Според метода на получаване на гориво се разграничават. Течно гориво и неговите характеристики. Класификация на балансите на организацията и процедурата за тяхното изготвяне и прилагане в икономиката

ВИДОВЕ ГОРИВА. КЛАСИФИКАЦИЯ НА ГОРИВОТО

Според дефиницията на Д. И. Менделеев „горивото е горимо вещество, умишлено изгаряно за получаване на топлина“.

Понастоящем терминът "гориво" обхваща всички материали, които служат като източник на енергия (например ядрено гориво).

Горивото по произход се разделя на:

Естествени горива (въглища, торф, нефт, маслени шисти, дърва и др.)

Изкуствено гориво (моторно гориво, генераторен газ, кокс, брикети и др.).

Според агрегатното си състояние се дели на твърди, течни и газообразни горива, а според предназначението си при използване се дели на енергийни, технологични и битови. Най-високите изисквания се отнасят за енергийните горива, докато минималните изисквания се отнасят за битовите горива.

Твърдо гориво - дървесна и растителна маса, торф, шисти, кафяви въглища, въглища.

Течно гориво - продукти от рафинирането на нефт (мазут).

Газообразно гориво - природен газ; газ, произведен при рафиниране на нефт, както и биогаз.

Ядрено гориво - делящи се (радиоактивни) вещества (уран, плутоний).

Изкопаемо гориво, т.е. въглища, нефт, природен газ съставляват по-голямата част от цялото потребление на енергия. Образуването на изкопаеми горива е резултат от топлинни, механични и биологични въздействия в продължение на много векове върху останките от флората и фауната, отложени във всички геоложки образувания. Всички тези горива са на въглеродна основа и енергията се освобождава от тях главно чрез образуването на въглероден диоксид.

ТВЪРДО ГОРИВО. ОСНОВНИ ХАРАКТЕРИСТИКИ

твърдо гориво . Изкопаемите твърди горива (с изключение на шисти) са продукт от разлагането на органичната маса на растенията. Най-младият от тях - торфът - е гъста маса , образувани от разложените остатъци от блатни растения. Следващите по „възраст“ са кафявите въглища - земна или черна хомогенна маса, която при продължително съхранение на въздух частично се окислява („изветрява“) и се разпада на прах. След това идват въглищата, които като правило имат повишена якост и по-малко порьозност. Органичната маса на най-старите от тях - антрацитите - е претърпяла най-големи промени и се състои от 93% въглерод. Антрацитът има висока твърдост.

Световните геоложки запаси от въглища, изразени в стандартно гориво, се оценяват на 14 000 милиарда тона, от които половината са надеждни (Азия - 63%, Америка - 27%). Съединените щати и Русия имат най-големите запаси от въглища. Значителни резерви са налични в Германия, Англия, Китай, Украйна и Казахстан.

Цялото количество въглища може да бъде представено като куб със страна 21 km, от който „куб“ със страна 1,8 km се изтегля годишно от човек. При този темп на потребление въглищата ще издържат около 1000 години. Но въглищата са тежко, неудобно гориво, което има много минерални примеси, което усложнява използването му. Запасите му са разпределени изключително неравномерно. Най-известните находища на въглища: Донбас (запаси от въглища 128 милиарда тона), Печора (210 милиарда тона), Караганда (50 милиарда тона), Екибастуз (10 милиарда тона), Кузнецк (600 милиарда тона), Канск-Ачинск (600 милиарда тона) ). Иркутски (70 милиарда тона) басейни. Най-големите находища на въглища в света са Тунгусское (2300 милиарда тона - повече от 15% от световните запаси) и Ленское (1800 милиарда тона - почти 13% от световните запаси).

Добивът на въглища се извършва по минния метод (от дълбочина от стотици метри до няколко километра) или под формата на открит добив. Още на етапа на добив и транспорт на въглища, използвайки съвременни технологии, е възможно да се постигне намаляване на транспортните загуби. Намаляване на съдържанието на пепел и влага в транспортираните въглища.

Възобновяемото твърдо гориво е дървесината. Делът му в енергийния баланс на света сега е изключително малък, но в някои региони дървесината (и по-често нейните отпадъци) също се използва като гориво.

Брикетите могат да се използват и като твърдо гориво – механична смес от въглища и торфени фини със свързващи вещества (битум и др.), пресовани под налягане до 100 MPa в специални преси.

ТЕЧНО ГОРИВО. ОСНОВНИ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Течно гориво. Почти всички течни горива все още се получават чрез рафиниране на петрол. Нефтът, течно изкопаемо гориво, е кафява течност, съдържаща газообразни и летливи въглеводороди в разтвор. Има особена смолиста миризма. При дестилацията на маслото се получават редица продукти с голямо техническо значение: бензин, керосин, смазочни масла, както и вазелин, използвани в медицината и парфюмерията.

Суровият нефт се нагрява до 300-370 ° C, след което получените пари се диспергират във фракции, които кондензират при различни температури tª: втечнен газ (около 1% добив), бензин (около 15%, tª = 30 - 180 ° C) . Керосин (около 17%, tª=120 - 135°С), дизел (около 18%, tª=180 - 350°С). Течният остатък с начална точка на кипене 330-350°C се нарича мазут. Течното гориво, подобно на моторното гориво, е сложна смес от въглеводороди, която включва главно въглерод (84-86%) и водород (10-12%).

Мазутът, получен от нефт от редица находища, може да съдържа много сяра (до 4,3%), което значително усложнява защитата на оборудването и околната среда при неговото изгаряне.

Съдържанието на пепел в мазута не трябва да надвишава 0,14%, а съдържанието на вода не трябва да надвишава 1,5%. Съставът на пепелта включва съединения на ванадий, никел, желязо и други метали, така че често се използва като суровина за получаване, например, на ванадий.

В котлите на котелни и електроцентрали обикновено се изгаря мазут, в битови отоплителни инсталации - битово гориво за отопление (смес от средни фракции).

Световните геоложки запаси от петрол се оценяват на 200 милиарда тона, от които 53 милиарда тона. представляват надеждни резерви. Повече от половината от всички доказани петролни запаси се намират в страните от Близкия и Близкия Изток. В страните от Западна Европа, където има силно развита индустрия, са концентрирани относително малки запаси от петрол. Проучените петролни запаси се увеличават непрекъснато. Увеличението се дължи главно на морските шелфове. Следователно всички налични в литературата оценки на петролните запаси са условни и характеризират само порядък.

Общите запаси от петрол в света са по-ниски от тези на въглища. Но маслото е по-използваемо гориво. Особено в преработен вид. След издигане през кладенеца нефтът се изпраща до потребителите главно по нефтопроводи, железопътни линии или танкери. Следователно транспортният компонент има значителна роля в цената на петрола.

ГАЗОВ ГОРИВО. ОСНОВНИ ХАРАКТЕРИСТИКИ

газообразно гориво. Газообразните горива включват предимно природен газ. Това са газ, произведен от чисто газови находища, свързан газ от нефтени находища, газ от кондензатни находища, метан от въглищни мини и др. Основният му компонент е метан CH 4; освен това газът от различни находища съдържа малки количества азот N 2 , по-високи въглеводороди СnНm , въглероден диоксид CO 2 . При добива на природен газ той се пречиства от серни съединения, но някои от тях (главно сероводород) могат да останат.

При добив на нефт се отделя т. нар. свързан газ, който съдържа по-малко метан от природния газ, но повече по-високи въглеводороди и следователно отделя повече топлина по време на горенето.

В промишлеността и особено в бита втечненият газ, получен при първичната преработка на нефт и свързаните нефтени газове, намира широко приложение. Те произвеждат технически пропан (най-малко 93% C 3 H 8 + C 3 H 6), технически бутан (най-малко 93% C 4 H 10 + C 4 H 8) и техни смеси.

Световните геоложки запаси на газ се оценяват на 140-170 трилиона m³.

Природният газ се намира в находища, които представляват "куполи" от водоустойчив слой (тип глина), под който газът, състоящ се предимно от метан CH 4, е под налягане в пореста среда (пясъчник). На изхода от кладенеца газът се почиства от пясъчна суспензия, кондензатни капки и други включвания и се подава към главния газопровод с диаметър 0,5 - 1,5 m и дължина няколко хиляди километра. Налягането на газа в газопровода се поддържа на 5 МРа с помощта на компресори, монтирани на всеки 100-150 м. Компресорите се въртят от газови турбини, които консумират газ. Общата консумация на газ за поддържане на налягането в газопровода е 10-12% от общия изпомпван. Следователно транспортирането на газообразно гориво е много енергоемко.

Напоследък биогазът, продукт на анаеробна ферментация (ферментация) на органични отпадъци (оборски тор, растителни остатъци, боклук, канализация и др.), се използва все по-често на редица места. В Китай повече от милион фабрики за биогаз вече работят върху различни отпадъци (според ЮНЕСКО до 7 милиона). В Япония източниците на биогаз са депа за предварително сортирани битови отпадъци. "Фабрика", с капацитет до 10-20 m³ газ на ден. Осигурява гориво за малка електроцентрала с мощност 716 kW.

Анаеробното смилане на отпадъци от големите животновъдни комплекси позволява решаването на изключително острия проблем със замърсяването на околната среда с течни отпадъци чрез превръщането им в биогаз (около 1 куб.м на ден на единица добитък) и висококачествени торове.

