1. Основные виды ресурсов.

Главные составляющие водянистого горючего

Горючее – источник получения энергии; горючее вещество, вырабатывающее при сгорании существенное количество теплоты.

По агрегатному состоянию выделяют жесткое, жидкое и газообразное горючее.

К жесткому естественному горючему относят дрова, бурые и каменные угли, торф, антрацит; к твердому искусственному горючему – кокс, древесный уголь, брикеты и пыль из бурого и каменного углей, термоантрацит. Естественного водянистого горючего нет. В качестве искусственного водянистого горючего употребляют разные смолы и мазут. Газообразное горючее может быть естественным, таким как природный газ. В качестве искусственного газообразного горючего используют газы, получаемые в коксовых печах (коксовые), в доменных печах (доменные либо колошниковые) и в газогенераторах (генераторные).

Водянистые горючего – это в главном вещества органического происхождения, главные составляющие элементы которых – углерод, водород, кислород, азот и сера.

Углерод (С) – основной носитель теплоты. При сгорании 1 кг углерода выделяется 34 000 кДж теплоты. Углерод может содержаться в мазуте до 85%, образуя соединения.

Водород (Н) – 2-ой более принципиальный элемент горючего: при сгорании 1 кг водорода выделяется около 125 000 кДж теплоты. Содержание водорода в водянистых топливах составляет 10%.

В состав водянистого горючего входят также влага (W) и до 0,5% золы (А).

Азот (N) и кислород (О) входят в состав сложных органических кислот и оксибензолов, содержатся в горючем в маленьких количествах (около 3%).

Сера (S) при сгорании выделяет огромное количество теплоты, но сернистые соединения при содействии с расплавленными либо нагреваемыми металлами усугубляют их качество: продукты горения, содержащие сернистые соединения, увеличивают коррозию железных деталей печей, сталь, насыщенная сероватой, обладает завышенной красноломкостью. Сера обычно заходит в состав углеводородов (до 4% и поболее).

Состав рабочего горючего: 

Cp + Hp + Op + Np + Sp + Аp = 100 %.

Высушенное горючее, не имеющее воды, именуют сухой массой (с):

Cс + Hс + Oc + Nс + Sc + Ас = 100%. Органическую массу горючего, содержащую серу, именуют горючей массой (г):

Сг + Нг + Ог + Nг + Sг = 100.

2. Основные составляющие газообразного горючего

Газообразные горючего – это в главном смесь разных газов, таких как метан, этилен, и других углеводородов. Также в состав газообразного горючего входят оксид углерода, диоксид углерода либо углекислого газа, азот, водород, сероводород, кислород и другие газы, также водяные пары.

Природный газ добывают из чисто газовых месторождений либо совместно с нефтью (попутный газ). В первом случае основной горючей составляющей является метан, содержание которого может доходить до 95– 98%. Попутные газы, кроме метана, содержат значимые количества других углеводородов: этан (С2Н6), пропан (С3Н8), бутан (С4Н10), пентан (С5Н12) и др. Попутные газы имеют высшую теплоту сгорания, но в качестве горючего их употребляют изредка. Их используют в главном в хим индустрии.

При помощи устройств, именуемых газоанализаторами, определяют состав газообразного горючего.

В состав сухого газообразного горючего входят:

CH4+ C2H4+ CO2 + H2+ H2S + CmHn+ N2 + O2+… = 100.

Метан (СН4) – основная составляющая часть многих природных газов. При сгорании 1 м3 метана выделяется 35 800 кДж теплоты. Метана в природных газах может содержаться до 93-98%.

Этилен (С2Н4) – при сгорании 1 м3 этилена выделяется 59 000 кДжтеплоты. В газах может содержаться маленькое его количество.

Водород (Н2) – при сгорании 1 м3 водорода выделяется 10 800 кДж теплоты. Многие горючие газы, не считая коксового, содержат относительно маленькое количество водорода. Но в коксовом газе его содержание может добиться 50-60%.

Пропан (С3Н8), бутан (С4Н10) – при горении этих углеводородов выделяется большее количество теплоты, чем при сгорании этилена, но в горючих газах их содержание некординально.

Оксид углерода (СО) – при сгорании 1 м3 этого газа выделяется 1 2 770 кДж теплоты. Оксид углерода – основная горючая составляющая доменного газа. Этот газ не имеет ни цвета, ни аромата, очень ядовит.

Сероводород (H2S) – при горении 1 м3 сероводорода выделяется 23 400 кДж теплоты. При наличии в газообразном горючем сероводорода увеличивается коррозия железных частей печи и газопровода. При одновременном присутствии в газе кислорода и воды коррозирующее воздействие сероводорода усиливается. Сероводород – тяжкий газ с противным запахом, обладает высочайшей токсичностью.

Другие газы (СО2, N2, О2) и пары воды – балластные составляющие. Их присутствие в горючем приводит к снижению температуры его горения. При повышении содержания этих газов понижается содержание горючих составляющих. Содержание в горючем более 0,5% свободного кислорода считается небезопасным по условиям техники безопасности.

