Презентация Состав и характеристики топлива онлайн

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда: Основу органической части (массы) топлива составляют углерод С, водород Н и кислород О Основу органической части (массы) топлива составляют углерод С, водород Н и кислород О Кроме того, органическая масса топлива в небольших количествах содержит органическую серу Sор и азот N В минеральную часть топлива входит колчеданная сера Sк (в составе железного колчедана или пирита FeS2), которая также принимает участие в процессе горения. Вещества С, Н, О, Sор+к , N составляют горючую массу топлива. Различие между органической и горючей частями большинства топлив обычно мало (Sк ). Суммарное количество органической и колчеданной серы иногда называется летучей серой: Sл = Sор+к.

Содержание слайда:

Содержание слайда: Горючая масса  Органическая масса

Содержание слайда: Основным элементом горючей части всех топлив является углерод С, горение которого обусловливает выделение основного количества тепла (в древесине Сг  50 масс.%). Основным элементом горючей части всех топлив является углерод С, горение которого обусловливает выделение основного количества тепла (в древесине Сг  50 масс.%). Однако чем больше углерода в топливе, тем труднее оно воспламеняется (ниже реакционная способность); антрацит – самый калорийный, но и самый низкореакционный уголь. Содержание водорода Н в горючей массе твердых и жидких топлив колеблется от 2 до 10 % масс. Больше – в мазуте и горючих сланцах, особенно много в природном газе, меньше всего в антраците. При сгорании водород выделяет на единицу веса примерно в 4,4 раза больше тепла, чем углерод.

Содержание слайда: Рабочая, сухая, горючая и органическая массы топлива Рабочая масса (as fired, as delivered) Cр + Hр + Oр + Nр + Sор+кр+ Aр + Wр =100% Сухая масса (dry basis, d.b.) Cс + Hс + Oс + Nс + Sор+кс + Aс = 100% Горючая масса (dry ash-free basis, d.a.f.) Cг + Hг + Oг + Nг + Sор+к г =100% Органическая масса ( горючей массе) Cо + Hо + Oо + Nо + Sоро =100%

Содержание слайда: Летучие вещества и связанный углерод (коксовый остаток) Одной из основных особенностей поведения твердых топлив при нагревании является термическое разложение их органической массы на газообразные летучие вещества и твердый коксовый остаток (связанный углерод Ссв, зола, следы О и Н). Летучие продукты состоят из неконденсирующихся газов (СО, Н2, СН4, СО2, включая пиролитическую влагу Н2О) и конденсирующихся высокомолекулярных смол (СxНyОz) Чем меньше степень углефикации топлива, тем больше оно содержит термически неустойчивых соединений и тем больше выделяет летучих: биомасса > гор.сланцы > торф > б.угли >к.угли > антрацит Выше выход летучих – выше реакционная способность, ниже теплотворная способность.

Содержание слайда: Стадии термохимической конверсии частицы твердого топлива

Содержание слайда: Состав горючей массы твердых топлив (диаграмма ван Кревелена)

Содержание слайда: Состав горючей массы – теплота сгорания

Содержание слайда:

Содержание слайда: Выход летучих веществ

Содержание слайда: Органический балласт топлива Кислород О и азот N в топливе являются органическим балластом: наличие их в топливе уменьшает содержание горючих элементов - углерода и водорода. Особенно велико содержание кислорода в древесине (Ог = 42%) и торфе. Топливный азот N является основным источником токсичных оксидов NOx при сжигании биомассы и низкотемпературном сжигании ископаемого топлива, т.е. он может частично или полностью окисляться и в принципе должен относиться к горючим элементам. При оценке экологических аспектов процесса горения образование NOx является одной из основных задач. Однако при расчетах теплового и материального балансов котла горением азота пренебрегают в связи с его малым содержанием, а также малыми объёмами NOx.

Содержание слайда: Сера В твердых топливах её обычно немного, но в некоторых бурых и каменных углях – до 7-8% на горючую массу топлива. В нефти S входит в состав органических соединений; при переработке большая часть переходит в мазут (0,3-3,5%). В природных газах S практически отсутствует, в попутных газах некоторых нефтяных месторождений содержится немного серы в виде сероводорода H2S и сернистого газа SO2. При горении серы тепла выделяется примерно в 3.5 раза меньше, чем при горении углерода. S – причина коррозии низкотемпературных поверхностей нагрева из-за серного ангидрида SO3, который сильно повышает температуру конденсации водяных паров (точку росы) в продуктах сгорания топлива и, растворяясь в конденсате, образует H2SO4. Присутствие сернистого газа SO2 в продуктах сгорания топлива, выбрасываемых в атмосферу через дымовую трубу, приводит к загрязнению окружающего воздуха (яд; кислотные дожди).

Содержание слайда: ЭЛЕМЕНТАРНЫЕ РЕАКЦИИ ГОРЕНИЯ ТОПЛИВА С + О2 = СО2 полное сгорание углерода 2С + О2 = 2СО неполное сгорание углерода 2Н2 + О2 = 2Н2О горение водорода S + O2 = SO2 горение органической серы 2FeS2 +5.5 O2 = Fe2O3 + 4 SO2 горение колчеданной серы

Содержание слайда: Элементарный состав горючей массы гумолитов по стадиям углефикации

Содержание слайда: Элементарный состав некоторых углей

Содержание слайда: Маркировка каменных углей

Содержание слайда: Состав альтернативных местных топлив

Содержание слайда: Влажность твердых топлив

Содержание слайда:

Содержание слайда: Внешняя и внутренняя влага

Содержание слайда: Пересчет состава топлива на другую массу

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда: Примеры пересчета

Содержание слайда: Коэффициенты пересчета (ap =Аp/100, wp=Wp/100 – в массовых долях !!!)

