Торф Сланец 20

Для получения все возрастающих количеств электрической и теп­ловой энергии в нашей стране ежегодно расходуется более миллиарда тонн топлива в пересчете на условное топливо., При этом в общей добы­че топлива уменьшается доля

Добычи углей и других видов твердого топлива и увеличива­ется доля добычи нефти и га­за. На рис. 1-3 показано изме­нение добычи топлив по дан­ным акад. Н. В. Мельникова [Л. 4]. Такое направление раз­вития топливной промышлен­ности вызвано экономическими показателями добычи и воз­можностью использования жидкого и газообразного топ­лива как технологического сырья в промышленности.

10 1350 1355 13Б0 1365 1370 1975 ппгп ттэрп ттпгп тпттттитзя

Для производства элек­троэнергии предусмотрено бо­лее широкое применение деше-

.'ІЩГ

Топлива по способам добычи делятся на Неископаемые и ископаемые, жидкие и газообразные,

О СК. нежшзмжггкцшг гттгдм.

"У"™**' Ч г. .■—чЧ^аа. а,

^ископаемым твердым топливам относятся торф, бурые, каменные угли, иолу антрациты, антрациты и горючие сланцы.

Древесина (или дрова) потребляется как топливо только в 'мелких бытовых установках, а в промышленных установках как от­ходы производства и лесозаготовок.

Таблица 1-6 Состав и теплота сгорания растительных отходов сельского хозяйства Название топлива Состав топлива, % Выход Лету­ Чих -,г Теплота сгорания Qp v н Ср НР ОР NP ' Sp ЛР Wр Г, % МДж/кг (ккал/кг) Солома 42,7 5,3 36,9 0,5 0,1 4,5 10 80 15,7 3750 Стебли хлопчатника 40,0 5,0 36,0 0,5 0,1 3,4 15 -80 14,5 3470 Костра льняная 43,5 5,4 36,6 0,5 0,1 2,9 11 80 19,1 4560 Лузга подсолнуха 42,5 4,9 34,6 0,44 0,16 2,4 15 80 19,1 4570 Шелуха рисовая 35,4 4,3 30,2 0,5 0,10 19,5 10 80 18,7 4460

Состав горючей массы древесины мало изменяется для разных пород дерева и может быть охарактеризован следующими величинами: Сг=50°/о, Нг=6%, Nr=0,6%, Ог=43,4%; выход летучих Vr=85%, со­держание очень тугоплавкой золы на сухую массу составляет Ас— =1—2% в зависимости от способа транспорта с (места заготовок; со­держание влаги от 20 до 60% на рабочую массу и зависит от части (ствола) дерева, времени его срезки или заготовки, длительности хра­нения и способа перевозки. Теплота сгорания древесины на горючую массу составляет около QrH—18,8 МДж/;кг (4500 ккал/кг).

Дрова заготовляют в Виде поленьев длиной в 1 м; дрова считаются сухими при содержании влаги меньше 25% и сырыми, если

Wp>35 %• Масса 1 м3 древесины колеблется в пределах от 350 до 800 кг. Высокая влажность я низкая теплота сгорания делают древес­ное топливо невыгодным для дальних перевозок. Для сжигания древе­сину в гаециальных дробилках превращают в щепу с размерами 50X50X30 мм, что позволяет использовать древесные отходы — пни, сучья, кору, о дубину, опилки и пр.

Для специальных целей путем сухой перегонки из древесины по­лучают так называемый древесный уголь, имеющий состав: Сг=80— 90%, №=2—4%, Ог+№=6—16%, Уг=8—12%, Лс=2%, И7р=10% и QrН^29,9—31,4 МДж/кг (7000—7500 ккал/кг) и насыпную массу 150— 200 кг / м3.

К древесине близки некоторые отходы продуктов сельского хозяй­ства; их характеристики приведены в табл. 1-6.

