Combustibil lichid și caracteristicile acestuia. Combustibil fosili Principalele tipuri de combustibili și clasificarea acestora

Definiții de bază, clasificare și origine a combustibililor fosili. Compoziția elementară și tehnică a combustibilului. Căldura de ardere a combustibilului și metode de determinare a acestuia. combustibil solid. Combustibil lichid. combustibil gazos. Combustibil condiționat.

Combustibilul este o substanță care poate intra într-un proces oxidativ rapid cu oxigenul atmosferic - ardere, eliberând în același timp o cantitate semnificativă de căldură. Combustibilul este un compus organic complex de elemente combustibile incluse în compoziția sa, balast cu componente incombustibile care au un impact semnificativ asupra calității acestuia.

Principalele săi tipuri sunt combustibilii organici: turbă, șisturi petroliere, cărbune, gaze naturale, produse de rafinărie de petrol.

Pe cale de a obține Distingeți combustibilii naturali și artificiali. LA

naturale includ combustibili naturali: cărbune, șist, turbă, petrol, gaze naturale. Dintre combustibilii solizi, cei artificiali includ cocs, brichete de cărbune, cărbune. Din lichid - păcură, benzină, kerosen, ulei solar, combustibil diesel. Din gaz - furnal, generator, gaze de cocs. Turbă, cărbuni bruni, cărbunii bituminoși și antraciții s-au format în procesul de coaliare secvențială a masei de plante moarte.

Se poate face o clasificare suplimentară a fiecărei grupe după starea lor de agregare pentru combustibili solizi, lichizi și gazoși.

Compoziția și calitatea combustibilului se determină prin analize chimice și tehnice. Pentru aceasta, se prelevează așa-numita probă medie dintr-un anumit lot de combustibil, care ar trebui să reflecte cel mai corect proprietățile și compoziția întregului lot sau formațiune din care este extras combustibilul. Selecția lotului de mijloc se efectuează în conformitate cu instrucțiunile special dezvoltate.

Combustibilul extras din subsol, de pe suprafața pământului și livrat consumatorului se numește combustibil de lucru. Compoziția combustibilului de lucru include: carbon (C), hidrogen (H), sulf volatil (S l), care, la ardere, emit o anumită cantitate de căldură, oxigen (O) și azot (N), care sunt balast intern de combustibil și, în cele din urmă, cenușă (A) și umiditate (W) care alcătuiesc balastul extern al combustibilului. Toate elementele de mai sus care compun combustibilul sunt date ca procent din greutate. Combustibilul în forma în care intră în consumator se numește lucru, iar substanța care îl alcătuiește se numește masă de lucru. Compoziția sa chimică elementară este exprimată după cum urmează:

C p + H p + O p + N p + S p + A p + W p =100%

Impuritățile minerale și umiditatea aceluiași tip de combustibil în diferite zone ale depozitului său și diverse locuri pot fi diferite și se pot schimba, de asemenea, în timpul transportului și depozitării. Mai constantă este compoziția masei combustibile a combustibilului. Având în vedere această împrejurare, pentru o evaluare termică comparativă a diferitelor tipuri de combustibil, au fost introduse conceptele condiționate de masă uscată, combustibilă și organică, ale căror componente, exprimate în procente, sunt indicate prin aceleași simboluri ca și masa de lucru. , dar, respectiv, cu indicii „s”, „g” și „o” în locul indicelui de masă de lucru, „p”.

Umiditate. Conținutul de umiditate în combustibilii solizi variază foarte mult - de la 5% la 60%.Conținutul de umiditate al combustibililor lichizi și gazoși este scăzut. Umiditatea combustibilului este împărțită în exterior (mecanic) W ext,% și intern (higroscopic) W gr,%. Suma acestora este umiditatea de funcționare.

W p \u003d W ext + W gr, [%]

Umiditatea externă este îndepărtată din combustibil în timpul uscării sale naturale la temperatura camerei. Reducerea greutății combustibilului se va opri atunci când există un echilibru între presiunea vaporilor de apă din combustibil și presiunea parțială a vaporilor de apă din aerul ambiant.

Umiditatea internă este reținută în porii combustibilului datorită prezenței forțelor capilare și este îndepărtată din aceasta numai prin încălzirea combustibilului. Într-un dulap de uscare până la 105 0 C. Conținutul de umiditate internă în combustibil solid ajunge la 10%. Cu toate acestea, umiditatea totală găsită în acest fel se dovedește a fi mai mică decât umiditatea efectivă din combustibil, deoarece o serie de combustibili solizi conțin umiditate de cristalizare sau de hidratare asociată cu unele componente minerale ale combustibilului: argilă, silicați, materie organică. Această umiditate poate fi îndepărtată din combustibil numai la o temperatură de 800 0 C.

Prezența umidității în combustibil afectează negativ calitatea acestuia și, în consecință, funcționarea centralei cazanului, deoarece din cauza umidității, cantitatea de substanțe combustibile din combustibil scade și, desigur, cantitatea de căldură eliberată în timpul acestuia. arderea scade. În plus, o parte din căldură se duce la evaporarea umidității și apoi părăsește centrala termică împreună cu vaporii, scăzând randamentul acesteia. De asemenea, trebuie remarcat faptul că este dificil să aprindeți combustibilul care conține umiditate, o creștere a volumului gazelor de ardere, care la rândul său crește consumul de energie electrică de către aspiratoarele de fum. La temperaturi scăzute ale gazelor de ardere, prezența vaporilor de apă în acestea provoacă riscul de condensare a acestora din urmă și apariția coroziunii suprafețelor metalice de încălzire și a coșurilor de fum.

