Энергетическое топливо и его характеристики реферат

Обновлено: 02.07.2024

Топливом можно считать всякое вещество, выделяющее при определенных условиях большое количество тепловой энергии, которую в зависимости от технических и экономических показателей используют в различных отраслях. В котельных установках выделившаяся теплота используется для получения рабочего тела - водяного пара или горячей воды, используемых в технологических и отопительных установках, а также производства электрической энергии.

В настоящее время топливо можно разделить на две группы, различающиеся по принципу освобождения энергии: горючее, выделяющее теплоту при взаимодействии с другим веществом (окислителем); расщепляющееся (ядерное), которое выделяет теплоту в результате расщепления вещества топлива с одновременным образованием молекул других химических элементов.

Горючее топливо делят на органическое и неорганическое. Органическое топливо включает углеводородные химические соединения природного и искусственного происхождения, углерод и водород, а также их смеси. Неорганическим топливом являются неорганические вещества и их композиции, которые при взаимодействии с окислителем выделяют большое количество теплоты. Такими веществами могут быть металлы: алюминий (А1), магний (Mg), железо (Fe) и др.

Органическое топливо делят на ископаемое природное и искусственное, которое, в свою очередь, подразделяют на композиционное и синтетическое. Ископаемое природное топливо - это топливо, накопленное в недрах Земли и являющееся продуктом биохимических и химических превращений органического вещества растений и микроорганизмов, существовавших на Земле 0.5-500 млн. лет назад. К нему относятся: уголь, сланец, торф, природный газ, извлекаемые человеком из недр Земли. Искусственное топливо - это органическое топливо, созданное человеком путем соответствующей переработки, как правило, природных соединений (в том числе и природных топлив) с целью получения топлив с новыми наперед заданными свойствами. Композиционное топливо - это механическая смесь горючих (в том числе органического топлива), а в ряде случаев горючих и негорючих веществ, обладающая новыми теплотехническими свойствами по сравнению со свойствами исходных горючих. К композиционному топливу относятся топливные суспензии, топливные эмульсии, топливные брикеты, гранулы, топливо из горючих отходов и др. Синтетическое топливо - продукт термохимической переработки горючих веществ (в том числе и органического топлива), обладающий новыми теплотехническими свойствами по сравнению с исходным горючим веществом. К синтетическому топливу относятся все продукты переработки нефти: бензин, керосин, дизельное топливо, мазут, жидкое топливо и газ, полученные из угля, и др.

1. Углерод (С) входит в состав топлива в виде сложных соединений с другими элементами. Чем выше содержание углерода, тем выше тепловая ценность топлива. В твердом топливе содержание его колеблется от 50 % для древесины до 93% для антрацита в зависимости от глубины обуглероживания растительных (или животных) остатков. Теплота сгорания углерода около 33 МДж/кг.

2. Водород (Н) занимает в топливе второе место по располагаемой теплоте. Для антрацита содержание Н падает в несколько раз за счет глубины метаморфизма угля. При сгорании водорода получается вода, которая может находиться в парообразном или жидком состоянии. В зависимости от этого колеблется теплота сгорания водорода: для парообразного состояния продуктов окисления она равна 120 МДж/кг, для жидкого - 142 МДж/кг.

3. Кислород (О) является балластной составляющей топлива, так как своим присутствием уменьшает горючую часть в топливе. Содержание кислорода колеблется в пределах от 0,5% у каменных углей до 42% у растений.

4. Азот (N), как и кислород, также считается внутренним балластом топлива, снижающим горючую часть, так как входит в органическое вещество. В твердом топливе содержание доходит до 3%, но в доменном и генераторном газах содержание азота существенно увеличивается, что снижает теплоценность этих искусственных горючих газов. Азот топлива при горении целиком превращается в токсичные окислы NO и NO₂.

