Теплотехника Учеб. для вузов А. П. Баскаков, Б. В. Берг, О. К. Витт и др (943465), страница 36
Текст из файла (страница 36)
С увеличением возраста топлива содержание у г л е р о д а увеличивается (от 40 у древесины до 93 «й у антрацита), а водорода — слегка уменьшается (от б до 2 «««). Кислород, каи и осталь- ' дгу аэп — (гее — условное состояние топлива, не содержащего обшей влаги и золы (Стандарт СЗВ 750 — 88, ГОСТ 273!3 — 89). ные элементы, содержится в виде сложных органических соединений Чем боль.
ше в них кислорода, тем большая доля водорода и углерода топлива химически связана с ним, т. е. фактически сгорела, и тем меньше выделится теплоты при сгорании единицы массы. С увеличением возраста топлива Окм уменыпается от 42 у древесины до 2 Я у антрацита. При полном сгорании углерода обри.
зуется относительно безвредный диоксид углерода СОх и выделяетсн 32,8 МДж теплоты на 1 кг углерода. При неправильной организации процесса горения (обычно при недостатке воздуха) продуктом сгорания является очень токсичный оксид углерода СО и выделяется всего 9,2 МДж теплоты. При сгорании с е р ы образуется токсичный сернистый ангидрид 5Ох и (в небольших количествах) еще более токсичный серный ангидрид 50з. Выброс их с продуктами сгорания вызывает загрязнение воздушного бассейна. Количество серы, входящей в состав органической массы топлива (так называемой о р г анической серы 5'„'),независитот ! 1 возраста угля и различно в углях разных месторождений.
Количество колчедан ной серы 5, определяется составом минеральной км части, которая может содержать железный Ре5х и медный Сцге5х колчеданы. В большинстве углей восточных районов страны (за исключением кизсловского) содержание серы невелико (5з"=5км+ + 5км ( 1 7о), в та вРема как У УкРаинских, подмосковных и некоторых других углей 5,"'=6 —:9;4. Содержание а з от а в сухом беззольном состоянии твердых топлив обычно составляет 1 — 2 оо по массе. Несмотря на столь малое количество, азот является весьма вредным компонентом, поскольку при сгорании азотсодержащих соединений в высокотемпературных тапках образуются сильиотоксичные оксид 6)О и диоксид ХО~ (при температуре свыше 1200'С они образуются также и из атмосферного азота).
~Топливо в том виде, в котором оно сжйгается в технических устройствах, характеризуется его р а 6 о ч и и с о- с т о я н и е м (индекс г). В его состав входят зола А и влага В', составл зющие балласт топлива: с'+н+о +6)'+5'+А + (У = (оо 86.) Содержание любого элемента Э"" в сухом безвольном состоянии легко подсчи. тывается по известному его содер канию Э' в рабочем состоянии из очевчдного соотношения Э~'(100 — й" — А')= = 100Э'. В л а ж н ос т ь топлива опререляется по ГОСТ 11014 — 81 с изменени ~ми от 01.02.87 г. высушиванием навески при 105 — 110 'С.
Максимальная влажность в рабочем состоянии Ф" доходит до 50 ",6 и более и определяет экономическ гю целесообразность использования донного горючего материала и возможносгь его сжигания, поскольку для превращения 1 кг воды, взятой при 0 'С, в пар к >мнатной температуры нужно в соотве ~ствии с формулой (4.64) затратить прг мерно 2,5 МДж теплоты. Составтоплива всухом сог тонн и: С'+Н'+О'+6)" +5'+А'= — 100 оо! Э (100 )и ) — 1ООЭ 3 о л а включает в себя минеральные примеси, занесенные водой и г етром в период образования пластов то1лива, и просто частицы породы, захва"ывае.
мые вместе с ним при добыче. Небохьшое количество минеральных примесей (не более 1 — 2 ого) входит в состав растений, из которых образовалось топливо. При сгорании топлива минеральная часть его тоже претерпевает изме ~ения, зависящие от условий сжигании. По ГОСТ 11022 — 75 с измененияь и от 01.01.86 г. зольность топлива в сухзм со. стоянии А определяют путем прокцливания прн температуре 800 — 825'С (для жидких топлив 600'С) предвари"ельно высушенной пробы до прекращения убыли массы.
