2. Технические характеристики твёрдого и жидкого топлива

Технические характеристики определяют в лаборатории в результате анализа порции топлива в стандартных условиях.

1.Элементарный состав топлива.

Все виды топлива включают:

- горючую часть (при сжигании которой выделяется теплота);

- негорючую часть (внутренний и внешний балласт).

Горючая часть топлива состоит из сложных химических соединений, определение которых затруднено. Количественный анализ этих соединений оценивают по содержанию горючих элементов: С, Н, S.

1.Углерод С – основной горючий элемент, теплота сгорания которого Q=34 МДж/кг

Особенности:

а) для твердого топлива С = 20-75%;

б) для мазута (природного газа) С = 80-85%;

в) для твердого топлива с увеличением продолжительности залегания в недрах содержание С возрастет;

г) реакция горения: С+О₂= СО₂.

2. Водород Н - горючий элемент, теплота сгорания которого Q=121 МДж/кг

Особенности:

а) низкое содержание в топливе (для твердого топлива Н = 1,5 – 4%; для мазута и природного газа Н = 10-11%);

б) с увеличением продолжительности залегания в недрах содержание Н снижается;

в) реакция горения: 2 Н₂ + О₂ = 2 Н₂О.

3. Сера S - горючий элемент, теплота сгорания которого Q=9,3 МДж/кг

Особенности:

а) низкая теплота сгорания;

б) низкое содержание в топливе S = 0,1-6%,

Общее содержание серы в топливе, %: S = Sгор + Sнегор,

Где Sгор – содержание горючей серы, при сжигании которой выделяется теплота; Sнегор – содержание негорючей серы, находящейся в связанном состоянии с минеральной частью топлива.

Содержание горючей (летучей) серы, %:

Sгор = Sл = S орг+ S колч,

Где S орг – органическая сера, входящая в состав сложных органических соединений.

Реакция горения: S + O₂ = SO₂.

Sколч – колчеданная сера, входящая в состав железного колчедана (пирита) FeS₂, представляющего твердые прослойки золотистого цвета.

Реакция горения: FeS₂ + О₂ → Fe2O₃ + SO_2.

Негорючая (сульфатная) сера S негор входит в состав сульфатов минеральной части топлива: CaSO₄, MgSO₄, FeSO₄ доокисление которых невозможно.

Недостатки содержания серы в топливе:

а) минимальное удельное тепловыделение при сжигании (Qs = 0,27 Qc)

б) в факеле при t >1500° C

3 - 5% SO₂ + O₂ → SO₃.

Образование в факеле и выброс в атмосферу токсичных оксидов SO₂, SO₃ отрицательно влияет на окружающий растительный и животный мир;

в) сернокислая коррозия низкотемпературных поверхностей нагрева парового котла.

При взаимодействии SO₃ с водяными парами Н₂О в продуктах сгорания образуются пары серной кислоты с tросыH₂SO₄ = 110-160° C:

SO₃ + Н₂О → H₂SO₄ (пары)

В ВЗП при tствзп < tpH₂SO₄ пары H₂SO₄ конденсируются на трубах, вызывая коррозию металла:

Fe + H2SO4 → FeSO + H2↑ .

Внутренний балласт топлива определяется содержанием кислорода и азота (O, N), которые находятся в связанном с горючими элементами состоянии, %:

Б внутр = O + N.

Особенности внутреннего балласта:

1. Наличие O и N снижает содержание горючих элементов, уменьшая теплоту сгорания и повышая расход сжигаемого топлива.

2. Кислород топлива принимает участие в сжигании горючей части (в окислении C, H, S до СО2 , Н2О, SO2), снижая потребление окислителя из атмосферы, что учитывается в расчетах.

3. Азот топлива не участвует в окислении C, H и S, при сжигании в свободном виде в основном переходит в продукты сгорания (N топл SO₂→ N ₂ пр.сгор.).

Внешний балласт топлива определяется содержанием в нем влаги W и негорючих минеральных примесей М,%:

Б внеш = W + M.

Внешний балласт не связан с горючими элементами и внесен в топливо в результате его длительных превращений при залегании. Он зависит от вида и возраста топлива.

С геологическим возрастом снижаются пористость топлива и его влагоемкость. Одновременно возрастает вероятность внедрения в органическую часть топлива вносимых в него минеральных примесей.

Количество минеральной примеси оцениваются зольностью топлива (содержанием твердого негорючего остатка), т.е. М = А.

Наличие внешнего балласта снижает содержание горючих элементов, теплоту сгорания и повышает расход сжигаемого топлива.