Влияние химического состава на качество и экономичность работы КУ

Углерод (С) – важнейший компонент топлива. Его содержание от 50 до 99% (древесина и торф – 50-58 %, бурые и каменные угли – 65-80 %, тощие угли и антрацит – 90-95 %, мазут – 84-87 %). Количество тепла, выделяющегося при сгорании углерода, содержащегося в различных видах топлива, неодинаково вследствие разных затрат энергии, необходимых на разрыв связей между атомами в молекулах не однотипных органических соединений. Это различие сравнительно невелико и количество тепла, выделяемого при сгорании 1 кг углерода, может быть принято 8100 ккал.

Чем больше углерода в топливе, тем больше оно выделяет тепла. Это видно из формулы определения теплотворной способности:

Водород (Н₂) – при сгорании 1 кг выделяется тепла в 4,2 раза больше, чем при сгорании 1 кг углерода, поэтому теплота сгорания топлива, возрастает с увеличением содержания в нем водорода. Также, с увеличением водорода в горючей массе твердого топлива увеличивается выход летучих веществ, что увеличивает реакционную способность и скорость горения.

Содержание водорода в процентах от горючей массы топлива составляет: дрова и торф – 6%,каменные бурые угли – 3,8-5,8, горючие сланцы – 9,5, антрацит – 2, мазут – 10,6-11,1.

Кислород (О₂) – высоким его содержанием характеризуются горючие массы растительного топлива. Содержащийся в горючей массе кислород снижает ее теплоту сгорания. Это обусловлено тем что:

— наличие кислорода в горючей массе топлива уменьшает процентное содержание в ней других веществ (водорода, углерода), обладающих высокой теплотой сгорания;

— кислород, входящий в состав горючей массы, находится в химическом соединении с углеродом и водородом в виде группы, т.е. С и Н₂ находятся в окисленном состоянии, что снижает количество тепла, выделяемого при их сгорании.

Содержание 1% кислорода в горючей массе топлива снижает теплоту сгорания на 26 ккал/кг. Твердое топливо с большим содержанием кислорода в горючей массе характеризуется большим выходом летучих веществ, легко зажигается и обладает высокой реакционной способностью.

Азот (N₂) – является внутренним балластом и не выделяет тепла в процессе горения. При сгорании топлива азот в продуктах сгорания содержится как в свободном виде, так и в виде окислов NO_X.

Сера (S) – содержится в топливе в виде органических соединений и колчедана. Кроме того, сера входит в состав топлива в виде сернистых солей – сульфатов (например, гипса CaSO₂), не способных гореть. Присутствие серы значительно снижает качество топлива, так как сернистые газы (SO₂ и SO₃, соединяясь с Н₂О, образуют H₂SO₄) разрушают металл котельного оборудования, попадая в атмосферу, вредно действуют на живые организмы. Поэтому сера – крайне нежелательный элемент для топлива. Чем больше в топливе серы, тем меньше его теплота сгорания.