Схема составляющих органического топлива
Стр 1 из 23Следующая ⇒ Топливно-энергетический баланс России. Тенденции изменения структуры баланса. Виды источников тепловой энергии, основные пути их использования. Классификация источников энергии Первичными источниками энергии называют вещества, энергетический потенциал которых является следствием природных процессов и не зависит от деятельности человека. Вторичные источники энергии обладают определенным энергетическим потенциалом и являются продуктами деятельности человека. Первичные источники делятся на невозобновляемые и неисчерпаемые. Мировые невозобновляющиеся энергетические ресурсы основных источников энергии
Основные разведанные запасы угля сосредоточены в России, США, КНР. При потреблении на уровне 1999 угля хватит на 200 лет. Запасы нефти в 20 – 30 раз меньше угля. Месторождения на Ближнем Востоке, Северная Африка, Россия, КНР, США. Хватит на 35 лет. При добыче нефти степень ее извлечения 40%. Природный газ – 40% на территории СНГ, Ближний Восток – 25%, Северная Америка – 10%, хватит на 50 – 60 лет. Можно из угля получать газ. Уран и торий – в Северной Америке, Африке, на юге Сахары, в Западной Европе, Чехии, Болгарии, Австралии. Максимальная концентрация изотопов U235 в природном уране – 0,7%. Энергетический баланс мира Энергетическим балансом называется система показателей, отражающих полное количественное соответствие (равенство) между приходом-расходом, распределение их меду отдельными потребителями и их группами, районами потребления.баланс позволяет определить эффективность распределения и использования энергоресурсов.
Структура мирового энергетического баланса резко изменилась в 60 – 70 годах. Например: 1920г: уголь – 80%, нефть, газ, дрова – 15%. 1970г:уголь – 35%, нефть – 35%, газ – 10-15%. В последнее время наметилась тенденция уменьшения углеводородного топлива (нефть, газ) и возрастание доли угля. Возобновляющиеся энергетические ресурсы. Вторичные топливно-энергетические ресурсы (ВЭР) различных производств, основные направления их использования. Ресурс гидроэнергии рек (ГЭС) – используется 16% мирового гидропотенциала рек. Биотопливо из биомассы растений и животных. Основным источником биотоплива являются леса, занимающие 30% суши и производящие до 50 млрд. тут в год. Солнечная энергия – 35% солнечной радиации отражается от земной поверхности, 22% расходуется на испарение, конденсацию, фотосинтез, 43% преобразуется в тепловую. Косвенным видом солнечной энергии является энергия ветра, волн и тепловая энергия океана. Геотермальные ресурсы Земли относятся к невозобновляющимся природным ресурсам, огромные запаса которых можно считать неисчерпаемыми. Максимальная температура подземных геотермальных вод – до 360°С. Основные геотермальные ресурсы находятся в Северной Америке, в Европе, на Камчатке. Энергоресурсами для производства термоядерной энергии являются дейтерий и тритий. Классификация топлива. Высшая и низшая теплота сгорания, влажность, зольность, сернистость. Общая характеристика органического топлива: состав (горючая и негорючая части, балласт топлива), тепловой эквивалент топлива-«условное топливо». Топливо – вещество, выделяющее при определенных условиях большое количество тепловой энергии, которую в зависимости от технических и экономических показателей используют в различных отраслях народного хозяйства.
КЛАССИФИКАЦИЯ ТОПЛИВА. Топливо можно разделить на две большие группы – горючее и расщепляющееся. Горючее – топливо, которое выделяет необходимое количество теплоты при взаимодействии с другим веществом (окислителем). При этом химические компоненты горючего переходят в его окислы. Расщепляющее – топливо, которое выделяет необходимое количество теплоты результате расщепления при определенных условиях молекул его вещества с одновременным образованием молекул других веществ. Горючее топливо делится на органическое и неорганическое. Органическое топливо включает углеводородные химические соединения (CH) природного и химического происхождения, углерод и водород. Неорганическим топливом являются неорганические вещества и их компоненты, которые при взаимодействии с окислителем выделяют большое количество теплоты. Такими веществами могут быть металлы: Al, Mg, Fe. Чтобы горючее топливо выделило теплоту, необходима его химическая реакция с окислителем. Окислитель – чистый кислород О2, О, О3, а также другие активные химические соединения: HNO3 – азотная кислота, Н2О2 перекись водорода и др. В энергетических установках в качестве окислителя применяют воздух (21% О2), в особых случаях – чистый кислород. Органическое топливо делят на ископаемое, природное и искусственное: композиционное и синтетическое. Ископаемое природное топливо накоплено недрах Земли – продукт биохимических и химических превращений органического вещества растений и организмов, существовавших на Земле 0,5-500 млн. лет назад. К нему относятся сланец, торф, природный газ. Искусственное топливо – органическое топливо, создаваемое человеком путем переработки природных соединений, топлив для получения топлива с новыми заданными свойствами. Композиционное топливо – механическая смесь горючих веществ, в том числе органического топлива, а также горючих и негорючих веществ с новыми теплотехническими свойствами по сравнению с исходными. Это топливные суспензии, эмульсии, топливные брикеты, гранулы и т. д.
