124942 (577794), страница 2
Текст из файла (страница 2)
К высококачественному топливу относятся жидкое топливо и природный газ.
Все виды топлива состоят из горючей и негорючей частей.
К горючей части относятся: углерод, водород, углеводороды, а также сера, которая вредна для котлов и окружающего воздуха.
К негорючей части относятся кислород О2, азот N2, влага Н2О, и зола А. Влага и зола составляют внешний балласт топлива, а кислород и азот – внутренний. Топливо характеризуется рабочей, сухой и горючей массами. Условия сжигания твёрдого топлива зависят от количества и свойств имеющихся в нём золы, влаги, количества летучих горючих веществ. При сжигании жидкого топлива (мазута), имеющего высокую вязкость, одна из основных задач - распыление его на мелкие капельки. Газовое топливо наиболее пригодное для смешивания его с воздухом, который необходим для горения, поскольку топливо и воздух находятся в одном агрегатном состоянии.
Назначение, классификация и свойства топлива. 
Не каждое вещество способное гореть может быть использовано в качестве топлива. Топливо представляет собой вещество, умышленно сжигаемое для получения теплоты и должно отвечать следующим требованиям:
1. При сгорании выделять как можно больше теплоты;
2. Сравнительно легко загораться и давать высокую температуру;
3. Быть достаточно распространенным в природе;
4. Его количество и нахождение должно быть рентабельным при добыче;
5. Дешевым при использовании;
6. Сохранять свои свойства при хранении и транспортировке.
Этим требованиям наиболее полно отвечают вещества органического происхождения: такие как нефть, ископаемый уголь, горючие сланцы, торф.
По агрегатному состоянию все виды топлива могут быть разделены на газообразные, жидкие и твердые, а по происхождению на естественные и искусственные.
| Агрегатное состояние | Топливо естественное | Топливо искусственное |
| Газообразное | Природный и нефтепромысловый газы | Газы (генераторный, водяной, светильный, коксовый, нефтеперерабатывающих заводов) |
| Жидкое | Нефть | Бензин, керосин, дизельное топливо, смазочное масло, спирт, различные смолы |
2.2 Физико-химические свойства природных газов
Природные газы не имеют цвета, запаха и вкуса.
Основные показатели горючих газов, которые используются в котельных: состав, теплота сгорания, удельный вес, температура горения и воспламенения, границы взрываемости и скорость распространения пламени.
Природные газы сугубо газовых месторождений состоят в основном из метана (82…98%) и других углеводородов.
Теплота сгорания - это количество тепла, которое выделяется при полном сгорании 1 м3 газа. Измеряется в ккал/м3. Различают высшую теплоту сгорания Qв, когда учитывается тепло, затраченное на конденсацию водяных паров, которые находятся в дымовых газах и низшую Qн, когда это тепло не учитывается - ею пользуются при расчётах.
На практике используются газы с различной теплотой сгорания. Для уравнительной характеристики качества топлива используется так называемое условное топливо, за единицу которого берут 1 кг топлива, имеющего теплоту сгорания Qн = 7000 ккал/м3 (29300 кДж/кг).
Температурой горения называется максимальная температура, которая может быть достигнута при полном сгорании газа, если количество воздуха, необходимого для горения, точно отвечает химическим формулам горения, а начальная температура газа и воздуха равна 0.
Температура горения отдельных газов составляет 2000 - 2100ºС. Действительная температура горения в топках котлов ниже жаропродуктивности (1100 - 1400ºС) и зависит от условий сжигания.
Температура воспламенения - это минимальная начальная температура, при которой начинается горение. Для природного газа она составляет 645ºС.
Границы взрываемости. Газовоздушная смесь, в которой газа находится:
до 5% - не горит;
от 5 до 15% - взрывается;
больше 15% - горит при подаче воздуха.
Скорость распространения пламени для природного газа - 0,67 м/сек (метан СН4)
Горючие газы не имеют запаха. Для своевременного определения наличия их в воздухе, быстрого и точного определения мест утечки газ одорируют (дают запах). Для одоризации используют этилмеркоптан (С2Н5SН). Норма одоризации 16 г одоранта на 1000 м3 газа. Одоризация проводится на газораспределительных станциях (ГРС). При наличии в воздухе 1% природного газа должен ощущаться его запах.