Frasin. Reziduul solid incombustibil rezultat în urma finalizării transformărilor în partea minerală a combustibilului în timpul arderii acestuia se numește cenușă. Randamentul părții de gazeificare a impurităților reduce masa de cenușă în raport cu impuritățile minerale inițiale ale combustibilului, iar unele reacții, de exemplu, oxidarea piritei de fier, duc la creșterea acesteia. De obicei, masa de cenușă este puțin mai mică decât masa de impurități minerale din combustibil, numai în șisturi bituminoase din cauza descompunerii carbonaților de cenușă conținute în acestea.

se dovedește mult mai puțin în comparație cu masa impurităților minerale.

Nu există cenușă ca atare în combustibilul original. Aceasta apare ca rezultat al arderii combustibilului ca reziduu uscat. În combustibilii solizi, conținutul de cenușă variază de la 2% la 60% În combustibilii lichizi și gazoși, conținutul de cenușă este extrem de scăzut.

Cenușa este un amestec de diverse minerale care au intrat în combustibil. Cenușa este împărțită în trei tipuri. Primar cenușa pătrunde în materialul sursă - lemnul - sub formă de săruri dizolvate împreună cu apa din sol și este distribuită uniform în acesta. Secundar cenușa intră în combustibil și din exterior cu apa subterană sau ca urmare a proceselor de formare a munților care au avut loc în timpuri preistorice. Ambele tipuri de această cenușă nu pot fi separate de combustibil. Terţiar cenușa este o impuritate aleatorie sub formă de rocă captată în timpul extracției combustibilului și separată de aceasta ca urmare a îmbogățirii.

În camera de ardere la temperaturi ridicate, o parte din cenușă este topită,

formând o soluție de minerale, care se numește zgură. Zgura este îndepărtată din cuptor în stare lichidă sau granulară. Pentru a evalua gradul de contaminare a masei combustibile de combustibil, conținutul de cenușă se referă la masa sa uscată, exprimându-l ca procent. Conținutul de cenușă se determină prin arderea unei mostre de combustibil preuscat de o anumită greutate într-un creuzet de platină și calcinarea până la greutate constantă (combustibili solizi la o temperatură de 800±25°C și combustibili lichizi - 500°C). Conținutul de cenușă al combustibilului variază de la fracțiuni de procent în păcură și lemn până la 40-60% în șist.

Cenușa formată în timpul arderii combustibilului la temperaturi ridicate și un timp scurt de rezidență în camera de ardere diferă prin compoziția sa chimică și mineralogică de cenușa formată în timpul analizei conținutului de cenușă prin arderea combustibilului în condiții de laborator.

Proprietățile importante ale cenușii sunt caracteristicile sale de abraziune și fuzibilitate. Cenușa cu abrazibilitate mare provoacă uzura severă a suprafețelor de încălzire convectivă ale generatoarelor de căldură.

Fuzibilitatea cenușii se determină prin încălzirea unei piramide triedrice într-un cuptor special într-un mediu gazos semireducător. dimensiuni standard 13 mm înălțime și lungimea marginii sale de bază 6 mm, realizată dintr-o probă de cenușă de test zdrobită (GOST 2057-49).

Se disting următoarele caracteristici ale fuzibilității cenușii:

t 1 - temperatura de început a deformării, la care piramida este îndoită sau vârful ei este rotunjit;

t 2 - temperatura de început de înmuiere, la care vârful piramidei

se sprijină la baza sa sau piramida se transformă într-o minge;

t 3 - temperatura de început a stării de topire lichidă, la care piramida

se întinde pe un suport;

t 0 - temperatura de început a unei stări cu adevărat lichide, la care se topește

zgura respectă legile lui Newton privind curgerea unui fluid adevărat.

În funcție de caracteristicile de fuzibilitate ale cenușii, cărbunii termici sunt împărțiți în trei grupe: cu cenușă cu punct de topire scăzut t 3<1350 °С, с золой средней плавкости

1350< t 3 <1450 °С и с тугоплавкой золой t 3 >1450 °C.

Prezența cenușii în combustibil îi reduce semnificativ valoarea și provoacă dificultăți în procesul de ardere. Cenușa zburătoare transportată în conductele de gaz ale cazanului abrazează și contaminează suprafețele de încălzire, înrăutățind coeficientul de transfer de căldură. Cenușa și zgura căzută în unitățile cazanelor necesită măsuri speciale pentru îndepărtarea lor.

Carbon. Carbonul este una dintre cele mai esențiale componente ale fiecărui combustibil și este inclus în compoziția sa nu în stare liberă, ci sub formă de compuși organici complecși cu hidrogen, oxigen, sulf și azot. În timpul arderii, carbonul pur eliberează 8130 kcal/kg (34,4 MJ/kg) și este principala sursă de putere calorică a combustibilului. Conținutul de carbon din unii combustibili solizi ajunge la 95%.