АРевеСина являеТСЯ ■ОдНим из саМЫх мо^юдЬ1Х, дшша^шешшш л:од.-., ливаТ'

Торф ЯДляетгд I/Г. Л Г П T П.- ТгГПЛ^И/ г.. СТЭ-

'Aiмм. ч. хслскг? в у) I Состав горючей мас­сы торфа можно характеризовать следующими величинами: Сг= =58%, Нг=6%, Ог=33%, №=2,5%, Sr„=2,5%, Q^=21,9 МДж/кг (5000 ккал/кг), Vr=70%, содержание золы Лс=10%, влаги Л? р=35—

•60%; зола торфа обычно легкоплавка и имеет температуру плавления около 1000°С.

ЦО споСобу добычи Торф разделяют на торф ручной резКи, маши - ноФОрмовочныи, гидроторф и ф. резерный?"Первые дВа способа приме - ттаВЗтдля добычи небольших" количеств, куркового торйат~т]ретий — для получения Больших кОличеств.Кускового торфа машинами-Л-детв&ртый дает мелкие частицы размером от 0,5 До 25 Мм. "Кусковой торф, кото­рого по технико-экономическим соображениям добывают мало, изго­товляют в виде кирпичей с размерами 300X1100X00, 300X130X110 И 350Х130Х'130 Мм. Как и древесина, торф является возобновляющимся минеральным топливом: ежегодный прирост увеличивает запасы 1 га залежи на 1—2 т сухого торфа. Торф широко используется не только как топливо, но и для нужд сельского хозяйства. К перспективным способам использования торфа можно отнести его комплексное исполь­зование. Кроме производства натурального торфа, все шире применяет­ся его брикетирование, позволяющее получить для бытовых нужд топ­ливо с влажностью №р=12—15%, Теплотой сгорания (2рн Около

18,8 МДж/кг (4500 Ккал/кг) и механической прочностью на изгиб 30—

35 «гс/ом2.

Бурые угли являются <лр. пукшШ, м за торфом по геологическому возрасту топливом, их принято Делить на три грУппы: лИгниты. дмею - . щие светло^рйздеВыШшвшидисагшржашие'вклю^ни^частей растений; землистые бурые угли темно-коричневого цвета, почти без включений и смолистые бурые угли, имеющие почти черную блестящую поверх­ность.

К бурым углям относятся и так называемые богхеды — угли, со­стоящие из плотной однородной массы бурого и черно-бурого цвета, содержащие, кроме клетчатки, воск, смолы и жирные кислоты.

Бурые угли добывают разными способами — открытым, когда сни­мают верхний слой грунта и уголь экскаваторами отделяют от пласта и грузят на транспорт, и в шахтах разной глубины.

При открытом способе добычи угля производительность труда выше в 5—7 раз по сравнению с добычей в шахтах, что позволяет су­щественно снизить стоимость добываемого топлива.

В настоящее время в нашей стране добыча угля открытым (спосо­бом составляет около трети от общей добычи.

Для бурых углей характерна высокая влажность, что определяет необходимость их подсушки до сжигания. Эти угли легко дробятся и размельчаются, и при большом выходе летучих их целесообразно сжи­гать в пылевидном состоянии.

Состав горючей массы бурых углей зависит от их возраста и мо­жет быть охарактеризован следующими величинами: Сг=65—75%, Нг=4—5%, 0г+№=17—28%, 5гл от 0,3 до 8,0%, теплота сгорания топлива <2гн=16,8—29,3 МДж/кг (4000—7000 ккал/кг), Ас=7—42%, Уг=32—63% и влага И7р=15—60%. Зола 'бурых углей по составу раз­нообразна, что делает разными температуры ее плавления.

К бурым относятся угли, у которых (у„ Юо—лр <23,9 МДж/кг

(5700 ккал/кг). По влажности бурые угли делят на три группы: Б С больше 40%, £>2 с №р от 30 до 40% и Б3 с влажностью мень­ше 30%'.

