Наиболее унифицированным видом естественного топлива является антрацит [99].

Антрацит добывают почти исключительно в Донецком бассейне. Куски антрацита имеют серовато-черный цвет с металлическим бле­ском; черта на фарфоровой пластинке темно-серая (до черной). Антра­цит характеризуется раковистым изломом и значительной вязкостью. Плотность антрацита 1,4—1,7, т. е. выше, чем у каменных углей [73].

Таблица 85

Технические условия на термоантрацит

Влажность "wp, % не более

Зольность А0, % не более

Для первого сорта

Для второго сорта

Содержание общей серы

S0, % не более

Для первого сорта

Для второго сорта

Выход летучих у

См3/г не более

Класс крупности, мм

Содержание мелочн, % не более

Удельное электрическое сопротивле­ние, ом • мм2/м не более

2,0

6,0 10,0

1,0 1,75 40,0

40—80 ; 80-120 5 1,6 5,0

20—120; 10—70 5

1000

И теплотехнические характеристики антрацита даны в

Состав табл. 86.

Ниже приведена классификация антрацита на марки в зависимости от размера кусков, мм:

Антрацит Плитный АП 100—300

Антрацит Крупный АК 50—100

TOC o "1-3" h z Антрацит Орех АО 25—50

Антрацит Мелкий AM 13—25

Антрацит Семечко АС 6—13

Антрацит Штыб АШ до 6

Антрацит Рядовой АР до 300

С уменьшением размера кусков антрацита значительно увеличивает­ся содержание в топливе пустой породы и возрастает его зольность. Так, ередняя зольность антрацита марок АП и АК менее 6%, а марок АШ и АРШ более 16% (см. табл. 86).

Сортированный антрацит — ценный вид топлива для газогенерато­ров, печей и котлов с топками для слоевого сжигания угля. Антрацит марок АШ и АРШ (после измельчения) используют в камерных топках.

Применение несортированного антрацита со штыбом (АРШ) длят слоевого сжигания нецелесообразно вследствие больших потерь топли­ва из-за провала и уноса.

Применение антрацита в шахтных печах затруднительно вследствие его малой термической стойкости, обусловливающей растрескивание и образование мелочи, повышающей сопротивление слоя шихты.

Термостойкость антрацита можно существенно повысить путем на­грева по определенной температурной кривой до 1200 °С. При этом на­ряду с увеличением термической стойкости антрацита достигается уве­личение его пористости и реакционной способности. Подвергнутый тер­мической обработке антрацит (термоантрацит) применяют в вагранках для замены части кокса. При этом можно достичь повышения эффек­тивности использования топлива и снижения содержания серы в метал­ле.

Промышленность выпускает два вида термоантрацита — литейный для вагранок и электродный для производства электродов. Технические условия на термоантрацит приведены в табл. 85.

Сухие продукты полного сгорания антрацита, не разбавленные воз­духом, содержат ~20,2% ROz и 79,8% N2.

Состав продуктов сгорания антрацита при различной степени раз­бавления воздухом, а также значения коэффициентов избытка возду­ха а и разбавления сухих продуктов сгорания h приведены в табл. 87.

Располагаемое тепло продуктов сгорания антрацита q, потери тепла с уходящими газами q2 и уменьшение потерь тепла с уходящими газа­ми вследствие снижения их температуры Aq можно подсчитать по уни­версальным формулам, справедливым для всех видов топлива, а также по локальным формулам [37]:

Q=0,0Unp. crZ; (XVI. 1}

Q2=0,01.(ty. r—t)Z] (XVI. 2)

9a=0,01.(*y. r—■lt)Z (XVI.3>

A^=0,01 -{ty. r—t’yx)Z. (XVI.4)

Значения величины Z для продуктов сгорания антрацита в зависи­мости от их температуры и степени разбавления, т. е. доли углеродсо — держащих компонентов, приведены в табл. 88.

Приводим подсчет потерь тепла с уходящими газами с использованием величины 2. Подсчет 1. При сжигании антрацита марки АШ в котлоагрегате производнтель- иостью 90 т пара в час получены продукты полного сгорания, содержащие 13,33% Температура уходящих газов 125°; температура воздуха 35 °С. Подсчитать потерн тепла с уходящими газами.

Первый метод. По формуле (XVI.2) для антрацита <72=0,01 .і(гу. г—гв) 2=0,01 • (125—35) -5,65=5,095 « 5,1%. Значение величины Z определено по табл. 88.

Второй метод. По универсальной формуле для всех видов топлива на основе его жаропроизводительности

Чш = ty’tT~t [С’ + (Л — 1) ВК]-100 125—35

= —2І40—'(0,82 + 0,51-0,78-0,95). 100 = 5,1%. Здесь Л = R03 max/tf 02 =1,51.

177

Для антрацита марки АШ (см. табл. 86) R02 max = 20,2%; <^ах = 2140°С; 5=0,95.

Для продуктов сгорания топлива с высокой жаропроизводительностью при темпе­ратуре уходящих газов 125 °С (см. табл. 40) С’-=0,82 и /(=0,78.

