Учеб. пособие Е.А. Блинов ТОПЛИВО И ТЕОРИЯ ГОРЕНИЯ

Топливо, топки и котельные установки

ОГЛАВЛЕНИЕ книги Котельные установки

Глава II

РАЗНОВИДНОСТИ ТОПЛИВА

§ 10. ИСКОПАЕМЫЙ УГОЛЬ

Залегающий в большинстве случаев глубоко в недрах земли
уголь является основой топливного бюджета СССР. Уголь, как
говорил В. И. Ленин, «это настоящий хлеб промышленности».
Добыча угля производится под землей, в тяжелых условиях.
Чтобы, с одной стороны, облегчить работу, а с другой, — поднять
выработку, процессы добычи угля максимально механизируются.
При добыче угля обращается внимание на его обогащение,
чтобы в нем было меньше породы, повышающей зольность.

Обогащение производится как под землей (причем следят, чтобы
порода не попадала в уголь), так и на поверхности земли путем
применения углемоек, сепараторов и пр. При использовании обогащенных углей облегчаются условия сжигания, уменьшаются
расходы по перевозкам, повышается к. п. д. котельных установок.
Одновременно с внедрением механизации успехам в развитии
угледобычи способствует правильная организация трудовых
процессов: внедряется работа по цикличному графику, широко
развертывается социалистическое соревнование и его высшая
форма — стахановское движение.

Ископаемый уголь можно разделить на три группы: бурый
уголь, каменный уголь и антрацит.

Бурый уголь. По своей органической структуре бурый уголь
отличается повышенным содержанием внутреннего балласта
(О0 4- №), вследствие чего теплотворная способность
органической массы получается меньше 7 000 ккал/кг. По сравнению с
каменным углем бурый уголь имеет более высокий выход летучих
веществ, кроме того, он более гигроскопичен: влажность рабочего
состава превышает 10%, в то время как у каменных углей она в
большинстве случаев меньше. Бурые угли в большей степени по
сравнению с каменными способны самовозгораться при хранении.
Уголь, находясь на складе, постепенно адсорбирует кислород
воздуха. Этот процесс сопровождается нагреванием угля, вслед-
вследствие чего последний может самовозгореться.
Явление самовозгорания еще мало изучено. Выяснено, что спо-
способность к самовозгоранию возрастает в связи с удлинением срока
хранения угля на складе и увеличением высоты штабеля. Поэтому
при немеханизированных складах не рекомендуется для углей,
легко самовозгорающихся, делать штабель выше 2,5 м и хранить
их на складе более месяца.

Для механизированных складов высота штабеля не
ограничивается при условии послойного уплотнения штабеля тракторными
катками. Уплотнение производится с целью воспрепятствовать
проникновению воздуха в толщу слоя.

Бурый уголь в его органической части обладает достаточно
высокой теплопроизводительностью, но из-за повышенной влажности, а часто и зольности в рабочем составе тешюпроизв,одитель-
ность его резко снижается. Примером может служить
подмосковный уголь, у которого Q н = 6 240, a Ql = 2 540 ккал/кг и менее.
Имея высокий выход летучих веществ, благоприятствующий
получению смолы и других высококачественных погонов, бурые
угли обыкновенно не коксуются, этот недостаток, однако,
исправим. Для возможности коксования к бурым углям частично
примешивают коксующиеся каменные угли.

Каменный уголь. Из всех разновидностей ископаемых углей,
составляющих геологические запасы СССР, доминирует
каменный уголь: на его долю приходится примерно 80% всех залежей,
и им особенно богат Кузнецкий район,
Каменный уголь в свою очередь подразделяется на ряд
разновидностей. Длиннопламенные и газовые угли имеют
повышенный внутренний балласт (O°-j-N0!, затрудняющий спекание
кокса. В процессе коксования эти угли отличаются повышенным
выходом летучих. При горении образуется характерное длинное
пламя. Имеются сорта каменного угля, приближающиеся по
своему составу к чистому углероду, с минимальным количеством
Н°, О0 и № и высоким С0, так называемые тощие угли, они дают
неслекающийся кокс, так как углерод при коксовании не
расплавляется.

В промежутке между длиннопламенными углями и коротко-
пламенными — тощими — находятся жирные коксующиеся, они в
первую очередь и используются для получения металлургического
кокса, а также коксовального газа и высокоценных погонов.

