Состав и теплотехнические характеристики горючей массы твёрдого топлива

 

Топливо	Состав горючей массы, %					Выход летучих веществ,	Низшая теплота сгорания , МДж/кг	Жаропро-изводитель-ность, , °С	продуктов сгорания,%
Дрова	51	-	6,1	42,3	0,6	85	18,84	1980	20,5
Торф	58	0,3	6	33,6	2,1	70	21,94	2050	19,5
Сланцы	60-75	4-13	7-10	12-17	0,3-1,2	80-90	27,22-34,75	2120	16,7
Бурый уголь	64-78	0,3-6	3,8-6,3	15-26	0,6-1,6	40-60	25,12-29,31	2000	19,5
Каменный уголь	75-90	0,5-6	4-6	2-13	1-2,7	9-50	30,56-34,75	2120	19,0
Полуантрацит	75-90	0,5-3	3-4	2-5	1	6-9	33,50-34,33	2130	19,3
Антрацит	93-94	2-3	2	1-2	1	3-4	33,50	2150	20,2

Торф. Торф является продуктом разложения под водой отмерших камыша, тростника, мха и других растений. В резульате ряда биологических процессов из углеводов растений образуются сложные аморфные темноокрашенные гуминовые кислоты, содержащие ароматические ядра, боковые цепи, свойственные органическим кислотам карбоксильные группы –COOH, гидроскилы – OH, карбонильные группы - СО и метаксильные группы - OCH₃. Суммарное содержание гуминовых кислот в органической массе торфа в ряде случаев составляет 40-50%.

В процессе торфообразования в течение года наращивается слой торфа в 1-2 мм. Это дает увеличение годовых ресурсов топлива на 1-2 т сухого торфа с 1 гектара.

При образовании торфа происходит выделение из органической массы растений CO₂, H₂O и CH₄. Примерный ход процесса разложения растительных остатков без доступа воздуха иллюстрируется уравнением

4C₆H₁₀O₅ = 3CO₂ + 6H₂O + CH₄ + 4C₅H₆O₂.

В результате процесса торфообразования происходит увеличение содержание углерода в топливе за счет уменьшения содержания кислорода. Доля водорода остается при этом практически неизменной. В зависимости от степени разложения исходной органической массы соотношение углерода и кислорода в торфе может колебаться в значительных пределах. В среднем органическая масса торфа содержит 58-60% углерода, 6% водорода, 32-34% кислорода и около 2% азота. Выход летучих веществ при нагревании сухой массы торфа составляет 70%.

Горючие сланцы. Запасы горючих сланцев исчисляются десятками миллиардов тонн. Это весьма своеобразное топливо с огромным различием в ценности органической и рабочей массы. Органическая масса горючих сланцев выгодно отличается от органической массы других видов твердого топлива высоким содержанием водорода (до 10%). Содержание водорода в органической массе сланцев примерно в 1,5 раза превышает содержание водорода в органической массе древесины, торфа, бурых углей и других видов твердого топлива с высоким выходом летучих веществ и соответствует содержанию водорода в мазуте.

Вместе с тем органическая масса сланцев характеризуется сравнительно низким содержанием кислорода и высоким содержанием углерода. В соответствии с этим теплота сгорания органической массы сланцев примерно в полтора раза выше теплоты сгорания органической массы торфа и превышает теплоту сгорания органической массы лучших видов твердого топлива.

Однако горючая масса сланцев существенно обесценивается высоким содержанием колчеданной серы. Сухая масса сланцев характеризуется чрезвычайно высоким содержанием балласта, обычно превышающим 60% и достигающим у сланцев некоторых месторождений 75%. Следовательно, в состав сухих сланцев входит до ¾ минеральных веществ, состоящих в значительной степени из карбонатов. При прокаливании минеральной массы сланцев происходит разложение карбонатов с выделением CO₂ и образованием золы.

Эффективность применения сланцев существенно возрастает при использовании золы в качестве строительного материала. Другим направлением в использовании сланцев является их переработка с целью получения сланцевых нефти и газа.