Зольность и влажность топлива.

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА №1

ТВЕРДЫЕ, ЖИДКИЕ И ГАЗООБРАЗНЫЕ ТОПЛИВА

Состав топлива

Твердые и жидкие топлива состоят из горючих эле­ментов — углерода (С), водорода (Н) и летучей серы , негорючих элементов — кислорода (О) и азота (N), балласта топлива — золы (А) и влаги (W).

Газообразные топлива состоят из горючих и негорючих (N₂, O₂, СО₂) газов и неболь­шого количества водяного пара (Н₂О).

Состав твердого и жидкого топлива может быть задан:

- рабочей массой составляющих элементов

С^р + Н ^р + + N ^p + О^р + А^р + W ^p = 100; (1.1)

- горючей массой

С ^г + H ^г + + N ^r + О ^г = 100; (1.2)

- сухой массой

С ^с + Н ^с + + N ^c + 0 ^с + А^с = 100. (1.3)

Элементы топлива в этих формулах заданы в процен­тах на 1 кг массы топлива.

Пересчет элементарного со­става топлива из одной массы в другую производится по формулам, приведенным в табл. 1.1.

Для сланцев состава (С, Н, S_Л, N, О) пересчет с ра­бочей массы на горючую осуществляется при помощи ко­эффициента

, (1.4)

где — содержание углекислоты карбонатов, %;

— истинная зольность рабочей массы, %;

W ^p — влаж­ность рабочей массы, %.

Истинная зольность рабочей массы определяется по формуле

(1.5)

где —содержание серы в лабораторной золе в про­центах к массе топлива;

S ^c_C —содержание сульфатной серы в топливе, %.

Величина для ленинград­ских и эстонских сланцев может быть принята раз­ной 2,0, а для каширских — 4,1.

Таблица 1.1

Формулы пересчета состава топлива

Заданная масса топлива	Коэффициенты для пересчета на массу
рабочую	горючую	сухую
Рабочая
Горючая
Сухая

Перерасчет состава рабочей массы топлива при изменении влажности производится по формулам:

(1.6)

 

Средний элементарный состав смеси двух твердых или жидких топлив, заданных массовыми долями, — пер­вого () и второго () оп­ределяется по уравнениям

(1.7)

где — массовая доля одного из топлив в смеси.

Массовая доля одного из топлив в смеси находится по формуле

= , (1.8)

где — масса одного вида топлива в смеси, кг;

— масса второго вида топлива, кг.

 

Характеристики топлива

Теплота сгорания топлива. Теплотой сгорания топлива называют количество тепла в килоджоулях, выделяемое при полном сгорании 1кг твёрдого (жидкого) топлива или 1м³ газообразного топлива.

Различают теплоту сгорания топлива высшую Q^р_в (кДж/кг) и низшую Q^р_н (кДж/кг).

Величины высшей и низшей теплоты сгорания рабочей и сухой массы топлива связаны выражением

Q^р_в =Q^р_н+225Н^р+25W^р. (1.9)

Q^г_в=Q^г_н+ 225Н^г. (1.10)

Q^с_в =Q^с_н+225Н^с. (1.11)

Тепловые расчёты котельных агрегатов выполняют, пользуясь низшей теплотой сгорания топлива.

Низшая теплота сгорания рабочей массы для твёрдого и жидкого топлива

Q^р_н =338С^р +1025Н^р -108,5(О^р- S^р_л)-25 W^р (1.12)

Для газообразного топлива

Q^c_н=108H₂+126CO+234H₂S+358CH₄+638C₂H₆+913C₃H₈+1187C₄H₁₀+

+1461C₅H₁₂+591C₂H₄+860C₃H₆+1135C₄H₈+1403C₆H_6. (1.13)

Пересчёт низшей теплоты горючей массы на рабочую и обратно производится по формулам

(1.14)

. (1.15)

С сухой массы на рабочую и обратно

(1.16)

. (1.17)

Для сланцев пересчет низшей теплоты сгорания топ­лива с горючей массы на рабочую и обратно произво­дится по формулам:

(1.18)

(1.19)

Пересчет низшей теплоты сгорания топлива при изменении влажности производится по формуле

. (1.20)

Для смеси двух твердых, жидких или газообразных топлив низшая теплота сгорания

Q^р_Нсм=b₁Q^p_н1+(1-b₁)Q^р_н2, (1.21)

где b₁— массовая доля одного из топлив в смеси;

Q^p_н1, — низшая теплота сгорания одного вида топлива в смеси, кДж/кг (кДж/м³);

Q^p_н2 — низшая теплота сгорания второго вида топлива, кДж/кг (кДж/м³).

