1.3. Характеристики отдельных видов топлива

Характеристики видов топлива находятся в зависимости от химичес­кого возраста этих топлив.

Торф. Самый молодой вид топлива, Энергетические установки сжигают преимущественно фрезерный торф, получаемый путем срезания с поверхности тонкого слоя фрезами. Фрезерный торф имеет высокую влажность рабочей массы (W^Р до 50% и более) и в связи с этим довольно низкую теплоту сгорания Q^Р_Н=8,5 10³ кДж/кг. Но как молодое топливо торф - большим выходом летучих веществ (V = 70%), что позволяет успешно его сжигать в пылевидном состоянии. Из-за большой влажности, соответственно низкой теплотворной способности его перевозки на даль­ние расстояния нерентабельны, и торф используется как местное сырье.

Бурые угли по содержанию влаги в рабочей массе делятся на три группы: сильно влажные (W^P >40%), повышенно влажные (W^P =30-40%); влажные (W^P < 30 %). Кроме большой влажности, бурые угли имеют высокую зольность. Внешний балласт (W^P + А^р) составляет почти половину массы топлива. В связи с этим бурый уголь имеет невысокую теплоту сгорания (6,7-17 кДж/кг), поэтому дальние перевозки нерациональны. Большой выход летучих веществ (40-55 %) обеспечивает высокоэкономичное сжигание этих углей в виде подсушенной пыли вблизи места добычи

Каменные углиобъединяют большое количество углей различного химического возраста. Молодые каменные угли по выходу летучих ве­ществ близки к бурым углям (V = 35-40 %), но имеют меньшую влаж­ность и зольность, что заметно увеличивает их теплоту сгорания (19-20)*10³кДж/кг). Средняя по возрасту группа углей имеетV^Г= 17-35%, отличаются пониженной зольностью А^Р= 25-30%. В связи с этим их теп­лота сгорания выше, чем у молодых углей (20-25*10³кДж/кг). Бо­лее старые по возрасту угли имеют малую влажность (5-8 %), невы­сокую зольность (Ар = 14-17 %) и соответственно высокую теплотвор­ную способность (25-27)*10³кДж/кг). Низкий выход летучих веществ (9-16 %) затрудняет их воспламенение к топках и поэтому они являются хорошим сырьем для получения кокса, то есть являются сырьем для коксохимической промышленности.

Полуантрациты и антрациты— это наиболее старые угли с низ­ким выходом летучих веществ, низкой влажностью и зольностью. Также являются хорошим сырьем для коксохимической и металлургической промышленности.

Нефть — горючая маслянистая жидкость является важнейшим полез­ным ископаемым. Нефть образуется вместе с газообразными углеводоро­дами на глубинах 1,2—2 км.

Нефть состоит из различных углеводородов (алканов, циклоалканов, аренов — ароматических углеводородов) и соединений, содержащих, помимо углеводорода и водорода, кислородные, сернистые и азотистые соединения.

Алканы (парафиновый ряд) характеризуется соотношением углеро­да и водород. Родоначальником рода является метан СН₄. Уг­леводороды этого ряда от СН4 до С₄Н₁₀ составляют газообразную часть, от С₅Н_|2 до С ₇Н_Э6 — жидкости и С_]вН_1а и выше твердая фракция, которая в нефти находится в растворенном состоянии.

Циклоны (нафтеновый род) имеют соотношение между углеродом и водородом согласно С_пН_гп. Простейшим углеводородом этого ряда явля­ется этилен С₂Н_4.

Арены (ароматический ряд углеводородов) — органические углево­дороды, характеризуемые соотношением между углеродом и водородом как С_n Н_n . Простейшим и наиболее ценным представителем этого ряда является бензол C₆H₆.

Углеводородный состав нефти не является стабильным. Во фракциях отдельных нефтей преобладают нафтеновые углероды, в других парафи­новые. Содержание ароматических углеводородов колеблется в незначи­тельных количествах. Наибольшим содержанием ароматических углево­дородов отличаются фракции высокосернистых нефтей.

Масляные дистилляты иногда значительно различаются по угле­водородному составу.

Кислородные соединения содержатся в виде асфальто-смолистых ве­ществ, состоящих из асфальтов и смол.

Начало кипения нефти обычно выше 28 °С. Температура застывания колеблется от +30 до -60 °С и зависит в основном от содержания парафи­на. Чем его больше, тем выше температура застывания. Плотность нефти колеблется в достаточно широких пределах — от весьма легкой (0,65— 0,7 г/см¹) до весьма тяжелой (0,98—1,05 г/см³).

