Назовите основные характеристики различных видов топлива. Как они влияют на организацию процессов горения?

Как классифицируются топлива?

В настоящее время известны две группы топлив, различающихся по принципу высвобождения энергии: органическое топливо, которое выделяет теплоту при окислении (горении) горючих элементов, входящих в его состав, и ядерное топливо, выделяющее теплоту в результате ядерных преобразований

Органические топлива классифицируются:

1. По агрегатному состоянию - на твердые (уголь, торф, горючий сланец, растительное топливо), жидкие (нефть и продукты ее переработки: бензин, керосин, дизельное топливо, мазут и др.), газообразные (природный и искусственный газы);

2. По способу получения - на естественные (добываемые из земных недр) и искусственные (получаемые в результате физической или химической переработки естественных топлив и других природных веществ).

Каков элементарный состав твердых и жидких топлив?

Элементарный химический состав твердых и жидких топлив: углерод С, водород Н2, кислород 02, азот N2, сера S, минеральные соединения А и влага W. Влага, содержащаяся в топливе, совместно с минеральными соединениями (A+W), называется балластом топлива.

Состав твердых и жидких топлив принято представлять в виде суммы масс химических элементов:

C^p + H^p + S^p + O^p + N^p + A^p + W^р = 100 %

Каков элементарный состав газообразного топлива?

Основными компонентами, газообразного топлива являются метан CH4, высшие углеводородные соединения CmHn, водород H2, азот N2, оксид углерода СО, диоксид углерода CO2, сероводород H2S, кислород O2, Аналогично (1.1) состав газообразного топлива может быть представлен в виде суммы долей объема составляющих его компонентов:

Что такое горючая, сухая и рабочая масса топлива? Как производится пересчет состава топлива с одной массы на другую?

    В топливе различают рабочую, сухую и горючую массы.

 Горючей называют часть массы топлива без балласта. Название "горючая масса" условно, т.к. действительно горючими элементами являются только углерод, водород и сера. Горючую массу можно характеризовать как топливо, не содержащее золы и в абсолютно сухом состоянии. Состав горючей массы топлива обычно приводят в справочниках.

Горючая масса и минеральные соединения составляют сухую массу топлива. Данное понятие удобно использовать для видов топлива, содержащих большое количество влаги (бурый уголь, торф, дрова)

Сухая масса топлива и влага образуют рабочую массу топлива. Понятие рабочей массы используют при определении рабочих характеристик топлива в условиях эксплуатации.

Назовите основные характеристики различных видов топлива. Как они влияют на организацию процессов горения?

   Основные характеристики органического топлива:

1. Состав

2. Удельная теплота сгорания - количество теплоты, выделившейся при полном сгорании единицы массы или объема топлива. Выделяют высшую и низшую теплоту сгорания. Высшая теплота сгорания Qрв - это количество теплоты, полученное при сгорании 1 кг твердого (жидкого) или 1 м3 газообразного топлива (при температуре 0° С и давлении 0,1013 МПа) и конденсации водяных паров, содержащихся в продуктах сгорания. Низшая теплота сгорания Qрв кДж/кг, не включает в себя теплоту конденсации водяных паров.

 Теплота сгорания топлива определяется исходя из химического состава (%) топлива.

 Для твердого и жидкого топлива (кДж/кг):

=338 (1.3)

=338 - (1.4)

Для газообразного топлива (кДж/м3):

=108 (1.5)

 Цифровые коэффициенты в формулах выражают теплоту сгорания отдельных горючих элементов, деленную на 100

3. Выход летучих веществ- это смесь горючих и негорючих газов, которые выделяются из массы топлива при его нагревании. Величина выхода летучих веществ определяется как уменьшение массы пробы топлива при его нагревании без доступа воздуха до температуры 850 С. Чем больше выход летучих веществ, тем ниже температура воспламенения топлива и легче его зажигание.

Выход летучих веществ зависит в основном от возраста топлива и условий его формирования. Так, выход летучих - веществ у торфа, имеющего самый молодой возраст, составляет 70%. бурого угля 45 - 50%, каменных углей 25 - 40%, у антрацита 3 - 4%.

Твердый остаток топлива после выхода летучих веществ называют коксом. Кокс является одним из наиболее ценных и дорогостоящих видов органического топлива, он имеет большую теплоту сгорания и обеспечивает высокую температуру горения. Коксы используются преимущественно в плавильных печах, для плавки тугоплавких металлов и других материалов. В энергетических установках используются топлива, непригодные для получения плотного кокса.

4. Зольность

 Несгоревший остаток, образующийся после сгорания топлива и состоящий в основном из минеральных примесей, называется золой. Часть золы в процессе горения топлива под действием высоких температур оплавляется и превращается в шлак. Отношение массы золы к массе топлива в процентах называют зольностью А. Зольность твердого топлива, в зависимости от его сорта и

 качества, может колебаться в пределах 5-70%, зольность жидких топлив гораздо меньше - около 0,1%. Зольность топлива и свойства зольного остатка влияют на процесс горения. Зола уменьшает теплоту сгорания топлива, снижает интенсивность теплообмена вследствие осаждения на поверхностях нагрева, вызывает износ их, загрязняет окружающую среду.

5. ВлажностьW - это количество влаги (воды) в топливе, выраженное в процентах. Повышенная влажность снижает теплоту сгорания топлива и вызывает большие трудности при сжигании. Высокую влажность (до 50%) имеют бурые угли и торф, поэтому теплота сгорания их невелика (8-10 МДж/кг). Влажность каменных углей значительно ниже и составляет 5 - 20%.

6. СернистостьS - Количество серы в топливе. Большое количество серы в топливе вызывает усиленную коррозию поверхностей нагрева и газоотводящих трактов топливоиспользующего оборудования, приводит к его преждевременному износу и выходу из строя.