Содержание слайда: Горючие сланцы: особенности пересчёта

Содержание слайда: Зольность твердых топлив

Содержание слайда: Трансформации минеральной части

Содержание слайда: Зольность твердых топлив

Содержание слайда: Компоненты золы

Содержание слайда: Плавкость золы древесного топлива

Содержание слайда: Плавкостные характеристики древесной золы

Содержание слайда: Теплота сгорания (теплотворная способность) топлива Высшая теплота сгорания количество теплоты, выделяющееся при полном сгорании 1 кг твердого и жидкого топлива (кДж/кг) или 1 нм3 газообразного топлива (кДж/м3) и охлаждении образовавшихся продуктов сгорания до 25оС, т.е. с конденсацией содержащихся в них паров воды и выделением скрытой теплоты конденсации r = 2,44 МДж/кг. Qвр определяется экспериментально в т.н. калориметрической бомбе с введением расчетных поправок на образование и растворение в воде серной и азотной кислот.

Содержание слайда: Измерение (высшей) теплоты сгорания топлива по бомбе

Содержание слайда: Низшая теплота сгорания Qнр – количество теплоты, выделяющееся при полном сгорании 1 кг твердого и жидкого (кДж/кг) топлива или 1 нм3 газообразного топлива (кДж/м3), и Низшая теплота сгорания Qнр – количество теплоты, выделяющееся при полном сгорании 1 кг твердого и жидкого (кДж/кг) топлива или 1 нм3 газообразного топлива (кДж/м3), и не включающее теплоту конденсациии паров воды, которые содержатся в продуктах сгорания. Продукты сгорания (дымовые газы), как правило, выходят из котельных агрегатов при температуре, превышающей температуру конденсации паров воды (точку росы), поэтому в тепловых расчетах энергетических устройств используется Qнр . скрытая теплота конденсации r может частично утилизироваться путем конденсации водяных паров в специальных теплообменниках (проблемы – низкий тепловой потенциал, коррозия).

Содержание слайда: Утилизация скрытой теплоты конденсации водяного пара в составе дымовых газов

Содержание слайда: Формула Менделеева для расчёта Qнр твердого и жидкого топлива по элементному составу (масс. %) Qнр = 339 Cр +1025 Hр – 108.5 (Oр - Sрор+к) – 25 Wр , кДж/кг

Содержание слайда: Влияние влажности на низшую теплотворную способность древесины

Содержание слайда: Пересчет теплоты сгорания при изменении влажности топлива Пересчет теплоты сгорания при изменении влажности топлива

Содержание слайда: Формулы пересчета высшей теплоты сгорания Qвр = Qнр +225 Hр+25 Wр Qвг = Qнг +225 Нг Qвс = Qнс +225 Нс

Содержание слайда: Горючие сланцы: учёт теплоты разложения карбонатов

Содержание слайда: 6 200 – 7 500 кДж/кг (горючие сланцы, влажные биомасса, торф, бурый уголь) 6 200 – 7 500 кДж/кг (горючие сланцы, влажные биомасса, торф, бурый уголь) 20 000 кДж/кг (сухая биомасса) 25 000 – 29 000 кДж/кг (каменные угли) 38 000 – 42 000 кДж/кг (нефтепродукты).

Содержание слайда: Твёрдые бытовые отходы (ТБО) На 40-50% состоят из органических горючих материалов, на 20-40% - из металла. стекла, керамики Низшая теплотворная способность ТБО влажностью 40 – 60 % составляет 7– 8 МДж/кг (выше горючих сланцев, но ниже бурых углей)

Содержание слайда: Углеродсодержащие отходы

Содержание слайда: Газообразное топливо – состав задаётся в объёмных % (!!!)

Содержание слайда: Низшая теплота сгорания сухих горючих газов Qнс = 108Н2+126СО+239H2S+358СН4+591C2H4+860C3H6+ + 913C3H8+1135C4H8+1187C4H10+1461C5H12+1403C6H6, кДж/м3

Содержание слайда: Пример: низшая теплота сгорания метана Qвс = 55 500 кДж/кг (табл. данные) Qнс = Qвр – r (mH2O / mтопл) СН4 + 2О2 = СО2 + 2Н2О r = 2440 кДж/кг (25оС) mH2O = 2  (2  1 + 16) = 36 кг воды mтопл = 12 + 4  1 = 16 кг метана Qнс = 55 500 – 2440 (36/16) = 50 000 кДж/кг = = 50 000 * ρСН4= 50 000*(МСН4/22.4)= 35714 кДж/м3

Содержание слайда: Условное топливо и нефтяной эквивалент Условное топливо (у.т.; coal equivalent) имеет теплоту сгорания Qнр = 29300 кДж/кг у.т. = 7000 ккал/кг у.т. = 7 Гкал/т у.т. Нефтяной эквивалент (н.э.; оil еquivalent) Qнр = 41870 кДж/кг = 10000 ккал/кг = 10 Гкал/т н.э.