 |
|
Требования к топливу
Определение топлива
смесь веществ, способная (предназначенная) посредством внешнего воздействия к экзотермическим химическим реакциям с содержащимися в самом топливе окислителем и горючим, применяемая для выделения энергии, изначально тепловой.
ТОПЛИВО
в широком смысле - любой горючий материал, который, вступая в реакцию с кислородом, выделяет теплоту. На практике топливом считают только те вещества, которые воспламеняются при умеренной температуре, имеют высокую теплотворную способность и могут быть получены в достаточном количестве доступными средствами. Химическая реакция между горючими элементами (чаще всего это углерод и водород) и кислородом называется горением. В результате этого процесса из реагирующих компонентов образуются продукты реакции (обычно двуокись углерода и пары воды) и выделяется теплота. Участвующие в химической реакции атомы не изменяются, а только перестраиваются в результате распада одних молекул и образования других. Например, атом углерода в молекуле двуокиси углерода, являющейся продуктом химической реакции, точно такой же, каким он был до реакции в молекуле топлива. С другой стороны, в случае ядерного топлива, такого, как уран-235, в результате ядерной реакции деления образуются нейтроны, излучения элементарных частиц и выделяется теплота, а горение отсутствует. При этом исходный химический элемент превращается (распадается) в другие, более легкие элементы, такие, как криптон и барий. В случае ядерной реакции синтеза (слияния ядер) образуются более тяжелые элементы. Например, из водорода образуется гелий. См. также ЯДЕР ДЕЛЕНИЕ; ЯДЕРНЫЙ СИНТЕЗ. Наиболее важными горючими материалами являются соединения углерода, водорода и кислорода, к которым относятся природные топлива, такие, как торф, лигниты, каменный уголь, природный газ и нефть, а также их твердые, жидкие и газообразные продукты. В лесной и сельской местности в качестве топлива нередко используют древесину и углеродсодержащие отходы сельскохозяйственной продукции. Некоторые из природных топлив органического происхождения содержат другие химические элементы, такие, как азот, железо, алюминий, кальций, магний, хлор, сера, натрий и калий, однако эти добавки не оказывают полезного влияния на ценность топлива. Любое топливо является таковым только благодаря тому, что содержит водород и углерод.
Требования к топливу
2.1. Запасы его велики и доступны для добычи
909064 мл. т. угля суммарные доказанные запасы – топливо
4 мл. т. суммарных запасов урановых руд – топливо
92 % содержание водорода во вселенной, т.е. триллионы тонн – не топливо, т.к. 0,00005 % по объёму водорода на земле – недоступен для добычи.
Вода – запасы огромны, добывать легко – не топливо, т.к. не горит. переходим ко второму требованию.
2.2. Легко возгорает и содержит небольшое количество негорючих примесей
Температура воспламенения — наименьшая температура вещества, при которой пары над поверхностью горючего вещества выделяются с такой скоростью, что при воздействии на них источника зажигания наблюдается воспламенение. Воспламенение — пламенное горение вещества, инициированное источником зажигания и продолжающееся после его удаления, то есть возникает устойчивое горение
Температура вспышки — наименьшая температура горючего вещества, при которой пары над поверхностью горючего вещества способны вспыхивать при контакте с открытым источником огня; устойчивое горение при этом не возникает. Вспышка — быстрое сгорание газопаровоздушной смеси над поверхностью горючего вещества, сопровождающееся кратковременным видимым свечением.
Температура самовоспламене́ния — наименьшая температура горючего вещества, при нагреве до которой происходит резкое увеличение скорости экзотермических объёмных реакций, приводящее к возникновению пламенного горения и/или взрыва. Эта температура требуется для достижения энергии активации реакции горения.
Негорючие примеси – зола и влага.
Золá — несгораемый остаток, образующийся из минеральных примесей топлива при полном его сгорании.
Содержание золы в каменных и бурых углях находится в пределах примерно от 1 до 45% и более, в горючих сланцах — от 50 до 80%, в топливном торфе — от 2 до 30%, в дровах — от 0.5% до 2%, в растительном топливе др. видов — от 3 до 5%, в мазуте — чаще до 0,15%, но иногда выше. Верхний предел содержания минеральных примесей определяется технической возможностью и экономической целесообразностью использования данного ископаемого в качестве топлива.
Влага в топливе является балластом. На испарение влаги непроизводительно тратится часть тепла, выделяемого топливом при сгорании. Кроме того, влага ухудшает воспламенение топлива, замедляет процесс горения и понижает температуру горения. Поэтому топливо с высоким содержанием влаги перевозить на дальние расстояния неэкономично.
Различают влагу внешнюю WBH и внутреннюю, или гигроскопическую Wnirp. Они вместе составляют общую, или рабочую, влагу Wp. Внешняя влага попадает в топливо в процессе его добычи, транспортирования и хранения. Эта влага может быть сравнительно легко удалена из топлива высушиванием. Внутренняя же влага связана с органическими веществами топлива и его минеральными примесями. В жидком топливе содержится только внешняя влага в капельножидком состоянии и в виде эмульсии. Содержание влаги в топливе колеблется от долей процента в жидком топливе до 30% в бурых углях и до 50% и свыше в сырых дровах и свежедобытом торфе.
В лабораториях обычно определяют гигроскопическую влажность топлива, которая также носит название влаги аналитической пробы Wa. Определение влаги Wa в угле производится в соответствии с ГОСТ 11014—70. Сущность метода определения содержания гигроскопической влаги заключается в высушивании при температуре 10Б—110°С в сушильном шкафу навески воздушно-сухой аналитической пробы угля, содержание влаги в которой доведено до равновесного состояния с окружающей средой при относительной влажности воздуха 60+2% и температуре 20±5°С.
По убыли веса пробы после высушивания судят о содержании влаги. Ее величину выражают в процентах от веса аналитической пробы.
http://gazogenerator.com/toplivo/sostav.html
2.3. Процесс горения легко управляем
Горе́ние — физико-химический процесс превращения компонентов горючей смеси в продукты сгорания с выделением теплового излучения, света и лучистой энергии. Приближенно можно описать природу горения как бурно идущее окисление.
2.4. Продукты сгорания легко удаляются из зоны горения и не наносят вреда окружающей среде.
В бенгальских огнях продукты горения не удаляются из зоны горения
Важность удаления для своевременного обновления горючей смеси
0,5 пг/м³ - ПДК на диоксины (соединения хлора с кислородом) в атмосфере
33 мг/м³ - ПДК на удушающий газ CO