04.06.2015 Олимпиада

У нас вы можете скачать книгу Котлы тепловых электростанций и защита атмосферы. Учебное пособие С. Е. Беликов, В. Р. Котлер в fb2, txt, PDF, EPUB, doc, rtf, jar, djvu, lrf!

Из негорючих компонентов в состав газа входят азот N2 и диоксид углерода CO2. Основной характеристикой любого вида органического топлива является его теплота сгорания, то есть количество теплоты, выделяющейся при полном сгорании единицы массы для твердого и жидкого топлива или единицы объема для газа.

При этом предполагается, что продукты сжигания остались в газообразном состоянии. Иногда используют другую теплотехническую характеристику — высшую теплоту сгорания Qsr , но при этом в тексте обязательно уточняют, что речь идет именно о Qsr или HHV — higher heating value, в отличие от LНV — lower heating value — низшей теплоты сгорания. Высшая теплота сгорания всегда больше, чем низшая, так как она учитывает дополнительное количество теплоты, выделяющейся при конденсации водяных паров и охлаждении всех продуктов сгорания до исходной температуры.

Пересчет низшей теплоты сгорания на высшую и наоборот выполняется по следующей зависимости:. Другие характеристики топлив, отличающихся своим агрегатным состоянием, удобнее рассматривать отдельно для твердого, жидкого и газообразного топлива.

Твердое топливо включает в себя прежде всего различные угли антрацит, каменные и бурые угли , а также торф, сланцы и некоторые виды отходов как промышленных, так и твердых бытовых отходов — ТБО. К этому же виду топлива относится один из возобновляемых источников энергии — биотопливо, то есть древесина, отходы лесозаготовки, деревопереработки, целлюлозно-бумажного и сельскохозяйственного производства.

Преобладающим видом топлива для тепловых электростанций являются различные марки угля. В России прочно установилось деление углей на бурые самые молодые , каменные и антрациты старые угли с максимальной степенью углефикации. Бурые угли делятся по максимальной влагоемкости в расчете на беззольную массу Wafmax на 3 группы: В этих углях меньше по сравнению с каменными углями углерода и больше кислорода.

При сушке на воздухе бурые угли теряют механическую прочность и растрескиваются. Их недостатком является и повышенная склонность к самовозгоранию при хранении на складе. Если оставить в стороне коксующиеся угли, используемые, главным образом, в металлургическом производстве, то все энергетические угли можно расположить по степени снижения Vdaf: Замыкают этот ряд антрациты группы 1А, 2А и ЗА.

Приведенная выше классификация не учитывает каменные угли, подвергшиеся окислению в природных условиях, в период формирования угольных месторождений. Окисленные угли отличают пониженная высшая теплота сгорания на сухую и беззольную массу Qsdaf , а также потеря спекаемости.

Еще одна важная характеристика каменных углей — размер кусков. Поступивший на электростанцию уголь по этому показателю делится на следующие классы:.

Верхний предел мм распространяется только на угольные разрезы, то есть на предприятия с открытым способом добычи. Иногда на тепловые электростанции поступает уголь не прямо от добывающего предприятия, а после обогатительных фабрик.

При обогащении углей мокрым и сухим способами различают следующие продукты обогащения: С учетом этого можно по маркировке поступающего на ТЭС угля представить некоторые характеристики топлива, весьма важные как для надежности топливоподачи в пределах ТЭС, так и для сжигания в котельном цехе.

Заметную роль в организации топочного процесса играют характеристики минеральной части. Условно можно минеральную часть угля разделить на три группы:. Последняя группа минералов называется внутренней золой; она равномерно распределена по органической массе топлива. Первая группа минералов, в зависимости от равномерности их распределения по топливу, может быть источником как внутренней, так и внешней золы. Вторая группа минералов относится к внешней золе.

