ТЕОРИЯ ГОРЕНИЯ И ТОПОЧНЫЕ УСТРОЙСТВА

ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ТОПЛИВА

Для оценки эффективности использования топлив в парогенерато­рах и условий надежности работы важными теплотехническими харак­теристиками топлив являются: содержание и состав минеральных при­месей, влажность, выход летучих, свойства коксового остатка и величина теплоты сгорания. Определение этих характеристик входит в технический анализ топлива. Свойства топлива как горючего материа­ла зависят от его химического состава, который определяется элемен­тарным химическим анализом.

В твердом топливе значительную часть примесей составляют внеш­ние примеси. Поэтому содержание минеральных примесей даже в одном и том же виде топлива может сильно колебаться. Основными минеральными примесями являются: силикаты (кремнезем 8102, глино­зем АЬОз, глина), сульфиды (преимущественно Ре82), карбонаты (СаСОз, Л^СОз, РеСОз), сульфаты (Са804, Л^БО^, закиси и окиси металлов, фосфаты, хлориды, соли щелочных металлов. Состав мине­ральных примесей углей некоторые месторождений приведен в табл. 1-7.

В процессе горения в среде высоких температур в минеральных примесях топлива происходят физические и химические преобразования. По мере повышения температуры топлива гипс и силикаты теряют свою кристаллизационную влагу.

В интервале температур 400—600°С колчедан окисляется

4Ре52 +110%=2Ре20з4"в802.

Сернистый ангидрид, образующийся при окислении колчедана и органической серы, вступает в реакцию с СаСОз и 02

2802+2СаС0з + 02=2Са804+2С02.

При температуре выше 600°С разлагаются карбонаты по реакции

Типа

СаСОз=СаО 4- С02

И улетучивается некоторая часть хлоридов и соединений щелочных, ме­таллов.

При температуре выше 1000°С разлагаются сульфаты

Са804 = Са0 + 80з.

При этих температурах начинается химическое взаимодействие между силикатной основой примесей и другими окислами. В окисли­тельной среде закись железа переходит в его окись

4РеО + 02 = 2Ре20з,

А в восстановительной среде — в металл. В полувосстановительной сре­де закись железа может сохраниться и при определенном температур­ном уровне соединиться с кремнеземом, образуя легкоплавкие силика­ты. Этим объясняется наблюдающееся значительное снижение темпе­ратуры плавления шлаков в полувосстановительной среде.

16

Негорючие минеральные примеси и влага являются внешним балластом твердого топлива. Своим присутствием минеральные при­меси и влага уменьшают содержание горючей массы в единице массы рабочего топлива; кроме того, при сжигании топлива на испарение вла­ги затрачивается определенное количество тепла. Поэтому с увеличени­ем зольности и влажности уменьшается теплота сгорания топлива, уве­личивается его расход у потребителя, соответственно увеличиваются расходы на добычу и перевозку.

По происхождению различают три вида минеральных примесей.

Первичные примеси в составе материнского вещества пе­решли в топливо из углеобразователей. Эти примеси связаны с органи­ческой массой топлива. По количеству их обычно немного, они равно­мерно распределены по всей массе топлива и не могут быть удалены из него.

Некоторое количество примесей внесено в топливо в процессе угле - образования как наносы ветром и водой. Эти примеси, называемые вторичными, распределены в топливе менее равномерно, иногда встречаются в виде тонких прослоек. Первичные и вторичные мине­ральные примеси являются внутренними примесями топлива.

Третичные примеси попадают в топливо в виде породы при его добыче от внешнего минерального окружения вырабатываемого пласта и распределены в топливе неравномерно, сравнительно легко отделяются и являются внешними примесями.