Топливо и котельные установки

Теплотворная способность топлива

*

Теплотворной способностью топлива назы­вается количество тепла, которое выделяется при полном сгорании 1 кг твердого или жид кого топлива или 1 нм3 газообразного топлива.

Различают высшую и низшую теплотворную способ­ность.

За высшую теплотворную способность (С? в) принимают все количество тепла, выделенное 1 кг топлива при его полт м сго­рании, причем считается, что водяные пары, образующиеся при сгорании топлива, конденсируются в воду.

Низшей теплотворной способностью (<2Л) называется количе­ство тепла, выделяемое 1 кг топлива при его полном сгораьии, за вычетом того количества тепла, которое затрачено, на испаре­ние влаги, содержащейся в топливе, а также воды, получаемся в результате сгорания водорода топлива.

При сжигании 1 кг рабочей массы твердого или жидкого топ­лива образуется следующее весовое количество водяных паров:

А) от испарения влаги топлива — в количестве -------- — кг/кг;

Б) от сгорания водорода топлива по химической реакции:

2Н2 + 02 = 2Н20;

4 кг Н2 -| 32 кг Оа — 36 кг 11,0.

Следовательно, при сгорании 1 кг Н2 образуется 9 кг воды. В 1 кг топлива содержится водорода:

Т кг1кг-

При сгорании этого количества водорода образуется весовое количество водяных паров:

9 Нр.

---- кг кг.

100 1

Таким образом, всего [а) - f“ 6)1 образуется водяных паров:

Wp, 9Нр

Кг! кг.

100 100

На испарение 1 кг влаги тратится около 600 ккал/кг, поэтому при полном сгорании 1 кг твердого или жидкого топлива на ис­парение влаги тратится тепла топлива:

6001

100 л 100

Отсюда следует, что низшая теплотворная способность рабо­чей массы топлива (С>^) может быть подсчитана по формуле:

0РН = (Зрв - (61^+ 54Нр) ккал/кг, (3)

Где С}р — высшая теплотворная способность рабочей массы топлива.

Для экспериментального определения теплотворной способно­сти топлива применяется калориметрическая бомба (рис. 3), представляющая собой толстостенный стакан 4 из кислотоупор­ной стали диаметром около 80 мм и высотой около 300 мм, с герметически навинчиваемой толстой крышкой 5. Этот стакан помещают в водяной калориметр 6. В чашку 1 бомбы помещают пробу топлива в виде брикетика весом около 1 г. Брикетик вос­пламеняется при помой^й нагретой электрическим током прово - локи-й страет в атмосфере чистого кислорода под давлением около 25 атм. По количеству тепла, воспринимаемого при этом

Jank2003@ukr. net

2 За&.ЛЬ^аШ.

Калориметром, можно определить теплотворную спо - топлива. Так как водяные пары, образующиеся при сгорании пробы топлива, конденсируются в бомбе, отдавая тепло калориметру, то по калори­метрической бомбе находит­ся высшая теплотворная спо­собность топлива. При опре­делении теплотворной спо­собности топлива по бомбе

Рис. 3. Калориметрическая установка:

Чашка для образца топлива; 2 — механизм для привода мешалки; Ь — термометр; 4 — толстостенный стакан бомбы; 5 — крышка бомбы; 6 — калориметр.

Нужно внести поправки на тепло, выделившееся при сгорании проволоки и на образование азотной и серной кислот в бомбе.

Отметим, что высшая теплотворная способность горючей массы (С^) топлива определенного месторождения остается

Почти стабильной и может быть заранее известна. Для подсчета по ней низшей теплотворной способности рабочей массы топлива следует пользоваться формулой:

(? = Qp — 6 Wp—54ЯР = Q* 10°— +

« 100

-6WP—54HP ккал/кг. (4)

Так как в котельных установках Продукты сгорания не охла­ждаются до температуры ниже 100° С, то в них конденсация во­дяных паров не происходит; поэтому в технических расчетах сле­дует пользоваться значениями низшей теплотворной способности топлива (Q^).

Для определения теплотворной способности отечественных видов топлива по их химическому составу следует пользоваться формулой Д. И. Менделеева:

А) для высшей теплотворной способности рабочей массы:

QP = s(? + 3(ШР—26 (Ор - Spj ккал/кг; (5)

Б) для низшей теплотворной способности рабочей массы:

Qp = 81С"+ 246 Нр - 26 (О*-#;) - 61^ ккал/кг. (6)

Для возможности сравнения величины топливопотребления и тепловой экономичности установок, работающих на разных топ­ливах, введено понятие об условном топливе, теплотвор­ную способность которого принимают равной 7000 ккал/кг. Для пересчета количества натурального топлива в условное пользу­ются так называемыми калориметрическими эквивалентами, ко­торые представляют собой отношение:

= — Кг/кг. (7)

Усл 7000

Если данное предприятие сжигает за определенный промежу­ток времени В кг топлива с теплотворной способностью Qp, то пересчет расхода топлива на условное производится по фор - bQh

МУле “7боГ кг-

Понятием об условном топливе пользуются при планировании 1 оп л ивопотр ебл єни я.

Следует отметить условность значейий калориметрических эквивалентов топлива, так как они не учитывают условий сжи­гания и использование топлива, специфичных для каждой уста­новки.

Пример. Определить низшую теплотворную способность рабочей массы антрацита марки АШ, имеющего следующий со­став горючей массы:

Сг = 92,5%; Я* =1,8%; 5г = 2,2%; Ог = 2,5%; N* = 1,0% если известны:

Ас = 20,0%; и^р = 6,0% и =8120 ккал/кг.

Решение. Низшую теплотворную способность рабочей массы определяем по формуле (4):

<3Р=С}^ 100~^+ — — 6Ю*- 54Нр ккал/кг.

Содержание золы в рабочей массе (Ар%) находим по фор­муле пересчета:

.» 100-Г- 20.™-6=188%

100 100

По формуле пересчета (2) подсчитываем:

НР=Нг 100 ~(Лр+И? р) 13 100 -(18,8 + 6,0) _ 4

100 ’ 100 ’ °*

И, следовательно:

ГлР 010 Л 100 — (18,8 + 6,0)

(# = 8120---------- - 6-6,0 - 54-1,4 = 6000 ккал/кг.

Пользуясь формулой Д. И. Менделеева, получаем:

(£ = 81 Ср + 246Нр- 2б'(Ор — 5Р) - 6

100 - (18,8 + 6,0)

[81 • 92,5 + 246 • 1,8 - 26 (2,5 - 2,2)]

100

-6-6,0^5910 ккал/кг.

Разница между подсчитанными значениями равна всего 90 ккал/кг. Таким образом, точность определения теплотворной способности топлива по формуле Д. И. Менделеева вполне удов­летворительна.

Пример. В котельной в течение месяца сжигается Вмес — = 185 т подмосковного угля с теплотворной способностью

= 2620 ккал/кг. Определить расход условного топлива.

Решение. Расход условного топлива подсчитываем по фор- МУ^ (7):

(}р„ 2620 В уел уел' &мес = • Вмес = 7000 1^ 69,2 т1МеС-