5. Сера (S) имеет невысокую теплоту сгорания и в твердом топливе находится в виде органической (S_о), колчеданной (S_K) (что то же - ипритной FeS₂) и в виде сульфатов (S_c).

Органическую и колчеданную серу называют летучей (горючей), так как она участвует в процессе горения. Теплота сгорания серы 9.05 МДж/кг. Сульфатная сера не горит, так как является конечным продуктом окисления серы, например FeSO₄, MgSO₄, CaSO₄ и др. В твердом топливе содержание серы достигает 8%, в жидкой 3,5%, в газообразном - сера содержится в газообразном состоянии в виде двух соединений: H₂S и SO₂.

При сгорании H₂S сера в основном окисляется в сернистый ангидрид SO₂, в меньшей степени - в серный ангидрид SO₃. Эти окислы в присутствии влаги образуют слабые растворы сернистой и серной кислот, вызывающих наружную коррозию элементов оборудования и оказывающих вредное действие на окружающую среду при попадании в атмосферу.

Негорючая часть топлива состоит из влаги W_t и минеральной части М, образующей при сгорании золу А.

6. Зола (А) представляет собой твердый минеральный остаток после сжигания топлива и состоит из топочных шлаков и летучей золы, покидающей топку с продуктами сгорания. Следующие компоненты определяют химический состав и свойства топочных шлаков и золы SiO₂, А1₂О₃, Fe₂O₃, известь - СаО, окислы щелочных металлов Na₂O, К₂O и сульфаты.

7. Летучая зола, выбрасываемая через дымовую трубу, кроме вреда для окружающей среды, наносит вред непосредственно поверхностям нагрева своими эрозионными свойствами (SiO,) и загрязнением (СаО). Соединения ванадия в минеральный части топлива вызывают интенсивную ванадиевую коррозию металла.

8. Влага W, как и зольность, является внешним балластом топлива, снижает его теплоценность и, кроме того, требует затрат теплоты на испарение. Испарившаяся влага отбирает от дымовых газов часть теплоты на свой подогрев, отчего понижается температура газов, а вместе с ней и температурный напор между газами и рабочей средой, что уменьшает количество передаваемой теплоты.

Технические Характеристики:

1. Теплотой сгорания топлива называют количество теплоты, выделяемой при полном сгорании единицы массы, кДж/кг, или объема, кДж/м3, топлива. Различают высшую и низшую теплоту сгорания.

Высшей теплотой сгорания Q_В называют количество тепла, которое выделяется при полном сгорании 1 кг твердого или жидкого топлива (или 1 м3 газового топлива) при условии, что образующиеся при сгорании водяные пары конденсируются и выделяется их теплота конденсации. В паровых котлах продукты сгорания не охлаждаются до температуры конденсации паров. В этих условиях теплота конденсации теряется и общее используемое тепловыделение при горении топлива будет меньше. Количество теплоты, которая выделяется при полном сгорании 1 кг твердого или жидкого (или 1 м3 газового) топлива за вычетом теплоты конденсации водяных паров, называют низшей теплотой сгорания Q_Н.

2. Выход летучих веществ. Если твердое топливо постепенно нагревать в инертной среде без доступа воздуха, то при высоких температурах сначала выделяются водяные пары, а затем происходит разложение кислородосодержащих молекул топлива с образованием газообразных веществ, получивших название летучие вещества (СО, Н₂, СО₂, C_nH_m, H₂S, CN, HCN и др.).

3. Структура кокса. Оставшаяся после выхода летучих веществ твердая часть топлива состоит в основном из углерода и минеральной части и называется коксом. Термические преобразования исходного вещества топлива в провесе выхода летучих приводят к изменению структуры твердой части, результате чего коксовый остаток может быть спекшимся (твердым, сплавленным), слабоспекшимся (разрушающимся при надавливании или ударе), порошкообразным (рассыпающимся после нагрева).

