Котельные установки

ВИДЫ, МАРКИ И КЛАССЫ ТОПЛИВА

Для получения все возрастающих количеств электрической и теп­ловой энергии в нашей стране ежегодно расходуется более миллиарда тонн топлива в пересчете на условное топливо., При этом в общей добы­че топлива уменьшается доля

Добычи углей и других видов твердого топлива и увеличива­ется доля добычи нефти и га­за. На рис. 1-3 показано изме­нение добычи топлив по дан­ным акад. Н. В. Мельникова [Л. 4]. Такое направление раз­вития топливной промышлен­ности вызвано экономическими показателями добычи и воз­можностью использования жидкого и газообразного топ­лива как технологического сырья в промышленности.

Для производства элек­троэнергии предусмотрено бо­лее широкое применение деше-

.'ІЩГ

Топлива по способам добычи делятся на Неископаемые и ископаемые, жидкие и газообразные,

О СК. нежшзмжггкцшг гттгдм.

"У"™**' Ч г. .■—чЧ^аа. а,

^ископаемым твердым топливам относятся торф, бурые, каменные угли, иолу антрациты, антрациты и горючие сланцы.

Древесина (или дрова) потребляется как топливо только в 'мелких бытовых установках, а в промышленных установках как от­ходы производства и лесозаготовок.

Состав горючей массы древесины мало изменяется для разных пород дерева и может быть охарактеризован следующими величинами: Сг=50°/о, Нг=6%, Nr=0,6%, Ог=43,4%; выход летучих Vr=85%, со­держание очень тугоплавкой золы на сухую массу составляет Ас— =1—2% в зависимости от способа транспорта с (места заготовок; со­держание влаги от 20 до 60% на рабочую массу и зависит от части (ствола) дерева, времени его срезки или заготовки, длительности хра­нения и способа перевозки. Теплота сгорания древесины на горючую массу составляет около QrH—18,8 МДж/;кг (4500 ккал/кг).

Дрова заготовляют в Виде поленьев длиной в 1 м; дрова считаются сухими при содержании влаги меньше 25% и сырыми, если

Wp>35 %• Масса 1 м3 древесины колеблется в пределах от 350 до 800 кг. Высокая влажность я низкая теплота сгорания делают древес­ное топливо невыгодным для дальних перевозок. Для сжигания древе­сину в гаециальных дробилках превращают в щепу с размерами 50X50X30 мм, что позволяет использовать древесные отходы — пни, сучья, кору, о дубину, опилки и пр.

Для специальных целей путем сухой перегонки из древесины по­лучают так называемый древесный уголь, имеющий состав: Сг=80— 90%, №=2—4%, Ог+№=6—16%, Уг=8—12%, Лс=2%, И7р=10% и QrН^29,9—31,4 МДж/кг (7000—7500 ккал/кг) и насыпную массу 150— 200 кг / м3.

К древесине близки некоторые отходы продуктов сельского хозяй­ства; их характеристики приведены в табл. 1-6.

АРевеСина являеТСЯ ■ОдНим из саМЫх мо^юдЬ1Х, дшша^шешшш л:од.-., ливаТ'

Торф ЯДляетгд I/Г. Л Г П T П.- ТгГПЛ^И/ г.. СТЭ-

'Aiмм. ч. хслскг? в у) I Состав горючей мас­сы торфа можно характеризовать следующими величинами: Сг= =58%, Нг=6%, Ог=33%, №=2,5%, Sr„=2,5%, Q^=21,9 МДж/кг (5000 ккал/кг), Vr=70%, содержание золы Лс=10%, влаги Л? р=35—

•60%; зола торфа обычно легкоплавка и имеет температуру плавления около 1000°С.

