TОПЛИВО Топливо в энергетическом понимании – вещество, при

TОПЛИВО
Топливо в энергетическом понимании – вещество, при реакции с которым окислителя
(в качестве которого обычно используется кислород) в больших количествах
выделяется тепло.
Топливом считаются вещества , которые в общем случае удовлетворяют следующим
требованиям:
- достаточная распространенность в природе,
- относительно простая добыча и производство,
- продукты сгорания представляют из себя газы,
- достаточная скорость реагирования с окислителем.
По агрегатному состоянию топлива разделяются на:
- твердые
- жидкие
- газообразные (топочные газы).
Все виды топлива могут быть или природными, или технологическими.
Природные твердые топлива: древесина, торф, бурые угли, лигнит (уголь
относительно молодого возраста), каменные угли, антрацит, сланец и др..
Природное жидкое топливо – нефть. Жидкие технологические топлива: тяжелые
топочные масла (мазуты), легкие топочные масла (печное топливо, солярка), дизельное
топливо, бензин, сланцевое масло.
Природное газообразное топливо – природный газ. Техногазы – генераторный газ,
сланцевый газ, коксовый газ и др..
Фоссильные топлива – природные топливные, невосстанавливаемые ресурсы,
добываемые из недр Земли ( сланец, различные угли, нефть, природный газ и др.).
Биотоплива – топлива биологического происхождения и образовавшиеся в результате
жизнедеятельности
организмов,
которые
используются
в
пределах
восстанавливаемости прямо или специально обработанными (обогащенными) в виде
твердых, жидких или газообразных веществ.
Таким образом, к биотопливам относятся: древесина, тростник, энергетические
культуры (рапс), отходы сельского хозяйства, промышленные и бытовые, а также их
твердые, жидкие, газообразные продукты переработки. Торф сюда не относится , даже
если его и используют в пределах восстанавливаемости.
Твердое топливо характеризуют прежде всего его: 1. теплотворная способность
(калорийность), 2. элементарный состав, 3. влажность, 4. минеральная часть, 5.
летучие, 6. коксуемость, 7. золосодержание. На рис.1.1 приведено сравнение
твердых топлив в зависимости от содержания основных горючих компонентов –
углерода С и водорода Н.
В случае жидкого топлива следует учитывать некоторые дополнительные свойства,
характеризующие топливо: 1. вязкость, 2. температура застывания, 3. температура
вспышки, 4. температура воспламенения.
1.1. Происхождение топлив
Состав фоссильных топлив - сложный, поэтому отсутствует их единая, охватывающая
все свойства и особенности, классификация. Большинство исследователей
придерживется воззрения, что исходным материалом образования всех фоссильных
топлив послужили органические вещества растений и микроорганизмов, которые жили
на Земле 0,5 – 500 милионов лет назад.
Физические и химические различия топлив обусловлены типом органического
вещества, условиями накопления и отложения, а также направленностью
геологических изменений.
По условиям возникновения фоссильные топлива можно разделить на два ряда:
- угольный ряд, это породы, обогащенные седиментогенными (гидротермальноосадочного этапа отложений) органическими веществами.
- нефтяной ряд, жидкие и газообразные вещества, образовавшиеся в результате
миграции от первоначального места образования жидких углеводородов.
Гумусные топлива образовались на заболоченных почвах из высоких растений.
Возникновение гумусных топлив могло бы идти по следующиму ряду:
растения на суше → торф → бурый уголь → каменный уголь → антрацит
Исходным материалом образования сапропельных углей и сланца были осевшие на
дно водоемов одноклеточные, бактерии, водоросли озер и морей, органические
вещества, образованные из биомассы фитопланктонов.
Ряд возникновения сапропельных топлив следующий:
одноклеточные, низкие растения →сапропель →сапропельный уголь (сланец)
Сапропель – смесь торфа, ила и песка.
