Влажность (в общем виде обозначается как Wi) является важнейшей технической ха­рактеристикой твердого топлива. Влага за­трудняет воспламенение топлива, снижает температурный уровень в топке, увеличивает потери тепла с уходящими газами.

Содержание влаги в топливе необходимо учитывать при выборе методов подготовки топлива к сжиганию, оборудования систем транспортировки топлива и т. д.

Содержание влаги в твердом топливе за­висит от его химической природы и геологи­ческого возраста, условий залегания пластов и способа добычи, а также от условий транс­портировки и хранения. Геологически более древние топлива (антрацит, тощий уголь) со­держат гораздо меньше влаги, чем топлива со сравнительно небольшим геологическим воз­растом (бурый уголь, лигнит, торф).

Виды влаги по характеру ее связи с то­пливом. По форме связи влаги с топливом различают следующие основные ее виды: вла­гу сорбционную, капиллярную, поверхност­ную, гидратную.

Сорбционная влага связана со способно­стью твердых топлив, относящихся к капил­лярно-пористым коллоидным телам, впиты­вать и удерживать (адсорбировать) влаїу за счет сил межмолекулярного взаимодействия, которое может иметь место как на поверхно­сти этих тел, так и в их объеме. Первое при­водит к адсорбции молекул воды на поверх­ности раздела твердой и газовой фаз и обу­словливает присутствие в топливе так назы­ваемой адсорбционной влаги. Сорбция влаги в объеме приводит к образованию коллоидно — химической (гелевой) структуры органиче­ской части топлива; входящую в эту структу­ру воду называют коллоидной влагой.

К капиллярной относится та часть влаги, которая заполняет достаточно узкие поры то­плива за счет так называемой капиллярной конденсации.

Поверхностная влага располагается на на­ружной поверхности кусков (частиц) топлива и в промежутках между кусками, если эти промежутки имеют достаточно малые разме­ры.

Гидратная влага (общее обозначение WMm) входит в состав кристаллогидратов, ко­торые присутствуют среди минеральных при­месей топлива и представлены главным обра­зом силикатами (например, Al203-2Si02-2H20 или Fe203-2Si02-2H20) и сульфатами (CaS04-2H20, MgS04-2H20). Вода в кристал­логидратах содержится в строго определен­ных стехиометрических количествах, незави­симо от общей влажности топлива и внешних условий.

Сорбционную, капиллярную и поверхно­стную влагу можно полностью удалить из то­плива путем его просушивания при темпера­туре 105…110 °С, в то время как полное уда­ление гидратной влаги может произойти только в результате химических реакций раз­ложения кристаллогидратов при температуре 700…800 °С. На гидратную влагу обычно при­ходится лишь несколько процентов содержа­ния воды в топливе.

Технологические показатели влажности топлива. При проектировании оборудования электростанций обычно используют различ­ные показатели влажности топлива, опреде­ляемые опытным путем. Наиболее важное значение имеет влажность топлива в его ра­бочем состоянии W[, %.

Существует ряд стандартных методик оп­ределения общего содержания влаги в топли­ве. Наиболее распространенный и точный из

Ч

Них — весовой метод (ГОСТ 27314). Сущ­ность его заключается в определении количе­ства влаги по потере массы пробы при полном ее высушивании на воздухе при температуре Ю5…110°С. В найденную таким способом

Общую влагу W[ не входит гидратная влага.

Обычно общую влагу Wf определяют в

Два приема (двухступенчатым способом).

На первом этапе определяется так назы­ваемая внешняя влага Wfx — часть общей

Влаги топлива, которая удаляется при высу­шивании лабораторной пробы до воздушно — сухого состояния при комнатной температуре.

На втором этапе определяется влага воз­душно-сухого топлива Wh — часть общей вла­ги топлива, которая остается в нем после вы­сушивания лабораторной пробы до воздушно — сухого состояния. Определение Wh произво­дится путем просушки лабораторной пробы (с крупностью зерен до 3 мм) при температуре 105.. .110 °С.

Общую влагу W[ находят как сумму

Внешней влаги в топливе Wfx и влаги воз — душно-сухого топлива Wh (с учетом пере­счетного коэффициента) по формуле

Wf = Wrex + Wh (100 — Wrex) /100. (4.1)

Для общего анализа (определение зольно­сти, выхода летучих веществ, теплоты сгора­ния) используется аналитическая проба топ­лива. Поэтому различают также влагу анали­тической пробы Wa — содержание влаги в пробе с крупностью зерен менее 0,2 мм.

Кроме того, существует понятие гигроско­пической влаги W™ — содержание влаги в аналитической пробе в состоянии равновесия с окружающей атмосферой при относитель­ной влажности (60 ±2)% и температуре (20 ±5) °С (ГОСТ 8719).

Обычно колебания температуры и относи­тельной влажности в лабораторных помеще­ниях невелики, а значения их близки к упомя­нутым выше величинам, вследствие чего зна­чения величин Wh, Wa и Wm различаются незначительно, поэтому в некоторых случаях

Приближенно принимают Щ= Wa~ Wm.

Твердое топливо при транспортировке (в открытых железнодорожных вагонах) и хра­нении на топливных складах (как правило, открытого типа) может подвергаться сильно­му увлажнению атмосферными осадками. Однако способность топлива удерживать в себе влагу имеет предел, называемый макси­мальной влагоемкостъю Жтах, %. Величину

WnrdX находят опытным путем (ГОСТ 8858)

Или можно оценить по приближенной форму­ле

WmSK=l + ,07Wtr, (4.2)

Где W[— влажность рабочего топлива, %.

Влага топлива может быть причиной пе­ребоев в работе топливоподачи на ТЭС. С увеличением влажности твердого топлива ухудшается подвижность его частиц, и при достижении определенного критического со­держания влаги, называемой влагой сыпуче­сти WCbm (ранее этот показатель называли "предельной влажностью" WupQд), частицы то­плива настолько слипаются между собой, что совсем лишаются способности свободного перемещения относительно друг друга. Это может произойти при небольшом дополни­тельном увлажнении топлива, так как обычно показатель WCbm близок к рабочей влажности

W[. Потеря сыпучести топлива приводит к

Зависанию топлива в бункерах сырого угля, "замазыванию" питателей и в конечном итоге к прекращению подачи топлива на сжигание (называемому в эксплуатации "обрывом по­дачи топлива").

В зимнее время (при отрицательной тем­пературе) влажное кусковое топливо нередко смерзается в монолит. Минимальная доля об­щей влаги, при которой становится возмож­ным смерзание топлива, называется влагой смерзания WCM (ранее этот показатель называ­ли "безопасной влажностью" W^). Поступле­ние на ТЭС вагонов со смерзшимся топливом чрезвычайно осложняет работу топливопода — чи.