Макрокинетика сушки - страница 23

Топочные (дымовые) газы получают при сжигании газообразного (природный газ), жидкого (мазут, нефть) или твердого (уголь, торф, сланцы, дрова) топлива в топках и смешивают их в специальных камерах смешения с атмосферным воздухом для получения смеси заданной температуры. Горючая часть твердого и жидкого топлива состоит из углерода С, водорода Н и серы S. Элементарный состав рабочей массы топлива составляет 100 %. В общем случае:

Сера в топливе может быть в трех видах: органическая S_>o (в составе сложных органических соединений), колчеданная S_>к (в составе соединений с металлами типа FeS_>2) и сульфатная (в процессах горения не участвует). Зола топлива А^>р – это смесь негорючих минеральных соединений. Золу и влагу топлива А^>р + W^>р называют внешним балластом, а кислород и азот О^>р + N^>р – внутренним балластом [5], т. к. они не участвуют в горении топлива. При отсутствии балластных соединений получаем горючую массу топлива, обозначая (г), а при полном отсутствии влаги в топливе пользуются понятием сухой массы топлива – (с).

Характеристики основных видов топлива. Угли марки А (антрацитные): с высокой степенью углефикации (С = 90-93%) и малым выходом летучих (Vг=2… 9%) относят к антрацитам. Угли марки Б (бурые): с неспекающимся коксом, выходом летучих Vг>40 % и Q_>н^>Р = 10,5… 15,9 МДж/кг.

Торф – наиболее молодое ископаемое топливо с большим выходом летучих порядка 70%, высокой влажностью W^>p =40… 50% и низкой теплотой сгорания Q_>н^>Р= 8,38… 10,47 МДж/кг.

Сланцы – топливо с большой зольностью А^>р = 50… 60%, повышенной влажностью W^>p = 15…20%, низкой Q_>н^>Р =5,87…10 МДж/кг при высокой Q_>н^>г = 27,2… 33,5 МДж/кг. Сланцы относятся к легко воспламенимым топливам вследствие высокого содержания водорода Нг = 7,5… 9,5% и летучих Vг=80… 90%. Сланцы являются местным топливом, так как вследствие большой зольности и влажности транспортировка его на дальние расстояния неэкономична.

Большое значение в топливном балансе России имеют природные газы. Основной горючей составляющей их является метан СН_>4 (80-98%). Теплота сгорания сухого природного газа Q_>н^>г = 33,52… 35,61 МДж/м^>3. Состав газообразного топлива задается в процентах по объему горючих составляющих СН_>4, СО, Н_>2, углеводородов С_>nН_>2n+2 и негорючих газов СО_>2, О_>2, N_>2, Н_>2О. Характеристики различных видов топлив [5] приведены в приложении.

Образующиеся при сгорании топочные газы по химическому составу состоят из кислорода О_>2, азота N_>2, окиси CО и двуокиси CO_>2 углерода, сернистого газа SO_>2 и водяных паров H_>2O. Состав топочных газов зависит от вида топлива и количества воздуха, подводимого в топку для его сжигания (первичный воздух) и подмешиваемого к продуктам сгорания для понижения их температуры до заданной (вторичный воздух). Особенно вредны соединения серы, содержащиеся в топливе, т. к. они в соединении с влагой коррозируют металлические конструкции сушилок и ухудшают качество высушиваемых материалов. Поэтому применение сернистых топлив для сушки очень ограничено.

При полном сгорании топлива (с избытком воздуха) топочные газы имеют указанный выше химический состав. Положение усложняется при неполном сгорании топлива, без избытка воздуха. В этом случае продукты сгорания дополняются сажей, рядом химически активных углеводородов, имеющих резкий запах, что значительно ухудшает экологию производства. Поэтому важнейшим требованием является обеспечение полного сгорания топлива. Обеспечение полного сгорания топлива (большие значения коэффициента избытка воздуха α), используемого для сушки, не является проблемой, т. к. для понижения температуры топочные газы, как правило, все равно приходится разбавлять воздухом.