Для сравнения тепловой ценности различных видов топлива пользуются понятием условного топлива.

Пересчет расходов натурального топлива на условное осуществляется по формуле

В_у = ВЭ, (1.22)

где Э -тепловой эквивалент топлива;

В_у и В — соответ­ственно расходы условного и натурального топлива, кг, кг/с.

Тепловой эквивалент топлива

Э = Q^р_н/29 300, (1.23)

где 29300 — низшая теплота сгорания условного топли­ва, кДж/кг.

Зольность и влажность топлива.

 

При рассмотрении условий работы котельных агрегатов на различных ви­дах топлива пользуются приведенной зольностью А_пр и приведенной влажностью W_np.

Приведенная зольность топлива [кг∙%/(1000кДж)]

А_пр=4190А^р/Q^р_н. (1.24)

Приведенная влажность топлива [кг∙%/ (1000 кДж)]

W_пр= 4190W^P/Q^р_н. (1.25)

Приведенная сернистость топлива, [кг∙%/ (1000 кДж)]

S_пр= 4190 S^р_л /Q^р_н. (1.26)

Задача 1.1. Определить состав горючей массы кизеловского угля марки Г6, если его элементарный состав рабочей массы: = 52,7%; =3,9%; =4,6%; =0,9%; %; =5%.Зольность по сухой массе =28%.

Ответ: С^г = 77%; H ^г = 5,7%; S^г_л = 6,7%; N ^г =1,3%; О^г = 9,2%.

Задача 1.2. Определить состав рабочей массы челя­бинского угля марки Б3, если его элементарный состав горючей массы: С^г = 71,5 %; H^г =5,2 %; S^г_л = 2,7 %; N^г = l,7 %; О^г = 18,9 %, зольность по сухой мас­се = 34 % и влажность рабочая %.

Ответ: %; %; %; %; %.

Задача 1.3. Определить состав рабочей массы челя­бинского угля марки Б3, если его элементарный состав горючей массы: С^г = 71,1 %; =5,3 %; S_л^г = 1,9 %; N ^г = l,7 %; О ^г = 20 %, зольность по сухой мас­се = 36 % и влажность рабочая %.

Ответ: %; %; %; %; %.

Задача 1.4. Определить состав горючей массы кизеловского угля марки Г, если его элементарный состав рабочей массы: С^р = 48,5%; H^р =3,6%; S^р_л =6,1%; N^p =0,8%; О^р = 4%; зольность сухой массы = 33% и влажность рабочая W^р =6 %.

Ответ: С^г = 77%; H^г = 5,7%; S^г_л = 9,7%; N ^г =1,3%; О^г = 6,3%.

Задача 1.5. Определить состав рабочей массы кузнецкого угля марки Д, если его элементарный состав горючей массы: С^г = 78,5%; H^г =5,6%; S_л^г = 0,4%; N^г =2,5%; О^г=13%; зольность по сухой массе A^с=15% и влажность рабочая W^р=12%

Ответ: А^р =13,2%; С^р = 58,7%; H ^р =4,2%; S_Л^р = 0,3%; N^p = 1,9%; О^р = 9,7%.

Задача 1.6. Определить состав рабочей массы донец­кого угля, если его элементарный состав горючей массы: С^г = 75,5%; H ^г =5,5%; S_Л^г = 4,2%; N ^г =1,6%; О^г=13,2%; зольность по сухой массе A^с=18% и влажность рабочая W^р=13%

Ответ: А^р =15,7%; С^р = 53,8%; H^р =3,9%; S^р_л = 3,0%; N^p = 1,2%; О^р = 9,4%.