Наличие в помещении более 20% газа вызывает удушье, скопление его в закрытом объёме от 5 до 15% может привести к взрыву газовоздушной смеси, при неполном сгорании выделяется угарный газ СО, который даже при небольшой концентрации (0,15%) - отравляющий.
2.3 Горение природного газа
Горение - это реакция, при которой происходит преобразование химической энергии топлива в тепло.
Горение бывает полным и неполным. Полное горение происходит при достаточном количестве кислорода. Нехватка его вызывает неполное сгорание, при котором выделяется меньшее количество тепла, чем при полном, и окись углерода (СО), отравляюще действующая на обслуживающий персонал, образовывается сажа, оседающая на поверхности нагрева котла и увеличивающая потери тепла, что приводит к перерасходу топлива и снижению к. п. д. котла, загрязнению атмосферы.
Для сгорания 1 м3 метана нужно 10 м3 воздуха, в котором находится 2 м3 кислорода. Для полного сжигания природного газа воздух подают в топку с небольшим избытком. Отношение действительно израсходованного объёма воздуха Vд к теоретически необходимому Vт называется коэффициентом избытка воздуха = Vд/Vт. Этот показатель зависит от конструкции газовой горелки и топки: чем они совершеннее тем меньше . Необходимо следить, чтобы коэффициент излишка воздуха не был меньше 1, так как это приводит к неполному сгоранию газа. Увеличение коэффициента избытка воздуха снижает к. п. д. котлоагрегата.
Полноту сгорания топлива можно определить с помощью газоанализатора и визуально - по цвету и характеру пламени:
прозрачно-голубоватое - сгорание полное;
красный или жёлтый - сгорание неполное.
Горение регулируется увеличением подачи воздуха в топку котла или уменьшением подачи газа. В этом процессе используется первичный (смешивается с газом в горелке - до горения) и вторичный (соединяется с газом или газовоздушной смесью в топке котла в процессе горения) воздух.
В котлах, оборудованных диффузионными горелками (без принудительной подачи воздуха), вторичный воздух под действием разряжения поступает в топку через поддувочные дверцы.
В котлах, оборудованных инжекционными горелками: первичный воздух поступает в горелку за счёт инжекции и регулируется регулировочной шайбой, а вторичный - через поддувочные дверцы.
В котлах со смесительными горелками первичный и вторичный воздух подаётся в горелку вентилятором и регулируется воздушными задвижками.
Нарушение соотношения между скоростью газовоздушной смеси на выходе из горелки и скоростью распространения пламени приводит к отрыву или проскакиванию пламени на горелках.
Если скорость газовоздушной смеси на выходе из горелки больше скорости распространения пламени - отрыв, а если меньше - проскок.
При отрыве и проскоке пламени обслуживающий персонал должен погасить котёл, провентилировать топку и газоходы и снова разжечь котёл.
Газообразное топливо с каждым годом находит все более широкое применение в различных отраслях народного хозяйства. В сельскохозяйственном производстве газообразное топливо широко используется для технологических (при отоплении теплиц, парников, сушилок, животноводческих и птицеводческих комплексов) и бытовых целей. В последнее время его все больше стали применять для двигателей внутреннего сгорания.
По сравнению с другими видами газообразное топливо обладает следующими преимуществами:
сгорает в теоретическом количестве воздуха, что обеспечивает высокие тепловой кпд и температуру горения;
при сгорании не образует нежелательных продуктов сухой перегонки и сернистых соединений, копоти и дыма;
сравнительно легко подводится по газопроводам к удаленным объектам потребления и может храниться централизованно;
легко зажигается при любой температуре окружающего воздуха;
требует сравнительно небольших затрат при добыче, а значит, является по сравнению с другими более дешевым видом топлива;
может быть использовано в сжатом или сжиженном виде для двигателей внутреннего сгорания;
обладает высокими противодетонационными свойствами;
при сгорании не образует конденсата, что обеспечивает значительное уменьшение износа деталей двигателя и т.п.
