II. Основные теоретические положения

Зола представляет собой твердый минеральный остаток после сжигания топлива и состоит из топочных шлаков и летучей золы, покидающей топочное устройство с дымовыми газами. Состав шлаков и золы, определяющий их свойства: SiO₂, Al₂O₃, FeO, Fe₂O₃, известь СаО, Na₂O, K₂O, V₂O₅, сульфаты CaSO₄, MgSO₄. Содержание минеральных примесей в топливе изменяется от 1 % у древесины до 75 % в горючих сланцах. В международной геологической статистике запасы углей подсчитываются только до значения зольности 50 %.

Содержание золы топлива не является достаточным показателем энергетической ценности топлива, так как топлива с одинаковым содержанием золы часто имеют различную теплоту сгорания. Для сравнительной оценки количества золы используется приведенная зольность топлива в процентах, отнесенная к 1 МДж теплоты сгорания топлива, кг·% /МДж

 

А^ПР=А^Р/Q_н^р,

 

где А^Р − рабочая зольность топлива, поступающего в топку, %.

Большая зольность снижает теплоту сгорания топлива. Так, при изменении зольности топлива от A₁^P до А₂^P теплота сгорания рабочей массы составит, кДж/кг

.

 

Снижение теплотворной способности приводит к увеличению расхода топлива и затрат на его перевозку. Кроме того, снижаются t_a, J₀ (см. работу 1) и уменьшается средняя температура факела Т_ф, так как часть теплоты расходуется на нагрев дополнительного количества шлака, удаляемого из топочного устройства (т. е. не участвующего в теплообмене).

Важное практическое значение имеет плавкость золы, характеризующаяся температурами: t₁ − начало деформации, t₂ − начало размягчения и t₃ − началожидкоплавкого состояния. Зола разделяется на тугоплавкую (t₃ > 1425 °С), среднеплавкую (1200 < t₃ < 1425 °С) и легкоплавкую (t₃ < 1200 °С).

Характеристики золы необходимо знать при проектировании и эксплуатации топочных устройств. В топочной камере можно организовать сжигание топлив с твердым или жидким шлакоудалением.

Твердое шлакоудаленuе организуется при сжигании топлив с тугоплавкой золой или среднеплавкой, с небольшим содержанием золы (А^ПР < I %·кг/МДж) и высоким (V^г > 25 %) выходом летучих (см. работу 3).

Жидкое шлакоудаленuе целесообразно для топлив с легкоплавкой золой и топлив с малым выходом летучих.

При сжигании топлив в топках с твердым шлакоудалением значительная часть сухой золы уносится дымовыми газами, что приводит к загрязнению окружающей среды, эрозионному износу поверхностей нагрева, заносу и загрязнению их (шлакованию), удорожанию золоулавливающих устройств.

Сущность метода определения содержания золы в топливе заключается в медленном озолении пробы в муфельной печи и прокаливании зольного остатка в условиях свободного доступа воздуха при температуре (775...825) °С (1048...1098 К) до постоянной массы.

Зольность топлива в аналитической пробе рассчитывают по формуле, %

,

где Δm₃ − масса зольного остатка, г; m − масса навески топлива, г.

Зольность топлива на сухую массу пересчитывают по формуле, %

,

а на рабочую массу, %

,

где и – влажность рабочей массы и аналитической пробы соответственно, %.

Погрешность найденного значения зольности АЗ определяется так же, как это сделано в работе 1 при оценке точности вычисления аналитической влажности.