Еще одна важная деталь: Дело в том, что в состав минеральной части входят глинистые минералы, слюды, карбонаты, сульфаты и ряд других веществ. Все эти процессы при горении топлива приводят к значительному изменению состава и массы минеральных примесей. Таким образом, правильнее считать, что зола — твердый продукт реакций минеральной части топлива, образующийся при сжигании этого топлива. Многочисленные исследования показали, что при сжигании каменных углей минеральная масса обычно оказывается больше, чем зольность, а для малозольных бурых углей — меньше.

Поведение золы в топке в значительной степени определяет величина отношения оксидов кислотного характера к основным:. С учетом этого выражение золы углей Донбасса, большей части Кузнецкого, Подмосковного, Экибастузского и некоторых других бассейнов относят к кислым. Состав золы оказывает большое влияние на шлакующие свойства твердых видов топлива.

В условиях Российской Федерации газообразное топливо — это прежде всего природный газ, так как на долю России приходится почти треть всех разведанных запасов природного газа. Как уже отмечалось, газообразное топливо — смесь горючих и негорючих газов, содержащих небольшое количество примесей в виде водяного пара и пыли.

Кроме природного газа, на электростанции могут поставляться попутные и промышленные газы: Теплота сгорания отдельных газов и их массовая плотность приведены в табл. Значительно меньше в природном газе более тяжелых предельных и непредельных углеводородов.

Имеются месторождения с заметным содержанием токсичного и коррозионно-активного сероводорода H2S. В России к их числу относятся, например, Оренбургское и Астраханское месторождения. Использование такого газа на электростанциях возможно только после его очистки на газоперерабатывающих заводах. Попутные нефтепромысловые газы состоят из метана и других составляющих.

В этих газах значительно меньше СН4, но зато количество тяжелых углеводородов составляет уже десятки процентов. Количество и качество попутного газа зависят от состава сырой нефти и ее стабилизации на месте добычи только стабилизированная нефть считается подготовленной для дальнейшей транспортировки по трубопроводам или в танкерах. Средние характеристики попутных газов некоторых месторождений Российской Федерации приведены в табл.

Кроме природных и попутных газов, в промышленности иногда используют различные искусственные газы. Перед использованием в котлах доменный и коксовый газ должны быть очищены от пыли. В некоторых странах, не столь богатых природным газом, как Россия, существует целая отрасль промышленности, занятая производством генераторных газов, часто называемых синтез-газами.

Разработаны методы и создано оборудование для получения удобного при использовании в быту топлива путем газификации твердых органических топлив: Такой газ, в отличие от низкокалорийного, можно использовать не только на месте получения, но и транспортировать на некоторое расстояние. Состав генераторного газа определяется исходным топливом и технологией его газификации. Однако в условиях российской действительности, при сравнительно низких ценах на природный газ, все виды генераторного газа оказываются неконкурентоспособны по сравнению с природным газом.

Тем не менее в некоторых случаях при отсутствии вблизи объекта газовых магистралей или необходимости утилизировать содержащие органические вещества отходы производства , практикуют установку газификаторов с воздушным или паровоздушным дутьем для получения газовой смеси, содержащей Н2, СО и небольшое количество углеводородов, что позволяет обеспечить газообразным топливом отопительные котлы с автоматизированными горелками и высоким КПД.

Во второй половине прошлого века в промышленном масштабе было налажено производство СПГ — сжиженного природного газа. Это фактически новый вид топлива, который на первой и последней стадиях своего существования является газом, но при транспортировке и хранении ведет себя как жидкое топливо обеспечивая тем самым широкий рынок для реализации на огромных территориях, куда невозможно или нецелесообразно тянуть газовую магистраль.

После регазификации на месте потребления СПГ не теряет свойств, характерных для обычного природного газа. Понятно, что при такой температуре хранить и перевозить СПГ приходится в специальных криогенных емкостях. Стоимость таких установок достаточно высока, однако цена сжиженного природного газа существенно ниже стоимости аналогичного продукта — сжиженного углеводородного газа, более известного под названием пропан-бутановой смеси.

Сырьем для получения пропан-бутановых смесей, широко используемых пока что только в жилищно-бытовом секторе, является, главным образом, попутный газ нефтедобычи. Другой источник сжиженного газа — нефтеперерабатывающие заводы НПЗ , на которые поступает сырая нефть, содержащая сжиженные нефтяные газы.

