Что можно судить о рабочем составе топлива

Состав топлива

Главная » Статьи » Состав топлива

Состав рабочего топлива

Топливо, расходуемое на сжигание в топках котлов или печей, называется рабочим топливом. Если мы отберем пробу рабочего топлива и исследуем ее в химической лаборатории, определив элементарный состав, то получим следующее равенство:

C р +H p +O p +N p +S_л р+ А p +W р = 100%, (1), где индексом «р» отмечается рабочее топливо.

Эта характеристика рабочего состава топлива дается в процентах к весу. Указанные элементы не являются механической смесью, они находятся в топливе в виде сложных соединений.

Накопление золы в ископаемом топливе происходит не сразу, а в три периода. Сначала появляется так называемая зола внутренняя (первичная), находившаяся в растениях, послуживших материалом для образования торфяников, а впоследствии и угольных пластов. Затем количество золы в топливе увеличивается за счет заноса земли и песка ветром и водой (вторичная зола). И, наконец, зола в топливо попадает при его добыче от загрязнения породой (третичная зола).

Сера в топливе, невзирая на то, что часть ее сгорает, считается примесью нежелательной, так как продукты ее сгорания вредно действуют на котельную установку и загрязняют окружающий воздух.

Кроме рабочего топлива, т. е. состава топлива, характеризующего данное топливо при его загрузке в топку, при изучении структуры топлива приходится пользоваться также искусственно созданными производными этого основного состава, лишая их того или иного элемента. Так, исключая из рабочего состава влагу, можно получить характеристики сухого вещества топлива по выражению

C с +H с +О с +N c +S c _л+А с =100%, (2)

C c =C р *100/100-W р ; H c =H p *100/100-W p (3) и т. д.

Зольность топлива принято считать на безводное топливо, т. е. на сухую массу, иначе могут получиться ошибочные представления о его засоренности.

Пример 1. От двух торфяных болот были отобраны пробы торфа, химической лабораторией произведен анализ, в результате которого выяснился приводимый ниже рабочий состав топлива (в %).

Определить, в какой пробе торф более зольный. Разная степень влажности каждой из отобранных проб дает сбивчивые указания на зольность; эта характеристика выясняется вполне отчетливо при пересчете на сухой состав: для первой пробы

А с =А р *100/100-W p =6,1*100/100-45=11,1%

А с =А р *100/100-W p =6,6*100/100-30=9,4%

Влага и зола, являясь примесями балластными и внешними, в количественном отношении сильно колеблются даже для одного и того же рода топлива. Примесь влаги зависит от рода топлива и методов его добычи, транспортирования, хранения на складе и пр.

Количество золы тоже непостоянно; для углей оно зависит от характера пласта, оборудования шахт, а также от способов обогащения (сортировок, моек и пр.).

C o +H o +O o +N о =100; (4)

C o +Н o +0 o +N o +S o =100. (4′)

Пересчеты элементарного состава топлива с одной массы на другую производятся по формулам, аналогичным уже приведенной формуле (3). Например:

C o =C p 100/100-(А р +W p +S p _л);

О о =О с 100/100-(А с +S с _л) и т. д.

Чтобы лучше выявить средневзвешенные величины, характеризующие состав топлива определенного месторождения, необходимо отобрать большое количество проб и проделать сотни анализов. Только обрабатывая цифры, полученные в результате столь значительного количества анализов, можно будет с большей или меньшей вероятностью судить о качестве данного топлива, добываемого из пласта, рудника, болота и пр. Большинство анализов топлива, которыми располагают лаборатории, дает возможность определить не органическую структуру, а беззольно-безводный состав, или так называемую горючую массу топлива:

С г +Н г +O r +N r +S r _л =100. (5)

Если анализов на органический состав мало и по ним рискованно судить о структуре топлива, то вместо органического состава пользуются весьма близко примыкающей к нему характеристикой горючей массы.

Пример 2. Состав горючей массы подмосковного угля следующий (в %)

Определить состав топлива при влажности W Р =33% и зольности на сухое вещество A с =31%.

В первую очередь надо пересчитать зольнсть сухого вещества на рабочее топливо

Затем подсчитывают внешний балласт топлива.

Б=A р +W p =20,8=3,3=53,8%, после чего можно подсчитать состав рабочего топлива, пользуясь формулами

С р =С r *100(A p +W p )/100=67,0*100-53,8/100=67,0*0,462=31,0%

Составляющие рабочего состава топлива в сумме равны 100%.

Источник

Задача № 2. Определить состав топлива в рабочем состоянии, если в таблицах указан следующий состав: Технический анализ показал

Задача № 1.

