
- •Топливо и теория горения
- •1. Информация о дисциплине
- •1.1. Предисловие
- •1.2. Содержание дисциплины и виды учебной работы
- •1.2.1. Объем дисциплины и виды учебной работы
- •Раздел 1. Топливо: виды, состав, характеристики (25 часов)
- •Раздел 2. Материальный и тепловой балансы процесса горения топлива
- •Раздел 3. Теоретические основы топочных процессов (25 часов)
- •Раздел 4. Сжигание топлива (16 часов)
- •Раздел 5. Горелочные устройства (14 часов)
- •2.2. Тематический план дисциплины
- •Тематический план дисциплины для студентов очно-заочной формы обучения
- •Тематический план дисциплины для студентов заочной формы обучения
- •2.3. Структурно-логическая схема дисциплины
- •2.4. Временной график изучения дисциплины при использовании информационно-коммуникационных технологий
- •2.5. Практический блок
- •2.5.1. Перечень лабораторных работ
- •2.5.2. Перечень практических занятий
- •2.6. Балльно-рейтинговая система оценки знаний
- •3. Информационные ресурсы дисциплины
- •3.1. Библиографический список
- •3.2. Опорный конспект лекций Введение в1. Состояние и перспективы развития топливно-энергетического комплекса Российской Федерации
- •В 2. Топливо и энергетика
- •3.2.1. Топливо: виды, состав, характеристики
- •3.2.1.1. Виды и свойства органических топлив
- •Характеристика бурых углей
- •Элементный состав и характеристики древесного топлива
- •Характеристики мазута
- •3.2.1.2. Элементарный состав топлива
- •3.2.1.3. Характеристики органических топлив
- •Вопросы для самопроверки
- •3.2.2. Материальный и тепловой балансы процесса горения топлива
- •3.2.2.1. Материальный баланс процесса горения
- •3.2.2.1.1. Стехиометрические соотношения горения топлива
- •3.2.2.1.2. Количество воздуха, необходимое для сжигания топлива
- •С техиометрические соотношения горения компонентов топлива
- •3.2.2.1.3. Состав и объем продуктов сгорания
- •3.2.2.1.4. Коэффициент избытка воздуха
- •3.2.2.2. Тепловой баланс процесса горения
- •3.2.2.2.1. Анализ уравнения теплового баланса
- •3.2.2.2.2. Тепловые характеристики продуктов сгорания
- •3.2.2.2.3 Температурные характеристики продуктов сгорания
- •Вопросы для самопроверки
- •3.2.3. Теоретические основы топочных процессов
- •3.2.3.1. Основные понятия кинетики реакций горения
- •3.2.3.1.1. Параметры смесей и химические реакции
- •3.2.3.1.2. Химическое равновесие
- •3.2.3.1.3. Кинетический закон действующих масс
- •3.2.3.1.4. Закон Аррениуса
- •3.2.3.1.5. Влияние давления и состава смеси на скорость реакции
- •3.2.3.1.6. Изменение скорости реакции во времени
- •3.2.3.2. Воспламенение и горение частицы топлива
- •3.2.3.3. Смесеобразование и горение
- •3.2.3.3.1. Смессообразование
- •3.2.3.3.2. Горение твердого топлива
- •3.2.3.4. Образование оксдов азота при горении
- •Вопросы для самопроверки
- •3.2.4. Сжигание топлива
- •3.2.4.1. Подготовка топлива к сжиганию
- •3.2.4.2. Организация сжигания топлива
- •Вопросы для самопроверки
- •3.2.5. Горелочные устройства
- •3.2.5.1. Классификация и конструкции горелок
- •3.2.5.1.1. Горелки для пылевидного топлива
- •3.2.5.1.2. Форсунки для сжигания жидкого топлива
- •3.2.5.1.3. Горелки для сжигания газа
- •3.2.5.2. Размещение горелок и работа топочных устройств
- •1 − Тангенциальной; 2 − фронтовой; 3 − встречной
- •Вопросы для самопроверки
- •Заключение
- •3.3. Глоссарий
- •3.4. Методические указания к выполнению лабораторных работ
- •Охрана труда и техника безопасности
- •Работа 1. Определение влажности топлива
- •I. Цель работы
- •II. Основные теоретические положения
- •III. Описание лабораторной установки
- •IV. Порядок выполнения работы
- •Форма 1
- •V. Содержание отчета
- •Работа 2. Определение зольности топлива
- •I. Цель работы
- •II. Основные теоретические положения
- •III. Описание лабораторной установки
- •IV. Порядок выполнения работы
- •V. Содержание отчета
- •Работа 3. Определение выхода летучих из топлива
- •I. Цель работы
- •П. Основные теоретические положения
- •Перерасчет кокса на горячую массу производят по формуле, %