Много перспективен вид гориво, което има три пъти по-голяма специфична енергийна интензивност в сравнение с петрола, е водородът, научна и експериментална работа за намиране на икономични начини за индустриална трансформация, която в момента се провежда активно както у нас, така и в чужбина. Запасите от водород са неизчерпаеми и не са свързани с нито един регион на планетата. Водородът в свързано състояние се съдържа във водните молекули (H 2 O). При изгарянето му се образува вода, която не замърсява околната среда. Водородът се съхранява удобно, разпределя се по тръбопроводи и се транспортира на ниска цена.

В момента водородът се получава главно от природен газ, в близко бъдеще ще бъде възможно да се получи в процеса на газификация на въглищата. За получаване на химическата енергия на водорода се използва и процесът на електролиза. Последният метод има значително предимство, тъй като води до обогатяване с кислород в околната среда. Широкото използване на водородно гориво може да реши три неотложни проблема:

Намаляване на потреблението на органично и ядрено гориво;

Задоволяване на нарастващите енергийни нужди;

Намалете замърсяването на околната среда.

ЯДРЕНО ГОРИВО. КЛАСИФИКАЦИЯ И ПРИЛОЖЕНИЕ

Ядрено гориво. Единственият естествен вид ядрено гориво са тежките ядра на урана и тория. Енергията под формата на топлина се отделя под действието на бавни неутрони при деленето на изотопа 235 U, който е 1/140 част в естествения уран. Като суровини могат да се използват 238 U и 239 Th, които при облъчване с неутрони се превръщат в ново ядрено гориво - съответно 239 Pu и 239 U. При делене на всички ядра, съдържащи се в 1 kg уран, се отделя енергия 2 10 7 kWh, което се равнява на 2,5 хил. тона висококачествени каменни въглища с калоричност 35 MJ/kg (8373 kcal/kg).

Ядреното гориво е разделено на два вида:

Естествен уран, съдържащ делящи се ядра 235 U, както и суровини 238 U, способни да образуват плутоний 239 Pu при улавяне на неутрони;

Вторично гориво, което не се среща в природата, включително 239 Pu, получено от гориво от първия тип, както и 233 U изотопи, образувани по време на улавянето на неутрони от 232 Th ториеви ядра.

Според химичния състав ядреното гориво може да бъде:

Метал, включително сплави;

Оксид (например UO 2);

Карбид (напр. PuC 1-x)

нитрид

Смесено (PuO 2 + UO 2)

Приложение. Ядреното гориво се използва в ядрените реактори, където обикновено се съхранява в херметически затворени горивни елементи (FEL) под формата на пелети с размери няколко сантиметра.

Ядреното гориво е обект на високи изисквания за химическа съвместимост с обвивките на горивния прът, то трябва да има достатъчна температура на топене и изпаряване, добра топлопроводимост, малко увеличение на обема по време на неутронно облъчване и технологичност.

Металният уран се използва сравнително рядко като ядрено гориво. Максималната му температура е ограничена до 660 °C. При тази температура настъпва фазов преход, при който кристалната структура на урана се променя. Фазовият преход е придружен от увеличаване на обема на урана, което може да доведе до разрушаване на обвивката на горивния елемент. При продължително облъчване в температурния диапазон от 200-500°C уранът е обект на радиационен растеж. Това явление е, че облъчената уранова пръчка е удължена. Експериментално се наблюдава увеличение на дължината на урановата пръчка с един и половина пъти.

Използването на метален уран, особено при температури над 500 °C, е трудно поради неговото набъбване. След ядрено делене се образуват два фрагмента на делене, чийто общ обем е по-голям от обема на уранов (плутониев) атом. Част от атомите - фрагменти на делене са газови атоми (криптон, ксенон и др.). Газовите атоми се натрупват в порите на урана и създават вътрешно налягане, което се увеличава с повишаване на температурата. Поради промяна в обема на атомите в процеса на делене и увеличаване на вътрешното налягане на газовете, уранът и другите ядрени горива започват да набъбват. Подуването се разбира като относителната промяна в обема на ядреното гориво, свързана с ядреното делене.

Подуването зависи от изгарянето и температурата на горивните пръти. Броят на фрагментите на делене се увеличава с изгаряне, а вътрешното налягане на газа се увеличава с изгаряне и температура. Набъбването на ядреното гориво може да доведе до разрушаване на обвивката на горивния елемент. Ядреното гориво е по-малко податливо на набъбване, ако има високи механични свойства. Металният уран просто не се отнася за такива материали. Следователно използването на метален уран като ядрено гориво ограничава изгарянето, което е една от основните оценки на икономиката на ядрената енергия.

Радиационната устойчивост и механичните свойства на горивото се подобряват след легиране на уран, при което към урана се добавят малки количества молибден, алуминий и други метали. Допинговите добавки намаляват броя на неутроните на делене на улавяне на неутрони от ядрено гориво. Следователно легиращите добавки към урана обикновено се избират от материали, които слабо абсорбират неутрони.

Добрите ядрени горива включват някои огнеупорни съединения на урана: оксиди, карбиди и интерметални съединения. Най-широко използваната керамика - уранов диоксид UO 2 . Неговата точка на топене е 2800 ° C, плътност - 10,2 t / m 3. Урановият диоксид няма фазови преходи и е по-малко податлив на набъбване от урановите сплави. Това ви позволява да увеличите изгарянето до няколко процента. Урановият диоксид не взаимодейства с цирконий, ниобий, неръждаема стомана и други материали при високи температури. Основният недостатък на керамиката е ниската топлопроводимост – 4,5 kJ/(m·K), което ограничава специфичната мощност на реактора по отношение на температурата на топене. Така максималната плътност на топлинния поток в реакторите VVER, работещи с уранов диоксид, не надвишава 1,4 10 3 kW/m 2 , докато максималната температура в горивните пръти достига 2200 °C. Освен това горещата керамика е много крехка и може да се напука.

Плутоният е нискотопим метал. Неговата точка на топене е 640 °C. Плутоният има лоши пластични свойства, така че е почти невъзможно да се обработва. Технологията за производство на горивни пръти допълнително се усложнява от токсичността на плутония. За получаването на ядрено гориво обикновено се използва плутониев диоксид, смес от плутониеви карбиди с уранови карбиди и сплави на плутоний с метали.

Дисперсионните горива имат висока топлопроводимост и механични свойства, при които фините частици от UO 2 , UC, PuO 2 и други съединения на уран и плутоний са разположени хетерогенно в метална матрица от алуминий, молибден, неръждаема стомана и др. Материалът на матрицата определя радиационна устойчивост и топлопроводимост на дисперсионното гориво.гориво. Например дисперсионното гориво на Първа АЕЦ се състоеше от частици от сплав на уран с 9% молибден, пълни с магнезий.

УСЛОВНО ГОРИВО

условно гориво. Различните видове енергийни ресурси имат различно качество, което се характеризира с енергийната интензивност на горивото. Специфичната енергийна интензивност е количеството енергия на единица маса на физическото тяло на енергиен ресурс.

За да се сравнят различните видове гориво, да се обобщят неговите резерви, да се оцени ефективността на използването на енергийни ресурси, да се сравнят показателите на топлоизползващите устройства, се приема мерна единица - еквивалентно гориво. Условно гориво е такова гориво, при изгарянето на 1 кг от което се отделят 29309 kJ или 700 kcal енергия. За сравнителен анализ се използва 1 тон стандартно гориво.

1 t.t = 29309 kJ = 7000 kcal = 8120 kWh.

Тази цифра съответства на добрите нископепелни въглища, които понякога се наричат ​​въглищен еквивалент.

В чужбина за анализ се използва еталонно гориво с калоричност 41 900 kJ/kg (10 000 kcal/kg). Тази цифра се нарича нефтен еквивалент. Таблицата по-долу показва стойностите на специфичната енергийна интензивност за редица енергийни ресурси в сравнение с конвенционалното гориво.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Така въз основа на горния материал могат да се направят следните изводи:

Горивото е горимо вещество, използвано за производство на топлина.

По произход горивото е естествено и изкуствено.

Според агрегатното състояние се разграничават твърди, течни и газообразни горива.

Според предназначението си горивото може да бъде енергийно, технологично и битово.

Като самостоятелен вид ядреното гориво също е изолирано.

За сравняване на различните видове гориво по отношение на тяхната калоричност се използва мерната единица "референтно гориво".

Конвенционалното гориво е конвенционално прието гориво с калоричност от 7000 kcal/kg (за течни и твърди горива) и 7000 kcal/Nm 3 (за газообразни горива).

СПИСЪК НА ИЗПОЛЗВАНИ ИЗТОЧНИЦИ

Безопасност на труда и основите на енергоспестяването: учеб. надбавка /

ЕМ. Краченя, Р.Н. Козел, И. П. Свирид. - 2-ро изд. - Минск: TetraSystems, 2005. - 156-161,166-167 с.

Уикипедия - безплатната енциклопедия [Електронен ресурс] / Ядрено гориво. Режим на достъп: http://ru.wikipedia.org/Дата на достъп: 04.10.2009г.

