Горение водянистого горючего

На процесс сжигания водянистого горючего оказывают влияние и другие свойства: зольность, содержание воды и, в особенности, содержание серы. Принципиальное значение имеют также температура вспышки и температура застывания. Теплота сгорания разных марок водянистого горючего составляет, обычно, 39,8-41,9 МДж/кг (9500-10000 ккал/кг).

Исходя из убеждений обеспечения надежной работы топливной аппаратуры и котельной установки в целом, самое подходящее жидкое горючее, непременно, — дизельное, теплота сгорания которого — 10 180 ккал/кг. В большинстве его видов фактически нет механических примесей, а содержание серы даже в томных марках дизельного горючего не превосходит 0,5 %. Благодаря этому не появляется заморочек с коррозией поверхностей нагрева котлов и загрязнением атмосферы сернистым ангидридом. Очень принципиальные плюсы дизельного горючего — низкая температура застывания и не плохое распыливание в топках водогрейных котлов.

В неких европейских странах все виды котельного горючего делят на дистилляционные (в русской практике — печное горючее) и остаточные (мазут). Печное горючее получают при тепловом и каталитическом крекинге нефтепродуктов. Оно применяется приемущественно для отопления построек, также на жд транспорте и в индустрии. В Англии печное горючее именуют «бытовым», во Франции — «легким», в США — «форсуночным». Деление печного горючего на сорта делается зависимо от его вязкости, которая почти во всем определяет предназначение горючего и более подходящий тип форсунки.

Полностью применимы для использования в маленьких отопительных котлах и легкие сорта мазута, сначала — флотские: Ф5 и Ф12. К принципиальным плюсам этих марок водянистого горючего можно отнести невысокую вязкость: у Ф5, к примеру, при температуре 50 °С она не превосходит 5 градусов условной вязкости (°ВУ}. Не считая того, флотские мазуты отличаются низкими температурой застывания (-5°С), зольностью (менее 0.1 % по массе) и высочайшей теплотой сгорания (QRI = 41,3 МДж/кг).

Топочные мазуты, в отличие от флотских, являются томными крекинг-остатками либо их растворами с мазутами прямой перегонки. Кроме высочайшей вязкости и плюсовой температуры застывания, в топочных мазутах допускается более высочайшее содержание механических примесей, серы и воды. Все это делает значительные трудности при хранении и сжигании топочных мазутов в водогрейных котлах малой мощности.

В табл. 4 приведены главные свойства водянистых топлив, на которые рассчитаны горелки и котлы поставщиков оборудования из Европы.

Таблица 4. Свойства разных видов горючего.

Черта
Виды водянистого горючего
Бензин
Керосин
EL
S (серы — до 2,5%)
SA (серы — до 1%)
Мазут
Теплота сгорания высшая, МДж/кг
47,33
46,27
45,76
42,76
43,38
39,46
Теплота сгорания низшая, МДж/кг
44,20
43,20
42,82
40,38
40,94
37,90
Плотность при 15°С, г/мл
0,73
0,81
0,84
0,99
0,96
1,04
Температура воспламенения, °С
>21
>40
70
120
120
90
Вязкость, мм2/c:
при 20°С
при 50°С
при 100°С
0,7
—
—
1,8
—
—
5,0
2,6
—
—
300
30
—
200
25
5,0
2,0
—
Состав (в % по массе):
углерод (C)
водород (H)
сера (S)
85,6
14,35
0,05
86,06
13,84
0,10
86,44
13,37
0,19
86,63
10,87
2,50
87,61
11,19
1,00
93,0
6,8
0,2
Объемы воздуха и товаров сгорания при ? = 1,0 м3/кг:
теоретическое количество воздуха
сухие дымовые газы
мокроватые дымовые газы
11,42
10,86
12,12
11,30
10,53
11,97
11,22
10,46
11,86
10,65
10,04
11,17
10,79
10,16
11,33
9,88
9,52
10,27
Жесткое горючее

В тех регионах, где природный газ отсутствует, а внедрение водянистого горючего оказывается неприемлемым по денежным суждениям, можно повстречать водогрейные котлы на жестком горючем. К нему относятся разные виды угля (каменный, бурый, антрацит), также торф, сланцы и разные виды отходов (как промышленных, так и жестких бытовых отходов — ГБО). По организации топочного процесса к этой группе горючего принадлежит и биотопливо, т.е. древесная порода, отходы лесозаготовки, деревопереработки, целлюлозно-бумажного и сельскохозяйственного производства.

