Характеристика твердого топлива кратко

Обновлено: 04.07.2024

Ископаемое твердое топливо содержит негорючие вещества, состоящие главным образом из: глины ( ), силикатов (SiO ), сульфатов.

Важнейшей эксплуатационной характеристикой золы является ее плавкость. Плавкость определяется путем помещения образца в виде трехгранной пирамиды в печь.

Рис. 15 Температурные характеристики золы

температура начала деформации (1000÷1200°C)-оплавляется вершина пирамиды;

( - температура газов за топкой);

t - температура размягчения (1100÷1400°C)-образец теряет форму;

t - температура жидко-плавкого состояния (1200÷1500°C);

t - температура истинно жидкого состояния (при которой шлак подчиняется законам движения жидкости).

При организации жидкого шлакоудаления температура газов в нижней части топки должна быть на 100° выше, чем t .

Влажность.

Различают четыре вида влажности:

1. механически удерживаемая влага;

2. капиллярная влага, находящаяся в капиллярах или порах;

3. коллоидная влага; входит в состав коллоидов, находящихся в топливе;

4. кристаллогидратная влага.

При нагревании твердого топлива без доступа воздуха, топливо разделяется на газообразную и парообразную части, а также твердый остаток (кокс).

Под летучими понимается выход газов без водяных паров, выраженных в процентах массы топлива. Состав летучих:

Наибольшая часть летучих выделяется при нагреве топлива до 850°С. Полное выделение при 1100-1200°С.

Степень углефикации топлива и выход летучих взаимосвязаны. Топливо с малой степенью углефикации имеет большой выход летучих, но в их состав входит много кислорода, поэтому удельная теплота сгорания небольшая.

Влияние выхода горючих летучих особенно велико в начальной стадии горения, т.е. при воспламени топлива.

Топливо с большим выходом летучих называется высокореакционным и наоборот с малым выходом летучих – низкореакционным. Таким образом, под реакционной способностью топлива, понимается способность топлива воспламеняться.

Данная величина положена в основу классификации твердых топлив:

· ГЖ – газовый жирный

· КЖ – коксовый жирный

· ОС – отощенный спекающийся

Классификация по крупности (размеру кусков δ).

· К – крупный (δ=100-50 мм)

· О – орех (δ=50-25 мм)

· М – мелкий (δ=25-13 мм)

· С – семечка (δ=13-6 мм)

· Р – рядовой (без ограничения размера).

Таким образом, имеем следующие марки каменных углей: АШ, ТСШ, ДР, ГМС и т.д.

К бурым относятся угли с высоким выходом летучих с теплотой сгорания влажной беззольной массы Q_н 40%

· Б3 - о С через то же отверстие (постоянная вязкозиметра).

Относительная плотность мазута – это отношение плотности мазута при данной температуре к плотности воды при температуре 4°С. .1 1

Сернистость, зольность, температура вспышки, температура воспламенения, температура застывания.

Топливо — это горючие вещества, основной составной частью которых является углерод, применяемые с целью получения при их сжигании тепловой энергии.

Классификация. По физическому состоянию топливо бывает твердое, жидкое, газообразное. Стекловаренные печи работают на жидком и газообразном топливе.

К топливу, используемому для стекловаренных печей, предъявляют ряд требований: при сгорании оно должно выделять значительное количество тепла на единицу своей массы или объема, не должно выделять газов, вредно действующих на здоровье людей, а также отрицательно влияющих на материалы топок и печей, должно быть удобным для транспортирования и сжигания.

Основной характеристикой топлива является его теплотворность Q. Теплотворностью топлива называется количество тепла, выделяемое при полном сгорании единицы массы или объема топлива (1 кг жидкого топлива или 1 м 3 газообразного). Теплотворность измеряется в ккал/кг или ккал/м 3 (в СИ — кДж/кг, кДж/м 3 ).

Теплотворность различных видов топлива колеблется в широких пределах — от 1000 до 10 000 ккал/кг.

По происхождению топливо подразделяется на естественное и искусственное. Последнее получается в результате переработки естественного топлива. В табл. 3 приводится классификация промышленного топлива.

Таблица 3. Классификация промышленного топлива

Происхождение	Физическое состояние
Происхождение	твердое	жидкое	газообразное
Естественное	Дрова Торф Бурые угли Каменные угли Антрациты Полуантрациты Горючие сланцы	Нефть	Природный, попутный и нефтепромысловый газ
Искусственное	Древесный уголь Кокс Топливные брикеты Пылевидное топливо	Бензин Мазут Дизельное топливо Керосин Соляровое масло Смола Гудрон Бензол Спирт	Газы: сжиженный, нефтезаводской, коксовый, светильный, полукоксовый, доменный, воздушный, смешанный генераторный, водяной, полуводяной

В промышленности используют твердое, жидкое и газообразное топливо. Различают природное топливо, добываемое на поверхности земли или в ее недрах, и искусственное, получаемое путем переработки природного.

К главным требованиям, предъявляемым к технологическому топливу, относятся: низкая стоимость добычи, низкая стоимость транспортирования, удобство применения, возможность использования с высоким коэффициентом полезного действия, малое содержание вредных примесей.

Различные виды топлива (твердое, жидкое и газообразное) характеризуются общими и специфическими свойствами. К общим свойствам топлива относятся теплота сгорания и влажность, к специфическим — зольность, сернистость (содержание серы), плотность, вязкость и другие свойства.

Теплота сгорания - количество теплоты, которое выделяется при полном сгорании 1 кг или 1 м 3 топлива. Энергетическая ценность топлива в первую очередь определяется его теплотой сгорания.

Различают высшую и низшую теплоту сгорания. Низшая теплота сгорания отличается от высшей количеством теплоты, затрачиваемой на испарение влаги, содержащейся в топливе и образующейся при сгорании водорода. Низшую теплоту сгорания учитывают для подсчета потребности в топливе и его стоимости при составлении тепловых балансов и определении коэффициентов полезного действия установок, использующих топливо. При сопоставлении различных видов топлива пользуются понятием условного топлива, характеризующимся низшей теплотой сгорания, равной 29 МДж/кг.

Влажность (содержание влаги) топлива снижает его теплоту сгорания вследствие увеличенного расхода теплоты на испарение влаги и увеличения объема продуктов сгорания (из-за наличия водяного пара).

Зольность - количество золы, образующейся при сгорании минеральных веществ, содержащихся в топливе. Минеральные вещества, содержащиеся в топливе, понижают его теплоту сгорания вследствие уменьшения содержания горючих компонентов (основная причина) и увеличения расхода тепла на нагрев и плавление минеральной массы.

Сернистость (содержание серы) относится к отрицательному фактору топлива, так как при его сгорании образуются сернистые газы, загрязняющие атмосферу и разрушающие металл. Кроме того, сера, содержащаяся в топливе, частично переходит в выплавляемый металл, сваренную стекломассу, снижая их качество. Например, для варки хрустальных, оптических и других стекол нельзя использовать топливо, содержащее серу, так как сера значительно понижает оптические свойства и колер стекла.

Состав твердого и жидкого топлива выражают в процентах по массе, газообразного - в процентах по объему.

Твердое и жидкое топливо состоит из горючей и негорючей частей. К горючей части топлива относят углерод, водород, кислород, азот и серу. Кислород и азот не горят; их включают в состав горючей массы условно. Поэтому горючую часть топлива называют условно горючей массой. Негорючая часть топлива — балласт — состоит из влаги и золы. Органическую массу топлива составляют углерод, кислород и азот.

Топливо в том виде, в каком оно поступает в топки печи для сжигания, носит название рабочего топлива. Ввиду того что содержание в нем влаги может колебаться в широких пределах, состав топлива часто характеризуют его сухой массой.

Для обозначения состава, к которому относится содержание того или иного элемента в топливе, применяют индексы о, г, с и р, которые читаются соответственно: о — органическая масса; г — горючая масса; с — сухое топливо; р — рабочее топливо. Например, CO — содержание углерода в органической массе; Sr — содержание серы в условно горючей массе; Ас — содержание, золы в сухом топливе; Wp — содержание влаги в рабочем топливе.

Все виды топлива вне зависимости от своего агрегатного состояния схожи в одном: главный элемент в их составе - углерод. Сложные органические соединения на его основе со временем превращаются в горючее вещество - топливо.

