Схема составляющих органического топлива

Отличительной особенностью твердых и жидких топлив является сложный химический состав их органического вещества.

Органическое топливо состоит из горючей и негорючей части. Горючая часть топлива (твердого и жидкого) – органические соединения, образованные С; О; N; S. При этом N и О топлива не участвуют в экзотермических реакциях и являются внутренним балластом топлива. Кроме того, горючая часть включает минеральное соединение железный колчедан Fe₂S, который при взаимодействии с кислородом воздуха при высоких температурах горит со значительными тепловыделениями. Различают две минералогические разновидности колчедана – перит и марказит.

Сера в топливе определяет его склонность к образованию вредных выбросов при сжигании и коррозионную активность продуктов сгорания.

Сера заключена как в горючей, так и в минеральной частях топлива. Поэтому общее содержание серы в топливе S_t представляет собой сумму трех слагаемых:

- серы в органическом веществе топлива S_о;

- серы в сульфидах топлива (перидная или сульфидная сера S_s);

- серы в негорючей части топлива (сульфатная сера S_SO4).

- горючая сера.

Негорючая часть топлива состоит из влаги W_t и минеральной части М, образующей при сгорании золу А (зольность).

Состав твердого и жидкого топлива обычно выражают в % по массе. При этом за 100% могут быть приняты:

• Рабочее состояние топлива X^r – состояние топлива с таким содержанием влаги и золы, с которым оно добывается, отгружается и используется. Х – компоненты состава топлива.
• Аналитическое состояние топлива Х^а – состояние топлива, характеризуемое подготовкой пробы – размол топлива до 0,2 мм и находящееся в равновесии с условиями лабораторного помещения.
• Сухое состояние топлива X^d – состояние топлива без содержания общей влаги (кроме гидратной).
• Сухое беззольное состояние топлива X^daf – условное состояние топлива, не содержащего общей влаги и золы.
• Органическая масса топлива Х^о – условное состояние топлива без содержания влаги и минеральной массы.
• Влажное беззольное состояние топлива X^af - условное состояние топлива без содержания золы, но с влажностью (влагоемкостью) соответствующей данному состоянию топлива.

Пересчеты содержания компонентов, выраженные в % для одного состояния в % другого состояния производят на основе уравнения его состава для каждого состояния.

Так для рабочего состояния:

Для аналитического состояния:

Для сухого состояния:

Для сухого беззольного состояния:

Разработаны специальные формулы для перехода от одного состояния в другое.

Теплота сгорания топлива – это параметр органического топлива, характеризующий его энергетическую ценность. Это количество тепловой энергии, выделяемой в ходе химических реакций окисления горючих компонентов топлива с кислородом.

В результате реакции окисления образуется СО₂ и Н₂О, сера окисляется до SO₂, азот топлива выделяется в виде молекул азота N₂. теплота сгорания является удельной характеристикой топлива, то есть ее относят к единице объема (м³) или массы (кг) для любого расчетного состояния.

При определении единицы количества жидкого и твердого топлива берется 1 кг его массы, для газообразного – 1 м³ его объема при н. у. ( ) или стандартных условиях ( )

Единицы измерения – кДж/кг, кДж/м³, МДж/кг, МДж/м³.

Высшей теплотой сгорания Q_Sназывается количество тепловой энергии, которое может выделиться при полном сгорании 1 кг твердого (жидкого) топлива или 1 м³ газообразного топлива при условии, что образующиеся водяные пары в продуктах сгорания конденсируются.

Если при сгорании водяные пары продуктов сгорания не конденсируются, то высшая теплота сгорания единицы массы или объема топлива уменьшается на величину теплоты конденсации водяных паров.

- низшая теплота сгорания топлива.

формула для расчета Q_i по данным состава топлива и значению низшей теплоты его сгорания в сухом беззольном состоянии:

теплоту сгорания топлива определяют экспериментально в калориметрических бомбах.

В теплотехнических расчетах низшую теплоту сгорания можно найти по формуле Менделеева, зная элементный состав топлива:

Низшую теплоту сгорания газообразного топлива рассчитывают по теплоте сгорания его компонентов: