ТВЕРДЫЕ, ЖИДКИЕ И ГАЗООБРАЗНЫЕ ТОПЛИВА

ТВЕРДЫЕ, ЖИДКИЕ И ГАЗООБРАЗНЫЕ ТОПЛИВА

Состав топлива

Твердые и жидкие топлива состоят из горючих элементов - углерода (С), водорода (Н) и летучей серы , негорючих элементов - кислорода (О) и азота (N), балласта топлива - золы (А) и влаги (W).

Газообразные топлива состоят из горючих и негорючих (N₂, O₂, СО₂) газов и небольшого количества водяного пара (Н₂О).

Состав твердого и жидкого топлива может быть задан:

рабочей массой составляющих элементов

С^р + Н ^р + + N ^p + О^р + А^р+ W ^p = 100; (1.1)

горючей массой

С ^г + H ^г + + N ^r + О ^г = 100; (1.2)

сухой массой

С ^с + Н ^с + + N ^c + 0 ^с + А^с = 100. (1.3)

Элементы топлива в этих формулах заданы в процентах на 1 кг массы топлива. Пересчет элементарного состава топлива из одной массы в другую производится по формулам, приведенным в табл. 1.1.

Для сланцев состава (С, Н, S_Л, N, О) пересчет с рабочей массы на горючую осуществляется при помощи коэффициента

, (1.4)

где - содержание углекислоты карбонатов, %; - истинная зольность рабочей массы, %; W ^p - влажность рабочей массы, %.

Истинная зольность рабочей массы определяется по формуле

(1.5)

где - содержание серы в лабораторной золе в процентах к массе топлива; S ^c_C - содержание сульфатной серы в топливе, %.

Величина для ленинградских и эстонских сланцев может быть принята разной 2, 0, а для каширских - 4, 1.

Таблица 1.1 - Формулы пересчета состава топлива

Заданная масса топлива	Коэффициенты для пересчета на массу
рабочую	горючую	сухую
Рабочая
Горючая
Сухая

Средний элементарный состав смеси двух твердых или жидких топлив, заданных массовыми долями, - первого ( ) и второго ( ) определяется по уравнениям

(1.6)

где - массовая доля одного из топлив в смеси.

Массовая доля одного из топлив в смеси находится по формуле

= , (1.7)

где - масса одного вида топлива в смеси, кг; - масса второго вида топлива, кг.

Характеристики топлива

Теплота сгорания топлива. Теплотой сгорания топлива называют количество тепла в килоджоулях, выделяемое при полном сгорании 1кг твёрдого (жидкого) топлива или 1м³ газообразного топлива.

Различают теплоту сгорания топлива высшую Q^р_в (кДж/кг) и низшую Q^р_н (кДж/кг).

Величины высшей и низшей теплоты сгорания рабочей массы топлива связаны выражением

Q^р_в =Q^р_н+225Н^р+25W^р. (1.8)

Тепловые расчёты котельных агрегатов выполняют, пользуясь низшей теплотой сгорания топлива.

Низшая теплота сгорания рабочей массы для твёрдого жидкого топлива

Q^р_н =338С^р +1025Н^р -108, 5(О^р- S^р_л)-25 W^р (1.9)

Для газообразного топлива

Q^c_н=108H₂+126CO+234H₂S+358CH₄+638C₂H₆+913C₃H₈+1187C₄H₁₀+

+1461C₅H₁₂+591C₂H₄+860C₃H₆+1135C₄H₈+1403C₆H_6.(1.10)

Пересчёт низшей теплоты сгорания с горючей массы на рабочую и обратно производится по формулам

(1.11)

. (1.12)

Для твердого и жидкого топлива высшая теплота сгорания горючей массы (кДж/кг)

Q^г_в=Q^г_н+ 225Н^г. (1.13)

Для сланцев пересчет низшей теплоты сгорания топлива с горючей массы на рабочую и обратно производится по формулам:

(1.14)

(1.15)

Пересчет низшей теплоты сгорания топлива при изменении влажности производится по формуле

Q^р_н2=(Q^р_н1+25W^p₁)(100-W^p₂)/(100-W^p₁)-25W^p₂. (1.16)

Для смеси двух твердых, жидких или газообразных топлив низшая теплота сгорания

Q^р_Нсм=b₁Q^p_н1+(1-b₁)Q^р_н2, (1.17)

где b₁ - массовая доля одного из топлив в смеси; Qpн1, - низшая теплота сгорания одного вида топлива в смеси, кДж/кг (кДж/м³); Q^P_H₂ - низшая теплота сгорания второго вида топлива, кДж/кг (кДж/м³).

Для сравнения тепловой ценности различных видов топлива пользуются понятием условного топлива.

Пересчет расходов натурального топлива на условное осуществляется по формуле

В_у = ВЭ, (1.18)

где Э -тепловой эквивалент топлива; В_у и В - соответственно расходы условного и натурального топлива, кг, кг/с.

Тепловой эквивалент топлива

Э = Q^р_н/29 300, (1.19)

где 29300 - низшая теплота сгорания условного топлива, кДж/кг.

Зольность и влажность топлива. При рассмотрении условий работы котельных агрегатов на различных видах топлива пользуются приведенной зольностью А_при приведенной влажностью W_np.

Приведенная зольность топлива [кг∙ проц/(1000кДж)]

А_пр=4190А^р/Q^р_н. (1.20)

Приведенная влажность топлива [кг∙ проц/ (1000 кДж) ]

W_пр= 4190W^P/Q^р_н. (1.21)

Потери тепла с уходящими газами в процентах

(2.13)

Потери тепла от химической неполноты сгорания топлива (кДж/кг) определяются обычно по содержанию в продуктах горения СО по формуле

, (2.14)

где и – содержание углерода и серы в топливе, %; CO – содержание окиси углерода в уходящих газах, %; RO₂= CO₂+ SO₂ - содержание CO₂ и SO₂ в уходящих газах, %.

ЛИТЕРАТУРА

1. Бузников Е. Ф., Роддатис К. Ф., Берзиныш Э. Я. Производственные и отопительные котельные. -М.: Энергостройиздат. -1984. -240с.

2. Эстеркин Р. И. Промышленные котельные установки. -Л.: Энергоатомиздат. -1985. -400с.

3. Делягин Г. Н., Лебедев В. И., Пермяков Б. А. Теплогенерирующие установки. -М.: Стройиздат. -1986. -559с.

4. Соловьев Ю. П. Проектирование теплоснабжающих установок для промышленных предприятий. -М.: Энергия. -1978. -192с.

5. СНиП 11-35-76. Котельные установки. -М.: Госстрой России. -2001. - 48с.

6. СНиП 23-01-99. Строительная климатология. -М.: Минстрой России. -1997г. -140с.

7. Роддатис К.Ф., Полтарецкий А.Н. Справочник по котельным установкам малой производительности. – М.: Энергоатомиздат, 1989. – 488 с., ил.

8. Панкратов Р.П. Сборник задач по общей теплотехнике (теплотехнические установки). Учебное пособие. М.: «Высшая школа». 1977. - 239 с.

9. Теплотехника. Под редакцией А.П. Баскакова. М.: Энергоатомиздат. 1991. – 224с.