II. Основные теоретические положения. Влага в топливе W может содержаться в количестве от (35) до (6070) %

Влага в топливе W может содержаться в количестве от (3...5) до (60...70) %. Она является внешним балластом топлива, уменьшает его горючую часть, требует затраты теплоты на испарение. Испарившаяся влага отбирает у дымовых газов часть теплоты на свой подогрев, отчего снижается температура газов, а вместе с ней и количество теплоты, передаваемой поверхностям нагрева. Считается, что наличие в топливе влаги ухудшает его воспламенение, однако имеются данные, что изменение содержания влаги в топливе от 0 до 20 %, например для полубитуминозных углей, не оказывает влияния на начальную температуру воспламенения. При изменении влажности топлива от W₁^Рдо W₂^Р теплота сгорания Q_н^Р рабочей массы топлива также изменится и составит, кДж/кг

коэффициент 25 характеризует скрытую теплоту парообразования, не учитываемую в Q_н^Р.

Изменение Q_н^Р приведет к изменению адиабатической температуры горения

и энтальпии газов в зоне максимального тепловыделения

Кроме того, изменится средняя температура факела Т_ф вследствие изменения потерь теплоты на испарение и нагрев влаги.

Различают два вида влаги в топливе: внешнюю W^ВН и внутреннюю, или гигроскопическую, называемую также аналитической W^ГИ. Внешняя влага состоит из влаги поверхностной (осаждающейся на поверхности топлива) и капиллярной, содержащейся в порах (капиллярах) топлива. Гигроскопическая (аналитическая) влага находится частью в коллоидально-связанном состоянии и равномерно распределена в массе топлива, а частью в виде гидратной влаги, входящей в состав молекул минеральных примесей.

Большое содержание внешней влаги приводит к таким нежелательным явлениям, как смерзание твердого топлива при его транспортировке и хранении в зимнее время, ухудшение его размола, уменьшение сыпучести.

В зависимости от содержания влаги и ее вида твердые топлива подразделяются на три категории:

1) рабочее топливо (в том виде, как оно поступает в топку); влажность его W^Р=W^ВН+W^ГИ колеблется от 0,5 % до 40 %;

2) воздушно-сухое топливо, приведенное в равновесие с окружающим воздухом, влажность его W^а=W^ГИ находится в пределах (2,5...11) %;

3) абсолютно сухое топливо, которое совершенно не содержит влаги.

Абсолютная влажность определяется отношением массы влаги к абсолютно сухой массе топлива, относительная −отношением массы влаги к общей массе топлива.

Содержание влаги топлива не является достаточным показателем энергетической ценности топлива. Для сравнительной оценки топлив по содержанию влаги введено понятие приведенной влажности топлива, кг·%/МДж

Для определения относительной влажности в аналитической пробе W^a производится высушивание предварительно подготовленного до воздушно-сухого состояния топлива. Топливо высушивается при температуре (103...105) °С (каменный уголь − в течение часа, бурый уголь − в течение двух часов), вычисляется убыль массы в процессе сушки Δm и влажность, %:

где m − масса навески топлива.

Если необходимо вычислить рабочую влажность топлива, то ее определяют по формуле, %

где W^BH − внешняя влажность, определяемая следующим способом. Поступившую в лабораторию в герметически закрытом сосуде исходную пробу топлива (около 1 кг) высыпают в заранее взвешенный тигель и определяют массу топлива вместе с ним с точностью до 1 г. Тигель с топливом помещают в сушильный шкаф и доводят до воздушно-сухого состояния путем чередования искусственной подсушки при температуре (65…75) °С с естественной выдержкой при комнатной температуре. Подсушка и выдержка длятся примерно по 8 часов. Топливо считается воздушно-сухим, если при последней выдержке масса его в начале выдержки отличается от массы в конце выдержки не более чем на 0,3 %. Внешняя влажность определяется по убыли влаги в процессе сушки с момента первого взвешивания (при поступлении топлива в лабораторию). Оценка точности результата взвешивания производится с учетом погрешностей весов (±∆_В) и разновесов (±∆_Р):

Оценка точности вычисления аналитической влажности производится по формуле, %

Оценка точности измерения температуры производится с учетом погрешностей термоэлектрического преобразователя и автоматического потенциометра.