- •Лекция № 4-6
- •Происхождение топлива и его классификация.
- •Три стадии преобразований:
- •2. Технические характеристики твёрдого и жидкого топлива
- •1.Элементарный состав топлива.
- •Виды исходной массы топлива.
- •2. Влажность твердого топлива.
- •3. Зольность топлива.
- •Отрицательное влияние зольности топлива на работу парового котла:
- •4. Выход летучих веществ.
- •5. Коксовый остаток и спекаемость углей.
- •6.Теплота сгорания твердого и жидкого топлива.
- •7. Приведенные характеристики топлива.
- •8. Мазут
- •Технические характеристики топочных мазутов:
Виды исходной массы топлива.
Сухая
Горючая
Sорг
Органическая
С H O N S A W
Аналитическая Wa
Рабочая
2. Влажность твердого топлива.
Различают четыре вида влажности:
- внешняя (поверхностная),
- капиллярная,
- коллоидная,
- кристаллогидратная.
Влажность рабочей массы топлива, %:
W ° = W внеш + W кап + W колл + W гидр.
Внешняя – влага, которая задерживается на поверхности частиц топлива. Поступает на поверхность кусков из грунтовых вод и с атмосферными осадками. Зависит от способности поверхности к смачиванию. Возрастает с уменьшением размера частиц, составляя W внеш = 3-5%.
Капиллярная – влага, которая содержится в капиллярах (тонких каналах и полостях кусков). Это основная составляющая влажности твердого топлива, снижающаяся с возрастанием геологического возраста. При этом ввиду снижения пористости частиц (объема капилляров) капиллярная влажность уменьшается. Для торфа W кап = 35%, для каменных углей - W кап < 10%.
Коллоидная – влага, которая в виде мельчайших коллоидных частиц (10 - 10 м) адсорбируется органической массой топлива. Зависит от химической структуры и состава топлива. С повышением геологического возраста (с увеличением степени углефикации) коллоидная влажность снижается, так как топливо теряет способность удерживать коллоидные частицы из-за их старения.
Кристаллогидратная – влага, входящая в кристаллическую структуру топлива и связанная с ее минеральной частью. Она входит в состав:
Силикатов Al2O3×2SiO2×2H2O; Fe2O3×2SiO2×H2O,
Сульфатов CaSO4×2H2O; MgSO4×2H2O.
Особенности гидратной влаги:
а) очень низкое содержание (< 0,1%);
б) не зависит от условий хранения;
в) увеличивается с повышением зольности топлива;
г) при сушке до 110º С сохраняется в топливе;
д) исключается только при t > 600° С в результате разрушения кристаллогидратов.
Влажность твердого топлива оценивается по убыли массы навески (1 ± 0,1 г), выдерживаемой 30-60 мин в сушильном шкафу при 102 - 105° С.
Отрицательное влияние влажности топлива на работу парового котла:
повышается расход сжигаемого топлива;
плохо зажигается и медленно горит;
снижается полнота сгорания;
повышается расход теплоты на сушку;
снижается сыпучесть частиц;
происходит смерзание кусков в штабелях;
подвергаются коррозии системы пылеприготовления.
3. Зольность топлива.
Зольность топлива – это характеристика, обуславливающая содержание минеральных примесей в топливе.
Минеральные примеси – неорганические (негорючие) соединения, содержащиеся в топливе для сжигания:
Глина (алюмосиликаты) Al2O3× 2SiO2×2H2O;
Кремнезем 2SiO2 (основная часть песка);
Сульфаты CaSO4, MgSO4, FeSO4;
Карбонаты CaCO3, MgCO3, FeCO3;
Окислы железа FeO, Fe2O3, Fe3O4;
Сульфиды FeS2, CaS2.
По происхождению минеральные примеси делятся:
- на первичные – содержатся в исходных растениях, из которых сформировалось топливо;
- вторичные – попали в топливо извне (через трещины пластов с почвенными водами);
- третичными – попали в топливо при добыче, транспортировке, хранении.
О содержании минеральных примесей (Мp ) судят по зольности (Аp ), под которой понимают долю негорючего остатка (золы), образующегося при сжигании навески топлива (1 + 0,1 г) и прокаливании остатка в стандартных условиях (30 мин при 850°).
С увеличением геологического возраста топлива и повышением вероятности разбавления органической массы минеральными примесями зольность топлива возрастает.
Ориентировочный состав золы:
SiO2 = 30 – 60%; Al2O3 = 10 – 40%; Fe2O3 = 5 – 20%;
CaO = 5 – 20%; K2O + Na2O + P2O5 = 1 – 5%.
Образующиеся в топке негорючие остатки делятся на шлак и золу.
Температурные характеристики золы определяют экспериментально путем постепенного нагрева образца золы, сформированного в виде трехгранной пирамидки. При нагреве в электропечи фиксируют температуры, соответствующие трем степеням деформации образца.
t 1 – температура начала деформации (оплавление вершины) при 1000 - 1200º С,
t 2 – температура размягчения (1100 - 1400º С),
t 3 – температура жидкоплавкого состояния, соответствующая началу расткания по поверхности при 1200 - 1500º С,
t 0 - температура истинно жидкого состояния, при котором имеет место нормальное течение расплавленного шлака вдоль вертикальной стенки (t 0 = t 3 + 50 - 150º С).
t 3 < 1350º C – легкоплавкая зола,
Если t 3 = 1350 -1450º С – зола средней плавкости,
t 3 > 1450º С – тугоплавкая зола.
В топках с жидким шлакоудалением в случае пониженной нагрузки котла даже непродолжительное снижение температуры в нижней части факела t < t 3 может привести к застыванию шлака и ухудшению его удаления. При этом целесообразно сжигание углей, имеющих длинные шлаки.
Температурные характеристики t 1, t 2, t 3 надо знать:
- для правильного выбора топочного режима, чтобы золовые частицы были в твердом виде и не прилипали к трубам фестона и пароперегревателя).
- выбора системы шлакоудаления (вывод шлака из топки в твердом или жидком виде).