Твердое топливо

Твёрдое топливо это:

Твёрдое топливо — горючие вещества, основной составной частью которых является углерод. К твердому топливу относят каменный уголь и бурые угли. горючие сланцы. торф и древесину. Свойства топлива в значительной степени определяются его химическим составом — содержанием углерода, водорода. кислорода. азота и серы. Одинаковые количества топлива дают при сжигании различное количество теплоты. Поэтому для оценки качества топлива определяют его теплотворную способность. то есть наибольшее количество теплоты, выделяющееся при полном сгорании 1 кг топлива (наибольшая теплотворная способность у каменного угля). В основном твёрдое топливо применяют для получения теплоты и других видов энергии, которые затрачиваются на получение механической работы. Кроме того, из твёрдого топлива при его соответствующей обработке (перегонке ) можно получить более 300 различных химических соединений. Большое значение имеет переработка бурого угля в ценные виды жидкого топлива — бензин и керосин .

Твердое топливо

Для улучшения этой статьи по химии желательно.

  • Найти и оформить в виде сносок ссылки на авторитетные источники, подтверждающие написанное.
  • Добавить иллюстрации.
  • Викифицировать статью.

Смотреть что такое «Твёрдое топливо» в других словарях:

твёрдое топливо — — [http://slovarionline.ru/anglo russkiy slovar neftegazovoy promyishlennosti/] Тематики нефтегазовая промышленность EN solid fuel … Справочник технического переводчика

твёрдое топливо — kietasis kuras statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. solid fuel vok. fester Brennstoff, m rus. твёрдое топливо, n pranc. combustible solide, m … Automatikos terminų žodynas

твёрдое топливо — kietasis kuras statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. solid fuel vok. fester Brennstoff, m rus. твёрдое топливо, n pranc. combustible solide, m … Fizikos terminų žodynas

твёрдое топливо — твёрдое горючее … Cловарь химических синонимов I

твёрдое горючее — твёрдое топливо … Cловарь химических синонимов I

Твёрдое ракетное топливо — вещество или совокупность веществ, способных к закономерному горению без доступа кислорода извне с выделением значительного количества энергии. Делятся на баллиститные пороха и смесевые Т. р. т. Баллиститные пороха гомогенные системы (твёрдые… … Энциклопедия техники

твёрдое ископаемое топливо — — [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом EN solid fuel … Справочник технического переводчика

твёрдое ядерное топливо — — [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом EN solid fuelsolid fissionable material … Справочник технического переводчика

твёрдое ракетное топливо — твёрдое ракетное топливо — вещество или совокупность веществ, способных к закономерному горению без доступа кислорода извне с выделением значительного количества энергии. Делятся на баллиститные пороха и смесевые Т. р. т. Баллиститные… … Энциклопедия «Авиация»

твёрдое ракетное топливо — твёрдое ракетное топливо — вещество или совокупность веществ, способных к закономерному горению без доступа кислорода извне с выделением значительного количества энергии. Делятся на баллиститные пороха и смесевые Т. р. т. Баллиститные… … Энциклопедия «Авиация»

  • Биотопливо. Джесси Рассел. Эта книга будет изготовлена в соответствии с Вашим заказом по технологии Print-on-Demand. High Quality Content by WIKIPEDIA articles! Биото?пливо — топливо из биологического сырья,… Подробнее Купить за 1147 руб

Твердое топливо

2 — выключатель или магнитный пускатель;

5 – электронагревательный элемент.

Наиболее распространенные печи. Внутри печи расположены нагревательные элементы, по которым проходит ток. Тепло от нагревателей передается излучением и конвекцией.

— простота регулирования температуры;

— малое насыщение металла газами.

Тема 1.3.2 МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ И НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИЕ НАГРЕВАТЕЛЬНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ

Материал для изготовления нагревательных элементов должен обладать следующими свойствами:

ü высоким удельным электросопротивлением;

ü малым температурным коэффициентом удельного электросопротивления;

ü высокой температурой плавления и жаростойкостью;

ü стойкостью к химическому воздействию атмосферы печи;

ü низкой стоимостью.

Металлические нагревательные элементы изготавливаются из сплавов сопротивления: НИКЕЛЬХРОМОВЫЕ (нихром), ЖЕЛЕЗОХРОМОНИКЕЛЕВЫЕ; ЖЕЛЕЗОХРОМОАЛЮМИНИВЫЕ (фехраль), и из тугоплавких металлов и сплавов (молибден, вольфрам, тантал), но все они окисляются на воздухе и стоимость их высока.

Сплавы сопротивления используются в виде:

û проволоки холоднонатянутой и горячекатаной;

û в виде ленты.

Из проволоки нагреватели делают в виде цилиндрической спирали или зигзагов. Из ленты – зигзагообразные нагреватели. Целесообразно навешивать спирали на керамические трубки.

Крепление нагревателей осуществляется:

· на вертикальных стенках (подвеска на металлических крючках, укладка на керамических полочках);

· над подом (укладка на керамических гребенках или на специальной фасонной керамике);

· под сводом (подвеска на металлических крючках или на керамических трубках).

Неметаллические нагревательные элементы изготавливаются в виде специальных нагревательных элементов из:

1) карбида кремния (карборунда);

2) дисцилицида молибдена, из графита, из угольной крошки (криптол);

3) в виде жидких нагревательных элементов (расплав солей).

Тема 1.3.3 ИНДУКЦИОННЫЙ НАГРЕВ В ПЕЧАХ С ЖЕЛЕЗНЫМ СЕРДЕЧНИКОМ И В ТИГЕЛЬНЫХ ПЕЧАХ (БЕЗ ЖЕЛЕЗНОГО СЕРДЕЧНИКА)

Принцип действия индукционных печей заключается в выделении джоулевого тепла при протекании по проводнику индуктированного (наведенного) в нем тока.

