Состав и теплотехнические характеристики топлива

В настоящее время считается общепризнанным, что все виды естественного твёрдого топлива представляют собой различные стадии геологического старения и тех же первичных углеобразований, которыми являются растительные и животные организмы. По исходной углеобразующей массе различают два вида углей: гумусового типа и сапропелевого типа. Исходным углеобразующим веществом явилось межклеточное вещество лигнин. Под слоем воды (без доступа воздуха) это вещество подвергалось различным биохимическим преобразованиям, в результате которых содержание углерода росло, а содержание водорода, кислорода и азота уменьшалось. Первая стадия этих процессов называется оторфенением, в результате которого образовалась масса бурого цвета – торф. В результате дальнейшей углефикации образуются бурые угли, каменные угли и антрациты. Угли сапропелевого типа образуются из одноклеточных животных организмов. Считается, что исходное вещество – сапропель – соответствует торфяной стадии углей гумусового типа. Дальнейший процесс углефикации происходил аналогично углям второго типа. Угли гумусового типа характеризуются меньшим содержанием водорода и более высокой теплотой сгорания.

Нефть и природный газ произошли из белков растительных и животных организмов. Образование этих видов топлива происходило одновременно, затем природный газ перемещался на большие расстояния, образуя газовые месторождения.

Состав любого топлива условно делится на две части: на горючую массу и балласт. В состав горючей части топлива входят пять химических элементов: углерод, водород, сера, азот, кислород. В состав балласта: влага и минеральные вещества.

1.1 Определение состава рабочей массы твёрдого топлива при изменении его влажности от 0 до 200 %

Расчетные характеристики твёрдого топлива приведены в таблице 1.1.

Таблица 1.1

, %	, %	, %	, %	, %	, %	, %	, %	, кДж/кг
	21,8	1,5	1,5	49,3	3,6		8,3

Пересчёт элементарного химического состава рабочей массы твёрдого топлива при изменении его влажности производится по формуле:

, (1.1)

где – значение любого компонента в составе рабочей массы при ;

– значение любого компонента в составе рабочей массы при .

Элементарный химический состав рабочей массы топлива при изменении его влажности от 0 до 200 % приведены в таблице 1.2.

Таблица 1.2

Состав топлива, %	Искомый состав рабочей массы топлива
	0 %	50%	100 %	150 %	200 %
		6,5		19,5
	25,06	23,43	21,80	20,17	18,54
	3,45	3,22	3,00	2,78	2,55
	56,67	52,98	49,30	45,62	41,93
	4,14	3,87	3,60	3,33	3,06
	1,15	1,07	1,00	0,93	0,85
	9,54	8,92	8,30	7,68	7,06

1.2 Определение состава рабочей массы газообразного топлива при изменении его влагосодержания от 0 до 60 г/м³

Состав сухого газообразного топлива приведен в таблице 1.3.

Таблица 1.3

, %	, %	, %	, %	и более тяжелые, %	, %	, %	, кДж/м3
92,8	3,9	1,1	0,4	0,1	1,6	0,1

Пересчёт элементарного химического состава рабочей массы газообразного топлива при изменении его влагосодержания производится по формуле:

, (1.2)

где – процентное содержание водяного пара в топливе;

– значение любого компонента в составе сухой массы топлива;

– значение любого компонента во влажном топливе.

Содержание водяного пара в газе определяется по следующей формуле:

, (1.3)

где – влагосодержание топлива, г/м³.

Элементарный химический состав рабочей массы газообразного топлива при изменении его влажности приведён в таблице 1.4.

Таблица 1.4

Состав топлива, %	Искомый состав рабочей массы газообразного топлива
, г/м3
		1,23	2,43	3,60	4,74	5,86	6,95
	92,8	91,66	90,55	89,46	88,40	87,36	86,35
	3,9	3,85	3,81	3,76	3,72	3,67	3,63
	1,1	1,09	1,07	1,06	1,05	1,04	1,02
	0,4	0,40	0,39	0,39	0,38	0,38	0,37
	0,1	0,10	0,10	0,10	0,10	0,09	0,09
	1,6	1,58	1,56	1,54	1,52	1,51	1,49
	0,1	0,10	0,10	0,10	0,10	0,09	0,09