4. Температуры плавления золы. Поскольку эоловые частицы представляют собой смесь минералов с различной температурой их явления, то по мере нагрева спрессованного образца из золы в лабораторной печи происходит постепенное размягчение золовой частицы вплоть до расплавленного состояния.

5. Вязкость. Важнейшей технической характеристикой, определяющей возможность и условия транспорта мазута, является вязкость. Она весьма существенно зависит от температуры. Повышение вязкости мазутов с понижением температуры определяется присутствием в них парафинов.

6. Плотность. Обычно пользуются относительной плотностью мазутов (плотностью по отношению к плотности воды при температуре 20°С). Последняя составляет ρ₂₀ = 0.99-1.06.

7. Температура вспышки и воспламенения. Температурой вспышки считается такая температура, при которой пары мазута над поверхностью жидкой фазы кратковременно воспламеняются при поднесении источника огня. Температурой воспламенения считается такая температура паров в смеси с воздухом, при которой после вспышки продолжается устойчивое горение не менее 5 с. Эта температура обычно на 15-20 °С выше, чем при вспышке.

8. Плотность. Почти все виды газового топлива легче воздуха (ρг = 0.73-0.75 кг/м3), поэтому проникший в помещение газ скапливается под верхними перекрытиями.

9. Взрыеаемостъ. Смесь горючего газа с воздухом в определенных пропорциях при вводе в эту смесь источника огня или даже искры может взорваться, т. е. происходит процесс воспламенения смеси вблизи источника огня и распространение горения в остальной газо-воздушной смеси со скоростью перемещения волны давления во фронте.

10. Токсичность. Под токсичностью понимают способность газового топлива вызывать отравление. Наиболее опасными в этом отношении компонентами являются оксид углерода СО и сероводород H₂S. Предельно допустимая концентрация СО в воздухе составляет 0.0024% объемных, или 0.03 мг/л. Опасна для жизни концентрация оксида углерода - около 0.4% объемных -при воздействии на человека в течение 5-6 мин. Даже незначительное содержание СО в воздухе (0.02% объемных) вызывает заметное отравление. Сернистые соединения в большинстве природных газов практически отсутствуют. В попутных газах некоторых месторождений содержится значительное количество сероводорода в воздухе - 0.01 мг/л.

История развития человечества теснейшим образом связана с получением и
использованием энергии. Уже в древнем мире люди использовали тепловую
энергию для обогрева жилища, приготовления еды, изготовления из меди,
бронзы, железа и других металлов предметов быта, инструментов и т.д.
С древнейших времен известны уголь и нефть - вещества, дающие при
сжигании большое количество теплоты.

Содержание

Введение
1. Понятие топлива
2. Виды топлива и его характеристика
3. Уровень и структура потребления топлива
Заключение
Список литературы

Работа содержит 1 файл

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ МОСКОВСКОЙ ОБЛАСТИ.doc

Реферат по дисциплине основы современных технологий

Москва 2011г.

1. Понятие топлива

2. Виды топлива и его характеристика

3. Уровень и структура потребления топлива

Список литературы

История развития человечества теснейшим образом связана с получением и

использованием энергии. Уже в древнем мире люди использовали тепловую

энергию для обогрева жилища, приготовления еды, изготовления из меди,

бронзы, железа и других металлов предметов быта, инструментов и т.д.

С древнейших времен известны уголь и нефть - вещества, дающие при

сжигании большое количество теплоты. Сейчас формулировка "топливо"

включает все вещества, которые дают при сжигании большое количество

теплоты, широко распространены в природе и (или) добываются

промышленным способом. К топливу относятся нефть и нефтепродукты

(керосин, бензин, мазут, дизельное топливо), уголь, природный горючий

газ, древесина и растительные отходы (солома, лузга и т.п.), торф,

горючие сланцы, а в настоящее время и вещества, используемые в ядерных

реакторах на АЭС и ракетных двигателях.