В целом говорить о «среднем» составе нефти можно только условно. Менее всего колеблется элементарный состав: 82—87 % С; 11—15 % Н; 0,05—0,35, редко до 0,7 % О; 0,001—5,3 % S; 0,001—1,8 %N.

Основу технологической классификации нефти составляют следующие характеристики: |

• содержание серы (класс I — малосернистые нефти, включающие до 0,5 % S; класс II — сернистые с 0,5—2 % S; класс Ш высоко­сернистые нефти, включающие свыше 2 %S);

• потенциальное содержание моторных топлив (тип Т₁ — нефти, в которых указанных фракций не меньше 45 %; тип Т₂ — 30—44,9% и тип Т₃ — меньше 30 %);

• потенциальное содержание масел

• качество масел (подгруппа И₁ — нефти с индексом вязкости масел больше 85, подгруппа И₂ — нефти с индексом вязкости 40—85); .

• содержание парафина в нефти и возможность получения реак­тивных, дизельных зимних или летних топлив (П₁ — нефти с со­держанием парафина не выше 1,5%; П₂ — нефти с 1,51—б % па­рафина; П₃ — нефти с содержанием парафина больше б %).

Сочетание вышеперечисленных компонентов и составляет шифр тех­нологической классификации нефти.

Технологическая классификация используется для сортировки нефти при выборе предприятий для ее переработки, учета качества при плани­ровании добычи и переработки, при проектировании новых заводов.

Мазут.К техническим характеристикам жидкого топлива относятся вяз­кость и температура вспышки. Вязкость мазута положена в основу его мар­кировки. Она измеряется при определенных стандартных температурах как отношение времени вытекания через стандартное отверстие мазута и такого же количества воды и определяется в градусах условной вязкости

С повышением температуры вязкость мазута уменьшается. Для тонкого распыления в форсунках горелок требуется подогрев мазута до 100— 120 ⁰С. В баках мазут подогревается до 80⁰С. Дальнейший подогрев осуществляется в специальных паровых подогревателях, где в целях проти­вопожарной безопасности должна соблюдаться герметизация.

Температура вспышка мазута составляет 135-240 °С в зависимости от его вязкости. Теплота сгорания Q^P_H= 40 • 10³кДж/кг.

Газы.В качестве газового топлива используют преимущественно при­родный (естественный) горючий газ. В значительно меньших масштабах, главным образом в промышленной энергетике, находят применение различные виды искусственных (производных) горючих газов.

Природный газ подразделяется на газы природные горючие и газы нефтяные попутные.

Попутный газ (нефтепромысловый) получают при разработке нефтя­ных месторождений. Количество газов (в м³), приходящихся на 1 т добы­той нефти (т.н. газовый фактор), зависит от условий формирования и залегания нефтяных месторождений и может изменяться от 1 —2 до несколь­ких тысяч м³/т нефти.

Месторождения, содержащие только газовое топливо, в зависимости от состава последнего делят на газоконденсатные и чисто газовые.

Газовое топливо представляет собой смесь нескольких индивидуаль­ных газов.

Природные газы преимущественно содержат метан (СН₄) и его гомо­логи (этан С₂Н₆, пропан С₃Н₈, бутан С₄Н₁₀ и др.). В них также присутству­ют углекислый газ, азот, сероводород и др.

Газ чисто газовых месторождений состоит почти из одного метана. Этан и пропан содержатся в общем объеме в незначительных количествах, другие углеводороды и прочие газы практически отсутствуют. При таком составе (содержание гомологов менее 50 г/м³) газ называют бедным или тощим.

Газ газоконденсатных месторождений помимо метана содержит значи­тельное количество высших углеводородов, главным образом пропан и бу­тан. Газ с высоким содержанием гомологов называют богатым или жирным.

Газы нефтяные попутные содержат в значительных количествах го­мологи, в том числе высокомолекулярные предельные углеводороды. Кроме того, в них присутствуют пары воды, углекислый газ, азот, серово­дород, редкие газы — гелий, аргон.

Природные газы — это высокоэкономичное энергетическое топливо, имеющее высокую теплоту сгорания (130 -10³ кДж/кг и выше).

Искусственные газы содержат больше негорючих компонентов (бал­ласта). Газы коксовых печей содержат до 57 % водорода, 22 % метана, около 7 % окиси углерода. Остальное — балластные газы. Теплота сгора­ния коксового газа около 17*10³кДж/кг.

Доменный газ содержит около 30 % горючих компонентов, остальное - балласт. Поэтому теплота сгорания доменного газа низкая и немного превышает 4- 10³ кДж/кг условного топлива.