Файл: 1 Виды топлива 3 2 Применение различных видов топлива 14.docx

К установкам малой тепловой энергетики главным образом относятся небольшие дизель-генераторы и поршневые электростанции, работающие на дизельном топливе. Поршневые электростанции в настоящее время набирают всё больше популярности. Связано это с невысокой ценой, повышенной надежностью, быстрым временем пуска и невысокими требованиями к обслуживанию.

Поршневые электростанции, работающие на дизельном топливе, в настоящее время обеспечивают электроэнергией современные предприятия, социальные объекты, в том числе медицинские центры, при этом работая как основной источник питания [1].

Природный газ. Газ — это топливо, которое также, как и уголь, сильно распространено на ТЭЦ [2]. У газа, по сравнению с углем, есть свои преимущества.

Во-первых, сжигая газ, мы получаем меньше вредных выбросов.

Практически отсутствует такие составляющие как зола и шлак.

Во-вторых, упрощается эксплуатация ТЭЦ, так как отпадает такая работа, как пылеприготовление. Кроме установок пылеприготовления, на ТЭЦ много и другого оборудования. Газ практически не нужно подготавливать к сжиганию.

Также ТЭЦ, которая работает на газе, несколько маневренней, чем ТЭЦ, работающая на угле в плане изменения нагрузки [3].

По поводу эффективности можно сказать, что современные ТЭЦ, работающие по циклу ПГУ (парогазовая установка) могут работать только на газе. В ПГУ установлена газовая турбина, и именно в ней происходит сжигание топлива, а не в котле, как на старых электростанциях. Угольную пыль там сжечь невозможно. Хотя стоит сказать, что в настоящее время из угля можно получит синтетический газ, на котором уже могут работать некоторые зарубежные образцы газовых турбин.

Ведущее государственное аналитическое агентство США — Управление по энергетической информации (EIA) опубликовало свой отчёт, в котором содержится прогноз того, какие виды топлива в производстве электричества будут востребованы, по мнению его аналитиков, в будущем.



Рисунок 2 - Прогноз видов топлива используемых в производстве электричества
Вертикальная ось в диаграмме обозначает годовую мировую выработку электричества в триллионах кВт/час. По диаграмме можно судить, что доля газовой генерации к 2040 году вырастит с сегодняшних 30% до 35%. Агентство это связывает, прежде всего, с невысокой прогнозируемой ценой на газ.

---

Угольная генерация в абсолютной величине сохранит свои позиции, но в относительной потеряет 5%. Эти 5% перейдут к газовой генерации.

С АЭС дело обстоит интереснее. В общем котле они должны потерять свой вес, но количество электричества, отпускаемого с них, немного должно увеличиться [4].

По возобновляемым источникам энергии дела обстоят так, как и прогнозирует большинство аналитиков: использование их будет увеличиваться, но довольно медленно.

Продукты на основе нефти, главным образом мазут и дизель, в энергетике практически не используются с середины прошлого века из-за их дороговизны.

Сдвиг в сторону газа и возобновляемых источников энергии приведёт к продолжающемуся сокращению выбросов углекислого газа CO2.

Прогнозируется, что в 2040 году выбросы CO2 сократятся по сравнению с настоящими примерно на 7% [5].

Организация сжигания органического топлива. Для полного сгорания горючий газ можно смешивать с некоторым количеством воздуха до его сжигания. Принцип сжигания такой однородной газовоздушной смеси с коэффициентом избытка воздуха α ≥ 1 условно называют кинетическим. При таком сгорании скорость реакции зависит от режима течения и температуры газовоздушной смеси. Горючий газ можно подавать в топки и отдельно от воздуха. Данный метод сжигания называется диффузионным. Совершенствуя смесеобразование, процессы горения можно сделать более эффективным и управлять их течением. В связи с тем, что протекание реакции горения зависит от концентраций реагирующих компонентов, температуры факела и времени взаимодействия компонентов в отдельных температурных участках, следовательно, необходимо изучать зависимость концентрации некоторых компонентов как раз от данных факторов.

СF=f (CxF, CO2, Tф, Ккон),

где СF – концентрация одного из продуктов горения; СxF – концентрация исходных компонентов, влияющих на образование продукта F; СO2 – концентрация кислорода; Тф – температура факела; Ккон – конструктивный параметр, определяющий время пребывания реагирующих компонентов в отдельных температурных зонах [6].