Теплота сгорания этого топлива и другие его характеристики зависят от соотношения между содержанием бутана и пропана. Жидкое топливо — это, как правило, продукт переработки сырой нефти хотя в некоторых странах освоена технология получения жидкого топлива из угля, сланцев или других органических веществ. Сырая нефть является смесью органических соединений, а также некоторого количества сернистых и азотных соединений, парафинов и смол.

После переработки сырой нефти на НПЗ получаются легкие сорта топлива: Эти виды топлива используются, главным образом, на транспорте, в коммунально-бытовом секторе и в двигателях внутреннего сгорания различных промышленных предприятий. Затем на НПЗ получают топочные мазуты, которые являются тяжелыми крекинг-остатками или смесями крекинг-остатков с мазутами прямой перегонки. Помимо высокой вязкости и плюсовой температуры застывания, в топочных мазутах допускается более высокое содержание механических примесей, серы и воды.

Топочные мазуты поступают на тепловые электростанции и крупные котлы промышленных котельных. В соответствии с Российскими стандартами на электростанции поставляются мазуты марок 40 и Уровень сернистости зависит, главным образом, от содержания серы в исходной нефти: Из других характеристик мазута существенное значение имеют также зольность, влажность и плотность мазута.

Зольность, как и в случае с сернистостью, зависит от содержания минеральных примесей в исходной нефти. При ее переработке эти примеси концентрируются, главным образом, в мазуте. Тем не менее золовой остаток при сжигании мазута настолько мал, что золоочистка дымовых газов на мазутных котлах, как правило, не требуется. Особенностью золы мазута является наличие в ней ванадия. При сгорании мазута часть компонентов его золы возгоняется, а затем конденсируется на конвективных поверхностях нагрева.

На эти первичные отложения осаждаются твердые или расплавленные частицы золы, а также сажевые и коксовые частицы, создавая прочные, прилипающие к трубам загрязнения. Трудноудаляемые отложения, содержащие оксиды ванадия, никеля, железа и натрия, ухудшают теплопередачу, нарушают температурный режим и повышают аэродинамическое сопротивление конвективных поверхностей нагрева.

На поверхностях нагрева с температурой металла ниже точки росы образуется пленка серной кислоты, на которую также осаждаются твердые частицы золы и кокса. Но в процессе слива мазута из цистерн и хранения его в мазутных резервуарах влажность мазута увеличивается за счет пара, который используется для поддержания нужной температуры подробнее см. При повышении температуры относительная плотность мазутов уменьшается и может быть рассчитана по формуле.

Еще две характеристики мазута представляют интерес при эксплуатации мазутного хозяйства: Температурой вспышки называют температуру, при которой пары мазута в смеси с воздухом вспыхивают при контакте с открытым пламенем. У разных марок мазута температура вспышки меняется в широком диапазоне.

При выборе схемы подогрева мазута следует учитывать температуру вспышки, чтобы не допустить пожароопасной ситуации. Тепловая электростанция на твердом топливе, как правило, имеет угольный склад, на который топливо поступает обычно по железной дороге от места его добычи рис. В редких случаях, при размещении ТЭС непосредственно вблизи шахты или угольного разреза, топливо на ТЭС может подаваться с помощью ленточных конвейеров.

Использование для этих целей подвесной канатной дороги или гидротранспорта встречается в России чрезвычайно редко. Для разгрузки угольных вагонов на современных электростанциях используют вагоноопрокидыватели производительностью более тысячи тонн угля в час. Объем топливного склада зависит от надежности и регулярности поставок угля на ТЭС, а также от мощности ТЭС, точнее — от максимального расхода топлива.

Для разгрузочных работ и перемещения угля на тракт топливоподачи топливные склады оборудуют необходимыми механизмами: Условия хранения топлива на складах определяются характеристиками угля: Для предупреждения этого явления используют уплотнение топливных штабелей с помощью бульдозеров.

