1. Вид и состав топлива

Топливом называется горючее вещество, выделяющее при сгорании значительное количество теплоты и используемое в качестве источника получения тепловой энергии в энергетических, промышленных и отопительных установках.

В зависимости от типа реакций, в результате которых выделяется теплота из топлива, различают органическое и ядерное топливо. В органических топливах теплота выделяется в результате химических реакций окисления его горючих составляющих при участии кислорода, а в ядерных топливах – в результате распада (деления) ядер тяжелых элементов (урана, плутония)

Топливо по агрегатному состоянию подразделяют на твердое, жидкое и газообразное, по происхождению – на естественное и искусственное (табл. 1.2). Топливо состоит из горючих (углерода – С, водорода – Н, серы – S), негорючих – балласта элементов (азота – N и кислорода – О), золы – А и влаги – W.

Элементарный состав топлива дается в процентах по отношению к массе топлива. При этом различают рабочую, сухую, горючую и органическую массу топлива. Топливо, содержащее все составляющие, называется рабочим. Состав рабочей, горючей, сухой и органической массы обозначается, соответственно, индексами р, с, г, о и описывается следующими выражениями:

С ^р + Н ^р + S ^р + N ^р + O ^р + A ^р + W ^р = 100 % ;

С ^с + Н ^с + S ^с + N ^с + O ^с + A ^с = 100 %

С ^г + Н ^г + S ^г + N ^г + O ^г = 100 % ;

С ^о + Н ^о + N ^о + O ^о = 100 %

Классификация орган-х топлив

Аг сос	Происхождение
	Естественн	Искусственное
Тв	Древесина, торф, бурые и каменные угли, горючие сланцы	Древесный уголь, полукокс, кокс, угольные и торфяные брикеты
Ж	Нефть	Бензин, керосин, реактивное, дизельное топливо, мазут, смолы
Газ	Природный газ	Газы: коксовый, генераторный, доменный, газ полукоксования

С – углерод, является основным носителем теплоты: при горении 1 кг углерода выделяется 34 000 кДж теплоты. В мазуте может содержаться до 85 %. Углерод может образовывать органические соединения с водородом и другими элементами топлива.

Н – водород, второй наиболее важный элемент топлива. При горении 1 кг водорода выделяется 125 500 кДж теплоты, т.е. в 4 раза больше, чем при горении углерода. В жидких топливах его содержится 10÷11 %.

S – сера, обычно входит в состав углеводородов (до 4 % и более). При ее горении выделяется большое количество теплоты, однако наличие серы является нежелательным. Продукты сгорания серы неблагоприятно отражаются на стойкости печного оборудования, качестве изделий, атмосфере окружающего воздуха. Сера в топливе может находиться в трёх видах:

• Органическая сера S_о – соединения серы с другими элементами топлива.

• Колчеданная сера S_к – FeS₂.

• Сульфатная сера S_с – FeSO₄ , CaSO₄ …

N и О – азот и кислород, содержатся в топливе в небольших количествах, редко превышающих 3 %. Являются негорючими составляющими (балласт топлива), входящими в состав сложных органических кислот и фенолов.

W – влага топлива, содержится в трех видах:

• Внешняя влага – удаляется при естественной сушке топлива без подогрева – W_ВН.

• Гигроскопическая влага – W_Г, которая остается в топливе после естественной сушки. При нагреве топлива выше 105^оС получают так называемое абсолютно сухое топливо, из которого удалена W_ВН и W_Г.

• Пирогенетическая влага (влага сухого разложения) – образуется в результате взаимодействия водорода и кислорода топлива.

Влага – нежелательная составляющая часть топлива, требует большого количества тепла для ее испарения и нагрева до температуры печных газов.

А – зола топлива, нежелательная составляющая часть топлива.

• Минеральные примеси (CaO, Al₂O₃, MgO…) понижают процентную долю горючей части топлива.

• С золой увлекаются несгоревшие частицы топлива.

• Нагрев золы требует затраты тепла.

• При большом содержании золы усложняется обслуживание топочных устройств.