П. Основные теоретические положения

Выход летучих V является одной из важнейших характеристик твердого топлива, от него зависят условия воспламенения и характер горения топлива. Летучие − это газообразные горючие и негорючие вещества, выделяющиеся при нагревании топлива без доступа воздуха, т. е. при сухой перегонке.

Наименьший выход летучих у антрацита (2...9 % от общей массы горючей части топлива), и выделяться они начинают при температуре около 400 °С, у бурых углей выход летучих составляет (40...50) %, температура начала выделения − (170...250) °С, у торфа − около 70 %, температура начала выделения − (120...150) °С.

Летучие состоят из горючих соединений: углеводородов, окиси углерода, водорода и негорючих - углекислого газа, кислорода, азота и водяных паров.

Оставшийся после выхода летучих твердый коксовый остаток, состоит из углерода и минеральной части топлива. В зависимости от вида топлива коксовый остаток может быть спекшийся, слабоспекшийся и порошкообразный. Характер коксового остатка играет решающую роль при определении наиболее рационального пути использования топлива. Каменные жирные угли с большим содержанием битума дают спекшийся крупнопористый остаток, используемый в металлургических печах; в котлах и отопительных установках такие угли не сжигаются.

Рис. 27. Схема подготовки и сжигания твердого топлива

Энергетические топлива имеют порошкообразный коксовый остаток.

Обязательным условием устойчивого воспламенения топлива является быстрый разогрев до высокой температуры поступающей в топку смеси топлива с воздухом. Эта температура должна быть тем выше, чем меньше в топливе летучих веществ. Для обеспечения высо­кой температуры поступаю­щей в топку смеси необходимо соблюдать три условия: топливо предварительно подсушивать; первичный и вторичный воздух подавать в топку раздельно; горячие топочные газы возвращать в зону воспламенения. Такое течение процесса показано на рис. 27, где 1 – мельница для размельчения топлива; 2 – сепаратор угольной пыли для отделения крупных части топлива; 3 − пылеугольная горелка; 4 − нижняя часть топочной камеры.

При горении топлива прежде всего воспламеняются летучие. Период горения летучих составляет около 10 % общего времени горения частицы. Если летучих в топливе много, то горение их обеспечивает дальнейший разогрев топлива и воздуха, воспламенение и устойчивое горение коксового остатка. При малом выходе летучих требуются дополнительные мероприятия по обеспечению воспламенения и устойчивого горения топлива, например устройство зажигательного пояса в зоне горелочных устройств.

Сущность метода определения выхода летучих веществ заключается в прокаливании 1 г топлива в закрытом крышкой фарфоровом тигле при температуре (830...870) °С в течение 7 мин. Для получения сопоставимых результатов необходимо строго выдерживать указанные условия проведения опыта. Выход летучих веществ (за исключением содержания влаги) для аналитической пробы определяют по формуле, %

,

где Δm − убыль массы навески топлива, m - масса навески топлива, W^a − относительная влажность аналитической пробы.

Погрешность измерения выхода летучих для аналитической пробы определяют из выражения, %

где (см. работу 1);

принимается по результатам работы 1.

Содержание коксового остатка в аналитической пробе топлива определяют по формуле, %

К^а = 100 - V^a – W^a.

Погрешность

Выход летучих веществ на горючую массу пересчитывают по формуле, %

где A^a − зольность аналитической пробы.

Погрешность расчета определяется из выражения, %

где принимается по результатам работы 2.

Перерасчет кокса на горячую массу производят по формуле, %

К^г = 100 - V^г.

Погрешность