В некоторых случаях гладкоукатанные откосы штабеля покрывают специальным лаком, а его поверхность — отработавшим маслом. При складировании сухих углей приходится принимать меры для ограничения их пыления. Известны случаи, когда вокруг топливного склада высаживали защитную лесополосу. Для подачи угля со склада или непосредственно с места разгрузки в бункеры котельного цеха используют обычно конвейеры с резиновыми лентами. По пути к этим бункерам уголь проходит через дробильное помещение, так как мельницы, установленные в котельном цехе, не приспособлены к измельчению крупных кусков топлива.

При одноступенчатом дроблении максимальный размер поступившего на ТЭС угля с — мм уменьшается до 15—60 мм. Для некоторых видов твердого топлива антрацитовый штыб, торф, отсевы каменных углей дробилки на тракте топливоподачи вообще не требуются. Технологическая схема паротурбинной электростанции на минеральном топливе: Для того чтобы не перегружать дробилки углем, который не содержит крупных кусков, перед дроблением устанавливают грохоты. Это снижает расход электроэнергии на дробление и уменьшает вероятность замазывания дробилок наиболее мелкими а значит — более влажными частицами топлива.

Подготовленная на тракте топливоподачи дробленка поступает в бункер сырого угля БСУ , расположенный непосредственно в котельном цехе. Обычно БСУ выполняют бетонными с железненными поверхностями или металлическими, с гладкой внутренней поверхностью для обеспечения полного их опорожнения при срабатывании топлива.

При работе ТЭС на влажных углях, обладающих низкими сыпучими свойствами, бункер выполняется с крутонаклонными, а иногда даже с вертикальными стенками. Вторым средством для устранения сводообразования и зависания влажного топлива в бункерах является увеличение выходного отверстия. Причем увеличение размеров только по направлению движения питателя сырого угля не дает желаемого эффекта. Поэтому для особо влажных бурых углей иногда применяют специальные комбинированные питатели сырого угля.

Питатели сырого угля не только подают твердое топливо из бункера в размольное устройство, но и регулируют подачу топлива.

Конструкции питателей сырого угля ПСУ могут быть самыми разными, но наибольшее распространение получили ленточные и скребковые ПСУ. Подача топлива на ленточных питателях регулируется положением плоского шибера, изменяющего высоту слоя топлива на ленте, или изменением скорости движения самой ленты. Достоинством ленточных ПСУ является возможность подачи топлива от бункера к мельнице на значительное расстояние. Скребковые питатели устроены по-другому: Подача топлива, как и в случае ленточных питателей, регулируется шиберами, влияющими на толщину слоя, или плавным изменением скорости движения скребков.

От питателей сырого угля к мельницам топливо поступает по течкам, которые также могут создать трудности для бесперебойной подачи топлива в котел. На современных котлах молотковые и среднеходные мельницы см. В таких случаях на течках рекомендуется последовательно устанавливать две мигалки с принудительным открытием. После течки дробленый уголь попадает в мельницу впрочем, в некоторых случаях, при работе на высоковлажных углях, мельнице предшествует подсушивающее устройство, в котором за счет теплоты газа или газо-воздушной смеси испаряется часть влаги топлива.

Но прежде чем будет дано описание различных типов мельниц, нужно познакомиться с основными характеристиками угольной пыли. Физические свойства угольной пыли значительно отличаются от свойств исходного угля. Смесь угольной пыли с воздухом обладает высокой подвижностью и может легко перемещаться по трубопроводам на значительные расстояния.

Но со временем пыль слеживается, уплотняется, в результате чего её насыпной вес увеличивается. Полученная в результате размола угольная пыль состоит из отдельных пылинок разной величины. Размер самых мелких пылинок близок к нулю, а самых крупных — может быть различным. При сжигании бурых углей с высоким выходом летучих допускается, чтобы самые крупные частицы имели размер до — мкм. С другой стороны, при сжигании антрацита или тощих углей с малым выходом летучих максимальный размер угольных частиц не должен превышать — мкм.

