Теплотворная способность условного топлива

Теплота сгорания топлива. Понятие условного топлива

Теплотой сгорания топлива называется количество теплоты, выделяю­щейся при полном сгорании единицы массы (для твердых и жидких) или единицы объема (для газообразных) топлив.

Различают низшую и высшую, удельную и объемную теплоту сгорания топлива. Высшая теплота сгорания Ql включает в себя ту часть тепло­ты, которую получают при конденсации водяных паров, содержащихся в продуктах сгорания, в жидкость. Низшая теплота сгорания топлива Ql меньше высшей Ql на величину теплоты парообразования того количества воды, которое образуется в результате окисления водорода топлива Нр и испарения влаги Wp, содержавшейся в топливе.

В теплотехнических расчетах используется низшая теплота сгорания топлива Ql (кДж/кг). Низшая теплота сгорания каменного угля примерно равна 28… 34 МДж/кг, бензина — « 44 МДж/кг, низшая объемная тепло­та сгорания природного газа — 31… 38 МДж/кг.

Между значением низшей и высшей теплоты сгорания топлива, кДж/кг, существует взаимосвязь:

QP = Ql _ г(9#р + W») = Ql— 226Яр — 25Wp, (15.6)

Где г — скрытая теплота парообразования воды при давлении 10 кПа (со­ответствует среднему значению парциального давления паров воды в про­дуктах сгорания энергетических установок), кДж/кг.

Теплоту сгорания топлив определяют экспериментально посредством сжигания пробы топлива в калориметрической бомбе (рис. 10.9) в атмо­сфере чистого кислорода. При приближенных теплотехнических расчетах теплоту сгорания твердого или жидкого топлива, кДж/кг, можно опреде­лить по элементарному составу топлива по формуле Д. И. Менделеева:

Ql = 339СР + 1036ЯР + 109Spp+K — Ю90р + 25(15.7)

Где 5рр+5р = SJJ — летучая сера, %. Летучая сера представляет собой часть общей серы, находящейся в топливе (в основном, в угле). Эта сера является горючей и при горении угля превращается в газообразные окислы.

Теплоту сгорания газообразных топлив, кДж/м3, определяют по тепло­те сгорания компонентов топлива:

Ql = 108НР + 126СО + 358СН4 + 64002Н6 + 912С3Н8+ + 1190С4Н1О + 590С2Н4 + 1400С6Н6 + 230h3S.

Для сравнения различных топлив по теплоте сгорания все их виды приводят к единому эквиваленту, в качестве которого служит единица Условного топлива (у. т.). Пересчет заданного количества топлива в услов­ное топливо проводят умножением его на тепловой эквивалент Э, кгу. т./кг:

Где Qycn — 29.308 МДж/кг — расчетная теплота сгорания условного топли­ва.

При нагреве твердого топлива оно разлагается на газообразные летучие вещества и твердый остаток — кокс. Выход летучих горючих веществ ха­рактеризует условия воспламенения топлив и объем пламени при горении. Летучие вещества являются газообразным продуктом распада в топливе сложных органических соединений. В состав летучих веществ входят оксид углерода, углекислый газ, пары воды, водород, метан и сложные углеводо­роды. Они выходят из топлива при нагревании от 110 до 1100°С. После выделения всех летучих веществ топливо превращается в кокс — твердый горючий продукт. Масса кокса меньше массы исходного топлива. Кокс воспламеняется при температуре 900… 1200°С, а воспламенение летучих веществ происходит при температуре 350… 600°С. Следовательно, загорат ясь раньше, чем кокс, летучие вещества быстро поднимают температуру и тем самым обеспечивают его быстрое воспламенение.

Выход летучих веществ Vr‘ определяют в процентах на горючую массу. Чем больше выход летучих веществ, тем легче воспламеняется топливо и тем больше объем пламени при горении. По выходу летучих веществ топ­лива делят на пламенные (длиннопламенные) и тощие. Чем геологически * моложе» топливо, тем больший выход летучих веществ. Так, для торфа VT• = 70%, для антрацита Vr— = 4%.