3. Отдел за енергийна ефективност на Държавния комитет по стандартизация на Република Беларус [Електронен ресурс] / Нормативни документи. Насоки за изготвяне на предпроектни проучвания за енергоспестяващи мерки. Режим на достъп: http://energoeffekt.gov.by/doc/metodika_1.asp. Дата на достъп: 03.10.2009г

ПРИЛОЖЕНИЕ А

Таблица 1: Специфична енергийна интензивност на енергийните ресурси

Видове гориво	специфична консумация на енергия,	специфична консумация на енергия,
Условно гориво Гориво - слънчева енергия).Може да има и други класификация. Например, ресурсите са изчерпани - видовеестествено... концепция, видовеи класификацияразходи за дистрибуция по примера на окръжния потребителски съюз Резюме >> Финанси Която се състои от 3 секции. концепция, видовеи класификацияразходи за дистрибуция Разходите за дистрибуция са ... 100% I. Материални разходи - 34,53% гориво- 0,6% енергия - 2,4% съхранение, преработка, сортиране, опаковане... Класификациястроителни материали (2) Лист за измама >> Строителство Надежден в експлоатация, позволяват използването на локални видове горивои изискват по-малко от неговата консумация, След ... и дърва; полимеризационни и поликондензационни полимери. В сингъл класификацияизграждане на конгломерати органични свързващи вещества... Класификациябаланси на организацията и реда за тяхното съставяне и прилагане в икономиката Резюме >> Счетоводство и одит Баланс на организацията 1.2 Класификациябаланси 2. Организационно- ... също проуч видовеи класификациясчетоводни баланси. Предметът ... основни и спомагателни материали, гориво, закупени полуфабрикати и компоненти ...

Основният вид течно гориво, използвано в котелните, е мазутът, краен продукт от рафинирането на нефт.

Основните характеристики на горивните масла: вискозитет, точка на изливане

За надеждна и издръжлива работа на механизмите и системите горивните и смазочните материали трябва да отговарят на изискванията на GOST. В същото време основният критерий, характеризиращ качеството на горивно-смазочните материали, са физико-химичните свойства. Нека разгледаме основните.

Плътността е масата на веществото, което се съдържа в единица обем. Разграничаване на абсолютна и относителна плътност.

Абсолютната плътност се определя като:

където p - плътност, kg/m3; m е масата на веществото, kg; V - обем, m3.

Плътността има значение при определяне на теглото на горивото в резервоарите. Плътността на всяка течност, включително горивото, се променя с температурата. За повечето петролни продукти плътността намалява с повишаване на температурата и се увеличава с понижаване на температурата. На практика често се работи с безразмерна величина - относителна плътност. Относителната плътност на нефтопродукта е съотношението на неговата маса при температурата на определяне към масата на водата при температура 4 ° C, взета в същия обем, тъй като масата на 1 литър вода при 4 ° C е точно 1 кг. Относителната плътност (специфичното тегло) се обозначава с 20 4 p. Например, ако 1 литър бензин при 20 °C тежи 730 g, а 1 литър вода при 4 °C тежи 1000 g, тогава относителната плътност на бензина ще бъде:

Относителната плътност на нефтопродукта 20 4 r обикновено се изразява като стойност, свързана с нормалната температура (+20 ° C), при която стойностите на плътността се регулират от държавния стандарт. В паспортите, характеризиращи качеството на нефтопродукта, плътността е посочена и при температура от +20 °C. Ако плътността t 4 p е известна при различна температура, тогава от нейната стойност е възможно да се изчисли плътността при 20 ° C (т.е. да се приведе действителната плътност до стандартни условия) по формулата:

където Y е средната температурна корекция на плътността, стойността, която се взема в зависимост от стойността на измерената плътност t 4 p съгласно таблицата Температурни корекции към плътността на петролните продукти

Като се има предвид плътността като тегловна плътност, обемът t V и плътността t 4 p (измерени при същата температура t) определят теглото на горивото при измерената температура:

С повишаване на температурата обемът на нефтопродуктите се увеличава и се определя по формулата:

където 2 V е обемът на нефтопродукта при повишаване на температурата с 1 °C; 1 V е първоначалният обем на нефтопродукта; delta t - температурна разлика; B - коефициент на обемно разширение на нефтопродукти Коефициенти на обемно разширение на нефтопродукти в зависимост от плътността при +20 °С на 1 °С

Най-често срещаните методи за измерване на плътността са хидрометрични, пикнометрични и хидростатични методи на претегляне. Напоследък успешно са разработени автоматични методи: вибрационни, ултразвукови, радиоизотопни, хидростатични.

Вискозитет - свойството на частиците на течността да се съпротивляват на взаимно движение под действието на външна сила. Разграничаване на динамичен и кинематичен вискозитет. На практика се интересува повече от кинематичен вискозитет, който е равен на съотношението на динамичния вискозитет към плътността.

Вискозитетът на течността се определя в капилярни вискозиметри и се измерва в стокове (C), чиято единица е mm2/s. Кинематичният вискозитет на нефтопродуктите се определя съгласно GOST 33-82 в капилярни вискозиметри VPZh-1, VPZh-2 и Pinkevich (фиг. 5). Вискозитетът на прозрачните течности при положителни температури се установява с помощта на вискозиметри VPZh-1. Вискозиметрите VPZh-2 и Pinkevich се използват за различни температури и течности. Кинематичният вискозитет на горивото, предназначено за използване в високооборотни дизелови двигатели, е стандартизирано при 20 °C, нискооборотни - при 50 °C, моторни масла - при 100 °C. Определянето на кинематичния вискозитет в капилярен вискозиметър се основава на факта, че вискозитетът на течността е право пропорционален на времето, необходимо за преминаване през капиляра, което осигурява ламинарен поток. Вискозиметърът Пинкевич се състои от комуникационни тръби с различни диаметри. За всеки вискозиметър се посочва неговата константа C, която е съотношението на вискозитета на калибриращата течност до 20 v при 20 ° C към времето на поток до 20 t от тази течност под действието на собствената й маса също при 20 ° C от обем 2 от знак a до знак b през капиляр 3 до разширение 4:

Вискозитетът на нефтен продукт при температура t ° C се намира по формулата:

Фракционният състав се определя съгласно GOST 2177-82 с помощта на специално устройство. За да направите това, 100 ml от изследваното гориво се изсипват в колба 1 и се загрява до кипене. Парите на горивото влизат в хладилника 3, където се кондензират и след това под формата на течна фаза постъпват в измервателния цилиндър 4. При дестилацията се фиксира температурата, при която изпаряват 10, 20, 30% и т.н. изследвано гориво. Дестилацията се прекратява, когато след достигане на най-високата температура се наблюдава лек спад. Въз основа на резултатите от дестилацията се начертава крива на фракционна дестилация на изпитваното гориво.

Първата е изходната фракция, причинена от изпаряването на 10% от горивото, характеризира изходните му качества. Колкото по-ниска е точката на кипене на тази фракция, толкова по-добре за стартиране на двигателя. За зимни марки бензин е необходимо 10% от горивото да изпари при температура не по-висока от 55 ° C, а за летни - не по-висока от 70 ° C.

Другата част от бензина, която кипи от 10 до 90%, се нарича работна фракция. Температурата на неговото изпаряване не трябва да бъде по-висока от 160 ... 180 °C.

Тежките въглеводороди на бензина в диапазона от 90% кипене до края на кипене са крайни или опашни фракции, които са силно нежелателни в горивото. Наличието на тези фракции води до отрицателни явления по време на работа на двигателя: непълно изгаряне на горивото, повишено износване на частите поради отмиване на смазката от цилиндровите облицовки и разреждане на двигателното масло в двигателя, повишаване на експлоатационните свойства на дизеловото гориво Дизеловото гориво се използва в двигатели с компресионно запалване, наречени дизелови двигатели. Въздухът и горивото се подават в горивната камера отделно. По време на засмукването свеж въздух навлиза в цилиндъра; по време на втория такт на компресия въздухът се компресира до 3 ... 4 MPa (30 ... 40 kgf / cm2). В резултат на компресията температурата на въздуха достига 500 ... 700 °C. В края на компресията горивото се впръсква в цилиндъра на двигателя, образувайки работна смес, която се нагрява до температурата на самозапалване и се запалва.

Впръсканото гориво се разпръсква от дюза, която се поставя в горивната камера или в предкамерата. Средният диаметър на горивните капчици е приблизително 10 ... 15 микрона.

В сравнение с карбураторните двигатели, дизеловите двигатели са високо икономични, тъй като работят с по-високи съотношения на компресия (12 ... 20 вместо 4 ... 10) и съотношение на излишния въздух = 5,1 ... 4,1. В резултат на това техният специфичен разход на гориво е с 25 ... 30% по-нисък от този на карбураторните двигатели.

Дизеловите двигатели са по-надеждни при работа и по-издръжливи, имат по-добра реакция на газта, т.е. по-лесно набиране на инерция и преодоляване на претоварвания. В същото време дизеловите двигатели са по-трудни за производство, по-големи по размер и имат по-малка мощност на единица тегло. Но въз основа на по-икономична и надеждна работа, дизеловите двигатели успешно се конкурират с карбураторните двигатели.

За да се осигури дълготрайна и икономична работа на дизелов двигател, дизеловото гориво трябва да отговаря на следните изисквания:

имат добро образуване на смес и запалимост;

имат подходящия вискозитет;

имат добра помпаемост при различни температури на околната среда;

Свойството на дизеловото гориво, което характеризира меката или твърдата работа на дизелов двигател, се оценява чрез неговото самозапалване. Тази характеристика се определя чрез сравняване на дизеловия двигател на изпитваното и еталонното гориво. Приблизителен индикатор е цетановото число на горивото.