Hidrogen. O altă componentă importantă a combustibilului este hidrogenul, al cărui conținut în masa combustibilă a combustibililor solizi și lichizi variază de la 2 la 10%. O mulțime de hidrogen este conținută în gazele naturale, păcură și șisturi petroliere, mai ales în antracit. Din punct de vedere al puterii calorice, hidrogenul este de aproape 4 ori mai mare decât carbonul, iar puterea sa calorică în vapori de apă este de 10,8 MJ/m3 (2579 kcal/m3).

Sulf. Conținutul de sulf în combustibilii solizi, cu excepția șisturilor, este scăzut. Când este ars, sulful eliberează o cantitate mică de căldură. Există trei tipuri de sulf în combustibil. Sulful organic S 0 și pirita Sk alcătuiesc așa-numitele combustibil volatil sulf:

S l \u003d S 0 + Sk [%]

Al treilea tip de sulf este sulfatul de sulf - Sа, care este deja oxidat și, prin urmare, nu poate emite căldură, drept urmare este inclus în cenușa combustibilului sub formă de compuși minerali cu fier și calciu. Conținutul total de sulf din combustibil este

Sob \u003d Sl + Sa [%]

Sulful organic este o parte a compușilor organici complecși cu molecul mare. Sulful de pirit este compușii săi cu metale, mai des cu fier (FeS_2 - pirita de fier) și este inclus în partea minerală a combustibilului. S lul organic și pirit S l _când combustibilul este ars, acesta se oxidează cu degajarea de căldură. Sulfatul sulf pătrunde în partea minerală a combustibilului sub formă de sulfați CaS04 și FeS04 și, prin urmare, nu suferă o oxidare suplimentară în timpul arderii. Compușii sulfatați ai sulfului se transformă în cenușă în timpul arderii. Masa combustibilă a combustibilului include S o și S k, care, în timpul arderii combustibilului, trec în compuși gazoși de SO2 și, în cantitate mică, în SO3.

Conținutul de sulf din combustibilii solizi este de obicei scăzut. În petrol, sulful face parte din compușii anorganici, în gazele naturale este practic absent, în gazele asociate unor câmpuri petroliere există puțin sulf sub formă de hidrogen sulfurat H 2 S și dioxid de sulf SO 2. Dioxidul de sulf format în timpul arderii combustibilului și în special gazul sulfuric SO 3 care îl însoțește în cantitate mică provoacă coroziunea pieselor metalice ale generatoarelor de căldură și otrăvește zona înconjurătoare. Datorită puterii calorice scăzute de 9,3 MJ/kg (2220kcal/kg), prezența sulfului reduce puterea calorică a combustibilului. Prin urmare, sulful este o impuritate de combustibil dăunătoare și nedorită.

azot și oxigen referiți-vă la balastul intern de combustibil. Azotul este un gaz inert. Conținutul său în combustibil solid este de 1-2% și în timpul arderii combustibilului este eliberat în stare liberă.

Conținutul de oxigen din combustibil variază foarte mult, ajungând la 40%. Este în general acceptat că tot oxigenul din combustibil este legat de hidrogen și formează vapori de apă atunci când combustibilul arde. În plus, oxigenul, fiind în combinație cu hidrogenul sau carbonul combustibilului, transformă o parte din combustibil într-o stare oxidată și îi reduce căldura de ardere. Conținutul de oxigen este bogat în lemn și turbă. Azotul nu se oxidează atunci când combustibilul este ars în aer și trece în produșii de ardere sub formă liberă.

Combustibilii sunt substanțe combustibile, a căror componentă principală este carbonul, utilizate pentru a obține energie termică prin arderea lor.

Clasificare. În funcție de starea fizică, combustibilul poate fi solid, lichid, gazos. Cuptoarele de topire a sticlei funcționează cu combustibili lichizi și gazoși.

Combustibilului utilizat pentru cuptoarele de topire a sticlei se impun o serie de cerințe: în timpul arderii, trebuie să emită o cantitate semnificativă de căldură pe unitatea de masă sau volum, nu trebuie să emită gaze dăunătoare sănătății umane, precum și negativ afectând materialele cuptoarelor și cuptoarelor, trebuie să fie convenabil pentru transport și ardere.

Caracteristica principală a combustibilului este puterea calorică Q. Puterea calorică a combustibilului este cantitatea de căldură degajată în timpul arderii complete a unei unități de masă sau volum de combustibil (1 kg de combustibil lichid sau 1 m 3 de combustibil gazos) . Puterea calorică se măsoară în kcal / kg sau kcal / m 3 (în SI - kJ / kg, kJ / m 3).

Puterea calorică a diferitelor tipuri de combustibil variază foarte mult - de la 1000 la 10.000 kcal/kg.

După origine, combustibilul este împărțit în natural și artificial. Acesta din urmă este obținut ca urmare a prelucrării combustibilului natural. În tabel. 3 prezintă clasificarea combustibililor industriali.

În industrie se folosesc combustibili solizi, lichizi și gazoși. Se face distincția între combustibilul natural, extras la suprafața pământului sau în măruntaiele acestuia, și artificial, obținut prin prelucrare naturală.

Principalele cerințe pentru combustibilul de proces includ: costuri reduse de producție, costuri reduse de transport, ușurință în utilizare, posibilitatea utilizării acestuia cu o eficiență ridicată, conținut scăzut de impurități nocive.

Diferite tipuri de combustibil (solid, lichid și gazos) se caracterizează prin proprietăți generale și specifice. Proprietățile generale ale combustibilului includ puterea calorică și umiditatea, proprietățile specifice includ conținutul de cenușă, conținutul de sulf (conținutul de sulf), densitatea, vâscozitatea și alte proprietăți.