3. Теплота сгорания горючего

Теплота сгорания горючего – это то количество теплоты Q (кДж), которое выделяется при полном сгорании 1 кг водянистого либо 1 м3 газообразного горючего.

Зависимо от агрегатного состояния воды в продуктах сгорания имеет место разделение на высшую и низшую теплоту сгорания.

Влага в продуктах сгорания водянистого горючего появляется при горении горючей массы водорода Н, также при испарении исходной воды горючего w. В продукты сгорания попадает также и влага воздуха, использованного для горения. Но ее обычно не учитывают. При содержании в горючем водорода с горючей массой Нр кг при горении появляется 9НР кг воды. При всем этом в продуктах сгорания содержится (9НР + WP) кг воды. На перевоплощение 1 кг воды в парообразное состояние затрачивается около 2500 кДж теплоты. Теплота, затраченная на испарение воды, не будет применена, если конденсации паров воды не произойдет. В данном случае получим низшую теплоту сгорания.

QpH=QpB -25(Нp +Wp).

Теплоту сгорания определяют 2-мя способами: экспериментальным и расчетным.

При экспериментальном определении теплоты сгорания используют калориметры.

Методика определения: навеску горючего сжигают в приборе (калориметре), теплота, выделяющаяся при горении горючего, поглощается водой. Зная массу воды, по изменению ее температуры можно вычислить теплоту сгорания. Этот способ неплох тем, что прост. Для определения теплоты сгорания довольно иметь данные технического анализа.

Расчетный способ. Тут теплоту сгорания определяют по формуле Д. И. Менделеева:

QpH= 339Сp +1030Нp -109(Оp-Sp) – 25 Wp кДж/ кг,

где Ср, Нр, Ор, Sp и Wр соответствуют содержание углерода, водорода, кислорода, серы и воды в рабочем горючем, %.

Условное горючее – это понятие, которое употребляют для нормирования и учета расхода горючего.

Условным принято именовать горючее с низшей теплотой сгорания (29 310 кДж/кг). Для перевода хоть какого горючего в условное следует поделить его теплоту сгорания на 29 310 кДж/кг, т. е. отыскать эквивалент данного горючего: для мазута он равен 1,37-1,43, для природных газов – 1,2-1,4.

4а

4. Основное горючее для печей

Мазут является продуктом переработки нефти, его употребляют для розжига печей. Теплота сгорания мазута равна 39-42 МДж/кг. Примерный состав мазута: 85-80% С; 10-12,5% НР; 0,5-1,0% (ОР + NP); 0,4– 2,5% SP; 0,1-0,2% АР; 2% WP. Содержание воды в мазуте не должно превосходить 2% при отправлении с нефтеперегонного завода. В мазуте также содержится сера, зависимо от процентного содержания которой мазут подразделяют на малосернистый (1% Sp).

Мазут подразделяют также по содержанию парафина и методу переработки нефти. Бывает мазут прямой перегонки (маловязкий) и крекинг-мазут, владеющий завышенной вязкостью. Зависимо от вязкости мазут систематизируют по маркам. Номер марки мазута указывает условную вязкость при температуре 50oС (ВУ50). Вязкость определяют при помощи устройств – вискозиметров. За условную вязкость принимают отношение времени истечения 200 см3 нефтепродукта при температуре тесты ко времени истечения того же объема воды, имеющей температуру 20oС. В связи с этим показателем мазут подразделяют на марки 40, 100, 200 и МП (мазут для мартеновских печей).

С повышением номера марки мазута возрастает его плотность, которая составляет 0,95-1,05 г/см3 при 20oС; при повышении температуры плотность миниатюризируется.

При подготовке мазута к сжиганию нужно учесть его плотность и марку. Подготовка заключается в отстое и фильтрации мазута для отделения воды и механических примесей (глины, песка и т. п.), которая проходит при завышенной температуре, в итоге чего происходит отделение мазута от воды: вязкость и плотность мазута при нагреве уменьшаются, вследствие чего он всплывает ввысь. Понизу емкости накапливается влага, вверху – обезвоженный мазут.

При сливе из жд цистерн, при подаче по трубопроводам из промышленных и цеховых емкостей к печам, также при распылении форсунками (мазут обычно сжигают в распыленном состоянии) огромное значение имеет вязкость мазута. На перекачку и распыление мазута затрачивается тем меньше энергии, чем ниже его вязкость. Как следует, чем выше температура, тем ниже вязкость. Температуру выбирают по графикам вязкости, исходя из обеспечения условной вязкости мазута 5-10 ед.

Температуру вспышки мазута, т. е. температуру нагрева, при достижении которой начинается насыщенное выделение летучих составляющих, способных зажигаться от искры либо пламени, нужно учесть при разогреве. Температура вспышки обычно меняется в границах 80-190оС. И не следует путать температуру вспышки и температуру воспламенения, под которой понимают температуру нагрева, при достижении которой (температура воспламенения мазута 530-600oС, газов – 500-700oС) мазут самопроизвольно воспламеняется и при подходящих критериях продолжает пылать.

Конец бесплатного ознакомительного куска.