Задача 1.7. Определить состав рабочей массы ленинградских сланцев, если его элементарный состав горючей массы: C^г=74%; Н^г=9,5%; S^г_л=6,1%; N^г=0,4%; O^г=10%; A^р=46%; W^р=11,5% и (CO₂)_к^р=16,4%.

Ответ: С^р = 20,6%;Н^р = 2,6%; S^р_л = 1,7%; N^p =0,1%; O^p = 2,8%.

Задача 1.8. Определить состав рабочей массы эстонских сланцев, если его элементарный состав горючей массы: C^г=74%; Н^г=9,5%; S^г_л=5%; N^г=0,3%; O^г=11,2%; A^р=46,1%; W^р=11,3% и (CO₂)_к^р=14,2%.

Ответ: С^р = 22,3%;Н^р = 2,9%; S^р_л = 1,5%; N^p =0,1%; O^p = 3,4%.

Задача 1.9. Определить состав горючей массы эстонских сланцев, если состав их рабочей массы: C^р=24,1%; Н^р=3,1%; S^р_л=1,6%; N^р=0,1%; O^р=3,7%; A^р_и=40,0%; W^р=13,0% и (CO₂)_к^р=14,4%.

Ответ: С^г = 74,0%;Н^г = 9,5%; S^г_л = 4,9%; N^г =0,3%; O^г = 11,3%.

Задача 1.10. В мельнице-вентиляторе подсушивается подмосковный уголь марки Б2 состава: C^р₁=28,7%; Н^р₁=2,2%; (S^р_л)₁=2,7%; N^р₁=0,6%; O^р₁=8,6%; W^р₁=32% и зольность по сухой массе равна A^с₁=37%;. Определить состав рабочей массы подсушенного топлива, если известно, что влажность топлива после подсушки W^р₂=15%.

Ответ: C^р₂=35,9%; Н^р₂=2,7%; (S^р_л)₂=3,4%; N^р₂=0,7%; O^р₂=10,8%; A^р₂=31,5%

Задача 1.11. В мельнице-вентиляторе подсушивается кизеловский угль марки Г состава: Н^р₁=3,6%; (S^р_л)₁=6,1%; N^р₁=0,8%; O^р₁=4%; A^р₁=6%;W^р₁=31%, а горючая масса углерода равна C^г₁=77%. Определить состав рабочей массы подсушенного топлива, если известно, что влажность топлива после подсушки W^р₂=14%.

Ответ: C^р₂=60,4%; Н^р₂=4,5%; (S^р_л)₂=7,6%; N^р₂=1%; O^р₂=5%; A^р₂=7,5%

Задача 1.12. В топке котельного агрегата сжигается смесь, состоящая из 2∙10³ кг донецкого угля марки Д состава: С^р₁=56,3%; Н^р₁=4,1%; (S^р_л)₁=3,1%; N^р₁=1,2%; О^р₁=9,9%; А^р₁=12,4%; W^р₁=13% и 3∙10³ кг донецкого угля марки Г состава: С^р₂=62,1%; Н^р₂=4,2%; (S^р_л)₂=3,3%; N^р₂=1,2%; О^р₂=6,4%; А^р₂=15,8%; W^р₁=7%. Определить элементарный состав рабочей смеси.

Ответ:С^р_см =59,8%; Н^р_см = 4,2%; (S^р_л)_см=3,2%; N^р_см=1,2%; О^р_см=7,8%; А^р_см=14,4%; W^р_см=9,4%.

Задача 1.13. В топке котельного агрегата сжигается смесь, состоящая из 3∙10³ кг донецкого угля марки Д состава: С^р₁=49,3%; Н^р₁=3,6%; (S^р_л)₁=3,0%; N^р₁=1,0%; О^р₁=8,3%; А^р₁=21,8%; W^р₁=13,0% и 4,5∙10³ кг донецкого угля марки Г состава: С^р₂=55,2%; Н^р₂=3,8%; (S^р_л)₂=3,2%; N^р₂=1,0%; О^р₂=5,8%; А^р₂=23,0%; W^р₁=8,0%. Определить элементарный состав рабочей смеси.