Для внесения известной систематизации при маркировке
предлагались схемы классификации углей по тем или иным признакам.

Следует отметить затруднительность создания всеобъемлющей
классификации, так как каждое месторождение имеет свои
специфические, ему присущие особенности.

Каменные угли Донбасса имеют свою классификацию,
разбиваясь по признакам коксуемости и выхода летучих (табл. 11).
Таблица 11
Стандарт каменных углей Донецкого бассейна

В отличие от бурого угля каменный уголь обладает высокой
теплотворной способностью органической массы, превышающей
по своей величине таковую для всех родов твердого топлива (см.
рис. 8).
Теплотворная способность рабочего топлива также высокая и
доходит до 7 000 ккал/кг и более, главным образом из-за малой гигроскопичности каменного угля, вследствие чего его влажность
редко превышает 10%.

Кокс и полукокс. Как уже указывалось, наиболее
целесообразно используется топливо в том случае, если предварительно
оно подвергается воздействию термических процессов,
сопровождающихся выходом летучих. В зависимости от того, какие цели
ставят себе предприятия, перерабатывающие уголь, из каменного
угля при температурах порядка 900° получают кокс, генераторный
газ или смолу с последующей выработкой из нее ценных
химических продуктов. Для производства металлургического и
литейного кокса берут угли, дающие плотный сплавленный кокс
для
газификации идет длиннопламенный газовый уголь, а для получения
большого количества высококачественной смолы расходуются
жирные угли, причем процесс коксования предпочтительнее вести
при низких температурах E50°); в этом случае за счет
повышенных качеств погонов получается полукокс — продукт непрочный,
идущий на сжигание, но не используемый в металлургических
печах.

Методом полукоксования пользуются также для получения из
низкосортного твердого топлива значительного количества
высокоценных побочных продуктов.

Наиболее прочный и плохо поддающийся истиранию кокс
называется металлургическим, он используется на доменную плавку.
Более слабый кокс — литейный — направляют в вагранки для
переплавки уже готового чугуна.

Состав горючей массы, выход летучих, теплотворная способность горючей массы и загрязненность балластом для кокса приводятся ниже.

Объемный вес кокса зависит от его плотности, в среднем равен
примерно 450 кг/м3.

Брикеты. Спрессовывая мелочь кокса и полукокса углей,
фрезерного торфа, опилок в форму кирпича, шара, яйцевидную и пр.,
можно получить удобное для транспортировки и хранения
топливо

Если не удастся спрессовать мелочь без примеси
связующего элемента, то при формовке добавляют каменноугольный
пек — остаток смолы после ее переработки.

Ниже приводится характеристика брикета из углей Донецкого
бассейна.

Размеры брикета бывают и меньше — до 30X60X55 мм.

Антрацит. Антрацит по своему составу более всех углей
приближается к чистому углероду. Он отличается большой
прочностью, хорошо выдерживает перегрузки и перевозки. Выход
летучих у антрацита ничтожный (несколько процентов), поэтому при
горении угли этого рода почти не дают факела, а также и дыма,
обычно сигнализирующего о неправильной работе топки при
сжигании длиннопламенного топлива. Рабочий состав антрацита в
большинстве случаев имеет относительно невысокую зольность и
малую влажность, объемный вес его выше других углей. Все эти
особенности характеризуют антрацит наравне с хорошими
каменными углями как топливо, весьма теплоплотное, вследствие чего
и радиус его использования, считая от места добычи, может
определяться уже тысячами километров.

Антрацит расходуется преимущественно на цели сжигания, так
как выход летучих у него невелик, кокс его рассыпается и,
следовательно, не может использоваться, например, для целей выплавки
металла.

Теплотворная способность органической массы антрацита
достаточно высокая, близкая к углероду, и уступает только
некоторым сортам каменных углей вследствие сниженного процента
водорода в органической массе (см. рис. 8).

Маркировка углей. Один и тот же тип угля в зависимости от
размеров кусков и количества мелочи подразделяется на
несколько сортов. Например, у донецкого антрацита и подмосковного угля
имеются сортировки, указанные в табл. 12 и 13. Угли других
месторождений имеют свою маркировку.

Объемный вес воздушносухих ископаемых углей колеблется
в пределах от 600 до 1 000 кг/м3. Объемный вес большинства
углей приближается к 900 кг/м3, меньшие цифры относятся к
некоторым бурым углям (исключая подмосковный), наивысший
объемный вес принадлежит антрациту.