2.2 Состав топлива

     Все виды твердого топлива которыми располагает  наша страна — биологического происхождения  – растения с помощью хлорофилла преобразуют солнечную энергию, в дальнейшем превращаются в топливо. В своих преобразованиях растительная масса проходит стадии образования – торф, бурый уголь, каменный  уголь, антрацит.

     Добытое твердое топливо включает в себя органическую массу и балласт.  
Органической массой топлива принято считать ту часть, которая происходит из органических веществ: углерода, водорода, кислорода и азота. Балласт включает серу и минеральные примеси — золу и влагу. Углерод и водород – самые энергетические и ценные части топлива. Углерод — содержится в большом количестве во всех видах твердого топлива без исключения — в древесине и торфе 50-58%, в буром угле и каменном 65-80%, в тощих углях и антраците – 90-95%, сланцы содержат 61-73% углерода, мазут – 84-87%.Чем больше содержится углерода в топливе, тем больше выход тепла при его сжигании.  
Качественный состав твердого топлива зависит от величины балласта поэтому в практике принято приводить данные по составу горючей массы топлива.  
Водород – является следующей из основных энергетических составляющих. В твердом топливе водород частично находится в связанном с кислородом виде, составляя внутреннюю влагу топлива, вследствие чего понижается тепловая ценность топлива.

                                                                                                                              12

     Водород очень важен для образования  летучих веществ, выделяющихся при  нагревании топлива без доступа  воздуха. В состав летучих водород  входит в чистом виде и в виде углеводородных и других органических соединений.

     Содержание  водорода в процентах от горючей  массы топлива составляет: в дровах и торфе до 6, бурых каменных углях 3,8-5,8; сланцы – до 9,5; в антраците 2 и мазуте 10,6-11. 

     Кислород  – является балластом. Не будучи теплообразующим  элементом и связывая водород  топлива, кислород снижает теплоту  его сгорания.  
Содержание кислорода в органической массе топлива с возрастом снижается с 41% для древесины до 2,2% для антрацита.

     Азот  — также является балластной инертной составляющей топлива, снижающей процентное содержание в нем горючих элементов. При сгорании топлива азот в продуктах  сгорания содержится как в свободном  состоянии, так и виде окислов NOх. Они относятся к вредным составляющим продуктов сгорания, количество которых  должно лимитироваться. Сера — содержится в твердом топливе в виде органических соединений SО и колчедана Sk – их объединяют в летучую серу Sл. Еще сера входит в состав топлива в виде сернистых солей – сульфатов – не способных гореть. Сульфатную серу принято относить к золе топлива. Присутствие серы значительно снижает качество твердого топлива, так как сернистые газы SO2 и SO3 соединяясь с водой образуют серную кислоту — которая в свою очередь разрушает метал котла, и попадая в атмосферу вредит окружающей среде. Именно по этой причине содержание серы в в топливе – не только в твердом – крайне нежелательно.  
Зола – топлива представляет собой балластную смесь различных минеральных веществ, остающихся после полного сгорания всей горючей части города. Зола непосредственно влияет на качество сгорания топлива – уменьшает эффективность горения. 

     В качестве вывода хочется подчеркнуть  что исходя из эффективности и  экологичности, а также быстрой  возобновляемости в последнее время  все более популярны пиллеты  и топливные брикеты — содержание золы в них предельно низко (0,6% — в дровах, 5-7% в торфе, в бурых  углях до 25%), как и содержание серы, а в сочетании с современными твердотопливными котлами длительного  горения они являются дешевой  и удобной альтернативой газу и другим видам топлива. 

     2.3 Устройство ТСУ(топливо сжигающее устройство)

     Сжигание  твердого топлива .Твердое кусковое топливо в настоящее время для отопления промышленных печей почти не применяют, поскольку его использование существенно усложняет эксплуатацию и менее экономично, чем использование газообразного и жидкого топлива. Пылевидное топливо широко применяют обычно на крупных котельных установках. Возможности использования пылевидного твердого топлива в промышленных печах сильно ограничены отрицательным действием серы и золы топлива на нагреваемый металл и огнеупорную футеровку печи. Твердое кусковое топливо сжигают на Твердое кусковое топливо в отопительных и производственных котельных коммунальных предприятий чаще всего сжигается в слоевых топках.

                                                                                                                              13

Котельные, работающие на буром угле, должны иметь  шлаковые бункера с водяными душами (для заливки шлака водой) и  зольное помещение под полом  котельной. 
 
 
 
 

     

Рисунок 1. Котел на твердом топливе Буржуй-К Т-10

 
 

          2.4 Применение топлива

Применение твердого топлива или низкосортного жидкого топлива возможно при замкнутом цикле газотурбинной установки, в котором з качестве рабочего тела используется чистый воздух или другой газ, нагреваемый и охлаждаемый на соответствующих участках цикла в поверхностных теплообменниках.  Применение твердого топлива или низкосортного жидкого топлива возможно при замкнутом процессе газотурбинной установки, в котором в качестве рабочего тела используется чистый воздух или другой газ, нагреваемый и охлаждаемый на соответствующих участках цикла в поверхностных теплообменниках. Применение твердого топлива не желательно, так как сильно загрязняется печное отделение и к тому же невозможно регулировать температуру печи. Печи, работающие на твердом топливе, громоздки, поскольку для сжигания топлива необходима специальная топка. При сжигании топлива в пылевидном состоянии необходимы значительные затраты энергии и средств на размол топлива.