Ответ:С^р_см =52,8%; Н^р_см = 3,7%; (S^р_л)_см=3,1%; N^р_см=1,0%; О^р_см=6,8%; А^р_см=22,6%; W^р_см=10%.

Задача 1.14. В топке котельного агрегата сжигается смесь, состоящая из 400кг каменного угля состава С^р₁=57%; Н^р₁=3,4%; (S^р_л)₁=0,8%; N^р₁=0,9%; О^р₁=5,4%; А^р₁=25%; W^р₁=7,5% и 600кг каменного угля состава: С^р₂=52,7%; Н^р₂=3,9%; (S^р_л)₂=4,6%; N^р₂=0,9%; О^р₂=6,3%; А^р₂=26,6%; W^р₂=5%. Определить элементарный состав рабочей смеси.

Ответ: С^р_см =54,4%; Н^р_см=3,7%; (S^р_л)_см =3,1%; N^р_см =0,9%; О^р_см =5,9%; А^р_см =26%; W^р_см=6%.

Задача 1.15. В топке котельного агрегата сжигается смесь, состоящая из 800кг кузнецкого угля марки Д состава С^р₁=58,7%; Н^р₁=4,2%; (S^р_л)₁=0,3%; N^р₁=1,9%; О^р₁=9,7%; А^р₁=13,2%; W^р₁=12% и 1200кг кузнецкого угля марки Г состава: С^р₂=66,0%; Н^р₂=4,7%; (S^р_л)₂=0,5%; N^р₂=1,8%; О^р₂=7,5%; А^р₂=11,0%; W^р₂=8,5%. Определить элементарный состав рабочей смеси.

Ответ: С^р_см =63,1%; Н^р_см=4,5%; (S^р_л)_см =0,4%; N^р_см =1,8%; О^р_см =8,4%; А^р_см =11,9%; W^р_см=9,9%.

Задача 1.16. Определить низшую и высшую теплоту сгорания рабочей массы челябинского бурого угля соста­ва: С^р = 41,8%; Н^р = 3%; S^P_л = 1,2%; N^р=1%; О^р =11,1%; А^р= 24,9% и W^P = 17%.

Ответ: Q^P_н = 15704 кДж/кг; Q^P_в = 16804 кДж/кг.

Задача 1.17. Определить низшую и высшую теплоту сгорания рабочей массы челябинского бурого угля марки Б3 соста­ва: С^р = 37,3%; Н^р = 2,8%; S^P_л = 1,0%; N^р=0,9%; О^р =10,5%; А^р= 29,5% и W^P = 18%.

Ответ: Q^P_н = 13997 кДж/кг; Q^P_в = 15077 кДж/кг.

Задача 1.18. Определить низшую и высшую теплоту сгорания рабочей массы кузнецкого угля марки Д состава: С^г = 78,5 %; Н^г = 5,6 %; S^г_л = 0,4 %; N^г = 2,3 %; О^г = 13,2 %. Зольность по сухой массе А^с = 9,5 % и влажность рабочая W^р = 10,5 %.

Ответ: Q^p_н = 24718 кДж/кг; Q^p_в = 25988 кДж/кг.

Задача 1.19. Определить низшую и высшую теплоту сгорания горючей массы кузнецкого угля марки Д состава: С^г = 78,5 %; Н^г = 5,6 %; S^г_л = 0,4 %; N^г = 2,5 %; О^г = 13,0 %. Зольность по сухой массе А^с = 15,0 % и влажность рабочая W^р = 12,0 %.

Ответ: Q^p_н = 22825 кДж/кг; Q^p_в = 24070 кДж/кг.

Задача 1.20. Определить низшую теплоту сгорания рабочей и сухой массы донецкого угля марки Г, если известны его низшая теплота сгорания горючей массы Q^г_н = 33170 кДж/кг, зольность сухой массы А^с = 25% и влажность рабочая W^р = 8%.

