Состав жидкого топлива

Вид и состав топлива

Топливо — горючее вещество, выделяющее при сгорании значительное количество теплоты и используемое как источник получения энергии.

Топливо по агрегатному состоянию подразделяют на твердое, жидкое и газообразное. Оно может быть естественным, используемым в том состоянии, в каком оно находится в природе, и искусственным, переработанным из естественных видов топлива.

К твердому естественному топливу, сжигаемому в различных печех, относят дрова, торф, антрацит, бурые и каменные угли. К твердому искусственному топливу — древесный уголь, кокс, термоантрацит, брикеты и пыль из бурого и каменного углей. В качестве жидкого искусственного топлива используют мазут и: различные смолы. Газообразное топливо может быть естественным, например природный газ, и искусственным, например газы, получаемые в доменных печах (доменный или колошниковый), в коксовых печах (коксовый) и в газогенераторах (генераторный).

Для отопления кузнечных, прокатных и термических печей используют только газообразные и жидкие топлива.

Состав жидкого топлива

Все жидкие топлива представляют собой вещества органического происхождения. Основные составляющие элементы — углерод, водород, кислород, азот и сера, которые образуют многочисленные сложные химические соединения.

Углерод С — основной носитель теплоты: при сгорании одного кг углерода выделяется 34000 кДж теплоты. В мазуте может содержаться до 85 % углерода, образующего соединения.

Водород Н — второй наиболее важный элемент топлива: при сгорании 1 кг водорода выделяется около 125000 кДж теплоты, т. е. почти в 4 раза больше, чем при горении углерода. В жидких -топливах содержится 10 % водорода.

Азот N и кислород (О) содержатся в топливе в небольших количествах (около 3 %), входят в состав сложных органических кислот и фенолов.

Сера S обычно входит в состав углеводородов (до 4 % и более). При сгорании выделяется большое количество теплоты, однако сернистые соединения взаимодействуют с расплавленными или нагреваемыми металлами и ухудшают их качество. Сталь, насыщенная серой, обладает повышенной красноломкостью. Продукты горения, содержащие сернистые соединения, повышают коррозию металлических деталей печей.

В состав жидкого топлива входят также влага W и до 0,5 % золы А.

Влага и зола уменьшают процентное содержание горючих составляющих топлива, что снижает его ценность.

Состав топлива определяют техническим и элементарным анализами. Технический анализ проводят в заводских условиях, а элементарный — в специальных химических лабораториях.

При техническом анализе определяют процентное содержание влаги, золы и серы в топливе. Состав органической массы топлива в основном устойчивый, поэтому тщательный контроль за элементарным составом необязателен. Для производственных целей определяют теплоту сгорания топлива и его свойства: вязкость, температуру застывания, температуру вспышки и др.

При элементарном анализе, который проводится после технического, определяют содержание углерода, водорода, кислорода и серы в топливе. Эти элементы, взаимодействуя, образуют сложные соединения, многие из которых еще мало изучены. Поэтому условно принимается такой элементарный состав топлива, при котором каждый элемент (С, Н, О, N, S) или балластные составляющие (влага W и зола А) считаются свободными, несвязанными в соединения.

Принято считать, что углерод, водород, кислород и азот образуют главную часть топлива, которая называется органической массой (о):

Органическую массу топлива, содержащую серу, называют горючей массой (г):

.

Высушенное топливо не имеет влаги. Состав сухой массы (с)

.

Топливо, содержащее все составляющие, называют рабочим.

Состав рабочего топлива

.

В справочниках часто приводят составы сухой или органической массы, вследствие чего возникает необходимость в пересчете состава на рабочую массу. Например, при пересчете с горючей и органической массы на рабочую уравнения для определения содержания углерода имеют вид

;

.

Аналогичным образом можно пересчитать и содержание остальных составляющих топлива. Видно, что при пересчете на рабочую массу уменьшается содержание всех составляющих. Наоборот, при пересчете на горючую или органическую массу содержание составляющих топлива увеличивается. Например,

;

.