Как же горит топливо

Горение любого топлива это процесс химической реакции окисления определенных веществ, сопровождающийся выделением тепловой энергии. В природе не так много химических элементов, которые при окислении выделяют энергию. К ним, прежде всего, относятся углерод, водород, сера, азот и их соединения.

Всякое топливо проходит цепочку технологических операций от момента добычи до выхода из котла тепловой электростанции в виде продуктов сгорания. Физико-химические преобразования его сопровождаются получением определенного количества энергии и выходом прогнозируемого количества различных газов, твердого шлака и золы (рис. 2.1).

Типичные экзотермические реакции горения топлива связаны с процессами окисления различных химических элементов. В табл. 2.6 представлены такие реакции, проходящие с тепловым эффектом. Там же даны количественные характеристики, как самих химических элементов, так и энергетических результатов реакций. Как видно из табл. 2.6, основными продуктами реакций являются углекислый газ СО₂ и водяной пар Н₂О, при соединении которого с окислами серы, азота и углерода образуются кислоты. Помимо вышеперечисленных реакций, идут реакции с образованием из азота, находящегося в топливе и в воздухе, привлекаемом к процессам окисления. Сера в топливе может быть не только в чистом виде, но и в составе колчедана и сульфата (например, ), который может образовываться из реакции с карбонатами при температурах . При t > 1000 ⁰С сульфаты, в свою очередь, разлагаются до окислов серы и кальция. Колчедан при >400 ⁰C окисляется с образованием окислов серы и железа.

б)

а)

Рис.2.1. Физико-химические преобразования твердого (а), жидкого и газообразного (б) топлива

Сложнее всего горит твердое топливо. В отличие от газообразного и жидкого твердое топливо несжимаемо. В процессе всего горения частицы твердого топлива не только не расширяются, но наоборот уменьшают свой объем. Поэтому, чтобы увеличить поверхность соприкосновения твердых горючих частиц с окислителем, твердое топливо приходится тщательно измельчать в специальных мельницах. Температура воспламенения большинства углеводородов равна 100¸250⁰С (табл.2.2), в то время как для коксового остатка, являющегося основой горения большинства углей, температура воспламенения не менее 750⁰С. Отсюда возникает необходимость более детально проанализировать возможности воспламенения и горения твердых топлив и, особенно, низкореакционных топлив.

Таблица 2.6

Дата добавления: 2017-02-01