При подсчете потерь тепла с уходящими газами данного состава и температуры^ исходя из состава я теплоты сгорания топлива, 9г=5,2%.

Подсчет 2. При сжигании в котлоагрегате производительностью 150 т пара в час антрацита марки АШ, предварительно подсушенного до содержания влаги 2%, были — получены продукты полного сгорания с содержанием 14,25% R02. Температура уходя­щих газов 140 °С, температура воздуха 20 °С. Подсчитать потери тепла с уходящим» газами.

Первый метод. По формуле (XVI.2) и табл. 91

92=0,01 (ty. r — tB) Z=0,01-(140—20)-5,285=6,34% «6,3%.

Второй метод. По универсальной формуле

Q2 = [С’ + (h — 1) ВК] • 100 =

Cmax

140 — 20

=—— 2Ї40— -(°’82 + 0,42-0,95-0,78)-100 = 6,3%.

Третий метод. На основе определения теплоты сгорания и состава сжигаемого антрацита потери тепла с уходящими газами подсчитаны равными 6,1 % без учета со­держания влаги в воздухе. С учетом содержания влаги в воздухе 92=6,2%.

Следовательно, расхождение в подсчетах на основе жаропроиз­водительности и теплоты сгорания составляет всего лишь 0,1%, несмот­ря на то, что при подсчетах по первым двум методам не учитывалось повышение жаропроизводительности вследствие подсушки антрацита. С учетом этого положения различия в подсчетах по рассматриваемым методам практически нет.

Потери тепла с уходящими газами при работе на твердом топливе q«cnp в ряде случаев подсчитывают по отношению к сгоревшему топ­ливу, т. е. за вычетом потерь топлива вследствие провала и уноса (qt):

,исир=92.(ІОО^)о/о.

Подсчет 3. При сжигании антрацитового штаба с примесью 15% тощего камен­ного угля получены продукты сгорания с содержанием 12,76% /?Ог и 0,13% СО. Темпе­ратура уходящих газов 160 °С, температура воздуха 40,4 °С. Подсчитать потери тепла с уходящими газами 9?спр с учетом потерь тепла вследствие механической неполноты сгорания 94=9,7%.

Первый метод. Поскольку теплотехнические характеристики антрацита и тощего каменного угля ‘близки, а присадка каменного угля к антрациту невелика, определим потери тепла по формуле (XVI.2), принимая значение Z по табл. 91 для антрацита:

92 = 0,01-(*у г — *в) = 0,01-(160 — 40,4)-5,85 = 7,0%;

С-*-

Второй метод. По универсальной формуле (VIII.19) на основе жаропроизводитель­ности антрацита

160 — 40,4

92 =——— 2140 ,(0’82 + 0.56-0,95 0,78)-100 = 6,9%;

F»-6,9. 1001^9’7 — 6,2%.

Третий метод. Исходя из теплоты сгорания и состава смеси антрацита и каменного угля, потери тепла с уходящими газами данного состава и температуры составили без учета содержания влаги в воздухе 6,12%, что соответствует 6,22% при содержании в воз­духе 1 % (по массе) HjO.

Потери тепла вследствие химической неполноты сгорания можно подсчитать по формуле (IX.4), справедливой для всех видов топлива, или по формуле для антрацита

Q2 = 67СО/(ЯОа + СО) %. (XVI.5)

Подсчет 4. В продуктах сгорания антрацита содержится 12,75% R02 и 0,13% СО. Подсчитать потери тепла вследствие химической неполноты горения.

Первый метод. По формуле (XVI.5)

<7, = 67-0,13(12,75 + 0,13) =6,7%.

Второй метод. По универсальной формуле (IX.4) иа основе теплосодержания 1 м3 сухих продуктов сгорания Р и коэффициента разбавления продуктов сгорания А:

, ГОд max 20,2

R03 + СО — 12,75 + 0,13- 1»а’1

30.2-СО-АЮО 30,2 0,13-І,57-100 е

•<7з=—— р——- =———- Gig——- =6,7%.

Шунгит. Вблизи деревни Шуньга у ОнежскогЬ озера и на Кольском полуострове обнаружен своеобразный вид топлива, названный шун — гитом.

Горючая масса шунгита содержит около 97% С, 1% Ни 2% О,[71, 100].

Изучены четыре разновидности шунгита. Первая разновидность ха­рактеризуется весьма малой зольностью — порядка 2—4%. Однако она обнаружена лишь в виде весьма тонких прожилок толщиной 1—2 см. Вторая разновидность шунгита содержит около 40% мине­ральной массы, третья 60—80%, а четвертая более 90%. Высокая золь­ность шунгита наряду с термической неустойчивостью топлива и малым выходом летучих крайне затрудняет его использование. Многочисленные яопытки, предпринимавшиеся в этом направлении, пока не увенчались успехом [101].

В Северо-Западный район страны издалека завозят каменный уголь и транспортируют природный газ. В соответствии с этим интересно по­вторить попытку использования местного топлива — шунгита, на этот раз совместно с природным газом.