Определить состав топлива в рабочем состоянии, если в таблицах указан следующий состав: Технический анализ показал, что действительная влажность топлива составляет Определить состав топлива при действительной влажности и его теплоту сгорания.

Состав топлива при действительной влажности определяется по формуле:

Определим теплоту сгорания топлива, по формуле:

Задача № 2.

Определить элементный состав топлива в рабочем состоянии, если задано условное сухое беззольное (горючее) состояние

Известно, что влажность в рабочем состоянии составляет W P = 22,1%. Зольность в сухом состоянии топлива А С = 19,5%. Определить теплоту сгорания топлива.

Найдем состав топлива в сухом состоянии, используя данную величину:

Определим состав топлива в рабочем состоянии, по формуле:

Источник

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Рабочее топливо

Рабочее топливо 13 Равного перемещения коэфициент 68 Равнопадаемости коэфициент 66 Радикалы свободные 42 Раздавливание 56 Разливка нафталина 348 Размягчения угля температура 33 Рампа коксовых печей 125 ел. [1]

Рабочим топливом называется топливо, которое, не подвергаясь подсушке, идет непосредственно потребителю. Состав такого топлива называется рабочим составом. Кроме того, различают воздушно-сухое и ай-солютно-сухос топливо. В о з д у ш и о-с у х и м топливом называется такое топливо, которое после хранения его на воздухе в лабораторных условиях со держит постоянное количество влаги; абсолютно-сухим топливом называется топливо, высушенное в атмосфере воздуха при 105 С до постоянного веса. [5]

Рабочим топливом называется то его состояние, в котором оно поступает к потребителю. [8]

Рабочим топливом называется топливо, которое поступает в топку, включая балласт. [9]

Состав рабочего топлива зависит от содержания в нем бал ласта, размером которого определяется содержание горюче) массы в единице веса топлива. Содержание воды уменьшаете как правило, с геологическим возрастом ископаемого, содержани же золы, наоборот, возрастает; однако последняя закономерност часто нарушается под влиянием привходящих факторов, сопрово дающих углеобразование. [10]

Состав рабочего топлива ( % объемн. [11]

Состав рабочего топлива служит наиболее полной характеристикой топлива в том состоянии, в котором оно применяется непосредственно для сжигания. [12]

Влагой рабочего топлива называется влага, когда проба набрана от добытого или потребляемого топлива, обработана и доставлена в химическую лабораторию с предосторожностями, чтобы сохранить всю влагу до самого момента определения. Содержание этой влаги является важной характеристикой топлива. Если в лабораторию поступила проба, в объем испытания которой включено и определение рабочей влаги и изменение указанного в сопроводительных документах первоначального веса ее не превышает 0 5 %, то проба эта называется пробой рабочего топлива, а вся влага в ней называется влагой рабочего топ-лииа и обозначается Wp. Так же называется влага в тех пробах, которые по соответствующим инструкциям могут не взвешиваться и с момента приготовления которых до поступления их в лабораторию прошло не более 12 час. [13]

Влажность рабочего топлива WP может быть представлена как сумма гигроскопической влажности W и внешней влажности WBH. Значения W для разных видов топлива различны. [15]

Источник

Технические характеристики топлива

Элементарный состав твердого и жидкого топлив

По техническим характеристикам твердое и жидкое топлива представляют собой комплекс сложных органических и минеральных соединений и состоят из горючей и негорючей частей.

Молекулярная и химическая структура горючей части изучена не достаточно полно и до настоящего времени не поддается подробной расшифровке. Вследствие этого химический состав горючей части выявить (т. е. определить вид и формулу химических соединений) чрезвычайно сложно. Структура и химические соединения, входящие в негорючую часть, наоборот, исследованы достаточно подробно.

Органическое твердое и жидкое топлива характеризуются элементарным составом, который условно представляют как сумму всех химических элементов и соединений, входящих в топливо. При этом их содержание дается в процентах к массе 1 кг топлива. Элементарный состав не дает представления о молекулярной и химической структуре топлива. Для твердого и жидкого топлив элементарный состав можно записать в следующем виде:

C + H + S_л + O + N + A + W = 100%.(18.1)

где S_к принято называть колчеданной серой.

Следует отметить, что летучая сера, входящая в горючую часть топлива, является только частью общего содержания серы. Другую часть составляет сера, входящая в минеральные соли (CaSО₄, MgSО₄, FeSО₄ и др.). Сера, содержащаяся в минеральных солях, называется сульфатной S_c. Следовательно,

В негорючую часть топлива входят азот N, кислород О, влага W, минеральные негорючие вещества, которые после сжигания топлива образуют золовый остаток А.

