Некоторые расчетные характеристики различных топлив

Топливо	Единица измерения	Условная влаж-ность, %	Тепловой экви- валент, Q^рн//7000	Плотность топлива, кг/м^3
истинная, rист	насыпная, rнас
Кузнецкий уголь (сортовой)	т	–	0,952
Свердловский	т	–	0,595	–	–
Буланашский	т	–	0,730
Хакасский (Минусинский)	т	–	0,736
Канско-Ачинский	т	–	0,486
Экибастузский	т	–	0,617
Торф топливный:
Фрезерный	т	40%	0,34
Кусковой	т		0,41		–
Брикет	т		0,6		–
Полубрикет (прессуется без предварительной сушки)	т		0,45		–
Дрова для отопления	м^3(плотн.)		0,266	–
Древесные опилки	м^3(складской)		0,11	–	–
Сучья, хвоя, щепа	м^3(складской)		0,05	–	–
Солома	т		0,5	–	–
Газ природный	1000 м^3	–	1,142		–
Нефть	т	–	1,43		–
Мазут топочный	т	–	1,37		–
Топливо дизельное	т	–	1,45		–
Топливо печное бытовое	т	–	1,45		–
Бензин автомобильный	т	–	1,49		–
Керосин	т	–	1,47		–

Дадим краткие характеристики основным видам топлива.

Угольное топливо. Все ископаемые угли делятся на три основных типа: бурые, каменные и антрациты. Это деление достаточно условное, так как есть угли, которые можно отнести к разным типам.

Бурые угли (марка Б) характеризуются меньшей, чем для других углей, теплотворной способностью (Q^р_н » 2250 – 4000 ккал/кг).

Их характеризует большой выход летучих веществ (V^г=40–50 %), неспекающийся коксовый остаток и большая влажность, доходящая до 55–58 % у молодых и до 30 % у старых углей. Они легко теряют на воздухе влагу и механическую прочность, превращаясь при этом в мелочь, и обладают повышенной склонностью к самовозгоранию. Их целесообразно использовать как местное энергетическое топливо из-за низкой теплоты сгорания, самовозгорания и растрескивания. Но в современной ситуации, когда цены на топливо резко выросли, при сокращении объемов их добычи, бурые угли перестают быть топливом местного значения.

Каменные угли – это топливо с выходом летучих веществ более 9 %. Они отличаются широким диапазоном теплотворности (Q^р_н » 3200–6000 ккал/кг) и большим разнообразием марок.

Антрациты по своему геологическому возрасту являются наиболее старыми из всех ископаемых углей, у которых выход летучих веществ менее 9 %, что затрудняет их воспламенение. Высокая теоретическая температура горения (2180 ^оС) создает трудности для сжигания антрацитов в слое, особенно на механических колосниковых решетках. Теплотворность антрацита Q^р_н » 5500-6800 ккал/кг. Антрациты обладают наибольшей из ископаемых углей механической прочностью, малым количеством влаги и золы, а также ярко-черным блеском.

Переходными между каменными углями и антрацитами являются так называемые полуантрациты (марка ПА), отличающиеся несколько большей теплотворностью.

Угли классифицируют также по величине – путем грохочения, то есть просеивания и сортировки их разделяют на классы: плита (>100 мм), крупный (50–100 мм), орех (25–50 мм), мелкий (13–25 мм), семечко (6–13 мм), штыб – от немецкого «Staub» – «пыль» (< 6 мм). В этом случае к марке угля добавляют обозначение класса крупности, например, АШ – антрацитовый штыб и др. Но энергетические топлива грохочению практически не подвергаются, и такой уголь называется рядовым. Часть углей, обычно спекающихся, подвергается обогащению – сухому или мокрому – с выделением малозольного концентрата для коксования, также высокозольного промпродукта для энергетических целей. Еще одной разновидностью твердого топлива можно назвать горючие сланцы с зольностью до 70 %. Это малоценное рабочее топливо.

Торф. Это относительно молодое геологическое образование, создающееся в результате отмирания болотной растительности при избыточном количестве влаги и недостаточном доступе воздуха. По внешнему виду торф представляет собой волокнистую (при малой степени разложения) или пластическую (при высокой степени разложения) массу коричневого или черного цвета. Торф в естественном состоянии содержит большое количество воды, чем он резко отличается от других видов твердого ископаемого топлива – бурого и каменного углей.

Под торфяным топливом, при способах добычи его с воздушной сушкой, понимается воздушно-сухой торф, с влажностью до 50 % – для кускового, до 53 % – для фрезерного торфа и зольностью до 23 %. Торфяное топливо, которое поступает потребителю с его действительными влажностью и зольностью, называется натуральным. Количество сухой массы в нем в зависимости от влажности бывает весьма различно. Поэтому все весовые расчеты по поставкам топлива должны производиться на условную влажность (33 % для кускового и 40 % для фрезерного торфа).