За рубежом обычно крупность пыли оценивается по проходу через сито с определенным числом отверстий на 1 дюйм mesh. Сравнение отечественных и зарубежных характеристик тонкости угольной пыли приведено в табл. Представление о фракционном составе угольной пыли дает зерновая характеристика, которую легко получить, зная остаток на нескольких ситах.

Уравнение зерновой характеристики имеет вид:. Коэффициенты b и n определяются опытным путем. Важнейшим параметром твердого топлива при его размоле является коэффициент размолоспособности Кло. Этот коэффициент является отношением расхода электроэнергии при размоле угля, принятого за эталон, к расходу электроэнергии при размоле данного угля.

Конечно, размол сравниваемых топлив производится от одинаковой крупности до одной и той же тонкости помола. В России в качестве эталонного топлива принят достаточно твердый уголь типа антрацит, поэтому практически все угли имеют Кло больше 1,0.

Сита для рассевки угольной пыли по американскому стандарту ASTM. Зарубежные специалисты для оценки размолоспособности углей обычно используют коэффициент Хардгроу.

Соотношение между этим показателем и Кло приведено на рис. Именно здесь благодаря мощному тепловому потоку от сгорания органического топлива начинается собственно процесс парообразования. При однократном прохождении через топочные экраны испаряется не вся вода: Доля пара в данной смеси паросодержание характеризует тепловую нагрузку испарительной поверхности нагрева. Величину, обратную этой доле, принято называть кратностью циркуляции К.

В объеме барабана происходит разделение сепарация воды и пара подробнее см. Пар выходит во входной коллектор пароперегревателя, а котловая вода вновь попадает в опускные трубы циркуляционного контура. Схема барабанного котла с естественной циркуляцией, работающего на пылевидном топливе: Подробнее о закономерностях естественной циркуляции рассказано в главе 6, посвященной гидродинамике водопарового тракта котельной установки.

Для повышения надежности циркуляции на барабанных котлах повышенного давления 17—18 МПа применяют принудительное движение пароводяной смеси в топочных экранах рис. Как показано на приведенных схемах, котел с принудительной циркуляцией controlled circulation отличается от котла с естественной циркуляцией natural circulation рис. Прямоточные котлы отличаются от котлов с естественной и принудительной циркуляцией отсутствием барабана и однократным движением нагреваемой среды через испариВ.

Схема движения воды и водяного пара: По мере повышения давления в водопаровом тракте котла сокращается испарительная зона котла, и после достижения критического давления в котле остаются практически только экономайзерная и пароперегревательная части, а между ними сохраняется только зона фазового перехода. Для таких котлов используют новый термин: Большое значение имеет конфигурация котла, то есть взаимное расположение радиационных и конвективных поверхностей нагрева.

Чаще всего встречаются котлы с П-образной компоновкой, когда топочная камера является первым газоходом обычно с восходящим движением продуктов сгорания , а конвективные поверхности нагрева располагаются во втором, опускном газоходе рис. Топочную камеру с конвективной шахтой соединяет горизонтальный газоход, в котором обычно размещаются конвективные пакеты пароперегревателя или промпароперегревателя при наличии в тепловой схеме энергоблока промежуточного перегрева пара.

Важным достоинством такой компоновки является нижнее расположение мест ввода топлива в котел и выхода дымовых газов. Это позволяет расположить тягодутьевые механизмы и размольные устройства пылеугольных котлов на нулевой отметке. Эти повороты ухудшают омывание поверхностей нагрева, а на крупных котлах приводят к значительной неравномерности температуры продуктов сгорания по высоте горизонтального газохода.

Для лучшего омывания поверхностей нагрева в котлах с П-образной компоновкой, как правило, устанавливают аэродинамический выступ на заднем экране. Такое решение увеличивает сечение а следовательно — снижает скорость запыленных дымовых газов в конвективной шахте, что уменьшает интенсивность износа труб пароперегревателя и экономайзера, расположенных в этой части котла. Для высокозольных углей например, для экибастузского угля такое решение было оправданным, хотя металлоемкость Т-образных котлов выше, чем у котлов с другой компоновкой.

