Виды топлива

СОДЕРЖАНИЕ:

 

 

ВВЕДЕНИЕ2

1.Виды топлива  5

2.Общие характеристики8

   2.1 Состав топлива 8

2.2 Описание технологического процесса 12

2.3 Устройство ТСУ (топливо сжигающее устройства) 14

2.4 Применение топливо17

3.Условия хранения и  транспортирования твердого топлив20

4.Способы добычи ископаемого твердого топливо

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

         ВВЕДЕНИЕ

Твёрдое топливо — горючие вещества, основной составной частью которых является углерод. К твердому топливу относят каменный уголь и бурые угли, горючие сланцы, торф и древесину. Свойства топлива в значительной степени определяются его химическим составом — содержанием углерода, водорода, кислорода, азота и серы. Одинаковые количества топлива дают при сжигании различное количество теплоты. Поэтому для оценки качества топлива определяют его теплотворную способность, то есть наибольшее количество теплоты, выделяющееся при полном сгорании 1 кг топлива (наибольшая теплотворная способность у каменного угля). В основном твёрдое топливо применяют для получения теплоты и других видов энергии, которые затрачиваются на получение механической работы. Кроме того, из твёрдого топлива при его соответствующей обработке (перегонке) можно получить более 300 различных химических соединений. Большое значение имеет переработка бурого угля в ценные виды жидкого топлива — бензин и керосин.

В зависимости от способа обработки твердое топливо можно разделить на две группы: природное и очищенное. К природному твердому топливу относятся уголь, бурый уголь, торф, древесина и солома. Уголь и торф являются осадком, образующимся в результате распада и разложения растений в древние времена под воздействием высокого давления и недостатка кислорода.

Каменный уголь является наиболее древним природным минеральным топливом, распространенном во всем мире, залежи которого находят на разной глубине.

Бурый уголь образовался гораздо позднее и содержит древесные остатки. Содержание воды в буром угле составляет 45 – 60 %; добывается он, как правило, открытым способом. Бурый уголь имеет очень низкую энергетическую ценность и обычно не перевозится на большие расстояния.

Антрацит относится к старейшим по происхождению каменным углям, отличается большой твердостью, трудно загорается, горит коротким пламенем, хорошо выдерживает перегрузки и перевозки.

Торф образуется из разложившихся растений и воды; по этой причине он содержит большое количество влаги. Поэтому на поверхности большие пласты добытого торфа разрезаются на блоки, которые высушиваются перед сжиганием.

В Европе древесина используется в качестве сжигаемого топлива в основном только в виде отходов лесной и лесопильной промышленности, обычно в виде древесной стружки или древесных опилок. Древесный уголь представляет собой эти отходы, переработанные в углевыжигательных или других специальных печах.

Кокс производится из каменного и бурого угля и угольных смесей в особых печах при температуре приблизительно 12000С, при которой происходит их дегазация. Дегазацией называется процесс удаления газообразных компонентов из твердых материалов в герметичных нагревательных камерах, искусственное твёрдое топливо, получаемое при нагревании до высоких температур (950—11500C) без доступа воздуха природных топлив или продуктов их переработки. Основное количество кокса получают из каменного угля. Процесс коксования каменного угля был разработан отцом и сыном Абрахамом I и Абрахамом II Дерби в начале 18 века в Англии. Первая доменная плавка чугуна на коксе была осуществлена Абрахамом II Дерби в 1735 году в Коулбрукдейле. Данное событие имеет важное значение в истории металлургии железа, с него берёт начало вся современная технологическая структура чёрной металлургии.

Каменный уголь, брикеты бурого угля, кокс и древесный голь представляют собой очищенное твердое топливо. Брикеты изготавливаются из раздробленного и высушенного каменного или бурого угля в специальных прессах. Брикеты могут иметь различные формы.

Сжигаемые материалы должны пройти полный анализ, включающий в себя расчет необходимого для горения объема воздуха, определение объема выхлопных и отработанных газов, массы шлака и получаемого топлива. При оценке возможности применения установок для производства твердого топлива, необходимо определить, насколько они удовлетворяют экологическим требованиям, предъявляемым к таким печам в стране, где предполагается их использовать.

