Три роли карбонатов сланца: горючая масса, газ и расход теплоты

При расчёте сланца карбонаты приходится учитывать сразу в нескольких местах. Во-первых, они влияют на определение горючей массы. Во-вторых, при их разложении появляется дополнительный газ. В-третьих, на само разложение расходуется теплота. Эти три роли разобраны в пособии Безгрешнова, Липова и Шлейфера. Если ограничиться общей фразой «в топливе есть минеральная часть», легко потерять одну из поправок: каждая отвечает на свой вопрос. [A1] [A2] [A3]

Что осталось после вычитания влаги и золы

Обычно при переходе между рабочей, сухой и горючей массами смотрят, какие составляющие исключены из исходной массы топлива. В начале книги для этого приведена таблица пересчёта элементного состава. Но для сланцев со значительным содержанием карбонатов авторы отдельно оговаривают поправку на изменение минеральной части при разложении. Простого вычитания обычных значений влаги и золы здесь недостаточно. [A1]

В записи для горючей массы отдельно учитываются влага, исправленная зольность и содержание углекислоты карбонатов. «Углекислота карбонатов» здесь термин источника. Важно, что эта составляющая выделена самостоятельно, а зольность используется с соответствующим исправлением. Остаток после привычного вычитания нельзя без проверки целиком назвать горючим веществом. [A1]

Практический смысл такой: прежде чем сравнивать составы на разных базах, нужно выяснить, как в каждом из них учтены карбонаты. Одинаковое название базы ещё не гарантирует одинакового пересчёта, если в одном случае минеральную часть исправили, а в другом оставили обычную запись. Численные пороги и поправки для отдельных месторождений здесь не рассматриваются как современные правила анализа топлива. [A1]

Откуда в продуктах берётся добавочный газ

Дальше тот же карбонатный вклад появляется уже в расчёте газов. В книге углекислота карбонатов сланца добавляется к объёму трёхатомных газов, а затем учитывается и в полном объёме газов при теоретическом количестве воздуха. Поэтому газовые продукты в этой схеме образуются не только за счёт сгорания горючей части. Свой вклад даёт превращение минеральной составляющей. [A2]

Здесь легко смешать две величины: содержание карбонатной углекислоты в топливе и объём получившегося газа. Но это разные исходные и расчётные характеристики. Для перехода от одной к другой в источнике есть отдельный пересчёт. Нельзя просто перенести число из состава топлива в строку объёма газов, сохранив прежний смысл. Нельзя и принять появление добавочного газа за признак дополнительного выделения теплоты. [A2] [A3]

Почему в тепловом балансе стоит минус

На разложение карбонатов нужна теплота. Поэтому при определении располагаемой теплоты этот расход вычитают. Низшая теплота сгорания, физическая теплота топлива и дополнительные тепловые поступления учитываются отдельно. Получается вполне конкретная связь: минеральная составляющая добавляет газ в продукты, но её разложение одновременно забирает часть теплоты. Газовый и тепловой вклады имеют разный смысл. [A3]

Это видно и в примере 3.6 для эстонских сланцев. Подогрев воздуха и физическую теплоту топлива учитывают с положительным знаком, а расход на разложение карбонатов с отрицательным. Здесь пример полезен именно для проверки знаков и назначения слагаемых. Его численный ответ для этого не нужен, и численные значения примера мы не переносим. [A4]

Если разбираете такой баланс, удобно пройти всю цепочку: что исключили из горючей массы, какой газ добавили и какую теплоту вычли. Исправить только зольность, забыв о двух остальных ролях, значит разобрать лишь часть связи, показанной в книге. Это качественное объяснение исторической модели 1991 года. Оно не определяет состав конкретной партии сланца, полноту разложения карбонатов, допустимый режим сжигания или современную методику испытаний. [A1] [A2] [A3] [A4]

Источник: А. Н. Безгрешнов, Ю. М. Липов, Б. М. Шлейфер. Расчет паровых котлов в примерах и задачах. М.: Энергоатомиздат, 1991.