Индукционные печи можно рассматривать как трансформатор (либо воздушный – тигельный, либо с железным сердечником). Его первичной обмоткой является индуктор, внутри которого помещен нагреваемый или расплавляемый металл, играющий роль вторичной обмотки и одновременно нагрузки. Через индуктор пропускают переменный ток, создающий переменное магнитное поле. Это поле наводит (индуктирует) в нагреваемом металле вихревые токи, вследствие чего в нем выделяется тепло.

— в отличие от дуговой печи, отсутствуют такие источники загрязнения, как электроды;

— можно осуществлять нагрев металла на любую глубину, а также осуществлять местный нагрев деталей;

— высокая производительность, вследствие небольшой продолжительности нагрева;

-индукционные печи могут быть полностью автоматизированны.

— высокая стоимость печей;

— низкая температура шлака, затрудняющая процесс рафинирования металла в печи.

Канальные печи с железным сердечником применяются для плавки цветных тяжелых и легких металлов и сплавов с низкой температурой плавления.

В этих печах вокруг индуктора с замкнутым магнитопроводом (сердечником) выкладывают концентрический узкий кольцевой канал из огнеупорного материала. Канал должен быть заполнен расплавленным металлом, чтобы образовать замкнутое электропроводное кольцо. Сердечник обеспечивает большой магнитный поток, что позволяет на таких печах работать с промышленной частотой 50 Гц.

Тигельные печи без сердечника. Расплавляемый или подогреваемый металл находится в керамическом тигле, помещенном внутри многовиткового цилиндрического индуктора. В этом случае применять сердечник не возможно. что увеличивает магнитный поток и требует соответствующего увеличения частоты электромагнитного поля, поэтому эти печи работают на токах высокой частоты до 440 тыс. Гц, что удорожает печную установку.

Эти индукционные печи применяются для плавки легированных и низколегированных сталей и чугунов. Емкость от 6 кг по стали и до 600 т по чугуну.

Тема 1.3.4 ДУГОВОЙ И ПЛАЗМЕННЫЙ НАГРЕВЫ

В дуговых и плазменных электрических печах источником тепла служит электрическая дуга, представляющая собой один из видов газообразного разряда. Необходимое условие возникновения и горения дуги – частичная ионизация газа в пространстве между электродами.

В дуговых печах применяют электроды следующего типа: угольные обожженные, угольные самоспекающиеся, графитированные, вольфрамовые.

Плазма – это электропроводящая среда из смеси электронов, нейтральных и ионизированных атомов и молекул газа, образующаяся в промежутке между электродами, в зоне дуги.

Основная характеристика плазмы – степень ее ионизации. то есть отношение числа заряженных частиц к их общему количеству. В зависимости от степени ионизации различают:

«холодную» (низкотемпературную. Применяется в дуговых печах и для нагрева с температурой до 50000 К) плазму со степенью ионизации около 1%;

«горячую» (высокотемпературную. Температура плазмы составляет сотни тысяч градусов) плазму со степенью ионизации близкой к 100%.

В плазменных установках используют различного типа плазматроны, в которых нагреваемый газ проходит через промежуток между электродами и превращается в плазму. Плазма с высокой температурой используется для плавления металлов и для осуществления химических реакций (восстановление, окисление).

Тема 1.3.5. ЭЛЕКТРОННОЛУЧЕВОЙ НАГРЕВ

При электроннолучевом нагреве мощный направленный пучок электронов, излучаемый специальной электронной пушкой, разогнанный в вакууме до большой скорости, бомбардирует нагреваемый металл. При соударении с металлом кинетическая энергия электронов переходит в тепловую.

Электроннолучевой нагрев – сравнительно новый вид нагрева. Он применяется для плавки высокореакционных, тугоплавких металлов. Электроннолучевой нагрев создает также все условия для получения высокочистых металлов. В электроннолучевых печах необходимо поддерживать вакуум 10 -2 Па.

1. Радиальные пушки.

Для ускорения электронов используют отдельный электрод – анод, не соединяющийся с нагреваемым металлом. Преимущество: катод может быть удален от нагреваемого металла, что позволяет увеличить срок его службы.

2. Аксианальные пушки.

В верхней камере пушки размещен катод, нагрев которого в пушках большой мощности может осуществляться с помощью вспомогательного электронно-лучевого нагревателя. Аксианальная пушка может работать при остаточном давление в рабочей камере печи 0,1 – 0,5 Па, что особенно ценно при плавке цветных и редких металлов с большой упругостью пара и большим газоотделением.

3. Магнетронные пушки.

Магнетронные пушки используют наложением магнитного поля на поток электронов, что приводит к движению электрона по спирали.

4. Кольцевые пушки.

Кольцевые печи являются простейшим устройством. Имеют высокий КПД. Применяются для плавки слитка металла и нагрева металла перед кристаллизацией.

Тема 1.4. АВТОГЕННЫЙ НАГРЕВ ПЕЧЕЙ

Автогенные процессы – это технологические процессы, которые осуществляется полностью за счет внутренних энергетических ресурсов, без затрат посторонних источников тепловой энергии.

Плавке в автогенном режиме подвергается железосодержащее сульфидное сырье.

Основная доля тепла в автогенных процессах выделяется при окислении сульфида железа. В качестве окислителя могут использовать воздух (обогащенный кислородом – дутье) или технологический кислород (98 – 99 % О2 ).

ОСНОВНОЕ ТРЕБОВАНИЕ К СЫРЬЮ:

— наличие в нем компонентов, суммарной реакцией которых при взаимодействии кислорода (дутья), выделяют тепло, достаточное для расплавления продуктов плавки.

ОСНОВНОЕ УСЛОВИЕ АВТОГЕННОСТИ:

— тепло, выделяемое при окислении сульфидов, должно быть больше тепла, расходуемого на нагрев и плавление продуктов реакции:

Все автогенные процессы являются совмещенными. Они объединяют в одном металлургическом агрегате обжиг, плавку на штейн и частичное или полное конвертирование. Это позволяет наиболее рационально переводить серу из исходной шихты в газы (постепенно).

Технологически эти процессы различаются методом сжигания сульфидов, который проводится в факеле (во взвешенном состоянии) и в расплаве.

ОБОРУДОВАНИЕ (в расплаве):

— по методу фирмы «Норанда» (Канада);

— по методу «Мицубиси» (Япония);

— печи Ванюкова — наиболее производительные (Россия).

Твердое топливо и его классификация

Твердое топливо и его классификация

Происхождение топлива. Все виды твердого топлива нашей планеты своим происхождением обязаны солнечной энергии и хлорофиллу — особому веществу, содержащемуся в листьях и других зеленых частях растений, которые создают сложные органические вещества, а в дальнейшем превращаются в топливо. В своих превращениях вещество топлива последовательно проходит стадии образования торфа, бурого угля, каменного угля, антрацита.

В природе существуют различные виды твердого топлива, отличающиеся разнообразными составом и свойствами. Твердое топливо в основном образуется из высокоорганизованных растений — древесины, листьев, хвои и т. п. Отмершие части высокоорганизованных растений разрушаются грибками при свободном доступе воздуха и превращаются в торф — рыхлую, расплывчатую массу перегноя, так называемых гуминовых кислот. Скопление торфа переходит в бурую массу, а затем в бурый уголь. В дальнейшем под воздействием высокого давления и повышенной температуры бурые угли подвергаются последующим превращениям, переходя в каменные угли, а затем в антрацит.

Состав топлива. Топливо в том виде, в котором оно добыто, включает в себя органическую массу и балласт. Органической массой топлива считают ту часть, которая произошла из органических веществ: углерода, водорода, кислорода и азота; в балласт включают серу, минеральные примеси — золу и влагу топлива:

С° + Н° + О° + N° + S°9deg; = 100%, (12)

Твердое топливо и жидкое топливо состоит из углерода С, водорода Н, органической серы SО и горючей колчеданной серы Sк. кислорода О и азота N, находящихся в виде сложных соединений.

Кроме указанных элементов, составляющих горючую массу топлива, в состав топлива входит еще балласт — зола А и влага W:

Летучей, или горючей, серой называется

Состав топлива выражают в процентах по массе.

В топочной технике различают рабочую, сухую и горючую массы топлива. В связи с этим при буквенном обозначении вещества, входящего в состав топлива, вверху ставят буквы р, с, или г. Под рабочей массой топлива понимают топливо в том виде, в каком оно поступает к потребителю. Состав рабочей массы топлива выражают так:

С р + Н р + О р + N p + S° p + S p к + А р + W p = 100%, (15)

Если из топлива исключить балласт, то получаем горючую массу топлива

С г + Н г + O г + N г + S г ° + S г к = 100%, (16)

Сухая масса топлива соответствует обезвоженному топливу и состав ее следующий:

С с + Н с + О с + N c + Sо с + S с к + А с = 100%, (17)

Пересчет состава топлива с одной массы на другую производят с помощью коэффициентов (табл. 7).

Таблица 7. Коэффициенты пересчета состава топлива с одной массы на другую

Твердое топливо

Пример 1. Определить состав рабочей массы топлива, содержание горючей массы которого равно: С г = 75,5%; Н г = 5,5%; S г отк = 4,2%; О г = 13,2%; N г = 1,6%; А р = 18%; W р = 13%.

Находим коэффициент для перерасчета по табл. 7

100 — (18+ 13) / 100 = 0,69

Умножая на этот коэффициент элементы горючей массы топлива, получим состав его рабочей массы: С р = 75,5 • 0,69 = 52,1%; Н р = 5,5 • 0,69 = 3,8%; S р о+к = 4,2 • 0,69 = 2,&%; О р = 13,2 •

0,69 = &,1%; N p = 1,6 • 0,69 = 1,1%.

Углерод и водород — самые ценные части топлива.

Углерод содержится в значительном количестве в топливе всех видов: древесине и торфе 50-58%, в бурых и каменных углях 65-80%, в тощих углях и антрацитах 90-95%, в сланцах 61-73%, в мазуте 84-87% (цифры даны в процентах на горючую массу топлива). Чем больше углерода в топливе, тем больше оно выделяет тепла при сгорании.

Состав рабочей массы топлива значительно зависит от величины балласта, поэтому чаще всего приводятся данные по составу горючей массы топлива, которая более стабильна для топлива каждого вида и месторождения.

Водород является второй важнейшей частью каждого топлива. В топливе водород частично находится в связанном с кислородом виде, составляя внутреннюю влагу топлива, вследствие чего понижается тепловая ценность топлива. Водород играет большую роль в образовании летучих веществ, выделяющихся при нагревании топлива без доступа воздуха. В состав летучих водород входит в чистом виде и в виде углеводородных и других органических соединений.

Содержание водорода в процентах от горючей массы топлива составляет: в дровах и торфе до 6, бурых каменных углях 3,8-5,8, горючих сланцах до 9,5, в антраците 2 и в мазуте 10,6-11,1.

Кислород, содержащийся в топливе, является балластом. Не будучи теплообразующим элементом и связывая водород топлива, кислород снижает теплоту его сгорания. Содержание кислорода в органической массе топлива с его возрастом снижается с 41% для древесины до 2,2% для антрацита.

Азот также является балластной инертной составляющей топлива, снижающей процентное содержание в нем горючих элементов. При сгорании топлива азот в продуктах сгорания содержится как в свободном виде, так и в виде окислов NOx. Последние относятся к вредным составляющим продуктов сгорания, количество которых должно быть лимитировано.

Сера содержится в топливе в виде органических соединений S° и колчедана Sк. объединяемых в летучую серу Sт. Кроме того, сера входит в состав топлива в виде сернистых солей — сульфатов (например, гипса CaSО2 ), не способных гореть. Сульфатную серу Sa принято относить к золе топлива.

Присутствие серы значительно снижает качество топлива, так как сернистые газы SО2 и SО3 (соединяясь с Н2 О, образуют H24 ) разрушают металл котельного оборудования, попадая в атмосферу, вредно действуют на живые организмы и растительность. Поэтому сера — крайне нежелательный элемент для топлива. Сернистые газы, проникая в рабочие помещения, могут вызвать отравление обслуживающего персонала.

Зола топлива представляет собой балластную смесь различных минеральных веществ, остающихся после полного сгорания всей горючей части топлива. Зола влияет на качество сгорания топлива отрицательно.

Различают три разновидности золы но ее происхождению: первичная — внутренняя, вторичная и третичная. Первичная зола образуется из минеральных веществ, содержащихся в растениях. Содержание ее в топливе незначительно и распределение равномерно. Вторичная зола получается вследствие заноса растительных остатков землей и песком в период пластообразования. Третичная зола попадает в топливо во время его добычи, хранения или транспортировки.

Зола является нежелательным балластом топлива, снижающим содержание в нем других горючих элементов. Кроме того, зола, образуя отложения на поверхностях нагрева котлоагрегата, уменьшает теплопередачу от газов к воде, пару и воздуху в его элементах. Наличие большого количества золы затрудняет эксплуатацию котлоагрегата. Если зола легкоплавкая, она налипает на поверхности нагрева котла, нарушая нормальный режим его работы (шлакование).

Содержание золы в процентах от рабочей массы топлива составляет: в дровах 0,6, торфе 5-7, в бурых и каменных углях от 4 до 25, в мазуте 0,3.

Твердое топливо при сжигании важное значение имеют характеристика золы, степень ее легкоплавкости. Плавкость золы определяют в лаборатории. В особую электропечь помещают несколько выполненных из золы пирамид «конусов» высотой 20 мм со стороной основания 7 мм. Одна из граней пирамиды должна быть перпендикулярна основанию.

В процессе постепенного нагревания пирамид в электрической печи отмечают три точки (рис. 8): температуру начала деформации t1. определяемую в начале плавления верхушки пирамиды; темпера туру размягчения t2. которая фиксируется в момент, когда верхушка пирамиды наклонится до основания или же пирамида превратится в шар, и температуру t3. когда содержимое пирамиды растечется по основанию.

Зола бывает легкоплавкой с температурой размягчения ниже 1050°С, вызывающая шлакование топки при сжигании топлива, и тугоплавкой с температурой размягчения выше 1050°С.

Учитывая большое влияние зольности на качественные характеристики топлива, для сравнительных подсчетов используют понятие приведенной зольности

где Q р н — рабочая низшая теплота сгорания топлива, МДж/кг.

Влага топлива складывается из внешней, или механической, вызванной поверхностным увлажнением кусков топлива и заполнением влагой пор и капилляров, и равновесной, называемой гигроскопической, которая устанавливается в материале при длительном соприкосновении с окружающим воздухом. Содержание внешней влаги определяют высушиванием пробы топлива на воздухе до постоянной массы, а гигроскопической W г твердого топлива — высушиванием в сушильном шкафу измельченной пробы воздушно-сухого топлива до постоянной массы при 102-105°С.

Для определения влажности жидкого топлива отстаивают воду в течение суток при 40°С в специальных сосудах и взвешивают всю Пробу и воду. При нахождении влажности газообразного топлива пропускают пробу газа через слой хлористого кальция, поглощающего влагу.

Твердое топливо

Рис. 8. Характер деформации лабораторного образца золы твердого топлива при определении ее плавкости

В топочной технике используют понятие приведенной влажности, которая показывает, сколько влаги в процентах от рабочей массы топлива приходится на 1 МДж низшей теплоты сгорания

Лету чие вещества и кокс. Для оценки качества топлива и условий горения большое значение имеет выход летучих веществ. Если нагревать топливо без доступа воздуха, то под воздействием высокой температуры (от 200 до 800°С) происходит разложение его на газообразную часть — летучие вещества (водород, метан, тяжелые углеводороды, окись углерода, немного двуокиси углерода и некоторые другие газы, т. е. в основном газообразные горючие вещества) и твердый остаток — кокс. Выход летучих относят к горючей массе топлива и обозначают Y г %.

Выход летучих веществ, их состав, а также температура, при которой они начинают выделяться, определяются химическим возрастом топлива: чем топливо старше по возрасту, тем меньше выход летучих и выше температура начала их выделения. Например, выход летучих торфа составляет приблизительно 70% общей массы горючей части топлива, они начинают выделяться при 120-150°С; выход летучих бурых и молодых каменных углей уменьшается приблизительно от 13 до 58,5%, они начинают выделяться при 170-250°С, а антрацита — до 4% при температуре начала выделения газов около 400°С.

Летучие вещества оказывают большое влияние на процесс горения топлива: чем больше выход летучих, тем ниже температура воспламенения и легче зажигание топлива и тем больше поверхность фронта пламени. Твердое топливо с большим выходом летучих (торф, бурый уголь, молодой каменный уголь) легко загорается и сгорает быстро с малой потерей тепла. Топливо с малым выходом летучих, например антрацит, загорается значительно труднее, горит медленнее и сгорает не полностью.

Кокс, оставшийся после полного выделения летучих, состоит из углерода и минеральных топливных примесей. В зависимости от вида термически разложенного топлива кокс может быть порошкообразным, слипшимся, спекшимся, сплавленным.

Теплота сгорания топлива. Наиболее важной характеристикой топлива является теплота сгорания, которой называют количество тепла, получаемого при сжигании 1 кг твердого или жидкого топлива или 1 нм3 газообразного топлива в кДж/кг (ккал/кг): 1 ккал — 4,1868, или 4,19, кДж.

Как указывалось ранее, к горючим элементам в топливе относят углерод С, водород Н и летучую горючую серу Sл. Элементарно их горение может быть представлено следующими уравнениями:

В процессе горения горючих элементов выделяется следующее количество тепла при сжигании 1 кг: углерода — 33,65 МДж (8031 ккал/кг), серы — 9 МДж (2172 ккал/кг), водорода — 141,5 МДж (33770 ккал/кг).

Различают высшую и низшую теплоту сгорания. Высшей теплотой сгорания (Q р в ) топлива называют все количество тепла, выделенное при сгорании 1 кг твердого или жидкого топлива, или 1 нм3 газообразного (при нормальных условиях) и превращении водяных паров, содержащихся в продуктах сгорания, в жидкость. На практике, однако, не удается охладить продукты сгорания до полной конденсации и потому введено понятие низшей теплоты сгорания (Qрн), которую получают, вычитая из высшей теплоты сгорания теплоту парообразования водяных паров как содержащихся в топливе, так и образовавшихся при его сжигании. На парообразование 1 кг водяных паров расходуется 2514 кДж/кг (600 ккал/кг). Для твердого и жидкого топлива низшая теплота сгорания (кДж/кг или ккал/кг)

Q p н = Q р в -2514 (9Н р +W р /100), (21)

Q p н = Q р в – 600 (9Н р +W р /100)

где 2514 — теплота парообразования при температуре 0°С и атмосферном давлении, кДж/кг; Н р и W p — содержание водорода и водяных паров в рабочем топливе, %; 9 — коэффициент, показывающий, что при сгорании 1 кг водорода в соединении с кислородом образуется 9 кг воды.

Если известен элементарный состав топлива, то низшая теплота сгорания твердого и жидкого топлива, кДж/кг или ккал/кг, может быть определена по эмпирической формуле, предложенной Д. И. Менделеевым:

Q p н = 339,5С р + 1256Н р — 109 (О р — S p л ) — 25,14 (9Н р + W p )

Q p н = 81С р + 246Н р — 26 (О р — S р л ) — 6W р. (22)

Пример 2. Определить низшую теплоту сгорания топлива, рабочая масса которого имеет следующий состав (из примера 1): С р = 52,1%; Н р = 3,8; S р л = 2,&%; N p = 1,1%; О р = &,1%; А р = 18%; W p = 13%.

Подставляя данные в формулу (22), получим Q p н = 339,5 • 52,1 + 1256 • 3,8 — 109 • (9,1 — 2,9) — 25,14 • (9 • 3,8 + 13) = 20,647 МДж/кг или Q p н = 81 • 52,1 4- 246 • 3,8 — 26 • (9,1 — 2,9) – 6 • 13

Числовые коэффициенты в этой формуле подобраны экспериментально. Теплота сгорания твердого и жидкого топлива может быть определена и экспериментально, калориметрическим способом. Теплоту сгорания рабочего топлива определяют в калориметре (рис. 9), который состоит из калориметрического сосуда 5, заполненного водой, калориметрической бомбы 2 с чашечкой для навески топлива, оболочки 6, термометра 4, двойной луппы 3, вибратора электродвигателя, пропеллерной мешалки 1 для перемешивания воды в оболочке и подставки 7. Для нахождения теплоты сгорания топлива в чашечку помещают навеску топлива и сжигают ее, а результаты испытания определяют по показаниям термометра.

Для удобства сравнительных расчетов при сжигании в котельных разных сортов топлива введено понятие «условное топливо». Условным принято считать топливо, теплота сгорания которого равна 29,35 МДж/кг (7000 ккал/кг). Пересчет расхода натурального топлива в условное, кг, производят по формуле

Твердое топливо

Рис. 9. Схема калориметра для определения удельной теплоты сгорания углей

Производственные плановые задания и отчетные данные по топливу всегда удобно выражать в условном топливе.

Пример 3. В котельной в течение месяца сжигается Вн. мес = 200 т топлива с теплотой сгорания Qрн =20,647 МДж/кг (Qрн = 4916 ккал/кг).

Определить годовой расход условного топлива.

Расход условного топлива

Вусл.мес =200•Q p н /2&,35=2009bull;20,647/29,35=140

усл.мес =200•Q p н /7000=200•4916/7000=140)

Твердое топливо и его классификация. По химическому возрасту различают три стадии образования твердого топлива: торфяную, буроугольную и каменноугольную.
Древесина — это топливо, используемое преимущественно в мелких котельных установках. Широкое применение имеют отходы деревообделочного производства: горбыли, щепа, стружки, опилки, кора и др. Дрова применяют реже.

Влажность воздушно-сухих дров не превышает 25%, полусухих — 35%, свежесрубленных — 50%. Опилки обычно имеют влажность 45-60%. К полусухим относят дрова весенней заготовки, пролежавшие не менее 6 мес после рубки, в том числе не менее двух летних месяцев. К сухим относят дрова, пролежавшие после рубки около года в лесу и влажность которых не превышает 30%.

Дрова как твердое топливо характеризуются высоким выходом летучих горючих веществ — до 85% и незначительным содержанием золы — в среднем до 1%, лишь в сплавных дровах зольность повышается До 5%. Следовательно, балласт дров определяется в основном их влажностью, от которой и зависит теплота сгорания. Теплота сгорания мало зависит от породы дров, что видно из табл. 8.

Таблица 8. Органический состав древесины

Твердое топливо

Рабочий состав и теплота сгорания древесных отходов (щепы, опилок и др.) не отличаются от состава древесины, из которой они получены.

При пониженной теплоте сгорания дрова имеют преимущества: легкую воспламеняемость, отсутствие серы и малую зольность, что позволяет ограничиваться простыми топочными устройствами, работающими эффективно.

Торф по способу добычи подразделяют на три основных вида: машинно-формовочный (багерный), гидравлический и фрезерный.