Дрова

Дрова - это твердое топливо, для добычи которого не требуются геологические разработки и изыскания. Дровяное отопление на территории страны наиболее распространено ввиду своей доступности и небольшой стоимости в сравнении с другими видами топлива. Современный рынок отопительных приборов к тому же предлагает широкий ассортимент котлов разной конструкции, рассчитанных на использование дров.

Характеристики дров

Вам будет интересно: Волго-Уральская нефтегазоносная провинция: характеристика, месторождения и стратегическое значение

Сухие дрова из твердых пород древесины, например, березы, обладают следующими характеристиками:

Высокая теплотворная способность. Содержание углерода в этом твердом топливе - 50-58 %, удельная теплота горения - до 15 МДж/кг.
После сгорания образуется минимальное количество золы.
Отсутствие серы в составе.
Сгорание древесины не оказывает негативного влияния на окружающую среду.

Вам будет интересно: Для чего служит трансформатор: особенности, принцип работы и применение

Из недостатков - большой объем топлива: запас дров на полный отопительный сезон занимает немало места. С учетом этого оптимальный уровень влажности достигается после двух лет выдержки древесины, ее запасают на несколько лет.

Нарекания вызывает необходимость предварительной обработки топлива: распил, раскол, сбор в поленницу. Колотые дрова стоят в несколько раз больше. Еще один нюанс - теплота сгорания топлива напрямую зависит от содержание влаги в нем. По этой причине место для хранения должно выбираться таким образом, чтобы к дровам не было доступа атмосферных осадков и влаги.

Топливные брикеты

Альтернатива привычным дровам - это твердое топливо, именуемое евродровами. Отходы пищевой промышленности, сельского хозяйства и деревообрабатывающего производства прессуются в формы кирпича или полена. При производстве твердого топлива такого вида не прибегают к клеящим составам: сырье распаривается, после чего прессуется при помощи лигнина - природного полимера.

Вам будет интересно: Сварка в защитном газе: режимы, технология, применение, ГОСТ

В продаже широко представлены несколько типов топливных брикетов:

Пини-кей. Выполнены в форме четырех- либо шестигранных поленьев с продольными отверстиями. Производятся брикеты pini-kay на шнековых прессах под давлением порядка 1000 бар, что обеспечивает их высокую плотность - от 1,08 до 1,40 г/см3. Отверстия в поленьях увеличивают площадь горения твердого топлива и улучшают циркуляцию воздуха в топке, что повышает эффективность сжигания брикетов. Термообработка придает пини-кей темный цвет и повышает их влагоустойчивость, улучшая при этом показатели горения.
Нестро, или нельсон. Один из видов твердого топлива, изготавливаемого на гидравлическом либо ударно-механическом прессе под давлением 400-600 бар, что сказывается на плотности готовой продукции - 0,9-1,2 г/см3. Брикеты выполнены в цилиндрической форме, могут иметь или не иметь отверстие.
Руф. Под торговой маркой RUF выпускаются топливные брикеты в форме кирпича. Для производства прибегают к гидравлическим прессам под давлением 300-400 бар. Их плотность небольшая - 0,75-0,8 г/см3.

По эффективности топливные брикеты практически не уступают обычным дровам, поскольку изготавливаются из той же древесины. Минимальная влажность и большая плотность брикетов обеспечивают им высокую удельную теплоту сгорания.

По уровню теплоотдачи второе место занимают брикеты из древесных опилок - они не уступают деревянным аналогам. Поленья, спрессованные из шелухи риса, обладают минимальной теплоотдачей.

Как выбрать евродрова

При выборе топливных брикетов берут во внимание теплотворную способность сырья, его зольность и процент балластных веществ. Твердое топливо из рисовой шелухи обладает не только минимальной удельной теплотой сгорания, но и высокой зольностью - порядка 20 %.

При покупке также стоит обратить внимание на размер брикетов. Твердое топливо высокого качества, произведенное на современном оборудовании, обладает длиной 250-350 мм и толщиной 60-80 мм. Дешевое сырье тоньше и короче, что обусловлено более рыхлой структурой: поленья больших габаритов будут разваливаться под собственным весом. Естественно, это сказывается на теплотворной способности топлива.

Преимущества и недостатки

Твердое топливо - это один из наиболее экологичных видов горючего. Топливные брикеты производятся из отходов промышленности - рисовой шелухи, опилок, лузги гречихи и подсолнечника, стеблей кукурузы, сена и прочего сырья.