ЦО споСобу добычи Торф разделяют на торф ручной резКи, маши - ноФОрмовочныи, гидроторф и ф. резерный?"Первые дВа способа приме - ттаВЗтдля добычи небольших" количеств, куркового торйат~т]ретий — для получения Больших кОличеств.Кускового торфа машинами-Л-детв&ртый дает мелкие частицы размером от 0,5 До 25 Мм. "Кусковой торф, кото­рого по технико-экономическим соображениям добывают мало, изго­товляют в виде кирпичей с размерами 300X1100X00, 300X130X110 И 350Х130Х'130 Мм. Как и древесина, торф является возобновляющимся минеральным топливом: ежегодный прирост увеличивает запасы 1 га залежи на 1—2 т сухого торфа. Торф широко используется не только как топливо, но и для нужд сельского хозяйства. К перспективным способам использования торфа можно отнести его комплексное исполь­зование. Кроме производства натурального торфа, все шире применяет­ся его брикетирование, позволяющее получить для бытовых нужд топ­ливо с влажностью №р=12—15%, Теплотой сгорания (2рн Около

18,8 МДж/кг (4500 Ккал/кг) и механической прочностью на изгиб 30—

35 «гс/ом2.

Бурые угли являются <лр. пукшШ, м за торфом по геологическому возрасту топливом, их принято Делить на три грУппы: лИгниты. дмею - . щие светло^рйздеВыШшвшидисагшржашие'вклю^ни^частей растений; землистые бурые угли темно-коричневого цвета, почти без включений и смолистые бурые угли, имеющие почти черную блестящую поверх­ность.

К бурым углям относятся и так называемые богхеды — угли, со­стоящие из плотной однородной массы бурого и черно-бурого цвета, содержащие, кроме клетчатки, воск, смолы и жирные кислоты.

Бурые угли добывают разными способами — открытым, когда сни­мают верхний слой грунта и уголь экскаваторами отделяют от пласта и грузят на транспорт, и в шахтах разной глубины.

При открытом способе добычи угля производительность труда выше в 5—7 раз по сравнению с добычей в шахтах, что позволяет су­щественно снизить стоимость добываемого топлива.

В настоящее время в нашей стране добыча угля открытым (спосо­бом составляет около трети от общей добычи.

Для бурых углей характерна высокая влажность, что определяет необходимость их подсушки до сжигания. Эти угли легко дробятся и размельчаются, и при большом выходе летучих их целесообразно сжи­гать в пылевидном состоянии.

Состав горючей массы бурых углей зависит от их возраста и мо­жет быть охарактеризован следующими величинами: Сг=65—75%, Нг=4—5%, 0г+№=17—28%, 5гл от 0,3 до 8,0%, теплота сгорания топлива <2гн=16,8—29,3 МДж/кг (4000—7000 ккал/кг), Ас=7—42%, Уг=32—63% и влага И7р=15—60%. Зола 'бурых углей по составу раз­нообразна, что делает разными температуры ее плавления.

К бурым относятся угли, у которых (у„ Юо—лр <23,9 МДж/кг

(5700 ккал/кг). По влажности бурые угли делят на три группы: Б С больше 40%, £>2 с №р от 30 до 40% и Б3 с влажностью мень­ше 30%'.

К_а4деня ы е уГл и ойраяаааяттгь ия. бурых. углей - и являются-еле*- I дующей по возрасту..за бурыми углями группой. Они обладают более—

Высокой степенью углефикации. К каменным относят ископаемые угли сФР»Тоо — ар >23,9 МДж/<кг (5700 ккал/кг) и выходом летучих Уг>9%.

Марка и сорт каменных углей приведены в табл. 1-7.

Состав горючей массы каменных углей можно характеризовать, следующими величинами: Сг=75—90%, Нг=2—4%, <2г+№=2—20%, 5ГЛ от 0,6 до 7,0%, теплота сгорания <ЭГН от 29,3 до 33,5 МДж/кг (от 7000 до 8000 ккал/кг), содержание золы А°—5—30% и влажность V?Р=5—20%.

Зола каменных углей, так же как и 'бурых, имеет разные характе­ристики по плавкости — от легкоплавкой до очень тугоплавкой. Все каменные угли можно разделить несколько условно на две большие группы—коксующиеся угли, используемые для технологических целей металлургии и химии, и некоксующиеся угли, употребляемые для вы­работки электрической и тепловой энергии.

