2. Характеристики жидкого топлива

Практически все виды жидкого топлива получают путём переработки нефти. Мазут – остаточный продукт, получаемый при перегонке нефти, является высококалорийным топливом. Он более технологичен в сжигании, чем твёрдое топливо. Поэтому там, где отсутствует природный газ, применяют мазут. Его горючая масса мало засорена балластом. Содержание золы находится в пределах 0,1…0,3%, а нормальное содержание влаги может быть от 1 до 4%. Однако при отоплении мазутом необходимо создавать специальное мазутное хозяйство. Для снижения вязкости перед сжиганием в печах мазут подогревают, а также фильтруют. При неблагоприятных условиях перевозки и хранения содержание балласта в топливе значительно увеличивается. Влажность может достигать 5…10%, а количество механических примесей (песка, глины) увеличиваться до 2,5%. Поэтому при сжигании мазута уделяют большое внимание его подготовке – подогреву, отстою, обезвоживанию.

Состав жидкого топлива характеризуется теми же составляющими, что и твёрдое топливо, а именно:

• массовым содержанием образующих элементов в сухом беззольном состоянии:

С^daf +Н^daf +О^daf +N^daf +S_c^daf =100% или С ^г+Н ^г+О ^г +N ^г +S_c ^г=100 %;

• рабочим состоянием:

С ^р + Н ^р +О ^р + N ^р + S ^р + А ^р + W ^р =100 %;

• составом топлива в сухом состоянии:

С ^d + Н ^d + О ^d + N ^d + S ^d + А ^d =100 %.

3. Характеристики газообразного топлива

К газообразным видам топлива относится, прежде всего, природный газ. Его составные части – углеводороды: метан СН₄, этан С₂Н₆, пропан С₃Н₈ и бутан С₄Н₁₀, кроме того, в газе разных месторождений содержатся небольшие количества азота N₂ и диоксида углерода СО₂. В процессе добычи природного газа производится его очистка от сернистых соединений, но часть их, в основном сероводород Н₂S, может оставаться. Кроме того, в бытовой газ для обнаружения утечек добавляют одоризаторы, придающие газу специфический запах; они тоже содержат соединения серы.

При добыче нефти выделяется попутный газ, содержащий меньше метана, чем природный, но больше высших углеводородов и поэтому выделяющий при сгорании больше теплоты. Искусственные пропан - бутановые смеси или сжиженный газ в некоторых отраслях техники используется в качестве технического топлива. Такой газ получают при первичной переработке нефти и попутных нефтяных газов. По ГОСТ 20448-86 выпускают технический пропан (содержащий не менее 93% С₃Н₈ + С₃Н₆), технический бутан (содержащий не менее 93% С₄Н₁₀ + С₄Н₈) и их смеси.

4. Физические параметры и расчёт горения топлива

4.1.Теплота сгорания топлива

Теплота сгорания топлива (теплотворность) – это количество тепла, выделяемое при полном сгорании всех горючих составляющих, отнесённое к 1 кг или 1 нм³ топлива.

Для топлив различают высшую Q_в и низшую теплоту сгорания Q_н, так как при сгорании топлива вода, содержащаяся в продуктах горения, находится в парообразном состоянии. Затрачиваемая при этом теплота парообразования остаётся неиспользованной по причине высокой температуры отходящих газов. Поэтому для тепловых расчётов принято пользоваться значениями низшего предела теплоты сгорания.

Теплоту сгорания твёрдого и жидкого топлива можно определить расчётом по формуле Д.И. Менделеева:

Q_н^р = 339 С^р + 1030 Н^р – 108,9(О^р - S^р) – 25 W^р кДж/кг, (1)

где С^р, Н^р, О^р, S^р, W^р – составляющие элементы рабочего топлива, %.

Для газообразного топлива теплота сгорания определяется как сумма произведений тепловых эффектов составляющих горючих газов на их количество:

для природного газа

Q_н = 358,2СН₄ +637,5С₂Н₆+912,5С₃Н₈+1186,5С₄Н₁₀+1460,8С₅Н₁₂ кДж/нм³; (2)

для генераторного и коксодоменного газа

Q_н = 126,5 СО+107,6 Н₂+358,2 СН₄ +587 С₂Н₄+231 Н₂S кДж/нм³. (3)

В формулах составляющие газообразного топлива выражены в % по объёму.

Для определения удельного расхода топлива на обжиг или другие виды тепловой обработки пользуются единицами условного топлива, теплота сгорания которого принята равной 29300 кДж/кг. Перевод любого топлива в единицы условного топлива осуществляется при помощи теплового эквивалента, величина которого равна:

Э_т = Q_н^р / 29300, (4)

где Q_н^р – теплотворность, кДж/кг твёрдого или жидкого топлива или кДж/нм³ газообразного топлива.

Значения тепловых эквивалентов для некоторых видов топлива:

• каменный уголь (Q_н^р = 293000 кДж/кг)………………………………1,000

• бурый уголь (Q_н^р = 17580 кДж/кг)…………………………………….0,600

• мазут (Q_н^р = 41000 кДж/кг)……………………………………………1,400

• природный газ (Q_н^с =35400 кДж/нм³)…………………………………1,210

• коксовый газ (Q_н^с =16750 кДж/нм³)…………………………………..0,573

• доменный газ (Q_н^с =3800 кДж/нм³)……………………………………0,130