Торф образуется на заболоченных почвах из отмерших растений. При образовании
торфа важное значение имеет при участии микроорганизмов происходящая
биохимическая «гумификация». Проваливание более старых торфяных отложений
(слоев) под воздействием более молодых торфяных слоев, недостаток кислорода ведет
процесс торфообразования к образованию углей - углефикация. Под воздействием
температуры и давления увеличивется плотность слоя, уменьшается влажность,
содержание кислорода, водорода и азота, а также увеличивается содержание углерода.
Торф преобразуется в бурый уголь, а он, в свою очередь, - в каменный уголь и
антрацит. В природных условиях обнаружены месторождения всех топлив угольного
ряда.
1.2. Анализ топлив
Для определения свойств топлив используют два вида анализа: технический и
элементарный.
Технический анализ дает информацию о свойствах твердого топлива при его
нагревании: сколько летучих выделилось, сколько кокса у анализируемого топлива. В
результате технического анализа определяется влагосодержание, зольность и
теплотворная способность.
Элементарный анализ топлива определяет содержание углерода C, водорода H,
кислорода O2, азота N2, серы S (общей) в горючей части топлива.
Основным компонентом горючей части топлива является углерод, теплотворная
способность которого составляет 33,7 MJ/kg , второй по значимости компонент –
водород теплотворной способностью 110,6 MJ/kg. Азот – органический балласт
топлива и при сгорании в зависимости от содержания воздуха и степени смешения
воздуха с топливом выделяется в виде NO и N2O. Кислород – тоже балластное
вещество топлива, которое уменьшает количество горючего вещества в топливе.
Сера в топливе присутствует в виде сульфатов (CaSO4, MgSO4), сульфидов (Na2S,
NaHS) и органической серы S. В горючую часть топлива входит летучая зола, которая
при соединении с кислородом выделяется в виде SO2 и SO3.
1.3. Состав топлива
Топливо состоит из горючей и минеральной части, а также туда входит влажность.
Состав топлива приведен на рис. 1.3.:
Топливо, которое поступает к потребителю, называют товарным.
Состав товарного топлива:
Ct + Ht + Ot + Nt + Sot + Spt +At + Wt = 100 %
(1.1)
Cухое вещество топлива не содержит влажность.
Состав сухого (kuiv) вещества топлива:
Ck + Hk + Ok + Nk + Sok + Spk +Ak = 100 %
(1.2)
Горючим веществом топлива называют ту часть топлива, которая не содержит
влажности и зольности.
Состав горючего (põlev) вещества:
Cp + Hp + Op + Np + Sop + Spp = 100 %
(1.3)
Органическое вещество (часть) топлива не содержит влажности, золы и пиритной серы
(Fe2S).
Cостав органического (orgaaniline) вещества топлива:
Co + Ho + Oo + No + Soo + = 100 %
(1.4)
Различают ещё аналитический состав топлива, который обозначают буквой «а», размельченное и высушенное топливо, которое отправляется в лабораторию для
анализа.
Для пересчета топлива с одного состава на другое используют коэффициенты
пересчета, которые приведены в таблице 1.1.
Например, пересчет товарного топлива на сухое вещество производится по формуле:
и т.д.
или горючее вещество пересчитывают на товарное:
и т.д..
Газообразное топливо обычно состоит из механической смеси отдельных газовых
компонентов и его состав дается в объемных процентах на сухой газ.
Состав газового топлива:
1.5.Классификация ископаемых углей
Состав ископаемых и добываемых углей довольно сложный и поэтому не существует
и общей, охватывающей все угли, классификации.
