Влага твердого топлива

Влага является балластом – нежелательным компонентом топлива. Влага в твердом топливе находится в виде капель и пленок воды, капиллярной влаги и адсорбированных молекул H₂O на поверхности. Влага также может входить в состав минеральных соединений.

Различают четыре вида влаги:

1. Гидратная влага – вода, входящая в состав минеральных соединений, примесей топлива: силикатов (Al₂O₃·2SiO₂·2H₂O) и сульфатов (CaSO₄·2H₂O). Доля гидратной влаги - несколько процентов. Удаление ее происходит при высоких температурах.

2. Сорбционная влага включает в себя адсорбционную влагу на поверхности раздела фаз и коллоидную влагу, входящую в органическое топливо. Содержание зависит от температуры и влажности воздуха.

3. Капиллярная влага заполняет поры. Поры с диаметром более 10^-5 мм заполняются при контакте с водой, а в порах с меньшим размером возможна конденсация влаги из воздуха.

4. Поверхностная влага располагается снаружи частиц топлива. Зависит от начальной влажности топлива, температуры и влажности воздуха.

Общую влагу угля подразделяют на внешнюю влагу и влагу воздушно-сухого топлива. При высушивании угля на воздухе удаляется поверхностная влага и капиллярная влага из открытых пор (два последних вида). В воздушно-сухом угле остается сорбционная и гидратная влага. При высушивании угля при t = 105 °С удаляется вся влага, кроме гидратной.

Общую влагу W_об рассчитывают как сумму внешней влаги W_вн и влаги воздушно-сухого топлива W_h.

Определение внешней влаги W_вн – проводят сушкой навески угля до постоянной массы при комнатной температуре или в сушильных шкафах: бурых углей - при t = 40 °С, каменных углей и горючих сланцев - при t = 50 °С .

Определение влаги воздушно-сухого топлива W_h – проводится из пробы в воздушно-сухом состоянии и измельченной до размеров менее 3 мм высушиванием при 105…110 °С в течение 3…4 часов. Либо ускоренным методом высушивания при температуре (160±5)°С за 5…10 минут.

При расчете внешней влаги W_вн убыль массы относят к навеске исходного топлива, а при расчете влаги воздушно-сухого топлива W_h – к навеске воздушно-сухого топлива. Чтобы сложить эти величины, необходимо отнести их к исходному топливу. Для пересчета содержания влаги воздушно-сухого топлива на содержание влаги в исходном угле надо умножить W_h на коэффициент .

Отсюда найдем содержание общей влаги по формуле, %:

. (1.15)

Наличие в топливе влаги снижает теплоту сгорания, увеличивает объем продуктов сгорания, что приводит к снижению КПД топочных устройств.

Увеличение влажности ведет к снижению подвижности частиц топлива вплоть до полной потери сыпучести. Влага сыпучести – это влага, при которой полностью теряется сыпучесть топлива.

При отрицательных температурах происходит смерзание топлива. Наибольшее содержание влаги, при котором еще не происходит смерзание топлива называется влагой смерзания. На практике применяются такие способы борьбы со смерзанием:

- обезвоживание путем отстаивания и нагревания,

- добавка несмерзающихся материалов,

- омасливание нефтепродуктами,

- разгрузка с применением дробления,

- обогрев бункеров и разогрев топлива в вагонах.