Основные сведения о топливе.
Топливом называются горючие вещества, которые
сжигаются для получения тепла.
В соответствии с физическим состоянием топливо разделяют на твёрдое,
жидкое и газообразное.
К твёрдому топливу относят древесину, торф, горючие
сланцы и весь каменный уголь, который добывается.
К жидкому топливу в основном относят сырую нефть,
различные нефтепродукты и мазут.
К газообразному топливу относят природный газ, а также
различные промышленные газы: доменный, коксовый, генераторный и пр.
В зависимости от происхождения топливо разделяется на природное и
искусственное.
Природным называют топливо в том виде, в котором
оно было получено при добыче: каменный уголь, древесина, торф, сырая нефть,
природный газ и др.
Искусственное топливо – это продукт, полученный при
технологической переработке природного топлива. Например: кокс, брикеты,
дизельное топливо, мазут, генераторный газ и др.
Топливо, которое по техническим и экономическим соображениям невыгодно
перевозить на большие расстояния из-за его низкого качества, как правило, используют
вблизи места добычи или получения, называется местным.
К высококачественному топливу относятся каменный уголь, антрациты,
жидкое топливо и природный газ.
Все виды топлива состоят из горючей и негорючей частей.
К горючей части относятся: углерод, водород,
углеводороды, а также сера, которая вредна для котлов и окружающего воздуха.
К негорючей части относятся кислород О2,
азот N2, влага Н2О,
и зола А. Влага и зола составляют внешний балласт топлива, а кислород и азот –
внутренний
Топливо характеризуется рабочей, сухой и горючей массами.
Условия сжигания твёрдого топлива зависят от количества и свойств
имеющихся в нём золы, влаги, количества летучих горючих веществ.
При сжигании жидкого топлива (мазута), имеющего высокую вязкость, одна
из основных задач – распыление его на мелкие капельки.
Газовое топливо наиболее пригодное для смешивания его с воздухом,
который необходим для горения, поскольку топливо и воздух находятся в одном
агрегатном состоянии.
Физико-химические свойства природных газов.
Природные газы не имеют цвета, запаха и вкуса.
Основные показатели горючих газов, которые используются в котельных:
состав, теплота сгорания, удельный вес, температура горения и воспламенения,
границы взрываемости и скорость распространения пламени.
Природные газы сугубо газовых месторождений состоят в основном из метана
(82…98%) и других углеводородов.
Теплота сгорания – это количество тепла, которое
выделяется при полном сгорании 1 м3 газа. Измеряется в ккал/м3.
Различают высшую теплоту сгорания Qв, когда учитывается тепло,
затраченное на конденсацию водяных паров, которые находятся в дымовых газах и низшую Qн, когда это тепло не учитывается –
ею пользуются при расчётах.
На практике используются газы с различной теплотой сгорания. Для
уравнительной характеристики качества топлива используется так называемое условное топливо, за единицу которого
берут 1 кг топлива, имеющего теплоту сгорания Qн = 7000 ккал/м3 (29300
кДж/кг).
Температурой горения называется максимальная температура, которая может
быть достигнута при полном сгорании газа, если количество воздуха, необходимого
для горения, точно отвечает химическим формулам горения, а начальная
температура газа и воздуха равна 0.
Температура горения отдельных газов составляет 2000 - 2100ºС. Действительная
температура горения в топках котлов ниже жаропродуктивности (1100 –
1400ºС) и зависит от условий сжигания.
Температура воспламенения – это минимальная начальная
температура, при которой начинается горение. Для природного газа она составляет
645ºС.
Границы взрываемости. Газовоздушная смесь, в которой
газа находится:
до 5% - не горит;
от 5 до 15% - взрывается;
больше 15% - горит при подаче воздуха.