К_а4деня ы е уГл и ойраяаааяттгь ия. бурых. углей - и являются-еле*- I дующей по возрасту..за бурыми углями группой. Они обладают более—

Высокой степенью углефикации. К каменным относят ископаемые угли сФР»Тоо — ар >23,9 МДж/<кг (5700 ккал/кг) и выходом летучих Уг>9%.

Марка и сорт каменных углей приведены в табл. 1-7.

Таблица 1-7 Сорт и марка каменных углей Сорт угля Марка Сорт угля Марка Длиннопламенные Д Коксовые К Газовые Г Отощенный спекающийся С Жирные Ж Тощий Т Коксовые жирные Кж Слабоспекающийся Сс

Состав горючей массы каменных углей можно характеризовать, следующими величинами: Сг=75—90%, Нг=2—4%, <2г+№=2—20%, 5ГЛ от 0,6 до 7,0%, теплота сгорания <ЭГН от 29,3 до 33,5 МДж/кг (от 7000 до 8000 ккал/кг), содержание золы А°—5—30% и влажность V?Р=5—20%.

Зола каменных углей, так же как и 'бурых, имеет разные характе­ристики по плавкости — от легкоплавкой до очень тугоплавкой. Все каменные угли можно разделить несколько условно на две большие группы—коксующиеся угли, используемые для технологических целей металлургии и химии, и некоксующиеся угли, употребляемые для вы­работки электрической и тепловой энергии.

П олу_а. ятРА Ц-И-з..Ы—и.... А-.А-т-узтцгтгТ'ВУ отличаются от каменных углей меньшим содержанием водорода, большей степенью углефикации. У полуантрацитов выход летучих больше 5% и выше теплота сгора­ния, чем у антрацитов. К полуантрацитам и антрацитам относятся

100

Ископаемые угли с (2Р„ 100_^р >23,9 МДж/кг (5700 ккал/кг) и выходом

Летучих менее 9%. Примерный состав горючей массы полуантрацитов - и антрацитов следующий: Сг=89,5—92,5%, Нг=2—3,6%, №=0,8—1,3%, Ог=2,2—5%, 5ГЛ=0,6—0,9%, теплота сгорания <2ГН от 33,1 до

34,9 МДж/кг (790о—8200 ккал/кг), Лс=14—22% и содержание влаги ЯРр=5—7,5%. Зола этого типа углей обладает средней или понижен­ной температурой плавкости.

Антрациты И ПОЛУантраПИГЫ ДОБЬШЯЮ™^. ДХШЬКО "гахшим лшт - Бои, пнтя^тцтд/тг. я -ямгпщшртяЫМ топлдвомГ.В сТАционарНыхэнерге - тичecкиxyстAIIODтаX-ИC|IlUJlЬjyюТ~иx отходы (антрацитовый штыб и др.).

Все ископаемые угли принято разделять по крупности на классы (табл. 1-8).

Таблица 1-8 Классификация углей по размеру кусков Обозна­ Чения Наименование Н Обозна- Размер кусков, мм чения Наименование Размер кусков, мм П Плита Больше 100 С Семечко От 6 до 13 К Крупный От 50 до 100 • Ш Штыб Менее 6 О Орех От 25 до 50 Р Рядовой Размеры не огра­ М Мелкий От 13 до 25 | Ничены

К условному обозначению класса угля обычно приписывают услов­ное обозначение марки; например, бурый крупный БзК, газовый орех ГО, антрацит семечко АС и т. д. (см. табл. 1-6).

Смеси по крупности разных классов углей обозначают аналогично: например, бурый рядовой Б1Р, антрацит рядовой со штыбом АРЩ и т. д. Уголь Кузнецкого бассейна марки СС деляттю выходу летучих на две группы: 1СС с выходом летучих от 25 до 37% и 2СС с выходом летучих от 17 до 25%.

Иногда в отдельных месторождениях попадаются частично окис­ленные угли, которые также выделяют в отдельные группы.

