Вопрос 1. Газообразное топливо. Его классификация

Основным источником теплоты, используемой человеком, является природное органическое топливо, выделяющее теплоту при сжигании. В зависимости от принципа освобождения энергии, заключающейся в топливе, его разделяют на ядерное и хим. топливо. Ядерное топливо выделяет энергию в результате ядерных преобразований. Химическое топливо в результате окисления горючих элементов, входящих в его состав.

Топливо разделяется:

- по происхождению

А) естественное (без переработки)

Б) искусственное ( при переработке естественного топлива)

В) топливные отходы ( при производстве А и Б)

3 состояния топлива: твердое, жидкое, газообразное

При современном уровне добычи разведанных запасов нефти и газа по прогнозам хватит на 100-150 лет. Почти все добываемое топливо сжигается. Около 10% используется в качестве сырья. 150млн. тонн золы в год, окислов серы 100млн. тонн, окислов азота 60млн. тонн, двуокиси углерода 20млрд. тонн. Для защиты окружающей среды разрабатываются различные методы защиты и улавливания вредных веществ из продуктов сгорания, а также совершенствуются способы сжигания, где СО и окислы азота не образуются. Природный газ самый удобный вид топлива.

Природный газ – химически инертный, не изменяющийся на воздухе, удобен при транспортировке, так как доставляется к потребителю по газопроводам без использования каких либо дополнительных транспортных средств. Газовое топливо состоит из механической смеси горючего негорючего газов с небольшой примесью водяных паров, смолы и пыли.

К естественным газам относят природный и попутный газы выделяющиеся при извлечении нефти на поверхность.

Искусственные горючие газы являются топливом местного значения, к ним относятся генераторный коксовый и доменный газы.

Генераторный газ получают путём неполного сжигания твёрдого топлива.

Коксовый и доменные газы являются отходами коксовых и доменных печей.

В промышленных парогенераторах и водогрейных котлах в качестве топлива используется природный и попутные газы. Он обладает самой теплотворной способностью и имеет теплоту сгорания 60.000кдж/кг.

При сжигании 1м³ выделяется 8300кдж энергии.

Природные и попутные газы представляют собой смеси углеводородов метанового ряда и балластные негорючие газы. Углеводороды местного ряда обычно называют предельными. В них используется все четыре валентности углерода и они имеют общую формулу C_nH_2n+2 .

Природный газ состоит из 90 – 97% метана, 1 – 2% углеводородных примесей этана, пропана, бутана, пентана, 2 – 3% азота.

При нормальных условиях первые четыре ряда до бутана включительно представляют собой газы не имеющие цвета и запаха, а все последующие жидкость.

Важными свойствами газообразного топлива является токсичность и взрывоспособность.

В природных газах токсичными являются продукты неполного сгорания. Искусственные газы токсичны вследствие содержания в них окислов углерода CO.

Вопрос 2. Основные характеристики топлива. Его свойства

Топливо принято характеризовать химическим составом и теплотой сгорания.

Теплота сгорания – количество теплоты, выделяемая при полном сгорании единицы массы твердого и жидкого топлива или единицы объема газообразного топлива при н.у. При расчете за использование на объектах объем газа берут при стандартных физических условиях.

Теплота сгорания, отнесенная к единице массы или объема топлива, называется удельной теплотой сгорания.

Если водяные пары, содержащиеся в топливе и образующиеся при сгорании водорода, топлива присутствуют в виде жидкость, то количество выделившейся теплоты характеризуется высшей теплотой сгорания.

Если водяные пары находятся в виде пара, то теплота сгорания называется низшей теплотой сгорания.

Низшая и высшая теплота сгорания связаны следующей зависимостью:

Q_н=Q_в – k (W + 9H)

где W – количество воды в топливе, в % по массе;

Н – количество водорода в топливе, в % по массе;

k – коэффициент равный 2,5 кДж/кг.

Газообразное топливо токсично и взрывоопасно. В природных газах токсичными являются продукты его неполного сгорания (окись углерода), а искусственные газы токсичны вследствие содержания в них окиси углерода.

Природный газ химически инертный, т.е. он не изменяется на воздухе. Он удобен при транспортировке, т.к. доставляется по газопроводам и не требуется использование дополнительного транспорта.

Газ при определенных соотношениях с воздухом образует взрывоопасную смесь. Взрываемость газо-воздушной смеси характеризуется нижним и верхним пределом воспламенения (взрываемости).

Нижний предел взрываемости называется минимальная концентрация газа в газо-воздушной смеси при которой возможно ее воспламенение. Верхний предел взрываемости называется максимальная концентрация газа в газо-воздушной смеси.

Воспламенение газа возможно только при определенных границах содержания его в воздухе. Более опасными с точки зрения взрываемости считаются те горючие газы, которые имеют самый низкий предел взрываемости или самый широкий диапазон в пределах взрываемости.