Теоретичнi викладки до роботи

Склад твердих, рiдинних i газових палив

Паливо у тому виглядi, в якому воно надходить на виробництво, зветься робочим. Твердi i рiдиннi палива складаються з таких горючих елементiв: вуглецю - С, водню - Н, летучої сiрки S_л = S_ор + S_к; негорючого азоту - N, кисню - 0; баласту - золи - А, вологостi - W. Летка сiрка складається з сiрки, яка входить в органiчнi сполуки - S_ор, i колчеданної сiрки - S_к, яка знаходиться у сполуках залiза. Склад палива виражають у вiдсотках.

Розглядають робочу, суху i горючу маси палива. Склад робочої сухої i горючої маси позначають вiдповiдно iндексами Р, С, Ч i виражають такими спiввiдношеннями:

 

С^р + Н^р + S_л^р + N^р + O^р + A^р + W^р = 100% (9.1)

С^р + Н^р + S_л^с + N^с + O^с + A^с = 100% (9.2)

С² + Н² + N² + O² = 100% (9.3)

 

Перерахунок складу палива з однiєї маси в iншу проводиться за формулами:

(9.4)

Де пiд Х слiд розумiти конкретний елемент складу палива. Основним складовим елементом природного газового палива є метан - СН_4. Для бiльшостi родовищ його кiлькiсть коливається вiд 93 до 96%. В менших кiлькостях знаходяться вуглеводи: С₂, Н₆, С₃Н₈, С₄Н₁₀, С₆Н₁₂; азот - N₂, вуглекислий газ - СО₂.

Вологiсть палива

Вiдношення маси вологи до загальної маси палива називається вологiстю.

Загальна волога твердого палива розподiляється на зовнiшню i вологу повiтряно-сухого палива, яку називають гiгроскопiчною. Зовнiшня волога видаляється з палива при зберiганнi в сухому мiсцi доти, доки не настане динамiчна рiвновага мiж парцiальними тисками парiв води у паливi i в навколишньому повiтрi. Гiгроскопiчна волога видаляється з палива випаровуванням при його сушіннi в сушильнiй установцi або сушильнiй шафi до досягнення постiйної маси висушеної проби палива.

В склад мiнеральної маси палива входить волога, яку називають гiдратною. Вона не видаляється при сушіннi i не враховується в загальнiй волозi палива.

Волога - баласт палива, вона зменшує частку горючих елементiв, а на її випаровування витрачається теплота згоряння палива.

Кiлькiсть теплоти, яка видiляється при повному згоряннi 1 кг твердого або рiдинного палива, або 1 м³ газу i охолодженнi продуктiв згоряння до початкової температури називається теплотою згоряння палива. При охолодженнi продуктiв згоряння до початкової температури водяна пара може конденсуватися, або знаходитися у димових газах у виглядi пари. Водяна пара у димових газах утворюється при окисленнi водню. Якщо в теплотi згоряння не враховується теплота конденсацiї водяних парiв - Q _п, то таку теплоту згорання називають нижчою - Q _н^р, кДж/кг, кДж/м³. Якщо же в теплотi згорання враховується теплота конденсацiї водяних парiв, то її називають вищою - Q _в^в, кДж/кг, кДж/м³. Теплоту згорання визначають методом калориметрування.

Мiж теплотами згоряння вiдмiчається така залежнiсть:

 

Q _н^р = Q _в^р - Q _п. (9.5)

 

Для порiвнювальної оцiнки кiлькостi вологи у твердому паливi користуються приведеною характеристикою палива, яка являє собою вмiст вологи палива у грамах на 1 МДж теплоти, що видiляється при згоряннi 1 кг(м³) палива.

Вологiсть палива коливається у таких межах: кам¢яне вугiлля - (5-10)%, буре вугiлля - (30:58)%, торф - (35:50)%, нафта - 2%.

Максимальна теплота згоряння твердих палив доходить до 28 МДж/кг, мiнiмальна - до 10 МДж/кг. Теплота згоряння рiдких палив (41,5¸39) МДж/кг, природних газових палив - (35¸37) МДж/кг. Паливо, яке має теплоту згоряння Q _ум = 29,33 МДж/кг (7000 ккал/кг) називається умовним.

Зольнiсть палива

Зола - це неорганiчний твердий залишок пiсля повного згоряння палива. Вона утворюється з мiнеральної негорючої частини палива, яка міститься в речовинах, з яких утворене паливо, а також з землi, яка попадає у паливо при добуванні i транспортуванні палива.

Мiнеральна частина палива при спалюваннi до золи проходить низку перетворень. Кiлькiсть золи залежить не тiльки вiд її вмiсту та складу мiнеральних домiшок, але й вiд умов i способу спалювання палива. У зв¢язку з цим маса i склад утвореної золи не повнiстю вiдповiдає масi i складу вихiдних мiнеральних домiшок. При горiннi палива iнколи проходить сплавлення золи, яке перешкоджає вигорянню органiчних речовин, а також винесення газами озоленої речовини. Тому зола i зольнiсть палива - поняття умовнi.

Зольнiстю палива називається маса золи, визначена в лабораторних умовах i вiднесена до одиницi маси палива. Зольнiсть визначається спалюванням (прожарюванням) проби палива при 800^оС у муфельнiй печi. Результати лабораторного визначення зольностi проб палива приводяться у характеристиках палива, якi використовуються у теплотехнiчних розрахунках. У зв¢язку з труднiстю визначення мiнеральної частини палива про неї умовно судять по зольностi.

Зольнiсть рiзних видiв палива неоднакова. Найменшу зольнiсть мають дрова - до 1% у робочiй масi; найбiльшу - вугiлля - до 40% i горючi сланцi - до 50% у робочiй масi.

Для порiвняльної оцiнки кiлькостi золи у твердому паливi користуються приведеною характеристикою палива, що являє собою вмiст золи у грамах на 1 МДж теплоти, яка видiляється при згораннi 1 кг палива.