Состав твердых топлив и их характеристики: выделение летучих, спекание кокса
(коксуемость) окзывают существенное влияние на процес горения. С увеличением
выделения летучих и в ситуации, когда в летучих преобладают реакционноспособные
газы, воспламенение топлива происходит легче, также и кокс благодаря большей
пористости является более реакционноспособным. Эти свойства являются также
основанием для классификации. Ископаемые угли классифицируют в зависимости от
1.показателя отражения витринита (Показатель отражения витринита - Отношение
интенсивности светового потока установленной длины волны, отраженного от полированной
поверхности мацералов группы витринита (гуминита), к интенсивности светового потока, падающего
перпендикулярно на эту поверхность, выраженное в процентах. Группа витринита - Группа мацералов
угля, характеризующаяся ровной, гладкой, однородной поверхностью, серым цветом различных
оттенков в отраженном свете, слабо выраженным микрорельефом и способностью при определенной
стадии метаморфизма переходить при нагревании в пластическое состояние.), 2. теплотворной
способности ((теплоты сгорания) влажного без золы топлива, 3. содержания летучих
на сухую, свободную от золы массу топлива; а также разделяют на бурые, каменные
угли и антрациты.
1.5.1 Бурые угли
Бурые угли марки Б – с неспекаемым коксом и с большим содержанием летучих,
обычно более 40% и высокой высшей теплотой сгорания товарного топлива без
зольности:
Бурый уголь характеризуется высокой гигроскопичностью и в большинстве случаев
высоким влагосодержанием (влажностью), а также низким содержанием углерода С и
высоким содержанием ( по сравнению с каменным углем) кислорода О2. Из-за
высокого содержания балластных веществ золосодержание в товарном топливе
составляет Аt = 15...25%, влагосодержание - Wt = 20...35% и низшая теплота сгорания
бурых углей составляет Qta = 10,5...15,9 МJ/kg.
По влагосодержанию бурые угли разделяют на марки:
- Б1 влага Wt ≥ 40%
- Б2 влага Wt = 30...40%
- Б3 влага Wt < 30%
Бурые угли на воздухе легко теряют влагу и механическую прочность, а также
превращаются в мелкофракционную массу. При долговременном хранении бурые угли
могут самовоспламеняться. Бурый уголь можно брикетировать. Брикеты бурого угля
сжигают в спроектированных для сжигания бурых углей топках.
1.5.2 Каменные угли
Каменные угли имеют высокую высшую теплоту сгорания:
и содержание летучих свыше Vl > 9%. Их характеризует широкий диапазон
содержания летучих Vl - 9...50%. При термическом разложении большинство
каменных углей спекаются, исключая каменные угли с содержанием летучих Vl > 45%,
т.н. длиннопламенные и с содержанием летучих Vl < 17% - т.н. тощие.
Золосодержание в сухом состоянии топлива находится в пределах Аk =5...30% и влага
товарного (рабочего) состояния топлива - Wt = 5...15%.
Низшая теплота сгорания горючего вещества топлива составляет Qap= 29...33 MJ/kg
Низшая теплота сгорания товарного (рабочего) состояния топлива Qat= 20...30 MJ/kg.
1.5.3 Антрациты и полуантрациты
Это такие угли, в которых содержание летучих составляет Vt = 2...9%. Полуантрациты
отличаются от антрацитов объёмным количеством выделяющихся летучих. У
антрацитов оно составляет менее чем 220 cm3/kg, у полуантрацитов же - 220...330
cm3/kg. У антрацитов, как наименее содержащих летучие, горючая масса состоит в
основном из углерода. У ископаемых антрацитов различных месторождений основные
свойства мало различаются и составляют: влага - 5...10%, зола в сухом веществе 15...25%, а также низшая теплота сгорания горючего вещества близка к теплоте
сгорания чистого углерода Qap ≈ 34 MJ/kg.
Низшая теплота сгорания товарного топлива Qat = 25...30 MJ/kg.
Антрациты классифицируют по кусковитости.
В настоящее время общепринятой является «Международная система кодификации углей
среднего и высокого рангов» (МК – 88), основанная на таких качественных показателях
угольной продукции, как показатель отражения витринита, содержание инертинита, выход
летучих веществ, индекс свободного вспучивания, зольность, содержание серы и теплота
сгорания. С учетом этих характеристик формируется 14-ти значный код для углей среднего и
высокого рангов.