Дополнительными преимуществами котлов с Т-образной компоновкой можно считать уменьшение высоты выходного окна топки что улучшает температурный режим труб пароперегревателя , а также возможность использовать глубоковыдвижные обдувочные аппараты ограниченной длины благодаря уменьшению ширины котла. Примерно в те же годы европейские котлостроительные фирмы, преследуя ту же цель снижение износа конвективных поверхностей , а также стараясь сократить размеры котельной ячейки, стали выпускать котлы башенного типа, в которых практически все конвективные поверхности нагрева кроме регенеративного воздухоподогревателя располагались непосредственно над топочной камерой.

Такая компоновка, безусловно, требует существенного увеличения высоты главного корпуса, внутри которого устанавливается котельный агрегат рис. Но зато, наряду с уменьшением площади, удается обеспечить равномерное омывание конвективных поверхностей нагрева благодаря отсутствию поворотов, неизбежных при П— и Т-образных компоновках.

Кроме того, подъемное движение продуктов сгорания несколько снижает газовое сопротивление. Правда, для мощных котлов башенного типа, сооружаемых в Европе, Японии и Южной Корее в последние годы, пришлось всё же после башенного котла выполнять опускной, свободный от поверхностей нагрева газоход, так как регенеративный воздухоподогреватель, дымосос и газоочистное оборудование могли быть установлены только на нулевой отметке. Еще один вариант компоновки котельной установки — U-образный котел с топкой инвертного типа рис.

Такие котлы сравнительно небольшой мощности устанавливали в Европе и США еще в первой половине прошлого века. Верхнее расположение регенеративного воздухоподогревателя позволяло существенно сократить протяженность воздушных коробов до горелок, а факел очень хорошо заполнял топочную камеру.

При повышении мощностей котлов всё более ощутимыми становились недостатки такой компоновки: В последние десятилетия котлостроительные заводы практически прекратили выпуск таких котлов, но внезапно интерес к ним снова возродился.

Так, например, некоторые европейские котлостроительные фирмы при сжигании малореакционных углей тощих или антрацитов удачно используют плечевые топки рис. При сжигании твердого топлива в большинстве случаев нижняя часть топки представляет собой холодную воронку, в которой расплавленные в ядре горения золовые частицы охлаждаются до нужной температуры. Такие топки — с твердым шлакоудалением ТШУ — используют при сжигании бурых и большинства каменных углей.

Но для небольшой группы углей с малым выходом летучих антрациты и тощие угли часто применяют топки с жидким шлакоудалением ЖШУ. В таких топках вместо холодной воронки устанавливают слабонаклонный под. Трубы пода и нижней части топочной камеры покрывают шипами, на которые наносят огнеупорную массу.

Всё это приводит к появлению пленки жидкого шлака, образовавшегося из минеральной массы угля. Шлак вытекает через летку в нижней части пода и гранулируется в шлаковой ванне. О целесообразности использования и конструктивных особенностях топок с жидким шлакоудалением подробнее рассказано в последующих разделах.

Газомазутные котлы не нуждаются в холодной воронке: Конструкция конвективных поверхностей нагрева учитывает отсутствие золовых частиц в дымовых газах.

Легче решаются проблемы очистки дымовых газов особенно при сжигании природного газа, когда в топливе отсутствуют серосодержащие вещества. В конструкции конвективных поверхностей нагрева угольных котлов необходимо учитывать наличие в дымовых газах золовых частиц, которые создают проблемы загрязнения и или износа труб пароперегревателя и экономайзера.

За пылеугольным котлом обязательно должен быть установлен золоуловитель например, электрофильтр , а в некоторых случаях. Для преодоления аэродинамического сопротивления конвективных поверхностей нагрева, а также аппаратов для очистки дымовых газов, котельная установка оборудуется дымососом или дымососами. Исключение составляют только небольшие водогрейные котлы башенного типа, работающие обычно на природном газе. У таких котлов типа ПТВМ эвакуация дымовых газов из топочной камеры осуществляется за счет самотяги рис.

