Лекция 8. Топливо и процессы горения (4 часа)

8.1. Классификация топлива

Топливом называют горючие вещества, которые сжигаются с целью использования выделяющейся при этом тепловой и лучистой энергии. Основные условия применения топлива в промышленности:

• оно должно быть экономически выгодным, т. е. дешевым;

• скорость его сгорания должна обеспечивать максимальный тепловой эффект.

Топливо различают

1). по происхождению:

• естественное;

• искусственное.

2). по агрегатному состоянию:

• твердое;

• жидкое;

• газообразное.

К твердому топливу естественного происхождения относят антрацит, каменный и бурый угли, сланцы, торф, дрова, а искусственного – кокс, торфяные и буроугольные брикеты. Основным видом топлива являются ископаемые угли, применяемые в виде зерен (кусков) или пыли (после помола). К местным видам топлива относят сланцы, торф и дрова.

Антрациты имеют блестящую темно-серую или черную поверхность. По сравнению с другими видами топлива характеризуются большими плотностью и содержанием углерода. Горят коротким пламенем, не коксуются и выделяют мало летучих веществ Их удельная теплота сгорания составляет около 29 З00 кДж/кг.

Каменные угли по составу и свойствам колеблются в широком диапазоне и потому общей классификации не имеют.

Бурые угли характеризуются высоким содержанием балласта (влаги, золы, иногда серы), большим количеством (свыше 40 %) летучих веществ и способностью к самовозгоранию при продолжительном хранении на складе. Ввиду высокого содержания балласта отличительной особенностью их является разница между удельными теплотой сгорания горючей массы и теплотой рабочего топлива. По содержанию углерода бурые угли уступают каменным углям, но превосходят торф

Сланцы – многозольное топливо с содержанием золы 40...60 % Содержание летучих веществ составляет 70 % и выше. Удельная теплота сгорания горючей массы 27 200...33 500 кДж/кг, но удельная теплота сгорания рабочего топлива в 2...3 раза ниже из-за высокого содержания золы.

Торф – продукт разложения различных растительных остатков во влажных условиях без доступа воздуха. Зольность топлива составляет 5...10 %. Балласт торфа имеет влажность 25...35 %. Удельная тепло га сгорания в рабочем состоянии 10 500...14 600 кДж/кг.

Кокс – продукт сухой перегонки различных топлив (например, каменноугольный кокс, древесный торфяной полукокс).

Пылевидное топливо получают путем дробления, сушки и помола твердого топлива. Основные преимущества пылевидного топлива:

• быстрое и полное сгорание из-за высокой удельной поверхности, соприкасающейся с воздухом;

• высокая температура горения благодаря малому избытку воздуха, обеспечивающему полноту сгорания;

• удобство обслуживания топок и печей вследствие легкости регулирования процесса горения;

• возможность эффективного использования низкосортных видов топлива.

Тонкость помола зависит от содержания горючих летучих веществ и золы в топливе: чем меньше летучих веществ, тем более тонким должен быть помол. Пылевидное топливо является основным в цементной промышленности.

Жидкое топливо это в основном продукты переработки нефти.

Мазут представляет собой черно-бурую жидкость с зеленоватым оттенком; зольность, влажность и содержание сернистых примесей очень малы. Удельная теплота сгорания около 40 000 кДж/кг. Характеризуется вязкостью, температурами вспышки паров и застывания. Эти свойства важны при транспортировании его по трубопроводам, так как застывший мазут нельзя транспортировать. Чем больше в нем парафиновых углеводородов, тем выше температура застывания

Газообразное топливо по происхождению делится на естественное (природный газ) и искусственное (генераторный, доменный, коксовый и другие газы). Оно легко сжигается, транспортируется, хорошо смешивается с воздухом и не содержит золы.

Природный газ – это высококалорийное топливо, на 90 % состоящее из метана (СН₄) Удельная теплота сгорания 31 400...37 700 кДж/м³.

Из искусственных видов газообразного топлива наиболее применим генераторный газ, получаемый из твердого топлива путем газификации, сущность которой состоит в полном сгорании кускового топлива при недостатке воздуха. Также в горючий газ превращают залегающий в пластах уголь, удельная теплота сгорания которого 5 860 кДж/м³. Доменный, коксовый и другие искусственные горючие газы применяют значительно реже Удельная теплота сгорания доменного газа 3 300... 4 200 кДж/м³, а коксового – около 18 000 кДж/м³.