Основные современные виды топлива
Твёрдые топлива;
Древесина, древесная щепа, древесные пеллеты;
Горючий сланец;
Сапропель;
Торф;
Уголь;
Битуминозные пески;
Порох ;
Соединения азота;
Твёрдое ракетное топливо;
Жидкие топлива
Просты в транспортировке, но при этом велики потери при испарении, разливах и утечках:
-Нефтяные топлива
-Мазут
-Дизельное топливо (газойль, соляровое масло)
-топливо печное бытовое
-Керосин
-Лигроин
-Бензин, газолин
-Масла
-Сланцевое масло
-Отработавшее машинное масло
-Растительные (рапсовое, арахисовое) или животные масла (жиры)
-Спирты
-Этанол
-Метанол
-Пропанол
-Жидкое ракетное топливо
-Эфиры
-(Изомеры) спиртов
-Метил-трет-бутиловый эфир (МТБЭ)
-Диметиловый эфир (ДМЭ)
жирных кислот
-Этерифицированные растительные масла (биодизель)
-Эмульсии
-Водотопливная эмульсия
-Этиловый спирт в бензинах
-Масла в бензинах
-Синтетические топлива, производимые на основе процесса Фишера-Тропша
-Из угля (CTL)
-Из биомассы (BTL)
-Из природного газа (GTL)
Газообразные топлива
Ещё более транспортабельны, при этом ещё большие потери, а также при нормальных условиях ниже энергетическая плотность.
-Пропан
-Бутан
-Метан, природный газ, метан угольных пластов, сланцевый газ, рудничный газ, болотный газ, биогаз, лэндфилл-газ, гидрат -метана
-Водород
-Сжатый (компримированный) природный газ (CNG)
-Продукты газификации твёрдого топлива
-Угля — (синтез-, генераторный, коксовый) газы, возможна подземная газификация углей
-Древесины
-Смеси
-Пропан-бутановая смесь (LPG)
-Смесь водорода и природного газа (HCNG)
Дисперсные системы, растворы
-Аэрозоли
-Угольная пыль
-Алюминиевая, магниевая пыль
-Пены
-Газодизель (смесь природного газа с дизельным топливом)
-Смесь водорода с бензином
-Суспензии
-Водоугольное топливо
-Водонитратное топливо («жидкий порох»)
Нетипичные топлива
-Ядерное топливо
-Термоядерное топливо
-Ракетное топливо
Характеристики и состав твердого топлива, в том числе выход летучих, спекаемость кокса, оказывают сильное влияние на процесс горения угля. С увеличением выхода летучих и содержания в них более реакционно-способных газов воспламенение топлива становится легче, а кокс благодаря большей пористости получается более реакционно-способным.
39.Процессы горения. Расчет процесса горения.
В химической технологии процессы горения имеют самые различные назначения. В частности, выделим два основных процесса:
Сжигание топлива с целью получения необходимого количества тепла для проведения химических процессов.
Cжигание продуктов с целью получения веществ, необходимых для дальнейшей переработки.
Иногда эти процессы протекают совместно. Интенсификация процессов горения является очень важной задачей, т.к. позволяет увеличить КПД и уменьшить размеры устройств для сжигания, сэкономить топливо, увеличить выход условного продукта.
Как известно, при горении происходят следующие основные процессы:
Прогрев частиц горючего вещества до начала испарения.
Испарение горючего вещества
Горение, связанное с транспортированием кислорода к горючему и окисление последнего.
Два первых процесса протекают в гетерогенной системе: газ - твердое вещество, газ - жидкость (кроме горения газа).
Третий процесс протекает в гомогенной газовой среде. Практически все три процесса протекают одновременно. Применение УЗ колебаний основано на турбулизации факела горения и прилегающей к нему области с помощью УЗК. При этом, возможно воздействие как на сами частицы, так и окружающую среду.
Возникновение высокочастотных турбулентных пульсаций в топочной камере под воздействием акустического поля связано с появлением поверхностных волн на плоском фронте пламени, представляющем собой своеобразную поверхность разрыва.
При горении нет предварительно подготовленной смеси, и струя горючего подается в топочную камеру, наполненную окислителем (воздухом). В этом случае отсутствует четко выраженный фронт горения, а воспламенение происходит в области соприкосновения потока горючего с окислителем. Скорость горения при этом зависит от скорости перемешивания горючего с окислителем.
Воздействие акустических колебаний резко меняет характер горения диффузионного факела. Во-первых, сильно сокращается длина «холодного» ядра, и зона воспламенения приближается к горелке; во-вторых, резко возрастает градиент температур в зоне горения; в-третьих, примерно в четыре раза увеличивается глубина выгорания топлива.
Изменение характера горения объясняется возникновением турбулентных вихрей в связи с сильным затуханием и рассеиванием акустических колебаний на границе раздела сред. Однако, для эффективного воздействия акустических колебаний на процесс горения необходимо подбирать частоту и интенсивность акустических колебаний.
Частоту акустических колебаний можно подбирать, исходя из того, что при движении струи газа воздействие акустических колебаний приводит к увеличению неустойчивости струи и появлению вихрей.
Механизм ускорения процессов заключается в том, что малые частицы колеблются в фазе и с амплитудой среды. Крупные отстают от колебаний среды и вокруг них образуются гидравлические потоки, т.е. сложные вихревые движения. Они и определяют интенсификацию процесса горения. Расчеты и опыты показывают, что для создания потоков вокруг частиц необходима интенсивность порядка 145 - 155 дБ.
УЗ устройства, вмонтированные в камеры сгорания, позволяют интенсифицировать процесс горения жидкого топлива до эффективности сжигания газообразного топлива.
УЗ аппараты и устройства для ускорения химических реакций, связанных с горением
Воздействие осуществляется либо в специальных резонансных камерах - топках, либо в топках с акустическими форсунками. Акустическая камера сгорания представляет собой емкость, в которую подается сжигаемый материал и одновременно создаются колебания. Источником УЗ колебаний служат свистки-сирены, монтируемые в стенках камеры. Воздух, питающий свистки, является одновременно и окислителем. Частота колебаний выбирается соответствующей резонансной частоте камеры.
Акустические форсунки представляют собой статические сирены, в которые одновременно с окислителем (воздухом) в область формирования УЗ колебаний через трубку подается топливо.
