Паливо, його види, склад. Теплотворна властивість палива

Паливом називають складні органічні сполуки, при згоранні яких виділяється значна кількість енергії. За фізичним станом па­ливо розподіляють на рідке, тверде та газоподібне. До твердого палива відносять дрова, торф, вугілля, сланці, до рідкого - продук­ти переробки нафти: бензин, керосин; до газоподібного - природ­ний та штучний гази. За способом одержання паливо розрізняють штучне та натуральне. Натуральне паливо зустрічається в природі у готовому для використання вигляді (дрова, торф, природний газ тощо). Штучне паливо отримують в результаті фізико-хімічних процесів, які здійснюються в промисловому виробництві (коксу­вання кам'яного вугілля, крекінг нафти).

Важливими характеристиками палива є: склад, теплота зго­рання, температура запалювання, вологість.

Елементарний склад твердого та рідкого палива можна визна­чити таким рівнянням:

Індекс "Р" означає робоче паливо, тобто паливо в тому ви­гляді, в якому воно поступає до топки.

Склад палива називають елементарним, тому що воно скла­дається із окремих, не сполучених між собою елементів. Частина елементів палива являється горючим, частина - баластним. До го­рючих елементів палива відносяться: вуглець С, водень Н, сірка 8. Вуглець - це основний горючий елемент, який визначає теплову цінність палива. В паливі вуглецю міститься 50-95%, тоді як водню 1-11%, горючої сірки 0-8%.

Кисень (О) не горить, але сприяє горінню горючих елементів палива. Азот (ЇМ) в процесі горіння не приймає участі. Наявність азоту в паливі знижує теплову цінність палива. Кисень та азот ство­рюють внутрішній баланс. Попіл та волога (А та XV) складають зовнішній баланс палива. Попіл представляє собою мінеральний залишок, отриманий при повному згоранні палива. Вміст у паливі попелу та вологи теж знижує теплову цінність.

Характеристика палива за складом його робочої маси являється не стійкою, оскільки для одного й того ж сорту палива в залеж­ності від способу його добування й зберігання вміст в ньому сірки, попелу й вологи може значно коливатись. Тому для характеристи­ки палива користуються складом, який перерахований на суху, го­рючу та органічну маси палива. Кожна з них має свій склад компо­нентів. Якщо із робочої маси усунути вологу, одержиться суха маса, попіл і вологу - горюча маса, а якщо усунути попіл, вологу та сірку, то одержиться органічна маса.

До складу рідкого та газоподібного палива входять головним чином вуглеводи: метан СН4, етан С2Щ та ін. В їх складі немає ні попелу, ні вологи.

Процес горіння палива оснований на хімічній реакції сполу­чення кисню повітря з горючими елементами палива. Внаслідок процесу горіння створюються нові продукти, які називаються про­дуктами згорання. Необхідною умовою горіння є нагрівання пали­ва до температури загорання.

Розрізняють повне та неповне згорання горючих елементів палива. При повному згоранні горючих елементів створюється го­рючий газ (угарний) та виділяється у вигляді сажі водень і вуглець. При неповному згоранні палива збільшуються витрати тепла з ви­хідними газами. Газ спалюють тільки в стані руху. Якщо суміш газу із повітрям знаходиться в спокої, то згорання її проходить миттєво, у вигляді вибуху.

Процес горіння повинен протікати таким чином, щоб у топці не було великого надлишку або недоліку повітря. Інакше ККД апа­рата буде знижуватись.

Важливою якісною характеристикою палива є його теплота згорання або теплотворна властивість палива. Теплотою згорання палива називають кількість тепла, яка виділяється при повному зго­ранні 1 дм² палива.

Теплота згорання різноманітних видів палива неоднакова, тому для співставлення різноманітних видів палива та вирішення питання про заміну одного виду палива іншим введено поняття "умовне паливо". Умовним називають таке паливо, теплота якого при зго­ранні складає 29,3 мДж/кг.