Классификация бурых углей, разработанная Комитетом по углю Европейской экономической
комиссии ООН, существенно проще и основана на разделении углей на классы по общей
рабочей влажности и на группы по выходу смолы полукоксования.
1.6 Влага (влагосодержание) топлива
Все твердые топлива могут связывать некоторое количество влаги как химически, так
физико-химически. Влагу топлив можно разделить на внешнюю (поверхностную) или
механическую и коллоидную.
Поверхностная влага расположена на поверхности частиц топлива и в их порах и
капиллярах. Внешняя влага попадает в топлива с поверхностными и грунтовыми
водами, а также с атмосферными осадками при производстве (добыче),
транспортировке и хранении топлива. Поверхностную влажность из топлива удаляют
сушкой на открытом воздухе.
Внутренняя влага связана с органическим веществом топлива, зависит от состава и
возраста топлива. При нагреве топлива более чем на 100оС внутренняя влага
полностью выделяется.
В топливе присутствует вода в виде кристаллов и гидратов, которая удаляется при
нагреве топлива свыше 500оС.
Таблица 1.3. Влага топлива
Влага
Внешняя влага
Поверхностная
Капиллярная влага
влага
Выделяется при при сушке на воздухе
20...30оС
Внутренняя влага
(коллоидная)
Выделяется при
сушке при
температуре свыше
100оС
Гидратная влага
(кристаллическая
влага)
Выделяется при
температуре свыше
500оС
Влагосодержание топлива зависит от условий его сушки и хранения. При
долговременном хранении топлива при постоянной температуре и относительной
влажностью окружающей среды влажность топлива становится равновесной и равной
влажности воздуха.
Гигроскопической влажностью считают влажность топлива, равную влажности
воздуха при температуре 20оС и относительной влажности воздуха 65%.
Аналитической влажностью считают влажность топлива при влажности воздуха в
лабораторных условиях.
В зависимости от того каким образом влага связана с топливом её разделяют на:
- поверхностную
- капиллярную
- коллоидную или адсорбционную
- гидратную (гидраты Al2O3∙2SiO2∙2H2O, Fe2O3∙2SiO2∙2H2O, CaSO4∙H2O, MgSO4∙2H2O)
Влага является вредной составляющей топлива, с которой связаны дополнительые
затраты как при транспортировке топлива, так и при складировании. При увеличении
влагосодержания уменьшается выделяющееся при сгорании товарного топлива
количество тепла, что обусловлено как снижением количества горючего вещества в
топливе, так и увеличением количества тепла, затрачиваемым на выпаривание влаги
топлива.
В твердых топливах влажность товарного топлива колеблется в широких пределах: от
нескольких % до 60%. Высокое влагосодержание имеют древесина, торф, бурый
уголь. Влагосодержание жидких топлив находится в пределах нескольких %. В
газообразных топливах влага содержится в виде водяных паров, которая выражается в
граммах на 1м3 газа.
1.6.1 Гидратная влага
Так называют воду, которая входит состав кристаллогидратов и присутствует в
минеральных добавках топлива или
в виде силикатов Al2O3∙2SiO2∙2H2O,
Fe2O3∙2SiO2∙2H2O, или в виде сульфатов CaSO4∙H2O, MgSO4∙2H2O. Содержание воды
в кристаллогидратах находится в точных количествах независимо от общего
влагосодержания топлива или внешних условий. Удаление гидратной воды может
происходить только в результате химических реакций. С точки зрения химической
термодинамики разложение кристаллогидратов становится возможным при такой
температуре, когда давление равновесия водяных паров больше чем парциальное
давление водяных паров окружающей среды. Для большинства кристаллогидратов
такие условия разложения наступают при температуре воздуха окружающей среды
равной 150..200оС. Но чтобы разложение кристаллогидратов было полным необходима
гораздо более высокая температура чем температура равновесия. Сравнительно
быстрое (несколько минут) выделение гидратной воды происходит при температурах
700...800оС.