Căldura de ardere- cantitatea de căldură care se degajă în timpul arderii complete a 1 kg sau 1 m 3 de combustibil. Valoarea energetică a combustibilului este determinată în primul rând de căldura sa de ardere.

Distingeți puterea calorică mai mare și cea mai mică. Puterea calorică mai mică diferă de cantitatea mai mare de căldură cheltuită pentru evaporarea umidității conținute în combustibil și formată în timpul arderii hidrogenului. Puterea calorică netă este luată în considerare pentru a calcula necesarul de combustibil și costul acestuia la întocmirea bilanțurilor termice și la determinarea eficienței instalațiilor care utilizează combustibil. La compararea diferitelor tipuri de combustibil, se utilizează conceptul de combustibil de referință, care se caracterizează printr-o putere calorică mai mică de 29 MJ/kg.

Umiditate(conținutul de umiditate) al combustibilului își reduce căldura de ardere datorită consumului crescut de căldură pentru evaporarea umidității și creșterii volumului produselor de ardere (datorită prezenței vaporilor de apă).

Continut de cenusa- cantitatea de cenusa formata in timpul arderii substantelor minerale continute in combustibil. Substanțele minerale conținute în combustibil își reduc puterea calorică datorită scăderii conținutului de componente combustibile (motivul principal) și creșterii consumului de căldură pentru încălzirea și topirea masei minerale.

continutul de sulf(conținutul de sulf) se referă la factorul negativ al combustibilului, deoarece atunci când este ars, se formează gaze de dioxid de sulf care poluează atmosfera și distrug metalul. În plus, sulful conținut în combustibil trece parțial în metalul topit, masa de sticlă sudată, reducând calitatea acestora. De exemplu, pentru topirea cristalului, sticlelor optice și a altor sticle, combustibilul care conține sulf nu poate fi utilizat, deoarece sulful reduce semnificativ proprietățile optice și culoarea sticlei.

Compoziția combustibilului. Combustibili de diferite tipuri, zăcăminte și mine diferă în compoziția lor. Când luăm în considerare combustibilii solizi și lichizi, se obișnuiește să se facă distincția între următoarele componente: carbon, hidrogen, sulf, oxigen, azot, cenușă și umiditate. În ceea ce privește combustibilul gazos, compoziția este înțeleasă în principal ca: monoxid de carbon, hidrogen, metan, etan, propan, butan, etilenă, benzen, hidrogen sulfurat etc. Oxigenul și azotul incluse în combustibil sunt clasificate ca balast de combustibil organic intern, și cenușă și umiditate - spre exterior.

Compoziția combustibililor solizi și lichizi se exprimă ca procent din greutate, gazoși - ca procent din volum.

Combustibilii solizi și lichizi constau din părți combustibile și incombustibile. Partea combustibilă a combustibilului include carbon, hidrogen, oxigen, azot și sulf. Oxigenul și azotul nu ard; sunt incluse în compoziția masei combustibile în mod condiționat. Prin urmare, partea combustibilă a combustibilului se numește masă combustibilă condiționat. Partea incombustibilă a combustibilului - balast - constă din umiditate și cenușă. Masa organică a combustibilului este carbon, oxigen și azot.

Combustibilul în forma în care intră în cuptoare pentru ardere se numește combustibil de lucru. Datorită faptului că conținutul de umiditate din acesta poate varia foarte mult, compoziția combustibilului este adesea caracterizată de masa sa uscată.

Pentru a desemna compoziţia căreia îi aparţine conţinutul unuia sau altui element din combustibil se folosesc indicii o, g, c şi p, care se citesc respectiv: o - masa organică; g - masa combustibila; c - combustibil uscat; p - combustibil de lucru. De exemplu, CO este conținutul de carbon din masa organică; Sr - conținutul de sulf în masa combustibilă condiționat; Ac - conținut, cenușă în combustibil uscat; Wp este conținutul de umiditate al combustibilului de lucru.

Combustibilii energetici sunt substanțe combustibile care sunt fezabile din punct de vedere economic pentru a produce căldură și electricitate. În funcție de starea de agregare, combustibilii sunt împărțiți în solizi, lichidi și gazoși. După origine - naturală, formată din rămășițe de origine vegetală și animală pentru o lungă perioadă de timp, și artificială, obținută ca urmare a prelucrării combustibililor naturali. Primele includ cărbune, petrol, gaze naturale. A doua categorie include cocs, brichete, deșeuri de preparare a cărbunelui, motorină, păcură, furnal, cuptor de cocs și gaze generatoare.

Combustibilul este format din părți combustibile și minerale și umiditate. Compoziția părții combustibile include carbon C, hidrogen H și sulf S, care sunt în compuși complecși cu oxigen O și azot N. O caracteristică importantă a combustibilului este căldura de ardere. Căldura de ardere este cantitatea de căldură eliberată în timpul arderii complete a combustibilului. Distingeți puterea calorică mai mică și cea mai mare.

