Состав и рабочая масса топлива

Общие сведения

СГОРАНИЯ

Глава 2. ТОПЛИВО И ПРОДУКТЫ

Топливом называется горючее вещество органического происхождения, которое экономически целесообразно сжигать с целью получения больших количеств теплоты. В зависимости от агрегатного состояния различают твердое, жидкое и газооб­разное топливо. Топливо бывает природным и искусственным. Природным называется топливо, которое используется без пред­варительной термической обработки (каменный уголь, горючие сланцы, нефть, газ и др.). Искусственным называется топливо, которое получается в результате термической обработки есте­ственных топлив (кокс, бензин, керосин и др.).

В настоящее время в судовых котлах используется искус­ственное жидкое топливо – мазут. Его получают из нефти в результате ее термической обработки – отгонки из нее бен­зина, бензола и масел. Мазут – это топливо углеводородного состава, содержащее малое количество золы, почти безводное. Качество мазута определяется его элементарным составом, вязкостью, температурой вспышки, воспламенения и застывания, плотностью и содержанием механических примесей.

В состав топлива органического происхождения входят: угле­род С, водород Н, сера S, азот N, кислород О, зола А и влага W. Элементарный состав топлива принято задавать в процентах по массе. Углерод, водород и сера являются горючими элемен­тами.

Углерод – наиболее ценная горючая составляющая топ­лива. В топливе его содержится 82–83% по массе; он обладает высокой теплотой сгорания.

Водород также очень ценная составляющая, но его в топ­ливе мало, всего 11–12%. При сгорании единицы массы водо­рода выделяется теплоты примерно в 4 раза больше, чем при сгорании единицы массы углерода.

Сера содержится в топливе в горючем и негорючем виде. Горючими являются органическая сера и колчеданная . Таким образом, для горючей серы можно записать . Негорючая сера находится в топливе в виде сульфатов и обо­значается _. Сульфаты – это соли серной кислоты (MgSО, CaSO₄), в которых сера находится в виде своего предельного окисла и поэтому гореть неспособна. Негорючую серу относят к золе.

Азот и кислород – негорючие элементы и содержатся в топливе в небольшом количестве. В сумме их содержание не превышает 1% по массе.

Зола – это негорючая минеральная часть топлива, которая получается в виде остатка после выгорания горючих элементов топлива. Содержание золы в мазутах невелико и не превышает 0,5%. Зола является ненужной частью топлива, его балластом. Кроме того, в процессе эксплуатации котлов она загрязняет поверхности нагрева и вызывает их коррозию.

Влага также балласт топлива и затрудняет его сжигание. Содержание влаги в мазутах достигает 2,5%. Влага в топливе может быть внешняя или внутренняя (гигроскопическая), вхо­дящая в структуру топлива. От внешней влаги можно освобо­диться, например, просушивая твердое топливо при комнатной температуре. Жидкое топливо освобождают от внешней влаги отстаиванием в цистернах, при этом топливо подогревают при­мерно до 50°С. От внутренней влаги топливо можно освободить методом сушки лабораторной пробы при температуре около 105°С до достижения постоянной массы пробы.

Топливо в том виде, в котором оно вводится в топку, назы­вают рабочим или рабочей массой. Его элементы обозначаются индексом «р» (рабочие) и выражаются в процентах по массе. Следовательно, для рабочей массы будет справедливым ра­венство

= 100%.

(2.1)

(здесь и далее символом обозначается горючая сера).

Рабочая масса топлива без влаги называется сухой массой. Если из сухой массы удалить золу, то оставшаяся беззольно-безводная масса образует горючую массу.