В настоящее время при производстве торфа широко используется процесс брикетирования. Это процесс уплотнения и упрочнения порошкообразного, мелкого материала при прессовании в замкнутом пространстве. Торфяные брикеты обычно имеют форму цилиндра или призмы, изготовляются из торфяной крошки (фрезерного торфа) и используются в качестве бытового топлива или в топках коммунальных и промышленных котельных. По своему тепловому эффекту 1 т торфяных брикетов может заменить до 3 складских м³ дров. Если при производстве брикетов не используется искусственная сушка торфа, то получаемый продукт называется полубрикетом. Из торфа производят также кокс.

Значение теплоты сгорания Q^р_н для различных видов торфяного топлива обычно составляют, ккал/кг:

торф фрезерный – 2000…2600;

торф кусковой – 2200…3000;

брикеты торфяные – 3500…4200;

полубрикеты торфяные – 2800…3500;

кокс торфяной – 7250.

Древесное топливо. Состоит в основном из клетчатки С₆Н₁₀О₅ (50–70 %) и межклеточного вещества лигнина (20–30 %). Ценность древесного топлива состоит в малой зольности (до 1%), отсутствии серы и большом содержании горючих летучих веществ (до 85 %). Возможная значительная влажность (W^р), до 60 %, существенно снижает его теплотворную способность. Иногда для дров вводят понятие абсолютной влажности, определяемой по формуле:

W = (G – G₁) × 100/G₁, %,

где G и G₁ – вес (кг) влажной и высушенной до постоянного веса древесины при T = 100–105 ^оС.

Соответственно, по этой влажности дрова подразделяются следующим образом:

1. Воздушно-сухие, с содержанием влаги до 25 %.

2. Полусухие, с содержанием влаги от 26 до 30 %.

3. Сырые, с содержанием влаги более 50 %.

Отходы растениеводства. По своей структуре и топливным характеристикам близко подходят к древесине. Большинство из них отличаются относительно высокой теплотворной способностью (табл. 1.3). Для сравнения приведены данные по городскому мусору.

Таблица 1.3

Средние значения О^р_н для растительных отходов, ккал/кг

Солома	Костра льняная	Коробочки хлопчатника	Стебли хлопчат-ника	Подсолнечная лузга	Рисовая шелуха	Городской мусор

Жидкое топливо. Исходным сырьем практически для любого жидкого топлива служит нефть. Иногда это могут быть продукты (смолы, дистилляты), получаемые при термической переработке твердых топлив. Рассмотрим здесь некоторые продукты переработки нефти.

Топочные мазуты. Классифицируются по содержанию серы на малосернистые (S^р £ 0,5–1,0 %), сернистые (S^р £ 2 %) и высокосернистые (S^р £ 3,5 %). Топочные мазуты выпускаются нескольких марок М200, М100 и т.д. Цифра показывает отношение времени истечения 200 мл мазута при 50 ^оС ко времени истечения такого же количества дистиллированной воды в строго определенных условиях. Из этого видно, что мазуты – очень вязкие жидкости, их вязкость не менее чем в 150 раз выше, чем у воды. Для перекачки мазутов по трубопроводам и распыливания форсунками мазуты надо подогревать до 100–140 ^оС.

Моторные топлива. Это топлива для двигателей внутреннего сгорания, классифицируют по их испаряемости. Она характеризуется температурами, при которых выкипает 10, 50 и 90 % объема топлива, а для бензинов указывается и температура конца кипения. По испаряемости топливо делится на легкое и тяжелое. К легким относится бензин, лигроин, керосин. Марка бензина определяется его октановым числом, например, бензин А-92, А-95. Чем выше октановое число бензина, тем ниже склонность данного топлива к детонации. Детонацию можно определить упрощенно как предельный (взрывной) режим горения топлива.

Газообразное топливо. Это естественные или искусственные газы. Первые добывают из скважин газовых месторождений или как попутные при добыче нефти. Вторые получают в процессе термического разложения твердых или жидких топлив на специальных заводах, или как попутные при коксовании углей, или в биогазовых установках при переработке органических отходов и стоков (бытовых, животноводческих и др.).

Природные газы отличаются высокой теплотворностью и полным отсутствием оксида углерода. Главное преимущество газообразного топлива состоит в удобстве транспортирования его по трубопроводам на большие расстояния и простота сжигания. Попутные газы газонефтяных месторождений содержат ядовитый и коррозионно-активный сероводород.

Нередко используют сжиженный газ, получаемый при первичной переработке нефти и попутных нефтяных газов. Температура конденсации при атмосферном давлении этих газов обычно ниже 0 ^оС; при 20 ^оС давление паров этих газов составляет от 2 до 8 атм. Поэтому эти газы транспортируют в цистернах или баллонах под небольшим давлением менее 20 атм.

Теплотворность Q^р_н некоторых газов, ккал/нм³:

природный газ – 8000;

сжиженный газ (пропан) – 21700;

сжиженный газ (бутан) – 28200.

Дата добавления: 2015-06-27