Carbonul este partea principală a combustibilului. Cu cât este mai mult în compoziție, cu atât căldura de ardere a combustibilului este mai mare. Conținutul de carbon în masă în combustibilii solizi variază de la 25% (șisturi și turbă) la 70% (antracit). Hidrogenul este conținut în combustibil într-o cantitate mică de 2-10%. Căldura sa de ardere este de 4 ori mai mare decât cea a carbonului. Oxigenul este inclus în compoziția combustibilului sub formă de diverși compuși, inclusiv cei cu elemente combustibile, ceea ce reduce cantitatea de căldură degajată în timpul arderii combustibilului. Prin urmare, oxigenul este denumit balast combustibil. Azotul este denumit și balast combustibil. Conținutul său este scăzut (în combustibil solid până la 3% din greutate). În timpul arderii, cea mai mare parte a azotului din combustibil este transformat în oxizi toxici N0 și N0*.

Sulful, în funcție de tipul de compus în care este inclus, se împarte în S0 organic dacă este asociat cu carbon, hidrogen, azot și oxigen; pirita SK - un compus cu fier (de obicei pirita de fier); sulfat Sc, care se prezintă sub formă de compuși FeSO4, MgSO4, CaSO4. Sulful, care face parte din compușii organici și pirit, participă la procesul de ardere, eliberând căldură și formând dioxid de sulf.

anhidride S02 și S03 sulfurice. Prin urmare, sulful organic și pirit este adesea numit combustibil volatil.

Sulful, care face parte din FeS04, MgS04, CaS04 etc., nu arde, așa că, atunci când arde combustibil, sulfații practic nu se descompun. În combustibilul solid, conținutul de sulf ajunge la 5%, în combustibilul lichid la 3,5%. Prezența sulfului în combustibil este nedorită, deoarece oxizii S02 și S03 formați în timpul arderii sulfului în prezența umidității dau soluții de acizi sulfuros și sulfuric, care provoacă coroziunea conductelor suprafețelor de încălzire ale arborelui convectiv al cazanului și au un efect nociv asupra mediu inconjurator.

Sub partea minerală a combustibilului înțelegeți impuritățile incombustibile. Numărul acestora depinde de originea combustibilului și de tehnologia de extracție a acestuia. Distingeți între impuritățile minerale interne formate în timpul formării unui zăcământ de cărbune și impuritățile minerale externe care au intrat în combustibil în timpul extracției acestuia din straturile de rocă adiacente. Impuritățile minerale interne, spre deosebire de cele externe, sunt distribuite destul de uniform în combustibil și, prin urmare, practic nu pot fi separate de masa combustibilă.

La arderea combustibilului, din impuritățile minerale se formează cenușa A. Ea caracterizează partea minerală a combustibilului. Conținutul de cenușă A din combustibil este determinat de cantitatea de reziduu solid obținut după arderea unei probe de combustibil preuscat de o anumită masă într-un creuzet de platină și calcinarea ulterioară la o valoare constantă a masei la o temperatură de 800 °C. La proiectarea cazanelor și, în primul rând, a cuptoarelor acestora, temperatura caracteristică fuzibilității cenușii este de mare importanță. Depinde de compoziția cenușii și de mediul gazos din jur. Evaluarea fuzibilității se realizează în funcție de temperaturile a trei stări de cenuşă: U - începutul deformarii; t2 - începutul înmuirii; t3 - stare de topire lichidă:

Pentru a lua măsuri de prevenire a contaminării suprafețelor de încălzire situate în spatele cuptorului, este important să se cunoască temperatura de solidificare a cenușii. De obicei, această temperatură este cu 50 °C sub t2. În timpul arderii combustibilului în cuptor în zona de temperaturi ridicate, are loc topirea parțială sau completă a cenușii. O parte din ea este dusă cu produsele de ardere din cuptor. Restul cenușii, parțial descompusă, este topită sau sinterizată în zgură, care este apoi îndepărtată în stare lichidă sau solidă din fundul cuptorului. Sub acţiunea temperaturilor ridicate, oxizii conţinuţi în zgură împreună cu alte substanţe formează compuşi multicomponenti, iar punctul de topire al zgurii diferă de temperatura ts a stării lichide a cenuşii. În cuptoarele cu îndepărtare a zgurii lichide, pentru curgerea liberă a zgurii din cuptor, temperatura acestuia trebuie să fie mai mare decât temperatura ts a stării de topire lichidă a cenușii. Această temperatură se numește temperatura /nzh de îndepărtare normală a cenușii lichide, este determinată de 22

Compoziția chimică a zgurii. De regulă, \u003d ta + (100-4-200) ° С.

Umiditatea W, ca și partea minerală, este balastul de combustibil. Își reduce căldura de ardere. În plus, o parte din căldura combustibilului ars este cheltuită pentru evaporarea acestuia. Umiditatea conținută în combustibil este împărțită în externă și internă (higroscopică). Umiditatea externă intră în combustibil în timpul extracției, transportului și depozitării acestuia. Cantitatea sa fluctuează într-un interval larg de 1-40%. Umiditatea externă poate fi îndepărtată din combustibil atunci când acesta este uscat. Umiditatea internă este asociată atât cu partea organică a combustibilului, cât și cu partea minerală. Include umiditate coloidală și hidratată. Umiditatea coloidală formează geluri cu combustibilul. Cantitatea sa depinde de natura și compoziția combustibilului, de conținutul/umiditatea din aerul atmosferic. Umiditatea hidratului este legată chimic de impuritățile combustibilului mineral. Conținutul său este mic. Când combustibilul este uscat, o parte din umiditatea coloidală se evaporă, în timp ce conținutul de umiditate hidratată nu se modifică.

