Теплотехника. Наталья Бурханова

учения энергии; горючее вещество, вырабатывающее при сгорании значительное количество теплоты.

      По агрегатному состоянию выделяют твердое, жидкое и газообразное топливо.

      К твердому естественному топливу относят дрова, бурые и каменные угли, торф, антрацит; к твердому искусственному топливу – кокс, древесный уголь, брикеты и пыль из бурого и каменного углей, термоантрацит. Естественного жидкого топлива нет. В качестве искусственного жидкого топлива используют различные смолы и мазут. Газообразное топливо может быть естественным, таким как природный газ. В качестве искусственного газообразного топлива применяют газы, получаемые в коксовых печах (коксовые), в доменных печах (доменные или колошниковые) и в газогенераторах (генераторные).

      Жидкие топлива – это в основном вещества органического происхождения, основные составляющие элементы которых – углерод, водород, кислород, азот и сера.

      Углерод (С) – основной носитель теплоты. При сгорании 1 кг углерода выделяется 34 000 кДж теплоты. Углерод может содержаться в мазуте до 85%, образуя соединения.

      Водород (Н) – второй наиболее важный элемент топлива: при сгорании 1 кг водорода выделяется около 125 000 кДж теплоты. Содержание водорода в жидких топливах составляет 10%.

      В состав жидкого топлива входят также влага (W) и до 0,5% золы (А).

      Азот (N) и кислород (О) входят в состав сложных органических кислот и фенолов, содержатся в топливе в небольших количествах (около 3%).

      Сера (S) при сгорании выделяет большое количество теплоты, однако сернистые соединения при взаимодействии с расплавленными или нагреваемыми металлами ухудшают их качество: продукты горения, содержащие сернистые соединения, повышают коррозию металлических деталей печей, сталь, насыщенная серой, обладает повышенной красноломкостью. Сера обычно входит в состав углеводородов (до 4% и более).

      Состав рабочего топлива: 

      C^p + H^p + O^p + N^p + S^p + А^p = 100 %.

      Высушенное топливо, не имеющее влаги, называют сухой массой (с):

      C^с + H^с + O^c + N^с + S^c + А^с = 100%. Органическую массу топлива, содержащую серу, называют горючей массой (г):

      С^г + Н^г + О^г + N^г + S^г = 100.

      2. Основные составляющие газообразного топлива

      Газообразные топлива – это в основном смесь различных газов, таких как метан, этилен, и других углеводородов. Также в состав газообразного топлива входят оксид углерода, диоксид углерода или углекислого газа, азот, водород, сероводород, кислород и другие газы, а также водяные пары.

      Природный газ добывают из чисто газовых месторождений или вместе с нефтью (попутный газ). В первом случае основной горючей составляющей является метан, содержание которого может доходить до 95– 98%. Попутные газы, помимо метана, содержат значительные количества других углеводородов: этан (С2Н6), пропан (С₃Н₈), бутан (С₄Н₁₀), пентан (С₅Н₁₂) и др. Попутные газы имеют высокую теплоту сгорания, но в качестве топлива их используют редко. Их применяют в основном в химической промышленности.

      С помощью приборов, называемых газоанализаторами, определяют состав газообразного топлива.

      В состав сухого газообразного топлива входят:

      CH₄+ C₂H₄+ CO₂ + H₂+ H₂S + C_mH_n+ N₂ + O₂+… = 100.

      Метан (СН4) – основная составляющая часть многих природных газов. При сгорании 1 м³ метана выделяется 35 800 кДж теплоты. Метана в природных газах может содержаться до 93-98%.

      Этилен (С2Н4) – при сгорании 1 м³ этилена выделяется 59 000 кДжтеплоты. В газах может содержаться небольшое его количество.

      Водород (Н₂) – при сгорании 1 м³ водорода выделяется 10 800 кДж теплоты. Многие горючие газы, кроме коксового, содержат относительно небольшое количество водорода. Однако в коксовом газе его содержание может достигнуть 50-60%.

      Пропан (С₃Н₈), бутан (С₄Н₁₀) – при горении этих углеводородов выделяется большее количество теплоты, чем при сгорании этилена, но в горючих газах их содержание незначительно.

      Оксид углерода (СО) – при сгорании 1 м³ этого газа выделяется 1 2 770 кДж теплоты. Оксид углерода – основная горючая составляющая доменного газа. Этот газ не имеет ни цвета, ни запаха, очень ядовит.

      Сероводород (H₂S) – при горении 1 м³ сероводорода выделяется 23 400 кДж теплоты. При наличии в газообразном топливе сероводорода повышается коррозия металлических частей печи и газопровода. При одновременном присутствии в газе кислорода и влаги коррозирующее воздействие сероводорода усиливается. Сероводород – тяжелый газ с неприятным запахом, обладает высокой токсичностью.

      Остальные газы (СО₂, N₂, О₂) и пары воды – балластные составляющие. Их присутствие в топливе приводит к понижению температуры его горения. При повышении содержания этих газов снижается содержание горючих