7. Тверде, рідке, газоподібне паливо. Товарознавча характеристика.

До твердого палива відносять викопне вугілля (кам'яне і буре), горючі сланці, торф, деревину та штучні види: кокс, напівкокс, термоантрацит і деревне вугілля. Цінність палива і економічна ефективність використання визначається його складом і властивостями.

При використанні палива для хімічної переробки важливим показником, який визначає економічність даного процесу, є вихід летких речовин.

Кам'яне вугілля — геологічно найстаріше паливо з високими якісними характеристиками. Найбільш якісне — антрацит.

Буре вугілля — поділяється на лігніти, землисте та смолисте. Воно термічно нестійке, мас низьку твердість і міцність. Наймолодше з них — лігніти. В залежності від вмісту вологи поділяються на

групи: Б1 — більше 40% вологи, Б2 — ЗО..40% вологи, БЗ — до 30% вологи. За виходом смоли поділяються на підгрупи: І — вихід смоли до 10%, II — 10... 20%, III — більше 20%.

Горючі сланці — продукт перетворення органічного мулу (сапропелю) на дні водойм. Характеризується як паливо з великим вмістом сірки, вологи та золи. Використовують в якості енергетичного палива та хімічної сировини для виробництва бензину, сланцевого газу, бітуму, сланцевого масла тощо.

Торф — геологічне наймолодше паливо енергетичного призначення. Використовують для виробництва добрив, будівельних матеріалів та як хімічну сировину.

Викопне вугілля класифікують за родовищем, вмісту летких речовин, коксуємості (спікаємості), гранулометричному складу, вмісту вологи, золи та сірки.

За родовищем вугілля буває Донецьким, Кузнецьким, Сілезьким тощо.

За масовим виходом летких речовий кам'яне вугілля поділяють на марки (Табл. 10.3)

Марка кам'яного вугілля	Умовне позначення	Вихід летких речовин
Довговязике	Д	до 44
Газове	Г	до 37
Газове жирне	гд	до 40
Жирне	Лі	27...40
Жирне коксівне	ЖК	17...27
Коксівне	К	17...27
Слабо спікається	СС	12...19
Напівантрацит	ПА	8...16
Антрацит	А	2...9

За гранулометричним складом викопне вугілля поділяють на класи (Табл.10.4):

Викопне вугілля
Клас	Умовне позначення	Розмір кусків, мм
1	2	3
Кам'яне вугілля
Плитне	П	більше 100
Крупне	К	50...100
Крупне і плитне	КП	більше 50
1	2	3
Горіх	О	25...50
Горіх і крупне	КО	25...100
Дрібне	М	13....25
Дрібне і горіх	МО	13...50
Насіння	С	6...13
Штиб	Ш	До 6
Насіння з штибом	СШ	до 13
Дрібне з насінням і штибом	МСШ	До15
Горіх з дрібним насінням і штибом	ОМСШ	до 50
Рядове	Р	Будь-який
Буре вугілля
Крупне	БК	50...100
Горіх	БО	25...50
Дрібне	БМ	13...25
Насіння з штибом	БУШ	ДоІЗ
Рядове	БР	будь-який

Рідке паливо

Рідке паливо поділяють на моторне та котельне. Моторне паливо-світлі нафтопродукти які, в залежності від типа двигуна, поділяються на карбюраторне, дизельне та реактивне

Загальною властивістю всіх видів рідкого палива є висока теплотворна спроможність при згорянні. Чим вона вища, тим нижчі питомі витрати палива.

