14 сентября, 2011 
admin Учеб. пособие Е.А. Блинов ТОПЛИВО И ТЕОРИЯ ГОРЕНИЯ
Топливо, топки и котельные установки
ОГЛАВЛЕНИЕ книги Котельные установки
Глава I
ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ТОПЛИВА
§ 3. КОКС И ЛЕТУЧИЕ ВЕЩЕСТВА
Если твердое топливо нагревать без доступа воздуха, то оно
распадается на две части: летучие вещества и твердый остаток —
кокс (рис. 4). В летучие вещества переходят испаряющаяся из
топлива влага, кислород, азот в виде сложных соединений с
другими элементами, летучая сера, водород как в чистом виде, так и
в соединениях с углеродом в виде различных углеводородов. В
коксе остаются часть углерода и зола. Практически процесс
коксования идет несколько сложнее, и в твердом остатке, кроме
углерода и золы, обнаруживаются и другие элементы, но в
незначительном количестве. Лабораторное определение выхода летучих
должно проводиться в строго определенных стандартных
условиях, иначе нельзя получить сравнимых величин.
Навеску топлива в 1 г помещают в фарфоровый или
кварцевый тигель, перекрывающийся крышкой, чтобы предотвратить
горение навески Тигель помещают в электропечь, где и
выдерживают в продолжении 7 мин. при температуре 850°. Убыль веса,
выраженная в процентах к весу навески топлива, после
вычитания содержания влаги топлива в процентах и дает значение выхо-
выхода горючих летучих.
Количество летучих в топливе обозначается аналогично с
составом топлива в процентах к весу рабочего топлива или горючей
массы и пр. (Vp, Vх и т. д.).
В составе летучих веществ и кокса находится горючие
элементы, поэтому каждая из двух частей топлива горит, но условия их WP
QP
сжигания весьма различны. Характеристика топлива по выходу
летучих накладывает отпечаток на конструкцию топки и методы
ее эксплуатации. При сжигании в топках твердого кускового
топлива процесса выхода летучих в его чистом виде не происходит,
так как к топливу все время подводятся новые порции воздуха;
однако свежезаброшенное топливо в первую очередь начинает по
большей части бурно газифицировать, и затем процессы горения
и газификации идут одновременно. Если, например, взять дрова —
топливо с очень высоким выходом летучих (более 80% от веса
топлива), то при сжигании их на колосниковой
решетке конструктор должен озаботиться
должным развитием объема топочного
пространства, в котором будут сгорать горючие летучие
вещества (рис. 12). Весь воздух, требующийся
для горения как кокса на решетке, так и
летучих веществ в топочном пространстве,
подводится обычно через поддувало и колосниковую
решетку. Таким образом, значительная часть
воздуха, направляясь в топочное пространство,
пройдет через «колосники и слой топлива
транзитом. Этот воздух будет охлаждать колосники
и лежащий на них слой топлива, поэтому при
сжигании дров колосники не будут сильно
нагреваться и могут быть простой формы.
Совершенно иная картина получается при сжигании
антрацита— топлива с минимальным выходом летучих (около 4%).
В этом случае через слой топлива почти не требуется пропускать
транзитного воздуха для сжигания летучих веществ и не будет
наблюдаться того охлаждения слоя, которое получалось при
дровах. В результате этого колосники при сжигании антрацита сильно
греются и часто перегорают.
Свойство топлива распадаться при нагревании на летучие
вещества и твердый осадок (кокс) используется в промышленности
для получения угля из дерева, кокса из каменного угля и торфа.
Особенно большое значение имеет спекающийся кокс каменного
угля, так как он обладает большой механической прочностью и
используется в доменных печах и вагранках.
Однако не всякий уголь дает кокс в виде плотных и
монолитных брусков. Имеется целый ряд ископаемых топлив, дающих в
процессе перегонки кокс в виде сыпучего горошка; такое топливо,
если оно к тому же имеет незначительный выход летучих, а
следовательно, из него невозможно получить большое количество
смолы или других продуктов перегонки, идет на цели сжигания
и называется энергетическим.
Необходимо особо подчеркнуть, что принципиально наиболее
рациональным использованием ископаемого топлива, запасы
торого вообще ограничены, является предварительная его сухая
перегонка с получением побочных высокоценных продуктов и
затем уже сжигание. Практически пока это положение выполняется
Преимущественно в отношении топлива с повышенным процентом
выхода летучих.
Образцами энергетического топлива являются антрациты и
тощие угли, обладающие рассыпающимся коксом при малом
выходе летучих, но в то же время выделяющие большое количество
тепла при их сжигании. Указанные выше разновидности коксовой
массы — спекающаяся и сыпучая — являются как бы границами
дчя промежуточных стадий коксуемости. Например, имеются угли,
кокс которых слипается, но легко разрушается от незначительных
усилий, у других углей кокс принимает вспученную форму с
вливанием только внешних поверхностей и т. п. Характер кокса
топлива играет большую роль в топочных процессах. Если
сжигается на колосниковой решетке топливо, кокс которого
распадается на мелкие частицы (примером может служить тощий уголь), то
такое топливо может давать большой вынос несгоревших
мельчайших частиц кокса в котельные газоходы, где температурные
условия уже таковы, что сгореть эти частички не смогут, а будут
уноситься в дымовую трубу или осаждаться в нижних частях
газоходов и в дальнейшем удаляться вместе с золой. Наоборот, топливо,
дающее спекающийся кокс, образует при сжигании сверху слоя
корочку, предохраняющую от уноса мелкие частицы. В топках,
сильно форсируемых, т. е. выделяющих большое количество
калорий на квадратной единице площади горения, вследствие больших
скоростей воздуха и газов, проходящих через слой топлива, унос
особенно велик. Сюда относятся паровозные топки, при
эксплуатации которых иногда к углю, имеющему сыпучий кокс,
прибавляют небольшое количество спекающегося угля. Например, к
подмосковному углю добавляют донецкий уголь марки ПЖ или ПС.
Спекающийся уголь сжигают также в кузнечных горнах;
получающаяся сверху корка способствует образованию в очаге
равномерно распределенных высоких температур.
Опубликовано в рубрике 