Горивото, което влиза в дизеловите цилиндри, не се запалва мигновено, а след определен период от време, който се нарича период на забавяне на самозапалването. Колкото по-малък е, толкова по-бързо изгаря горивото в дизеловите цилиндри. Налягането на газа се увеличава плавно, а двигателят работи гладко (без резки удари). При дълъг период на забавяне на самозапалването горивото изгаря за кратък период от време, налягането на газа се натрупва почти мигновено, така че дизеловият двигател работи усилено (с почукване). Колкото по-високо е цетановото число, толкова по-кратък е периодът на забавяне на самозапалването на дизеловото гориво, толкова по-меко самозапалването на дизеловото гориво обикновено се оценява чрез сравняването му с самозапалването на еталонните горива. Като еталонни горива се използва нормалният парафинов въглеводород цетан (C16H34), който има кратък период на забавяне на самозапалването (самозапалването на цетана условно се приема за 100) и ароматният въглеводород метилнафталин C10H7CH3, който има дълъг период на самозапалване. период на забавяне на запалването (автозапалването му условно се приема за 0), двигателят работи.

Цетановото число на горивото е числено равно на процента цетан в сместа му с метилнафталин, който по характера на горене (чрез самозапалване) е еквивалентен на изпитваното гориво. С помощта на еталонни горива могат да се получат смеси с произволно цетаново число от 0 до 100.

Цетановото число може да се определи по три начина: чрез съвпадение на проблясъци, чрез забавяне на самозапалването и чрез критичната степен на компресия. Цетановото число на дизеловите горива обикновено се определя по метода на "случайни светкавици" на инсталациите IT9-3, IT9-3M или ITD-69 (GOST 3122-67). Това са едноцилиндрови четиритактови двигатели, оборудвани за запалване чрез компресия. Двигателите имат ли променливи съотношения на компресия? = 7 ... 23. Ъгълът на изпреварване на впръскване на гориво е настроен на 13° преди горната мъртва точка (TDC). Чрез промяна на степента на компресия те постигат, че запалването става стриктно във V.M.T. При определяне на цетановото число на дизеловите горива скоростта на вала на едноцилиндров двигател трябва да бъде строго постоянна (n = 900 ± 10 rpm).

След това се избират две проби от референтни горива, едната от които дава съвпадение на проблясъци (т.е. забавяне на самозапалването от 13°) при по-ниска степен на компресия, а втората при по-висока степен на компресия.

Чрез интерполация се открива смес от цетан с - метилнафталин, която е еквивалентна на изпитваното гориво и по този начин се установява неговото цетаново число.

Цетановото число на горивата зависи от техния въглеводороден състав. Най-високите цетанови числа имат парафинови въглеводороди с нормална структура. Ароматните въглеводороди имат най-ниско цетаново число.

Оптималното цетаново число на дизеловите горива е 40 - 50. Използването на горива с КН< 40 приводит к жесткой работе двигателя, а ЦЧ >50 - до увеличаване на специфичния разход на гориво поради намаляване на пълнотата на изгаряне.

гориво- това е горимо вещество, което отделя значително количество топлина при горене, което се използва директно в технологичните процеси и за отопление, или се преобразува в други видове енергия.

Според агрегатното състояние горивата от органичен произход се делят на твърди, течни и газообразни (газообразни).

По произход органичните горива се делят на естествени (естествени) и изкуствени, получени по различни методи.

Таблица 1.1

Класификация на изкопаеми горива

В зависимост от естеството на използване изкопаемите горива могат да бъдат разделени на енергийни (за производство на топлинна и електрическа енергия) и промишлени (за високотемпературни топлотехнологични инсталации и системи). Енергийните и промишлените горива също се дефинират с термина „гориво за котли и пещи“.

1. Елементарен състав и технически характеристики на органичното гориво

Съставът на изкопаемите горива включва различни съединения на горими и негорими елементи. Твърдите и течните горива съдържат горими вещества като въглерод C, водород H, летлива сяра Sl и негорими вещества - кислород O, азот N, пепел А, влага У. Летлива сяра се състои от органични S op и пирит S k съединения: S l \u003d S op + S k. Органичното гориво се характеризира с:

Работно тегло;

Сухо тегло;

горима маса;

органична маса.

Сярата на органичната маса не съдържа пирити. Можете да преизчислите състава на горивото от една маса в друга, като използвате съответните коефициенти (Таблица 1.2)

Таблица 1.2

Преизчисляване на състава на горивото от една маса в друга

Целева маса	Желаната маса
	органичен
органичен

Газообразните горива обикновено се редуцират до суха маса в обемни фракции:

Най-важните технически характеристики на горивото са калоричността, топлинната мощност, съдържанието на пепел и влага, съдържанието на вредни примеси, които намаляват стойността на горивото, добива на летливи вещества, свойствата на кокса (нелетлив остатък) .

Топлина на горене(калорична стойност) на горивото - количеството топлина, отделено по време на пълното изгаряне на единица маса (kJ / kg) или обем (kJ / m 3) гориво. Топлината на горене е характеристика, която определя разхода на гориво за работата на оборудването, използващо гориво. Има по-високи и по-ниски калорични стойности на горивото. При проектирането на котли и технологични агрегати, които не използват латентната топлина на кондензация на водните пари, съдържащи се в продуктите от горенето на горивото, изчисленията традиционно се извършват според нетна калорична стойноствъзможностигориво.

В случаите, когато латентната топлина на кондензацията на водни пари се използва в единиците, изчисленията включват брутна калоричностгориво.

По-ниската калоричност на горивото може да се определи, като се знае по-високата калоричност

Топлината на изгаряне на горивото се определя експериментално в калориметрична бомба или в газов калориметър. Принципът на действие на калориметрите се основава на факта, че те изгарят точно измерена маса или обем гориво, освободената топлина от което се предава на вода, чиято начална температура и маса са известни. Познавайки масата на водата и измервайки повишаването на нейната температура, определете количеството отделена топлина и калоричността на горивото. С известен състав на горивото топлината на изгаряне може да бъде изчислена аналитично. Работната по-ниска калоричност на твърди и течни горива може да се определи приблизително по формулата на D.I. Менделеев, kJ/kg

където



- топлината на изгаряне на всеки газ, който е част от горивото, MJ / m 3; C мХ н,H 2 S,CO,H 2 - съдържанието на отделни газове в горивото, % об.

Топлината на изгаряне на отделните газове, които съставляват газообразното гориво, е дадена в табл. 1.3.

Топлината на изгаряне на различните видове гориво варира в много широк диапазон. За да се съпоставят различните видове гориво при определяне на разхода, резервите, икономията на гориво, е въведена концепцията за конвенционално гориво. Конвенционалното гориво се нарича гориво, чиято по-ниска калоричност е равна на В c.t = 29310 kJ/kg (7000 kcal/kg).

За преизчисляване на консумацията на всеки вид естествено гориво в конвенционално гориво и обратно, се използва топлинният еквивалент, който е съотношението на по-ниската калоричност на работната маса на естественото гориво към калоричността на конвенционалното гориво

.

Въведение

Обща информация за горивото

Класификация на горивото

Свойства на горивото

Концепцията за условно гориво

горивни процеси

Изгаряне на газообразно гориво

Изгаряне на твърдо гориво

Изгаряне на течно гориво

Заключение

Библиография

изгаряне на гориво летливо

Въведение

Ролята на горивото в националната икономика е голяма и непрекъснато нараства. Съвременните машиностроителни предприятия са най-големите потребители на енергия и енергийни носители, по-специално на такъв вид енергия като гориво. Горивото играе много важна роля в човешкия живот, тъй като горивото задоволява човешките нужди по много начини. Например газ. С помощта на газ отопляваме къщите си, готвим храна на газов котлон. Много автомобилисти преминават от бензин към LPG, тъй като е по-евтин. Твърди горива като въглища, дърва също се използват за отопление на къщи, предимно селски, и бани.

Основният източник на течни горива е нефтът. За по-рационално използване маслото се дестилира на отделни компоненти (фракции). За да направите това, той се нагрява до различни температури, а получените пари се подлагат на охлаждане (кондензация) в определени температурни граници. По този начин се получават различни бензини, нафта, керосин, соларно масло и отпадъци - мазут, които се използват в промишлеността.

Целта на това есе е да се анализира същността на горивото, неговите разновидности, неговото приложение, както и да се разгледат основните процеси на горене на течни, твърди и газообразни горива.

Обща информация за горивото

В момента основният източник на енергия на земята е химическата енергия на горивото. От естествени изкопаеми горива се получава 70 до 80% от цялата консумирана енергия.

Горивото е вещество, което при изгаряне отделя значително количество топлина и се използва като източник на енергия. Горивото може да бъде естествено, налично в природата, и изкуствено, получено чрез преработка на естествено.