Таким образом, классификацию топлива можно провести, например по его

агрегатному состоянию: твердое (уголь, торф, древесина, сланцы), жидкое

(нефть и нефтепродукты) и газообразное (природный газ). Также можно

разделить виды топлива и по его происхождению: растительное,

минеральное и продукты промышленной переработки.

Свойства топлива зависят главным образом от его химического состава.

Основным элементом любого топлива природного происхождения является

углерод (его содержание составляет от 30 до 85% массы). В состав

топлива также входят H, O, N, S, зола, вода.

Практическая ценность топлива определяется количеством теплоты,

выделяющейся при его полном сгорании. Так, при сжигании 1 кг древе-сины

выделяется теплота, равная 10,2 МДж, каменного угля - 22 МДж, бензина

- 44 МДж. Эта величина прямо зависит от содержания в топливе углерода и

водорода и обратно - от содержания кислорода и азота.

Другая важнейшая характеристика топлива - его жаропроизводительность,

оцениваемая значением максимальной температуры, какую теоретически

можно получить при полном сгорании топлива в воздухе. При сгорании

дров, например, максимальная температура не превышает 1600 С, каменного

угля - 2050 С, бензина - 2100 С.

Доля топлива в общей структуре энергоресурсов, потребляемых

человечеством, преобладает примерно с начала нашей эры. До 1970-х гг. на

первом месте был уголь, сейчас это положение заняла нефть. По-видимому,

в обозримом будущем ведущая роль останется за природным топливом.

1.Понятие топлива

Топливо (кроме ядерного) — смесь веществ, способная (предназначенная) посредством внешнего воздействия к экзотермическим химическим реакциям с содержащимися в самом топливе окислителем и горючим, применяемая для выделения энергии, изначально тепловой.

Топливо представляет из себя смесь (механическую) горючего и окислителя (как правило кислород). В широком смысле понятие топлива более общее, нежели горючее или горючее ископаемое. Например, строго говоря, древесину нельзя назвать топливом, древесина — горючее, так как для её горения нужен окислитель (кислород). В широком смысле — один из видов потенциальной энергии, энергоноситель.

Химическая или ядерная энергия топлива переводится в различные виды энергии, и чаще всего через преобразование выделяемого при реакциях тепла тепловыми двигателями.

Печное бытовое топливо предназначено для сжигания в отопительных установках небольшой мощности, расположенных непосредственно в жилых помещениях, а также в теплогенераторах средней мощности, используемых в сельском хозяйстве для приготовления кормов, сушки зерна, фруктов, консервирования и других целей.

Стандарт на котельное топливо — ГОСТ 10585-99 предусматривает выпуск четырёх его марок: флотских мазутов Ф-5 и Ф-12, которые по вязкости классифицируются как лёгкие топлива, топочных мазутов марки 40 — как среднее и марки 100 — тяжёлое топливо. Цифры указывают ориентировочную вязкость соответствующих марок мазутов при 50 °C.

Печное топливо тёмное вырабатывается из дизельных фракций прямой перегонки и вторичного происхождения — дистиллятов термического, каталитического крекинга и коксования.

По фракционному составу печное топливо может быть несколько тяжелее дизельного топлива по ГОСТ 305-82 (до 360 °C перегоняется до 90 процентов вместо 96 процентов, вязкость печного топлива до 8,0 мм2/с при 20 °C против 3,0-6,0 мм2/с дизельного).

При изготовлении печного топлива не нормируются цетановое и йодное числа, температура помутнения. При переработке сернистых нефтей массовая доля серы в топливе — до 1,1 процента.

Для улучшения низкотемпературных свойств печного топлива в промышленности применяют депрессорные присадки, синтезированные на основе сополимера этилена с винилацетатом.

2. Виды топлива и его характеристика

Все существующие виды топлива разделяются на твердые, жидкие и газообразные.

Для нагрева используется также тепловое действие электрического тока и пылевидное топливо. Некоторые группы топлива, в свою очередь, делятся на две подгруппы, из которых одна представляет собой топливо в том виде, в каком оно добывается, и это топливо называется естественным; другая подгруппа — топливо, которое получается путем переработки естественного топлива; это топливо называется искусственным.

Твердое топливо: а) естественное — дрова, каменный уголь, антрацит и торф; б) искусственное — древесный уголь, кокс и пылевидное, которое получается из измельченных углей.

Жидкое топливо: а) естественное — нефть; б) искусственное — бензин, керосин, мазут и смола.

Газообразное топливо: а) естественное — природный газ; б) искусственное — генераторный газ, получаемый при газификации различных видов твердого топлива (торфа, дров, каменного угля и др.), коксовальный, доменный, светильный и другие газы.

Все виды топлива состоят из одних и тех же элементов. Разница между видами топлива заключается в том, что эти элементы содержатся в топливе в различных количествах. Элементы, из которых состоит топливо, делятся на две группы.

К первой группе относятся те элементы, которые горят сами или поддерживают горение. К таким элементам относятся углерод, водород и кислород.

Ко второй группе элементов принадлежат те, которые сами не горят и не способствуют горению; к ним относятся азот и вода. Особо от названных элементов стоит сера. Она является горючим веществом и при горении выделяет тепло, но ее присутствие в топливе нежелательно, так как при горении серы выделяется сернистый газ, который переходит в нагреваемый металл и ухудшает его механические свойства.

Выше было сказано, что количество тепла, выделяемое топливом при сгорании, измеряется калориями. Каждое топливо при горении выделяет неодинаковое количество тепла. Количество тепла (калорий), которое выделяется при полном сгорании 1 кг твердого или жидкого топлива или при сгорании 1 м3 газообразного, называется теплотворной способностью. Теплотворная способность различных видов топлива имеет широкие пределы. Например, для мазута теплотворная способность составляет около 10000 ккал/кг, для качественного каменного угля — 7000 ккал/кг и т. д. Чем выше теплотворная способность топлива, тем оно ценнее, так как для получения одного и того же количества тепла его потребуется меньше. Для сравнения тепловой ценности топлива применяется общая единица измерения. В качестве такой единицы принято топливо, имеющее теплотворную способность 7000 ккал/кг. Эта единица называется условным топливом.

В зависимости от происхождения топливо разделяется на природное и искусственное.

Природным называют топливо в том виде, в котором оно было получено при добыче: каменный уголь, древесина, торф, сырая нефть, природный газ и др.

Искусственное топливо - это продукт, полученный при технологической переработке природного топлива. Например: кокс, брикеты, дизельное топливо, мазут, генераторный газ и др.

Наибольшее распространение для сжигания в кузнечных печах находят следующие виды естественного топлива: бурый уголь, каменный уголь и газообразное топливо. Дрова и торф, обладая низкой теплотворной способностью, почти не пригодны для нагрева металла.

Бурые угли. Бурые угли представляют собой наиболее молодые сорта каменных углей. Золы в бурых углях содержится от 9 до 45%. Теплотворная способность от 2500 до 5000 ккал/кг. Только что добытый бурый уголь отличается большим содержанием влаги (до 60%). На воздухе бурый уголь теряет влагу, и содержание ее понижается до 30%. Под влиянием атмосферных условий эти угли быстро выветриваются и превращаются в мелочь. При длительном хранении бурые угли самозагораются. В чистом виде бурые угли лишь некоторых месторождений (карагандинское и др.) используются для кузнечных печей с полугазовыми топками, так как они не могут нагревать металл до необходимой температуры.

Каменный уголь. Каменный уголь—один из основных видов топлива для кузнечных печей. Образуется каменный уголь отложением растений в течение длительного времени. Образующиеся отложения со временем покрываются толстым слоем земли. Под большим давлением, при полном отсутствии воздуха, происходит разложение древесины и образование каменного угля.

