Паливо, що використовується в джерелах систем теплопостачання

В енергетиці використовують органічне і ядерне паливо.

Органічне паливо містить горючі речовини, які здатні активно вступати в реакцію з киснем та мають значне питоме тепловидалення, яке характеризується теплотворною здатністю палива.

Органічне паливо може бути енергетичним і побутовим. Енергетичне паливо – це паливо, яке економічно доцільно використовувати для одержання великих кількостей теплоти. Його запаси великі, відносно легкодоступні, а вартість – прийнятна.

Енергетичним паливом для електростанцій і котелень являються:

тверде паливо – кам’яне і буре вугілля і відходи їх переробки;

рідке паливо - мазут;

газоподібне паливо - природний газ.

В енергетиці можуть також використовуватись торф і горючі сланці, горючі промислові гази (коксовий та доменний газ).

Як ядерне паливо використовують уран 235-U²³⁵. Уранова руда містить 60-90% двоокису урану UO₂, в складі якого знаходиться приблизно 0,73% U²³⁵, а решта - U²³⁸. На газодифузних заводах природну уранову руду збагачують, доводячи до 1,5÷3,5% вміст U²³⁵. Збагачену уранову руду використовують для створення тепловиділяючих елементів (ТВЕЛів) ядерних реакторів.

При розщеплені в ядерному реакторі 1кг U²³⁵ виділяється приблизно 85·10⁶ МДж теплоти, що еквівалентно спалюванню біля 3000 тонн умовного палива.

Енергетичні ресурси, що використовуються в країні, розподіляються між трьома основними споживачами таким чином:

- промислові - 45%;

- електростанції - 34%;

- котельні всіх видів (крім квартальних та внутрішньобудинкових, які умовно відносять до дрібних комунально-побутових установок).

На централізоване теплопостачання витрачається приблизно 35% всього органічного палива, вироблення електроенергії - 25%.

Найбільш складним, дорогим і мінімально ефективним є використання твердого палива.

Використання мазуту і газу порівняно з використанням твердого палива підвищує культуру експлуатації джерел теплопостачання, зменшує на 20÷24% капітальні затрати на їх спорудження, а також збільшує на величину до 4% коефіцієнт корисної дії котлів.

 

2.1.1. Елементарний склад палива.

Хімічний склад твердого палива та складові робочої, аналітичної, сухої, горючої і органічної маси наведені на рис.2-1.

Маса палива в тому вигляді, в якому воно надходить на спалювання, є робочою масою.

Загальний вміст вологи, W, є сумою двох складових:

зовнішньої вологи, W₃, яка видаляється при підсушуванні до повітряно-сухого стану розмолотого палива;

гігроскопічної, або колоїдної вологи, W_ГІ, яка видаляється при нагріванні палива до 102÷105°С.

Тоді:

Загальний вміст сірки, S_заг, слід розглядати як суму трьох її складових, а саме:

- кількість сірки, що входить до складу органічних сполук, S₀;

- кількість сірки, що входить до складу колчеданів (піритна), S_к;

- кількість сірки, що входить до складу вищих окислів (наприклад, до Ca SO₄) і не піддається окислюванню, S_c.

Тоді:

Внутрішнім баластом палива є кисень і азот, а зовнішнім баластом є волога і зола.

В усіх видах палива горючими елементами є вуглець, С, водень, Н₂, сірка, S.

 

2.1.2. Вміст горючих елементів в твердому і рідкому паливі

Основним горючим елементом органічних палив є вуглець, С. Його теплота згорання дорівнює 34,1 МДж/кг (34100 кДж/кг).

Вуглець складає 50÷75% робочої маси твердих палив і 83÷85% робочої маси мазутів.

Друге місце, як горючий елемент, за його кількістю, посідає водень, Н₂. Він має високу теплоту згорання – 120,5 МДж/кг (120500 кДж/кг).

Кількість водню в твердих паливах знаходиться в межах 2÷4% від робочої маси, а в рідких паливах – до 10÷11%.

Третій горючий елемент – сірка (S) має невисоку теплоту згорання – 9,3МДж/кг (9300кДж/кг), її вміст в паливах лежить в межах 0,3÷4%.

В мало сірчаному мазуті вміст сірки до 0,5 % від робочої маси, в сірчаному – в межах 0,5÷2%, у високо сірчаному – більше 2%.