ТОПЛИВО, его сжигание и рациональное использование.

ОБЩИЕ ПОНЯТИЯ.

Топливом называется вещества способные в процессе горения выделять значительное количество тепловой энергии. По способу получения топливо делится:

1. естественное (без переработки);

2. искусственное (после переработки естественного топлива);

3. топливные отходы:

По агрегатному состоянию:

1. Твердое;

2. Жидкое;

3. Газообразное.

Таблица 1.

Топливо поступающее для сжигания в топках котлов называется рабочим топливом. Оно характеризуется химическим составом и теплотворной способностью.

Теплота сгорания топлива или теплотворная способность это кол-во тепла выделяемого при полном сгорании 1 кг (нм³) твердого или газооб­разного топлива.

Q -теплота = [ккал/кг] = [ккал/нм³]

нм³ - нормальный м³

Различают высшую и низшую теплоту сгорания топлива.

-высшая (теоретич. понятие) - кол-во теплоты выдел. при полном сгорании топлива с учетом скрытой теплоты парообразования водяных паров.

- низшая теплота без учета скрытой теплоты парообраз., (водяные пары удаляются в атмосферу и теплота парообраз. не учитывается).

При расчетах используют

_дров~ 3200 ккал/кг

_{кам. угля} ~7300 ккал/кг

_мaзут ~ 900-12000 кал/кг

. _{природный газ} ~8500 ккал/км³

Условное топливо — под которым понимают топливо имеющее = 7000 ккал/кг. Это удобно для сравнения работы котлоагрегата, сжи­гающего разные сорта топлива, определения норм расхода, запаса и эко­ном. Топлива. Для того, что перевести топливо из натурального в условное есть понятие топливный эквивалент.

Элементарный состав рабочего топлива.

С^р + Н^р+ S^p+ О^р + N^p + А^р + W^p = 100%

рабочая часть негорючая часть (баласт)

С^р - углерод образует в топливе сложное соединение; дрова содержат 50%; углерода; мазут 88%. При полном сгорании 1 кг. выделяется 8100 ккал/кг.

Н^р - водород. Содержания Н облегчает воспламенение и сжигания топлива в антраците - 2,5%; в природным газе - 25%. При полном сгорании 1 кг. выделяется 29000 ккал/кг.

S^p - сера, горючая и негорючая, наличие в топливе нежелательно, т. к. при сжигании получаются оксиды серы.

О^р - кислород и N^p - азот внутренний баласт топлива, в горении не участвует, уходят с дымовыми газами, содержание в топливе от 0,6 до 1%.

А^р - зола, минеральная часть топлива, твердый негорючий остаток, снижа­ет теплопередачу и КПД котла. В газообразном топливе зола не со­держится, в других видах от 5 до 40%

W^p - Влага затрудняет воспламенение топлива. Увеличивает кол-во дымо­вых газов, приводит к коррозии поверхности нагрева. Содерж. 5 до 70%. При испарении 1 кг. влаги расходуется 539 ккал/кг.

1. Жидкое топливо (мазут)

а. Мазут получают при перегонке сырой нефти.

Элементарный состав:

С^Р +Н^Р +S^P +О^Р +N^Р +А^Р + W^p = 100%

-84% -10% (0,5+3,5%) 1% 1% 0,3% (-0,5-5%)

горючая часть

Основными компонентами мазута является углеводородные соедине­ния, минеральные примеси, металлоорганические соединения. Минеральные примеси образуют большой осадок. Чем больше в топливе горючих элементов, тем лучше его качество, т. Е. лучше теплота сгорания.

Ценные составляющие С^р (углерод) составляет 85-88% горючей массы 1 кг С-8100ккал. и Н^р (водород) ------10-12% горючей массы 2200ккал.

По содержанию серы мазут бывает:

Малосернистый (S до 0,5% --- М-40; Ф-12);

Сернистый (S - 0,5% -2%; М-100; Ф-5);

Высокосернистый (S-2%-3,5%; М-100 В; М-80);

Марки мазута

По ГОСТ след. Марки:

-флотские Ф5,Ф12 – в котельных не используется

-топочные М40(средний), М100(тяжелый)- 2 вида по 7 групп в каждом.

б. Физические свойство мазута.

1. Теплота сгорания = 9000 12000 ккал/кг.

2. Плотность = 900 960 кг/м³

относительная мазутов ~ 0,96

_отн. это отношение _маз при t= + 20°С

к _водыпри t = + 4°С

С ростом температуры на каждые 10°С плотность мазута умень­шается на 5-6 кг/м³ на 1 тонну (это условие для отстоя воды).

3. вязкость - степень текучести жидкого топлива. Измеряется в градусах вязкости.

Условная вязкость - это отношение времени истечения из вязкозиметра 200 см³ мазута при t° = 50°C к времени истечения такого же количества воды (дисцилированной) при t= +20°С. Обозначение °ВУ - градус услов­ной вязкости. В марке мазута указана условная вязкость: М - 40; условная вязкость 40°ВУ.

Чем больше вязкость тем труднее мазут распылять в форсунках. Вяз­кость уменьшают подогревом мазута.

Таблица 2

4. t вспышки - способность топлива воспламеняться при соприкосно­вении с огнем и гореть не менее 5 сек.

Для мазута колеблется от 80-140°С. М-20 = +80°C;

М-40-+t_всп = +100°С.

При разогреве мазута в открытых емкостях, в целях пожар. безопасности t подогрева должно быть на 10°С ниже t вспышки.

t воспламенения - это t при которой нагретый мазут загорается и го­рит не менее установленного времени, t воспламенения на 10°-40°С выше t вспышки.

t самовоспламенения - это горение паров мазута без источника огня

t=50О-600°С.

t застывания - t при которой уровень мазута в наклоненной под уг­лом 45° пробирке остается неподвижен в течении 1 минуты. t° застывания зависит от состава исходной нефти и содержания парафинов. Чем выше вязкость мазута, тем выше t застывания. Она колеблется от -5 до +36°С.

Ф - 5 -> t₃°С

М-40-»t₃ ⁼ -10^оС.

Опасные свойства мазута:

- пожароопасен

- пары мазута в смеси с воздухом взрывоопасны

Пределы взрываемости паров мазута 1.4 -8%

-раздражающие действует на кожу и слизные оболочки человека вызывая возникновения кожных заболеваний

Длительный контакт с мазутом ведет к заболеванию органов дыхания.

По степени воздействия на человека является малоопасным для человека продуктом (4 класс опасности), малотоксичен.

Природный газ.

В котельных используется в основном природный газ. Искусственный газ не используется, т.к. токсичен.