Классификация лесных товаров. Характеристика жидких и газообразных топлив (стр. 2 из 4)

Жидкое топливо: а) естественное - нефть; б) искусственное - бензин, керосин, мазут, смола.

Газообразное топливо: а) естественное - природный газ; б) искусственное - генераторный газ, получаемый при газификации различных видов твердого топлива (торфа, дров, каменного угля и др.), коксовальный, доменный, светильный и другие газы.

Все виды топлива состоят из одних и тех же элементов. Разница между видами топлива заключается в том, что эти элементы содержатся в топливе в различных количествах. Элементы, из которых состоит топливо, делятся на две группы. К первой группе относятся те элементы, которые горят сами или поддерживают горение. К таким элементам относятся углерод, водород и кислород. Ко второй группе элементов принадлежат те, которые сами не горят и не способствуют горению; к ним относятся азот и вода.

2.1 Основные сведения о топливе

Топливом называются горючие вещества, которые сжигаются для получения тепла.

В соответствии с физическим состоянием топливо разделяют на твёрдое, жидкое и газообразное.

К твёрдому топливу относят древесину, торф, горючие сланцы и весь каменный уголь, который добывается.

К жидкому топливу в основном относят сырую нефть, различные нефтепродукты и мазут.

К газообразному топливу относят природный газ, а также различные промышленные газы: доменный, коксовый, генераторный и пр.

В зависимости от происхождения топливо разделяется на природное и искусственное.

Природным называют топливо в том виде, в котором оно было получено при добыче: каменный уголь, древесина, торф, сырая нефть, природный газ и др.

Искусственное топливо - это продукт, полученный при технологической переработке природного топлива. Например: кокс, брикеты, дизельное топливо, мазут, генераторный газ и др.

Топливо, которое по техническим и экономическим соображениям невыгодно перевозить на большие расстояния из-за его низкого качества, как правило, используют вблизи места добычи или получения, называется местным.

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 Q_в, когда учитывается тепло, затраченное на конденсацию водяных паров, которые находятся в дымовых газах и низшую Q_н, 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 Q_н = 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 V_д к теоретически необходимому V_т называется коэффициентом избытка воздуха a = V_д/V_т. Этот показатель зависит от конструкции газовой горелки и топки: чем они совершеннее тем меньше a. 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.