При машинно-формовочном способе торфяная масса забирается из торфяного карьера экскаваторами (багерами) и подается на специальные прессы, где получает форму ленты, которая разрезается на отдельные кирпичи, а затем их механически транспортерами распределяют по полю сушки, после чего складывают в штабеля.

Гидравлический способ добычи торфа основан на размывке торфяного массива струей воды, идущей под сильным напором. Получающаяся жижа — пульпа пропускается через специальные растиратели, перекачивается насосами на площадку, где и высушивается. Высушенная торфяная масса особыми машинами нарезается на кирпичи.

Фрезерный способ заключается в том, что торфяное болото последовательно разрабатывается — вспахивается специальными машинами на глубину от 5 до 35 мм. Получаемая торфяная крошка подсушивается, а затем складывается в штабеля.

Торф как топливо по своим свойствам близок к дровам. Влажность торфа колеблется в зависимости от способа добычи, условий сушки и хранения от 30-40 до 50-55%. Влажность же фрезерного торфа выше кускового примерно на 5-10%. Зольность торфа (Ар), добываемого в центральных областях России, колеблется от 7 до 15%. Теплота сгорания Q p н =8,38 — 10,72 МДж/кг (Q p н = 3511 — 4492 ккал/кг).

Ископаемые угли разделяют на бурые, каменные и антрациты.

При классификации угли различают по маркам, классам и группам, а также по составу, крупности, зольности. Марки отличаются одна от другой выходом летучих и степенью спекаемости. Группы углей определяют по величине их зольности. По крупности кусков ископаемые угли делят на классы.

Бурый уголь содержит много влаги, соединяется легко с кислородом воздуха и при длительном хранении на воздухе сильно выветривается и рассыпается в порошок. Кроме того, он обладает большой склонностью к самовозгоранию. По своей структуре отличается повышенным содержанием балласта и необычно высокой гигроскопичностью, вследствие чего влажность бурых углей Wp = 17-55%. Бурые угли не спекаются, отличаются большим выходом летучих (Vг=33,5 — 58,5%) на горючую массу и зольностью на сухую массу (Ас=10,5 — 34%), высоким содержанием серы (Sп=0,6 — 5,9%). Рабочая теплота сгорания Q p н = 10,7 — 17,5 МДж/кг (4177 кдал/кг).

Каменный уголь на территории России имеется в огромных количествах и подразделяется: на длиннопламенный, газовый, паровичный жирный, коксовый паровичный спекающийся и тощий. Каменные угли отличаются высокой теплотой сгорания Q p н = 21,20 — 28,07 МДж/кг (5097 — 6700 ккал/кг). Выход летучих V г = 3,5 — 45%.
Каменный уголь применяют непосредственно как топливо или перерабатывают на кокс. По виду кокса различают угли неспекающиеся (порошкообразный кокс) и спекающиеся (сплавленный кокс, иногда вспученный). Каменные угли довольно плотны и малопористы и содержание внешней влаги в них значительно ниже, чем в бурых углях. Многие каменные угли обладают повышенной механической прочностью. В хранении они более устойчивы, меньше подвержены самовозгоранию, а некоторые их виды совсем не самовозгораются.

Антрацит относится к старейшим по происхождению каменным углям, отличается большой твердостью, трудно загорается, горит коротким пламенем, хорошо выдерживает перегрузки и перевозки.

К ним относят угли с выходом летучих на горючую массу V r = 2 — 9% и теплотой сгорания горючей массы Q p н = 24,35 — 27,24 МДж/кг (5800-6500 ккал/кг). Переходным между каменными углями и антрацитом является полу антрацит. Антрацит и полуантрацит не самовозгораются. Характеристика твердого топлива энергетического назначения приведена в табл. 9.
Марки углей отличаются одна от другой выходом летучих и степенью спекаем ости. Различают следующие марки углей: Д (длиннопламенные), Г (газовые), Ж (жирные), КЖ (коксовые жирные), К (коксовые), С (отощенные спекающиеся), Т (тощие), СС (слабоспекающиеся). Все виды углей по размеру кусков делят на классы (табл. 10).
Горючие сланцы являются продуктами разложения растительных остатков, оседавших на дне больших водоемов; смешиваясь с минеральными осадками, образовывалось илистое вещество — сапропель, которое обогащалось водородом, уплотнялось и превращалось в горючие сланцы.

Сланцы имеют теплоту сгорания Q p н = 10,38 МДж/кг (2477 ккал/кг), при их сжигании образуется очень большое количество золы А с = 64,5%. Выход летучих у сланцев очень высок: V r = 90%, влажность W p = 13%. Сланцы являются местным топливом.

Таблица 9. Характеристика твердых и жидких топлив

Твердое топливо

Твердое топливо

Твердое топливо

Первое слагаемое — зола, второе — двуокись углерода карбонатов (минеральная).

На рис. 10 приведена диаграмма состава рабочей массы различных видов топлива.

Твердое топливо

Рис. 10. Диаграмма состава рабочей массы различных видов топлива

Продолжение таблицы 9

Твердое топливо

Таблица 10. Классификация углей по размеру кусков

Твердое топливо

div’ data-cycle-timeout=’0′ data-cycle-fx=’carousel’ data-cycle-carousel-visible=’8′ data-cycle-carousel-fluid=true data-allow-wrap=’false’ data-cycle-log=’false’ >

Твердое топливо

Твердое топливо

Твердое топливо

Твердое топливо

Твердое топливо

Твердое топливо

Твердое топливо

Твердое топливо

Твердое топливо

Твердое топливо

Твердое топливо

Твердое топливо

Твердое топливо

div’ data-cycle-timeout=’0′ data-cycle-prev=’#slideshow-1 .cycle-prev’ data-cycle-next=’#slideshow-1 .cycle-next’ data-cycle-caption=’#slideshow-1 .custom-caption’ data-cycle-caption-template=’<>/<>’ data-cycle-log=’false’ >

Твердое топливо

Твердое топливо

Твердое топливо

Твердое топливо

Твердое топливо

Твердое топливо

Твердое топливо

Твердое топливо

Твердое топливо

Твердое топливо

Твердое топливо

Твердое топливо

Твердое топливо

Твёрдое топливо

При выборе твердотопливного котла отопления необходимо определиться какое твёрдое топливо будет использовать котёл. Чтобы Вам было легко и просто сделать выбор, да и разбираться в теме, создана эта страничка.