Содержание гидратной воды составляет только несколько процентов от общего
влагосодержания топлива; с увеличением золосодержания топлива доля гидратной
воды растет.
1.6.2 Связанная или коллоидная и адсорбционная влага
Ископаемые топлива – это капиллярно-пористые коллоидные тела. Для таких тел
характерно удерживать влагу межмолекулярными силами как на поверхности, так и в
объеме тел. Первое действие межмолекулярных сил (поверхностное) приводит к
адсорбции влаги на поверхности топлив, которое разделяет твердую и газообразную
таким образом, что здесь можем говорить о т.н. адсорбционной влаге. Второе
(действие межмолекулярных сил в объеме тел) обусловило органическую часть
коллоидно-химичесокй структуры – в эту влагу структуры называют коллоидной.
Характерным различием, которое отличает связанную влагу от других видов влаги и
позволяет определить её количественно, является известная зависимость связанной
влаги от внешних условий – температуры и парциального давления водяных паров в
воздухе. Эту связь обычно изображают изотермами:
u = f (φ) в случае если t = const.
где u – равновесная влажность топлива, которая выражается массой влаги на 1
грамм сухого топлива и связанным влагосодержанием W следующим образом:
φ – относительная влажность воздуха или соотношение фактического парциального
давления водяных паров при заданной температуре к давлению насыщения при
заданной температуре.
рн2о - фактическое парциальное давление водяных паров
ркн2о - давление насыщения при заданной температуре
В качестве удобного показателя, сравнивающего способность различных топлив
адсорбировать влагу из окружающего воздуха – гигроскопичность, используют
равновесную влажность при стандартных лабораторных условиях: температуре 20 оС и
относительной влажности влажности воздуха 60%. Влага, которая содержится при
таких условиях в топливе называется равновесной.
1.6.3 Капиллярная влага
Система пор ископаемых топлив состоит из сложной системы каналов и пустот,
которые очень различаются размерами – от нескольких нанометров до миллиметра.
Для простоты все эти полости называют порами. Довольно маленькие поры могут
заполняться водой в следствие т.н. капиллярной конденсации. Капиллярная
конденсация обусловлена пониженным равновесным давлением водяных паров на
выгнутых поверхностях - явление, известное в термодинамике.
1.7
Минеральная часть топлива и зола
Минеральной или неорганической
частью топлива называется вещество,
первоначально содержащееся в топливе, из которого в результате процесса сжигания в
топке образуются зола и шлак. Понятие «минеральная часть» в известном смысле
является условным, поскольку минеральная часть может быть представлена в топливе
в виде внешних добавок ( различными минералами), т.н. наружная минеральная часть,
но и одновременно быть внутренней минеральной частью органическо-минерального
комплекса веществ. При сжигании топлива образуются очень мелкие фракции золы.
Внешняя минеральная часть состоит из обычных минералов, которые естественным
образом представлены в бассейне геологических месторождений, а также в общем
случае содержатся в больших кусках породы.
В топливе содержащиеся минералы обычно подразделяют в следующие подгруппы:
В каменных углях основными минералами являются глинистые минералы такие как
каолинит, иллит, монтмориллонит. Из силикатных минералов в твердых топливах
присутствует кварц, биотит, ортостекло. Из карбонатных минералов в топливах
наиболее распространены кальцит, магнезит, доломит. Практически все топлива
содержат сульфидные минералы в виде пирита марказита. Пирит и макразит имеют
одну и туже химическую формулу, но различаются по структуре кристаллической
решетки. Хлор присутствует в топливе в виде галлидия и сильвинисина. Есть также
топлива, в которых хлор связан с органической частью топлива.
Долгое время в орбите интересов ученых был сланец, особенностью которого
является высокое хлорсодержание. Хлор в сланце связан с органической частью
топлива ( в среднем 0,75%), а не с внешними минералами.