Элементарный состав рабочей массы записывают следующим образом:

C p + H p + S p /_л + O p + N p + A p + W р = 100 % (18.4)

В рабочий состав отдельных видов топлива некоторые элементы могут и не входить, например в дровах отсутствует летучая сера.

Сухая масса топлива в отличие от рабочей массы не содержит влаги и может быть представлена равенством:

Формулы пересчета с рабочей массы на сухую имеют вид:

Зольность топлива всегда проверяется только по сухой массе топлива.

Горючий состав топлива не содержит внешнего балласта, т. е. влаги и золы, и может быть записан так:

С г + H r + S r /_л + O r + N r = 100%(18.7)

Содержание углерода в твердом топливе растет с его геологическим возрастом, а содержание водорода уменьшается. Так, например, содержание углерода в торфе составляет С_г = 50 ÷ 60 %, в буром угле С_г = 60 ÷ 75 %, в каменном угле С_г = 75 ÷ 90 %. С уменьшением геологического возраста содержание растительных остатков в топливе увеличивается.

Пересчет с сухой и рабочей масс топлива на горючую производят по формуле

Органическая масса топлива в отличие от горючей содержит только органическую серу и не включает колчеданную. Состав этой массы может быть выражен равенством:

Во всех теплотехнических расчетах состав топлива берется по его рабочей массе, являющейся наиболее полной характеристикой состояния топлива перед его сжиганием.

Технические характеристики топлива: влажность топлива.

При нагревании сланцевой золы карбонатные соединения разлагаются с выделением свободной двуокиси углерода СО _к /₂. Вследствие этого видимая масса золы получается меньше действительной ее массы в топливе. Зольность сланцев определяют по специальной методике.

Химический состав летучих веществ зависит от условий процесса нагревания топлива. Сумма летучих веществ обозначается V_r и относится только к горючей массе.

Твердый остаток, который получается после нагревания топлива (без доступа окислителя) и выхода летучих, называется коксом. В состав кокса входят остаточный углерод и зола. В зависимости от условий нагревания (например, при низких температурах) в твердом остатке кроме золы может оказаться часть элементов (С, N, S_л, Н), входящих в состав сложных органических соединений, для термического разложения которых требуется более высокая температура. В этом случае твердый остаток называется полукоксом.

По своим механическим свойствам твердый остаток (кокс) может быть порошкообразным, слабоспекшимся и спекшимся. Свойство некоторых углей (коксующихся) давать спекшийся, механически прочный кокс используется для получения металлургического кокса, применяемого в доменном процессе.

В зависимости от выхода летучих веществ и характеристики кокса каменные угли разделяются на 10 марок: длиннопламенный Д, газовый Г, газовый жирный ГЖ, жирный Ж, коксовый жирный КЖ, коксовый К, коксовый второй к₂, отощенный спекающийся ОС, слабоспекающийся СС, тощий Т.

Таблица 18.2. Основные характеристики твердого и жидкого топлива

Таблица 18.3. Основные характеристики горючих газов

Состав газообразного топлива задается в объемных долях, так как количественное содержание и химические формулы компонентов определяются достаточно точно с помощью химического или хромато графического анализов.

В общем виде состав газообразного топлива можно записать следующим образом:

Для влажного газа объемный состав, %, определяют по формуле:

Теплотехнические расчеты ведутся обычно для сухого состава топлива.

(18.11)

Более подробно применение этого метода изложено в специальной литературе.

Различают теплоту сгорания топлива высшую Q_B и низшую Q_n. Различие между ними состоит в том, что в высшую теплоту сгорания топлива входит количество теплоты, которое может быть выделено при конденсации водяных паров, находящихся в продуктах сгорания топлива, а в низшую теплоту сгорания это количество теплоты не входит.

Водяные пары в дымовых газах образуются за счет испарения влаги самого топлива, при сгорании водорода, находящегося в топливе, и влаги, входящей в состав воздуха, который используют в качестве окислителя горючих компонентов топлива.

В лабораторных условиях теплоту сгорания твердого и тяжелого жидкого топлива (мазута) определяют с помощью калориметрической бомбы.

Рис. 18.2. Калориметрическая установка

При известном элементарном составе твердого и жидкого топлив теплоту их сгорания, кДж/кг, можно приближенно определить по эмпирическим формулам, из которых наиболее распространена предложенная Д. И. Менделеевым:

Теплоту сгорания сухого газа определяют по объемному составу, %, и известной теплоте сгорания компонентов.