В отличие от привычных деревянных поленьев, брикеты более технологичны и компактны: благодаря цилиндрообразной форме их можно уложить в плотные стопки. Несмотря на явные преимущества, у евродров есть свои недостатки:

Высокая стоимость. Бытует мнение, что топливные брикеты более выгодны с экономической точки зрения. Утверждается, что при большей стоимости тонны сжигание твердого топлива выделяет большее количество киловатт в сравнении с горением обыкновенных дров. Но на практике цифры несколько меньше: евродрова выделяют больше тепла, но приблизительно на треть, при этом происходит переплата.
Необходимость правильного хранения. Брикеты из опилок производятся по технологии, исключающей высокую влажность воздуха в помещении. Если они будут храниться так же, как и обычные дрова, то скоро превратятся в исходное сырье - опилки.

Топливные гранулы - пеллеты

Идентичное сырье используется для производства топливных гранул - пеллет. Их выпуск был налажен в странах Европы в середине прошлого века, а сегодня пеллетные котлы считаются одним из наиболее распространенных отопительных приборов.

Перемолотое дробилками в муку сырье поступает в пресс-гранулятор, формирующий гранулы длиной около 50 мм и диаметром 6-8 мм. Стандарты габаритов гранул меняются в зависимости от страны производства. По аналогии с топливными брикетами пеллеты обладают низкой влажностью и высокой плотностью.

Удельная теплота сгорания гранул идентична дровам - 3,5 кВт/час. В продаже можно встретить и светлые, и темные пеллеты; последние обработаны термически и часто именуются био-углем. Торрецифирование повышает теплотворную способность пеллет, приравнивая их к другому виду твердого топлива - углю.

Виды пеллет

Топливные гранулы подразделяются на три категории:

Стандарт. Пеллеты темного цвета, производимые из лузги подсолнечника и шелухи гречихи. Процент зольности "стандарта" не должен превышать 3 %. Доступная стоимость при высоких показателях эффективности делает этот вид пеллет наиболее популярным.
Премиум. Светло-серые или белые гранулы. Для них характерен минимальный уровень зольности - 0,4 % - и высокий показатель удельной теплоты сгорания.
Индустриальный. Используется в промышленности. Стоимость грязно-серых пеллет самая низкая; производятся из древесных отходов.

Топливные гранулы сжигаются в котлах специальной конструкции, оснащенных топливной камерой и бункером, разработанными для такого типа топлива.

Высокотехнологичная горелка повышает эффективность пеллетного котла в сравнении с другими твердотопливными котлами и газовым отопительным оборудованием.

Щепа и опилки

Опилки и щепа - не просто сырье, но и один из видов твердого топлива длительного горения. Отходы деревообрабатывающей промышленности решают актуальную для многих отопительных приборов проблемы длительного горения.

Поддержание постоянного давления в жидкотопливных и газовых котлах решает проблему непрерывной подачи горючего. Эксплуатация твердотопливных моделей требует от владельца постоянной подачи топлива ввиду фиксированного размера топки. После сгорания одной порции горючего требуется закладка новой. Бункер котлов, питаемых опилками, обеспечивает непрерывную работу в течение 10-12 часов.

Пеллетные и угольные котлы обладают аналогично конструкцией, при этом проблема длительного горения в них решается использованием отходов деревообрабатывающей промышленности с максимальной экономической выгодой: щепа и опилки закупаются на лесопилках за бесценок.

Заключение

Неископаемое твердое топливо на основе древесины и отходов промышленности - доступное и эффективное горючее. Оно пользуется популярностью и широко распространено в странах Европы.

Свойства топлива как горючего вещества определяются его сухим беззольным составом (обозначается индексомdaf>).К ним относятся элементы, составляющие органическую массу топлива, и пиритная сера, которая сгорает вместе с органической массой. Химический состав твердых топлив сложен, обычно неизвестен, и поэтому характеризуется массовым содержанием компонентов, определяемым в результате элементного анализа (окончательный термин используется в англоязычной литературе). так, Cda ’+ Hd3 ′ 4-Odaf + Ndaf + Sdaf = = 100%, где Sc-общее содержание горючей серы. Горючими веществами ископаемых видов топлива являются углерод, водород и sulfur.

