100%,(14.9)где СтНп - суммарное содержание углеводородов тяжелее метана.14.2. Физические и эксплуатационные характеристикитоварных топлив.
Условное топливоТеплота сгорания топлив. Главным показателем энергетической ценноститоплива является теплота его сгорания.Теплотой сгорания топлива называется количесгво теплоты, вьщеляющееся при полном сгорании І кг твердого (или жидкого) топлива или І м3 газообразного топлива при нормальных условиях. Ее можно определять экспериментально и теоретически, если известен элементарный состав топлива.281Экспериментально теплоту сгорания топлива определяют в калориметрической установке. Точно взвешенную навеску испытуемого топлива сжигают в среде сжатого кислорода в калориметрической бомбе и определяют количество выделившейся теплоты.
Однако условия сжиганиятоплива в калориметрической бомбе в значительной степени отличают-ся от реальных условий их использования в двигателях внутреннего сгорания, парогенераторах, печах и пр.При сгорании топлив в калориметрической бомбе образуются газообразные продукты, в состав которых входят водяные пары, образующиесяв результате окисления водорода топлива и испарения содержащейся внем влаги.
Температура продуктов сгорания в бомбе близка к температуре окружающей среды, т.е. значительно ниже значения температуры точки росы, поэтому происходит конденсация водяных паров, и, следовательно, выделяется соответствующее количество теплоты, при учете которой из опыта находят высшую теплоту сгорания ОВР.На практике обычно температура продуктов сгорания, покидающихтеплоэнергетическую установку, выше температуры точки росы, и вода,содержащаяся в них, выходит в виде пара, с которым бесполезно теряется и теплота конденсации.
Поэтому для оценки реальной теплотворнойспособности топлив используются понятие низшей теплоты сгорания03, которая представляет собой количество теплоты, выделившейся приполном сгорании І кг, без учета теплоты, выделившейся при конденсаЦии водяных паров, содержащихся в продуктах сгорания. Она меньшевысшей на величину неиспользованной теплоты, выделяющейся приконденсации водяных паров, содержащихся в продуктах сгорания:от; = 05 - 25(9нр + уур),(14.10)где 02, и (21:в - соответственно низшая и высшая теплота сгорания рабочей массы топлива, кДж/кг; 25(9Нр + ЧУР) - общая теплота, выделяемаяпри конденсации водяных паров, образующихся в результате сгоранияводорода топлива в количестве Нр (%) и испарившейся в процессе сгорания влаги топлива в количестве УЧР (%), кДж/кг. Множитель 25 в (14.10)- это энтальпия І кг паров при давлении р = 0,1 МПа, исчисленная на1% состава топлива.Теплота сгорания горючих газов определяется в такой же калориметрической установке или в калориметре, в котором теплота сгорающеготоплива полностью поглощается водой, проходящей через калориметр.Полученные значения высшей теплоты пересчитывают в ОЧ, по (14.10).Высшая теплота сгорания используется для сравнения тепловой цен-ности отдельных топлив (химической эксергии), низшая - во всех тех-нических расчетах.Теплоту сгорания твердого и жидкого топлив, кДж/кг, при известномих элементарном составе, приближенно можно вычислить по эмпириче282ским формулам,Д.И.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