Итак самые ходовые виды “твердого” топлива:

Брикеты — это твердое топливо. образованное в процессе сжатия отходов процесса деревообработки (стружка, щепки, древесная пыль) а также хозяйственные отходы (солома, шелуха), торфа.

Твердое топливо Твёрдое топливо: брикеты

Топливные брикеты удобны для хранения, при изготовлении не используются вредные связующие вещества, потому данный вид топлива экологически чист. При горении не искрят, не выделяют чадного газа, горят равномерно и плавно, чем обеспечивают достаточно долгий процесс сгорания в камере котла. Помимо твердотопливных котлов используются в домашних каминах и для приготовления пищи(на гриле например).

Существует основных 3 вида брикетов:

  1. RUF-брикеты. Формированые “кирпичики” прямоугольной формы.
  2. NESTRO-брикеты. Цилиндрической формы, также могут быть с отверстиями внутри(кольца).
  3. Pini&Kay-брикеты. Граненые брикеты (4,6,8 граней).

Преимущества топливных брикетов:

  • Экологически чисты.
  • Долгое и удобное хранение. Благодаря термической обработке не подвержены воздействию грибков. А благодаря формированию удобно используются.
  • Долгое и ровное горение обусловлено высокой степенью плотности брикетов.
  • Высокая теплотворность. Почти в два раза выше чем у обычных дров.
  • Постоянная температура горения. За счёт равномерной плотности.
  • Экономически выгодны.
  • Минимальное количество золы после горения: 1-3%

Пеллеты или топливные гранулы.

Твердое топливо Твёрдое топливо: пеллеты

По сути тот же принцип производства что и у брикетов. Интересный процесс производства — как делают пеллеты. В качестве связующего вещества используется лигнин(растительный полимер). Материалы те же что и у брикетов: кора, стружка, солома, картон. Сначала сырьё измельчается до состояния пыльцы, затем, после сушки, специальный гранулятор формирует из массы гранулы специальной формы. Используется в пеллетных котлах отопления. Цены на твёрдое топливо данного вида самые высокие — это обосновано сложностью производства и популярностью у покупателей.

Различают следующие виды данного твердого топлива:

  • Переработка кругляка твердых и мягких пород деревьев в пеллеты.
  • Торфяные пеллеты.
  • Пеллеты полученные в результате переработки подсолнечной шелухи.
  • Пеллеты из соломы

Сравнительная таблица теплоотдачи пеллет по сравнению с другими видами топлива:

  • Экологически чисты.
  • Хранение. Пеллеты благодаря особой технологии производства могут храниться прямо под открытым небом. Они не разбухают, не покрываются грибком.
  • Долгое и ровное горение.
  • Низкая стоимость.
  • Благодаря мелкой форме, пиллеты подходят для котлов с автоматической загрузкой.
  • Широкий спектр применения(котлы, печи, камины).

Твердое топливо Твёрдое топливо: дрова

Деревянные куски, предназначенные для получения тепла путём сжигания в котлах для отопление на твердом топливе, топках предусмотренных для дров. Для удобства длина поленьев чаще всего 25-30 см. Для наиболее эффективного использования необходим максимально низкий уровень влаги. Для отопления необходимо как можно более медленное сгорание. Также помимо отопления, дрова могут использоваться например в бойлерах для твёрдого топлива. Лучше всего по этим параметрам подходят лиственные породы: дуб, ясень, лещина, боярышник, берёза.Хуже — хвойные дрова, так как способствуют отложению смолы и имеют низкую теплотворность, при этом быстро прогорают.

Сравнительная таблица теплотворной способности различных видов древесины, горение твердого топлива:

Дрова (естественная сушка)

Теплотворная способность кВт.ч/кг

Теплотворная способность мега Джоуль/кг

Важно понимать, что показатель теплотворности очень приблизителен, так как колеблется в зависимости от плотности древесины.

Дрова представлены двумя видами:

Твердое топливо Твёрдое топилво: уголь

Осадочная порода растительного происхождения, состоит из углерода и других химических элементов. Состав угля зависит от возраста: старше всех антрацит, моложе каменный уголь, самый молодой — бурый. В зависимости от старения имеет разную влажность. Чем моложе — тем больше влаги. Уголь в процессе горения загрязняет окружающую среду, плюс спекается в шлак и оседает на колосниках в котле. Это в препятствует нормальному горению. Также вредный для среды компонент угля, который в атмосфере преобразуется в серную кислоту — сера. Однако для поставок частным клиентам поставщики стараются максимально уменьшить показатель содержания серы, чтобы обезопасить покупателей. Впрочем и сегодня есть соверенные котлы расчитанные на уголь.

Теплота сгорания угля:

Удельная теплота сгорания угля

Горение твердого топлива может сильно разниться в показателях, приведённые цифры в таблице очень приблизительны, так как касаются концентрата. По факту значения могут сильно изменятся в зависимости от географии добычи, подвида и содержания минеральных веществ. Кроме самого угля также можно встретить пресованные брикеты из низкообогащенного угольного шлака.

Все данные виды топлива на сегодня, являются альтернативным видом получения энергии. Плодотворное развитие экономики любой страны связано с растущими потребностями в энергии. Стоит понимать, что ископаемые источники энергии во-первых загрязняют окружающую среду, а во-вторых не являются возобновляемыми. Потому явное преимущество на данный момент у альтернативных источников энергии. Так как цены на твёрдое топливо значительно ниже в сравнении в другими видами топлива. Однако не стоит забывать про пожароопасность данных видов топлива и предусматривать заранее котельные помещения, для которых нужно использовать специальные огнестойкие материалы для стен.


Информация касательно видов топлива взята из открытых источников. Также на сайте вы можете прочитать как правильно осуществляется заготовка дров для отопительного сезона.

Всё о твердотопливных котлах и системах отопления

Твердое топливо

Твердое топливо

Твердое топливо

Твердое топливо

Твердое топливо

2015 — tverdo-kotel.com Сайт посвящен твердотопливным котлам и всё что с ними связано. Любое копирование контента только с разрешения администрации сайта.

Где применяется твердое топливо?

При строительстве нового дома планируют и установку отопительного котла. В качестве горючего для него используют твердое топливо, газ или электричество. От его вида и качества зависит и конфигурация котла. Разберемся с вопросом о качестве и видах твердого топлива.

Твердое топливо

Твердое топливо и его виды

При выборе твердотопливных отопительных котлов сначала нужно определить, какое горючее будет использоваться для его работы. Рассмотрим самые распространенные его виды.

Брикеты производятся методом сжатия стружки, древесной пыли, щепок и других бытовых и производственных отходов. В состав брикетов могут входить солома, торф, различная шелуха. Они удобны для хранения. Горение твердого топлива в виде брикетов экологически безопасно. Оно не искрит, не выделяет вредных газов. Процесс горения проходит плавно, брикеты сгорают до конца. Это топливо используется не только в твердотопливных котлах, но и в домашних печах.

Брикеты можно разделить на несколько видов.

RUF-брикеты — это кирпичики прямоугольной формы. NESTRO имеют цилиндрическую форму. Внутри они могут иметь отверстия в форме кольца. Pini&Kay — это брикеты с 4-8 гранями. Все они обладают рядом преимуществ:

  • экологическая чистота;
  • удобное хранение;
  • устойчивость к появлению разного рода грибков;
  • высокая плотность;
  • большая теплотворность;
  • сравнительно низкая цена;
  • после сгорания оставляют мало золы (около 1-3%).

Пеллеты — это топливные гранулы. Они изготовлены методом прессования, как и брикеты. Исходный материал в виде древесной стружки, соломы, отходов обработки древесины проходит процесс измельчения. В результате получают мелкую пыльцу. Из нее и прессуются гранулы. Этот вид твердого топлива изготавливается из кругляка некоторых пород деревьев, из торфа. В ход идет подсолнечная шелуха, солома. Это твердое топливо применяется в пеллетных отопительных котлах особой конструкции. Пеллеты имеют свои положительные качества:

  • экологическая чистота;
  • хранить их можно даже под открытым небом;
  • гранулы не разбухают и не боятся грибка;
  • горят ровно и долго;
  • идеально подходят для использования в твердотопливных котлах, оборудованных автоматической системой загрузки;
  • могут применяться в печах и домашних каминах.

Более привычен нам такой вид твердого топлива, как дрова. Это куски древесины, которые сжигаются в котлах и топках печей для получения тепла. Длина поленьев обычно составляет 25-30 см. При использовании дрова должны быть сухими. Их можно применять в твердотопливных котлах, в бойлерах, небольших топках. Лучшие дрова получаются из дуба, ясеня, боярышника, лещины и березы. Хуже — из хвойных пород. Они быстро сгорают и откладывают смолу. Теплотворность их очень низка.

Уголь — еще один классический вид твердого топлива. Это осадочная порода, имеющая растительное происхождение. В состав угля входит углерод и много других элементов таблицы Менделеева. Количество их зависит от возраста угля. Самый старший из всех пород — антрацит. Немного моложе — уголь каменный. Бурый — это самый молодой представитель угольной породы. Чем моложе порода, тем больше в ней влаги. Горит уголь в топке с образованием шлака, который спекается и оседает на колосниках. При горении он выделяет и такое вредное вещество, как сера. Можно встретить и угольные брикеты.

Все перечисленные виды твердого топлива являются лишь альтернативами для получения тепловой энергии. Они загрязняют окружающую среду и требуют использования специальных твердотопливных котлов.

Другое использование твердого топлива

Твердое топливо используется в качестве ракетного. Оно способно приводить в движение летательные аппараты. Двигатели для использования твердого топлива устроены довольно просто. Это стальной корпус, в который загружаются горючие компоненты и окислители. Они горят с созданием газов, которые выходят через сопло и создают тягу летательному аппарату. Воспламенение происходит в центре и продолжается у боковых стенок корпуса. Такой двигатель невозможно остановить до полного сгорания запаса топлива .

В качестве ракетного топлива часто используются растворы нитроцеллюлозы в нитроглицерине, имеющие твердую форму. Во время горения происходит процесс газификации твердого топлива. На скорость сгорания влияют:

  • начальная температура;
  • атмосферное давление, созданное в камере сгорания;
  • технологические добавки (их количество и качество).

Твердое топливо для ракет выпускают такие предприятия: «Алтай», «Союз», «НИИПМ» и «ЦНИИХМ».

Системы отопления на твердом топливе известны на протяжении многих лет и даже веков. Уголь, торф и дрова давно уже приносят тепло человеку. А еще они способны помогать перерабатывать различные продукты, производить некоторые строительные материалы. Уголь образуется на основе растительного перегноя. Сначала появляется торф, он превращается в бурый уголь, затем в каменный уголь и в антрацит. На этот процесс уходит очень много времени, целые тысячелетия.

На твердых сортах топлива работают и ракетные двигатели. Они разгоняют летательный аппарат до нужной скорости и заставляют его лететь в заданную точку.

Похожие записи

Твердое топливо Производим брикеты для топки печей Твердое топливо Топим камин или печь: как и с чего начать? Твердое топливо Применяем свои руки: создаем пеллеты Твердое топливо Температура горения древесного и каменного угля в различных устройствах Твердое топливо Экология: топливо для биокамина

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *