Реферат на тему:


Воспользуйтесь поиском к примеру Реферат        Грубый поиск Точный поиск






Загрузка...

Реферат на тему:

Сожжение горючих ископаемых

Горючие ископаемые, сжигаются для производства тепла, называют топливом. В промышленности используют твердое, жидкое и газообразное топливо.

Топливо должно соответствовать следующим требованиям:

низкая стоимость добычи;

низкая стоимость транспорта;

удобство применения;

возможность использования с высоким коэффициентом полезного действия (КПД);

малое содержание вредных примесей.

Твердые и жидкие горючие ископаемые состоят, в основном, из углерода, водорода, кислорода, серы, азота, минеральных компонентов и влаги. Газообразное топливо характеризуется составом и количеством газов, входящих в него (метан, этан, пропан, бутан, оксид углерода, водород, бензол, сероводород и т.д.).

Топливо характеризуется несколькими основными теплотехническими показателями, главным из которых является теплота сгорания.

Процесс горения топлива заключается в полном или неполном окислении его углерода, водорода и серы с выделением определенного количества тепла. Количество тепла, выделяемое при полном сгорании 1 кг или 1 м3 топлива, называют теплотой его сгорания. Количество теплоты измеряется в тепловых единицах калориях. 1 кал соответствует количеству теплоты, необходимой для нагревания 1 г дистиллированной воды от 19,5 до 20,5 0С при 760 мм рт. ст. Поскольку теплота является видом энергии, способной выполнять работу, то она в системе СИ выражается общей для всех видов энергии единицей - Джоулем (Дж), который равен произведению силы 1 Н на пути 1 м. 1кал = 4,1868 Дж "4,19 Дж .

Высшая теплота сгорания - количество тепла, выделяемое при полном сгорании 1 кг или 1 м3 рабочего топлива при условии, что водород, содержащийся в нем сгорает с образованием воды.

Низшая теплота сгорания - количество тепла, выделяемое 1 кг 1м3 рабочего топлива, с учетом сгорания водорода в водяной пар и испарения влаги, топлива.

Низшая теплота сгорания отличается от высшей на количество тепла, затрачиваемое на испарение влаги, Содержащаяся в топливе и образуется при сгорании водорода

ккал / кг = кДж / кг

где WP и HP данные в% по весу.

низшую теплоту сгорания используют для подсчета потребности в топливе и его стоимости, при составлении тепловых балансов и определении КПД установок, использующих топливо. Для сравнения различных видов топлива и подсчета потребности в топливе введено понятие об условном топливо. Условное топливо характеризуется ниже теплотой сгорания, равной 7000 ккал / кг или 29330 кДж / кг.

Определение теплоты сгорания топлива основано на сжигании его навески в кислороде и поглощении тепла, выделившегося водой в калориметре. Сжигания топлива осуществляется в калориметрической бомбе, которая представляет собой цилиндрическую толстостенную стальную стакан вместимостью около 300 мл с стальной завинчивающейся крышкой на плотную резь.

В зависимости от вида топлива его сжигают по одному из указанных ниже способов.

Торф, бурый, каменный уголь и другие виды топлива, подвергающихся брикетированию, сжигают в виде брикетов.

Топливо с зольностью более 35% и небрекетоване (антрацит, каменный уголь, кокс и др.) Сжигают в виде порошка.

Мазут и другие тяжелые углеводороды наливают непосредственно в чашечку для сжигания.

Легкие нефтепродукты сжигают в специальной чашечке из нержавеющей стали, которая сверху заклеивается специально приготовленной колодиевою пленкой.

Определение теплоты сгорания газа проводят в самоущильнений калориметрической бомбе, в которой 300 мл газа смешивают с шестикратным объемом кислорода и сжигают при давлении 0,8 МПа.

При сжигании топлива в калориметрической бомбе в атмосфере кислорода под давлением происходит окисление серы в SO2, как это имеет место при сжигании на воздухе, а в SO3, которое создает с водой кислоту H2SO4. Кроме того, азот топлива сгорает в атмосфере кислорода в присутствии воды в HNO3.

При подсчете высшей теплоты сгорания с теплоты сгорания в бомбе Qб отнимают теплоту образования серной и азотной кислот.

Теплотехнические свойства палива характеризуются также такими параметрами как максимальная энтальпия (теплосодержание) продуктов сгорания и жаропродуктивнисть.

Максимальная энтальпия Iс.г сухих газов - это низшая теплота сгорания, отнесенная к 1 м3 продуктов полного сгорания, полученных при сжигании топлива в теоретически необходимом объеме воздуха, не содержащих водяного пара

, кДж / м3.

где: Vс.г. - количество продуктов сгорания сухих газов, м3.

Значение максимальной энтальпии сухих газов (табл. 2.23) колеблется от 3352 до 4190 кДж / м3 сухих продуктов сгорания.

Максимальная энтальпия (теплосодержание) продуктов сгорания Iг - это низшая теплота сгорания, отнесенная к 1 м3 продуктов полного сгорания, полученных при сжигании топлива в теоретически необходимом объеме воздуха и содержащие водяной пар

, кДж / м3.

где: V г. - количество продуктов сгорания влажных газов, м3.

Жаропродуктивнисть (tmax) - это максимальная температура, развивающаяся при полном сгорании топлива в теоретически необходимом объеме воздуха при температуре топлива и воздуха, равной 0 0С

, 0

где - объемная теплоемкость продуктов сгорания топлива в интервале температур от 0 до tmax, кДж / м3К.

Жаропродуктивнисть топлива определяет эффективность его применения в высокотемпературных процессах. Различают жаропродуктивнисть топлива, подсчитанное

а) без учета содержания влаги в воздухе и нагрева золы топлива tmax;

б) с учетом содержания в воздухе 1% влаги -;

в) с учетом содержания в воздухе 1% влаги, а также расплавления и нагрева минеральных веществ в топливе до температуры его горения -.

Отличие между величиной и tmax составляет около 30 0С. используют при подсчете температуры горения сланцев и высокозольных угля.

В зависимости от величины tmax топливо разделяют на две группы: высокой (tmax & gt; 2000 0С) и пониженной жаропродуктивности (tmax & lt; 2000 0С). К первой группе относят обогащенное топливо с малым содержанием влаги, жидкое топливо и газоподибне топливо с малым содержанием азота и двуокиси углерода, а ко второй - твердое топливо с высокой влажностью или очень высокой зольностью (горючие сланцы) и газообразное топливо с высоким содержанием азота и двуокиси углерода (доменный, воздушный, смешанный генераторный газы, газы подземной газификации) . В высокотемпературных процессах используется топливо первой группы, а в низкотемпературной области (паровые и водогрейные котлы, сушилки) используется и то, и другое топливо.

Соотношение объемов сухих продуктов полного сгорания в теоретически необходимом количестве воздуха и влажных продуктов (содержащих водяной пар), образующийся в результате сгорания водорода и испарения влаги, обозначают буквой В. Величину В используют в подсчетах тепла продуктов сгорания и потерь тепла с вытекающими газами. Значение В уменьшается с увеличением содержания в топливе водорода и влаги (таблица 2.23).

Таблица 2.23 - важнейший теплотехнические характеристики топлив

Топливо |

Hdaf,% |

Wp,% |

Ap,% | , МДж / м3 (газ), МДж / кг | , МДж / м3 (газ), МДж / кг | Жаропродукты-тивность tmax, ° С | Максимальная энтальпия Iг, кДж / м3 |

В

Водород

Природный газ

Сжиженный газ

Бензин

Керосин

Мазут

Дрова

Торф кусковой

Бурый уголь

Челябинское

Подмосковный

Александрийское

Каменный уголь

Длиннопламенный

Постное

Антрацит

Углерод | 100

25

18

15

14

11

6

6

5,2

5,0

6,0

5,5

4,2

1,8

0 | -

-

-

-

-

3

40

40

17

33

53

13

5

5

- | -

-

-

-

-

-

0,6

7,0

25,0

23,0

14,0

20,0

15,0

13,0

- | 12,8

39,8

100,6

44,0

43,2

40,6

10,2

10,7

15,8

10,5

С + О2 = СО2

12 кг 32 кг 44 кг

S + О2 = SО2

32 кг 32 кг 64 кг

Н2 + В = Н2О.

2 кг 16кг 18 кг

Количество кислорода воздуха, которое необходимо для полного сгорания 1 кг топлива, подсчитывают по формуле:

, кг / кг

количество сухого воздуха, необходимого для сгорания 1 кг топлива:

, кг / кг.

Объем воздуха, теоретически необходимого для сжигания 1 кг топлива составляет:

, м3 / кг.

Топливо конечно сжигают с некоторым избытком воздуха с целью обеспечения полноты сгорания. Отношение объема воздуха, поступающего из топку, к теоретически необходимого его количества называют коэффициентом расхода или избытка воздуха.

Суммарный объем продуктов сгорания, образующийся при полном сгорании топлива в стехиометрическом объеме воздуха составляет:

, м3 / кг

где, м3 / кг;

, м3 / кг;

, м3 / кг;

, м3 / кг.

Объемы кислорода, необходимого для сжигания газообразного топлива и продуктов сгорания, образующиеся подсчитывают на основе уравнений горения компонентов, входящих в состав топлива.

Объем кислорода, необходимый для сжигания 1 м3 газа определяют по формуле:

, м3 / м3.

Теоретический объем воздуха, необходимый для сжигания газа, подсчитывают с учетом содержания в воздухе 21% кислорода по объему

, м3 / м3.

Суммарный объем влаги продуктов полного сгорания при сжигании 1 м3 газообразного топлива:

, м3 / м3

дем3 / м3

, м3 / м3;

, М3 / м3

м3 / м3;

где СО, СН4 и т.д. - содержание в газе оксида углерода, сжигаемого метана и др. компонентов,% объем.;

d - содержание влаги в газе, г / м3;

a - коэффициент избытка воздуха;

1,6 - коэффициент, учитывающий наличие в воздухе 1% влаги (0,016 м3 на 1 м3 сухого воздуха).

Продукты полного сгорания топлива при сжигании его в стехиометрическом объеме воздуха состоят из СО2, SO2, H2O и N2. Соотношение между ними зависит от состава горючей массы топлива и содержания в нем балласта, который переходит в продукты сгорания, то есть Н2О в твердом и N2 и СО2 в газообразном топливе.

Таблица 2.24 Основные характеристики реакций горения и границы заполнения некоторых газов

Газ |

Формулы реакций с кислородом | Теплота сгорания, МДж / м3 | Расход воздуха для сжигания, м3 / м3 |

Температура воспламенения, ° С

Высшее |

нища

Водород

Оксид углерода

Метан

Этан

Пропан

Бутан

Пентан

Этилен

Пропилен

бутилен

Пентилен

Ацетилен | Н2 + 0,5О2 = Н2О

СО + 0,5О2 = СО2

СН4 + 2О2 = СО2 + 2Н2О

С2Н4 + 3,5О2 = 2СО2 + 3Н2О

С3Н8 + 5О2 = 3СО2 + 4Н2О

С4Н10 + 6,5О2 = 4СО2 + 5Н2О

С5Н12 + 8О2 = 5СО2 + 6Н2О

С2Н4 + 3О2 = 2СО2 + 2Н2О

С3Н6 + 4,5О2 = 3СО2 + 3Н2О

С4Н8 + 6,0О2 = 4СО2 + 4Н2О

С5Н10 + 7,5О2 = 5СО2 + 5Н2О

С2Н2 + 2,5О2 = 2СО2 + Н2О | 12,8

12,6

38,82

70,3

101,2

133,8

169,3

63,0

91,7

121,4

150,7

58,0 | 11,7

12,0

35,9

64,4

93,2

123,6

156,6

59,1

86,0

113,5

140,9

58,0 | 2,38

2,38

9,52

16,66

23,80

30,94

38,08

14,28

21,42

28,56

35,70

11,90 | 410

610

545

530

504

430

284

510

455

440

298

335

ЛИТЕРАТУРA

Саранчук В.И., Айруно А.Т., Ковалев к.е. Надмолекулярная организация, структура и свойства углей.- К.: Наукова думка.

Саранчук В.И., Бутузова Л.Ф., Минкова В.Н. Термохимическая деструкция бурых углей.- К.: Наукова думка, 1984.

Нестеренко Л.Л., Бирюков Ю.В., Лебедев В.А. Основы химии и физики горючих ископаемых.- К.: Вища шк., 1987.-359с.

Бухаркина Т.В., Дигуров Н.Г. Химия природных энергоносителей и углеродных материалов.-Москва, РХТУ им. Д.И. Менделеева,-1999.-195с.

Агроскин А. А., Глейбман В. Б. Теплофизика твердого топлива.-- М. Недра 1980.-- 256 с.

Глущенко И. М. Теоретические основы технологии твердых горючих ископаемых.-- К. : Вища шк. Головное изд-во, 1980.-- 255 с.

Еремин И. В., Лебедев В. В., Цикарев Д. А. Петрография и физические свойства углей. -- М. : Недра, 1980. -- 266 с.

Касаточкин В. И., Ларина Н. К. Строение и свойства природных углей.-- М : Недра, 1975.-- 159 с.

Раковский В. Е., Пигулееская Л. В. Химия и генезис торфа.--М. : Недра, 1978.--231 с.

Саранчук В. И. Окисление и самовозгорание угля.-- К. : Наук. думка, 1982.-- 166 с.

Стрептихеев А. А., Деревицкая В. А. Основы химии высокомолекулярных соединений.-- 3-е изд., перераб. и доп.-- М. : Химия, 1976.-- 436 с.

Загрузка...