Процесс образования угля идет очень медленно и длится тысячелетия. В зависимости от длительности образования получаются разные сорта каменного угля с различной теплотворной способностью. Для кузнечных печей наиболее приемлемым является уголь с большим содержанием летучих, т. е. длиннопламенный и газовый. При длинном пламени создается возможность получения более равномерного нагрева металла в печи.

Энергетическим топливом называются горючие вещества, которые экономически целесообразно использовать для получения в промышленных целях больших количеств тепла. Основными его видами являются органические топлива: торф, горючие сланцы, угли, природный газ, продукты переработки нефти.

Файлы: 1 файл

Документ Microsoft Word (2).doc

Энергетическое топливо и его классификация.

По способу получения различают природные и искусственные топлива. К природным относятся натуральные топлива: уголь, сланцы, торф, нефть, природные газы. Из твердых топлив к искусственным относятся кокс, брикеты угля, древесный уголь; из жидких - мазут, бензин, керосин, соляровое масло, дизельное топливо, из газовых - газы доменный, генераторный, коксовый, подземной газификации. Торф, бурые угли, каменные угли и антрациты образовались в процессе последовательной углефикации отмершей растительной массы.По исходной материнской органической массе и условиям, при которых происходили процессы углеобразования, различают два крайних типа углей: гумусового и сапропелевого происхождения.

Первым типом исходного углеобразующего вещества является ежегодно отмирающая многоклеточная наземная растительность, скапливающаяся в заболоченных местах. Под слоем воды, препятствующей свободному доступу воздуха, эта масса подвергалась преобразованиям: в ней происходило разложение органической массы и последующее превращение продуктов ее распада, а также синтез с образованием новых веществ. В процессе этих преобразований содержание углерода повышалось, а кислорода, водорода и азота - уменьшалось.

Эти процессы протекали в различных условиях (температура, давление, среда), а следовательно, и с различной интенсивностью. Поэтому степень углефикации топлив, под которой понимают освобождение от наиболее непрочных содержащих кислород компонентов и обогащение углеродом, различна. Степень углефикации, т. е. химического старения, твердого топлива не всегда соответствует его геологическому возрасту, под которым понимается период времени процесса углеобразования.

Начальные стадии биохимических процессов, процессов разложения и окисления называются оторфянением. Эти процессы протекают в основном за счет наличия кислорода, входящего в состав клетчатки (целлюлозы), содержание которой в древесине доходит до 70%, и межклеточного вещества - лигнина. Наиболее легко разлагается клетчатка. Продукты ее разложения в значительной мере рассеиваются в виде выделившихся газов, или, растворяясь, уносятся почвенными водами. Из компонентов Органического вещества многоклеточных растений лигнин наиболее стойкий к биохимическим реакциям, но весьма нестоек к окислительным процессам. В древесине лигнин содержится в количестве от 20 до 30%.

В процессе оторфянения лигнин переходит в лигнинные кислоты. При этом понижается содержание кислорода и повышается содержание углерода, образуется темно-бурая масса. В этой массе, называемой торфом, содержатся также остатки неразложившихся частей растений - листьев, стеблей.Торф, получаемый из верхних слоев залежей, слаборазложившийся, волокнистого строения с малой объемной массой. Наиболее высокая степень разложения достигается в торфяных залежах, образовавшихся в низинных болотах.В процессе дальнейших преобразований из торфяной массы образовывались бурые угли. При этом лигнинные кислоты в буроугольной стадии превращаются в гумусовые кислоты (гумус -перегной). Из бурых углей далее образуются каменные угли иантрациты. Лигнин является главным углеобразователем углей гумусового типа. По типу соединений он принадлежит к углеводородам. Сравнительно малым содержанием водорода в лигнине объясняется умеренное содержание последнего в гумусовых углях.