Основными угольными бассейнами страны в европейской части яв­ляются Донецкий, Львовско-Волынский, Подмосковный, Печорский я др.; на Урале — Кизеловский и Челябинский; в Казахстане — Экибастузский, Карагандинский и др.; в Средней Азии — Ангренский; в Сибири — Кан - ско-Ачинский, Черемховский, Тунгусская угленосная площадь, Ленский бассейн и др.; на востоке — Райчихинский и Сахалинский бассейны. Каменные угли, так же как и бурые, добывают двумя способами — шахтным и открытым.

Сланцы представляют собой минеральные глинистые или мерге­листые породы, пропитанные органическими веществами, содержащими клетчатку, воск, жирные кислоты и т. д. Куски сланца обычно имеют серый цвет, легко делятся на слои. Горючие сланцы имеют высокое со­держание летучих и золы.

Состав горючей массы сланцев рримерно такой: Сг=56—74%, Нг= =7,5—9,0%, №=0,3—1,5%, Ог= 11—18%, 5ГЛ=5—8%, выход летучих Уг=80—00%, теплота сгорания <2ГН—26,8—34,8 МДж/кг (6400— 8300 ккал/кг), содержание золы Ас=48—64% и влаги №р=11—18%.

Сланцы содержат большое количество карбонатов (СОг) к=12,5— 16,5%; зола сланцев имеет высокое содержание окиси кальция —поряд­ка 40%, окиси кремния около 30%; температура плавления золы слан­цев 1150—14504:./

Основным районом добычи сланцев является Северо-Запад европей­ской части СССР. Добыча сланца ведется открытым и шахтным спосо-

Таблица 1-9

Основные характеристики мазутов Марка мазута Для марте­новских печей Характеристика Флотский Малосернистый Многосернистый Ф-5 Ф-12 40 100 40 100 200 Плотность при 20®С Вязкость условная не более, *ВУ, при: 50* 80е 100е Температура вспышки не ни­же, *С, при: закрытом тигле открытом тигле Температура застывания не выше, *С То же из высокопарафино­вой нефти, ®С Коксуемость не выше, °/о Содержание механических примесей не более, °/о 5,0 80 —5 0,10 12,0 90 —8 0,15 0,945 8,0 90 10 25 1,0 0,960 15,5 110 25 42 2,50 0,970 8,0 90 10 25 1,0 0,990 15,5 110 25 42 2,50 1,005 6,5—9,5 140 35 42 2,50 <1,015 8,0—16*0 110 25 12 2,50

32

Бом. Добытый сланец идет на переработку для получения сланцевого масла, газа и другого химического сырья и используется в качестве топлива на электрических станциях.

ИггЧИ Т-.. . ц*.«- встречается тоЛькО в, виде - нефти. Нефть является высокоценным сырьем для химической промышленности. После отгонки из нефти бензина, бензола и масел остается мазут, используе­мый в качестве топлива.

Мазут—уял^ччл-. 1-г. л ч > .'ига г. лш. р^ г.,|. I-ч, • состав на сухую массу: Сс—85—87%, Нс=10,2—11,5%, 0С+№=0,6—1,0%. Мазуты по содержанию серы делятся на малосернистые, когда Б0 около 0,4%, и многосернистые 5С^2,5—3,0%. Зольность мазута невелика и лежит в пределах А° от 0,15 до 0,3%, влажность мазута обычно не превышает 2%. Теплота сгорания сухой массы мазута составляет 38,6— 41,3 МДж/кг (9200—9850 ккал/кг).

Мазуты различаются Пп мярк^», ддавныа физацескиа И химиче­Ские Свойства харАКтеризуют следующИе МЬ

КосТь, температурЯ ыпиипм» » ЕДаюш? (табл 1-9).

Тазообразным топливом являетСя Природный газ, которыЙ

Попутным).

Нефтепромысловые газы при добыче нефти направляют на перера­ботку как сырье для химической промышленности.