Combustibilii solizi umezi pierd umiditatea în aer, în timp ce cei uscați o dobândesc. Aceste procese au loc până când se atinge un echilibru între presiunea parțială a vaporilor de apă din aer și combustibil. Combustibilul cu umiditate obținută în acest mod se numește uscat la aer. Dacă combustibilul uscat la aer este încălzit la presiunea atmosferică la o temperatură de 105 °C, atunci toată umezeala din combustibil va fi practic îndepărtată. Cantitatea de umiditate îndepărtată dintr-un combustibil uscat la aer se numește umiditate higroscopică WrH.

Compoziția combustibilului în forma în care intră în TPP, exprimată ca un set de elemente și componente individuale (în greutate pentru combustibili solizi și lichizi), se numește masa de lucru a combustibilului:

TOC o „1-3” h z cp + № + Sp 4-Op + Np + Wp + Ap = 100%. (unu)

Dacă umiditatea externă și internă este îndepărtată din combustibil, atunci masa uscată are următoarea compoziție:

Cc-j-Hc-fSc + Oc-fNc+Ac = 100 o/0. (2)

Excluzând cenușa din masa uscată, obținem o masă combustibilă de combustibil

Cr + Hr + Sr + Or-f Nr. = 100%. (3)

Dacă sulful de pirit este izolat de masa combustibilă, atunci masa de combustibil rămasă se numește masă organică

Cr + Hg + Og + No = 100%. (4)

Compoziția maselor de lucru și uscate ale aceluiași combustibil, în funcție de condițiile de extracție și de vreme, poate varia într-un interval destul de larg. Compoziția masei combustibile a combustibilului este constantă. Prin urmare, este utilizat pentru conversia în greutăți uscate și de lucru. Formule pentru recalcularea compoziției, de exemplu, dintr-o lucrare

2. Factorul de conversie pentru compoziția combustibililor solizi și lichizi de la o masă la alta

Masa țintă	Masa dorită
		organic






organic

Masele uscate sunt ușor de obținut, deoarece 1 kg de masă de lucru conține (100-Nr) / 100 (kg) masă uscată de combustibil. Prin urmare,

CP + Hp + Sp + O "+ Np + W" H - A "_ 100 ~

C + ns -) - sc + oc + ne + ac 100 - w „100 100”

Cp \u003d Cs (100- Wp) / 100: CP \u003d HC (100-Wp) / 100

Factorul de conversie (100 -Wp)/100 este constant pentru toate elementele de combustibil. Factorii de conversie pentru compoziția combustibililor solizi și lichizi de la o masă la alta sunt prezentați în tabel. 2.

Dacă combustibilul este încălzit fără acces la aer, atunci substanțele volatile sunt eliberate din acesta ca urmare a separării termice a compușilor de hidrocarburi instabili care conțin oxigen și rămâne un reziduu solid nevolatil. Randamentul substanțelor volatile și proprietățile reziduului solid sunt caracteristici termice importante ale combustibililor solizi.

Randamentul volatil V este determinat de scăderea masei combustibile a combustibilului atunci când acesta este încălzit timp de 7 minute fără acces la aer la o temperatură de 850 ° C și se exprimă în % din masa combustibilă a combustibilului. Compoziția substanțelor volatile include de obicei hidrogen, hidrocarburi, monoxid de carbon și dioxid de carbon. Valoarea eliberării volatilelor și temperatura celui de-al patrulea început al eliberării lor depind de vârsta combustibilului. Cu cât randamentul de substanțe volatile este mai mare și temperatura de la începutul eliberării lor este mai scăzută, cu atât combustibilul se aprinde mai ușor. Cel mai mare randament al volatilelor și cel mai - 24

Combustibilii tineri au o temperatură mai scăzută la începutul ieșirii lor: pentru turbă, Vrn = 70%, *out = 100-g - PO °C; în cărbune brun. Utya \u003d "40-1-65%; W 130-i-170 °С.

Reziduul solid care rămâne după eliberarea substanțelor volatile din combustibil poate fi sinterizat, ușor sinterizat și pulverulent. Doar unii cărbuni bituminoși dau un reziduu dens sinterizat 1 cu un număr mare de pori, numit cocs.

Căldura de ardere a combustibilului este determinată empiric. Cantitatea de căldură degajată depinde de starea finală a produselor de ardere și, în special, de starea de agregare a umidității (sub formă de abur sau apă). În acest sens, se face distincția între cea mai mare Qb și cea mai mică putere calorică.

Diferența dintre Qjj și Ql este că primul ia în considerare căldura care este eliberată în timpul condensării vaporilor de apă (umiditatea din produsele de ardere este sub formă de apă), în timp ce cea din urmă nu ține cont de această căldură. Deoarece temperatura produselor de ardere din cazan este suficient de ridicată și vaporii de apă nu se condensează, căldura cheltuită la evaporarea umidității se pierde. Prin urmare, în calculele termice se utilizează puterea calorică mai mică a combustibilului de lucru. Dacă Qb este cunoscut, atunci = Ql - 25,2 (Wp/100 + 9H7100),

Unde 25,2 (Wp / 100 + 9N/100) este cantitatea de căldură consumată pentru evaporarea umidității (Wp / 1000) conținută în combustibil și apă (9НР / 100) formate în timpul arderii hidrogenului, kJ / kg;

25,2 MJ/kg - valoarea căldurii latente de vaporizare pentru apă la o presiune de 0,1 MPa.

