5. Состав газообразного топлива

Газообразное топливо представляет собой простую механическую смесь горючих и негорючих газов.

Горючими элементами газообразного топлива являются: СH₄, C_mH_n, H₂, H₂S, CO.

Негорючие элементы: O₂, N₂, CO₂, H₂O.

CH₄ + H₂ + C_mH_n +H₂S + CO + CO₂ + O₂ + N₂ = 100 % (по объему)

2. Теплота сгорания топлива (теплотворная способность)

Является важнейшей характеристикой топлива. Она определяет тепловую ценность топлива.

Теплота сгорания топлива - количество теплоты, которое выделяется при полном сгорании 1 кг твердого или жидкого топлива или 1 м³ газообразного топлива.

Различают: высшую и низшую теплоту сгорания.

Так как в топливе содержится водород, то в продуктах сгорания будут присутствовать водяные пары.

Если продукты сгорания охладить и сконденсировать водяные пары, то выделившуюся при этом теплоту можно полезно использовать.

Высшей теплотой сгорания называется теплота, выделившаяся при полном сгорании топлива, включая теплоту конденсации паров воды, имеющейся в топливе и образующейся в процессе горения (окисления).

Низшая теплота сгорания не учитывает теплоты конденсации водяных паров.

Теплота сгорания может быть вычислена по формуле Д.И.Менделеева:

- для твердого и жидкого топлива (% по массе, [кДж/кг])

Q^P_H = 339,5 C^P +1256 H^P - 25,8 (9 H^P + W^P) - 109 ( O^P - S^P_Л);

- для газообразного топлива (% по объему, [кДж/м³] )

Q^P_H = 127 CO + 108 H₂ + 358 CH₄ +234 H₂S +590 C₂H₄ + 638 C₂H₆ +…

+ 913 C₃H₈ + 1187 C₄H₁₀ +1465 C₅H₁₂ …

Для сравнения тепловой ценности различных топлив используют понятие условного топлива, под которым принимают топливо с теплотой сгорания 7000 ккал/кг = 29350 кДж/кг.

2. Горение топлива

Горение - сложный физико-химический процесс взаимодействия топлива с окислителем, протекающий при высоких температурах и сопровождающийся интенсивным выделением теплоты.

Чаще всего в качестве окислителя используется кислород атмосферного воздуха.

Для обеспечения непрерывного и устойчивого горения необходимы следующие физические условия:

1. бесперебойный подвод топлива и окислителя в зону горения;

2. непрерывное и интенсивное их перемешивание;

3. подогрев топлива до температуры воспламенения;

4. подогрев воздуха;

5. непрерывный отвод продуктов сгорания из зоны горения;

6. поддержание высокой температуры в зоне горения и т.д.

Поэтому горение топлива в технологических устройствах не чисто химический процесс окисления, а сложный физико-химический процесс.

В зависимости от агрегатного состояния топлива и окислителя различают:

- гомогенное горение;

- гетерогенное горение.

Если топливо и окислитель находятся в одинаковых фазовых состояниях, то горение называется гомогенным.

Если топливо и окислитель находятся в разныз фазовых состояниях - горение гетерогенное.

При полном сгорании выделяется максимальное количество теплоты; при неполном - количество теплоты меньше, т.е. имеют место потери теплоты от химической неполноты сгорания.

При полном сгорании углерода (1 кг); С + О₂ = СО₂ + 33600 кДж/кг;

при неполном сгорании углерода : С +1/2 О₂ = СО + 9900 кДж/кг.