1598005868-03648c969f647e9d2289db563a03b78d (811236), страница 3
Текст из файла (страница 3)
В качестве топлива используются также ' В дальнейшем вмраженне «органнческое тонлнво» для краткостн заменяется термнном «топлнво»; в ракетной технике под термином топлнво» понимается совокупность горючего н окислителя, продукты переработки природного топлива — кокс и полукокс; газы термообработки и коксования — генераторные, доменные, коксовальных печей; продукты нефтепереработки — бензин, керосин, дизельное и газотурбинное топливо, мазут. Особенности различных природных топлив тесно связаны с их происхождением и геологическим возрастом. Считается, что все многообразие твердых природных топлив от торфа до антрацита представляет собой различные стадии геологического старения первичных углеобразователей, среди которых основными являются растительные организмы, начиная от древесных пород и кончая мхами и планктонными образованиями.
Участвующие в углеобразовании отмершие клетки растительных организмов, лишенные протоплазмы и ядра, в основном содержат целлюлозу, гемицеллюлозу, лигнин с некоторым включением смол, восков, жиров и других веществ. Структура целлюлозы и гемицеллюлоз достаточно хорошо изучена. Эти вещества представляют собой полимерные углероды с эмпирической формулой (СзНмОз)„; иногда гемилцеллюлозы имеют формулу (СзНв04) . Структура сложной молекулы лигнина включает в себя бензольные кольца, причем его злементарный состав колеблется в относительно широких пределах: углерода 62 — 69 %, водорода 4,5 — 6,6 7з, остальную часть составляет в основном кислород.
По склонности к естественному распаду различные составляющие растительных организмов можно разбить на 2 группы: 1. Целлюлозы, гемицеллюлозы, белки и другие составляющие, легко поддающиеся разложению. 2. Лигнин, воски, смолы, углеводороды н другие вещества, трудно поддающиеся или вообще не поддающиеся разложению в течение нескольких геологических периодов.
В процессе геологического старения составляющие первой группы превращаются в газообразные или легко растворимые вещества и практически не участвуют в углеобразовании. Вещества второй группы, наоборот, со временем частично полимеризуются, уплотняются, превращаются в еще более устойчивые. Онн в основном определяют состав ископаемых топлив. Переход от растительных остатков к торфу, а затем к бурым и каменным углям характеризуется повышением в их органической массе содержания углерода и понижением содержания кислорода. Особой разновидностью горючих ископаемых, имеющих повышенную зольность из-за сильного засорения первичных накоплений минеральными примесями, являются горючие сланцы.
Нефть н природные горючие газы также образуются путем длительного преобразования органических остатков, которые в результате глубоких геологических сдвигов оказались включенными в горные породы. Основную массу нефти составляют углеводороды различных классов: предельные, непредельные, ароматические (в разных месторождениях преобладают разные м углеводороды). Природные горючие газы также отличаются повышенным содержанием углеводородов, н в частности метана СНь содержание которого достигает в ннх 90 $. Все виды природных топлнв (кроме древесины) можно подразделить на гумусовые породы (торф, каменные н бурые угли); сапропелевые породы (сапропелевые угли, сапропелн, горючне сланцы); петролнты — нскояаемые нефтяного ряда (не ть, асфальт, озокернт, горючие газы). ырая нефть, представляющая собой ценное химическое сырье, как топливо непосредственно не применяется.
В результате ее переработки помимо химических товарных продуктов получаются специальные топлива: бензин, керосин н другие, почти не содержащие минеральных примесей н отлнчающнеся высокой реакционной способностью к окислению нх органнческой массы. Остаточным продуктом нефтепереработки является мазут, широко используемый как топливо. Количество мазута н его качество зависят от качества н вида исходной нефти, а также от технологии ее переработки. Топочный мазут отлнчается повышенным содержанием серы н золы н высокой вязкостью, что заметно усложняет его сжигание.
Искусственные топлива, получающиеся в результате технологнческой переработки твердых топлив (разлнчные виды кокса н полукокса), в энергетических целях попользуются редко. Состав нх органической массы отличается резко повышенным содержанием углерода прн соответственном снижении содержання кислорода н водорода, которые в процессе коксования удаляются в первую очередь. Искусственные горючие газы получаются либо спецнально (генераторные газы), либо попутно прн различных технологнческнх процессах (газы коксовальных печей, доменные газы, попутные газы нефтедобычи н др.).
