Різних видів палива

Акумулювання теплоти

Ефективним способом енергозбереження є акумулювання енергії, особливо в умовах розвитку альтернативної енергетики на базі відновлюваних джерел енергії.

Однією з причин, яка обмежує використання нетрадиційних джерел енергії, є нестабільність їх роботи. Це особливо стосується енергії сонячного випромінювання, і енергії вітру.

Тому, ефективними є системи акумулювання енергії, до них відносяться теплові акумулятори (ТА). Призначення теплового акумулятора (ТА) - забезпечення процесів накопичення, збереження і віддачі теплоти відповідно до вимог споживачів, визначає його конструктивні особливості і фізичні процеси, що відбуваються в теплоакумулюючих матеріалі.

Залежно від способу технічної реалізації, розрізняють ТА з прямим акумулюванням теплоти, - коли акумулює матеріал є одночасно і теплоносієм; і ТА з непрямим акумулюванням, - в яких процес відбувається в різних теплоакумулюючих і теплопередаючих середовищах. Використовують також системи, які включають обидва типи акумулювання теплоти.

Тема 2. Паливо, його види; фізично й хімічні особливості

Питання теми:

1. Паливо, його види; фізично й хімічні особливості

різних видів палива.

2. Класифікація різних видів палива.

3. Склад палива

4. Горіння палива

Паливом називаються горючі речовини, що спалюють із метою одержання теплоти. Горючі речовини, використовувані в якості палива, повинні задовольняти ряду вимог: вони повинні бути в більших запасах, мати відносно невелику вартість, містити якнайменше негорючих складових (особливо золи й води), легко загорятися, при горінні не повинні виділяти шкідливих продуктів.

По своєму агрегатному стані паливо розділяється на тверде, рідке й газоподібне. У залежності т способу одержання паливо буває природне й штучне. До природного твердого палива ставляться дрова, торф, бурі й кам'яні вугілля, антрацит, горючі сланці; до рідкого - сира нафта; до газоподібного - природний газ.

До штучного твердого палива ставляться деревне вугілля, кокс, напівкокс, торф'яні й кам'яновугільні брикети. Штучним рідким паливом є продукти переробки нафти - мазут, гас, бензин, солярове масло й т.д. До штучного газоподібного палива ставляться генераторний коксовий і доменний гази.

Всі види палива – як природні, так і штучні – є продуктами органічного походження. Поряд з ними великого значення набуває ядерне пальне. Виділюване при розпаді ядер ізотопів урану (U²³⁵, Pu²³⁹ і U²³⁹) кількість теплової енергії незмірно перевищує енергію, що виходить, при горінні звичайного палива. Однак по ряду технічних і економічних причин основним джерелом теплової енергії в цей час залишається паливо органічного походження.

Наиболее розповсюдженим є тверде паливо - кам'яні й бурі вугілля. На теплових станціях, у виробничо-опалювальних котельнях як паливо також використають природний газ і мазут. Крім того, їх застосовують для розпалювання казанів, що працюють на пилоподібному паливі, і як резерв.

Сполука палива. Паливо в тім виді, у якому воно подається для спалювання в котельню, називається робітником. У його сполуку входять вуглець ІЗ, водень Н, кисень ПРО, сірка S, азот N, зола А и волога W. Зміст цих елементів у паливі легко визначається хімічним аналізом у лабораторії. Робоча сполука палива по масі виражається рівністю:

C^r_t + H^r_t + O^r + N^r + S^r_t + A^r + W^r_t = 100 %.

Горючими елементами у твердому паливі є вуглець, водень і летуча сірка. Летуча (горюча) сірка становить лише частину сірки, що перебуває в паливі, а повна її кількість складається з летучої (горючої) сірки й сульфатної:

Сульфатна сірка в горінні не бере участь, так вона окислена й входить до складу золи палива у вигляді мінеральних сполук із залізом і кальцієм. Летуча (горюча) сірка , що є горючою речовиною, складається з органічної сірки , що входить до складу основного ядра палива (його материнської речовини), і колчеданної сірки , що перебуває в сполуці із залізом (Fe₂ – сірчаний колчедан):

Незважаючи на те, що сірка є горючим елементом палива й при горінні виділяє деяку кількість теплоти, присутність її досить небажано, тому що в результаті її горіння утвориться сірчистий газ, що, з'єднуючись із водяними парами димових газів, утворить сірчану кислоту, що викликає корозію поверхонь нагрівання казана. Крім того, сірчистий газ, потрапляючи з димовими газами в атмосферу, забруднює навколишнє середовище.

Вуглець і водень являють собою саму коштовну частину палива, тому що при їхньому згорянні виділяється значна кількість теплоти.

Волога й зола є небажаними складовими палива й виражають так званий зовнішній його баласт. Зміст вологи в деяких видах палива (наприклад, дровах і торфі) нерідко досягає 50 - 60 % і більше.

Зола (суміш різних негорючих мінеральних речовин) містить солі лужних і щелочноземельных металів, окисли кремнію, заліза, алюмінію, сульфатну сірку й ін. Сполука золи й зольність палива в цілому впливають на процес горіння. Легкоплавка зола викликає зашлаковывание палаючого шару палива, а також налипання розм'якшеної або розплавленої летучої золи на поверхнях нагрівання казанів (екранних і кип'ятильних трубах), що істотно погіршує теплообмін. Крім того, при високих температурах розплавлена зола може вступити в хімічну взаємодію з обмуровуванням, що викликає її швидке зношування.

Найбільшу зольність мають сланці, а найменшу - дрова й деревні відходи. У бурих і кам'яних вугіллях золи втримується 5 - 25 %. Газоподібне й рідке паливо містить незначна кількість золи.

Кисень і азот, що входять до складу палива, не беруть участь у процесі горіння й становлять внутрішній баласт палива. Азот є інертним газом; при горінні палива він виділяється у вільному стані й віддаляється із продуктами горіння. Зміст азоту у твердому паливі невелике (1 - 2 %). Значно більше в паливі втримується кисню (до 40 %).

Кількість палива, необхідного для потреб теплопостачання залежить від теплоти згоряння палива. Теплота згоряння палива характеризує кількість теплоти, у Джоулях, що виділяється при повнім згорянні 1 кг твердого або рідкого палива або 1 м³ газу при нормальних умовах (тиск 1013,3 Ппа, t= 0 ⁰С) виражається МДж/кг. Розрізняють нижчу Q_Н^Р і вищу Q_В^Р теплоту згоряння палива. Q_Н^Р менше Q_В^Р на кількість теплоти, що затрачається на випар води, що втримується в паливі. Умовним уважається паливо, нижча теплота згоряння якого дорівнює 29,3 Мдж/кг для твердого й рідкого палива.

Питання для самоконтролю:

1. Що таке паливо?

2. Як класифікується паливо по агрегатному стані.

3. Охарактеризуйте рідке паливо.

4. Охарактеризуйте газоподібне паливо.

5. Охарактеризуйте тверде паливо.

6. Назвіть сполуку палива.

7. Розкрийте поняття паливно-енергетичного комплексу України. Яка його структура?

Список літератури:

1. И.И. Павлов, М.Н. Федоров «Котельні установки й теплові мережі», стор. 20 - 28.

Дата добавления: 2014-01-07