glab3a2

3.2. Характеристика топлива

Теплота сгорания топлива. Теплотой сгорания топлива называют количество теплоты в кДж, выделяемой при полном сгорании 1 кг твердого (жидкого) или 1 м³ газообразного топлива.

Для твердого и жидкого топлива различают теплоту сгорания высшую (кДж/кг) и низшую Q_н (кДж/кг).

Величины высшей и низшей теплоты сгорания рабочей, горючей и сухой массы твердого (жидкого) топлива связаны выражениями:

Q^р_в= Q^р_н + 225 Н^р+ 25 W^р; (3.9)

Q^г_в= Q^г_н + 225 Н^г; (3.10)

Q^с_в= Q^с_н + 225 Н^с; (3.11)

Тепловые расчеты котлов выполняют, пользуясь низшей теплотой сгора-ния рабочей массы топлива:

а). низшая теплота сгорания (кДж/кг) рабочей массы твердого и жидкого топлива

Q^р_н = 338С^р + 1025Н^р_н - 108,5 (О^р - S^р_л) - 25W^р, (3.12)

где С^р, Н^р, О^р,S^р_л, W^р- содержание элементов в рабочей массе топлива, %;

б). низшая теплота сгорания (кДж/м³) газообразного топлива

Q^с_н = 108H₂ + 126СO+ 234Н₂S + 358СН ₄ + 591С₂H₄ + 638С₂H₆ +

+ 860С₃H₆+ 913С₃H₈ + 1135С₄H₈ + 1187С₄H₁₀ +

+ 1461С₅H₁₂ + 1403С₆H₆ , (3.13)

где H₂, СO, Н₂S, СН ₄,С₂H₄ и т. д. - объемное содержание газов, входящих в состав газообразного топлива, %.

При пересчете низшей теплоты сгорания пользуются cледующими формулами:

а). с горючей массы на рабочую и обратно

Q^р_н = Q^г_н [100 - (A^р+ W^р)] / 100 - 25W^р; (3.14)

Q^г_н = [Q^р_н + 25W^р] 100 / [100 - (A^р+ W^р)] ; (3.15)

б). с сухой массы на рабочую и обратно

Q^р_н = Q^с_н (100 - W^р) / 100 - 25W^р ; (3.16)

Q^с_н = (Q^р_н + 25W^р) 100 / (100 - W^р) ; (3.17)

в). для горючих сланцев - с горючей массы на рабочую и обратно

Q^р_н = Q^г_н [100 - A^р- W^р - (CO₂)^р_к] / 100 - 25W^р- 40(CO₂)^р_к; (3.18)

Q^г_н = [Q^р_н + 25W^р + 40(CO₂)^р_к] 100 / [100 - A^р_и - W^р - (CO₂)^р_к)]; (3.19)

г). при изменении влажности

Q^р_н2 = (Q^p_н1 + 25W^р₁)(100 - W^р₂) / (100 - W^р₁)- 25W^р₂ . (3.20)

Для смеси двух твердых, жидких или газообразных топлив низшая теплота сгорания определяется по формуле

Q^р_н.см. = b₁Q^р_н1 + (1 - b₁) Q^р_н2, (3.21)

где b₁- массовая доля одного из топлив в смеси; Q^р_н1- низшая теплота сгорания одного вида топлива в смеси, кДж/кг, (кДж/м³); Q^р_н2- низшая теплота сгорания второго вида топлива, кДж/кг, (кДж/м³).

Для сравнения тепловой ценности различных видов топлива пользуются понятием условного топлива.

Условным топливом называют такое топливо, теплота сгорания которого равна 29300 кДж/кг.

Пересчет расхода натурального топлива на условное осуществляется по формуле

В_у = В Э , (3.22)

где В_у и В - соответственно расход условного и натурального топлива, кг, кг/с; Э - тепловой эквивалент топлива, определяемый по формуле

Э = Q^р_н/ 29300 . (3.23)

Зольность, влажность и сернистость топлива. При рассмотрении условий работы котлов на различных видах топлива пользуются приведен-ными величинами зольности А_пр, влажности W_пр н сернистости S_пр топлива:

приведенная зольность топлива, кг· %· 10^-3/кДж,

А_пр = 4190А^р/ Q^р_н; (3.24)

приведенная влажность топлива, кг· %· 10^-3/кДж,

W_пр = 4190W^р/ Q^р_н ; (3.25)

приведенная сернистость топлива, кг· %· 10^-3/кДж,

S_пр = 4190S^р/ Q^р_н. (3.26)

Пример 3.4. Определить низшую и высшую теплоту сгорания рабочей массы кузнецкого угля марки Д, если состав его горючей массы: С^г = 78,5 %; Н^г = 5,6 %; S^г_л = 0,4 %; N^г = 2,5 %; O^г = 13,0 %. Зольность сухой массы А^с = 15,0 % и влажность рабочая W^р = 12,0 %.

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

A^р= A^с(100 - W^р) / 100 = 15 (100 - 12,0) / 100 = 13,2% и состав рабочей массы:

С^р = С^г[100 - (A^р + W^р)]/100 = 78,5(100 - 13,2 - 12,0)/100 = 58,7%;

H^р = H^г[100 - (A^р + W^р)]/100 = 5,6(100 - 13,2 - 12,0)/100 = 4,2%;

S^р_л = S^г_л[100 - (A^р + W^р)]/100 = 0,4(100 - 13,2 - 12,0)/100 = 0,3%;

N^р = N^г[100 - (A^р + W^р)]/100 = 2,5(100 - 13,2 - 12,0)/100 = ,9%;

O^р = O^г[100 - (A^р + W^р)]/100 = 13,5(100 - 13,2 - 12,0)/100 = 9,7% .

Низшую теплоту сгорания рабочей массы топлива определяем по формуле (3.12):

Q^р_н = 338С^р + 10251Н^р- 108,5(O^р - S^р_л) - 25W^р =

= 338· 58,7 + 1025· 4,2 - 108,5· (9,7 - 0,3) - 25· 12 =

= 22825 кДж/кг.

Высшую теплоту сгорания - по формуле (3.9):

Q^р_в= Q^р_н + 225 Н^р+ 25 W^р = 22 825+225· 4,2 +25· 12,0 = 24070 кДж/кг.