Определение влажности и зольности топлива

 

Цель работы

Ознакомиться с методами определения зольности и влажности топлива, приобрести практические навыки выполнения элементов технического анализа.

Работа выполняется в два этапа:

1 определение содержания влаги;

2 определение зольности.

 

Общие сведения

 

Источником теплоты является органическое топливо. При горении органического топлива протекают химические реакции соединения горючих элементов топлива (углерода С, водорода Н, серы S) с кислородом воздуха или другим окислителем. Реакция горения протекает с выделением теплоты и образованием более стойких соединений: СО₂; SO₂; Н₂О.

Твердое и жидкое топливо состоит из углерода С, водорода Н, органической серы S_о и колчеданов серы S_к, кислорода О и азота N, находящихся в сложных соединениях. Эти элементы составляют горючую массу топлива.

В состав топлива входят также зола А и влага W, которые составляют балласт топлива.

В точной технике различают рабочую, сухую и горючую массы топлива, поэтому рядомс химическим знаком вещества ставится, соответственно, буква Р, С или Г.

Под pa 6 o чей массой понимают топливо в том виде, в каком оно по­дается в топку.

Состав рабочей массы

 

С^р + Н^р + S ^р ₀ + S ^р _к +О^р + N ^р + А^р + W ^р = 100 %.

Если из состава топлива удалить влагу, то получим сухую массу топлива, состав которого выражается так:

 

С^с + Н^с + S ^с ₀ + S ^с _к + N ^с + А^с = 100 %.

Если из состава томлива помимо влаги удалить (мысленно) золу А, то получим горючую массу следующего состава:

 

С^г + Н^г + S ^г ₀ + S ^г _к +О^г + N ^г = 100 %.

Состав рабочей массы сильно зависит от балласта, поэтому в справочниках, как правило, приводится состав горючеймассы.

Самую ценную часть топлива составляют углерод и водород. При полном сгорании углерода, т.е. при образовании СО₂, теплота сгорания составляет 33,65МДж/кг. Водород при полном сгорании выделяет 141,5МДж/кг.

Сера содержится в топливе в виде органических соединений S_oи колчедана S_к, объединенных в летучую серу:

 

S _л = S_o + S _к.

Летучая сера при полном сгорании, т.е. при образовании SO₂, выделяет 9МДж/кг теплоты.

Кроме отмеченного, сера входит в состав топлива в виде сернистых солей-сульфатов (типа СаSO₄), не способных гореть.

Сера снижает качество топлива, так как образующиеся при сгорании топлива сернистые газы снижают качество металла, а попадая в помещение, могут вызвать отравление персонала.

Кислород и азот являются внутренним балластом топлива, снижающим содержание горючих элементов. Кислород связывает часть водорода в топливе и тем самым частично обесценивает его.

Зола топлива, являясь балластной примесью, сильно влияет на его качество и протекание процесса сжигания топлива.

В золу твердого топлива входят глинозем Al₂O₃, кремнезем SiO₂, окислы железа FeO и Fe₂O₃, известь СаСО₃ и т.д.

Содержание золы (в процентах от рабочей массы) в различных видах топлива приведено ниже:

 

Бурые и каменные угли       - 4…25%;

Торф                                     - 5…7%;

Древесина                             - 0,6%;

Мазут                                    - 0,3%.

 

Для сравнительной оценки зольности топлива пользуются понятием приведенной зольности. Под этим термином понимают зольность, отнесенную к 1000Дж и 1МДж рабочей низшей теплоты сгорания топлива:

 

А^р _n =1000(А^р/ Q ^р _Н),

где Q ^р _Н - рабочая теплота сгорания топлива, МДж/кг.

При А⁰_г < 4% топливо считается малозольным.

Влага топлива – вредная балластная составляющая топлива. В отдельных случаях влажность достигает 30...50%. Влага топлива складывается из внешней или механической влаги и из внутренней, или гигроскопической, влаги. Внешняя влага вызвана увлажнением кусков топлива. Гигроскопическая влага устанавливается вматериале при длительном контакте с окружающей средой.

В расчетах используется понятие приведенной влажности, под которой понимают влажность топлива, отнесенную к 1000Дж или 1МДж низшей теплоты сгорания топлива:

 

W^p _п = 1000 (W^p / Q ^р _Н).

При W^p _п <3 топливо считают маловлажным, при W^p_п>8 - сильновлажным.

Важнейшей характеристикой топлива является теплота сгорания.

Различают высшую и низшую теплоту сгорания. Высшей теплотой сгорания   Q ^р _в топлива называют всё количество тепла, выделенное при сгорании 1кг твердого и жидкого топлива или 1м³ газообразного топлива при превращении водяных паров, содержащихся в продуктах сгорания, в жидкость при Т= 273К.

Низшая теплота сгорания Q ^р _Н соответствует условию, что содержащийся в продуктах сгорания водяной пар охлаждается с 373 до 293 К.