С годами использования топлива увеличивается содержание углерода (с 40% древесины до 93% антрацита), а водорода несколько снижается (с 6 до 2%).Кислород, как и все остальное «Сухие беззольные-условные условия для топлива без общей влаги и золы (стандарт СЭВ 750-88, ГОСТ 2731389). Элементы содержатся в виде сложных органических соединений. Чем больше кислорода они содержат, тем больше доля водорода и углерода содержится в топливе, которое связано химически. То есть он фактически выгорает. Чем дольше используется топливо, тем меньше тепла выделяется при сгорании единицы массы. Антрацит.

При полном сжигании углерода образуется относительно безвредный углекислый газ CO2, выделяющий 1 МДж тепла на 32,8 кг углерода. Если процесс горения не организован должным образом(обычно при недостатке воздуха), то продуктами горения являются высокотоксичные угарный газ со, который выделяет всего 9,2 МДЖ тепла. При сгорании серы образуется токсичный диоксид серы SOa и (в небольших количествах) еще более токсичный диоксид серы SOa. Выбросы продуктов сгорания вызывают загрязнение воздуха. Количество серы, входящей в состав органической массы топлива(так называемая органическая сера S^’), зависит не от возраста углей, а от углей различных месторождений.

Количество пиритной серы определяется составом минеральных фрагментов которые могут включать железо FeSa и медь CuFeSs pyrite. In в большинстве углей (кроме кизиловского) в восточных регионах страны содержание серы низкое (Sjafs

Это неудивительно, поскольку при сжигании азотсодержащих соединений в высокотемпературной печи образуются оксиды, оксиды NO и диоксид No2(при температурах выше 1200°С они также образуются из азота в атмосфере). Топливо в виде горения в технических устройствах характеризуется своим рабочим состоянием. Стояние (индекс g).Балласт топлива состоит из золы и влаги, если. С ’+ Ч ’4-О + НР + С’ — М’ + ^ ’= 100%.Содержание элемента 3da *в сухом беззольном состоянии, известное содержание E ’очевидное соотношение 3d3’(100-W’— A’) = = 1003′. Влажность топлива определяют в соответствии с ГОСТ 11014-81, ее изменяют от 87-1 / 2, а образец сушат при температуре 105-110°с.

Они пытаются использовать его в общественных местах, потому что транспортировка его на свалку будет затруднена и стоимость производства увеличится Кредиты (цементные добавки, раскисление почвы); Имеются твердые виды топлива (в основном древесина, торф, уголь некоторых пластов), зольность которых в сухом состоянии не превышает 10%/ Г1. Максимальное значение L’1 достигает более 50%.Поскольку большая часть золы не связана с органическим веществом, добавление отходов, то есть отделение отработанных пород с небольшим количеством топлива, может значительно снизить зольность.

Этот процесс очень дорог, поэтому он используется в основном для угля для Кокса. Концентрированные отходы часто используются в качестве топлива в качестве энергии. При нагревании твердого топлива без доступа воздуха его органическое вещество разлагается, образуя газы, воду, гудроны и углеродсодержащие остатки. Общее количество выделяемых е-летучих веществ увеличивается с увеличением температуры и времени воздействия.

По ГОСТ 6382-80 (стандарт СЭВ 2033-79), выход летучих веществ в процентах от сушки Беззольное состояние определяется путем сжигания топлива IG в герметичном тигле при 850±10 ° С в течение 7 минут. Выход летучих веществ является важнейшей характеристикой топлива и снижает скорость увеличения его утилизации. Чем выше выход летучих веществ, то есть при нагревании сухая беззольная масса превращается в горючий газ, что облегчает воспламенение этого топлива и поддержание стабильного горения. Против v * 9 ’= 3t4% антрацита органическая часть древесины и горючих сланцев при нагревании без доступа воздуха почти полностью переходит в летучее вещество (V * 131 = 85-I-90%).

В зависимости от того, происходит ли пластификация, и от ее степени(и зависит от вида угля), остатки кокса плотно спекаются или рыхло crushed. In в первом случае уголь относится к категории коксующихся. Запасы такого угля сравнительно невелики, очень малы, и используются они только для производства металлургического кокса.

Образовательный сайт для студентов и школьников

Читайте также: