Теплотехнические характеристики топлива, теплота сгорания, влажность и выход летучих веществ

Важнейшими техническими характе­ристиками топлива являются теплота сгорания, содержание золы и влаги, выход летучих веществ, свойства кокса (нелетучего остатка).

Теплота сгорания Q_в, выделяющаяся в результате сгорания 1 кг твердого (жид­кого топлива) или 1 м³ газообразного топлива при превращении водяных па­ров, содержащихся в продуктах сгора­ния, в жидкость, называется высшей теплотой сгорания. Низшая теплота Q_н сгорания топлива меньше высшей на величину теплоты парообразования вла­ги, имеющейся в топливе (W_p) или образующейся в результате сгорания водорода топлива (9Н^Р).

Связь между высшей и низшей тепло­той сгорания для твердого и жидкого топлива определяется соотношением

Q^P_н = Q^P_в - r(9H^р + W^p) = Q^p_в – 226H^p – 25W^p, (1)

где г = 2511 кДж/кг - скрытая теплота парообразования воды при давлении 10 кПа (среднем парциальном давлении водяных паров в продуктах сгорания большинства энергетических установок). Приближенно рабочая низшая теплота сгорания твердого и жидкого топлива (в кДж/кг) может быть определена при помощи элементарного состава топлива по формуле Д. И. Менделеева

Q^P_н = 338С^Р + 1025Н^Р + 108(О^Р + S^Р_л)-25W^Р. (2)

Теплота сгорания газового топлива (в кДж/м3) выражается через объемные доли (в %) состава так:

Q^P_н = 108Н₂ + 126СО + 350СН₄ + 590С₂Н₄ + 640С₂Н₆ + 910С₃Н₈ +

+ 1190C₄H₁₀ + 230H₂S. (3)

Условное топливо как понятие исполь­зуют для сравнительных расчетов. Пере­счет действительного количества топли­ва в условное производится умноже­нием количества данного топлива на его эквивалент Э = Q^P_н /29,35.

Зола топлива представляет собой твер­дый негорючий остаток, получающийся после сгорания горючей части топлива; причем зола, прошедшая стадию рас­плавления, называется шлаком. Зола су­щественно ухудшает качество топлива и вызывает значительные трудности в про­цессе сжигания (износ и шлакование поверхностей нагрева). При сравнитель­ных расчетах пользуются приведенной зольностью А^п = A^P/ Q^P_н .

Влага W топлива отрицательно влияет на его качество, так как снижает теплоту сгорания, ухудшает процесс воспламенения топлива, приводит к уве­личению объема дымовых газов, а следовательно, потерь с уходящими га­зами.

Приведенная влажность топлива W^п = W^р/ Q^P_н.

Сера S - это весьма нежелательный элемент топлива. При ее сгорании об­разуются окислы SO₂ и SO₃, которые вызывают коррозию элементов энерге­тических установок и оказывают отри­цательное воздействие на окружающую среду.

При нагревании топлива происходит выделение газообразных продуктов раз­ложения, которое называется выходом летучих веществ V^г и определяется в процентах от горючей массы топлива. Чем больше выход летучих веществ, тем ниже температура воспламенения топлива и больше объем пламени. По содержанию летучих веществ топлива делятся на пламенные и тощие.

Теплота сгорания — количество теплоты, выделяющееся при полном сгорании топлива.

Условное топливо - топливо, теплота сгорания которого при­нята равной 29,35 МДж/кг.

Свойства кокса оказывают значитель­ное влияние на процесс горения топли­ва и определяют области его исполь­зования. Спекающийся кокс обладает большой механической прочностью, и поэтому топлива, образующие такой кокс, применяют главным образом в металлургии.