În absența datelor experimentale, o valoare aproximativă pentru combustibil solid și păcură poate fi găsită folosind formula propusă de D. N. Mendeleev,

QS \u003d 0,339CP + 1,03CP - 0,109 (Sau - Sp) - 0,259WP.

Pentru a compara diferiți combustibili, se utilizează conceptul de combustibil standard, adică combustibil a cărui putere calorică este egală cu

29,3 MJ/kg. Conceptul de combustibil standard este utilizat pentru determinarea diferitelor resurse de combustibil, compararea consumului specific de combustibil pe unitatea de energie generată și efectuarea calculelor tehnice și economice. Într-o evaluare comparativă a calității combustibililor, este convenabil să se utilizeze caracteristicile combustibililor reduse la cea mai mică putere calorică în % kg/MJ:

Wn = Wp/Qp„; Ap = Ap/Qp; Sn = SP/QH-

Caracteristicile date ale combustibililor Wn, A „și S” arată câtă umiditate, cenușă și sulf cad pe 1 MJ din puterea calorică inferioară, în% din masa de lucru a combustibilului. În funcție de umiditatea redusă, se obișnuiește să se ia în considerare combustibilii: umiditate scăzută cu W "= 0,7% - kg / MJ, umiditate medie cu Wn = 0,7 h - 1,89% kg / MJ, umiditate ridicată cu Wn\u003e 1,89 % ■ kg /MJ.

Combustibilul solid se caracterizează prin abraziune - proprietatea, atunci când intră în contact cu alte materiale, de a provoca uzura acestora din urmă, care depinde de cantitatea de pirit, cenușă și compoziția acesteia conținută în acesta. Această caracteristică a combustibilului este importantă pentru alegerea echipamentelor pentru sistemul de pulverizare.

Duritatea unui combustibil solid și rezistența acestuia la măcinare (măcinare) sunt caracterizate de coeficientul de capacitate de măcinare &lo (raportul dintre consumul specific de energie cheltuit pentru măcinarea antracitului și consumul specific de energie necesar pentru măcinarea combustibilului în cauză). Cu cât combustibilul este mai moale, cu atât valoarea kno este mai mare. Acest indicator de combustibil este luat în considerare la proiectarea sistemelor de pulverizare și, în primul rând, la alegerea tipului și capacității echipamentului de măcinat.

Densitatea combustibilului solid (în kg/m3), ca una dintre caracteristicile sale, este utilizată pe scară largă în calculele sistemelor de încărcare, depozitare și alimentare cu combustibil la sistemele de pulverizare. Există densități aparente și în vrac. Densitatea aparentă este masa pe unitatea de volum a unei piese de combustibil cu pori interni umpluți cu aer și umiditate. Densitatea în vrac este masa de combustibil conținută într-o unitate de volum umplută cu bucăți de combustibil, adică ia în considerare și volumul de aer dintre bucățile de combustibil.

Combustibilii solizi fosili sunt împărțiți în turbă, maro, cărbune și antracit. Turba este din punct de vedere geologic cel mai tânăr combustibil solid. Se caracterizează printr-un grad scăzut de descompunere a reziduurilor organice și o putere calorică relativ scăzută, un conținut crescut de substanțe volatile (U "l da 70%), hidrogen (Hg \u003d \u003d 5h-6%), oxigen (Og\ u003e 30%) și azot (Nr \u003d 2-^ 2,5%) Turba se caracterizează prin higroscopicitate și umiditate foarte ridicate (Wp = 35-=-60%).

Cărbunii bruni (gradul B) includ cărbunii cu o putere calorică mai mare a masei de lucru desacate Q | l00 / (l00 - Ar)< < 23,9 МДж/кг. По геологическому происхождению они близки к торфу. В бурых углях достаточно велико содержание летучих (К = 65-М0 %), водорода (Нг = 4-f-6,5 % и более) и кислорода (Ог = 15ч-30 %). Они отличаются высокой гигроскопичностью и влажностью, содержание углерода достаточно велико (Сг = = 55-^78 %), а количество слаборазложившихся растительных остатков мало. По влажности бурые угли классифицируют: Б1 - с влажностью более 40 %; Б2 - с влажностью 30-40 % и БЗ - с влажностью менее 30 %.

; Cărbunii tari includ cărbuni, în care 100 / (100 - Ar)\u003e\u003e 23,9 MJ / kg. Se caracterizează prin conținut ridicat de carbon (75-97%), densitate și căldură de ardere. Pe măsură ce conținutul de carbon crește, proporțiile de oxigen, hidrogen și substanțe volatile din combustibil scad. Prin producție volatilă, ținând cont de capacitatea 26

Sinterizarea reziduului solid, se adoptă următoarea clasificare a cărbunilor: cu flacără lungă (D), gaz (G), grăsime gazoasă - h (GZh), grasă (L), grăsime de cocs (KZh), cocs (K), sinterizare îmbogățită (OS), aglomerare slabă (SS), slabă (T). Odată cu trecerea de la gradul de cărbune D la T, randamentul volatil se modifică de la 36% sau mai mult (D) la 9-17% (T), iar umiditatea, respectiv, de la 14 la 5%.

Semiantraciții (PA) și antraciții (A) includ cărbuni cu QE 100 / (100 - Ar) > 23,9 MJ / kg și un randament volatil mai mic de 9% Conțin 89-f-92,5% Cr, 2-b3. 6% Hr, 0,8-fl.3% Nr, 2,2-5% Or, 0,64-0,9% Sr.

