Лекция 4 Виды топлива, его состав. Понятие условного топлива и его перерасчет. Теплота сгорания топлива
4.1 Топливо. Энергетические ресурсы
Топливо – вещества, состоящие из элементов, способных при соединении с кислородом воздуха выделять значительное количество теплоты, которое может быть использовано для энергетических, производственно-технических и бытовых целей.
Топливо делят на 2 основные группы:
1) горючее;
2) расщепляющееся.
Горючее – топливо, которое выделяет необходимое количество теплоты при взаимодействии с другим веществом - окислителем. При этом химические компоненты горючего переходят в его окислы.
Расщепляющееся – топливо, которое выделяет необходимое количество теплоты в результате расщепления при определенных условиях молекул его вещества с одновременным образованием молекул другого химического элемента.
Горючее топливо бывает:
1) органическое (углеводородные химические соединения природного и искусственного происхождения, а также углерод, водород и их соединения);
2) неорганическое - неорганические вещества и их композиции, которые при взаимодествии с окислителем выделяют большое количество теплоты (алюминий, магний, железо и т. д.).
В качестве окислителя используется как чистый кислород, так и другие компоненты – азотная кислота, перекись водорода и т. д.
В энергетических установках, как правило, применяется воздух.
Органическое топливо, в свою очередь делится:
1 – ископаемое;
2 – искусственное.
Ископаемое – топливо, которое находится в недрах земли. По физическому состоянию делится на твердое, жидкое, газообразное. Физическое состояние топлива оказывает влияние на способы хранения, транспортировки и сжигания топлива.
Искусственное - топливо, созданное человеком. В свою очередь подразделяется:
- композиционное – механическая смесь горючих веществ, обладающая новыми теплотехническими свойствами (топливные суспензии, эмульсии, брикеты, гранулы и прочее топлива от промышленных отходов);
- синтетическое – продукт термохимической переработки горючих веществ (все виды топлива после переработки нефти: бензин, мазут и т. д.);
- газ и жидкое топливо, полученные из угля или асфальта.
На производстве тепловой энергии на ТЭЦ и на котельных в основном используется природное органическое топливо.
4.2 Состав топлива
Топливо, в том виде, в котором оно подвергается сжиганию, носит название «рабочего топлива» и состоит из углерода (С), водорода (Н), кислорода (О2), азота (N), серы (S), золы (А), влаги (W).
Горючими элементами топлива являются: (С), водорода (Н), серы летучей (Sл). Сера летучая составляет часть общей серы, находящейся в топливе и состоит из серы колчеданной и серы органической.
Остальная часть серы называется сульфатной. Она не является горючей и включается в минеральные примеси (зола).
Кислород и азот носят название внутреннего балласта топлива. Зола и влага – внешнего, т. к. зависят от способа добычи и хранения топлива.
Если выразить содержание отдельных элементов, входящих в состав рабочего топлива в процентах по весу и принять, что вес 1 килограмма топлива соответствует 100% рабочего состава топлива, получим:
Cp+Hp+Op+Np+Sp+Ap+Wp = 100% (1)
Это равенство не обязательно для всех видов топлива.
Для определения геологического возраста и основных качеств топлива помимо рабочего состава пользуются производными составами, состоящими из меньшего количества элементом. Эти производные носят название сухого, горючего, органического и аналитического состава топлива.
Сухой состав включает в себя все элементы кроме влаги.
Cс+Hс+Oс+Nс+Sс+Aс = 100% (2)
Горючий состав не включает в себя влагу и зольность:
Cг+Hг+Oг+Nг+Sг = 100% (3)
Органический состав: нет влаги, зольности и серы колчеданной:
Cо+Hо+Oо+Nо+Sо орг = 100% (4)
Аналитическая масса топлива – топливо, в том виде, в котором оно поступает в лабораторию.
Для определения составляющих одного состава по данным другого состава служит формула пересчета:
Cp+Hp+Op+Sлp = 100 – (Ap+Wp ) (5)
Газообразное топливо – это смесь горючих и негорючих газов (H2, CH4, CmHn, H2S, CO, CO2, O2, N2)/
Кроме газов в газообразном топливе содержится также некоторое количество примесей в виде водяных паров, смолы и пыли.
Состав газообразного топлива задается в процентах и все расчеты относятся не к единице веса, как для твердого и жидкого топлив, а к единице объема сухого газа, взятого при нормальных условиях (760 мм рт. ст. и 00С).
Обозначается: 1 м3 (н. у.).