Ответ: Q^p_н = 22684 кДж/кг; Q^с_н = 24873 кДж/кг.

Задача 1.21. Определить низшую теплоту сгорания горючей и сухой массы кузнецкого угля марки Т, если известны его низшая теплота сгорания рабочей массы Q^p_н = 26180 кДж/кг, зольность сухой массы А^с = 18% и влажность рабочая W^р =6,5%.

Ответ: Q^г_н = 34345 кДж/кг; Q^с_н = 24157 кДж/кг.

Задача 1.22. Определить высшую теплоту сгорания горючей и сухой массы кизеловского угля марки Г, если известны следующие величины: Q^p_н =19680 кДж/кг;Н^р =3,6 %; А^р =31,0 %, W^р =6,0 %.

Ответ: Q^с_в = 21961 кДж/кг; Q^г_в = 32635 кДж/кг.

Задача 1.23. Определить низшую теплоту сгорания рабочей массы донецкого угля марки Г, если его низшая теплота сгорания горючей массы Q^г_н = 32470 кДж/кг, зольность по сухой массе А^с = 19,5 % и влажность рабочая W^p = 7 %.

Ответ: Q^р_н = 24145 кДж/кг

Задача 1.24. Определить низшую теплоту сгорания горючей массы кузнецкого угля марки Ж, если его низшая теплота сгорания рабочей массы Q^p_н = 26230 кДж/кг, зольность по сухой массе А^с = 18,5 % и влажность рабочая W^p = 5 %.

Ответ: Q^г_н = 34440 кДж/кг

Задача 1.25. Определить низшую и высшую теплоту сгорания горючей массы кизеловского угля марки Г6, если Q^p_н = 21500 кДж/кг; Н^р = 3,9%; А^р = 26,6%; W^p = 5%

Ответ: Q^г_н = 31620 кДж/кг; Q^г_в = 32902 кДж/кг.

Задача 1.26. Определить низшую и высшую теплоту сгорания рабочей массы сланца Гдовского месторождения, если Q^г_н = 34600 кДж/кг; Н^р = 2,9 %; А^р = 46,1 %; W^p = 11,3 % и (CO₂)^p_k = 14,2 %

Ответ: Q^p_н = 9592 кДж/кг; Q^p_в = 10527 кДж/кг.

Задача 1.27. Определить низшую и высшую теплоту сгорания рабочей массы ленинградских сланцев, если Q^г_н = 36848 кДж/кг; Н^р = 2,7 %; А^р = 46,0%; W^p = 11,5 % и (CO₂)^p_k = 16,4 %

Ответ: Q^p_н = 9337кДж/кг; Q^p_в = 10232 кДж/кг.

Задача 1.28. Определить низшую и высшую теплоту сгорания горючей массы высокосернистого мазута, если Q^р_н = 38772 кДж/кг; Н^р = 10,4%; А^р = 0,1%; W^p =3,0%.

Ответ: Q^г_н = 40090 кДж/кг; Q^г_в = 42497 кДж/кг.

Задача 1.29. Определить низшую теплоту сгорания рабочей массы челябинского угля марки Б3 состава: С^р = 37,3%; Н^р = 2,8%; S^P_л = 1,0%; N^р=0,9%; О^р =10,5%; А^р= 29,5% и W^P = 18%, - при увеличении его влажности до W^P = 20%.

Ответ: Q^р_н = 13542 кДж/кг.

Задача 1.30. В топке котла сжигается смесь, состоящая из 3·10³ кг кузнецкого угля марки Д и 7·10³ кг кузнецкого угля марки Т. Определить низшую теплоту сгорания смеси, если известно, что низшая теплота сгорания угля марки Д составляет Q^р_н1 = 22825 кДж/кг, а угля марки Т - Q^р_н2 = 26180 кДж/кг.

Ответ: Q^р_{н см} = 25174 кДж/кг.

Задача 1.31. Определить высшую теплоту сгорания рабочей массы, приведенную влажность, приведенную зольность, приведенную сернистость и тепловой эквивалент донецкого угля марки Т, если известны следующие величины: Q^р_н = 24365 кДж/кг; Н^р = 3,1%; S^P_л = 2,8%; А^р= 23,8% и W^P = 5,0%.

