1. Основные виды ресурсов.
Основные составляющие жидкого топлива
Топливо – источник получения энергии; горючее вещество, вырабатывающее при сгорании значительное количество теплоты.
По агрегатному состоянию выделяют твердое, жидкое и газообразное топливо.
К твердому естественному топливу относят дрова, бурые и каменные угли, торф, антрацит; к твердому искусственному топливу – кокс, древесный уголь, брикеты и пыль из бурого и каменного углей, термоантрацит. Естественного жидкого топлива нет. В качестве искусственного жидкого топлива используют различные смолы и мазут. Газообразное топливо может быть естественным, таким как природный газ. В качестве искусственного газообразного топлива применяют газы, получаемые в коксовых печах (коксовые), в доменных печах (доменные или колошниковые) и в газогенераторах (генераторные).
Жидкие топлива – это в основном вещества органического происхождения, основные составляющие элементы которых – углерод, водород, кислород, азот и сера.
Углерод (С) – основной носитель теплоты. При сгорании 1 кг углерода выделяется 34 000 кДж теплоты. Углерод может содержаться в мазуте до 85%, образуя соединения.
Водород (Н) – второй наиболее важный элемент топлива: при сгорании 1 кг водорода выделяется около 125 000 кДж теплоты. Содержание водорода в жидких топливах составляет 10%.
В состав жидкого топлива входят также влага (W) и до 0,5% золы (А).
Азот (N) и кислород (О) входят в состав сложных органических кислот и фенолов, содержатся в топливе в небольших количествах (около 3%).
Сера (S) при сгорании выделяет большое количество теплоты, однако сернистые соединения при взаимодействии с расплавленными или нагреваемыми металлами ухудшают их качество: продукты горения, содержащие сернистые соединения, повышают коррозию металлических деталей печей, сталь, насыщенная серой, обладает повышенной красноломкостью. Сера обычно входит в состав углеводородов (до 4% и более).
Состав рабочего топлива:
C>p + H>p + O>p + N>p + S>p + А>p = 100 %.
Высушенное топливо, не имеющее влаги, называют сухой массой (с):
C>с + H>с + O>c + N>с + S>c + А>с = 100%. Органическую массу топлива, содержащую серу, называют горючей массой (г):
С>г + Н>г + О>г + N>г + S>г = 100.
2. Основные составляющие газообразного топлива
Газообразные топлива – это в основном смесь различных газов, таких как метан, этилен, и других углеводородов. Также в состав газообразного топлива входят оксид углерода, диоксид углерода или углекислого газа, азот, водород, сероводород, кислород и другие газы, а также водяные пары.
Природный газ добывают из чисто газовых месторождений или вместе с нефтью (попутный газ). В первом случае основной горючей составляющей является метан, содержание которого может доходить до 95– 98%. Попутные газы, помимо метана, содержат значительные количества других углеводородов: этан (С2Н6), пропан (С>3Н>8), бутан (С>4Н>10), пентан (С>5Н>12) и др. Попутные газы имеют высокую теплоту сгорания, но в качестве топлива их используют редко. Их применяют в основном в химической промышленности.
С помощью приборов, называемых газоанализаторами, определяют состав газообразного топлива.
В состав сухого газообразного топлива входят:
CH>4+ C>2H>4+ CO>2 + H>2+ H>2S + C>mH>n+ N>2 + O>2+… = 100.
Метан (СН4) – основная составляющая часть многих природных газов. При сгорании 1 м>3 метана выделяется 35 800 кДж теплоты. Метана в природных газах может содержаться до 93-98%.
Этилен (С2Н4) – при сгорании 1 м>3 этилена выделяется 59 000 кДжтеплоты. В газах может содержаться небольшое его количество.
Водород (Н>2) – при сгорании 1 м>3 водорода выделяется 10 800 кДж теплоты. Многие горючие газы, кроме коксового, содержат относительно небольшое количество водорода. Однако в коксовом газе его содержание может достигнуть 50-60%.
Пропан (С>3Н>8), бутан (С>4Н>10) – при горении этих углеводородов выделяется большее количество теплоты, чем при сгорании этилена, но в горючих газах их содержание незначительно.
Оксид углерода (СО) – при сгорании 1 м>3 этого газа выделяется 1 2 770 кДж теплоты. Оксид углерода – основная горючая составляющая доменного газа. Этот газ не имеет ни цвета, ни запаха, очень ядовит.
Сероводород (H>2S) – при горении 1 м>3 сероводорода выделяется 23 400 кДж теплоты. При наличии в газообразном топливе сероводорода повышается коррозия металлических частей печи и газопровода. При одновременном присутствии в газе кислорода и влаги коррозирующее воздействие сероводорода усиливается. Сероводород – тяжелый газ с неприятным запахом, обладает высокой токсичностью.
Остальные газы (СО>2, N>2, О>2) и пары воды – балластные составляющие. Их присутствие в топливе приводит к понижению температуры его горения. При повышении содержания этих газов снижается содержание горючих составляющих. Содержание в топливе более 0,5% свободного кислорода считается опасным по условиям техники безопасности.
3. Теплота сгорания топлива
Теплота сгорания топлива – это то количество теплоты Q (кДж), которое выделяется при полном сгорании 1 кг жидкого или 1 м>3 газообразного топлива.
В зависимости от агрегатного состояния влаги в продуктах сгорания имеет место разделение на высшую и низшую теплоту сгорания.