- •III. Описание лабораторной установки
- •IV. Порядок выполнения работы
- •Форма 3
- •V. Содержание отчета
- •Работа 4. Определение теплоты сгорания топлива
- •I. Цель работы
- •II. Основные теоретические положения
- •III. Описание лабораторной установки
- •IV. Порядок выполнения работы
- •Форма 4
- •V. Содержание отчета
- •Работа 5. Определение содержания серы в топливе (метод «смыва бомбы»)
- •I. Цель работы
- •II. Основные теоретические положения
- •III. Описание лабораторной установки
- •IV. Порядок выполнения работы
- •Форма 5
- •III. Описание лабораторной установки
- •IV. Порядок выполнения работы
- •V. Содержание отчета
- •Приложения лр
- •3.5. Методические указания к выполнению практических занятий
- •Методические указания к выполнению контрольного задания
- •4.2. Текущий контроль Тестовые задания
- •4.3. Итоговый контроль
- •Содержание
Характеристики мазута
Наименование |
Состав рабочей массы, % |
Теплота сгорания, МДж/кг |
|||||
Wр |
Ap |
Sp |
Cp |
Hp |
Np+Op |
||
Малосернистый |
3,0 |
0,05 |
0,3 |
84,65 |
11,7 |
0,3 |
40,3 |
Сернистый |
3,0 |
0,10 |
1,4 |
83,80 |
11,2 |
0,5 |
39,8 |
Высокосернистый |
3,0 |
0,10 |
2,8 |
83,0 |
10,4 |
0,7 |
38,8 |
Газообразное топливо. Газообразное топливо делится на природное и искусственное и представляет собой смесь горючих и негорючих газов, содержащую некоторое количество водяных паров, а иногда пыли и смолы. Количество газообразного топлива выражают в кубических метрах при нормальных условиях (1,02·105 Па и 0 °С), а состав – в процентах по объему. Под составом газообразного топлива понимают состав его сухой газообразной части.
Наиболее распространенное газообразное топливо – это природный газ, обладающий высокой теплотой сгорания.
Теплота сгорания 1 м3 природного сухого газа для большинства отечественных месторождений составляет (33,3…35,9) МДж/м3.
Перед подачей потребителям природный газ осушается, обеспыливается и из него удаляют сероводород. Все природные газы чисто газовых месторождений легче воздуха.
Нефтепромысловый (попутный) газ содержится в растворенном виде в нефти. В зависимости от месторождения в 1 т нефти растворено от 50 до 660 м3 газа при давлении в десятки МПа. В отличие от природного газа, попутный газ содержит меньше метана и больше тяжелых углеводородов, что увеличивает его теплоту сгорания.
Попутный газ отделяется в сепараторах от нефти, а затем из него выделяют ценные химические продукты и смесь сжижаемых углеводородов, в основном пропана и бутана.
При атмосферных условиях сжиженные газы переходят в газообразное состояние.
К искусственным газам относятся коксовый, сланцевый, генераторный и доменный.
3.2.1.2. Элементарный состав топлива
Состав твердого и жидкого топлив характеризуется содержанием о нем отдельных химических элементов, а также золы и влаги. Рабочей массой топлива называется состав топлива, с которым оно поступает к потребителю (этому составу придан индекс «р»), %:
Cp + Hp + Sp + Np + Op + Ap + Wp = 100, (1)
где, соответственно, содержание углерода (С), водорода (Н), серы (S), азота (N), кислорода (О), золы (А) и влаги (W).
Кроме рабочей, состав топлива оценивается по сухой массе, безводной и беззольной массе, органической массе.
Состав топлива может быть пересчитан с одного на другой. Например, зависимость для пересчета содержания углерода с известной рабочей массой топлива на сухую массу Сс, %, будет иметь вид:
Сс= 100Ср/(100-Wр). (2)
Основой природных газов является метан, содержание которого в газе (76,7…98,9) %.
В состав природного газа входят также водород Н2, водородные соединения СmHn , сероводород H2S и негорючие газы: двуокись углерода СО2, кислород О2, азот N2 и незначительное количество водяных паров Н2О.
Состав сухого газообразного топлива, в процентах по объему:
СО + Н2 + ∑CmHn + H2S + CO2 + N2 = 100. (3)
Состав влажного газообразного топлива выражают следующим образом, % об.:
СО + Н2 + ∑CmHn + H2S + CO2 +О2 +N2+H2O = 100. (4)
Примеры составов различных видов топлив приведены в табл. 4, 5, 6, 7.