Вместе с тем газообразное топливо имеет также определенные отрицательные свойства, к которым относятся: отравляющее действие, образование взрывчатых смесей при смешении с воздухом, легкое протекание через неплотности соединений и др. Поэтому при работе с газообразным топливом требуется тщательное соблюдение соответствующих правил техники безопасности.
Применение газообразных видов топлива обусловливается их составом и свойствами углеводородной части. Наиболее широко применяются природный или попутный газ нефтяных или газовых месторождений, а также заводские газы нефтеперерабатывающих и других заводов. Основными составляющими компонентами этих газов являются углеводороды с числом углеродных атомов в молекуле от одного до четырех (метан, этан, пропан, бутан и их производные).
Природные газы из газовых месторождений практически полностью состоят из метана (82...98%), с небольшой Применение газообразного топлива для двигателей внутреннего сгорания Непрерывно увеличивающийся парк автомобилей требует все большего количества топлива. Решить важнейшие народнохозяйственные проблемы стабильного обеспечения автомобильных двигателей эффективными энергоносителями и сокращения потребления жидкого топлива нефтяного происхождения возможно за счет использования газообразного топлива - сжиженного нефтяного и природного газов.
Для автомобилей используют только высококалорийные или среднекалорийные газы. При работе на низкокалорийном газе двигатель не развивает необходимой мощности, а также сокращается дальность пробега автомобиля, что экономически невыгодно. Па). Выпускают следующие виды сжатых газов: природный, коксовый механизированный и коксовый обогащенный
Основным горючим компонентом этих газов является метан. Так же как и для жидкого топлива, наличие в газообразном топливе сероводорода нежелательно из-за его коррозионного воздействия на газовую аппаратуру и детали двигателя. Октановое число газов позволяет форсировать автомобильные двигатели по степени сжатия (до 10...12).
Основным горючим компонентом этих газов является метан. Так же как и для жидкого топлива, наличие в газообразном топливе сероводорода нежелательно из-за его коррозионного воздействия на газовую аппаратуру и детали двигателя. Октановое число газов позволяет форсировать автомобильные двигатели по степени сжатия (до 10...12).
В газе для автомобилей крайне нежелательно присутствие циана CN. Соединяясь с водой, он образует синильную кислоту, под действием которой в стенках баллонов образуются мельчайшие трещины. Наличие в газе смолистых веществ и механических примесей приводит к образованию отложений и загрязнений на приборах газовой аппаратуры и на деталях двигателей.
2.4 Жидкое топливо и его характеристика
Основным видом жидкого топлива, которое используется в котельных, служит топливный мазут - конечный продукт переработки нефти.
Основные характеристики мазутов: вязкость, температура застывания
Для надежной и долговечной работы механизмов и систем топливосмазочные материалы должны соответствовать требованиям ГОСТ. При этом основным критерием характеризующим качество топливосмазочных материалов являются физико-химические свойства. Рассмотрим основные из них.
Плотность - это масса вещества, содержащаяся в единице объема. Различают абсолютную и относительную плотность.
Абсолютная плотность определяется как:
где p - плотность, кг/м3; m - масса вещества, кг; V - объем, м3.
Плотность имеет значение при определении весового количества топлива в резервуарах. Плотность всякой жидкости, в том числе и топлива, изменяется с изменением температуры. Для большинства нефтепродуктов плотность уменьшается с увеличением температуры и увеличивается с уменьшением температуры. На практике часто имеют дело с безразмерной величиной - относительной плотностью. Относительной плотностью нефтепродукта называется отношение его массы при температуре определения к массе воды при температуре 4 °С, взятой в том же объеме, поскольку масса 1 л воды при 4 °С точно равна 1 кг. Относительная плотность (удельный вес) обозначается 20 4 р. Например, если 1 л бензина при 20 °С весит 730 г, а 1 л воды при 4 °С весит 1000 г, то относительная плотность бензина будет равна:
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
