Глава 15. Топливо, продукты сгорания,

КОТЕЛЬНАЯ УСТАНОВКА.

Классификация видов топлива, элементный состав топлива и его

определение. Теплота сгорания и другие хаорактеристики топлива. Условное

топливо, его значение. Топливный эквивалент. Расход воздуха при горении.

Развитие конструкций. Понятие о котельной установке, котельном

агрегате и паровом котле.

Методические указания

В данном разделе выделены характеристики топлива, определения

топливного эквивалента и условного топлива, а также раскрыт

процесс работы котельного агрегата, приведена переводная

таблица перерасчета элементарного состава топлива с рабочей,

сухой, горючей на искомую массу топлива.

15.1. Топливо. Продукты сгорания.

К твердым видам топлива относятся ископаемые угли, торф, дрова и

горючиесланцы, к жидким ― нефть и продукты ее переработки, к газообразным ―

природный горючий газ и горючие газы, получающиеся в результате переработки

других видов топлива.

Состав топлива. Составляющими твердых и жидких топлив обычно являются

углерод (С), водород (Н), азот (N) и кислород (О), а также некоторые нежелательные

примеси, в частности сера (S), зола (А) и влага (W). Горючими элементами в топливе

являются углерод, водород и частично сера.

Состав топлива может задаваться рабочей, сухой, горючей или органической

массой.

Топливо, поступающее в топку котла для сжигания, называется рабочим.

Элементарный состав рабочей массы топлива, выраженный в процентах по массе,

определяется следующим уравнением:

С^р + Н^р + N^р + О^р + S^р + А^р + W^р = 100%. (15.1)

Сухая масса топлива получается после удаления влаги. Элементарный состав

сухой массы топлива выражается соотношением

С^с + Н^с + N^с + О^с + S^c + А^с = 100%. (15.2)

Если известен состав рабочей массы топлива, то нетрудно определить состав

сухой массы, используя формулы пересчета для каждого элемента, например для

углерода С^с = С^р

Таблица 15.1.

Теплота сгорания ― количество тепла, которое выделяется при полном сгора-

нии единицы массы топлива (1кг твердого или жидкого) или единицы объема

(1 м³ для газообразного топлива), взятого при нормальных условиях.

Низшая теплота сгорания меньше высшей на количество теплоты, которое

затрачивается для превращения в пар всей воды, содержащейся в продуктах

сгорания.

Высшая теплота сгорания топлива может быть определена лабораторным путем

в особых приборах (калориметрах), основной частью которых является так называе-

мая калориметрическая бомба.

Формула Менделеева для определения низшей теплоты сгорания рабочей массы

твердого и жидкого топлива:

Q^р_н = 338С^р + 1025Н^р + 108, 5 (О^р – S^рл) – 25 W^р кдж/кг, (15.3)

где С^р + Н^р + S^р_л, О_р и W_р ― массовые доли углерода, водорода, летучей серы,

кислорода и влаги в рабочей массе топлива.

Значения всех элементов и воды в формулах берутся в процентах.

Объемная теплота сгорания ― величина, равная отношению количества

теплоты, выделяемой при полном сгорании газообразного топлива, к его объему в

нормальных физических условиях (t = 0º С и р = 101,3 кПа). Ее обозначают и

выражают в МДж/м³.

Условное топливо ― топливо, имеющее низшую удельную теплоту сгорания,

равную 29,3 МДж/кг.

Перевод сжигаемого топлива в условное:

m_y = mЭ_т = V (15.4)

где m_y и m ― масса условного и сжигаемого топлива, кг;

V ― объем сжигаемого топлива, м³;

Э_т ; ― топливные эквиваленты, определяемые из соотношений:

Э_т = Q^р_н / 29,3; (15.5)

= /29,3, (15.6)

где Q^р_н ― низшая удельная теплота сгорания топлива, МДж /кг;

― низшая объемная теплота сгорания топлива, МДж /м³.