Низшая теплота сгорания, кДж/м 3, составит:

Величины Q с /_н и Q с /_в определяют по составу сухого газа.

Если в состав газа входят неизвестные углеводородные компоненты (при условий, что содержание метана известно), то сумму углеводородов условно принимают как содержание этана С₂Н₄ и теплоту сгорания рассчитывают по формулам, аналогичным уравнениям (18.16) и (18.17).

Теплоту сгорания природного газа можно также определять по углеродному числу n с помощью следующих линейных зависимостей, предложенных Г. Ф. Кнорре:

Для сравнения различных видов топлива по их тепловому эффекту и облегчения государственного планирования топливных ресурсов страны введено понятие об условном топливе, теплота сгорания которого принята равной 29 300 кДж/кг.

Отношение данного топлива к Q условного топлива называется топливным эквивалентом, обозначаемым буквой Э. Тогда для пересчета расхода натурального топлива В_н в условное В_у.т достаточно величину В_н умножить на эквивалент Э, т. е.

Источник

Состав и рабочая масса топлива

Общие сведения

СГОРАНИЯ

Глава 2. ТОПЛИВО И ПРОДУКТЫ

Топливом называется горючее вещество органического происхождения, которое экономически целесообразно сжигать с целью получения больших количеств теплоты. В зависимости от агрегатного состояния различают твердое, жидкое и газооб­разное топливо. Топливо бывает природным и искусственным. Природным называется топливо, которое используется без пред­варительной термической обработки (каменный уголь, горючие сланцы, нефть, газ и др.). Искусственным называется топливо, которое получается в результате термической обработки есте­ственных топлив (кокс, бензин, керосин и др.).

В настоящее время в судовых котлах используется искус­ственное жидкое топливо – мазут. Его получают из нефти в результате ее термической обработки – отгонки из нее бен­зина, бензола и масел. Мазут – это топливо углеводородного состава, содержащее малое количество золы, почти безводное. Качество мазута определяется его элементарным составом, вязкостью, температурой вспышки, воспламенения и застывания, плотностью и содержанием механических примесей.

В состав топлива органического происхождения входят: угле­род С, водород Н, сера S, азот N, кислород О, зола А и влага W. Элементарный состав топлива принято задавать в процентах по массе. Углерод, водород и сера являются горючими элемен­тами.

Углерод – наиболее ценная горючая составляющая топ­лива. В топливе его содержится 82–83% по массе; он обладает высокой теплотой сгорания.

Водород также очень ценная составляющая, но его в топ­ливе мало, всего 11–12%. При сгорании единицы массы водо­рода выделяется теплоты примерно в 4 раза больше, чем при сгорании единицы массы углерода.

Сера содержится в топливе в горючем и негорючем виде. Горючими являются органическая сера и колчеданная . Таким образом, для горючей серы можно записать . Негорючая сера находится в топливе в виде сульфатов и обо­значается _. Сульфаты – это соли серной кислоты (MgSО, CaSO₄), в которых сера находится в виде своего предельного окисла и поэтому гореть неспособна. Негорючую серу относят к золе.

Азот и кислород – негорючие элементы и содержатся в топливе в небольшом количестве. В сумме их содержание не превышает 1% по массе.

Зола – это негорючая минеральная часть топлива, которая получается в виде остатка после выгорания горючих элементов топлива. Содержание золы в мазутах невелико и не превышает 0,5%. Зола является ненужной частью топлива, его балластом. Кроме того, в процессе эксплуатации котлов она загрязняет поверхности нагрева и вызывает их коррозию.

Влага также балласт топлива и затрудняет его сжигание. Содержание влаги в мазутах достигает 2,5%. Влага в топливе может быть внешняя или внутренняя (гигроскопическая), вхо­дящая в структуру топлива. От внешней влаги можно освобо­диться, например, просушивая твердое топливо при комнатной температуре. Жидкое топливо освобождают от внешней влаги отстаиванием в цистернах, при этом топливо подогревают при­мерно до 50°С. От внутренней влаги топливо можно освободить методом сушки лабораторной пробы при температуре около 105°С до достижения постоянной массы пробы.

Топливо в том виде, в котором оно вводится в топку, назы­вают рабочим или рабочей массой. Его элементы обозначаются индексом «р» (рабочие) и выражаются в процентах по массе. Следовательно, для рабочей массы будет справедливым ра­венство

= 100%.

(2.1)

(здесь и далее символом обозначается горючая сера).

Рабочая масса топлива без влаги называется сухой массой. Если из сухой массы удалить золу, то оставшаяся беззольно-безводная масса образует горючую массу.

Источник