Состав и основные характеристики органического топлива Первичным источником энергии, который используется на тепловых электростанциях, является ископаемое топливо органического происхождения. Горючие вещества, входящие в состав топлива, — углерод С, водород Н и сера S за исключением небольшой части серы, содержащейся в минеральной массе топлива — сульфатная сера. Кроме горючих веществ, в состав топлива входят кислород О поддерживает горение, но теплоты не выделяет и азот N не участвующий в реакциях горения инертный газ.

Кислород и азот иногда называют внутренним балластом топлива, в отличие от внешнего балласта, к которому относят золу и влагу. Влага топлива W подразделяется на внешнюю и гигроскопическую.

Если пойти еще дальше и исключить золу точнее — минеральную массу , то можно получить состав горючей массы топлива: Следовательно, можно рассматривать еще и органическую массу топлива, которая не содержит серы колчеданной: Для пересчета состава топлива, величины выхода летучих и теплоты сгорания с одной массы топлива на другую необходимо воспользоваться коэффициентами пересчета, приведенными в табл.

Некоторые особенности при пересчете характеристик топлива возникают при использовании сланцев, имеющих повышенное содержание карбонатов. При полном сгорании с теоретически необходимым количеством окислителя эти компоненты выделяют разное количество теплоты: Следует учитывать, что углерод составляет большую часть рабочей массы топлива: Водорода в топливе меньше, но он отличается очень высокой теплотой сгорания.

Следовательно, сера не представляет существенной ценности как горючий элемент, а вот проблемы, связанные с наличием SO2 в продуктах сгорания, — весьма существенны. Газ, в отличие от них, — механическая смесь нескольких компонентов. В природном газе большинства месторождений основной составляющей является метан — СН4, количество которого колебВ.

Кроме метана, в составе природного газа обычно имеются более тяжелые углеводороды: Газ некоторых месторождений, кроме углеводородов, содержит и другие горючие компоненты: Из негорючих компонентов в состав газа входят азот N 2 и диоксид углерода CO2. Основной характеристикой любого вида органического топлива является его теплота сгорания, то есть количество теплоты, выделяющейся при полном сгорании единицы массы для твердого и жидкого топлива или единицы объема для газа.

В расчетах чаще всего используют низшую теплоту сгорания Qir — количество теплоты, образовавшейся при сжигании 1 кг угля или мазута, а при сжигании газообразного топлива — 1 м3 этого газа. При этом предполагается, что продукты сжигания остались в газообразном состоянии. Иногда используют другую теплотехническую характеристику — высшую теплоту сгорания Qsr , но при этом в тексте обязательно уточняют, что речь идет именно о Q sr или HHV — higher heating value, в отличие от LНV — lower heating value — низшей теплоты сгорания.

Высшая теплота сгорания всегда больше, чем низшая, так как она учитывает дополнительное количество теплоты, выделяющейся при конденсации водяных паров и охлаждении всех продуктов сгорания до исходной температуры. Пересчет низшей теплоты сгорания на высшую и наоборот выполняется по следующей зависимости: Другие характеристики топлив, отличающихся своим агрегатным состоянием, удобнее рассматривать отдельно для твердого, жидкого и газообразного топлива.

Твердое топливо Твердое топливо включает в себя прежде всего различные угли антрацит, каменные и бурые угли , а также торф, сланцы и некоторые виды отходов как промышленных, так и твердых бытовых отходов — ТБО. К этому же виду топлива относится один из возобновляемых источников энергии — биотопливо, то есть древесина, отходы лесозаготовки, деревопереработки, целлюлозно-бумажного и сельскохозяйственного производства.

Преобладающим видом топлива для тепловых электростанций являются различные марки угля. В России прочно установилось деление углей на бурые самые молодые , каменные и антрациты старые угли с максимальной степенью углефикации.