Аналогично твердым топливам минеральную часть жидких топлив разделяют на
внешнюю и внутреннюю. Содержащиеся в нефти минеральные добавки в основном
представлены различного типа компклексными минеральными соединениями и
составляют т.н. внутреннюю минеральную часть. Внешняя минеральная часть состоит
из минеральных компонентов, которые попадают в жидкое топливо из окружающих
минералов при бурении нефтяных скважин и транспортировке нефти. Что же касается
конечного продукта переработки нефти – мазута, то в него минеральные добавки
попадают и непосредственно из нефти и добавляются некоторые компоненты в
процессе рафинирования ( в основном соединения щелочных металлов, а также
добавляются коррозионные добавки из трубопроводов и резервуаров. Минеральная
часть нефти (мазута) имеет сложны й химико-минералогический состав,
насчитывающий минимум около 20 химических элементов. Золосодержание нефти в
зависимости от месторождения колеблется в широких пределах от тысячных долей
процента до 2%. При преработке нефти основная часть минеральных компонентов
переходит в мазут за исключением летучих. Поэтому концентрация минеральных
компонентов в мазуте относительно большая, чем в сырой нефти. Поскольку основная
часть соединений серы концентрируется в тяжелых фракциях, то мазут в процессе
нефтепереработки значительно обогащается серой.
Определение золосодержания в твердых топливах ( кам.угли, бурые угли, кокс,
лигниты сланца, брикет, торф, древесина) происходит согласно ISO 1171, DIN 51 719
в муфельной печи при постоянной температуре 815± 10 0С. Исследуемую пробу
топлива измельчают и предварительно сушат при 1050С. Фарфоровый тигель для золы
ставят в холодную печь. Затем печь нагревают до 815± 10 0С в заданном для каждого
топлива режиме и наконец выдерживают при температуре 815± 10 0С минимум 60
минут. После нагрева вынимают тигель из печи, охлаждают при комнатной
температуре 5 минут и помещают в эксикатор. Охлажденный тигель взвешивают и
затем снова ставят в печь при тепературе 815± 10 0С. Эти действия повторяют с
периодичностью 15 мин до тех пор, пока разница в весе золы будет составлят не более
1 mg.
1.7.1 Характеристики плавления золы
Определение характеристик плавления золы происходит в высокотепературной печи
на основании стандарта ISO 540. Метод состоит в том, что образец золы нагревается в
определенной среде ( окислительной или регрессивной) с фиксированием температур,
при которых просходят характерные изменения образца. При наблюдении за
изменением образца золы используют два метода: непосредственный визуальный или
микроскопно-фотографический. Образец измельчают и смешивают с водным
раствором связывающего вещества. Затем прессуют соотвествующей формы прессом
и таким образом изготавливают образцы проб.
В качестве проб можно использовать образцы следующих форм:
- пирамиды трехгранные высотой до 19 мм ( на практике используют высотой до 13
мм, длина боковой стороны 6 мм);
- куб с длиной боковой стороны от 3 до 7 мм;
- цилиндр с диаметром равным высоте от 3 до 9 мм;
- конус высотой 4 мм, диметром у основания 3 мм и у вершины – 1, 5 мм
На рисунке 1.4 представлен высокотемпературный микроскоп МНО2.
На рис. 1.5 представлены характерные изменения цилиндрического или в виде кубика
образца при определении характеристик плавления золы: начальное состояние, начало
деформации, сфера, полусфера, плавление.
Температуры, характеризующие плавление золы:
- температура деформации ( температура начала процесса деформации образца,
наблюдается первые признаки начала плавления пробы, определяется в основном
оплавление верхних краев образца, которые в основном округляются или образец
набухает);
- температура сферы ( верхняя часть образца округляется);
- температура полусферы ( образец становится полусферической формы, высота
составляет ½ от первоначального диаметра пробы);
- температура плавления ( температура, при которой образуется расплавленная
зола).
