glab3a1

3. Топливо

3.1. Состав топлива

Твердые и жидкие топлива состоят из горючих (углерода - С, водорода - Н, летучей серы - S_л == S_ор + S_к) и негорючих (азота - N и кислорода - О) элементов и балласта (золы А, влаги - W).

Газообразные топлива состоят из горючих (СО, Н₂, СH₄, С_mH_n) и негорючих (N₂, О₂, СO₂) газов и небольшого количества водяного пара (H₂О).

При изучении характеристик твердых и жидких топлив и их состава различают рабочую, горючую и сухую массу. Состав рабочей, горючей и сухой-массы обозначается соответственно индексами “р”, “г” и “c” и выражается следующими равенствами:

С^р+ Н^р+ S^р_л+ N^р + O^р+ A^р+ W^р = 100 % ; (3.1)

С^г+ Н^г+ S^г_л + N^г + O^г = 100 % ; (3.2)

С^с+ Н^с+ S^с_л+ N^с + O^с+ A^с= 100 % . (3.3)

В формулах (3.1), (3.2), (3.3) содержание элементов дано в процентах на 1 кг топлива. Коэффициенты пересчета состава топлива из одной массы в другую приведены в табл. 3.1.

Т а б л и ц а 3.1.

Заданная	Коэффициенты пересчета на массу
масса топлива	рабочую	горючую	сухую
Рабочая	1	100/[100 - (A^р + W^р)]	100/(100 - W^р)
Горючая	[100 - (A^р + W^р)]/100	1	(100 - A^с)/100
Сухая	(100 - W^р) / 100	100 / (100 - A^с)	1

Для сланцев состава (С^р, Н^р, S^р_л, N^р, O^р, A^р, W^р) пересчет с рабочей массы на горючую осуществляется с помощью коэффициента:

К = 100 / [100 - A^р_и - W^р - (СО₂)^р_к] , (3.4)

где A^р_и - истинная зольность рабочей массы, %·, W^р - влажность рабочей массы, %, (СО₂)^р_к - содержание углекислоты карбонатов, %.

Истинная зольность рабочей массы определяется по формуле

A^р_и = A^р - [2,5(S^р_а - S^р_с ) +0,375S^р_к] [(100 - W^р) / 100], (3.5)

где S^р_а - содержание серы в лабораторной золе в процентах к массе топлива; S^р_с - содержание сульфатной серы в топливе, %.

Величина [2,5(S^р_а - S^р_с) +0,375S^р_к] для ленинградских и эстонских сланцев может быть принята равной 2,0, для кашпирских - 4,1

Пересчет состава (%) рабочей массы топлива при изменении влажности производится по формулам :

С^р₂ = С^р₁(100 - W^р₂) / (100 - W^р₁) ц

H^р₂ = H^р₁(100 - W^р₂) / (100 - W^р₁) э , (3.6)

................................................. . ш

где W^р₁- начальная влажность топлива, %, W^р₂- конечная влажность топлива, %.

Средний состав (%) смеси двух твердых или жидких топлив, заданных массовыми долями, - первого (С^р₂, H^р₂ ....) и второго (С^р₁, H^р...) - опреде-ляется по уравнениям:

С^р_см= b₁ C^р₁ + (1 - b₁) C^р₂ , ц

H^р_см= b₁ H^р₁ + (1 - b₁) H^р₂ , э , (3.7)

......................................... . ш

где массовая доля b₁ одного из топлив в смеси находится по формуле :

b₁ = В₁/(В₁ + В₂) . (3.8)

Здесь В₁ и В₂ - массы топлив, входящих в смесь, кг.

Пример 3.1. Определить состав рабочей массы челябинского угля марки БЗ, если состав его горючей массы: С^г = 71,1 %; Н^г = 5,3 %; S^г_л = (S^г_ор + S^г_к) = 1,9 %; N^г = 1,7 %, О^г = 20,0 %; зольность сухой массы А^с = 36 % и влажность рабочая W^р = 18,0 %.

Р е ш е н и е: Пользуясь коэффициентами пересчета из табл. 3.1, опре-деляем зольность рабочей массы топлива

А^р = А^с· (100 - W^р) / 100 = 36 (100 - 18) / 100 = 29,5 % и находим состав рабочей массы топлива:

С^р= С^г [100 - (A^р + W^р)] / 100 = 71,1 [100 - (29,5 + 18)] / 100 = 37,3 % ;

Н^р = Н^г[100 - (A^р + W^р)] / 100 = 5,3 [100 - (29,5 + 18,0)] / 100 = 2,8 %;

S^р_л = Н^г_л[100 - (A^р + W^р)] / 100 = 1,9 [100 - (29,5 + 18,0)] / 100 = 1,0%;

N^р = N^г[100 - (A^р + W^р)] / 100= 1,7 [100 - (29,5 + 18,0)] / 100 = 0,9 %

O^р= O^г[100 - (A^р + W^р)] / 100 = 20,0 [100 - (29,5 + 18,0)] / 100 = 10,5%.

