Виды котельного топлива и его характеристики
Ископаемые угли. Угли подразделяются на следующие группы: антрациты, каменные и бурые.
Основным теплообразующим элементом углей является углерод. Больше всего его содержится в антрацитах (до 70-75 %), несколько меньше в каменных углях (50-74%) и значительно меньше в бурых углях. Поэтому теплота сгорания антрацитов составляет 25-27 МДж / кг, каменных углей – 17-27 МДж/кг, а бурых углей – 6,5-19 МДж/кг. Низкая теплотворная способность бурых углей обусловлена их высокой влажностью и зольностью (в сумме до 40-60%). В котельных объектов МО преимущественно сжигаются каменные угли.
По крупности кусков угли делятся на классы:
Плита (П) ……… более 100 мм,
Мелкий (М) ………………. 13-25 мм,
Штыб (Ш) ……….менее 6 мм,
Рядовой (Р) ……… размер кусков не ограничен
и др. классы.
При нагревании угля без доступа воздуха молекулы топлива распадаются и образуют водород, метан, тяжелые углеводороды, окись углерода и соединения серы. Эти горючие газы называются летучими веществами.. Твердый остаток после выхода летучих содержит углерод и золу и называется коксом.
Количество летучих VГ выражается в % по горючей массе. Чем больше выход летучих, тем легче загорает топливо, тем быстрее и с меньшим недожогом оно сгорает. Наибольший выход летучих (обычно выше 40 %) имеют бурые угли, а наименьший – антрациты (2 -9 %).
В зависимости от выхода летучих каменные угли (к другим это не относится) подразделяются на следующие марки:
Длиннопламенный (Д) …… VГ более 37%,
Газовый (Г)……………… VГ = 35-37%,
Тощий (Т) ………………… VГ = 9-17%
и другие.
Из каменных углей в котлах в основном сжигаются угли марок Д, Т и некоторые другие, а также отходы обогащения и сортировки каменных углей.
При обозначении углей после группы и марки указывается их класс, например: АМ – антрацит мелкий; ДР – каменный уголь длиннопламенный рядовой; Б3Р – бурый уголь рядовой третьей группы влажности (влажность до 30 %); Б1Р – то же, но первой группы влажности (влажность более 40 %).
К другим видам твердого топливаотносятся:торф (QнР=8÷ 9,3 МДж/кг, W Р до 50 % ), дрова и древесные отходы (QнР = 5÷ 8,5 МДж/кг, W Р до 50 % ) и сланцы (QнР=5,5 ÷ 10 МДж/кг, WР до 13 %). Данные виды топлива характеризуются большим выходом летучих (70 ÷ 90 %)
Жидкое топливо. В котлах преимущественно сжигаются мазуты, являющиеся остаточными продуктами перегонки нефти.
Мазуты в основном содержит углерод (83 ÷ 85%) и водород (10 ÷ 11%), что обуславливает их высокую теплоту сгорания (38 ÷ 41 МДж/кг). В небольших количествах в мазутах содержатся зола (до 2,5 %), влага (2÷ 5%) и сера (0,5 ÷ 3,5%). По содержанию серы мазуты подразделяется на малосернистые (до 0,5%), сернистые (0,5÷ 2%) и высокосернистые (более 2%).
В стационарных котельных преимущественно сжигаются топочные мазуты марок М40, М100 и М200, а в передвижных котельных – флотские мазуты марок Ф5 и Ф12. Числа в марках, обозначают условную вязкость мазута в градусах условной вязкости (0УВ) при температуре 50 0С. Например, мазут М40 при этой температуре истекает из вискозиметра в 40 раз медленнее, чем вода с температурой 20 0 С.
Вязкость мазутов сильно зависит от температуры. Так температура застывания мазутов находится в пределах от – 5 до + 25 0С и выше. Поэтому для повышения текучести мазуты подогреваются до 60÷100 0С, что достаточно близко к их температуре вспышки (80÷140 0С).
В котлах также сжигаются легкие сорта жидкого топлива: печное бытовое топливо, дизельное топливо и соляровое масло. Из-за низкой вязкости эти топлива практически не подогревают.
Газообразное топливо. Природные газы в основном состоят из метана (85÷98 %). Кроме того, в них содержатся этан, пропан, водород, азот, углекислый газ, окись углерода и сероводород. Последние два компонента придают газу токсичные свойства. Теплота сгорания природных газов находится в пределах 33÷ 37 МДж / м3.
Плотность природных газов лежит в пределах 0,7÷ -0,8 кг/м3, что несколько ниже плотности воздуха. Поэтому природные газы при утечках скапливаются под перекрытиями помещений, создавая опасность взрывов и отравления.
Холодная смесь природного газа с воздухом воспламеняется и взрывается, если объемная концентрация газа в воздухе находится в пределах от 3-6 % до 12-16 %. При таких же концентрациях производится сжигание газовоздушных смесей.
Природные газы не имеют запаха. Поэтому для обнаружения утечек к ним добавляют вещества (одоранты) с запахом, похожим на запах чеснока.
В последнее время в котельных сжигаются также и сжиженные газы, содержащие в основном пропан С3H8 или бутан С4H10. Теплота сгорания таких газов равна 95÷115 М Дж / м3.