Топливо и котельные установки

Характеристики топлив СССР

Характеристики типичных топлив СССР приведены в табл. 3. Особенности различных видов топлива следующие.

Дрова. Воздушно-сухие дрова имеют влажность около 30%; влажность свежесрубленных дров достигает 50%.

Состав горючей массы дров разных пород остается почти одинаковым. Теплотворная способность 1 м3 дров зависит от со­держания влаги. Выход летучих веществ на горючую массу (Vг) составляет 85%, поэтому процесс сгорания дров происхо­дит хорошо как на решетке, так и в топочном объеме.

По запасам древесины СССР занимает первое место в мире. Однако ввиду высокой ценности древесины ее использование в качестве топлива должно допускаться лишь в случаях невоз­можности замены каким-либо другим топливом.

Торф. Это топливо представляет собой продукт разложения растительных остатков в воде без доступа воздуха. В результате этого процесса содержание кислорода в разлагающемся мате­риале понижается при одновременном повышении содержания углерода в образующемся торфе. Наряду с этим торф отли­чается сравнительно большим содержанием азота. Состав торфа, даже одного и того же торфяного массива, нередко сильно колеблется.

В Советском. Союзе сосредоточено свыше 3/4 мировых запа­сов торфа; они имеются во всех районах страны.

Применяются три способа добычи торфа: машинноформовоч - иый, гидравлический и фрезерный. При машинноформовочном способе добычи торф подается из болота в пресс, в котором прес­суется в кирпичи,’ распределяемые затем на поля для воздушной сушки. Добыча машинноформовочного торфа весьма трудоемка, а условия труда неблагоприятны.

Гидравлический способ был предложен русским инженером Р Э. Классоном. Гидроторф добывается путем размывания тор­фяной залежи струей воды под значительным давлением; обра­зующаяся жидкая масса забирается торфососами и подается на поля сушки; высуженный на полях торф разрезается на кирпичи.

При фрезерном способе добычи торфяная масса фрезеруется на крошку специальными барабанами с ножами и затем под­вергается воздушной сушке.

Так как влажность сырого торфа доходит до 90%, то крайне важно обеспечить хорошую его подсушку. Качество естественной

Сушки сильно зависит от климатических условий, поэтому конеч­ная влажность торфа сильно меняется.

Советская техника топливосжигания обеспечивает возмож­ность экономичного сжигания торфа с влажностью, доходящей до 55% и даже выше.

Бурые угли представляют собой продукт дальнейшего разло­жения торфа, сопровождающегося исчезновением целлюлозы и лигнина. При этом в горючей массе повышается содержание углерода и уменьшается содержание кислорода и водорода. Эти молодые формации углей характеризуются большим выходом ле­тучих веществ, малой механической прочностью, значительным балластом и сравнительно невысокой теплотворной способностью. Бурые угли Подмосковного бассейна содержат большое количе­ство серы.

Советская теплотехника разработала весьма эффективный способ сжигания бурых углей в шахтно-мельничных топках.

Бурый уголь используется в СССР также для химической переработки.

Каменные угли. Примерно 35% всего добываемого в Совет­ском Союзе топлива приходится на угли Донецкого бассейна. Как видно из табл. 3, эти угли отличаются довольно высоким со­держанием серы и золы. Снижения зольности достигают путем обогащения топлива, в результате которого, как отход, обра­зуется промышленный продукт (ПП) со значительным содержа­нием золы (35—45%). Угли марок ПЖ, К, ПС являются цен­ными сортами, предназначенными для коксования.

Угли Кузнецкого бассейна характеризуются невысокой золь­ностью и небольшим содержанием серы.

Каменные угли Карагандинского бассейна, разработка кото­рого была начата во второй пятилетке, явля? Ьтся спекающимися, с повышенной зольностью и несколько пониженной теплотворной способностью. К преимуществам этих углей относится более вы­сокая температура плавления золы.

Промежуточное положение между каменными углями и ан­трацитами занимают тощие угли.

Антрациты представляют собой топливо наиболее древнего химического возраста, являющееся продуктом наиболее глубокого химического превращения исходного растительного вещества. Антрациты характеризуются большим содержанием углерода (Сг = 93-ч-94%) и малым выходом летучих веществ (4-^-5%).

Куски антрацита имеют блестящий излом. Антрациты в СССР сосредоточены преимущественно в Донецком бассейне, а также на Урале (Егоршинское месторождение). ^

По кусковатости донецкие антрациты классифицируются на марки, указанные в табл. 4.

Антрацит марки АП при достаточной его термической проч­ности может служить заменителем кокса в ваграночном про-

Цессе. Кроме того, он подвергается термической подготовке и пе­реходит в так называемый термоантрацит.

До Великой Октябрьской социалистической революции на шахтах Донецкого бассейна накапливались миллионы тонн ан­трацитового штыба, который не находил себе применения и считался бесполезным отходом. Задача сжигания антрацито­вого штыба была разрешена советскими теплотехниками на Ште - ровской, а затем на Шахтинской государственных районных электростанциях.

В настоящее время в СССР штыб рассматривается как ценное топливо, особенно пригодное для сжигания в крупных установках. Советскому Союзу принадлежит приоритет в освое­нии низкосортных топлив и, в частности, такого топлива, как АШ.

Все виды твердого минерального топлива имеют растительное происхождение и по химическому возрасту располагаются в сле­дующем порядке: торф, бурый уголь, каменный уголь, антрациты. Характеристики топлив, приведенные в табл. 3, показывают, что по мере химического старения топлива углубляется процесс его минерализации: увеличивается содержание углерода, понижается содержание водорода, кислорода и азота, уменьшается выход летучих веществ.

Горючие сланцы являются продуктом разложения микроорга­низмов, оседающих на дно водоемов. Эти отложения затем спрессовываются известняком. Большое содержание золы (до 70%), в основном состоящей из известняка, снижает тепловую ценность этого топлива. Кроме того, карбонаты при нагревании сланца в топке разлагаются с выделением СОг. Это увеличивает объем дымовых газов, понижает их температуру и повышает по­тери тепла с уходящими газами. В СССР залежи горючих слан­цев сосредоточены в Эстонской ССР, Ленинградской области (Гдовское месторождение) и на Средней Волге (Кашпирское и Савельевское месторождения). В Советском Союзе освоено сжи­гание горючи^ сланцев как низкосортного топлива, а также их химическая переработка с получением горючего газа и ценных химических продуктов.

Мазут представляет собой остаток переработки сырой нефти. Легкие фракции, получаемые в результате этой переработки, ис­пользуются как топливо для двигателей внутреннего сгорания. Для повышения выхода из нефти легких фракций применяют термическое разложение тяжелых углеводородов под давлением, так называемый крекинг-процесс, являющийся выдающимся предложением Д. И. Менделеева.

Мазут классифицируется по вязкости. Он является высоко­ценным топливом, применение которого в котельных и печных установках должно быть строго ограничено путем его замены местным и низкосортным топливом.

Газообразное топливо подразделяется на естественное и искус­ственное. Состав основных видов газообразного топлива приве­ден в табл. 5.

Природный газ в основном состоит из метана (СН4) и характеризуется высокой теплотворной способностью. В СССР

Осуществляется в больших масштабах газификация промышлен­ных центров, с широким использованием природного газа.

Коксовый газ, являющийся продуктом коксования углей, в основной части состоит из водорода и относится к числу высо­кокалорийных искусственных газов.

Доменный газ, получающийся в доменном производстве, в качестве основного горючего компонента имеет окись углерода и представляет собой низкокалорийный искусственный газ.

Таким же низкокалорийным является генераторный газ, искусственно образующийся при безостаточной газификации топлива, при давлении, мало отличающемся от атмосферного.

Понятны стремления создать более эффективный и произво­дительный процесс газификации. В этом отношении большие перспективы имеет газификация топлива под давлением в атмо­сфере кислорода (25 атм и выше). Образующийся при этом газ содержит мало балласта, имеет повышенную теплотворную спо­собность; объем газа примерно в шесть раз больше объема кис­лорода, подаваемого в газогенератор. В СССР для дальнего газо­снабжения освоена газификация под давлением бурого угля.

Как видно из табл. 5, состав и теплотворная способность газа подземной газификации приближаются к составу и теплотворной способности газа, получаемого при газификации топлива в газо­генераторах.