Горивото се състои от горими и негорими части. В твърдото гориво горимата част съдържа пет елемента: въглерод, водород, сяра, кислород и азот. Въглеродът, водородът и горимата сяра участват в изгарянето на горивото, а азотът и кислородът съставляват баласта на горимата част (вътрешен горивен баласт). Негоримата част (външен баласт) включва неорганични вещества, които след изгаряне на горивото се превръщат в пепел, както и във влага. Пепелта е минерален остатък, получен от пълното изгаряне на горивото. Състои се от такива оксиди: MgO, CaO, Na2O, K2O, FeO, Fe2O3 и др. Огнеупорната пепел (с точка на топене над 1425 ° C) е лесно отстраняема насипна маса, нискотопима пепел (с точка на топене под 1200 ° C) - твърд остатък (шлака) под формата на непрекъсната лепкава маса или отделни парчета. Влагата се разделя на външна и вътрешна. Външната влага е резултат от навлизането на влага от околната среда в горивото. Външната влага се отстранява чрез изсушаване на горивото. Вътрешната влага се разделя на хигроскопична (която е в адсорбирано състояние с повърхността на горивните частици) и хидратирана (която е част от молекулите на определени съединения, т.е. химически свързана).

Твърдите и течните горива са комплекс от сложни органични и минерални съединения и се състоят от горими и негорими части.

Молекулната и химичната структура на горимата част не е проучена достатъчно пълно и засега не може да бъде дешифрирана в детайли. В резултат на това химическият състав на горимата част е изключително труден за идентифициране. Структурата и химичните съединения, включени в негоримата част, напротив, са проучени достатъчно подробно.

Органичните твърди и течни горива се характеризират с елементарен състав, който условно се представя като сума от всички химични елементи и съединения, включени в горивото. В същото време съдържанието им е дадено като процент от масата на 1 kg гориво. Елементният състав не дава представа за молекулярната и химичната структура на горивото. За твърди и течни горива елементният състав може да се запише, както следва:

C + H + Sl + O + N + A + W = 100%

Горимата част на горивото включва въглерод, водород и сяра (летливи). Летлива сяра Sl е сяра, която е част от органични съединения и серен пирит FeS2.

При изследване на свойствата на твърдите и течните горива се разграничават техните работни, сухи, горими и органични маси. На състава на всяка маса се приписва подходящ индекс: работен - p, сух - s, горим - g ​​и органичен - o.

Горивото във вида, в който постъпва в консуматора и се изгаря, се нарича работно гориво, а масата и елементният му състав се наричат ​​съответно работна маса и работен състав. Елементарният състав на работната маса се записва, както следва:

Сухата маса на горивото, за разлика от работната маса, не съдържа влага и може да бъде представена с уравнението:

Съдържанието на пепел в горивото винаги се проверява само от сухото тегло на горивото.

Горимият състав на горивото не съдържа външен баласт, т.е. влага и пепел, и може да се запише по следния начин:

Името "горима маса" е условно, тъй като само C, H и Sl са нейните наистина горими елементи. Съставът на горимата маса на изкопаемите горива зависи от естеството и условията на произход на горивото, както и от неговата геоложка възраст (т.е. дълбочината на необратимите трансформации, настъпили в органичните вещества).

Съдържанието на въглерод в твърдото гориво нараства с неговата геоложка възраст, докато съдържанието на водород намалява.Например съдържанието на въглерод в торфа е Cr = 50÷60%, в кафяви въглища C = 60 ÷75%, във въглища Cr = 75÷90%. С намаляването на геоложката възраст съдържанието на растителни остатъци в горивото се увеличава.

При всички топлотехнически изчисления съставът на горивото се взема според работната му маса, която е най-пълната характеристика на състоянието на горивото преди неговото изгаряне.

Класификация на горивото

В зависимост от естеството на използване горивото се разделя на енергийно, технологично и комплексно. Напоследък все по-често се прибягва до комплексното енергийно използване на горивото, чиято същност се крие във факта, че горивото се подлага предварително на технологична обработка, за да се извлекат от него ценни вещества, използвани като суровини за химическата промишленост. Остатъчният продукт се използва като енергийно гориво (в процеса на полукоксуване, преработка на нефтени шисти и др.)

Според максималната температура, получена при пълно изгаряне, горивото е с висока топлинна мощност (повече от 2000°C - природен газ, нефтопродукти, въглища) и намалена топлинна мощност (по-малко от 2000°C - кафяви въглища, торф, дърва за огрев) .

Според агрегатното състояние те се делят на твърди, течни и газообразни. Твърдото гориво се образува основно от силно организирани растения – дървесина, листа, игли и др. Мъртвите части на високоорганизираните растения се унищожават от гъбички със свободен достъп на въздух и се превръщат в торф – рохкава, неясна маса хумус, т.нар. киселини. Натрупването на торф се превръща в кафява маса, а след това в кафяви въглища. Освен това, под въздействието на високо налягане и повишена температура, кафявите въглища претърпяват последващи трансформации, превръщайки се в битуминозни въглища, а след това в антрацит. Течните горива включват: петролни продукти, получени чрез дестилация на суров нефт; креозот, който е продукт на нискотемпературно коксуване и сублимация на въглища; синтетични масла, получени при втечняване на въглища; други видове течни горива, например произведени от растения (картофи, рапица и др.) Съставът на газообразните горива се изразява като процент от отделните газове в него. Газообразното гориво също съдържа както горимата, така и негоримата част, която образува неговия баласт.

Свойства на горивото

1. Калорична стойност

Количеството топлина, отделяно при пълното изгаряне на твърдо, течно или газообразно гориво при нормални условия, се нарича топлина на горене. Отделянето на топлина при изгаряне на горивото се обяснява с топлинния ефект на реакциите на горене.

Не всички компоненти, които съставляват работната маса на горивото, отделят топлина по време на горенето. Влагата в горивото абсорбира топлина по време на прехода към пара; сярата, която е част от сулфатите, също поглъща топлина по време на тяхната дисоциация. Обикновено най-високата граница на калоричността на горивото се разграничава, ако влагата в продуктите от горенето се взема предвид под формата на течност, и долната граница на калоричността, ако влагата в продуктите от горенето се счита за пара.

Съдържание на пепел и влажност

Пепелта и влагата намаляват качеството на горивото и са нежелани примеси. Влагата намалява калоричността, затруднява запалването на горивото; Мокрото гориво е по-трудно за транспортиране. Пепелта е минерална маса. Може да се съдържа в веществото, което е служило за образуване на горивото, или да попадне в него, когато се появи в недрата на земята като случаен примес. Например въглищата с пореста структура като кафяви въглища съдържат соли, кристализирани от подземните води в порите си. Пепелта предотвратява пълното изгаряне на горивото, образувайки херметичен слой върху повърхността на парчетата горящо гориво. Ако пепелта се разтопи, тогава нейните синтеровани парчета образуват шлака, която дори повече предотвратява изгарянето на кокса, отколкото остатъците от ронлива пепел.

съдържание на сяра

Сярата е нежелан примес в горивото, въпреки факта, че под формата на серен пирит повишава калоричността му. При изгаряне на сяра се образува отровен серен диоксид, чието присъствие в работното помещение, дори в малки количества, влошава условията на работа. Наличието на серен диоксид в околната среда по време на топлинна обработка влошава качеството на крайния продукт. Във влажна среда при ниски температури, серният диоксид образува пари на сярна киселина, които причиняват корозия на металните части на топлинните инсталации.

Летливи горими вещества и остатъци от кокс

От твърдо гориво, загрято до температура 870-1070K без достъп до окислител, се отделят парообразни вещества, които се наричат ​​летливи. Летливите вещества са продукти от разлагането на сложни органични вещества, съдържащи се в органичната маса на горивото. Летливите вещества включват молекулен азот N2, кислород O2, водород H2, въглероден окис CO, въглеводородни газове CH4, C2H4 и др., както и водна пара, образувана от влагата, съдържаща се в горивото.

Химичният състав на летливите вещества зависи от условията на процеса на нагряване на горивото. Сумата от летливи вещества се означава с V и се отнася само за горимата маса.

Твърдият остатък, който се получава след нагряване на горивото (без достъп до окислител) и отделянето на летливи вещества, се нарича кокс. Коксът съдържа остатъчен въглерод и пепел. В зависимост от условията на нагряване, в твърдия остатък, освен пепел, може да има някои елементи (C, N, Bl, H), които изграждат сложни органични съединения, чието термично разлагане изисква по-висока температура. В този случай твърдият остатък се нарича овъглен.

Според механичните си свойства твърдият остатък (кокс) може да бъде прахообразен, слабо синтерован и синтерован. Свойството на някои (коксуващи се) въглища да произвеждат синтерован, механично силен кокс се използва за производство на металургичен кокс, използван в процеса на доменни пещи.

Концепцията за условно гориво

Конвенционално гориво - концепция, въведена за по-удобно сравнение на отделните видове гориво, сумирането им и установяване на количествената замяна на един вид гориво с друг.

За единица стандартно гориво се приема 1 кг гориво с калоричност 7000 kcal/kg (29,3 MJ/kg). Съотношението между конвенционалното гориво и естественото гориво се изразява по формулата:

където By е масата на еквивалентното количество еталонно гориво, kg;

Vn - маса на естественото гориво, kg (твърдо и течно гориво) или m3 (газообразно);

По-ниска калоричност на това природно гориво, kcal/kg или kcal/m3;

калориен еквивалент.

Преизчисляването на количеството гориво от този тип в условно се извършва с помощта на коефициент, равен на съотношението на топлинното съдържание на 1 kg гориво от този тип към топлинното съдържание на 1 kg стандартно гориво.

Стойността на Е се взема: за масло 1,4; кокс 0,93; торф 0,4; природен газ 1.2.

Използването на стандартно гориво е особено удобно за сравняване на ефективността на различни топлоелектрически централи. Например в енергийния сектор се използва следната характеристика - количеството стандартно гориво, изразходвано за генериране на единица електроенергия. Тази стойност g, изразена в g стандартно гориво за 1 kW × h електроенергия, е свързана с ефективността на инсталацията чрез съотношение:

Привеждането на всички видове гориво до конвенционален или маслен еквивалент дава възможност да се сравнят техническите и икономическите характеристики на инсталациите, които консумират гориво, използващи различни видове гориво. В допълнение, това дава възможност да се сравнят резервите и производството на различни видове гориво, като се вземе предвид тяхната енергийна стойност. Също така, с помощта на конвенционално гориво е възможно да се състави горивния баланс или общия енергиен баланс на индустрията, страната и света като цяло.

горивни процеси

Процесът на изгаряне на горивото се състои от изгаряне на междинни продукти от неговото разлагане: летливи горими вещества и твърд остатък - кокс. Първо горят летливите вещества, а след това и кокса. Изгарянето на летливите вещества се предшества от тяхното разлагане при нагряване до още по-прости вещества, които изгарят с пламък в горивната камера над горивния слой при взаимодействие с атмосферния кислород. Увеличаване на концентрацията на кислород във въздуха, добро смесване на летливи вещества с него, своевременно отстраняване на продуктите от горенето - всичко това допринася за ускоряване на процеса на изгаряне на летливи вещества.

Изгарянето на гориво е химическа реакция на комбинацията на горими елементи на горивото с окислител при висока температура, придружена от интензивно отделяне на топлина. Кислородът се използва като окислител. Известно е, че при ниски температури наличието на гориво и окислител не осигурява тяхната химическа комбинация, наречена горене. Горенето започва едва след като частиците се загреят до температура, която им осигурява енергия на активиране Е, достатъчна да влязат в реакция.

Изгарянето е основно химичен процес, т.к в резултат на неговото протичане настъпват качествени промени в състава на реагиращите маси. Но в същото време химическата реакция на горене е придружена от различни физични явления: топлопренос, дифузионен пренос на реагиращи маси и т.н. Времето за изгаряне на горивото е сумата от физическите ( ) и химични процеси ():

= .

Физичното време на процеса се състои от времето, необходимо за смесване на горивото с окислителя ( ) и времето, през което сместа гориво-въздух се нагрява до температурата на запалване (tn):

tPHYS = tSM + tN

Времето на горене (tBU) се определя от скоростта на най-бавния процес.

Изгаряне на газообразно гориво

Процесът на горене на газообразното гориво е хомогенен, т.е. както горивото, така и окислителят са в едно агрегатно състояние и няма фазова граница. За да започне горенето, газът трябва да е в контакт с окислител. При наличие на окислител трябва да се създадат определени условия за започване на горенето. При относително ниски температури е възможно и окисляване на горими компоненти. При тези условия скоростите на химичните реакции са незначителни. С повишаване на температурата скоростта на реакциите се увеличава. Когато се достигне определена температура, сместа газ-въздух се запалва, скоростта на реакцията се увеличава рязко и количеството топлина става достатъчно за спонтанно поддържане на горенето. Минималната температура, при която сместа се запалва, се нарича температура на запалване. Стойността на тази температура за различните газове не е еднаква и зависи от топлофизичните свойства на горимите газове, съдържанието на гориво в сместа, условията на запалване, условията на отвеждане на топлината във всяко конкретно устройство и т.н. Например температурата на запалване на водородът е в диапазона 820-870 К, а въглеродният оксид и метанът - съответно 870-930 и 1020-1070 К.

Горим газ, смесен с окислител, изгаря в горелка. Факелът е определен обем от движещи се газове, в които протичат процеси на горене. В съответствие с общите положения на теорията на горенето се разграничават два принципно различни метода на горене на газ в горелка - кинетичен и дифузионен. Кинетичното горене се характеризира с предварително (преди горене) смесване на газа с окислителя. Газът и окислителят първо се подават в смесителното устройство на горелката. Изгарянето на сместа се извършва извън миксера. В този случай скоростта на процеса ще бъде ограничена от скоростта на химическите реакции на горене.

Дифузионното горене възниква в процеса на смесване на горим газ с въздух. Газът влиза в работния обем отделно от въздуха. Скоростта на процеса в този случай ще бъде ограничена от скоростта на смесване на газ с въздух.

Разновидност на дифузионното горене е смесено (дифузионно-кинетично) горене. Газът се смесва предварително с малко въздух. Този въздух се нарича първичен. Получената смес се подава в работния обем. Останалата част от въздуха (вторичен въздух) влиза там отделно от него.

В пещите на котелни агрегати по-често се използват кинетични и смесени принципи на изгаряне на гориво. Дифузионният метод се използва най-често в технологичните индустриални пещи.

Изгарянето на газ се извършва в тясна зона, наречена фронт на горене. Газът, предварително смесен с окислителя, изгаря във фронта на горене, който се нарича кинетичен фронт. Този фронт е интерфейсът между свежата газовъздушна смес и продуктите от горенето. Площта на повърхността на кинетичния фронт на горене се определя от скоростта на химичните реакции.

В случай на дифузионно горене на газ се образува дифузионен фронт на горене, който е границата между продуктите на горенето и сместа от газ с продукти от горенето, дифундиращи към газовия поток. Повърхността на този фронт се определя от скоростта на смесване на газа с окислителя.

Най-важната характеристика на изгарянето на газообразно гориво е скоростта на нормално разпространение на пламъка - скоростта, с която фронтът на горене се движи по нормалата към неговата повърхност в посока на настъпващата газовъздушна смес. Основните фактори, от които (зависи скоростта на нормалното разпространение на пламъка) са реактивността на газа, концентрацията му в сместа и температурата на предварителното нагряване на сместа.

Друга важна характеристика на изгарянето на смеси от газ и въздух е наличието на пределни концентрации. Има долни (LEL) и горни (URL) концентрационни граници на запалване. Изгарянето на газа спира, ако концентрацията му в сместа е по-малка от концентрацията на LEL или повече от LEL. Това се дължи на факта, че при ниски концентрации на газ топлината става очевидно недостатъчна за поддържане на реакцията. При високи концентрации на газ има недостиг на окислителя, което също води до намаляване на количеството топлина и спадане на температурата на фронта на горене под температурата на запалване.

Изгаряне на твърдо гориво

Процесът на горене се състои от следните етапи:

Изсушаване на горивото и нагряване до температурата на началото на отделянето на летливи вещества;

Възпламеняване на летливи вещества и тяхното изгаряне;

Нагряване на кокс до запалване;

Изгаряне на горими вещества от кокс.

От всички тези етапи определящият е етапът на изгаряне на коксовия остатък, т.е. етапът на изгаряне на въглерод, чиято интензивност определя интензивността на изгаряне на горивото и газификацията като цяло. Решаващата роля на изгарянето на въглерод се обяснява по следния начин.

Първо, твърдият въглерод, съдържащ се в горивото, е основният горим компонент на почти всички естествени твърди горива. Така например топлината на изгаряне на остатъка от антрацит кокс е 95% от топлината на изгаряне на горимата маса. С увеличаване на добива на летливи вещества, делът на топлината на изгаряне на коксовия остатък пада и при торфа той е 40,5% от топлината на изгаряне на горимата маса.

Второ, етапът на изгаряне на коксовия остатък е най-дългият от всички етапи и може да отнеме до 90% от общото време, необходимо за изгаряне.

И трето, процесът на изгаряне на кокс е от решаващо значение за създаването на топлинни условия за протичането на други етапи. Следователно основата за правилното изграждане на технологичен метод за изгаряне на твърди горива е създаването на оптимални условия за процеса на изгаряне на въглерода.

Изгаряне на течно гориво

Всяко течно гориво, както и всяко течно вещество, при дадена температура има определено парно налягане над повърхността си, което се увеличава с повишаване на температурата.

Методът на изгаряне на течно гориво в пулверизирано състояние има най-голямо практическо приложение. Атомизирането на горивото позволява значително да се ускори неговото изгаряне и да се получат високи термични напрежения в обемите на горивните камери поради увеличаване на повърхността на контакт между горивото и окислителя.

Точката на кипене на течните горива винаги е по-ниска от тяхната температура на самозапалване, т.е. минималната температура на околната среда, започвайки от която горивото се запалва и след това гори без външен източник на топлина. Тази температура е по-висока от температурата на запалване, при която горивото гори само при наличие на външен източник на запалване (искра, гореща намотка и др.). В резултат на това, при наличие на окислител, изгарянето на течни горива е възможно само в състояние на пара. Това обстоятелство е най-важното за разбирането на механизма на процеса на изгаряне на течно гориво. Този процес може да бъде разделен на следните етапи:

Отопление и изпаряване на горивото;

Образуване на горима смес (смесване на парите на горивото с окислител);

Запалване на горима смес;

изгаряне на сместа.

Капка течно гориво, попаднала в нагрят обем, чиято температура е по-висока от температурата на самозапалване, започва частично да се изпарява. Парите на горивото се смесват с въздух и се образува смес от пара и въздух. Запалването настъпва в момента, когато концентрацията на парите в сместа достигне стойност, надвишаваща нейната стойност при долната концентрация на възпламеняване. След това горенето се поддържа спонтанно поради топлината, получена от капката от изгарянето на горимата смес. Започвайки от момента на запалване, скоростта на процеса на изпаряване се увеличава, тъй като температурата на горене на горимата паро-въздушна смес значително надвишава първоначалната температура на обема, в който се вкарва пулверизираното гориво.

Когато течно гориво със свободна повърхност се запали, неговите пари, съдържащи се в пространството над повърхността, се запалват, образувайки горяща факла. Поради топлината, излъчвана от факела, изпарението се увеличава драстично. В стационарния режим на топлообмен между горелката и течното огледало количеството на изпаряващото се и следователно горящо гориво достига максималната си стойност и след това остава постоянно във времето.

Температурата на течното гориво, при която парите над повърхността му образуват смес с въздух, който може да се възпламени, когато се издигне източник на запалване, се нарича точка на възпламеняване.

Тъй като течните горими вещества горят в парната фаза, в стационарно състояние скоростта на горене се определя от скоростта на изпаряване на течността от нейното огледало.

Процесът на изгаряне на течни горими вещества от свободна повърхност протича по следния начин. В стационарно състояние на горене поради топлината, излъчвана от горелката, течното гориво се изпарява. Въздухът от околното пространство чрез дифузия прониква във възходящия поток на горивото, което е в парна фаза. Така получената смес образува горяща факла под формата на конус, отдалечена от огледалото за изпаряване на 0,5-1 mm. Стабилното горене протича на повърхността, където сместа достига пропорция, съответстваща на стехиометричното съотношение гориво и въздух. Това предположение следва от същите съображения, както в случая на изгаряне на дифузионен газ. Химическата реакция протича в много тънък слой от фронта на пламъка, чиято дебелина не надвишава няколко части от милиметъра. Обемът, зает от горелката, зоната на горене е разделена на две части: вътре в горелката има пари на горима течност и продукти на горенето, а извън зоната на горене има смес от продукти на горенето с въздух.

Изгарянето на парите на течно гориво, издигащи се вътре в пламъка, може да се представи като състоящо се от два етапа: дифузионно подаване на кислород към зоната на горене и самата химическа реакция, която протича в предната част на пламъка. Скоростите на тези два етапа не са еднакви: химическата реакция при високи температури е много бърза, докато дифузионното доставяне на кислород е бавен процес, ограничаващ общата скорост на горене. Следователно, в този случай горенето протича в зоната на дифузия, а скоростта на горене се определя от скоростта на дифузия на кислорода в зоната на горене. Тъй като условията за подаване на кислород към зоната на горене по време на горенето на различни течни горими вещества от свободната повърхност са приблизително еднакви, трябва да се очаква, че скоростта им на горене е свързана с предната част на пламъка, т.е. със страничната повърхност на пламъка, също трябва да е същото. Дължината на горелката ще бъде толкова по-голяма, колкото по-голяма е скоростта на изпаряване.

Специфична особеност на изгарянето на течни горими вещества от свободна повърхност е голямото химическо недоизгаряне. Химическото недоизгаряне е преди всичко следствие от обща или локална липса на въздух в зоната на горене. Всяко гориво, което е въглеродно съединение, когато се изгаря от свободна повърхност, има своя собствена химическа стойност на недоизгаряне, която е, %:

за алкохол......... 5.3

за керосин........ 17.7

за бензин ........ 12.7

за бензол ......... 18.5.

Картината на възникването на химическо недоизгаряне може да бъде представена по следния начин: изпарените въглеводороди, когато се движат вътре в конусовидна горелка към фронта на пламъка, когато са в областта на високи температури при липса на кислород, претърпяват термично разлагане до образуването на свободен въглерод и водород.

Сиянието на пламъка се дължи на наличието на частици свободен въглерод в него. Последните, след като са станали нажежаеми поради топлината, отделена по време на горенето, излъчват повече или по-малко ярка светлина. Част от свободния въглерод няма време да изгори и се отвежда под формата на сажди от продуктите на горенето, образувайки опушена факла. В допълнение, наличието на въглерод причинява образуването на CO. Високата температура и ниското парциално налягане на CO и CO2 в продуктите на горенето благоприятстват образуването на CO. Количествата въглерод и СО, присъстващи в продуктите на горенето, определят количеството на химическото недоизгаряне. Колкото по-високо е съдържанието на въглерод в течното гориво и колкото по-малко то е наситено с водород, толкова по-голямо е образуването на чист въглерод, толкова по-ярък е пламъкът, толкова по-голямо е химическото недоизгаряне.

По този начин изследванията на изгарянето на течни горими вещества от свободна повърхност показаха, че:

Изгарянето на течни горива става след тяхното изпаряване в парната фаза. Скоростта на изгаряне на течните горива от свободната повърхност се определя от скоростта на тяхното изпаряване поради топлината, излъчвана от зоната на горене, в стационарния режим на топлообмен между пламъка и огледалото на изпарение;

Скоростта на изгаряне на течните горими вещества от свободната повърхност се увеличава с повишаване на температурата на тяхното нагряване, с преминаване към горива с по-висок интензитет на излъчване на зоната на горене, по-ниска топлина на изпаряване и топлинен капацитет и не зависи от размер и форма на огледалото за изпаряване;

Интензитетът на излъчване на зоната на горене върху огледалото на изпарението, изгарящо от свободната повърхност на течното гориво, зависи само от неговите физични и химични свойства и е характерна константа за всяко течно гориво;

Топлинният стрес на предната част на дифузионния пламък над изпарителната повърхност на течното гориво е практически независим от диаметъра на тигела и вида на горивото;

Изгарянето на течни горими вещества от свободната повърхност се характеризира с повишено химическо недоизгаряне, чийто размер е характерен за всяко гориво.

Като се има предвид, че изгарянето на течни горива протича в парната фаза, процесът на изгаряне на капка течно гориво може да бъде представен по следния начин. Капка течно гориво е заобиколена от атмосфера, наситена с пари от това гориво. В близост до капката по сферична повърхност се установява зона на горене. Химическата реакция на смес от пари на течно гориво с окислител протича много бързо, така че зоната на горене е много тънка. Скоростта на изгаряне се определя от най-бавния етап - скоростта на изпаряване на горивото. В пространството между капката и зоната на горене има пари от течно гориво и продукти от горенето. В пространството извън зоната на горене - въздух и продукти от горенето. Горивните пари дифундират в зоната на горене отвътре, а кислородът отвън. Тук тези компоненти на сместа влизат в химическа реакция, която е придружена от отделяне на топлина. От зоната на горене топлината се предава навън и към капката, докато продуктите на горенето дифундират в околното пространство и в пространството между зоната на горене и капката. Механизмът за пренос на топлина обаче все още не е ясен.

Редица изследователи смятат, че изпаряването на горяща капка се дължи на пренос на молекулна топлина през застоял граничен филм близо до повърхността на капката.

Тъй като капката изгаря, общото изпарение намалява поради намаляване на повърхността, зоната на горене се стеснява и изчезва, когато капката изгори напълно.

Така протича процесът на изгаряне на капка напълно изпаряващи се течни горива, която е в покой в ​​околната среда или се движи с нея със същата скорост.

Количеството кислород, дифундиращо към сферичната повърхност, при равни други условия, е пропорционално на квадрата на нейния диаметър, следователно, създаването на зона на горене на известно разстояние от капката причинява по-висока скорост на горене в сравнение със същата частица от твърдо гориво, при горенето на което химическата реакция на практика протича на самата повърхност.

Скоростта на изгаряне на капка течно гориво се определя от скоростта на изпаряване, а времето за изгаряне може да се изчисли въз основа на уравнението за топлинния баланс на неговото изпарение поради топлината, получена от зоната на горене.

По този начин процесът на изгаряне на течно гориво може да бъде разделен на следните фази:

пулверизиране на течно гориво;

изпаряване и образуване на смес газ-въздух;

запалване на горимата смес и изгаряне на последната.

Температурата и концентрацията на сместа газ-въздух се променят по напречното сечение на струята. С приближаването на външната граница на струята температурата се повишава и концентрацията на компонентите на горимата смес намалява. Скоростта на разпространение на пламъка в паровъздушната смес зависи от състава, концентрацията и температурата и достига максималната си стойност във външните слоеве на струята, където температурата е близка до температурата на околните димни газове, въпреки факта, че тук горимата смес е силно разредена с продукти на горенето. Следователно, запалването в маслен пламък започва в основата от периферията и след това се разпространява дълбоко в струята по целия участък, достигайки оста му на значително разстояние от дюзата, равно на движението на централните струи по време на разпространението на пламъка от периферията към оста. Зоната на запалване е под формата на удължен конус, чиято основа е разположена на малко разстояние от изходната част на амбразурата на горелката.

Положението на зоната на запалване зависи от скоростта на сместа; зоната заема положение, в което във всичките си точки се установява равновесие между скоростта на разпространение на пламъка и скоростта на движение. Централните струи, които имат най-висока скорост, се разпадат, докато се движат в пространството на пещта, определяйки дължината на зоната на запалване от мястото, където скоростта пада до абсолютната стойност на скоростта на разпространение на пламъка.

Изгарянето на основната част от изпарените въглеводороди се случва в зоната на запалване, която заема външния слой на пламъка с малка дебелина. Изгарянето на въглеводороди с високо молекулно тегло, сажди, свободен въглерод и неизпарени капчици течно гориво продължава извън зоната на запалване и изисква определено пространство, причинявайки общата дължина на пламъка.

Зоната на запалване разделя пространството, заето от факлата, на две зони: вътрешна и външна. Във вътрешната част протича процесът на изпаряване и образуването на горима смес.

Във вътрешния регион се нагряват парни въглеводороди, което е придружено от тяхното окисляване и разделяне. Процесът на окисление започва при относително ниски температури - около 200-300°C. При температури от 350-400°C и повече настъпва процесът на термично разделяне.

Процесът на окисление на въглеводороди благоприятства последващия процес на горене, тъй като се отделя известно количество топлина и температурата се повишава, а наличието на кислород в състава на въглеводородите допринася за по-нататъшното им окисление. Напротив, процесът на термично разделяне е нежелан, тъй като получените въглеводороди с високо молекулно тегло са трудни за изгаряне.

От петролните горива в енергетиката се използва само мазут. Мазутът е остатък от дестилацията на масло при температура около 300°C, но поради факта, че процесът на дестилация не е завършен, мазутът при температури под 300°C все още отделя някои пари от по-леки дестилати. Следователно, когато разпръснатата струя мазут навлезе в пещта и постепенно се нагрява, част от нея се превръща в пара, а част все още може да бъде в течно състояние дори при температура от около 400°C.

Следователно при изгаряне на мазут е необходимо по всякакъв начин да се насърчи появата на окислителни реакции и да се предотврати термичното разлагане при високи температури. За да направите това, целият въздух, необходим за горенето, трябва да се подава към корена на горелката. В този случай наличието на голямо количество кислород във вътрешната област, от една страна, ще благоприятства окислителните процеси, а от друга страна ще понижи температурата, което ще доведе до по-симетрично разделяне на въглеводородните молекули без образуване на значително количество трудно горими високомолекулни въглеводороди.

Сместа, получена от изгарянето на мазут, съдържа пара и газообразни въглеводороди, както и твърди съединения, получени от разделянето на въглеводороди (т.е. и трите фази - газообразна, течна и твърда). Парите и газообразните въглеводороди, смесвайки се с въздуха, образуват горима смес, чието горене може да протича по всички възможни методи на изгаряне на газове. CO2, образуван при изгарянето на течни капки и кокс, също гори по подобен начин.

В пламъка капчиците се запалват чрез конвективно нагряване; около всяка капка се установява зона на горене. Изгарянето на капка е придружено от химическо недоизгаряне под формата на сажди и CO. Капки високомолекулни въглеводороди при горене дават твърд остатък - кокс.

Образуваните при факела твърди съединения - сажди и кокс - изгарят по същия начин, както се получава хетерогенното изгаряне на частици твърдо гориво. Наличието на нагрети частици сажди кара факлата да свети.

Свободните въглеводороди и сажди в среда с висока температура с достатъчно въздух могат да изгорят. При локален недостиг на въздух или недостатъчно висока температура те изгарят непълно с известна химическа непълнота на горене, оцветявайки продуктите от горенето в черно - опушена факла.

Химичното недоизгаряне, което е характерно за изгарянето на течни горива от свободна повърхност, когато те се изгарят в факела, може и трябва да бъде намалено почти до нула чрез подходящи режимни мерки.

По този начин, за да се интензифицира изгарянето на мазут, е необходимо добро пулверизиране. Предварителното загряване на въздуха и мазута допринася за газификацията на мазута, така че ще благоприятства запалването и горенето. Целият въздух, необходим за горенето, трябва да се подава към основата на горелката. Температурата в горелката трябва да се поддържа на достатъчно високо ниво и за да се осигури интензивно завършване на процеса на горене в края на горелката, тя не трябва да бъде по-ниска от 1000-1050°C.

Заключение

Въз основа на гореизложеното могат да се направят следните изводи. Горивото е вещество, което при изгаряне отделя топлина, от която може да се получи енергия. Горивото може да бъде в три агрегатни състояния: твърдо, течно и газообразно, всяко от които може да има свой собствен молекулен състав. Процесът на изгаряне на тези видове гориво протича по различни начини. Така че за твърдо гориво процесът на горене преминава през следните етапи: изсушаване и нагряване на горивото до температурата на началото на отделянето на летливи вещества; запалване на летливи вещества и тяхното изгаряне; нагряване на кокс до запалване; изгаряне на горими вещества от кокс. Последният етап е основният, тъй като определя интензивността на изгаряне на горивото и газификацията като цяло.

Течните горива обикновено се изгарят в прахообразно състояние. Атомизирането на горивото позволява значително да се ускори неговото изгаряне и да се получат високи термични напрежения в обемите на горивните камери поради увеличаване на повърхността на контакт между горивото и окислителя. Изгарянето на течни горива става след тяхното изпаряване в парната фаза. Скоростта на изгаряне на течните горими вещества от свободната повърхност се увеличава с повишаване на температурата на тяхното нагряване.

Изгарянето на газове се извършва в горивната камера, където горимата смес се подава през горелки. В пространството на пещта в резултат на сложни физични и химични процеси се образува струя от горящ газ, наречена факла. В зависимост от начина на подаване на въздух, необходим за горенето, са възможни следните видове горене на газ: изгаряне на хомогенна газова смес, когато се изгаря предварително приготвена горивна газова смес; дифузионно изгаряне на газове, когато газ и въздух се подават отделно; изгаряне на смес от газове с недостатъчно количество въздух, когато газът се смесва с въздух, но количеството на последния е недостатъчно за пълно изгаряне.

Изгарянето на всички видове горива дава възможност за получаване на топлинна енергия, която може да бъде полезна във всички индустрии, но води и до неблагоприятни последици, тъй като по време на горенето в атмосферата навлизат вредни вещества.

Струва си да се отбележи и референтното гориво, което ви позволява да сравните топлинната стойност на различни видове изкопаеми горива.

Библиография

1. Оптимизиране на градското газоснабдяване (Ляуконис А. Ю.) Рецензент д-р техн. науки, проф. А. Ю. Гарляускас Л.: Недра, 1989

Топлотехнически съоръжения, Ципков В.Ш. Fokin K.F; Москва "Стройиздат", 1973 г

Интернет ресурс: www.knowhouse.ru

Интернет ресурс: www.belenergetics.ru

Интернет ресурс: www.xumuk.ru/teplotehnika/051

Интернет ресурс: www.bibliotekar.ru/spravochnik-4/27

Обучение

Нуждаете се от помощ при изучаването на тема?

Нашите експерти ще съветват или предоставят уроци по теми, които ви интересуват.
Подайте заявлениекато посочите темата в момента, за да разберете за възможността за получаване на консултация.

Определението за моторно гориво е лесно да се даде – това е гориво за двигатели с вътрешно горене. Традиционно класификацията на основните видове моторни горива е свързана с това от какво се произвеждат. Тоест горивото се счита за продукт от дестилация на масло. Според този критерий нефтопродуктите се разделят на две групи - дестилатни и остатъчни. Първите включват всички видове бензин, някои видове дизелово гориво, керосин и някои други малко известни видове. Например газьол и нафта. Но дизеловото гориво и мазута са остатъчни видове. Техните фракции се получават при максимални температури на дестилация.

Разбира се, дизеловото гориво Евро 4 се отнася до дестилатни продукти и в името му виждаме още един знак от класификацията на моторното гориво - екологични свойства. Но той не е единственият. Основните характеристики за предвидената цел, тоест за използване в двигателя, също се влияят от други фактори. За всички видове гориво, представени например на сайта http://oilresurs.ru/, най-важната характеристика е запалимостта, тоест способността на сместа въздух-гориво да гори ефективно.

Важни са също летливостта и вискозитетът на горивото, от което зависи способността за изпомпването му през горивната система на двигателя, както и съдържанието на катранени вещества. Тази характеристика, както и степента на коксуване и съдържание на пепел, влияят на вредните отлагания в двигателя. Висококачественото гориво трябва да има ниска химическа активност и да няма механични примеси. Именно този вид моторно гориво от изброените по-горе видове се предлага от Oil Resource Group LLC.

Те обаче не изчерпват всички видове гориво за двигатели. По-горе бяха разгледани само течни петролни продукти, но широко се използва и природният газ. Има две разновидности - компресиран и втечнен. Втечнената смес от пропан и бутан е третият най-разпространен вид гориво в света. Предимства - възможност за използване на конвенционални бензинови двигатели и дизелови двигатели, екологичност и намалено износване на двигателя. Разбира се, и по-ниска цена.

Има и други видове моторни горива, които са алтернативни горива от петролни продукти. Традиционните двигатели с вътрешно горене също използват алкохол като гориво. По правило това не е чист етанол или метанол, а смес с бензин в една или друга пропорция. Алкохолът може да се добави и като добавка в малко количество за подобряване на производителността, но такава смес се счита за алтернативно гориво, ако съдържа повече от 85% алкохол. Въз основа на растителни суровини и дори животински мазнини се произвежда биодизелово гориво, но като цяло такива видове моторни горива все още не са широко разпространени.