Теплота сгорания твердого и жидкого топлива

КОКСОВЫЙ ОСТАТОК И СПЕКАЕМОСТЬ УГЛЕЙ.

ВЫХОД ЛЕТУЧИХ ВЕЩЕСТВ.

Если твердое топливо нагревать, то при t ≤ 100ºС испаряется влага, но никаких изменений в структуре горючей массы не происходит. Органические соединения топлива термически неустойчивы, и при температуре t > 105ºС начинается разложение сложных молекул на более простые. Термическое разложение сопровождается:

- выходом летучих веществ: горючих (СО, Н2, СН4,CmHn) и негорючих (O2, N2, CO2, SO2);

- образованием коксового остатка.

Выход летучих веществ оценивают по убыли массы навески сухого топлива (1 + 0.1г), выдержанной без доступа воздуха в стандартных условиях (7 мин при 850º):

V^a = %

Так как влажность топлива нестабильна, выход летучих веществ определяют на горючую массу, %

V^г = V^а ×

100 – W^{а -} A^а

С увеличением возраста топлива (с повышением степени углефикации) внутримолекулярные связи становятся прочнее, величина V^г снижается, а температура начала выхода летучих возрастает.

С увеличением температуры выход летучих веществ возрастает, достигая 95% от общего значения V^г при t = 850º С. Процесс термического разложения заканчивается при 1100º С.

Особенности сгорания топливной частицы:

а) сначала воспламеняются летучие вещества,

б) затем горит коксовый остаток.

Выводы:

1. Топливо с высоким V^г быстрее воспламеняется, т.к.:

а) выше V^г; б) ниже t начала. выхода летучих.

2. Частица топлива полнее сгорает, т.к.:

а) у топлива с высоким V^г коксовый остаток более пористый и лучше диффузия кислорода к горючие;

б) при высоком V^г снижается содержание углерода в коксовой частице и требуется меньше времени на его окисление.

3. Топливо с высоким V^г быстрее проходит тепловую подготовку за счет теплоты продуктов сгорания летучих веществ.

Твердое топливо делится:

- на высокореакционное (торф, бурые угли);

- низкореакционное (каменные угли, антрацит)

В ходе термического разложения после выхода летучих веществ остается твердый остаток – кокс, состоящий в основном из углерода и минеральной части.

Ориентировочный состав кокса каменных углей: C^r = 96%, H^r = 1%, S^r = 1%, O^r = 1%, N^r = 1%.

Для углей характерна спекаемость – способность образовывать прочный кокс. Спекаемость углей обусловлена превращением их при t=350-450ºС в пластичную массу, которая в дальнейшем затвердевает. При этом плотная корка (оболочка) исключает доступ окислителя к горючим частицам и делает невозможным её сжигание.

По шкале ВТИ коксовый остаток делят:

1. на порошкообразный

2. слипшийся

3. спекшийся;

4. сплавленный;

5. сильно сплавленный;

6. сильно сплавленный, вспученный

Теплота сгорания - это количество теплоты, выделяемое при полном сгорании 1 кг (м³) топлива Q, (кДж/кг, кДж/ м³).

Теплоту сгорания различают двух видов:

- высшая теплота сгорания - это количество теплоты, выделяемое при полном сгорании 1 кг(м³) топлива при условии конденсации образующихся водяных паров и охлаждении всех продуктов сгорания до 0º;

- низшая – теплота сгорания за вычетом теплоты конденсации водяных паров, кДж/кг:

Q_H^p = Q_B^p - Q^Конд _{H2 O} = Q^P_{В -} r×G _H2O, где r = 2500 кДж/кг – скрытая теплота парообразования;

Низшая теплота сгорания топлива, кДж/кг,

Q_H^P = Q_B^P – 25(W^P + 9H^P)

Ориентировочное значение высшей теплоты сгорания топлива определяется по формуле Д.И. Менделеева, кДж/кг,

Q_B^P = 339×C^P + 1030×H^P + 109×(S^P – O^P),

Где C^р, H^р, S^р, O^р – концентрация горючих элементов и кислорода, %;

числовые коэффициенты 339, 1030, 109 пропорциональны тепловому эффекту горения C, H, S.

Теплоту сгорания Q_H^p определяют по изменению температуры окружающей среды (воды) при сжигании навески топлива (1-2 кг) в стандартных условиях.

Дата добавления: 2014-01-20