После выхода летучих веществ остается твердый горючий остаток, который может быть спекшимся, слабоспекшимся и порошкообразным. Твердый коксовый остаток состоит из углерода топлива и золы. Свой­ства этого остатка определяют область применения топлива, способ его сжигания и конструкцию топочного устройства. Величины выхода летучих веществ и свойства коксового остатка положены в основу классификации каменных углей.

Зольность топлива Ар представляет собой негорючий твердый остаток, получающийся после сгорания горючей части. При сгорании минеральные примеси расплавляются, частично разлагаются и дают новые соединения. Поэтому масса и состав золы никогда не равны массе и составу исходных минеральных примесей и зависят от температуры и условий озоления. Зола, прошедшая стадию расплавления, называется шлаком. Шлак пре­пятствует выгоранию органических веществ. Наличие минеральных при­месей ухудшает качество топлива. Зола приводит к износу и шлакованию поверхностей в топке и газоходах теплотехнических устройств, обусловли­вает трудности при сжигании топлива. При расчетах и сравнении топлив используют понятие приведенной зольности:

Зольность топлива определяют при сжигании (прокаливании) его про­бы при 800°С в муфельной печи. Зольность различных видов топлива неодинакова. Наименьшую зольность имеют дрова— до 1% в рабочей массе топлива. Наибольшую зольность имеют уголь —до 40% и горючие сланцы —до 50% в рабочей массе. Зольность жидких топлив (нефти и мазута) чрезвычайно мала: от 0.05 до 0.1% на рабочую массу. Зольность газового топлива равна нулю.

Общая влага Wp, содержащаяся в твердом топливе, определяется высу­шиванием пробы до постоянной массы. Она условно делится на внешнюю и гидратную. Внешняя влага —это влага, попавшая в топливо в ходе образования пласта, а также при добыче, хранении и перевозке топлива (свободная влага), а также влага, заполняющая капилляры и поры в топ­ливе и удерживаемая его поверхностью за счет сорбции (связанная влага). Гидратной влагой называют влагу (обычно несколько процентов от общего влагосодержания), входящую в состав кристаллогидратов, и коллоидные соединения. Она не удаляется при сушке твердого топлива, и ее не считают входящей в общую влагу топлива. Температура уходящих из котлоагрегата газов обычно выше 100°С, поэтому тепловая энергия, затраченная на испарение 1 килограмма воды топлива в количестве 2.5 МДж, теряется с паром уходящих газов.

Таким образом, влага топлива ухудшает его качество, снижает теплоту сгорания, затрудняет воспламенение, приводит к росту потерь тепловой энергии с уходящими газами. Приведенная влажность

Используется для сравнительных расчетов.

Зола и влага являются балластом топлива, они уменьшают долю горю­чих элементов в единице массы топлива, а на испарение влаги затрачива­ется тепловая энергия, выделяющаяся при сгорании топлива.

Тонна условного топлива (т.у.т.)

Тонна условного топлива (т.у.т.) ( ) единица измерения топлива, равная по своей энергетической ценности тонне угля. В России за единицу условного топлива (у.т.) принимается теплотворная способность 1 кг каменного угля = 29,3 МДж или 7000 ккал. Международное энергетическое агентство (IEA) приняло за единицу нефтяной эквивалент, обычно обозначаемый аббревиатурой TOE (англ. Tonne of oil equivalent). Одна тонна нефтяного эквивалента равняется 41,868 ГДж.

тонна условного топлива (т. у. т.) — единица измерения энергии, равная 2,93·1010 Дж; определяется как количество энергии, выделяющееся при сгорании 1 тонны топлива с теплотворной способностью 7000 ккал/кг (соответствует типичной теплотворной способности каменного угл

Экономико-математический словарь: Словарь современной экономической науки. — М.: Дело . Л. И. Лопатников . 2003 .

Смотреть что такое “Тонна условного топлива (т.у.т.)” в других словарях:

тонна условного топлива — т.у.т. Единица измерения топлива (часто единица измерения энергии), равная по своей энергетической ценности тонне угля. В России за единицу условного топлива (у. т.) принимается теплотворная способность 1 кг каменного угля = 29,3 МДж или 7000… … Справочник технического переводчика

тонна условного топлива в газовом эквиваленте — Тонна условного топлива в пересчёте на газ [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом EN ton of natural gas equivalent … Справочник технического переводчика

тонна условного топлива в нефтяном эквиваленте — Тонна условного топлива в пересчёте на нефть [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом EN ton of oil equivalenttoe … Справочник технического переводчика

тонна условного топлива в угольном эквиваленте — Тонна условного топлива в пересчёте на уголь [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом EN ton of coal equivalenttee … Справочник технического переводчика

Тонна — Запрос «Тонна» перенаправляется сюда; см. также другие значения … Википедия

тут — тонна условного топлива … Словарь сокращений русского языка

Топливо условное — Условное топливо единица учета органического топлива, применяемая для сопоставления эффективности различных видов топлива и суммарного их учета. В качестве единицы условного топлива принимается 1 кг топлива с теплотой сгорания 7000 ккал/кг (29,3… … Официальная терминология

Тут — Тут то же, что и здесь Тут то же, что тутовник и шелковица. т. у. т. тонна условного топлива Тут район ила Адыяман (Турция) ТУТ Мебельный торговый центр в Балашихе См. также TUT … Википедия

Т — Таблица капитализации (capitalization table) Такса ( local price) Таксономия [taxonomie] Таможенная декларация (Customs declaration) Таможенная очист … Экономико-математический словарь

Виды топлива и теплотворная способность

Топливом называется вещество (или несколько веществ), которое в результате своего сгорания способно выделять тепловую энергию. Этот вид энергии чаще всего преобразовывается специальными тепловыми двигателями в кинетическую энергию. Кинетическая энергия, в свою очередь, заставляет транспортное средство двигаться.

Топливо может быть классифицировано в зависимости от его физического состояния. Оно может быть твёрдым, жидким или газообразным. К твёрдым видам топлива можно отнести древесину, торф и уголь. К жидким видам – керосин, бензин, нефть или мазут. Что касается газообразных топливных веществ, то таковыми являются разнообразные горючие газы.

Уделяя внимание составу разных видов топлива, нужно заметить, что твёрдые и жидкие виды состоят из горючей массы и негорючей массы. Горючая масса топлива сгорает в процессе его применения. К негорючей массе, которую часто ещё называют балластом, относится влага и зола. Также существует определение органической массы твёрдого топлива. В данную массу входят такие элементы, как углерод, водород, азот, кислород, а также органическая сера. Нужно отметить, что органическая масса определяет топливо без учёта балластовых примесей.

Также, для характеристики твёрдых видов топлива используются понятия сухой и рабочей топливной массы. Сухая масса получается в результате сушки топлива, то есть удаления влаги из его рабочей массы. Такая сушка проводится при температуре 103-105 градусов по Цельсию. Рабочая же масса топлива описывает состояние топлива перед его непосредственным сжиганием. Данная характеристика весьма важна при проведении разнообразных теплотехнических расчётов.

Состав газообразного топлива включает в себя смеси разнообразных негорючих и горючих газов. К горючим газам следует относить: водород, окись углерода, этилен, метан, сероводород и другие подобные газы. Негорючими же газами являются: азот и углекислый газ.

Одним из самых востребованных расчётов является определение расхода топлива. Этот параметр зависит не только от качества и вида топлива, но и от КПД и эффективности двигателя, в котором оно сгорает. При известном среднем расходе топлива можно подсчитать общий расход и затраты. Для этого пригодиться калькулятор расхода топлива.

Состав твёрдых и жидких видов топлива может быть выражен в процентах по весу. Если же рассматриваются газообразные виды топлива, то его состав выражается в процентах по объёму.

Независимо от вида топлива, главнейшей его характеристикой является теплотворная способность. Она определяет количество тепла (в килокалориях), которое выделяется при сгорании одного кубометра газа или одного килограмма жидкого или твёрдого топлива. Выражается данная величина, соответственно, либо в килокалориях на кубометр, либо в килокалориях на килограмм. Для сравнения теплотворной способности разных видов топлива существует понятие условного топлива. Натуральным же называется топливо, сравниваемое с условным. Если его теплотворность выше, то в таком случае натуральное топливо является высокоэффективным.

Охрана труда

Топливно-энергетические ресурсы. Условное топливо

Условное топливо

Различные виды энергетических ресурсов обладают разным качеством, которое характеризуется энергоемкостью топлива. Удельной энергоемкостью называется количество энергии, приходящееся на единицу массы физического тела энергоресурса.

Для сопоставления различных видов топлива, суммарного учета его запасов, оценки эффективности, использования энергетических ресурсов, сравнения показателей теплоиспользующих устройств, принята единица измерения условное топливо. Условное топливо это такое топливо, при сгорании 1 кг которого выделяется 29309 кДж, или 7000 ккал энергий. Для сравнительного анализа используется 1 тонна условного топлива.

Этот показатель соответствует хорошему малозольному углю, который иногда называют угольным эквивалентом.

За рубежом для анализа используется условное топливо с теплотой сгорания 41900 кДж/кг (10000 ккал/кг). Этот показатель называется нефтяным эквивалентом. В табл. 9.4.1 приведены значения удельной энергоемкости для ряда энергетических ресурсов в сравнении с условным топливом.

Таблица 9.4.1. Удельная энергоемкость энергетических ресурсов

Видно, что высокой энергоемкостью обладают газ, нефть и водород.

Топливно-энергетический комплекс Республики Беларусь, перспективы его развития

Основной целью энергетической политики Республики Беларусь на период до 2015 г. является определение путей и формирование механизмов оптимального развития и функционирования отраслей топливно-энергетического комплекса, надежное и эффективное энергообеспечение всех отраслей экономики, создание условий для производства конкурентоспособной продукции, достижение стандартов уровня жизни населения аналогичного высокоразвитым европейским государствам.

Для реализации этой цели Государственная энергетическая программа Республики Беларусь предусматривает использование нетрадиционных и возобновляемых источников энергии в нарастающих масштабах. С учетом природных, географических, метеорологических условий республики предпочтение отдается малым гидроэлектростанциям, ветроэнергетическим установкам, биоэнергетическим установкам, установкам для Сжигания отходов растениеводства И бытовых отходов, гелиоводоподогревателям.

Потенциал топливно-энергетических ресурсов в Республике Беларусь представлен в таблице 9.5.1.

Таблица 9.5.1. Потенциал местных топливно-энергетических ресурсов в Республике Беларусь (млн т у. т.)

Вид источника энергии

Технически возможный потенциал

Отходы гидролизного производства (лигнин)

Твердые бытовые отходы

Энергия сжатого природного газа

Растительная масса (солома, костра)

Поскольку нами выше уже рассматривался вопрос о перспективах использования в республике местных видов топлива, то остановимся подробно на характеристике перспектив развития нетрадиционных и возобновляемых источников энергии.

Биологическая энергия. Под действием солнечного излучения в растениях образуются органические вещества, и аккумулируется химическая энергия. Этот Процесс называется фотосинтезом. Животные существуют за счет прямого или косвенного получения энергии й вещества от растений! Этот процесс соответствует трофическому уровню фотосинтеза. В результате фотосинтеза происходит естеcтвенное преобразование солнечной энергии. Вещества, из которых состоят растения и животные, называют биомассой. Посредством химических или биохимических процессов биомасса может быть превращена в определенные виды топлива: газообразный метан, жидкий метанол, твердый древесный уголь. Продукты сгорания биотоплива путем, естественных экологических или сельскохозяйственных процессов вновь превращаются в биотопливо. Система круговорота биомассы показана на рис. 9.5.1.

Рис. 9.5.1. Система планетарного круговорота биомассы

Энергия биомассы может использоваться в промышленности, домашнем хозяйстве. Так, в странах, поставляющих сахар, за счет отходов его производства покрывается до 40% потребностей в топливе. Биотопливо в виде дров, навоза и ботвы растений применяется в домашнем хозяйстве примерно” 50% населения планеты для приготовления пищи, обогрева жилищ.

Существуют различные энергетические способы переработки биомассы:

1. термохимические (прямое сжигание, газификация, пиролиз);
2. биохимические (спиртовая ферментация, анаэробная или аэробная переработка, биофотолиз);
3. агрохимические (экстракция топлива). Получаемые в результате переработки виды биотоплива и ее КПД приведены в таблице 9.5.2.

Таблица 9.5.2. Виды топлива, получаемые в результате переработки биомассы

Источник биомассы или топлива

Отходы переработки древесины

сжигание пиролиз уголь

Сахарный тростник, сок

Сахарный тростник, отходы

анаэробное (без доступа воздуха) разложение

В последнее время появились проекты создания искусственных энергетических плантаций для выращивания биомассы и последующего,преобразования биологической энергии. Для получения тепловой мощности, равной 100 МВт потребуется около 50 м2 площади энергетических плантаций. Более широкий смысл имеет понятие энергетических ферм, которое подразумевает производство биотоплива как основного или побочного продукта сельскохозяйственного производства, лесоводства, речного и морского хозяйства, промышленной и бытовой деятельности человека.

В. климатических условиях Беларуси с 1 га энергетических плантаций собирается масса растений в количестве до 10 т сухого вещества, что эквивалентно примерно 5 т у. т. При дополнительных агроприемах продуктивность 1 га может быть повышена в 2—3 раза: Наиболее целесообразно использовать для получения сырья выработанные торфяные месторождения, площадь которых в республике составляет около 180 тыс.га. Это может стать стабильным экологически чистым и биосферно-совместимым источником энергетического сырья.

Биомасса наиболее перспективный и значительный возобновляемый источник энергии в республике, который может обеспечивать до 15% ее потребностей в топливе.

Весьма многообещающе для Беларуси использование в качестве биомассы отходов животноводческих ферм и комплексов. Получение из них биогаза может составить около 890 млн.м3 в год, что эквивалентно 160 тыс. ту. т. Энергосодержание 1 м3 биогаза (60—75% метана, 30—40% углекислого газа, 1,5% сероводорода) составляет 22,3 МДж, что эквивалентно 0,5 м3 очищенного природного газа, 0,5 кг дизельного топлива, 0,76 кг условного топлива. Сдерживающим фактором развития биогазовых установок в республике являются продолжительные зимы, большая металлоемкость установок, неполная обеззараженность органических удобрений. Важным условием реализации потенциала биомассы является создание соответствующей инфраструктуры от заготовки, сбора сырья до доставки конечной продукции потребителю. Биоэнергоустановку рассматривают, в первую очередь, как установку для производства органических удобрений и, попутно, для получения биотоплива, позволяющего получить тепловую и электрическую энергию.

Теплотворная способность условного топлива

Напомним читателю некоторые положения, которые упростят усвоение предложенных примеров и решение задач.

Различные виды органического топлива, используемые для энергообеспечения потребителей, при сжигании единицы объема или массы выделяют различное количество теплоты. Количество теп­лоты, выделяющееся при полном сгорании 1 кг твердого или жидкого топлива или 1 м3 газообразного топлива, называют теплотой сгорания топлива или теплотворной способностью топлива.

Для сопоставления энергетической ценности различных видов топлива и их суммарного уче­та введено понятие условного топлива. В качестве единицы условного топлива принимается топливо, которое имеет низшую теплоту сгорания, равную 7000 ккал/кг (29,33 МДж/кг). Зная теплотворную спо­собность любого вида топлива, можно определить его эквивалент в условном топливе.

Где Byj — расход /-того вида топлива в условном топливе, В„, Qрасход и теплотворная способ-

Ность (ккал/кг) /-того вида топлива в натуральных единицах.

Для прямого и обратного пересчета единиц количества энергии можно использовать диаграмму (см. приложение 1). При составлении диаграммы для пересчета единиц потребления электрической энергии использованы теоретический эквивалент 0,123 кг у. т./кВтхч (коэффициент над линией) и средний по стране удельный расход условного топлива на выработку электроэнергии 0,320 кг у. т./ кВтхч. На диаграмме приняты величина теплотворной способности природного газа

Q =7950 ккал/ м3, а мазута Q = 9500 ккал/кг.

При использовании понятия условного топлива не учитывают затраты энергии на добычу топлива, его транспортировку потребителю, его подготовку или переработку.

Учесть эти затраты при анализе энергопотребления позволяет введение другой единицы — одной тонны первичного условного топлива.

Коэффициенты пересчета потребленного котельно-печного топлива в первичное составляют для 1 т органического топлива: мазута — 1,107; газа — 1,167; энергетического угля — 1,065 т у. т.