Карбюраторне паливо

Карбюраторним називають паливо, яке використовують у карбюраторних двигунах автомобілів, літаків, тракторів тощо. В таких двигунах паливо випаровується, змішується у карбюраторі в певній

пропорції з повітрям, подається у камеру згоряння і спалахує від електричної іскри. Через те що спалюють безпосередньо не паливо, а суміш парів бензину з повітрям (робочу суміш), то найважливішою характеристикою його властивостей є здатність випаровуватись. Її оцінюють фракційним складом, який визначаються початком кипіння і википанням 10,50 та 90% палива. Чим нижчі ці температури, тим вище ступінь випаровуваності. Не менш важлива характеристика- здатність газоподібної суміші спалахувати та згоряти з швидкістю розповсюдження фронту полум'я 25...35м/с. Коефіцієнт корисної дії двигунів внутрішнього згоряння залежить від ступеня стиску бензино-повітряної суміші перед запалюванням. Величина стиску обмежується стійкістю бензину до вибухового (детонаційного) характеру горіння яко відбувається з швидкістю 1500...2000м/с. Детонаційне горіння викликає ударне навантаження на деталі двигуна, прискорює їх знос тощо. Здатність бензину протистояти вибухо-подібному горінню називають детонаційною стійкістю. Антидетонаційні властивості бензинів оцінюють октановим числом, яке дорівнює співвідношенню вмісту ізооктана С8Н18 (октанове число 100) з нормальним гептаном С7Н16 (октанове число 0). Наприклад, октанове число суміші з 76% ізооктана та 24% нормального гептана дорівнює 76. Чим вищий вміст ізооктана, тим вище октанове число бензину.

Октанове число автомобільних бензинів визначають моторним або дослідним методами. За моторним методом октанове число визначають шляхом порівняння детонаційної стійкості контролюємого бензину та еталонного палива з суміші ізооктана і нормального гептана. За дослідним методом октанове число визначають шляхом імітації режиму їзди легкового автомобіля в умовах міста. Октанові числа визначені дослідним методом на 7... 10 одиниць більші ніж визначені моторним методом. Чим менша ця різниця для бензина певної марки, тим кращі його експлуатаційні властивості. Згідно з стандартом автомобільні бензини випускають марок А-72, А-76, АИ-93 (літній та зимовий), АИ-98, «Екстра» (октанове число не менше 95)

Для підвищення октанового числа бензинів до їх складу вводять антидетонатори. Найчастіше використовують тетраетилсвинець (ТЕС). Він дуже отруйний і хімічно активний. Бензини з добавками ТЕС називають етильованими. Для попередження про отруйність такі бензини фарбують: A-76-жовтий; АИ-93-оранжево-червоний; АИ-98 та Б-91/115-зелений; Б-95/130-жовтий; Б— 100/130-оранжевий.

До основних властивостей карбюраторного палива відносять стійкість до окислення (хімічну стійкість), температуру помутніння (при низьких температурах), щільність та інші.

Дизельне паливо.

Дизельні двигуни відзначаються високою економічністю, надійністю, довговічністю та меншою пожежонебезпечністю. В якості дизельного палива використовують нафтові фракції з температурою

кипіння 170>360°С.

Головна властивість дизельного палива — здатність спалахування — характеризується цетановим числом. Воно визначається співвідношенням цетана (цетанове число 100) та а-метил-нафталіном (цетанове число 0). Для палива, використовуємого при низьких температурах, застосовують спеціальні присадки-ізопропілнітрати (1% добавки підвищує цетанове число на 10... 12 одиниць). Чим вище цетанове число, тим кращі пускові характеристики дизельного палива— понижується нагароутворення.

Дизельне паливо випускають двох видів:

легке (малов'язке) — для швидкохідних дизелів з частотою обертання вала більше 800 об/хв.

важке — для мало— та середньо оборотних дизелів

Легке автотракторне дизельне паливо з малосірчаної нафти випускають марок: ДЛ — літнє, ДЗ — зимове, ДА — арктичне та ДС — спеціальне. З сірчаної нафти випускають дизельне паливо таких марок: Л —літнє, 3 — зимове, ЗС — північне, А — арктичне та С — спеціальне.

Важке дизельне паливо випускають марок:

ДТ — для двигунів не обладнаних засобами попередньої підготовки палива;

ДМ (мазут) — для двигунів встановлених у приміщеннях і обладнаних пристроями для відстоювання палива з підігрівом до 60...70°С та фільтрування.

Для тепловозів і кораблів випускають легке дизельне паливо марок ТЗ(зимове) та ТЛ(літнє).

Котельне паливо

Котельне паливо призначене для транспортних засобів і промислових енергетичних агрегатів.

