Виды топлива
В качестве топлива в настоящее время в основном используют нефтепродукты и газ, однако по различным причинам могут представлять интерес и другие виды топлива.
Для оценки теплопроизводительности (количества теплоты, выделяемой при сгорании различных видов топлива) существуют две сравнительные величины:
· теплота сгорания условного каменноугольного топлива;
· низшая теплота сгорания.
Под единицей условного каменноугольного топлива (ЕУТ)понимают среднюю энергоемкость 1 кг каменного угля. Эта общепринятая международная величина составляет 29 400 кДж. Таким образом,
| 1 кг нефти | 1,44 ЕУТ |
| 1 м3 природного газа | 1,40 ЕУТ |
| 1 кг дров | 0,50 ЕУТ |
| 1 кг несортированного бурого угля | 0,26 ЕУТ |
| 1кВт•ч | 0,123 ЕУТ |
Под теплотой сгорания топлива понимают количество теплоты, высвобождающейся при сгорании определенного количества топлива. Высшая теплота сгорания представляет собой ее максимально возможное теоретическое значение. Отличающееся от него значение, которое всегда приводится в таблицах, - это теплота сгорания по низшему пределу (без учета теплоты конденсации водяных паров).
Водяные пары возникают при любом процессе горения, например, при сгорании метана:
СН4+2О2=>СО2+2Н2О.
Это означает, что в процессе сгорания топлива образуется водяной пар, который при остывании конденсируется. Низшая теплота сгорания меньше высшей теплоты сгорания на величину теплоты конденсации паров.
Низшая теплота сгорания - это количество теплоты, которое высвобождается при полном сгорании топлива, если водяной пар при этом остывает до точки росы, но не конденсируется. Высшая теплота сгорания топлива (с учетом конденсации паров - прим. ред.) используется в расчетах топлива.
Товарное топливо (используемое в ФРГ -прим. ред.) имеет следующие значения теплоты сгорания (QPH):
| Энергоноситель | QPH кДж |
| Топочный мазут EL | 42 700 на 1 кг |
| Топочный мазут М | 41 020 на 1кг |
| Топочный мазут S | 39 770 на 1 кг |
| Газойль (дизельное топливо) | 41 820 на 1кг |
| Каменный уголь (Рур) | 31 800 на 1кг |
| Доменный кокс | 28 900 на 1 кг |
| Газовый кокс | 29 300 на 1 кг |
| Бурый уголь в брикетах | 20 090 на 1 кг |
| Несортированный бурый уголь (Саксония) | 10 460 на 1 кг |
| Несортированный бурый уголь (Лаузиц) | 9 630 на 1 кг |
| Торф, воздушно-сухой | 15 490 на 1 кг |
| Городской газ | 16120на1м3 |
| Природный газ L | 31950на1м3 |
| Природный газ Н | 37 500на1м3 |
| Метан | 35880на1м3 |
| Пропан | 93 210на1м3 |
При этом одним из особенно важных с экономической точки зрения показателей является стоимость теплоты.Он отражает в конечном итоге стоимость 1 кВт • ч или 1 МДж. Расчет стоимости теплоты производится по следующей формуле:
Однако сам по себе этот результат мало о чем говорит, так как решающее значение с экономической точки зрения имеет то обстоятельство, в каком соотношении котел действительно способен преобразовать имеющуюся в топливе химическую энергию в тепловую. Отношение этих двух цифр между собой обозначается как коэффициент полезного действия котлоагрегата.
Стоимость полезной теплоты (или стоимость теплоты нетто) определяется по следующей формуле:
Стоимость полезной теплоты конкретно говорит о том, сколько в конечном итоге стоит производство 1 МДж или 1 кВт•ч.
При этом стоимость полезной теплоты будет, конечно, всегда выше общей стоимости теплоты, так как КПД котлоагрегата составляет меньше 100%. Современные котлы, работающие на технической воде, частично конденсируют водяные пары топочных газов (дыма), а поэтому их КПД по отношению к низшей теплоте сгорания получается больше 100%.
Чтобы понимать процессы, происходящие в котельном агрегате при испарении воды, необходимо подробнее рассмотреть свойства пара.
Пар
Если вода нагревается до температуры точки кипения и при этом продолжается подвод теплоты, то образуется пар.
Температура, при которойвода кипит, называется температурой кипения. Температура кипения зависит от давления и возрастает с его увеличением.