1.8
Летучие топлива и кокс
При нагреве твердых топлив происходит т.н. термическое разложение топлива (
разлагается органическая часть топлива), в результате чего выделяются газообразные
продукты – летучие топлива. Количество летучих зависит от возраста топлива и
уменьшается по мере его увеличения. Таким образом, антрацит – топливо с
аименьшим содержанием летучих; древесина, торф, эст. сланец – топлива с бОльшим
содержанием летучих.
Таблица 1.4 Содержание летучих в топливах и температура начала термического
разложения
Топливо
Содержание летучих, %
Древесина
Торф
Бурый уголь
Каменный уголь
Антрацит
Сланец
80 – 85
70 – 80
40 – 60
9 – 60
2–9
80 – 90
Начальная температура
термического разложения,
о
С
150 – 160
100 – 110
130 – 170
170 – 390
380 – 400
250
Количественное содержание летучих определятся процедурой по стандарту ISO 562.
Для этого проба твердого топлива нагревается до 850±10 оС ( для бурого угля) и до 900
± 10оС ( для каменного угля, антрацита и сланца) в закрытом тигле в течении 7 мин..
Уменьшение (потерю) массы в результате термического разложения топлива
принимают за условное содержание летучих в топливе.
Летучие в основном выделяются в виде СО2, СО, Н2, метана СН4 и других
углеводородов. В составе летучих в небольшом количестве может содержаться
сероводрод Н2S и другие соединения серы.
Твердая масса, которая осталась после после выделения летучих, называется коксом.
Кокс состоит из углерода С.
1.9
Теплота сгорания топлива
Теплота сгорания ( теплотворная способность) топлива - это количество теплоты,
которое выделяется при полном сгорании 1 кг твердого топлива или 1 м3 - жидкого.
При лабораторном определении теплоты сгорания топлива измеряют количество
теплоты, которое высвобождается при сгорании топлива в калориметрической бомбе.
Теплоту сгорания определяют согласно стандарта ISO 1928.
Если при сгорании выделившиеся из топлива пары воды конденсируются и
высвобождается теплота конденсации, тогда выделевшееся тепло называется высшей
теплотой сгорания, Qü ,МДж/кг.
Если же при сгорании топлива образовавшийся пар не конденсируется, тогда
выделившееся тепло называется низшей теплотой сгорания, Qa
Qa = Qü - GH2O ∙ r
(1. 18)
где GH2O - масса водяного пара, образующегося при сжигании водорода в 1 кг
топлива;
r - теплота парообразования (r = 2,51 МДж/кг).
Qa = Qü - 0,0251 (9Нt + Wt)
(1. 19)
На практике следует использовать низшую теплоту сгорания Qa , если дымовые газы
уходят из котла при температуре выше температуры конденсирования водяных паров.
В конденсационных котлах, где дымовые газы уходят при температуре ниже
температуры конденсирования - высшую теплоту сгорания Qü .
Теплота сгорания, как и элеменарный состав, может быть дана на товарное топливо,
сухую массу вещества и на горючую массу вещества.
На практике распространено определять теплоту сгорания конкретного топлива,
определенную в калориметрической бомбе.
1.10 Условное топливо. Угольный и нефтяной эквиваленты
Рис 1.6. Калориметр IKA 5000 для определения теплоты сгорания твердого и жидкого топлив.
Теплота сгорания различных топлив очень различается. Для того, чтобы сравнивать
расход топлива без учета вида топлива используют понятие условного топлива.
Единственной характеристикой условного топлива является его теплота сгорания,
равная 29,31 МДж/кг или 7000 ккал/кг.
Для пересчета действительного топлива в условное применяют следующую формулу:
B – расход действительного топлива в кг
Bting – расход условного топлива в кг
Qat – низшая теплота сгорания товарного топлива МДж/кг
Угольный эквивалент tce
Нефтяной эквивалент toe