Тепловую ценность газообразного топлива представляют метан и более тяжелые углеводороды. Окись углерода при сгорании выделяет незначительное количество теплоты

Таблица 1

Общая классификация топлив

Агрегатное состояние	Происхождение топлива
Естественное	Искусственное
Жидкое	Нефть	Бензин, керосин, дизельное топливо, мазут, спирт, бензол, смолы (каменноугольная, торфяная, сланцевая)
Газообраз- ное	Природный и нефтепромысловый	Генераторный, водяной, светильный, коксовый, полукоксовый, доменный, нефтеперерабатывающих заводов газы
Твердое	Ископаемые угли, горючие сланцы, торф, дрова	Каменноугольные кокс и полукокс, брикетированное и пылевидное топливо, древесный уголь

Топливо состоит из горючей и негорючей частей. Горючая часть топлива представляет собой совокупность различных органических соединений, в которые входят углерод, водород, кислород, азот, сера. Негорючая часть (балласт) состоит из минеральных примесей включающих золу и влагу.

Углерод С - основная горючая часть топлива. С увеличением его содержания тепловая ценность топлива повышается. Для различных топлив содержание углерода составляет от 50 до 97 %.

Водород Н является второй по значимости горючей составляющей топлива. Содержание водорода в топливе достигает 25%. Однако, при сгорании водорода выделяется в четыре раза больше теплоты, чем при сгорании углерода.

Кислород О, входящий в состав топлива, не горит и не выделяет теплоты, поэтому является внутренним балластом топлива. Его содержание в зависимости от вида топлива колеблется от 0,5 до 43 %.

Азот N не горит и является внутренним балластом топлива. Содержание его в жидком и твердом видах топлива не велико и составляет 0,5 - 1,5%.

Сера S, при сгорании которой выделяется определенное количество теплоты, является весьма нежелательной составной частью топлива, так как продукты его сгорания - сернистый SO₂ и серный SО₃ ангидриды вызывают сильную газовую или жидкостную коррозию металлических поверхностей. Содержание серы твердом топливе до 8 %, а в нефти от 0,1 до 4 %.

Зола А представляет собой негорючий твердый компонент, количество которого определяют после полного сгорания топлива. Она является нежелательной и даже вредной примесью, так как в ее присутствии усиливаются абразивные износы, усложняется эксплуатация различных агрегатов. Топливо с высоким содержанием золы имеет низкую теплоту сгорания и воспламенения.

Влага W является весьма нежелательной примесью топлива, так как, отбирая часть теплоты на испарение, снижает теплоту и температуру сгорания топлива, усложняет эксплуатацию установок (особенно в зимнее время), способствует коррозии.

Минеральные примеси (золу и влагу) принято подразделять на внешние и внутренние. Первые попадают в топливо из окружающей среды при его добыче, транспортировке или хранений, а вторые входят в его химический состав.

Топливо, которое поступает к потребителю в естественном состоянии, и содержит, кроме горючей части, золу и влагу, называется рабочим. Для определения сухой массы топлива его высушивают при температуре 105°С для удаления влаги.

Состав газообразных топлив весьма разнообразен: горючая часть его включает водород Н, окись углерода СО, метан СН₄ и другие газообразные углеводороды (CnHm) с числом углеводородных атомов до 4 включительно.

Балластную часть газообразных топлив составляют негорючие газы - азот N, углекислый СО₂ и сернистый SО₂, кислород О₂ и пары воды Н₂O.

1.2. Теплота сгорания топлива

Теплота сгорания топлива является его основной качественной характеристикой.

Для характеристики различных видов топлив служит удельная теплота сгорания, которая представляет собой количество теплоты, выделяемое при полном сгорании единицы массы (кДж/кг) или объёма (кДж/м³) при нормальных условиях. Различают теплоту высшую Q_В и низшую Q_Н. В высшею теплоту сгорания топлива входит количество теплоты, которое может быть выделено при конденсации водяных паров, находящихся в продуктах сгорания, а в низшую теплоту это количество не входит.

Теплоту сгорания жидкого и твердого топлива вычисляют по формуле Д.И. Менделеева. Высшее рабочее удельное количество теплоты сгорания определяют по формуле:

Q_B=339C+1256H-109(O-S). (1)

Низшее рабочее удельное количество теплоты сгорания топлива определяется выражением:

Q_H=Q_B-25(9H+W). (2)

В указанных формулах содержание химических элементов выражается в процентах.

Вычитаемое 25(9H+W) представляет собой удельное количество теплоты, которое затрачивается на превращение в пар влаги, выделяющейся при сгорании топлива.

Высшее объемное количество теплоты сгорания газообразного топлива в расчете

на сухую массу может быть определенно по формуле:

Q^Св=398СН₄+700С₂Н₆+995С₃Н₈+1285С₄Н₁₀+1575С₅Н₁₂+126,5СО+127,5Н₂+257Н₂S, (3)

а ее низшее объемное количество:

Q^Сн=358СН₄+640С₂Н₆+915С₃Н₈+1190С₄Н₁₀+1465С₅Н₁₂+126,5СО++107,5Н₂+234Н₂S. (4)

Теплоту сгорания определяют также опытным путем, сжигая определенное количество топлива в специальных приборах (калориметрах). Теплоту сгорания оценивают по повышению температуры воды в калориметре.

Для сравнения топлив введено понятие «условное топливо». За единицу такого топлива принято топливо, которое при полном сгорании 1 кг или 1м³ выделяет 29307,6 кДж. Чтобы перевести любое топливо в условное и потом сравнить его с другими, нужно теплоту сгорания данного топлива разделить на теплоту сгорания условного топлива.

Полученное число представляет собой калорийный (топливный) эквивалент данного топлива и показывает, во сколько раз реальное топливо выделяет больше или меньше теплоты по сравнению с условным (табл 2).