Состав этих газов разнообразен н зависит от способа нх получения; как правило, онн содержат значительные количества Ми Оз н СОм что обусловлнвает нх пониженную теплоту сгорания. т-г. твхничвскив хааактввистики топлив Многочисленные виды топлив, используемые в энергетнческнх установках н двигателях, резко разлнчаются по своим физико-химическим свойствам: составу органической массы, зольности, влажности, теплоте сгорания н т. и.
Этн свойства определяют выбор способа сжигания топлива н всегда должны приниматься в расчет прн анализе процесса горения. Состав топлива — наиболее важная техническая характернстнка, исходная для анализа большинства процессов, пронсходящнх с топливом в промышленных установках. Как было показано, первичные топлнвообразователн в основном состоят нз углерода С, водорода Н н кислорода О; этн вещества н определяют состав органической массы топлнва.
Кроме того, органическая масса топлива в небольших колнче- гг ствах содержит серу $ н азот г). Все эти вещества могут принимать участие в процессе горения, н поэтому они составляют горючую массу топлива. Сера, входящая в состав топлива, обычно разбивается на две части: горючую и негорючую. Негорючая сера входит в состав минеральной части.
Горючая сера подразделяется на органическую Ь,р и колчеданную 5, (серный колчедан РеЗэ); колчеданная сера входит в состав минеральной части, но принимает участие в процессе горения. Минеральные примеси, попадающие в состав топлива в основном в процессе его образования, составляют золу топлива А, содержание которой в разных топливах различно. Зола непосредственно не принимает участие в реакциях окисления, определяющих процесс горения, однако, балластируя горючую массу, снижает ее тепловую ценность. Процентное содержание в топливе всех веществ (включая золу), входящих в состав сухой массы, называется элементарным составом сухой м а с с ы. Общая масса топлива, включая золу и влагу Ф', называется рабочей.
Все расчеты, связанные с анализом процесса горения, как правило, принято проводить по рабочей массе. В зависимости от того, какая масса топлива берется в расчет, каждой составляющей присваивается соответствующий надстрочный индекс. Горючая масса С" +Н" +О" +) )" + З,",+ а,= )00 М. (и) Сухая масса С +Н +О'+М'+З' +„+й'=НЮ эА. ()-й) Рабочая масса Сэ+Н'+О~+) )э+ З.',,„+йэ+~'= )бб эА. Приведение элементарного состава топлива от одной массы к другой производится с помощью обычной пропорции. Элементарный состав горючей массы топлива определяется в лабораторных условиях путем сжигания фиксированной навески топлива с последующим улавливанием и анализом продуктов сгорания. Зольность определяется путем прокаливания навески топлива в окислительной среде. Состав горючих газов обычно записывают в виде суммы объемного содержания составляющих газов (в процентах), например Со-',-Н,+СО,+СН +С„н„+О,+Ы,+Н,О=)(6.
().4) Состав топлива прежде всего необходим для сведйния материальных балансов процесса горения. Состав определяет также тепловую ценность топлива. Тепловую ценность топлива принято характеризовать его теплотой сгорания (теплотворной способностью) Я, представляющей собой количество тепла, выделяющегося при полном сгорании массовой (для горючих ю Средний состав зл' " н", и с", и Топлаво 80 — 90 65 — 75 40 — 50 20 — 40 10 — 20 2 — 10 80 — 90 95 — 98 50 55 — 56 65 — 68 78 — 83 84 — 90 89 — 96 83 — 84 83 — 87 6 5 — 6 5 — 6 5 — 6 4 — 5 3 — 5 6 11 — 14 Древесина Торф Бурые угли Каменные угли Тоитне угли Антрациты Горючие сланцы Нефть в С учетом отрицательного теплового аффекта разложения карбонатов.
газов чаще — объемной) единицы топлива, т. е. единицей Я является Дж/кг (ккал/кг) нли Дж/м' (ккал/м'). Теплоту сгорания твердых и жидких топлив нельзя представить как сумму теплоты сгорания элементов, входящих в состав топлива; эти элементы находятся в топливе в определенной связи, причем происходящее в процессе горения разрушение связей между элементами приводит к дополнительным энергетическим эффектам. Поэтому при точных расчетах всегда следует пользоваться значениями теплоты сгорания, полученными в лабораторных условиях при непосредственном сжигании фиксированной навески топлива в специальной калорнметрической установке. Кроме того, существуют эмпирические формулы, позволяющие с удовлетворительным приближением определить теплоту сгорания по элементарному составу топлива.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
