Энергетическое топливо.
Теплотехника
Топливом называется горючее вещество, используемое в качестве источника получения теплоты в энергетических, промышленных и отопительных установках. Состав рабочей, горючей, сухой и органической массы обозначается соответственно индексами «р», «с», «г» и «о» и выражаются следующими равенствами: В настоящее время и по прогнозам до 2030 г. органическое топливо является основным источником энергии… Читать ещё >
Энергетическое топливо. Теплотехника (реферат, курсовая, диплом, контрольная)
Состав топлива
Топливом называется горючее вещество, используемое в качестве источника получения теплоты в энергетических, промышленных и отопительных установках.
В зависимости от типа реакций, в результате которых выделяется теплота из топлива, различают органическое и ядерное топливо.
В настоящее время и по прогнозам до 2030 г. органическое топливо является основным источником энергии (теплоты) для промышленного использования.
Таблица 13.1. Потребление органического топлива в1993 г.
Потребитель. | Вид топлива. | ||
Твердое. | Жидкое. | Газообразное. | |
Во всем мире, млрд. т у.т. | 3,21. | 4,29. | 2,66. |
Россия, млн. т у.т. |
Примечание: у.т. — условного топлива В органических топливах теплота выделяется в результате химической реакции окисления его горючих частей при участии кислорода, а в ядерных топливах — в результате распада деления ядер тяжелых элементов (урана, плутония и т. д.).
Таблица 13.2. Классификация органических топлив по агрегатному состоянию.
Топливо. | Агрегатное состояние. | ||
Твердое. | Жидкое. | Газообразное. | |
Природное. | Дрова, торф, бурые и каменные угли, антрацит, горючие сланцы. | Нефть. | Природный газ. |
Искусственное. | Древесный уголь, полукокс, кокс, угольные и торфяные брикеты. | Мазут, керосин, бензин, соляровое масло, газойль, печное топливо. | Газы нефтяной, коксовый, генераторный, доменный, газ подземной газификации. |
Твердые и жидкие топлива состоят из горючих (углерода — С, водорода — Н, летучей серы — Sл = Sор + Sк) и негорючих (азота — N и кислорода — О) элементов и балласта (золы — А, влаги — W).
Элементарный состав твердого и жидкого топлива дается в процентах к массе 1 кг топлива. При этом различают рабочую, сухую, горючую и органическую массу топлива.
Рабочая масса — это масса и состав топливо, в котором поступает к потребителю и подвергается сжиганию.
Состав рабочей, горючей, сухой и органической массы обозначается соответственно индексами «р», «с», «г» и «о» и выражаются следующими равенствами:
Ср + Нр + Sрл + Nр + Oр + Aр + Wр = 100%; (13.1).
Сс + Нс + Sсл + Nс + Oс + Aс = 100%. (13.2).
Сг + Нг + Sгл + Nг + Oг = 100%; (13.3).
Со + Но + Sоорг + Nо + Oо = 100%. (13.4).
Органическая масса топлива в отличии от горючей массы содержит только органическую серу и не включает колчеданную:
Sоорг = Sол — Sок. (13.5).
Коэффициенты пересчета состава топлива из одной массы в другую приведены в табл. 13.3.
Т, а б л и ц, а 13.3
Заданная масса топлива. | Коэффициенты пересчета на массу. | ||
рабочую. | горючую. | сухую. | |
Рабочая. | 100/[100 — (Aр + Wр)]. | 100/(100 — Wр). | |
Горючая. | [100 — (Aр + Wр)]/100. | (100 — Aс)/100. | |
Сухая. | (100 — Wр) / 100. | 100 / (100 — Aс). |
Для сланцев состава (Ср, Нр, Sрл, Nр, Oр, Aр, Wр) пересчет с рабочей массы на горючую осуществляется с помощью коэффициента:
К = 100 / [100 — Aри — Wр — (СО2)рк], (13.6).
где Aри — истинная зольность рабочей массы, %·, Wр — влажность рабочей массы, %, (СО2)рк — содержание углекислоты карбонатов, %. Истинная зольность рабочей массы определяется по формуле.
Aри = Aр — [2,5(Sра — Sрс) +0,375Sрк] [(100 — Wр) / 100], (13.7).
где Sра — содержание серы в лабораторной золе в процентах к массе топлива; Sрс — содержание сульфатной серы в топливе, %.
Величина [2,5(Sра — Sрс) +0,375Sрк] для ленинградских и эстонских сланцев может быть принята равной 2,0, для кашпирских — 4,1.
Пересчет состава (%) рабочей массы топлива при изменении влажности производится по формулам:
Ср2 = Ср1(100 — Wр2) / (100 — Wр1) ц.
э.
Hр2 = Hр1(100 — Wр2) / (100 — Wр1) ш, (13.8).
где Wр1 — начальная влажность топлива, %, Wр2 — конечная влажность топлива, %.
Средний состав (%) смеси двух твердых или жидких топлив, заданных массовыми долями, — первого (Ср2, Hр2 …)и второго (Ср1, Hр …) — определяется по уравнениям:
Срсм = b1 Cр1 + (1 — b1) Cр2 ц.
э, (13.9).
Hрсм = b1 Hр1 + (1 — b1) Hр2ш где массовая доля b1 одного из топлив в смеси находится по формуле:
b1 = В1 /(В1 + В2). (13.10).
Здесь В1 и В2 — массы топлив, входящих в смесь, кг.
Газообразное топливо представляет собой смесь горючих и негорючих газов. Горючая часть состоит из предельных (?СnH2n+2) и непредельных (?СnH2n) углеводородов, водорода Н2, окиси углерода СО, и сернистого водорода (Н2S). В состав негорючих элементов входит азот (N2), углекислый газ (СO2) и кислород (О2). Составы природного и искусственного газообразных топлив различны. Природный газ характеризуется высоким содержанием метана (СH4), а также небольшого количества других углеводородов: этана (С2H6), пропана (С3H8), бутана (С4H10), этилена (С2H4), и пропилена (С3H6). В искусственных газах содержание горючих составляющих (водорода и окиси углерода) достигает 25−45%, в балласте преобладают азот и углекислота — 55−75%.
Состав газообразного топлива задается в объемных долях и в общем виде можно записать следующим образом:
SСnH2n+2 + SСnH2n + Н2 + СО + Н2S + О2 + N2 + CО2 = 100%, (13.11).
где SСnH2n+2 — предельные углеводороды;
SСnH2n — непредельные углеводороды;
Н2S — сернистый водород.
СО — окись углерода;
CО2 — углекислый газ.