Главная Обратная связь

Дисциплины:






Топливо и основы теории горения



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

В зависимости от типа реакций, в результате которых выделяется теплота, различают органическое и ядерное топливо. В органических топливах теплота выделяется в результате химической реакции окисления его горючих элементов при участии кислорода, а в ядерных топливах – в результате деления ядер тяжелых элементов.

Основным источником теплоты в настоящее время является органическое топливо – твердое, жидкое, газообразное. К твердым топливам относятся: уголь (антрацит, каменный, бурый), торф, сланцы. К жидким топливам относятся продукты переработки нефти: бензин, керосин, мазут. К газообразным топливам относятся: природный газ, попутный нефтяной газ, газообразные отходы металлургического производства.

Твердое и жидкое топливо состоит из горючих и негорючих элементов. К горючим элементам топлива относятся углерод – С, водород – Н и сера – S. Сера содержится в топливе в различных соединениях: сульфатная, колчеданная и органическая. Сульфатная сера является негорючей и входит в состав золы. К негорючим элементам топлива относятся кислород – О, азот – N, зола – А и влага – W. Кислород и азот не участвующий в горении и являются внутренним балластом топлива. Зола представляет собой смесь негорючих минеральных соединений, которые остаются после сгорания топлива. Влага, содержащаяся в топливе, снижает его тепловую ценность, поскольку требует теплоты на ее удаление. Зола и влага являются внешним балластом топлива.

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

Топливо в том виде, в каком оно поступает для сжигания, называется рабочей массой топлива. Элементарный состав рабочей массы (индекс «р») топлива приведен ниже:

Ср + Нр + Sp + Np + Ор + Ap + Wp = 100 %.

Составом топлива на рабочую массу обычно пользуются при расчетах процессов горения топлива.

Газообразное топливо представляет собой смесь горючих и негорючих газов. В состав горючей части входят предельные (СnH2n+2) и непредельные (СnH2n) углеводородов, водород (Н2), окись углерода (СО) и сернистый водород (Н2S). В состав негорючих части входит азот (N2) , углекислый газ (СO2) и кислород (О2). Состав природного и искусственного газообразного топлива различен. 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 углекислый газ – 55-75%.



Состав газообразного топлива задается в объемных долях и в общем виде может быть представлен следующим образом:

nH2n+2 + SСnH2n + Н2 + СО + Н2S + О2 + N2 + CО2 = 100%.

Важной характеристикой топлива является теплота сгорания. Под теплотой сгорания понимают количество теплоты, выделяющейся при полном сгорании единицы количества топлива (для твердого или жидкого топлива 1 кг, для газообразного 1 м3). Различают высшую и низшую теплоту сгорания.

Высшей теплотой сгорания Qрв называется количество теплоты, выделяющейся при сгорании топлива с учетом теплоты конденсации водяных паров, образующихся при сгорании водорода – Нр и испарении влаги топлива – Wp.

Низшей теплотой сгорания Qрн называется теплота сгорания топлива при условии, что влага, образующаяся при сгорании водорода, и испарении влаги топлива находятся в парообразном состоянии.

Теплоту сгорания топлива определяют лабораторным путем и приводят в справочниках. Для углей Qрн = 10-23 МДж/кг, для мазута Qрн = 38-40 МДж/кг, для природного газа (на сухую массу) Qсн = 35-37 МДж/м3.

Для сравнения энергетической ценности различных видов топлива вводится понятие условного топлива (у.т.), теплота сгорания которого принята равной Qусл = 29,33 МДж/кг.

При известном элементарном составе твердого и жидкого топлива (в %) теплоту сгорания можно определить по эмпирическим формулам, предложенным Менделеевым, кДж/кг:

Qpн = 340Ср + 1035Нр – 109(Ор – Sрл) – 25Wр, Qpв = 340Ср + 1260Нр – 109(Ор – Sрл).

Теплоту сгорания сухого газа определяют по объемному составу (в %) и известной теплоте сгорания компонентов, кДж/м3:

Qpн = 358СН4 + 637С2Н6 + 912С3Н8 + 1186С4Н10 + 1460С5Н12 + 126,8СО + 108,3Н2 + 234,6Н2S

 





sdamzavas.net - 2017 год. Все права принадлежат их авторам! В случае нарушение авторского права, обращайтесь по форме обратной связи...