П олу_а. ятРА Ц-И-з..Ы—и.... А-.А-т-узтцгтгТ'ВУ отличаются от каменных углей меньшим содержанием водорода, большей степенью углефикации. У полуантрацитов выход летучих больше 5% и выше теплота сгора­ния, чем у антрацитов. К полуантрацитам и антрацитам относятся

100

Ископаемые угли с (2Р„ 100_^р >23,9 МДж/кг (5700 ккал/кг) и выходом

Летучих менее 9%. Примерный состав горючей массы полуантрацитов - и антрацитов следующий: Сг=89,5—92,5%, Нг=2—3,6%, №=0,8—1,3%, Ог=2,2—5%, 5ГЛ=0,6—0,9%, теплота сгорания <2ГН от 33,1 до

34,9 МДж/кг (790о—8200 ккал/кг), Лс=14—22% и содержание влаги ЯРр=5—7,5%. Зола этого типа углей обладает средней или понижен­ной температурой плавкости.

Антрациты И ПОЛУантраПИГЫ ДОБЬШЯЮ™^. ДХШЬКО "гахшим лшт - Бои, пнтя^тцтд/тг. я -ямгпщшртяЫМ топлдвомГ.В сТАционарНыхэнерге - тичecкиxyстAIIODтаX-ИC|IlUJlЬjyюТ~иx отходы (антрацитовый штыб и др.).

Все ископаемые угли принято разделять по крупности на классы (табл. 1-8).

К условному обозначению класса угля обычно приписывают услов­ное обозначение марки; например, бурый крупный БзК, газовый орех ГО, антрацит семечко АС и т. д. (см. табл. 1-6).

Смеси по крупности разных классов углей обозначают аналогично: например, бурый рядовой Б1Р, антрацит рядовой со штыбом АРЩ и т. д. Уголь Кузнецкого бассейна марки СС деляттю выходу летучих на две группы: 1СС с выходом летучих от 25 до 37% и 2СС с выходом летучих от 17 до 25%.

Иногда в отдельных месторождениях попадаются частично окис­ленные угли, которые также выделяют в отдельные группы.

Основными угольными бассейнами страны в европейской части яв­ляются Донецкий, Львовско-Волынский, Подмосковный, Печорский я др.; на Урале — Кизеловский и Челябинский; в Казахстане — Экибастузский, Карагандинский и др.; в Средней Азии — Ангренский; в Сибири — Кан - ско-Ачинский, Черемховский, Тунгусская угленосная площадь, Ленский бассейн и др.; на востоке — Райчихинский и Сахалинский бассейны. Каменные угли, так же как и бурые, добывают двумя способами — шахтным и открытым.

Сланцы представляют собой минеральные глинистые или мерге­листые породы, пропитанные органическими веществами, содержащими клетчатку, воск, жирные кислоты и т. д. Куски сланца обычно имеют серый цвет, легко делятся на слои. Горючие сланцы имеют высокое со­держание летучих и золы.

Состав горючей массы сланцев рримерно такой: Сг=56—74%, Нг= =7,5—9,0%, №=0,3—1,5%, Ог= 11—18%, 5ГЛ=5—8%, выход летучих Уг=80—00%, теплота сгорания <2ГН—26,8—34,8 МДж/кг (6400— 8300 ккал/кг), содержание золы Ас=48—64% и влаги №р=11—18%.

Сланцы содержат большое количество карбонатов (СОг) к=12,5— 16,5%; зола сланцев имеет высокое содержание окиси кальция —поряд­ка 40%, окиси кремния около 30%; температура плавления золы слан­цев 1150—14504:./

Основным районом добычи сланцев является Северо-Запад европей­ской части СССР. Добыча сланца ведется открытым и шахтным спосо-

Таблица 1-9

Бом. Добытый сланец идет на переработку для получения сланцевого масла, газа и другого химического сырья и используется в качестве топлива на электрических станциях.

