КОТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ И ПАРОГЕНЕРАТОРЫ

Характеристики твердого топлива

Выход летучих веществ. Если твердое топливо постепенно на­девать в инертной среде без доступа воздуха, то при высоких темпера­турах сначала выделяются водяные пары, а затем происходит разложение кислородосодержащих молекул топлива с образованием газообразных ве­ществ, получивших название летучие вещества (СО, Н2, С02, C77lHn, H2S, CN, HCN и др.). Выход летучих веществ из твердых топлив происходит в интервале температур — от 160 до 1 100°С, но наибольший имеет ме­сто в области температур 400-800°С (рис. 3.3). Условно количественный выход летучих веществ из твердого топлива определяют по уменьшению массы пробы топлива после выдержки в тигле при температуре 850 ± 25°С в течение 7 минут без доступа воздуха и относят к составу горючей массы топлива —

Поскольку выход летучих веществ прежде всего определяется содер­жанием кислорода в топливе, то он тем больше, чем топливо моложе по химическому возрасту.

Количество летучих веществ в пересчете на натуральное топливо мож­но определить, если известен внешний балласт топлива:

-г (100 - 1FP ЛР)

1/р = V--------------------------- - (3 14)

100 ' ^}

Летучие вещества, выделившиеся из топлива, обеспечивают более ран­нее воспламенение оставшейся твердой частицы кокса, так как они вое-
3.4. ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ОТДЕЛЬНЫХ ВИДОВ ГОГІЛИВ

[іламсняются при более низкой температуре (350-600°С), чем коксовый остаток (950 - f 1 000°С), быстро поднимая тем самым температуру коксовых частиц. Их влияние особенно велико на начальной стадии горения топлива. цсм выше выход летучих веществ, тем быстрее воспламеняется топливо,, ісм глубже оно выгорает.

В связи с этим выход летучих оказывает непосредственное влияние на организацию топочного процесса, выбор объема топочной камеры, эф­фективность (полноту) сжигания топлива. Эта характеристика положена в основу классификации твердых топлив.

Структура кокса. Оставшаяся после выхода летучих твердая часть юплива состоит в основном из углерода и минеральной части и называется коксом. Термические преобразования исходного вещества топлива в про­цессе выхода летучих приводят к изменению структуры твердой части, в результате чего коксовый остаток может быть спекшимся (твердым, сплав­ленным), слабоспекшимся (разрушающимся при надавливании или ударе) и порошкообразным (рассыпающимся после нагрева).

Некоторые каменные угли с большим содержанием битума при нагре­ве образуют плотный спекшийся кокс, используемый в металлургических печах. Такой уголь называется коксовым, и поскольку он является ценным сырьем промышленности, то подвергается обогащению после добычи, т. е. отделяется крупнокусковое чистое топливо (концентрат), а оставшееся мел­кое топливо с повышенным содержанием минеральных примесей (отсевы, промежуточный продукт, шлам) направляется для сжигания на электростан­ции. Структура коксового остатка играет роль при сжигании угля в печах на колосниковых решетках. В энергетических котлах при факельном сжигании топлива в объеме топки или в циркулирующем кипящем слое характери­стика кокса значения не имеет.

Температуры плавления золы. Поскольку золовые части­цы представляют собой смесь минералов с различной температурой их плавления, то по мере нагрева спрессованного образца из золы в ла­бораторной печи происходит постепенное размягчение золовой частицы вплоть до расплавленного состояния (рис. 3.4). Состояние золы при вы­сокотемпературном нагреве характеризуется следующими температурны­ми точками: Ьд • (tі) — начала деформации золовой пирамидки за счет небольшого количества расплавленных компонент (для большинства топ­лив — tA — 1000 - 1200° С); t[3 • — начала размягчения золы, ко - гДа она переходит в состояние структуированной жидкости, но со зна­чительным количеством в жидкой массе твердых (нерасплавленных) ми­нералов (hi = 1 200 — "1 350° С); tc • (t^) — жидкоплавкого состояния, ха­рактеризующего медленное растекание образца из золы на плоскости ^с = 1280 - 1450° С). Нормальное жндкотекучее состояние шлака соот­ветствует температуре устойчивого вытекания расплава (шлака) из отвер - (3.15

Исходный образец

Рис. 3.4. Метод определения характерных температур плавкости золы.

Температурные характеристики плавкости золы приводятся в табли­цах котельных топлив. Их учет имеет важное значение для обеспечения надежности работы топки и поверхностей котла. При температурах газо­вого потока, а следовательно, и частиц золы, соответствующих значениям между Ьа и tQ, золовые частицы становятся липкими и обладают способ­ностью шлакования экранных труб и конвективных поверхностей нагрева. Жидкотекучее состояние шлака имеет место при температурах газов и футе­рованной поверхности топки выше значения £н. ж. Исключение шлакования экранов топки и конвективных поверхностей достигается, если температу­ра газов вблизи этих поверхностей будет ниже значения для данного топлива.