Скорость распространения пламени для природного газа – 0,67 м/сек
(метан СН4)
Горючие газы не имеют запаха. Для своевременного определения наличия их
в воздухе, быстрого и точного определения мест утечки газ одорируют (дают запах). Для одоризации используют этилмеркоптан (С2Н5SН). Норма одоризации 16 г одоранта
на 1000 м3 газа. Одоризация проводится на газораспределительных
станциях (ГРС). При наличии в воздухе 1% природного газа должен ощущаться его
запах.
Наличие в помещении более 20% газа вызывает удушье, скопление его в
закрытом объёме от 5 до 15% может привести к взрыву газовоздушной смеси, при неполном
сгорании выделяется угарный газ СО, который даже при небольшой концентрации
(0,15%) – отравляющий.
Горение природного газа.
Горение – это реакция, при которой
происходит преобразование химической энергии топлива в тепло.
Горение бывает полным и неполным. Полное горение происходит при
достаточном количестве кислорода. Нехватка его вызывает неполное сгорание, при
котором выделяется меньшее количество тепла, чем при полном, и окись углерода
(СО), отравляюще действующая на обслуживающий персонал, образовывается сажа,
оседающая на поверхности нагрева котла и увеличивающая потери тепла, что приводит
к перерасходу топлива и снижению к.п.д. котла, загрязнению атмосферы.
Для сгорания 1 м3 метана нужно 10 м3 воздуха, в
котором находится 2 м3 кислорода. Для полного сжигания природного
газа воздух подают в топку с небольшим избытком. Отношение действительно
израсходованного объёма воздуха Vд к теоретически необходимому Vт называется коэффициентом избытка воздуха
a = Vд/Vт. Этот показатель зависит от конструкции газовой горелки и топки: чем
они совершеннее тем меньше a. Необходимо следить, чтобы коэффициент
излишка воздуха не был меньше 1, так как это приводит к неполному сгоранию
газа. Увеличение коэффициента избытка воздуха снижает к.п.д. котлоагрегата.
Полноту сгорания топлива можно определить с помощью газоанализатора и
визуально – по цвету и характеру пламени:
прозрачно-голубоватое – сгорание полное;
красный или жёлтый – сгорание неполное.
Горение регулируется увеличением подачи воздуха в топку котла или
уменьшением подачи газа. В этом процессе используется первичный (смешивается с газом в горелке – до горения) и вторичный (соединяется с газом или газовоздушной
смесью в топке котла в процессе горения) воздух.
В котлах, оборудованных диффузионными
горелками (без принудительной подачи воздуха), вторичный воздух под
действием разряжения поступает в топку через поддувочные дверцы.
В котлах, оборудованных
инжекционными горелками: первичный воздух поступает в горелку за счёт инжекции
и регулируется регулировочной шайбой, а вторичный – через поддувочные дверцы.
В котлах со смесительными
горелками первичный и вторичный воздух подаётся в горелку вентилятором и
регулируется воздушными задвижками.
Нарушение соотношения между скоростью газовоздушной смеси на выходе из
горелки и скоростью распространения пламени приводит к отрыву или проскакиванию
пламени на горелках.
Если скорость газовоздушной смеси на выходе из горелки больше скорости
распространения пламени – отрыв, а если меньше – проскок.
При отрыве и проскоке пламени обслуживающий персонал должен погасить
котёл, провентилировать топку и газоходы и снова разжечь котёл.
Жидкое топливо и его характеристика.
Про жидкое топливо напишу коротко т.к. сам никогда
с ним не сталкивался. Если кому-то это необходимо, возможно рассмотрение этого
раздела более подробно. Пишите kamenskih2@bk.ru
Основным видом жидкого топлива, которое используется в котельных, служит
топливный мазут – конечный продукт переработки нефти.
Основные характеристики мазутов: вязкость, температура застывания,
вспышки и воспламенения, а также содержание серы.
Перед подачей на форсунки и сжиганием мазут нужно подогреть до температуры
80…120°С. До указанной температуры можно подогреть мазут, который находится под
давлением в закрытых ёмкостях (трубы, змеевики)