Нефтепромысловые газы содержат по объему меньшее количество метана СН4—40%, но больше других горючих газов: этана СгНе—20%, пропана С3Н8—20%, бутана С4Ню до 10%, азота N2 до 10%. Теплота сгорания газа на сухую массу составляет около 54,5 МДж/м3 (13 000 ккал/м3) и плотность больше 1,0 кг/м3.

Природным Газом как Топливом Пользуются, Добывая его из газо­вых местО|{юждёнШТТ1 риродный газ в местах ДобнчіГ^шщается от песКа и другИх примесей, оСушается и Спедиальниі/П гіУргклїіУьричци««.!! установками по трубопроводам направляется потребителям. Наличие крупных месторождений газа в отдаленных районах требует постройки длинных магистральных трубопроводов большого диаметра для транс­порта значительного количества газа.

В настоящее время в стране создается единая газовая сеть с под­земными хранилищами газа в районах его потребления, с кольцевыми магистралями и перемычками, повышающими надежность снабжения потребителей.

Природный газ, сухое беззольное высокоценное топливо, имеет сле­дующий состав, считая по объему: метан СН4 от 85 до 98,3%, тяжелые углеводороды СпНт от 2 до 6%, двуокись углерода С02 от 0,1 до 1,0%, азот N2 от 1 до 5%. Теплота сгорания сухого природного газа колеблет­ся в пределах от 30,6 до 36,9 МДж/м3 (от 7300 до 8800.ккал/м3), плот­ность от 0,730 до 0,880 кг/м3.

Наиболее известными месторождениями природного газа в СССР являются в Средней Азии, например, Газлинское; на Украине — Шебе - Л'Инокое, Северо-Ставропольокое, Дашавокое; в Тюменской области — Медвежье, Пурпейское, Березовское, Тазовское, Заполярное, Уренгой­ское и др. Имеется природный газ и в других местах, из которых сле­дует отметить Оренбургскую область, Прикаспийскую низменность Якут­скую АССР, Коми АССР, Туркменскую ССР, район Ухты, Азербайджан.

Состав, теплота сгорания и масса 1 м3 природного газа, поступаю­щего по основным газопроводам, приведены в табл. 1-10.

33

3—53

Таблица 1-Ю Состав, масса и теплота сгорания природного газа Газопровод Месторождение Состав rasa по объему,1% Масса 1 м3 при р »0,1 МПа Теплота сгорания (2РН СН4 Санв С3н8 QH,. С, н1а На N* Соа (760 мм рт. ст.) И 20®С, кг МДж/м8 Ккал/м® Саратов — Москва Саратовское 78,2 4,4 2,2 0,41 0,09 0,12 14 0,10 0,879 31,8 7600 Бухара — Урал Газли 94,3 2,4 0,3. 0,3 0,2 2,6 0,752 33,5 8000 Средняя Азия — Центр Газли, Джаркак, Му- барское 93,8 3,6 0,7 0,2 0,4 — 0,7 0,60 0,776 37,6 ". 8970 Оренбург — Совхозное Оренбургское 91,4 4,1 1,9 0,6 — 1,1 0,2 0,7 0,883 37,7 9000 Березовское Тюменскойобл. 95,1 1.1 0,3 0,1 — 3,0 0,4 0,737 35,3 8430 Дарваза Туркменской ССР 88,9 2,3 1,1 0,50 0,10 6,4 0,80 0,801 32,9 7800 Ставрополь — Москва Ставропольское — Краснодарское 92,8 2,8 0,89 0,20 0,03 — 2,5 0,49 0,772 36,5 8730 Серпухов — Ленинград Краснодарское, Шебе- линское 89,7 5,2 1,7 0,50 0,10 0,03 2,7 0,10 0,799 37,4 8940 Г оголев о — Полтава Радченковское 85,8 0,2 0,1 0,1 — 0,2 13,7 0,Ю 0,789 31,0 7400 Дашава — Киев Угерское, Рудки, Би- лые — Белица 98,9 0,3 0,1 0,1 — 0,02 0,4 0,20 0,712 35,9 8570 Рудки — Минск, Вильнюс, Самбор Угерское, Рудки, Би- лые — Белица 95,6 0,7 0,4 0,2 0,2 0,02 2,8 0,10 0,740 35,5 8480 Угерское—Киев — Стрый Угерское 98,5 0,2 0,1 0,03 0,01 0,02 1,0 0,20 0,722 35,5 8480 Брянск — Москва 92,8 3,9 1,1 0,4 0,1 — 1,6 0,10 0,776 37,3 8910

