Топливо и способы его сжигания

На прак­ти­ке ис­поль­зу­ют топ­ли­во трех видов: твер­дое, жид­кое и га­зо­об­раз­ное.

К твер­дым видам топ­ли­ва от­но­сят ан­тра­цит, ка­мен­ный уголь, бурый уголь, го­рю­чие слан­цы, торф, дрова.

Рис. 1. Виды твер­до­го топ­ли­ва

При сго­ра­нии топ­ли­ва в кис­ло­ро­де или на воз­ду­хе вы­де­ля­ет­ся боль­шое ко­ли­че­ство теп­ло­ты. Ко­ли­че­ством вы­де­ля­е­мой при сго­ра­нии теп­ло­ты опре­де­ля­ет­ся ка­че­ство топ­ли­ва.

Теп­ло­та из­ме­ря­ет­ся в Джо­у­лях (Дж), а чаще в ки­лод­жо­у­лях (кДж), т.к. ее зна­че­ние ве­ли­ко. Теп­ло­твор­ной спо­соб­но­стью топ­ли­ва на­зы­ва­ют ко­ли­че­ство теп­ло­ты в кДж, вы­де­ля­е­мое при сго­ра­нии 1 кг топ­ли­ва. Чем бо­га­че топ­ли­во хи­ми­че­ским эле­мен­том уг­ле­ро­дом, тем выше его теп­ло­твор­ная спо­соб­ность.

Ис­ко­па­е­мые угли ис­поль­зу­ют не толь­ко в ка­че­стве топ­ли­ва. При­мер­но ¼ углей на­гре­ва­ют без до­сту­па воз­ду­ха, по­лу­чая при этом кокс и дру­гие ве­ще­ства, ко­то­рые ис­поль­зу­ют для про­из­вод­ства пласт­масс, кра­си­те­лей, ле­кар­ствен­ных ве­ществ и дру­го­го.

К жид­ко­му топ­ли­ву от­но­сят­ся про­дук­ты пе­ре­ра­бот­ки нефти: бен­зин, ке­ро­син, мазут и дру­гие. Эти виды топ­ли­ва об­ла­да­ют вы­со­кой теп­ло­твор­ной спо­соб­но­стью.

Рис. 2. Виды жид­ко­го топ­ли­ва

Га­зо­об­раз­ное топ­ли­во – это, в ос­нов­ном, при­род­ный газ и по­пут­ный неф­тя­ной газ. Ос­нов­ным ком­по­нен­том этих газов яв­ля­ет­ся метан СН₄. В при­род­ном газе со­дер­жа­ние ме­та­на до­хо­дит до 95 об.%

Га­зо­об­раз­ное топ­ли­во имеет ряд пре­иму­ществ перед твер­дым топ­ли­вом:

1) эко­но­ми­че­ски более вы­год­на до­бы­ча и транс­пор­ти­ров­ка;

2) упро­ща­ет­ся устрой­ство топок и управ­ле­ние про­цес­сом го­ре­ния;

3) до­сти­га­ет­ся более пол­ное и ра­ци­о­наль­ное сжи­га­ние топ­ли­ва;

4) умень­ша­ет­ся за­гряз­не­ние окру­жа­ю­щей среды.

2. Технологические принципы сжигания топлива

Рас­смот­рим ос­нов­ные прин­ци­пы сжи­га­ния топ­ли­ва. В про­мыш­лен­но­сти твер­дое топ­ли­во сжи­га­ют в печах непре­рыв­но­го дей­ствия. Т.к. ско­рость ре­ак­ций, в ко­то­рых участ­ву­ют твер­дые ве­ще­ства, за­ви­сит от пло­ща­ди их по­верх­но­сти, а по­след­няя – от сте­пе­ни из­мель­че­ния ве­ществ, то в целях более ра­ци­о­наль­но­го сжи­га­ния со­ору­жа­ют­ся печи, в ко­то­рых твер­дое топ­ли­во можно сжечь в пы­ле­об­раз­ном со­сто­я­нии.

По­доб­ным об­ра­зом сжи­га­ют и жид­кое топ­ли­во. Для сжи­га­ния га­зо­об­раз­но­го топ­ли­ва слу­жат осо­бые ке­ра­ми­че­ские печи, в ко­то­рых го­рю­чий газ и необ­хо­ди­мое ко­ли­че­ство воз­ду­ха по­да­ют­ся в мель­чай­шие ка­на­лы, где про­ис­хо­дит сго­ра­ние.

 3. Экологический аспект

В про­цес­се сго­ра­ния топ­ли­ва об­ра­зу­ет­ся много вред­ных для окру­жа­ю­щей среды со­еди­не­ний. Даже об­ра­зу­ю­щий­ся уг­ле­кис­лый газ не так без­вре­ден, как может по­ка­зать­ся на пер­вый взгляд.

В про­цес­се сжи­га­ния бен­зи­на, угля, при­род­но­го газа и дру­гих видов топ­ли­ва в ат­мо­сфе­ру вы­де­ля­ет­ся огром­ное ко­ли­че­ство уг­ле­кис­ло­го газа СО₂, что вле­чет за собой эко­ло­ги­че­ские из­ме­не­ния. Дело в том, что уг­ле­кис­лый газ спо­со­бен по­гло­щать от­ра­жен­ную от по­верх­но­сти Земли теп­ло­ту и в то же время про­пус­кать сол­неч­ное из­лу­че­ние. В ре­зуль­та­те про­ис­хо­дит на­гре­ва­ние ниж­них слоев ат­мо­сфе­ры, что при­во­дит к по­вы­ше­нию сред­не­го­до­вой тем­пе­ра­ту­ры. Можно срав­нить про­ис­хо­дя­щий про­цесс с на­гре­ва­ни­ем воз­ду­ха в пар­ни­ке. От­сю­да и на­зва­ние – «пар­ни­ко­вый эф­фект». По­след­ствия гло­баль­но­го по­теп­ле­ния кли­ма­та могут быть са­мы­ми пла­чев­ны­ми – это по­вы­ше­ние уров­ня Ми­ро­во­го оке­а­на вслед­ствие та­я­ния лед­ни­ков и за­топ­ле­ние части суши.

В про­мыш­лен­ных рай­о­нах в воз­дух по­па­да­ют и дру­гие при­ме­си, на­при­мер, оксид серы(IV), ок­си­ды азота и пыль. Для борь­бы с за­гряз­ни­те­ля­ми воз­ду­ха на ды­мо­хо­дах уста­нав­ли­ва­ют спе­ци­аль­ные филь­тры – по­гло­ти­те­ли вред­ных газов, в го­ро­дах куль­ти­ви­ру­ют зе­ле­ные на­саж­де­ния.

Также эф­фек­тив­ны мощ­ные со­ору­же­ния на за­во­дах, в метро и т.д., ко­то­рые не толь­ко очи­ща­ют воз­дух от пыли, бак­те­рий и вред­ных при­ме­сей, но и обо­га­ща­ют его кис­ло­ро­дом.

Рис. 3. Вен­ти­ля­ци­он­ная шахта метро