Твердые топлива. 
Теплотехника. 
Том 2. Энергетическое использование теплоты

Элементарный состав, влажность и зольность топлива являются его важными, но неисчерпывающими характеристиками. Они не дают информации, позволяющей судить о направлениях и способах использования топлива. В этом смысле важнейшими теплотехническими свойствами твердого топлива служат выход летучих веществ и характеристика коксового остатка.

При нагревании твердого топлива начинается процесс его термического разложения, при котором топливо выделяет газы и пары, называемые летучими веществами (или просто летучими).

В лабораторных условиях выход летучих определяется путем нагрева без доступа воздуха навески (около 1 г) воздушно-сухого топлива при температуре 850 °C в течение 7 мин (при этом полного выделения летучих не достигается). Полученную потерю массы пробы топлива квалифицируют как выход летучих веществ, который относят на горючую массу топлива и обозначают Vr, %.

Летучие вещества являются продуктом термического разложения твердого топлива. При их образовании в них переходят влага, кислород, азот, водород и частично углерод и сера. Поэтому в состав летучих входят горючие — СО, Н2, CWH" и негорючие — N2, 02, С02 и Н20. Твердый остаток после выхода летучих называется коксом. Летучие вещества легко воспламеняются и сгорают раньше кокса, интенсифицируя сто горение. Поэтому по содержанию летучих судят о воспламеняемости топлива: чем выше выход летучих, тем более легко воспламеняется и сгорает топливо и наоборот.

Кокс является важнейшим видом производного твердого топлива. Он получается в результате коксования — термического разложения коксующихся углей, т. е. углей со спекающимся коксовым остатком, при нагревании без доступа воздуха при t = 900-Н000°С.

Кокс характеризует спекаемость топлива, определяемую по виду кокса, который может быть спекшимся, слипшимся или порошкообразным. Снекаемость топлива обусловливает способы сжигания топлива и возможность его коксования. Спекаемость каменных углей определяют по степени пластичности или вязкости размягченной угольной массы, измеряемой толщиной пластического слоя у, мм. Выход летучих веществ и характеристика кокса — критерии, положенные в основу классификация каменных углей.

Основным видом твердого топлива в народном хозяйстве является уголь. Угли делятся на следующие основные типы: бурые, каменные, антрациты и полуантрациты. К бурым углям (марки Б) относят угли с высшей теплотой сгорания рабочей массы беззольного угля:

Бурые угли делятся на три группы в зависимости от влажности: Б1 (W^v > 40%), Б2 (W^p = 30-^40%) и БЗ (W^p < 30%). По крупности кусков они делятся на три класса (табл. 14.3).

Каменные угли образуют обширную группу углей с высшей теплотой сгорания.

и выходом летучих на горючую массу V^r > 9%. В зависимости от выхода летучих, спекаемости и характера коксового остатка каменные угли имеют марки, которые приведены в табл. 14.4. Значения V' и у для угля одинакоКлассификация углей в зависимости от размера кусков

Таблица 14.4

Классификация углей в зависимости от выхода летучих и спекаемости

вых марок, но разных месторождений не могут быть одинаковыми в силу различных геологических условий залегания углей.

К таковым относятся объемная плотность, механическая прочность, термическая устойчивость, выветривание, склонность к самовозгоранию, состав топлива по крупности кусков и др.

Объемная плотность твердого топлива зависит от крупности кусков топлива, влажности, длительности хранения и т. д. Поэтому при хранении или перевозке топлива его объемная плотность изменяется в большую или меньшую сторону до 25%. В связи с этим при приемке или отпуске твердого топлива его объемная плотность определяется отдельно всякий раз для каждой новой партии (штабеля).

Механическая прочность углей зависит от их состава, характера минеральных примесей. Она определяет размолоспособность углей и, следовательно, расход энергии на размол или дробление. Кроме того, от механической прочности зависят образование мелочи при транспортных операциях, а значит, и потери топлива при транспортировке, погрузке и выгрузке.

Механическая прочность снижается при хранении углей из-за колебаний температуры окружающей среды, атмосферных условий п окисления.

Термическая устойчивость углей, имеющая большое значение для правильной организации сжигания топлива, характеризуется стойкостью топлива против растрескивания в зоне высоких температур при горении и, следовательно, определяет потери топлива из-за выноса образовавшейся при растрескивании мелочи из зоны горения.

На длительные расстояния транспортируют в основном каменные угли, антрациты, полуантрациты и коксовые продукты. Бурые угли, торфы и горючие сланцы используют вблизи мест их добычи.

Выветривание углей и горючих сланцев снижает их механическую прочность, увеличивает содержание мелочи и уменьшает теплоту сгорания. Выветриванию подвержены все угли, но в наибольшей степени — молодые каменные (Д и Г) и все бурые, горючие сланцы.

Особые меры принимаются против самовозгорания топлива в штабелях, которое может привести к трагическим последствиям и большим материальным потерям. Для предотвращения самовоспламенения от штабеля должен быть обеспечен интенсивный отвод теплоты, накапливающейся в нем при окислении углей. Это условие определяет предельные размеры штабеля. Они не ограничены лишь для антрацитов и тощих углей, устойчивых к самовозгоранию.

Поверхность штабеля уплотняют катками для уменьшения проникновения воздуха внутрь штабеля и белят известковым раствором для отражения солнечных лучей в целях контроля температуры топлива в штабеле.