Паровые котлы ТЭС

Теплота сгорания топлива и приведенные характеристики

Количество теплоты, выделяющейся при сгорании единицы массы или объема топлива, является его основной теплотехнической ха­рактеристикой. Различают высшую и низшую теплоту сгорания топлива. Высшей теплотой сгорания QB называют количество теплоты, которое выделяется при сгорании 1 кг твер­дого или жидкого и 1 м3 газового топлива при условии конденсации водяных паров и охлаж­дения всех продуктов сгорания до 0°С. Низ­шая теплота сгорания QB отличается от выс­шей на теплоту испарения влаги топлива и влаги, образующейся при горении водорода В энергетических установках влага в продук­тах сгорания остается в парообразном состоя­нии и теплота, затраченная на ее испарение, теряется. Чем больше влажность топлива, тем меньше QH.

17

Низшую теплоту сгорания, кДж/кг, можно определить следующим образом:

QS=QB—Qw. (2.6)

В общем случае теплота конденсации вла­ги, кДж/кг,

QBr = 2500^+7^) = 225H + 251F, (2.7)

Где Н, W — содержание водорода и влаж­ность топлива в процентах; 2500 — теплота конденсации 1 кг влаги при атмосферном дав­лении, кДж/кг.

При нахождении низшей теплоты сгорания для других j^iacc топлива, кроме аналитиче­ской и рабочей, формула (2.7) упрощается ввиду отсутствия влаги

Qw = 225 Н.

Высшая теплота сгорания твердого и жид­кого топлива может быть определена экспе­риментально путем сжигания порции топлива в специальной калориметрической установке.

Теплоту сгорания топлива можно прибли­женно определить на основании данных его элементарного состава.

Наиболее удачными в отношении простоты и точ­ности являются формулы Д. И. Менделеева с эмпири­чески подобранными коэффициентами для соответ­ствующих горючих элементов. Так, для определения низшей теплоты сгорания рабочей массы твердого и жидкого топлива формула имеет следующий вид:

QPh=339CP+1030HP—Ю9(ОР—SP)—25ГР, (2.8)

Где Ср, Hp и т. д. — элементы рабочей массы топлива, %. Для газовых топлив при точно известном их со­ставе теплота сгорания 1 м3 сухого газа может быть подсчитана достаточно точно по формуле

Q=„ = 0,01 (QHH, + QcoCO + QCHCn, +

+ <2с, нС. Н.+ . ..), (2.9)

Где Н2, СО, СН4, СгНв и т. д. —объемная доля горючих газов в топливе, %; QHj, Qco, Q^, QCjH< и т. д. -

Теплота сгорания соответствующих газов, кДж/м3.

Паровые котлы одинаковой производитель­ности могут потреблять существенно разное количество топлива, так как его теплота сго­рания у разных видов изменяется в широких пределах. Для сравнения экономичности ра­боты электростанций и упрощения расчетов при сжигании различных видов топлива вве­дено понятие условного топлива, имеющего теплоту сгорания <2У. Т = 29,33 МДж/кг (7000 ккал/кг). Потребление разных видов топлива электростанциями может быть пере­считано в условное топливо по соотношению

Q" и Оу. т'

Где Ву. т, В — расход соответственно условного топлива и натурального.

Выражение элементарного состава топлива, а так­же внешнего балласта его (влажности, зольности) в процентах от исходной массы сжигаемого топлива, нашло широкое применение в энергетике. Однако при анализе условий работы парового котла такой способ выражения характеристик топлива не всегда удобен. Так, с увеличением доли внешнего балласта в топливе снижается его теплота сгорания. Для обеспечения той же паропроизводительности котла потребуется увели­чить расход топлива. В итоге массовое количество бал­ласта, поступающего в топку, возрастет в значительно большей мере, чем увеличится расход топлива, что может создать недопустимые условия для эксплуатации парового котла. Таким образом, процентное содержа­ние влаги, золы или серы в топливе еще не является достаточной мерой энергетической ценности топлива.

Более полную характеристику массовых расходов при сравнении сжигаемых в паровом котле топлив дает выраженное в процентах содержание химических эле­ментов и балласта, отнесенное к единице низшей тепло­ты сгорания топлива 1 МДж, которое называют при­веденной характеристикой топлива.

Приведенные влажность, зольность и сернистость (%-кг/МДж) определяют соответственно по форму­лам:

WP._ АР _ SP

W1— QP(_ ; лп_ ОР ; Sn —

Так, при одинаковой исходной сернистости (Sp= =3%) мазута (Qpb=39 МДж/кг) и бурого угля (<2рн= = 12 МДж/кг) массовый выброс окислов серы с про­дуктами сгорания во втором случае будет в 3,25 раза больше в соответствии с отношением приведенных сер - нистостей топлив: у мазута Sn=0,077, у бурого угля Sn=0,25.