Semiantracitele au un randament volatil de peste 5% și o putere calorică mai mare decât antracitele. PA și A sunt combustibili de calitate superioară; deșeurile lor sunt folosite în cazane electrice.

După mărimea pieselor obținute în timpul extracției, cărbunele se clasifică astfel: placă (P), mare (K), nuc (O), mică (M), sămânță (C), shtyb (W) și obișnuit ( R). Dimensiunea bucatilor de carbune din clasa K in clasa W scade de la 50-100 la 6-13 mm. În clasa Sh, bucățile de cărbune sunt mai mici de 6 mm, iar în clasa P, dimensiunea pieselor este nelimitată și poate fi de 0-200 (300) mm. În tabel. 3 prezintă caracteristicile combustibililor solizi ale unor zăcăminte.

Combustibilii lichizi se caracterizează prin vâscozitate convențională și puncte de turnare și de aprindere. Se obișnuiește să se exprime vâscozitatea condiționată în grade condiționate (VU). Este definit ca raportul dintre timpul de ieșire al unui anumit volum (2-10-4 m3) de combustibil lichid și timpul de ieșire al aceluiași volum de apă la o temperatură de 20 °C.

Vâscozitatea nominală a combustibilului lichid de energie (pacură) este de obicei inclusă în etichetarea acestuia. Deci, numerele după litera M, în mărcile de păcură (de exemplu, M 40 și M 200) - vâscozitate condiționată la o temperatură de 50 ° C (40 și, respectiv, 200 ° VU). Vâscozitatea relativă depinde puternic de temperatură:

° VU, \u003d ° VUBO (50 / g) p,

Unde °Byj - vâscozitatea condiționată a combustibilului lichid la temperatură °VU50 - vâscozitatea condiționată la t = 50 °С; p - exponent, în funcție de valoarea lui °VU50.

Mai jos sunt valorile vâscozității relative °VU50 la diferite p

„VUy ................................. 2 5 10 15 douăzeci

I. ................................................ .1.8 2.3 2.6 2.75" 2.86

Pentru atomizarea de înaltă calitate și transportul fiabil al combustibilului lichid prin conducte, vâscozitatea acestuia nu trebuie să depășească 2-3 °VU. Pentru a îndeplini această condiție, este necesară preîncălzirea combustibilului. Temperatura de încălzire a uleiului de încălzire depinde de marcă și este de 80-140 °C.

3. Caracteristicile combustibilului solid

Depozit de combustibil			Compoziția elementară (greutate de lucru), %

Doneţk

Kuznețk
Karaganda
Ekibastuz
Podmoskovnoe

Babaevskoe
Kizelovskoe
Chelyabinsk,
Kansko-Achinsk
Nazarovskoye
Irsha-Borodin-

Azeya

Punctul de curgere este temperatura minimă la care lichidul își pierde fluiditatea și devine imposibil să-l scurgeți și să îl pompați. Pentru păcură, această temperatură depinde de marcă și este de 5-25 °C.

Punct de aprindere - temperatura la care vaporii de combustibil lichid într-un amestec cu aer se aprind atunci când intră în contact cu o flacără. Pentru păcură, punctul de aprindere este de 80-140 °C. La sistem deschisîncălzirea cu păcură, temperatura sa ar trebui să fie mai mică decât punctul de aprindere cu 10-15 °C.

Ca combustibil lichid artificial în cazane, se utilizează păcură de trei grade: M40, Ml00 și M200 - un reziduu greu de distilare a uleiului rezultat în urma separării fracțiunilor ușoare din acesta (benzină, kerosen, legroin etc.). Păcura este un combustibil cu conținut scăzut de cenușă și aproape anhidru. Este clasificat după conținutul de compuși ai sulfului din el și după vâscozitate. În funcție de numărul de compuși care conțin sulf, păcură este împărțită în cu conținut scăzut de sulf (Sc< 0,5 %), сернистый (Sc = 0,5-2 %) и высокосернистый (Sc >2%). „Orientările pentru dezvoltarea economică și socială a URSS pentru 1986-1990 și pentru perioada până în 2000” indică necesitatea unei reduceri semnificative a utilizării păcurului ca combustibil, în primul rând la centralele termice.

Combustibilul gazos este un amestec de combustibil (hidrogen H2, hidrocarburi din seria metanului, hidrocarburi grele CHa, hidrogen sulfurat H2S și monoxid de carbon CO), o cantitate mică de gaze necombustibile (oxigen Oa, azot Na, dioxid 28).

Temperatura	Volatile	Căldura de ardere	Coeficientul de raspandire cl0	Volumul de aer și arderea la a	Produse = 1 m"/kg

carbon CO2 și vapori de apă H20). Compoziția sa este înregistrată sub forma compușilor săi constituenți (în % în volum). Toate calculele sunt efectuate pe baza unui volum unitar de gaz uscat prelevat în condiții normale (presiune 0,1 MPa și temperatură 20 ° C)

CH4 + С2Нв + С3Н8 + ■ ■+ Н2 + H2S + CO + N2 + С02 +

Căldura de ardere a combustibilului gazos în condiții normale și un conținut cunoscut de gaze incluse în compoziția sa,

QM = 0,01)

Ar putea fi util să citiți: