13.2. Характеристика палива.

Вологість повітря. Середня вологість палива в робочому стані складає в %: для торфу 50; сланців 13-17; кам'яного вугілля 5-14 і антрациту 5-8. Бурі вугілля в залежності від вологості поділяють на 3 групи: група Б1 – більш 40% вологості; група Б2 – 30-40%; група Б3 – менш 30%.

Зола палива. До складу золи входять переважно солі лужних і луго-земельних металів, окисли заліза, алюмінію, а також сульфатна сірка. Мінеральні залишки, що утворяться після згоряння палива, мають вигляд або сипучу масу (зола), або сплавлених шматків (шлак).

При високих температурах зола розм'якшується, а потім плавиться. Розм'якшена зола і шлак прилипають до стінок обмуровування топки, зменшуючи перетин газоходів відкладаються на поверхнях нагрівання, збільшуючи тим самим термічний опір у процесі теплопередачі прохолодних газів до середовища, що нагрівається, забивають отвори для проходу повітря в колосникових ґратах, обволікають частки палива, утрудняючи їхнє спалювання.

Різні види палива містять різну кількості золи. Наприклад, у %: деревина – 1; торф – 10; кузнецьке вугілля – 10-20; підмосковне буре вугілля – 30; сланці – 60. Рідке паливо (мазут) містить 0,2-1% мінеральних домішок.

Летучі речовини. При нагріванні твердого палива до 870-1100 До без доступу окислювача, виділяються парогазообразні речовини, що називаються летучими. Вони є продуктами розпаду складних органічних речовин, що утримуються в органічній масі палива. До складу летучих речовин входять: азот N₂, кисень О₂, водень Н₂, окис вуглецю С, вуглеводні гази СH₄, С₂H₄ і т.п, а також водяна пара.

Кокс. Твердий залишок, що виходить після нагрівання палива (без доступу окислювача) і виходу летучих речовин. До складу коксу входять залишковий вуглець і зола. При низьких температурах у твердому залишку крім золи може виявитися частина елементів (C, H, S_л, N). Тоді твердий залишок називається напівкоксом. По своїм механічним властивостях кокс може бути порошкоподібним, слабо спеченим і спеченим.

У залежності від виходу летучих речовин і характеристики коксу кам'яні вугілля розділяються на 10 марок: довго пламенний - Д, газовий - Г, газовий жирний – ГЖ, жирний – Ж, коксовий жирний = КЖ, коксовий - ДО, коксовий другий – ДО₂, схудлої спікливості – ОС, молоспечений– СС, худий – Т.

Теплота згоряння. Однієї з основних характеристик будь-якого виду палива є теплота згоряння, тобто та кількість теплоти, що може бути отримане при повному згорянні одиниці маси або обсягу палива. Повним згорянням називається таке, при якому пальні компоненти палива С, Н и S цілком окисляються киснем. Теплоту згоряння твердого і рідкого палива відносять до 1 кг, а газового – до 1 м³ при нормальних умовах.

Розрізняють нижчу і вищу теплоту згоряння. У вищу теплоту згоряння входить кількість теплоти, що може бути виділене при конденсації водяних пар, що знаходяться в продуктах згоряння палива.

При відомому елементарному складі твердого і рідкого палив теплоту їхнього згоряння (кДж/кг) визначають за допомогою емпіричних формул, запропонованих Д.И.Менделєєвим:

Q^p_н = 340С^р + 1035Н^р – 109(О^р - S^р_л) – 25W^р . (13.7) Q^p_в = 340С^р + 1260Н^р – 109(О^р - S^р_л) ; (13.18)

Теплота згоряння сухого газу (кЖж/м³) визначають по об'ємному складу, %, і відомій теплоті згоряння компонентів:

Q^p_н = 358СН₄ + 640С₂Н₆ + 915С₃Н₈ + 1190С₄Н₁₀ +

+ 1465 С₅Н₁₂ + 126,5 З + 107,5Н₂ + 234Н₂S; (13.9)

Q^p_н = 398СН₄ + 700С₂Н₆ + 995С₃Н₈ + 1285 С₄Н₁₀ +

+ 1575 С₅Н₁₂ + 126,5 З + 127,5Н₂ + 257Н₂S; (13.10)

Якщо до складу газу входять невідомі вуглеводні компоненти (за умови, що зміст метану відомо), то суму вуглеводнів умовно приймають як зміст етану С₂Н₄ і теплоту згоряння розраховують по формулах, аналогічним рівнянням (13.9) і (13.10).

Для порівняння різних видів палива по їхньому тепловому ефекту вводять поняття умовного палива, теплота згоряння якого прийнята за 29300 кДж/кг.

Відношення Q^p_н даного палива до Q_у.т. умовного палива називається паливним еквівалентом – Э.

Тоді для розрахунку витрати натурального палива В_н в умовне В_у.т. , досить величину В_н помножити на еквівалент Э, тобто:

В_у.т. = В_у.т• Э = В_у.т.• (Q^p_н / Q_у.т.) (13.11)