2. Топливо и его горение

Одним из наиболее распространенных источников тепловой энергии является топливо.

К общей характеристике топлива относятся классификация по происхождению и агрегатному состоянию, химический состав и количество тепла (теплота сгорания), выделяемое при сгорании топлива.

Классификация топлива

Топливо классифицируют по его происхождению и агрегатному состоянию. По этим признакам топливо всех видов подразделяют на естественное и искусственное, каждое из которых подразделяют на твердое, жидкое, газо­образное. Ниже приведена общая классификация топлива (табл. 1).

Таблица 1

Общая классификация топлива

Агрегатное состояние топлива	Происхождение
	Естественное	Искусственное
Твердое	Дрова, торф, бурый уголь, каменный уголь, антраци­ты	Древесный уголь, кокс, угольная пыль
Жидкое	Нефть	Бензин, лигроин, керосин, мазут, спирт и др.
Газообразное	Природный газ	Коксовый, доменный, све­тильный, генераторные газы

Химический состав топлива

Большинство основных видов топлива имеет органическое происхождение и основными химическими элементами, из которых они состоят – углерод и водород. Эти Элементы находятся в топливе в виде различных соеди­нений. Кроме углерода и водорода в состав топлива обычно входят кислород, азот и сера также в связанном виде. Соединения, которые образуют перечисленные элементы, составляют основу топлива. В топливе всегда присутствуют вода и зола.

Зола – минеральная часть топлива, состоящая из Al O , SiO , CaO, Fe O и др., которая не участвует в процессах горения.

Сера в топливе может встречаться в виде орга­нической серы, колчеданной и сульфатной. Органи­ческая сера связана с другими элементами органической части топлива. Колчеданная сера – соединение серы с железом в виде FeS . Суль­фатная сера находиться в сернокислых соединениях (CaSO , FeS0 и др.).

Органическая и колчеданная сера в процессах го­рения топлива участвует, а сульфатная сера в горении нет.

Влага в топливе подразделяется на ги­гроскопическую, химически связанную, и внешнюю, которая удерживается в топливе механически и испаряется при сушке.

Для определения состава топлива, проводят технический и химический (элементарный) анализ. При проведении технического анализа находят содержание влаги, летучих и золы. Химический анализ топлива выполняют по элементарному составу (С, Н, О, N, S) и по хими­ческим соединениям (СО, СО , СН и др.). Первый метод анализа целесообразно применять для твердого и жидкого топлив, второй – для газо­образного.

Целью элементарного анализа является определение содержа­ния углерода, водорода, кислорода, азота и серы в процентах по массе. Такой анализ не позволяет судить о многих свойствах топлива, так как не дает информации о том, из каких соединений состоит топливо.

При проведении элементарного анализа в топливе различают:

органическую массу – С, Н, О, N;

горючую массу – С, Н, О, N, S;

сухую массу – С, Н, О, N, S, А;

рабочее топливо – С, Н, О, N, S, A, W (А и W – содержание золы и влаги соответственно).

По органической массе топлива можно судить о его природе, горючая масса – о топливе как о горючем.

Для записи результатов анализа пользуют индексы, например: Н обозначает содержание водорода в органической массе; S – содержание серы в горючей массе; A – содержа­ние золы в сухой массе и W – содержание влаги в рабо­чем топливе. Полный состав рабочего топлива:

С +H +O +N +S +A +W = 100%.