2.1.2. Вміст горючих елементів в твердому і рідкому паливі
Основним горючим елементом органічних палив є вуглець, С. Його теплота згорання дорівнює 34,1 МДж/кг (34100 кДж/кг).
Вуглець складає 50÷75% робочої маси твердих палив і 83÷85% робочої маси мазутів.
Друге місце, як горючий елемент, за його кількістю, посідає водень, Н2. Він має високу теплоту згорання – 120,5 МДж/кг (120500 кДж/кг).
Кількість водню в твердих паливах знаходиться в межах 2÷4% від робочої маси, а в рідких паливах – до 10÷11%.
Третій горючий елемент – сірка (S) має невисоку теплоту згорання – 9,3МДж/кг (9300кДж/кг), її вміст в паливах лежить в межах 0,3÷4%.
В мало сірчаному мазуті вміст сірки до 0,5 % від робочої маси, в сірчаному – в межах 0,5÷2%, у високо сірчаному – більше 2%.
2.1.3. Склад газоподібного палива
Природний газ, який використовують як паливо, є механічною сумішшю горючих і негорючих газів.
В його складі знаходиться до 75÷98% метану, СН4, 1÷6% - важких вуглеводів, CnHm, 1÷4% - азоту та 0,1÷0,2% вуглекислого газу.
2.1.4. Теплота згорання палива
Теплота згорання палива – кількість теплоти, яка виділяється при спалювані одиниці маси чи об’єму палива (кДж/кг чи кДж/м3).
Вища теплота згорання, Qв – це кількість теплоти, яка виділяється при спалюванні 1кг палива (чи 1м3 газоподібного палива) за умови конденсації водяної пари і охолодження всіх продуктів згорання до 0°С.
Нижча теплота згорання, Qн, порівняно з Qв не враховує теплоту випаровування вологи, яка міститься в паливі, і вологи яка утворюється при горінні водню.
Таким чином Qн < Qв.
Для визначення теплоти згорання робочої маси твердого та рідкого палива використовують формулу Д.І. Менделєєва:
,
кДж/кг, (2-1)
де CР , HР ,OР ,SР ,WР – елементи робочої маси палива, %.
Для порівняння економічності роботи джерел теплопостачання при спалювані різних видів палив та для державної статистики користуються поняттям “умовне паливо”. Це таке паливо, нижча теплотворна здатність якого дорівнює 7000 ккал/кг або 29300 кДж/кг.
Перерахунок дійсного палива на умовне здійснюється за формулою:
,
(2-2)
де В, Ву.п. – витрата дійсного та умовного палива,
- теплотворна здатність
дійсного та умовного палива.
2.1.5. Технічні характеристики твердого палива
До основних технічних характеристик твердих палив відносять:
1) Зольність. Зольністю називають процентну кількість золового залишку, що залишається після згорання повної порції палива, по відношенню до ваги зазначеної порції.
Важливе значення має температура плавлення золи, яка залежить від температури плавлення окремих мінералів, що входять до складу золи. Серед них SiO2, Al2O3, Fe2O3. CaO, MgO, K2O, Na2O та інші.
Температура плавлення окремих мінералів лежить в межах 600÷2900°С.
Більша частина мінерального сплаву палива перетворюється в дрібну золу, яка виноситься потоком димових газів, і складає від 0,2 ÷0,4 до 0,85÷0,95 від маси золи.
Решта у вигляді шлаку попадає у нижню частину топки і видаляється системою золо-шлаковидалення.
Зі збільшенням зольності палива зростає кількість летючої золи . Це вимагає більш дорогих золовловлювальних пристроїв, а також зменшення швидкості руху газів в конвективних газоходах з метою зменшення зношуваності поверхонь теплообміну, розташованих в газоходах котла.
2) Вихід летких речовин і коксовий залишок. При високих температурах в твердому паливі утворюються газоподібні речовини, що отримали назву “леткі речовини”. До їх складу входять CO, H2, CH4, CO2, та інші.
Леткі речовини максимально виділяють з твердого палива при температурі до 800°С. Тому вихід летких речовин визначається зменшенням ваги палива після витримки його на протязі 7хв. при температурі 850±25°С. Величину зменшення ваги наважки палива відносять до його горючої маси.
Вихід летких речовин для різних твердих палив лежить в межах:
буре вугілля - 45÷50%, кам’яне - 25÷40%, антрацит 3÷4%.
Після виходу летких речовин з твердого палива залишається твердий горючий залишок – кокс.
Він спалахує в повітряному середовищі при температурі 900÷1200°С, тоді як леткі речовини спалахують при 350÷600°С, чим сприяють більш ранньому спалаху коксу.