Еще наши далекие предки обогревались у костров. Огонь поддерживали дровами, и именно они, эти куски дерева, долгое время были основным видом топлива для человечества. При помощи дров жители Земли решали многие проблемы: обогревались, готовили пищу, даже начали плавить металлы (Правда, для этого дрова сначала превращали в древесный уголь). Но проходили столетия, людей на планете становилось все больше, а лесов – все меньше. И в 19 веке Англию – самую передовую промышленную страну того времени – постиг топливный кризис. Нужно было срочно искать им замену. Поиски, впрочем, были недолгими. О том, что прекрасно могут гореть также уголь и нефть, люди знали издавна. Правда, одно дело знать, а другое – использовать эти знания на практике. Ведь уголь и нефть надо искать, добывать. Да и топить ими тоже надо уметь. Скажем, уголь просто от спички как хворост не загорится. А обычные печи для нефти так и вообще не годятся. Но нужда всему научит. В той же Англии, а затем и в других странах мира со временем научились топить углем еще лучше, чем дровами. Конечно, это вовсе не значило, что о дровах тотчас забыли. Они ведь нужны даже для того, что бы разжечь уголь. А в тех местах, где лесов было в достатке, дрова по-прежнему широко использовались. Так, в России начала 20 века дрова давали более половины всей энергии, одну четвертую часть уголь, шестую - нефть.

В 1910 году, как свидетельствует статистика, большую часть топлива в мире составлял уже уголь – 65 %. За ним шли дрова, и на последнем месте стояла нефть. Ее доля в мировом топливном балансе составляла всего 3 %, а природный газ вообще не использовался. Еще через четверть века доля каменного угля снизилась до половины, в то время как доля нефти в топливном балансе возросла до 15 %. Во многих странах мира начали использовать и природный газ. И все же, невзирая на столь бурный рост угольной промышленности, она постепенно теряла лидирующее положение. В 70-е годы первое место в топливном балансе уверенно заняла нефть – около 35 %. Доля каменного угля снизилась до 30 %. На третьем месте оказался природный газ – около 20 %. Затем шли дрова – 10 %. Прочие источники энергии, в том числе электростанции на воде и на атомной энергии, давали всего 5 % энергии. В наши дни первые места занимают нефть и газ – они обеспечивают более две трети топливного баланса.

Почему так получилось? Ведь угля и сегодня предостаточно: его разведанные запасы составляют 1075 миллиардов тонн – 87,5 % всех топливных запасов планеты. А все дело в том, что нефть и газ более удобны в эксплуатации. Вот только один пример: уголь в топку бросали лопатами чумазые кочегары; жидкое же и газообразное топлива легко подавать при помощи насосов по трубам, а жечь – форсунками и горелками. Эти удобства особенно видны на транспорте. На сегодняшний день практически вся потребность в топливе судов и тепловозов, самолетов и автомобилей, тракторов и мотоциклов обеспечивается за счет нефти и газа. И такая тенденция, по всей вероятности, сохранится еще долго. Потому что нефть с газом горят лучше любого другого топлива. Так при сгорании 1 кг нефти выделяется 46 тысяч кДж, при сгорании 1м3 газа – около 38 тысяч кДж, в то время как 1 кг угля дает в лучшем случае только 29 тысяч кДж. Говоря другими словами, теплота сгорания нефти примерно в 1,5 раза выше, чем у угля, и в два с лишним раза превышает теплоту сгорания дров. И с этим тоже приходится считаться.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. ВИДЫ ТОПЛИВА 

 

Все существующие виды топлива разделяются на твердые, жидкие и газообразные. Для нагрева используется также тепловое действие электрического тока и пылевидное топливо. Некоторые группы топлива, в свою очередь, делятся на две подгруппы, из которых одна представляет собой топливо в том виде, в каком оно добывается, и это топливо называется естественным; другая подгруппа — топливо, которое получается путем переработки естественного топлива; это топливо называется искусственным.

Твердое топливо классифицируется:

а) естественное — дрова, каменный уголь, антрацит, торф;

б) искусственное — древесный уголь, кокс и пылевидное, которое получается из измельченных углей.

Жидкое топливо классифицируется:

а) естественное — нефть;

б) искусственное — бензин, керосин, мазут, смола.

Газообразное топливо классифицируется:

а) естественное — природный газ;

б) искусственное — генераторный газ, получаемый при газификации различных видов твердого топлива (торфа, дров, каменного угля), коксовальный, доменный, светильный и другие газы.

Все виды топлива состоят из одних и тех же элементов. Разница между видами топлива заключается в том, что эти элементы содержатся в топливе в различных количествах. Элементы, из которых состоит топливо, делятся на две группы. К первой группе относятся те элементы, которые горят сами или поддерживают горение. К таким элементам относятся углерод, водород и кислород. Ко второй группе элементов принадлежат те, которые сами не горят и не способствуют горению; к ним относятся азот и вода. Особо от названных элементов стоит сера. Она является горючим веществом и при горении выделяет тепло, но ее присутствие в топливе нежелательно, так как при горении серы выделяется сернистый газ, который переходит в нагреваемый металл и ухудшает его механические свойства.

