Классификация и общий состав топлив

По определению Д. И. Менделеева, топливом называется горючее вещество, умышленно сжигаемое для получения теплоты. Топливо должно отвечать следующим основным требованиям: при сгорании выделять возможно, большее количество теплоты, сравнительно легко загораться и развивать высокую температуру, быть широко распространенным в природе, доступным для разработки, дешевым при использовании, сохранять свои свойства во время хранения.

Этим требованиям наиболее полно отвечают вещества органического происхождения: нефть, природные газы, ископаемые угли, дрова, горючие сланцы, торф. В таблице 1.1 дана общая классификация топлив.

Таблица 1.1 — Общая классификация топлив.

топливо сгорание шлак смазочный Очень важно, чтобы в процессе сгорания топлива не выделялись вещества, представляющие опасность для окружающей среды. Топливо состоит из горючей и негорючей частей. Горючая часть топлива представляет собой совокупность различных органических соединений, в которые входят углерод, водород, кислород, азот, сера. Не горючая часть (балласт) состоит из минеральных примесей, включающих золу и влагу.

Углерод С — основная горючая часть топлива. С увеличением его содержания тепловая ценность топлива повышается. Для различных топлив содержание углерода составляет от 50 до 97 процентов.

Водород Н является второй по значимости горючей составляющей топлива. Содержание водорода в топливе достигает 25 процентов. Однако, при сгорании водорода выделяется в четыре раза больше теплоты, чем при сгорании углерода.

Кислород О, входящий в состав топлива, не горит и не выделяет теплоты, поэтому является внутренним балластом топлива. Его содержание в зависимости от вида топлива колеблется в широких пределах (от 0,5 До 43 процентов).

Азот N не горит и так же, как кислород, является внутренним балластом топлива. Содержание его в жидком и твердом видах топлива не велико и составляет 0,5…1,5процентов.

Сера S, при сгорании которой выделяется определенное количество теплоты, является весьма нежелательной составной частью топлива, так как продукты его сгорания — сернистый SO2 и серный СОзангидриды вызывают сильную газовую или жидкостную коррозию металлических поверхностей. Содержание серы твердом топливе колеблется от долей процентов до 8 процентов, а в нефти от 0,1 до 4 процентов.

Зола, А представляет собой негорючий твердый компонент, количество которого определяют после полного сгорания топлива. Она является нежелательной и даже вредной примесью, так как в ее присутствии усиливаются абразивные износы, усложняется эксплуатация котельных установок и т. д. Топливо с высоким содержанием золы имеет низкую теплоту сгорания и воспламенения.

Влага W является весьма нежелательной примесью топлива, так как, отбирая часть теплоты на испарение, снижает теплоту и температуру сгорания топлива, усложняет эксплуатацию установок (особенно в зимнее время), способствует коррозии и т. д.

Минеральные примеси (золу и влагу) принято подразделять на внешние и внутренние. Первые попадают в топливо из окружающей среды при его добыче, транспортировке или хранений, а вторые входят в его химический состав. Топливо, которое поступает к потребителю в естественном состоянии, и содержит, кроме горючей части, золу и влагу, называется рабочим. Для определения сухой массы топлива его высушивают при температуре 105 °C для удаления влаги.

Состав газообразных топлив весьма разнообразен: Горючая часть его включает водород Н, окись углерода СО, метан СН4 и другие газообразные углеводороды (CnHm) с числом углеводородных атомов до 4 включительно. Тепловую ценность газообразного топлива представляют метан и более тяжелые углеводороды. Окись углерода при сгорании выделяет незначительное количество тепла. Балластную часть газообразных топлив составляют негорючие газы, такие, как азот N, углекислый СОз и сернистый SО2, кислород О и пары воды Н2O.