Зольность топлива в рабочем состоинии подсчитывается по формуле 100А'=(100 — Ф") А~. В соответствии с существующи чи санитарными нормами образующуюся при сгорании топлива золу необходимо улавливать. Транспорт ее в отвалы усложняет и удорожает производство, поэтому ее стараются испольэовать в народном хо- !!9 зяйстве (добавка к цементу, раскисление почв). Встречаются твердые топлива (прежде всего древесина, торф, угли некоторых пластов), зольность которых в сухом состоянии А" не превышает 10",4. Максимальное значение А" доходит до 50 оо и более. Поскольку большая часть золы не связана с органической массой, зольность можно существенно уменьшить путем обогащения, т.е. отде.
ления пустой породы (с небольшим количеством топлива). Процесс этот достаточна дорогой, поэтому применяется главным образом для углей, предназначенных дли коксования. Отходы обогагцения часто используют в энергетике в качестве топлива. При нагревании твердого топлива без доступа воздуха его органическая масса разлагается, в результате чего образуются газы, водяные и смоляные пары и углеродсодержацтий остаток. Суммарное количество выделяющихся л ет у ч и х в е щ е с т в увеличивается с ростом температуры и времени выдержки.
Этот процесс в основном заканчивается при 700 — 800 'С. По ГОСТ 6382— 80 (стандарт СЭВ 2033 — 79) в ы х о д л е т у ч и х г«' в процентах на сухое безвольное состояние определяется путем прокаливания 1 г топлива в закрытом тигле при 850~ 10 'С в течение 7 мин. Выход летучих является важнейшей характеристикой топлива и уменьшается по мере увеличения его возраста. Чем болыце выход летучих, т. е. чем больше сухой безвольной массы превращается при нагревании в горючий газ, тем проще зажечь эта топливо и легче поддерживать устойчивое горение.
Органическая часть древесины и горючих сланцев при нагревании без доступа воздуха почти целиком переходит в летучие вещества ()г~"~=85 —;90 ь,„'), в то время как у антрацитов г'""'=3 —;4 9'. Именно большой выход летучих определяет хорошую горючесть древесины. Определение зольности, влажности, выхода летучих и теплоты сгорания [а ней будет сказано ниже) составляет содержание так называемого т е х н ического анализа топлива (на 120 английском языке используется термин ргохппйе). Иногда в него включают и содержание нелетучего углерода (по стандарту СЭВ он называется «нелетучий остаток без золы» (5(Ч),), которое в расчете на сухое беззольное состояние, например, равно ((х)Ч)«м =(100 — (г~м) ",4. На определенной стадии разложения органической массы при нагревании она может становиться вязкой, текучей, пластичной.
При дальнейшем разложении пластичная масса снова затвердевает. В зависимости ат того, происходит пластификация или нет и какова степень ее (а это зависит от сорта угля), коксовый остаток может быть плотным спекшимся или рыхлым рассыпающимся. В первом случае угли относятся к разряду к о к с у ю щ и х с я. Запасы таких углей относительно невелики, они весьма дефнцитны и используются талька для получения металлургического кокса. В энергетических и технологических установках сжигают только угли, непригодные для получения кокса, или коксовые отсевы мельче 10 мм и отходы углеабогащения.
ШШ. СОСТАВ И ОСИОВИЫВ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЖИДКОГО ТОПЛИВА Практически все жидкие топлива пока получают путем переработки нефти. Сырую нефть нагревают до 300 — 370 'С, после чего полученные пары разгоняют на фракции, конденсируюшиеся при раз. личной температуре йн сжиженный газ (выход окало 1 ой), бензиновую (около 15 о~о, П = 30 —: 180 'С), керосиновую (аколо 17 Я~, 0=120 —:135'С), дизельную (около 16 Я~, 1„= 160 —: 350 'С). Жидкий остаток с температурой начала кипения 330 — 350 'С называется мазутом. Указанные фракции служат исходным сырьем для получения смазочных материалов и топлив для двигателей внутреннего сгорания и газотурбинных установок — бензина, керосина, дизельных топлив и т.
д. Мазутная фракция может подвергаться дальнейшей переработке на светлые нефтепродукты путем крекинга, т. е. расщепления тяжелых молекул на более легкие. Первый патент на уста- новку термического (т. е. осуществляемого путем нагрева до высоких температур под давлением) крекинга нефтепродуктов был получен русским инженером В. Г. Шуховым в 20-х годах нашего века по решению международного суда на основании «привилегии», выданной ему еще в 189! г. Сейчас этот процесс ускоряют с помощью катализаторов, Большое количество мазута (с некоторыми добавками) все еще используется в качестве топлива. В 1975 г. выход мазута в СССР составил около 45 ой количества сырой нефти.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
