Основные свойства топлива

Основные свойства топлива

Рейтинг:   / 0
ПлохоОтлично 
топливо

Для ведения многих металлургических процессов требуется высокая температура, которая создается при сжигании какого-либо топлива.

Топливом называется вещество, при горении которого выделяется тепло, которое можно (при современном развитии техники) использовать для промышленных целей или в быту.

Топливо содержит в виде различных соединений углерод, водород, азот, кислород, серу и некоторые количества минеральных веществ, образующих после сжигания топлива золу. Применяют твердое, жидкое и газообразное топливо.

Углерод (С) является наиболее важной составляющей как твердого, так и жидкого топлива. Содержание его в нефти достигает около 85%, а в антрацитах — более 90%.

При сгорании на воздухе углерод превращается в двуокись, выделяя при этом тепло

C + O2 = CO2 + 97 650 кал

(На 1 г-атом углерода или 1 г-моль водорода, то есть на 12 г углерода или 2 г водорода),
а при недостатке кислорода образуется окись, выделяя при этом меньшее количество тепла

2C + O2 = 2CO + 29 430 кал

Водород является весьма важным элементом в топливе. Он сгорает с образованием воды H2+1/2O2=(H2O) пар + 57810 кал.

Зола является «балластной частью топлива, засоряющей топку, так как содержит негорючие составляющие топлива, состоящие из пород, захваченных при его добыче. Она состоит из окислов железа, алюминий, кремния и соединений щелочных и щелочно-земельных металлов. Иногда в золе содержатся ценные металлы, например, германий.

Основными составляющими газообразного топлива являются, горючие компоненты: окись углерода, водород, метан (СН4), этилен (С2Н4), и негорючие компоненты — азот, двуокись углерода и сернистый газ. В промышленности используются искусственно полученные в газогенераторах и природные газы.

Состав топлива устанавливают анализом, содержание каждого компонента в весовых процентах даётся относительно:

C + H + O + N + S + A + W = 100%,
где А — зола, а W — влага.

Анализу подвергают воздушно-сухое топливо (высушенное при 15—20°), рабочее топливо (содержащее влагу) и абсолютно сухое топливо (высушенное при 105°).

При анализах газообразного топлива его составляющие определяют в объемных процентах.
При нагреве топлива без доступа воздуха в условиях, исключающих его сгорание, топливо разлагается на летучие (газы и пары) и кокс (твердый остаток). В состав летучих входят горючие и негорючие газы, а в состав кокса — углерод и зола.

Одним из важнейших факторов, определяющих качество топлива, является его теплотворная способность (теплотворность), т. е. количество тепла, выделяющееся при сгорании 1 кг твердого или жидкого и 1 нм3 газообразного топлива. Теплотворность выражается в килокалориях на 1 кг или на 1 нм3 (ккал/кг или ккал/нм3) и обозначается символом Q. Теплотворность углерода равна 8138 ккал/кг, а окиси углерода — 3050 ккал/нм3.
нм3 - нормальный кубический метр, то есть объём газа при 0º и 760 мм рт. ст.

Различают высшую и низшую теплотворность топлива. При сгорании содержащегося в топливе водорода образуются пары воды, при конденсации которых выделяется теплота (скрытая теплота парообразования). Высшая теплотворность топлива — общий приход тепла от сгорания топлива с учетом скрытой теплоты парообразования. В топках пары воды практически не конденсируются; в этом случае скрытую теплоту парообразования исключают из общего прихода тепла и получают низшую теплотворность топлива.

Теплотворная способность топлива может быть определена экспериментально в калориметрической бомбе, либо рассчитана по формуле Менделеева по результатам анализа топлива

Qph = 81Cp + 246Hp - 26(Op - Sp) - 6Wp ккал/кг,

где Cp, Hp, Op, Sp и Wp - содержание перечисленных компонентов в рабочем топливе, % (вес).
Для сравнения теплотворности различных видов топлива введено понятие условного топлива, под которым понимают топливо с теплотворностью 7000 ккал/кг, отвечающей примерно теплотворности донецкого коксового угля.

JoomShaper