Качество твердого горючего, поставляемого для коммунально-бытовых нужд, регламентируется особыми ГОСТами. Обычно, воспрещается использовать для этой цели рядовой, не сортированный уголь. Так, к примеру в отношении углей Кузнецкого бассейна ГОСТ предугадывает, что для коммунально-бытовых нужд должны поставляться неиспользуемые для коксования угли марок Д (длинно-пламенный), Г (газовый), Ж (жирный), К (коксовый), СС (слабо спекающийся) и Т (тощий). Угли должны поставляться грохоченными классов 50-100, 25-50 и 13-25 мм. Для большинства угольных бассейнов ограничивается наибольшая зольность угля, которым можно пичкать отопительные котлы систем автономного теплоснабжения. Теплота сгорания и другие свойства угля изменяются в широком спектре даже для 1-го и такого же угольного бассейна.

В последние годы делему отопления в неких районах все почаще решают за счет отходов лесопереработки. В дело идут сырая и мокроватая щепа, низкосортная древесная порода, опилки и другие виды древесного горючего.

Внедрение каждого из видов горючего просит специальной организации топочного процесса. Уголь, обычно, сжигается в виде кусков определенного размера подаваемых на недвижную либо механическую решетку. Через отверстия в решетке в слой поступает воздух, содержащий нужный для горения кислород.

К жесткому горючему, подаваемому на решетку, предъявляются специальные требования оно не обязано иметь очень больших кусков и очень маленьких фракций (последние будут проваливаться через решетку либо уноситься с продуктами горения). Потому для водогрейных котлов (в особенности маленьких, применяемых в автономных системах теплоснабжения) поставляются сортированный уголь либо особые виды обработанного твердого горючего: брикеты, гранулки либо пеллеты, приготовленные из древесных отходов.

Горение твердого горючего

Как понятно, жесткое горючее, не считая органической массы, содержит негорючие минеральные примеси. Потому после сгорания твердого горючего остаются очаговые остатки: шлак и зола. Как следует, в конструкцию водогрейных котлов, рассчитанных на сжигание твердого горючего, должны быть заложены приспособления для сбора и повторяющегося (а еще лучше — непрерывного) удаления очаговых остатков. Не считая того, большие водогрейные котлы, устанавливаемые в промышленных котельных либо в районных станциях теплоснабжения (РСТ), нужно оборудовать эолоулавливающими аппаратами для чистки дымовых газов от содержащихся в их золовых частиц. В качестве таких золоуловителей могут употребляться батарейные циклоны, влажные скрубберы, эмульгаторы, а в случае более жестких требований — электро- либо тканевые фильтры.

В продуктах сгорания содержится некое количество водяных паров Н2О, источники которых — влага горючего (в торфе, к примеру, ее содержание превосходит 50 % по массе), влага, поступающая в котел вкупе с воздухом, и, в конце концов, водород, присутствующий во всех видах горючего (но в особенности много его в природном и попутных газах). При полном сгорании водород, как и положено, преобразуется в Н2О.

Если продукты сгорания покидают котел в виде дымовых газов при температуре, превосходящей температуру точки росы, то КПД котла, очевидно, всегда будет меньше 100 %. Но если обеспечить конденсацию Н2О в дымовых газах (к примеру, при понижении температуры газов за счет уменьшения температуры воды на входе в котел) можно дополнительно использовать сокрытую теплоту парообразования.

Ранее создатели водогрейных котлов сознательно добивались того, чтоб пары воды не конденсировались, а покидали котел в газообразном виде. Дело в том, что конденсат водяных паров для обыденных котлов никак не безобиден за счет растворения в нем диоксида углерода СО, появляется брутальная среда, вызывающая насыщенную межкристаллитную коррозию стали, из которой изготавливали поверхности нагрева. В особенности увеличивается опасность коррозии в случае использования серосодержащих топлив, когда в продуктах сгорания содержатся оксиды серы.

Но в 90-х гг прошедшего века разработчики отопительных котлов решили пользоваться достижениями металлургов, которые к тому времени сделали коррозионно-стойкие легкие сплавы и нержавеющую сталь. Ими были произведены водогрейные котлы с конденсацией водяных паров, что позволило полезно использовать сокрытую теплоту парообразования. Благодаря этому теплоислопьзование в новых котлах значительно возросло, и в наилучших образчиках конденсатных котлов удалось приблизиться к очень вероятному увеличению КПД, которое при сжигании природного газа составляет 10,72 %, а при сжигании солярки — 5,95 %.

Литература

Беликов С.Е. Водозабор // Теоретические базы = Бытовые отопительные котлы / Под ред. Беликов С.Е. — М.: Аква-Терм, 2008. — С. 6-9. — 352 с. — ISBN 5-902561-07-8 (978-5-902561-07-1)

Ссылки