|
ванную в топливе. Задача специалистов заключается именно в том, чтобы правильно установить величину потенциальной энергии топлива и независимо от способа использования в конкретных установках все расчеты по оценке их энергетической эффективности вести на основе этой величины. В настоящее время появились относительно новые, более универсальные энергетические характеристики топлив их химическая энергия и эксергия, методам расчета которых приняла участие автор диссертации. Расчет химической энергии и эксергии однородных органических топлив или топлив со сложным, но известным структурным составом проводится как для обычных химических веществ. К этой категории относятся газообразные топлива природный, сланцевый, коксовый, доменный и другие газы. Они рассматриваются как идеальные смеси составляющих их газов водорода, метана, пропана, бутана и др. Химическая энергия и эксергия газообразных топлив рассчитываются как средневзвешенная величина данных характеристик для составляющих эти топлива газов по выражениям: <;=xv'v (2ЛЗ) J 1 =!>,<, (2.14) j > где v j доля /-го химического элемента (простого вещества) или соединения в единице рассматриваемого газа; соответственно удельная химическая энергия и эксергия/-го элемента (простого вещества) или соединения. Однако целый ряд твердых и жидких технических топлив, таких, как каменный и бурый угли, кокс, торф, дрова, нефть, мазут и др., имеют неоднородную структуру. Для них, как правило, известен химический состав, но не известны структурные связи содержащихся в них элементов. К таким топливам не применима общая методика определения химической энергии и эксергии веществ из-за отсутствия необходимых для расчета термодинамических характеристик: стандартной энтальпии образования и абсолютной их 41 |
73. теплота сгорания Q$. Расчет по Q% означает, что мы искусственно снижаем затраты энергии на осуществление производственных процессов, тем самым завышая их КПД. Эта некорректность должна была рано или поздно проявиться. В последнее время стали появляться публикации, в которых сообщается о котельных установках с КПД, равным 103-105 %. Такие случаи стали принципиально возможны, когда в котлоагрегатах, работающих на природном газе, начали устанавливать контактные экономайзеры, утилизирующие теплоту водяных паров из продуктов сгорания. Поэтому в последние годы на научных конференциях и в ряде публикаций поднимался вопрос о необходимости внесения поправок в нормативные методы расчета теплоэнергетического теплотехнического оборудования, в частности связанных с переходом на расчеты по высшей теплоте сгорания О. Однако в отходящих газах помимо водяных паров имеются и другие энергетически не полностью обесцененные компоненты. Поэтому не исключено, что в недалеком будущем, когда появятся технические решения по утилизации этих компонентов, КПД топливоиспользующих установок, рассчитанный по высшей теплоте сгорания, принципиально вновь может оказаться выше 100%. Таким образом, проводя расчеты КПД как по Q$, так и по (2в> мы не учитываем всю потенциальную энергию, объективно сконцентрированную в топливе. Задача специалистов заключается именно в том, чтобы правильно установить величину потенциальной энергии топлива и независимо от способа использования в конкретных установках все расчеты по оценке их энергетической эффективности вести на основе этой величины. Этот энергетический потенциал для топлив определяется их химической энергией и эксергией. Расчет химической энергии и эксергии однородных органических топлив или топлив со сложным, но известным структурным составом 74. проводится как для обычных химических веществ. К этой категории относятся газообразные топлива природный, сланцевый, коксовый, доменный и другие газы. Они рассматриваются как идеальные смеси составляющих их газов водорода, метана, бутана и др. Химическая энергия и эксергия газообразных топлив рассчитываются как средневзвешенная величина данных характеристик для составляющих эти топлива газов по выражениям (2.7) и (2.8). Однако целый ряд твердых и жидких технических топлив, таких как каменный и бурый угли, кокс, торф, дрова, нефть, мазут и др., имеют неоднородную структуру. Для них, как правило, известен химический состав, но не известны структурные связи содержащихся в них элементов. К таким топливам не применима общая методика определения химической энергии и эксергии веществ из-за отсутствия необходимых для расчета термодинамических характеристик: стандартной энтальпии образования и абсолютной их энтропии. Поэтому для определения химической энергии и эксергии для технических топлив, имеющих неоднородный состав, используются различные приближенные методы. Остановимся на краткой характеристике некоторых из них. Все рассматриваемые ниже методы определения химической энергии и эксергии технических топлив базируются на описании процесса их горения в атмосфере чистого кислорода или воздуха реакцией Т + 02 -> С02 + (Н20)г ж + S02 + NOx (3.1) В термохимии описание энергетики процесса обычно осуществляется через энтальпии образования участвующих в реакции веществ: S АН°к -1ДЯ,0 = ДЯГ° , (3.2) к 1 где ДЯ/0, Д#£ стандартные энтальпии образованиявеществ, соответственно вступающих в реакцию (индекс /) и получаемых в результате реакции (индекс к); Д#^ стандартная теплота реакции горения. |