Второй тип исходного вещества образуется в заливах, озерах, лиманах, в застойных водоемах мелководных морей. Отмирающие микроскопические растительные и животные организмы, оседая на дно, образуют ил, состоящий преимущественно из органических веществ. Растительная часть исходного вещества состоит в основном из примитивных одноклеточных водорослей. Из-за отсутствия межклеточного вещества основным углеобразователем является жировое вещество, содержащееся в клетке, что ведет к значительному повышению содержания водорода в углях сапропелевого происхождения. Лигнина в нем обычно мало. Под водой при слабом доступе воздуха в условиях длительного воздействия микроорганизмов в этой органической массе протекали процессы углефикации. Первичное образование - гниющий ил (сапропел) представляет собой торфяную стадию сапропелитов. Дальнейшая углефикация приводит к образованию сапропелевых углей. Буроугольная стадия этих углей носит название богхедов.

Встречаются также угли смешанного происхождения с преобладанием гумусового или сапропелевого материала. К твердым топливам этого класса относятся также горючие сланцы, представляющие собой твердые минеральные породы (глинистая или мергелевая масса), пропитанные нефтеподобными органическими веществами сапропелевого происхождения. Естественное жидкое топливо - сырая нефть - является смесью органических соединений, главным образом различных углеводородов, и включает в себя некоторое количество жидких кислородных, сернистых и азотистых соединений, растворенный парафин и смолы.

Наиболее достоверной теорией происхождения нефти считается теория органического происхождения, согласно которой нефть произошла из сравнительно устойчивых к химическим и биохимическим реакциям органических соединений, главным образом из белков, которые образовались как продукты разложения растительных и животных организмов, оседавших на морское дно и подвергавшихся действию различных биохимических и геологических процессов.

Нефть в основном перерабатывается с извлечением более легких фракций: бензина, лигроина, керосина, газойля. Общий выход светлых нефтепродуктов в зависимости от качества исходной нефти составляет 40 - 60%. Остающийся после переработки тяжелый остаток - мазут - используется как энергетическое топливо. Минеральные примеси в мазуте в основном представляют собой водорастворимые соли, которые входят в состав исходной нефти и попадают в нее с буровой водой. При переработке нефти содержащиеся в ней минеральные примеси концентрируются в более тяжелых фракциях. Состав примесей в мазуте различен и зависит от качества исходной нефти и метода ее переработки.

Газовое топливо - природный и искусственный газ - является физической смесью горючих и негорючих газов, содержащей некоторое количество примесей в виде водяных паров, а в некоторых случаях пыли и смолы.

Природные газы образовались одновременно с нефтью. Значительная часть более тяжелых составляющих их растворена в нефти, а часть, состоящая в основном из более легких компонентов, скапливается над уровнем нефти. Благодаря большой проникающей способности природные газы перемещаются в пористых горных породах на большие расстояния от места своего образования и, накапливаясь, образуют чисто газовые месторождения.

Характеристики и состав твердого топлива, в том числе выход летучих, спекаемость кокса, оказывают сильное влияние на процесс горения угля. С увеличением выхода летучих и содержания в них более реакционноспособных газов воспламенение топлива становится легче, а кокс благодаря большей пористости получается более реакционноспособным.По этим свойствам каменных углей проводят их классификацию. Ископаемые угли подразделяются на тря основных типа: бурые, каменные угли и антрацит.

Энергетическое топливо. Теплотехника ( реферат , курсовая , диплом , контрольная )

Состав топлива

Топливом называется горючее вещество, используемое в качестве источника получения теплоты в энергетических, промышленных и отопительных установках.

В зависимости от типа реакций, в результате которых выделяется теплота из топлива, различают органическое и ядерное топливо.

В настоящее время и по прогнозам до 2030 г. органическое топливо является основным источником энергии (теплоты) для промышленного использования.

Таблица 13.1. Потребление органического топлива в1993 г.

Во всем мире, млрд. т у.т.

Россия, млн. т у.т.