Синтетическое топливо - продукт термохимической переработки горючих веществ, в том числе и органического топлива, обладающие новыми теплотехническими свойствами по сравнению с исходными. Синтетическое топливо – все продукты переработки нефти. Современные тепловые станции при производстве тепловой энергии используют в основном природное органическое топливо. Однако, имеется четкая тенденция возрастания применения искусственного органического и расщепляющегося топлива. Органическое топливо по своему составу делится на твердое, жидкое и газообразное. Все эти три группы органических ископаемых топлив имеют аналогичное происхождение. Различают три стадии преобразования исходного органического материала. 1. Торфяная стадия – остатки растений накапливаются и преобразуются в результате биохимических процессов без доступа кислорода. Если в дальнейшем происходит частичное поступление кислорода, образуется торф и уголь, а если без доступа кислорода (дно морей и океанов) – образуются нефть и газ. 2. Буро-угольная стадия – во время этой стадии происходит дальнейшее преобразование органического материалов, сосредоточенных в результате тектонических явлений – сдвигов в земной коре. При глубоком захоронении этого материала под давлением до 300 МПа при повышенных температурах 450 – 520 К происходит углефикация – интенсификация химических реакций, поликонденсация и полимеризация органического вещества с выделением Н2О, СО2, СН4. при этом оставшийся органический материал обогащается углеродом. 3. Каменноугольная стадия – более высокая степень углефикации, более высокая температура – 520 – 620 К. образуется каменный уголь, а затем антрацит – уголь, органическая масса которого на 95 – 97% состоит из углеродов. Схема составляющих органического топлива
![]() Отличительной особенностью твердых и жидких топлив является сложный химический состав их органического вещества. Органическое топливо состоит из горючей и негорючей части. Горючая часть топлива (твердого и жидкого) – органические соединения, образованные С; О; N; S. При этом N и О топлива не участвуют в экзотермических реакциях и являются внутренним балластом топлива. Кроме того, горючая часть включает минеральное соединение железный колчедан Fe2S, который при взаимодействии с кислородом воздуха при высоких температурах горит со значительными тепловыделениями. Различают две минералогические разновидности колчедана – перит и марказит.
Сера в топливе определяет его склонность к образованию вредных выбросов при сжигании и коррозионную активность продуктов сгорания. Сера заключена как в горючей, так и в минеральной частях топлива. Поэтому общее содержание серы в топливе St представляет собой сумму трех слагаемых: - серы в органическом веществе топлива Sо; - серы в сульфидах топлива (перидная или сульфидная сера Ss); - серы в негорючей части топлива (сульфатная сера SSO4).
Негорючая часть топлива состоит из влаги Wt и минеральной части М, образующей при сгорании золу А (зольность). Состав твердого и жидкого топлива обычно выражают в % по массе. При этом за 100% могут быть приняты:
Пересчеты содержания компонентов, выраженные в % для одного состояния в % другого состояния производят на основе уравнения его состава для каждого состояния. Так для рабочего состояния: Для аналитического состояния: Для сухого состояния: Для сухого беззольного состояния: Разработаны специальные формулы для перехода от одного состояния в другое.
Теплота сгорания топлива – это параметр органического топлива, характеризующий его энергетическую ценность. Это количество тепловой энергии, выделяемой в ходе химических реакций окисления горючих компонентов топлива с кислородом. В результате реакции окисления образуется СО2 и Н2О, сера окисляется до SO2, азот топлива выделяется в виде молекул азота N2. теплота сгорания является удельной характеристикой топлива, то есть ее относят к единице объема (м3) или массы (кг) для любого расчетного состояния.
При определении единицы количества жидкого и твердого топлива берется 1 кг его массы, для газообразного – 1 м3 его объема при н. у. ( Единицы измерения – кДж/кг, кДж/м3, МДж/кг, МДж/м3. Высшей теплотой сгорания QS называется количество тепловой энергии, которое может выделиться при полном сгорании 1 кг твердого (жидкого) топлива или 1 м3 газообразного топлива при условии, что образующиеся водяные пары в продуктах сгорания конденсируются. Если при сгорании водяные пары продуктов сгорания не конденсируются, то высшая теплота сгорания единицы массы или объема топлива уменьшается на величину теплоты конденсации водяных паров.
формула для расчета Qi по данным состава топлива и значению низшей теплоты его сгорания в сухом беззольном состоянии: теплоту сгорания топлива определяют экспериментально в калориметрических бомбах. В теплотехнических расчетах низшую теплоту сгорания можно найти по формуле Менделеева, зная элементный состав топлива: Низшую теплоту сгорания газообразного топлива рассчитывают по теплоте сгорания его компонентов:
Воспользуйтесь поиском по сайту: ![]() ©2015 - 2025 megalektsii.ru Все авторские права принадлежат авторам лекционных материалов. Обратная связь с нами...
|