Для проверки точности вычислений найдем сумму составляющих элементов рабочей массы топлива:

С^р+ Н^р+ S^р_л+ N^р + O^р+ A^р+ W^р =

= 37,3 + 2,8+ 1,0 + 0,9 + 10,5 + 29,5 + 18,0 = 100 %.

Пример 3.2. Определить состав рабочей массы ленинградских, сланцев, если состав их горючей массы С^г = 74,0 %; Н^г = 9,5 %; S^г_л = 6,1 %; N^г = 0,4 %; O^г = 10,0 %; A^р = 46,0 %; W^р = 11,5 % и (СО₂)^р_к = 16,4 %.

Р е ш е н и е: Истинную зольность рабочей массы топлива определяем по формуле (3.5):

A^р_и = A^р - [2,5(S^р_а - S^р_с ) +0.375S^р_к] [(100 - W^р) / 100] =

= A^р - 2 (100 - W^р) / 100 = 46 - 2(100 - 11,5)/100 = 44,2 %.

По формуле (3.4) находим коэффициент пересчета состава топлива с горючей массы на рабочую :

К = 100 / [100 - A^р_и - W^р - (СО₂)^р_к] =

= (100 - 44,2 - 11,5 - 16,4) / 100 = 0,279.

Тогда :

С^р = С^г К = 74,0 · 0,279 = 20,6 %

Н^р= H^г К = 9,5 · 0,279 = 2,7 %

S^р_л= S^р_л К = 6,1 · 0,279 = 1,7 %

N^р = N^г К = 0,4 · 0,279 = 0,1 %

O^р= O^г К = 10,0 · 0,279 = 2,8 %

Проверим точность вычислений:

С^р+ Н^р+ S^р_л+ N^р + O^р+ A^р + W^р + (СО₂)^р_к =

=20,6 + 2,7 + 1,7 + 0,1 +2,8 + 44,2 + 11,5 + 16,4 = 100 %.

Пример 3.3. В топке котла сжигается смесь, состоящая из 3· 10³ кг донецкого угля марки Д состава: С^р₁ = 49,3 %; Н^р₁ = 3,6 %; (S^р_л)₁ = 3,0%; N^р₁ = 1,0 %; O^р₁ = 8,3 %; A^р₁ = 21,8 %; W^р₁ = 13,0 % и 4,5· 10³ кг донецкого угля марки Г состава: С^р₂ = 55,2 %; H^р₂ = 3,8 %; (S^р_л)₂ = 3,2 %; N^р₂ = 1,0 %; О^р₂ = 5,8 %; А^р₂ = 23,0 %; W^р₂ = 8,0 . Определить состав рабочей смеси.

Р е ш е н и е: Массовую долю одного из топлив в смеси определяем по формуле (3.8):

В₁ = В₁ / (В₁ + В₂) = З000/(3000 + 4500) = 0,4.

Состав рабочей смеси находим, пользуясь уравнениями (3.7):

С^р_см = b₁C^р₁ + (1 - b₁)C^р₂ = 0,4· 49,3 + 0,6· 55,2 = 52,8 % ;

Н^р_см = b₁Н^р₁ + (1 - b₁)Н^р₂ = 0,4· 3,6 + 0,6· 3,8 = 3,7 % ;

(S^р_л)_см = b₁(S^р_л)₁ + (1 - b₁) (S^р_л)₂ = 0,4· 3,0 + 0,6· 3,2 = 3,1 % ;

N^р_см = b₁N^р₁ + (1 - b₁)N^р₂ = 0,4· 1.0 + 0,6· 1.0 = 1.0 % ;

O^р_см = b₁O^р₁ + (1 - b₁)O^р₂ = 0,4· 8.3 + 0,6· 5.8 = 6,8 % ;

A^р_см = b₁A^р₁ + (1 - b₁)A^р₂ = 0,4· 21,8 + 0,6· 23 = 22,6 % ;

W^р_см = b₁W^р₁ + (1 - b₁)W^р₂ = 0,4· 13,0 + 0,6· 8,0 = 10,0 % ;

Проверим точность вычислений:

C^р_см + H^р_см + (S^р_л)_см + N^р_см + O^р_см + A^р_см + W^р_см =
= 52,8 + 3,7 + 3,1 + 1,0 + 6,8 + 22,6 + 10,0 = 100 %.