Продолжение табл. 1-Ю Состав газа по объему, % Масса 1 мз при Теплота сгорания (2РН Р« 0,1 МПа Газопровод Месторождение (760 мм рт, ст.) »У т/г СН4 С2н« С*Н8 С4н10 С5Н1а На Иа С02 И /и кг МДж/м* Ккал/м* Угерское — Львов Билые — Белица 98,5 0,2 0,1 0,05 0,02 0,02 1,0 0,20 0,722 35,5 <8480 Шебелинка — Днепропет­ Шебелинское 92,8 3,9 1,0 0,4 0,3 0,05 1,5 0,10 0,781 37,3 8910 Ровск Харьков Кумертау — Магнито­ 81,7 5,3 2,9 0,9 0,3 0,02 8,8 0,10 0,858 36,8 8790 Горск Промысловка — Астра­ 97,1 0,27 0,03 0,02 0,01 0,03 2,4 0,10 — 32,7 7800 Хань Хаджи Абад — Фергана 85,9 6,10 1,5 0,8 0,6 — 5,0 0,10 — 35,7 8530 Джаркак — Ташкент Джаркакское 95,5 2,5 0,35 0,21 0,10 0,03 1,0 0,09 0,767 34,2 8160 Газли — Ташкент Г азлинское 94,0 2,8 0,36 0,25 0,12 0,02 2,0 0,40 0,760 33,8 8070 Ставрополь — Г розный Ставропольское, Кара- дагское 98,2 0,35 1,15 0,06 0,01 0,02 , 1,0 0,20 0,732 33,2 7930 Карадаг — Тбилиси — Карадагское и др. 93,9 3,1 1,10 0,32 0,35 0,03 1,30 0,20 0,817 34,5 8250 Ереван Коробки — Волгоград Коробки 93,2 1,9- 0,80. 0,27 0,10 0,05 3,0 0,70 0,740 33,4 7970 Жирное — Камышин Жирное 81,5 8,0 4,0 2,30 0,50 0,02 3,2 0,50 0,840 38,6 9220 Саушино —Волгоград * Саушинское, Арчедин- ское, Березовское 96,1 95,1. 0,65 1,10 0,14 0,30 0,10 0,08 0,03 0,02 0,06 2,8 3,0 0,20 0,4 0,740 0,737 32,8 35,3 7820 8430 Ч Якутск Усть-Билийское 94,8 2,3 0,8 0,50 0,10 — 1,2 0,3 0,764 34,4 8210

Таблица 1-11 Ориентировочные данные о составе и теплоте сгорания отходов городского хозяйства Состав, % Теплота угорания <2рн Город ЛР Горю­ Чие МДж/кг Ккал/кг Примечание Москва Ленивдрад Свердловск Ростов-на-Дону 46,5 50,7 52,1 35,3 29,0' 27.1 27.1 32,6 24,5 22,2 20,8 32,1 3,57—7,83 3,03—5,34 2,51—4,60 6,01—8,38 853—1870 722—1300 600—1100 1439—2000 Ниже зимой, выше летом То же • •

Отходы городского хозяйства. В крупных городах в ка­честве топлива используются также городские отходы (мусор) с тепло­той сгорания от 3,35 до 5 МДж/кг (от 800 до 1200 ккал/кг). При пред­варительной горячей обработке и подсушке указанных отходов их мож­но использовать в довольно крупных тепловых установках. Сведения

О составе и теплоте сгорания некоторых таких отходов приведены в табл. 1-11.