Бурые угли делятся по максимальной влагоемкости в расчете на беззольную массу W max на 3 группы: В этих углях меньше по сравнению с каменными углями углерода и больше кислорода. При сушке на воздухе бурые угли теряют механическую прочность и растрескиваются. Их недостатком является и повышенная склонность к самовозгоранию при хранении на складе. Если оставить в стороне коксующиеся угли, используемые, главным образом, в металлургическом производстве, то все энергетические угли можно расположить по степени снижения Vdaf: Замыкают этот ряд антрациты группы 1А, 2А и ЗА.

Приведенная выше классификация не учитывает каменные угли, подвергшиеся окислению в природных условиях, в период формирования угольных месторождений. Окисленные угли отличают пониженная высшая теплота сгорания на сухую и беззольную массу Qsdaf , а также потеря спекаемости. Еще одна важная характеристика каменных углей — размер кусков. Поступивший на электростанцию уголь по этому показателю делится на следующие классы: Верхний предел мм распространяется только на угольные разрезы, то есть на предприятия с открытым способом добычи.

Иногда на тепловые электростанции поступает уголь не прямо от добывающего предприятия, а после обогатительных фабрик. При обогащении углей мокрым и сухим спосо В. С учетом этого можно по маркировке поступающего на ТЭС угля представить некоторые характеристики топлива, весьма важные как для надежности топливоподачи в пределах ТЭС, так и для сжигания в котельном цехе. Заметную роль в организации топочного процесса играют характеристики минеральной части.

Условно можно минеральную часть угля разделить на три группы: Последняя группа минералов называется внутренней золой; она равномерно распределена по органической массе топлива.

Первая группа минералов, в зависимости от равномерности их распределения по топливу, может быть источником как внутренней, так и внешней золы. Вторая группа минералов относится к внешней золе. Еще одна важная деталь: Дело в том, что в состав минеральной части входят глинистые минералы, слюды, карбонаты, сульфаты и ряд других веществ. Все эти процессы при горении топлива приводят к значительному изменению состава и массы минеральных примесей.

Таким образом, правильнее считать, что зола — твердый продукт реакций минеральной части топлива, образующийся при сжигании этого топлива. Многочисленные исследования показали, что при сжигании каменных углей минеральная масса обычно оказывается больше, чем зольность, а для малозольных бурых углей. Поведение золы в топке в значительной степени определяет величина отношения оксидов кислотного характера к основным: Угли Канско-Ачинского бассейна, торф, сланцы имеют золу, которая относится к основным К1,0.

Газообразное топливо В условиях Российской Федерации газообразное топливо — это прежде всего природный газ, так как на долю России приходится почти треть всех разведанных запасов природного газа. Как уже отмечалось, газообразное топливо — смесь горючих и негорючих газов, содержащих небольшое количество примесей в виде водяного пара и пыли.

Кроме природного газа, на электростанции могут поставляться попутные и промышленные газы: Значительно меньше в природном газе более тяжелых предельных и непредельных углеводородов. Имеются месторождения с заметным содержанием токсичного и коррозионно-активного сероводорода H2S. В России к их числу относятся, например, Оренбургское и Астраханское месторождения. Использование такого газа на электростанциях возможно только после его очистки на газоперерабатывающих заводах.

Попутные нефтепромысловые газы состоят из метана и других составляющих. В этих газах значительно меньше СН 4, но зато количество тяжелых углеводородов составляет уже десятки процентов. Количество и качество попутного газа зависят от состава сырой нефти и ее стабилизации на месте добычи только стабилизированная нефть считается подготовленной для дальнейшей транспортировки по трубопроводам или в танкерах.

Средние характеристики попутных газов некоторых месторождений Российской Федерации приведены в табл. Состав и плотность попутных газов Таблица 2. Состав и плотность промышленных газов Кроме природных и попутных газов, в промышленности иногда используют различные искусственные газы. Перед использованием в котлах доменный и коксовый газ должны быть очищены от пыли. В некоторых странах, не столь богатых природным газом, как Россия, существует целая отрасль промышленности, занятая производством генераторных газов, часто называемых синтез-газами.