Примечание: у.т. — условного топлива В органических топливах теплота выделяется в результате химической реакции окисления его горючих частей при участии кислорода, а в ядерных топливах — в результате распада деления ядер тяжелых элементов (урана, плутония и т. д. ).

Таблица 13.2. Классификация органических топлив по агрегатному состоянию.

Дрова, торф, бурые и каменные угли, антрацит, горючие сланцы.

Древесный уголь, полукокс, кокс, угольные и торфяные брикеты.

Мазут, керосин, бензин, соляровое масло, газойль, печное топливо.

Газы нефтяной, коксовый, генераторный, доменный, газ подземной газификации.

Твердые и жидкие топлива состоят из горючих (углерода — С, водорода — Н, летучей серы — S_л = S_ор + S_к) и негорючих (азота — N и кислорода — О) элементов и балласта (золы — А, влаги — W).

Элементарный состав твердого и жидкого топлива дается в процентах к массе 1 кг топлива. При этом различают рабочую, сухую, горючую и органическую массу топлива.

Рабочая масса — это масса и состав топливо, в котором поступает к потребителю и подвергается сжиганию.

С р + Н р + S р _л + N р + O р + A р + W р = 100%; (13.1).

С с + Н с + S с _л + N с + O с + A с = 100%. (13.2).

С г + Н г + S г _л + N г + O г = 100%; (13.3).

С о + Н о + S о _орг + N о + O о = 100%. (13.4).

Органическая масса топлива в отличии от горючей массы содержит только органическую серу и не включает колчеданную:

Sоорг = Sол — Sок. (13.5).

Коэффициенты пересчета состава топлива из одной массы в другую приведены в табл. 13.3.

Т, а б л и ц, а 13.3

Заданная масса топлива.

Коэффициенты пересчета на массу.

Для сланцев состава (С р , Н р , S р _л, N р , O р , A р , W р ) пересчет с рабочей массы на горючую осуществляется с помощью коэффициента:

A р _и = A р — [2,5(S р _а — S р _с) +0,375S р _к] [(100 — W р ) / 100], (13.7).

где S р _а — содержание серы в лабораторной золе в процентах к массе топлива; S р _с — содержание сульфатной серы в топливе, %.

Величина [2,5(S р _а — S р _с) +0,375S р _к] для ленинградских и эстонских сланцев может быть принята равной 2,0, для кашпирских — 4,1.

Пересчет состава (%) рабочей массы топлива при изменении влажности производится по формулам:

Ср2 = Ср1(100 — Wр2) / (100 — Wр1) ц.

где W р _{1 —} начальная влажность топлива, %, W р _{2 —} конечная влажность топлива, %.

Средний состав (%) смеси двух твердых или жидких топлив, заданных массовыми долями, — первого (С р ₂, H р ₂ …)и второго (С р ₁, H р …) — определяется по уравнениям:

H р _см = b₁ H р ₁ + (1 — b₁) H р ₂ш где массовая доля b₁ одного из топлив в смеси находится по формуле:

Здесь В₁ и В₂ — массы топлив, входящих в смесь, кг.

Газообразное топливо представляет собой смесь горючих и негорючих газов. Горючая часть состоит из предельных (?С_nH_2n+2) и непредельных (?С_nH_2n) углеводородов, водорода Н₂, окиси углерода СО, и сернистого водорода (Н₂S). В состав негорючих элементов входит азот (N₂), углекислый газ (СO₂) и кислород (О₂). Составы природного и искусственного газообразных топлив различны. Природный газ характеризуется высоким содержанием метана (СH₄), а также небольшого количества других углеводородов: этана (С₂H₆), пропана (С₃H₈), бутана (С₄H₁₀), этилена (С₂H₄), и пропилена (С₃H₆). В искусственных газах содержание горючих составляющих (водорода и окиси углерода) достигает 25−45%, в балласте преобладают азот и углекислота — 55−75%.

Состав газообразного топлива задается в объемных долях и в общем виде можно записать следующим образом:

Читайте также: