Характеристика топлива

Основные определения. Классификация

Топливо

Топливо – вещество, выделяемое при определённых условиях большое количество тепловой энергии, которую в зависимости от технических и экономических показателей используют в различных теплотехнических устройствах.

Топливо можно разделить на две основные группы: горючее и расщепляющееся. Горючее – топливо, которое выделяет необходимое количество теплоты при взаимодействии с другим веществом (окислителем).

Расщепляющееся – топливо, которое выделяет необходимое количество теплоты в результате расщепления при определённых условиях молекул его вещества с одновременным образованием молекул других химических элементов.

Горючее топливо делится на органическое и неорганическое. Органическое топливо включает углеводородные химические соединения,углерод и водород, а также их смеси.

Неорганическим топливом являются неорганические вещества и их композиции, которые при взаимодействии с окислителем выделяют большое количество теплоты (Al, Mg, Fe,...).

Органическое топливо различают по способу получения: естественное (ископаемое, природное), искусственное. Естественное – топливо, используемое без переработки, накопленное в недрах земли: уголь, торф, природный газ.

Искусственное – топливо, полученное при переработке естественного, в свою очередь делится на: композиционное – механическая смесь горючих, а горючих и негорючих веществ, обладающих новыми теплотехническими свойствами по сравнению с исходными (топливные суспензии, эмульсии, брикеты, гранулы).

Синтетическое топливо – продукт термохимической переработки горючих веществ (продукты переработки нефти, газ из угля).

Состав топлива (элементарный состав)- это процентное содержание элементов в общем химическом составе топлива.

Топливо в том виде, в каком оно подаётся для сжигания, называют рабочим (индекс р или r).

C^r+ H^r+ S^r_S+ O^r+ A^r+ N^r+ W^r_t=100%

При полном удалении влаги – сухая масса топлива:

C^с+ H^с+ S^с_S+ O^с+ A^с+ N^с =100%

В топливе сера (S^r_S) содержится в сульфатных соединениях (не горючая часть), в соединении с железом (колчеданная (S_К) и органическая сера S_О, участвующие в горении).

S_S= S_С+ S_ОР+ S_К= S_С+ S_ОР+К

Удалив из топлива сульфатную серу и золу, получают горючую массу топлива

C^r+ H^r+ S_ОР+К+ O^r+ N^r =100%

Удалив колчеданную серу, получают органическую массу топлива

C^О+ H^О+ S_О+ O^О+ N^О=100%

Теплота сгорания топлива Q [кДж/(м³)кг] - это теплота реакции горения топлива,т.е, то количество теплоты,которое выделяется при полном сгорании 1 кг или 1 м³ топлива и при охлаждении продуктов горения до начальной температуры процесса.

Различают низшую и высшую теплоту сгорания (Q^P_i) Q^P_H и Q^P_В(Q^P_S).

Если при полном сгорании 1кг или 1 м³ топлива образовавшиеся водяные пары конденсируются (учитывается теплота конденсации Q), то выделившееся количество теплоты – высшая теплота сгорания; если не конденсируются – низшая теплота сгорания.

Q^P_H= Q^P_В- Q,

Приведенные характеристики топлива, которые характеризуют уровень удельных образований – Н₂О, золы и SO₂, влияющих на эффективность работы ТГУ.

W^П= (W^R_t*10³)/ Q^P_H; A^П= (A^R_t*10³)/ Q^P_H; S^П= (S^R_t*10³)/ Q^P_H; [(кг %)/кДж]

Тепловой эквивалент топлива.

В ряде стран тепловым эквивалентом топлива служит единица “условного топлива “ имеющая расчётную теплоту сгорания 29 308 кДж/кг.у.т. Тогда для подсчёта реального топлива в условное используют тепловой эквивалент в кг у.т./кг.

Э = Q^P_H/29 308; (уголь – 0,718; нефть – 1,43; газ – 1,17 –1,2; сланец – 0,3)

При введении СИ тепловой эквивалент топлива стали рассчитывать в единицах выделенной энергии (МВт ч)

1 т.у.т.= 29,308 ГДж = 8,141 МВт.ч.