ТОПЛИВО

Топливо - горючие вещества, основным составляющим которых является углерод, выделяющий при сгорании теплоту. В теплоэнергетических установках выделившаяся из топлива тепловая энергия применяется для получения водяного пара или горячей воды, используемых в технологических процессах для отопления зданий и для производства электроэнергии. Топливо разделяют на 2 группы: горючее и расщепляющееся (ядерное). Горючее выделяет теплоту при взаимодействии с другим веществом (окислителем). В энергетических установках окислителем, как правило, служит воздух, содержащий 21 % (по объему) кислорода, и в особых случаях — чистый кислород. Топливо горючее делят на неорганическое и органическое. К первому относят неорганические вещества и их композиции, которые при взаимодействии с окислителем выделяют большое количество теплоты. Такими веществами могут быть алюминий, магний, железо и другие металлы. При производстве тепловой энергии для теплоснабжения на ТЭЦ, ТЭС, производственных и отопительных котельных используют в основном природное органическое топливо. Органическое топливо делят на природные ископаемые угли, горючие сланцы, торф, газ, нефть, древесину, растительные отходы и искусственное топливо, которое в свою очередь подразделяют на композиционное и синтетическое.
Природное топливо содержит углеводород, углерод, водород, их смеси. По агрегатному состоянию его разделяют на твердое, жидкое котельное и газообразное топливо. Отличительной особенностью твердых и жидких топлив является сложность органических веществ, входящих в их состав. Газообразное топливо представляет собой механическую смесь углеводородов и оценивается по их доле в топливе. По составу органическое топливо делится на горючую и негорючую части. Горючая часть (твердого и жидкого топлива) — органические соединения, образованные 5 химическими элементами: углеродом, водородом, серой, кислородом и азотом, при этом кислород и азот не участвуют в экзотермических реакциях и поэтому являются как бы внутренним балластом топлива. Горючая часть включает также некоторые минеральные соединения, взаимодействующие с кислородом воздуха при высокой температуре со значительным тепловыделением. Негорючая часть Т- — влага, минеральная часть, образующая при сгорании золу. Влажность и зольность даже в пределах одного сорта топлива подвержены значительным колебаниям. Влагу, содержащуюся в топливе, разделяют на внешнюю и внутреннию (гигроскопическую). Внешняя попадает в топливо при его добыче, транспортировке и хранении. Количество ее колеблется в широких пределах (1—40 %). Эта влага может быть удалена при сушке топлива. Внутренняя влага связана как с органической частью топлива, так и с минеральными примесями в нем. К ней относят коллоидную и гидратную влагу. Первая присутствует в топливе в виде гелей. Количество ее зависит от природы и наличия влаги в атмосферном воздухе. Гидратная влага химически связана с минеральными примесями. Содержание ее в топливе невелико, при его сушке часть коллоидной влаги испаряется, содержание гидратной влаги не меняется. Состав твердого и жидкого топлива обычно выражают в % по массе, при этом за 100% принимают топливо с таким содержанием влаги и золы, с которым оно сжигается в топках. Важнейшая характеристика практической ценности топлива — теплота сгорания. Для сравнительных расчетов используют понятие условное топливо. Уровень образований, воды, золы и S02 на единицу теплоты сгорания топлива (на единицу мощности котла) оценивают приведенными характеристиками топлива: влажностью, зольностью и сернистостью.
Качество каменных углей характеризуется выходом при их нагревании без доступа воздуха летучих веществ, переходящих в газо- или парообразное состояние. По свойствам нелетучего остатка судят о спекаемости данного угля, то есть о его пригодности для коксования. Окисляемость топлива при обычных температуpax определяет способы и сроки его хранения. При высокой окисляемости топлива может воспламеняться. Возможность получения высоких температур при сжигании топлива зависит от жаропроизводительности — максимальной температуры, теоретически достигаемой при полном сгорании топлива в воздухе; при этом выделяемая теплота полностью расходуется на нагрев образующихся продуктов сгорания. При сжигании в виде пыли затрата энергии на пылеприготовление топлива обусловливается его размолоспособностью. При слоевом сжигании топлива большое значение имеет его гранулометрический состав, то есть содержание частиц различной крупности.
Присутствие серы в топлива обусловливает значительно вредные выбросы в атмосферу. Для защиты окружающей среды разрабатывают различные методы улавливания вредных веществ (оксидов серы и азота, СО и др.), а также способы сжигания, при которых эти вещества не образуются. Снижение выбросов соединений серы может быть достигнуто очисткой от них продуктов сгорания или удалением серы из топлива до его сжигания. Достоинства первого метода — значительная эффективность (удаление до 90 — 95%) и универсальность применения для всех видов топлива, его основной недостаток — необходимость высоких капитальных вложений и эксплуатационных расходов.

на главную