Применение твердого топлива для обогрева селитровых ванн не разрешается.

Применение твердого топлива для сжигания концентрата непосредственно над слоем топлива приводят, как показали промышленные испытания, к тому, что легкоплавкие соли, содержащиеся в стоках, оплавляют колосниковую решетку

                                                                                                                                   14

и отдельные  куски топлива и, как следствие  этого, имеет место большой недожог  топлива и быстрый выход колосниковой решетки из строя. Опыты показали, что сжигание сгущенного раствора успешно производится в камере, смежной с топочной, в потоке горячих газов с выводом неорганических солей в расплавленном состоянии.

Применение  твердого топлива для обогрева селитровых ванн не разрешается.

Применение  твердого топлива для нагрева селитровых ванн не допускается.

Однако применение твердого топлива, особенно при большой протяженности топочных коридоров и необходимости поддержания равномерного слоя на колосниковых решетках, во избежание прососа воздуха в печь и нарушения восстановительной атмосферы, может быть оправдано только при отсутствии возможности, по местным или конъюнктурным условиям, его замены жидким или газообразным - более легко управляемыми и регулируемыми.

При применении твердого топлива из дымовых труб могут вылетать искры, представляющие пожарную опасность. Наибольшую пожарную опасность представляют вагранки, так как в них под влиянием дутья происходит большое искрообразование. Для борьбы с искрами устанавливают специальные искроуловители и искрогасители. Улавливание искр происходит за счет резкого изменения направления движения дымовых газов, при котором находящиеся в них твердые частицы выпадают. Имеется ряд конструкций искроуловителей, обеспечивающих надежное улавливание искр.

При применении твердого топлива в качестве аварийного установка v золоуловителей не требуется.

При применении твердого топлива возникают неудобства, связанные с устройством и обслуживанием топок. Кроме того, при работе на твердом топливе трудно получить продукты сгорания, совершенно свободные от золы, сажи и сернистого газа, даже если сжигаются кокс и антрацит и имеется пылеулавливающее устройство. При использовании жидкого топлива ( мазут) также трудно получить газы, свободные от сажи и продуктов неполного сгорания топлива.

При применении твердого топлива возникают неудобства, связанные с устройством и главное с обслуживанием индивидуальных топок.

При применении твердого топлива необходимо механизировать загрузку, установить в загрузочных отверстиях бункеров решетки, предотвращающие падение в бункера людей, иметь механические или вибрационные приспособления для разрушения сводов и зависания топлива. Загрузочные устройства должны исключать прорыв газов, что достигается устройством шлюзовых камер с двойными затворами ( например, у газогенераторов), большим слоем топлива в шнековых или трубчатых питателях или противодавлением инертного газа

Помимо  перечисленных особенностей применения твердых топлив в квартирных теплогенераторах существенным для топочных устройств с нижним горением и топок с наклонными колосниковыми решетками и гравитационной подачей топлива в слой под действием собственной массы является условие неспекающегося или слабоспекающегося кокса и эолового остатка.

                                                                                                                              15 

     3 РАСЧЕТ СЖИГАНИЯ ТОПЛИВА

     Твердое топливо состоит из трех частей:                   

     Физической  влаги – W;

     Негорючего  остатка – золы А;

     Органической  горючей массы.

     Состав  органической части любого твердого топлива включает в себя

следующие компоненты: Углерод – С; Водород  – Н; Азот – N; Кислород – О;

Сера  – S.

        Расчет горения топлива включает:

     - расчет состава топлива;

     - расчет потребленного количества воздуха на горение.

        

  1) Расчет состава угля на рабочее топливо: 

                                                                                                   (3.1) 

где  -негорючий остаток –зола- рабочего топлива, %;

    - зольность топлива в пересчете на сухое топливо,

  Wр - влага рабочего топлива, %; 

                                                                           (3.2) 

                                                     

     где -содержание углерода в органической части рабочего топлива, %;

     -состав  углерода в горючей  массе топлива, %. 

                                       

                                                                                         (3.3) 

       где -содержание водорода в органической части рабочего топлива, %;

      - состав водорода в горючей массе топлива, %; 

                                         
 

                                                                                      (3.4)                                         
 

                                                                                                                          16 

     где -содержание серы в органической части рабочего топлива, %;

     -состав  серы в горючей массе топлива, %; 

                                         

                             ;                                            (3.5) 

       где -содержание кислорода в органической части рабочего топлива, %;

  -состав кислорода в горючей массе топлива, %; 

                                       

                                                                       (3.6)

     где -содержание азота в органической части рабочего топлива, %;

     - состав азота в горючей массе  топлива, %; 
 
 

     Состав  угля на рабочую массу:

     Состав  восстановителя  на рабочую массу: