Топливо. Примеры расчета горения топлива, страница 2

Влажность. Влага снижает качество топлива (теплоту сгорания). Влагу подразделяют на внешнюю, которую можно удалить в условиях естественной сушки аналитической пробы до постоянной массы при 20 ^оС и относительной влажности воздуха 60 %, и гигроскопическую (внутреннюю), которая удаляется при нагревании пробы до 100 ^оС. Сумма внешней и гигроскопической влаги – рабочая влага W^р.

Зольность. Минеральные вещества, содержащиеся в топливе (зола), понижают теплоту сгорания вследствие уменьшенного содержания горючих компонентов и повышенного расхода тепла на нагрев золы до температуры горения топлива и ее плавления.

Содержание серы. Сера может входить в состав топлива в трех видах: органическая – в составе органических соединений топлива; колчеданная – пиритная; сульфатная – в составе сульфатов золы топлива СаSО₄, FSО₄. Сера органическая и колчеданная сгорают с образованием SО₂ и частично SО₃, которые загрязняют атмосферу и вызывают коррозию металла.

Выход летучих. Выход летучих веществ и качество твердого остатка – кокса, являются важными характеристиками углей, определяющими целесообразность их использования для производства металлургического кокса (каменные угли), газификации и химической переработки, а также для получения предварительных сведений о характере их горения в топках. Выход летучих V^г измеряется массой летучих, выраженной в процентах от горючей массы топлива.

Формулы пересчета. Состав жидкого и твердого топлива обычно задается в виде органической (индекс «о», например, С^о), горючей (индекс «г», например, Н^г), сухой (индекс «с», например, А^с – содержание золы в сухой массе) или рабочей массы топлива (индекс «р», например, W ^р – содержание влаги в рабочей массе топлива). Расчёт горения жидкого и твёрдого топлива обычно производится для рабочего состава. Пересчёт на рабочий состав топлива с любого другого состава производится по формулам:

;                                        (1)

;                                              (2)

,                                                   (3)

где x^р – содержание, какого либо компонента в рабочей массе топлива, ; x^о, x^г, x^с – то же, в органической, горючей и сухой массе соответственно, ;  – содержание, серы, золы и влаги в рабочей массе топлива, .

Теплота сгорания. Теплотой сгорания Q называется количество теплоты, выделяющееся при полном сгорании 1 кг твердого или жидкого (или 1 м³ газообразного) топлива, взятого при нормальных или стандартных условиях. Различают высшую и низшую теплоту сгорания. Высшая теплота сгорания Q_в – количество теплоты, получаемое при полном сгорании 1 кг (или 1 м³) топлива с образованием воды. Низшая теплота сгорания Q_н – количество теплоты, получаемое при полном сгорании 1 кг (или 1 м³) топлива при условии, что вся влага, как имеющаяся в топливе, так и образующаяся, не конденсируется.

Как высшая, так и низшая теплота сгорания может быть отнесена к различным массам (рабочей, аналитической, сухой, горючей, органической). Разница между высшей и низшей теплотами сгорания рабочей массы, ккал/кг:

.                                             (4)

Теплота сгорания может быть определена калориметрическим (сжигание навески топлива в калориметре) и расчетным методами. Формулы Менделеева для расчета высшей и низшей теплоты сгорания твердого и жидкого топлива, ккал/ кг:

                           (5)

           (6)

То же самое, в кДж/кг:

                         (7)

     (8)

Тепловые эквиваленты. Тепловой эквивалент – отношение низшей теплоты сгорания натурального топлива к теплоте сгорания условного топлива, равной 7000 ккал/кг:

                                                              (9)

Перевод натурального топлива в условное:

                                                            (10)

где В_усл – расход условного топлива, В_нат – расход натурального топлива.

Определение объемов воздуха, необходимого для сжигания жидкого (твердого) топлива, и продуктов сгорания. В соответствии с уравнениями горения горючих компонентов определяется  количество кислорода воздуха   для сжигания 1 кг топлива, м³/кг:

                (11)