ИггЧИ Т-.. . ц*.«- встречается тоЛькО в, виде - нефти. Нефть является высокоценным сырьем для химической промышленности. После отгонки из нефти бензина, бензола и масел остается мазут, используе­мый в качестве топлива.

Мазут—уял^ччл-. 1-г. л ч > .'ига г. лш. р^ г.,|. I-ч, • состав на сухую массу: Сс—85—87%, Нс=10,2—11,5%, 0С+№=0,6—1,0%. Мазуты по содержанию серы делятся на малосернистые, когда Б0 около 0,4%, и многосернистые 5С^2,5—3,0%. Зольность мазута невелика и лежит в пределах А° от 0,15 до 0,3%, влажность мазута обычно не превышает 2%. Теплота сгорания сухой массы мазута составляет 38,6— 41,3 МДж/кг (9200—9850 ккал/кг).

Мазуты различаются Пп мярк^», ддавныа физацескиа И химиче­Ские Свойства харАКтеризуют следующИе МЬ

КосТь, температурЯ ыпиипм» » ЕДаюш? (табл 1-9).

Тазообразным топливом являетСя Природный газ, которыЙ

Попутным).

Нефтепромысловые газы при добыче нефти направляют на перера­ботку как сырье для химической промышленности.

Нефтепромысловые газы содержат по объему меньшее количество метана СН4—40%, но больше других горючих газов: этана СгНе—20%, пропана С3Н8—20%, бутана С4Ню до 10%, азота N2 до 10%. Теплота сгорания газа на сухую массу составляет около 54,5 МДж/м3 (13 000 ккал/м3) и плотность больше 1,0 кг/м3.

Природным Газом как Топливом Пользуются, Добывая его из газо­вых местО|{юждёнШТТ1 риродный газ в местах ДобнчіГ^шщается от песКа и другИх примесей, оСушается и Спедиальниі/П гіУргклїіУьричци««.!! установками по трубопроводам направляется потребителям. Наличие крупных месторождений газа в отдаленных районах требует постройки длинных магистральных трубопроводов большого диаметра для транс­порта значительного количества газа.

В настоящее время в стране создается единая газовая сеть с под­земными хранилищами газа в районах его потребления, с кольцевыми магистралями и перемычками, повышающими надежность снабжения потребителей.

Природный газ, сухое беззольное высокоценное топливо, имеет сле­дующий состав, считая по объему: метан СН4 от 85 до 98,3%, тяжелые углеводороды СпНт от 2 до 6%, двуокись углерода С02 от 0,1 до 1,0%, азот N2 от 1 до 5%. Теплота сгорания сухого природного газа колеблет­ся в пределах от 30,6 до 36,9 МДж/м3 (от 7300 до 8800.ккал/м3), плот­ность от 0,730 до 0,880 кг/м3.

Наиболее известными месторождениями природного газа в СССР являются в Средней Азии, например, Газлинское; в Украине — Шебе - Л'Инокое, Северо-Ставропольокое, Дашавокое; в Тюменской области — Медвежье, Пурпейское, Березовское, Тазовское, Заполярное, Уренгой­ское и др. Имеется природный газ и в других местах, из которых сле­дует отметить Оренбургскую область, Прикаспийскую низменность Якут­скую АССР, Коми АССР, Туркменскую ССР, район Ухты, Азербайджан.

Состав, теплота сгорания и масса 1 м3 природного газа, поступаю­щего по основным газопроводам, приведены в табл. 1-10.

3—53

Отходы городского хозяйства. В крупных городах в ка­честве топлива используются также городские отходы (мусор) с тепло­той сгорания от 3,35 до 5 МДж/кг (от 800 до 1200 ккал/кг). При пред­варительной горячей обработке и подсушке указанных отходов их мож­но использовать в довольно крупных тепловых установках. Сведения

О составе и теплоте сгорания некоторых таких отходов приведены в табл. 1-11.