Його експлуатаційні властивості характеризуються теплотворною спроможністю, в'язкістю, температурою застигання та спалаху, щільністю та вмістом механічних домішок, сірки і води.

Для стаціонарних котельних установок різного призначення використовують паливо пічне побутове марки ТПБ.

Реактивне паливо

Використовують в реактивних і газотурбінних двигунах та енергетичних установок. Таке паливо виробляють прямою перегонкою нафти. Переважно це гаси які містять бензинові та важкі фракції,

різні присадки. Реактивне паливо повинне у широкому діапазоні температур добре транспортуватись по паливній системі, повністю випаровуватись у камері згоряння і спалахувати з малим періодом затримки самозапалювання, повністю та з високою швидкістю згоряти при надлишку повітря без утворення нагару, мати високу теплоту згоряння, не руйнувати матеріал деталей паливної системи.

Для авіаційних двигунів використовують паливо марок:

при дозвуковій швидкості польоту Т-1, ТС-1, Т-2, РТ;

при надзвуковій швидкості польоту Т-5, Т-6, Т-8, Т-8В.

Газоподібне паливо

Газоподібне паливо відіграє провідну роль у паливно-енергетичному балансі нашої країни. Його використання має значні переваги:

— висока теплотворна спроможність (10,5....20,95 мДж/м3 );

— відсутність золи при згорянні;

— низьке забруднення повітря відпрацьованими газами;

— можливість автоматизації процесів горіння;

— легкість транспортування;

— зручність використання;

— можливість використання в якості технологічної сировини.

Крім широкого використання в різних галузях промисловості та побуті перспективним є використання на автомобільному транспорті, бо дешевше за бензин або дизельне паливо. Але використання газу на автотранспорті стримується обмеженою кількістю газоправочних станцій та необхідність використання дорогого, важкого та громіздкого обладнання. Основний недолік газоподібного палива — висока вибухонебезпечність. Газоподібне паливо класифікують за певними ознаками (мал. 10.8)

Основними видами газоподібного палива є природній і попутні гази, генераторний, доменний та коксовий гази.

Природний газ зустрічають у родовищах трьох типів: газових, газонафтових і газоконденсатних. Газонафтове родовище характеризується кількістю газу (м3) на 1000 кг нафти. Газоконденсатні родовища характеризуються утворенням вуглеводів з вуглецевим ланцюгом від С5 і вище при високих температурі та тиску у пластах.

Основна складова природних газів — метан (СН4).

Попутні нафтові гази розчинені у нафті і виділяються при її видобуванні. Переважно він складається з метану, етану, пропану, бутану та вищих вуглеводів з яких виробляють газовий бензин. Попутні гази

використовують, головним типом, для органічного синтезу.

Коксовий газ отримують при коксуванні твердого палива і використовують як технологічне паливо та як сировину для хімічної промисловості.

Доменний газ — побічний продукт доменного виробництва. Після очистки від пилу його збагачують коксовим газом і використовують як технологічне паливо.

Генераторний газ отримують окисленнями (газофікацією) твердого палива в спеціальних установках. Газофікація дозволяє перетворити низькоякісне тверде паливо у високоякісне газове та хімічну

сировину. Генераторний газ в залежності від окислювання буває:

повітряним — використовують повітря як окислювач;

водяним — використовують водяну пари;

парокисневим — використовують суміш водяної пари і кисню.

За агрегатним станом газоподібне паливо буває стиснутим і скрапленим. Стиснуте газоподібне паливо має низьку критичну температуру, що дозволяє стискувати його до 20МПа і зберігати у балонах. Випускають таких марок: коксовий метанізований, коксовий збагачений та природний. Скраплений газ отримують при первинній переробці нафти і попутних нафтових газів. При температурі від — ЗОС до +40°С, або під тиском 0,2...1,6 МПа він знаходиться у рідкому стані. При більш високій температурі, або при зменшенні тиску вони переходять у газоподібний стан. Випускають таких марок:

пропан технічний (не менше 93% С3Н8 + СзН6);

бутан технічний (не менше 93% С4Н10+ С4Н8);

пропан-бутан (суміш газів).