Твердые, жидкие и газообразные топлива

Контрольная работа №2

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

Перерасчет состава рабочей массы топлива при изменении влажности производится по формулам:

(1.6)

 

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

(1.7)

где — массовая доля одного из топлив в смеси.

Массовая доля одного из топлив в смеси находится по формуле

= , (1.8)

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 и сухой массы топлива связаны выражением

Q^р_в =Q^р_н+225Н^р+25W^р. (1.9)

Q^г_в=Q^г_н+ 225Н^г. (1.10)

Q^с_в =Q^с_н+225Н^с. (1.11)

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

Низшая теплота сгорания рабочей массы для твёрдого и жидкого топлива

Q^р_н =338С^р +1025Н^р -108,5(О^р- S^р_л)-25 W^р (1.12)

Для газообразного топлива

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

+1461C₅H₁₂+591C₂H₄+860C₃H₆+1135C₄H₈+1403C₆H_6. (1.13)

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

(1.14)

. (1.15)

С сухой массы на рабочую и обратно

(1.16)

. (1.17)

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

(1.18)

(1.19)

Пересчет низшей теплоты сгорания топлива при изменении влажности производится по формуле

. (1.20)

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

Q^р_Нсм=b₁Q^p_н1+(1-b₁)Q^р_н2, (1.21)

где b₁— массовая доля одного из топлив в смеси;

Q^p_н1, — низшая теплота сгорания одного вида топлива в смеси, кДж/кг (кДж/м³);

Q^p_н2 — 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, (1.22)

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, (1.23)

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

Масса продуктов сгорания

Масса продуктов сгорания определяется:

- для твердого и жидкого топлива (кг/кг)

М_г = 1 – 0,01А^р + 1,306α_тV⁰, (1.54)

- для газообразного топлива (кг/м³)

М_г = ρ^с_г.т + 0,001d_г.т +1,306α_тV⁰, (1.55)

где ρ^с_г.т – плотность сухого газа, кг/м³;

d_г.т – содержание влаги в топливе, кг/м³.

- для сланцев(кг/кг)

М_г.к = 1- 0,01А^р_к + 1,306 α_тV⁰ + 0,01(СО₂) ^p_kК, (1.56)

где А^р_к – расчетное содержание золы в топливе с учетом неразложившихся карбонатов, %;

К – коэффициент разложение карбонатов: при слоевом сжигании = 0,7, при камерном = 1.

Расчетное содержание (%) золы в топливе с учетом неразложившихся карбонатов

А^р_к = А^р + (1 – К) (СО₂) ^p_k, (1.57)

Для твердых топлив концентрация золы в продуктах сгорания определяется

μ_зл = А^р а _ун/(100М_г) (1.58)

где а _ун – доля золы топлива, уносимой продуктами сгорания.

Контрольная работа №2

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

Перерасчет состава рабочей массы топлива при изменении влажности производится по формулам:

(1.6)

 

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

(1.7)

где — массовая доля одного из топлив в смеси.

Массовая доля одного из топлив в смеси находится по формуле

= , (1.8)

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 и сухой массы топлива связаны выражением

Q^р_в =Q^р_н+225Н^р+25W^р. (1.9)

Q^г_в=Q^г_н+ 225Н^г. (1.10)

Q^с_в =Q^с_н+225Н^с. (1.11)

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

Низшая теплота сгорания рабочей массы для твёрдого и жидкого топлива

Q^р_н =338С^р +1025Н^р -108,5(О^р- S^р_л)-25 W^р (1.12)

Для газообразного топлива

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

+1461C₅H₁₂+591C₂H₄+860C₃H₆+1135C₄H₈+1403C₆H_6. (1.13)

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

(1.14)

. (1.15)

С сухой массы на рабочую и обратно

(1.16)

. (1.17)

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

(1.18)

(1.19)

Пересчет низшей теплоты сгорания топлива при изменении влажности производится по формуле

. (1.20)

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

Q^р_Нсм=b₁Q^p_н1+(1-b₁)Q^р_н2, (1.21)

где b₁— массовая доля одного из топлив в смеси;

Q^p_н1, — низшая теплота сгорания одного вида топлива в смеси, кДж/кг (кДж/м³);

Q^p_н2 — 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, (1.22)

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, (1.23)

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