Выше было сказано, что количество тепла, выделяемое топливом при сгорании, измеряется калориями. Каждое топливо при горении выделяет неодинаковое количество тепла. Количество тепла (калорий), которое выделяется при полном сгорании 1 кг твердого или жидкого топлива или при сгорании 1 м3 газообразного, называется теплотворной способностью. Теплотворная способность различных видов топлива имеет широкие пределы. Например, для мазута теплотворная способность составляет около 10000 ккал/кг, для качественного каменного угля — 7000 ккал/кг и т. д. Чем выше теплотворная способность топлива, тем оно ценнее, так как для получения одного и того же количества тепла его потребуется меньше. Для сравнения тепловой ценности топлива применяется общая единица измерения. В качестве такой единицы принято топливо, имеющее теплотворную способность 7000 ккал/кг. Эта единица называется условным топливом.

Наибольшее распространение для сжигания в кузнечных печах находят следующие виды естественного топлива: бурый уголь, каменный уголь и газообразное топливо. Дрова и торф, обладая низкой теплотворной способностью, почти не пригодны для нагрева металла. Бурые угли. Бурые угли представляют собой наиболее молодые сорта каменных углей. Золы в бурых углях содержится от 9 до 45 %. Теплотворная способность от 2500 до 5000 ккал/кг. Только что добытый бурый уголь отличается большим содержанием влаги (до 60 %). На воздухе бурый уголь теряет влагу, и содержание ее понижается до 30 %. Под влиянием атмосферных условий эти угли быстро выветриваются и превращаются в мелочь. При длительном хранении бурые угли само загораются. В чистом виде бурые угли лишь некоторых месторождений (карагандинское) используются для кузнечных печей с полугазовыми топками, так как они не могут нагревать металл до необходимой температуры.

Каменный уголь. Каменный уголь—один из основных видов топлива для кузнечных печей. Образуется каменный уголь отложением растений в течение длительного времени. Образующиеся отложения со временем покрываются толстым слоем земли. Под большим давлением, при полном отсутствии воздуха, происходит разложение древесины и образование каменного угля.

Процесс образования угля идет очень медленно и длится тысячелетия. В зависимости от длительности образования получаются разные сорта каменного угля с различной теплотворной способностью. Для кузнечных печей наиболее приемлемым является уголь с большим содержанием летучих, т. е. длиннопламенный и газовый. При длинном пламени создается возможность получения более равномерного нагрева металла в печи.

Газообразное топливо. Единственным естественным (природным) газом является «горючий газ», который выделяется из земли через естественные выходы или буровые скважины. Теплотворная способность нефтяного (природного) газа около 8000— 8500 ккал/м3 и может доходить до 15000 ккал/м3.В настоящее время естественный газ находит широкое применение в промышленности и в быту, особенно в районах его образования.

Среди искусственных видов топлива особое значение для кузнечного производства имеют кокс, древесный уголь, жидкое, газообразное и пылевидное топливо.

Кокс. Кокс получается из каменного угля обработкой в специальных коксовых печах без доступа воздуха. При этом выделяются летучие, образуя богатый по калорийности газ, называемый коксовым, который, в свою очередь, является хорошим топливом.

Кокс содержит 87% углерода, 4 % летучих веществ, 8% золы и 1—2% серы. Теплотворная способность кокса 5600—7000 ккал/кг. В кузнечном производстве кокс употребляется главным образом в горнах.

Древесный уголь. Древесный уголь выжигается из дров в специальных углевыжигательных печах и является лучшим топливом для кузнечных горнов. В древесном угле содержится очень мало золы и практически совсем не содержится серы. Однако ввиду дороговизны он употребляется редко. Древесный уголь содержит 84 % углерода, 14 % летучих и 2% золы. Теплотворная способность его 7000—8000 ккал/кг.

Жидкое топливо. Единственным жидким топливом естественного происхождения, имеющим промышленное значение, является нефть. Сырую нефть как топливо в печах не применяют, а применяют продукт ее переработки — мазут, т. е. остатки, получаемые после отгонки из нефти керосина и бензина. Мазут по составу не постоянен, чаще всего содержит углерода 84—86 %, водорода 12,4 %, кислорода + азота + серы 1,3 %, золы 0,3 %, воды 1—2 %. Теплотворная способность мазута 9500—10000 ккал/кг.