КОТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ И ПАРОГЕНЕРАТОРЫ

Теплота сгорания топлива

Теплотой сгорания топлива называют количество теплоты, выделяемое при полном сгорании единицы массы (кДж/кг) иди объема (кДж/м3) топли­ва. Различают высшую и низшую теплоту сгорания.

Высшей теплотой сгорания QB называют полное количество тепло­ты, которое выделяется при сгорании 1 кг твердого или жидкого топлива (или 1 м3 газового топлива) при условии, что образующиеся при сгора­нии водяные пары конденсируются и возвращается их теплота конденса­ти Qko...

В паровых котлах продукты сгорания не охлаждаются до температуры конденсации паров. В этих условиях теплота конденсации теряется и общее используемое тепловыделение будет меньше. Количество теплоты, которое Отделяется при полйом сгорании 1 кг твердого или жидкого (или 1 м3 га­зового) топлива за вычетом теплоты конденсации водяных паров, называют низшей теплотой сгорания Qu.

Высшая и низшая теплота сгорания топлива связаны соотношением

Qв — Qu ь Qicon-

В общем случае теплота конденсации влаги, кДж/кг

Якои = 2500(щ5 + т)- 225 н+25I/V; (3,5)

Где Н и W — содержание водорода и влаги в топливе, %; 2 500 — теплота кон­денсации 1 jcr влаги при атмосферном давлении в топочной камере, кДж/кг. Масса получающейся влаги при окислении водорода кислородом в 9 раз больше массы водорода, что отражает в формуле (3.5) произведение 9Н. .

Чем выше влажность топлива и содержание в нем водорода, тем в боль­шей степени различаются QB и Q„. Значение высшей теплоты сгорания получают из представительной порции топлива при его сжигании в лабора­торных условиях. При тепловых расчетах в энергетике и промышленности за основу принимается низшая теплота сгорания.

Для определения низшей теплоты сгорания преобразуем формулы (3.4) и (3.5) и получим для рабочей массы

TOC o "1-3" h z дР=дР - 225Нр-251Ур. (3.6)

В горючей массе топлива также будет иметь место различие между высшей и низшей теплотой сгорания, но только за счет влаги, образующейся при горении водорода Нг:

Q^QrB - 225Hr. (3.7)

Связь между низшей теплотой сгорания рабочей и условно горючей массой топлива выражают следующей формулой:

100 - MP + VFp) Ql = Qr„ QQ, j - 25 И". (3.8)

На рис. 3.2 показано соотношение средних значений и QrH для ха­рактерных групп топ л рів. Различие между ними тем меньше, чем меньше в топливе внешнего балласта.

Влажность натурального топлива может изменяться при его транспорте и хранении; может меняться и зольность топлива в зависимости от способа добычи и мощности пласта угля. Теплоту сгорания топлива при изменении, его влажности от W до Ж? и зольности от А до можно получить, если известна его теплота сгорания QJJ, в первом случае:

І по — Wp — Ар

Q:2 = (gp, + 25 wi) -25 и*- {3-9)

Средний состав и низшая теплота сгорания всех известных месторо­ждений топлив определены и сведены в таблицы расчетных характеристик топлив.

Объемную теплоту сгорания газового топлива определяют как сумму теплот сгорания входящих в его состав различных горючих газов с уче­том их процентного содержания. Объемную теплоту сгорания QCH, кДж/м3, относят к 1 м3 сухого газа и определяют по формуле

QI = 0,01(Qch4 • СН4 + Qc2hg • С2Нб + EQc,„hf( • CwHn). (ЗЛО)

Здесь СН/1, С2Нб и т. д. — Содержание горючих газов в топливе, % по объ - емУ; Qchj> Qc2hg и т-Д - — объемная теплота сгорания соответствующих газов, кДж/м3. Теплоту сгорания газового топлива определяют в газовом калориметре.

Увеличение теплоты сгорания определяется ростом доли горючих эле­ментов (горючих газов) в составе топлива и, прежде всего, массовой долей углерода и водорода в'топливе. Так, теплота сгорания 1 кг мазута значитель­но превышает аналогичный показатель лучшего твердого топлива, так как мазут имеет выше содержание углерода (83,0% против 63,3%) и водорода (10,4% против 4,4%). Можно пересчитать с учетом плотности природного газа его теплоту сгорания с объемного показателя (МДж/м3) на единицу массы — Q? lM, МДж/кг, тогда

Qh. M = 7——-^-77—зТ - (3.11)

{рг + СІГ • 10 6)

Где рг — плотность сухого газа, кг/м3; dr — влагосодержание газа, г/м3, за­висящее от его температуры. В результате окажется, что значение Qh. m газа будет выше, чем мазута, что прежде всего определяется большим содержа­нием водорода в массе природного газа (ок. 25% против 10-11% в мазуте), массовая теплота сгорания которого наиболее высокая.

Теплота сгорания условного топлива. Паровые котлы оди­наковой паропроизводительности и тепловой мощности могут потреблять существенно разное количество топлива, так как его теплота сгорания у раз­ных видов топлив меняется в широких пределах. Для сравнения экономич­ности работы электростанций и упрощения расчетов при попеременном сжигании разных топлив (твердое — газ, мазут — газ и т. п.) введено поня­тие условного топлива, имеющего теплоту сгорания Qyr = 29 310 кДж/кг (7 000 ккал/кг). Потребление разных видов топлива электростанциями пе­ресчитывают в условное топливо на основании баланса тепловыделения, BHQl = - Јy. TQy. T, тогда

В Г)Р

' (3.12)

Ц/у. г

Где Вул, Ви — расход соответственно условного и натурального топлива, кг/с. Отношение Qn/Qy. T называют тепловым эквивалентом топлива. На основе тепловых эквивалентов можно пересчитать в условное топливо по­требление природного и других горючих газов электростанций.