Ответ: Q^p_в = 25187 кДж/кг; W_пр = 0,86 кг∙%/(1000кДж); А_пр = 4,09 кг∙%/(1000кДж); S_пр = 0,481 кг∙%/(1000кДж), Э=0,83.

Задача 1.32. Для карагандинского угля марки К состава: С^р = 54,7%; Н^р = 3,3%; S^P_л = 0,8%; N^р = 0,8%; О^р =4,8%; W^P = 8% и зольность по сухой массе А^с= 30%, определить высшую теплоту сгорания рабочей массы, приведенную влажность и приведенную зольность угля.

Ответ: Q^p_в = 22180 кДж/кг; W_пр = 1,58 кг∙%/(1000кДж); А_пр = 5,4 кг∙%/(1000кДж).

Задача 1.33. Определить приведенную влажность, приведенную зольность, приведенную сернистость и тепловой эквивалент райчихинского угля марки Б2, если известен состав его горючей массы: С^г = 71,0 %; Н^г = 4,3 %; S^г_л = 0,6 %; N^г = 1,1 %; О^г =23,0%; зольность сухой массы А^с= 15% и влажность рабочая W^P = 37,5%.

Ответ: W_пр = 12,8 кг∙%/(1000кДж); А_пр = 3,1 кг∙%/(1000кДж); S_пр = 0,1 кг∙%/(1000кДж), Э=0,43.

Задача 1.34. На складе котельной имеется 60·10³ кг ангренского угля марки Б2, состав которого по горючей массе: С^г = 76,0 %; Н^г = 3,8%; S^г_л = 2,5%; N^г = 0,4%; О^г=17,3%; зольность сухой массы А^с= 20,0% и влажность рабочая W^P = 34,5%. Определить запас угля на складе в кг условного топлива.

Ответ: В_у = 28315 кг.

Задача 1.35. При транспортировке 3·10⁶ кг подмосковного угля марки Б2 его влажность увеличилась с W^р₁ = 32% до W^р₂ = 35%. Определить потерю условного топлива при повышении его влажности, если известно, что при W^р₁ = 32% низшая теплота сгорания рабочей массы угля Q^р_н = 10435 кДж/кг.

Ответ: В_у = 58460 кг.

Задача 1.36. Две котельные установки одинаковой производительности работают на различных видах топлива. Первая из них сжигает 10·10³ кг/ч кузнецкого угля марки Т состава: С^р = 68,6%; Н^р = 3,1%; S^P_л = 0,4%; N^р = 1,5%; О^р =3,1%; А^р= 16,8% и W^P = 6,5%. Вторая расходует 6·10³ кг/ч кузнецкого угля марки Д состава: С^р = 58,7%; Н^р = 4,2%; S^P_л = 0,3%; N^р = 1,9%; О^р =9,7%; А^р= 13,2% и W^P = 12,0%. Определить, какому количеству условного топлива эквивалентен часовой расход топлива в установках.

Ответ: В_у1 = 9000 кг/ч; В_у2 = 4674кг/ч.

Задача 1.37. В котельной за 10 ч сжигается 10⁶ кг донецкого угля марки Г состава: С^р = 55,2%; Н^р = 3,8%; S^P_л = 3,2%; N^р = 1,0%; О^р =5,8%; А^р= 23,0% и W^P = 8,0%. Определить часовую потребность котельной в условном топливе.

Ответ: В_у = 75170 кг/ч.

 

	Варианты
задачи	1.1	1.2	1.3	1.4	1.5	1.6	1.7	1.8	1.9	1.10	1.11	1.12	1.13	1.14	1.15
1.27	1.26	1.28	1.20	1.29	1.23	1.31	1.17	1.18	1.19	1.20	1.22	1.16	1.24	1.21
1.37	1.36	1.35	1.34	1.33	1.32	1.36	1.30	1.29	1.23	1.27	1.26	1.25	1.37	1.28