Вытекает, что первоначально необходимо изучить воздействие концентрации О2 определяющий интенсивность как выгорание продуктов неполного сгорания (таких как, бенз(а)пирена, сероводорода), так и образование противоположной группы продуктов (окислов азота и серного ангидрида). В топочных процессах участвует не только воздух, подаваемый на горелки, но и большая часть присосанного воздуха. Рационально использовать значение коэффициента избытка воздуха в конце топки αТ. Следует обратить внимание на то, что СС20Н12 и СС при сжигании жидких топлив значительно выше, чем при сжигании газа, причем с ростом плотности и вязкости топлива, отражающим в нем доли высокомолекулярных соединений, концентрации С20Н12 возрастают.

---

Самое большее количество С20Н12 замечается на начальном участке факела. По мере выгорания мазута уровень бенз(а)пирена резко снижается. Одновременно с бенз(а)пиреном в продуктах горения газовых и жидких топлив присутствуют другие полициклические ароматические углеводороды (ПАУ). В таблице 2 приведены результаты определения концентрации ПАУ по длине газового факела в режимах [7].

Таблица 2 – Распределение сумм всех ПАУ, канцерогенных ПАУ 1–3 групп по длине факела, мкг/100м3



Продолжение Таблицы 2


Большой интерес представляет образование SO3 при сжигании топлив, содержащих серу. В серосодержащих природных и искусственных газах сера представлена главным образом сероводородом и лишь в незначительной степени сероорганическими соединениями, в частности меркаптанами. В мазутах сера представлена в основном так называемой остаточной серой и высококипящими сероорганическими соединениями – сульфидами, тиофенами, меркаптанами, элементарной серой и сероводородом. При термическом превращении жидких топлив сложные сернистые соединения расщепляются в более простые, чаще всего в Н2S. Из анализов экспериментальных данных – об образовании вредных веществ при сжигании природного газа, не содержащего Sp и Np , и при сжигании мазута, содержащего значительные количества серы и связанного азота, – следует, что при той неоднородности, которая наблюдается по всей длине факела, вряд ли можно говорить о какой-то однозначности механизмов образования или превращений в нем тех или иных компонентов. Поскольку в каждом участке факела имеются свои характерные концентрационные и температурные пределы, то можно полагать, что в факеле существует несколько зон, в каждой из которых протекают определенные реакции, приводящие, к таким закономерностям, которые отражены на рис. 3. Вероятность протекания той или иной реакции в факеле можно предсказать по изменению в данном интервале температур значения ∆G, которое вычисляется по формуле.

∆G= ∆Н298 – Тф ∆S298 , (5)

где ∆Н298 – энтальпия при 298 К, кДж/моль; ∆S298 энтропия при 298 К, кДж/(моль К).


Рисунок 3 – Характер изменения концентраций продуктов горения и температуры в отдельных зонах факела

---

А1 – расположенную в начальной части факела, где происходит разложение исходных углеводородов, в основном завершается смесеобразование, начинается активное выгорание продуктов неполного сгорания; А2 – расположенную на участке от сечения факела с температурой 1650 К до сечения с Тmax, где активно выгорает значительная часть газообразных и твердых продуктов неполного сгорания, Н2S почти полностью догорает, а Сso3 достигает максимума, образовавшиеся в зоне А1 топливные окислы азота в значительной мере восстанавливаются, а температура роста СNOx наибольшая; В – расположенную на участке от сечения факела с Тmax до сечения с Тф = 1650 К, где практически завершается догорание газообразных и в значительной степени твердых горючих компонентов, СNOx принимает максимальное значение, а СSO3 уменьшается почти до установленного значения; С – расположенную на участке от сечения факела с Тф = 1650 К до выходного сечения топки, где не происходит существенных изменений концентраций продуктов горения, если в факеле нет веществ, способствующих дополнительному образованию или, наоборот, термическому восстановлению или разложению этих продуктов [8].

Заключение

Таким образом, на основе вышеизложенного материала можно сделать следующие выводы:

-Топливо – это горючее вещество, применяемое для получения теплоты.

-По происхождению топливо бывает природное и искусственное.

-По агрегатному состоянию выделяют твёрдое, жидкое и газообразное топливо.

-По назначению при использовании топливо может быть энергетическим, технологическим и бытовым.

-Как самостоятельный вид выделяют ещё ядерное топливо.

-Для сравнения различных видов топлива по их теплотворной способности используют единицу измерения «условное топливо».

-Условное топливо – условно принятое топливо с теплотворной способностью 7000 ккал/кг (для жидких и твёрдых видов топлива) и 7000 ккал/нм³ (для газообразных видов топлива).

Список литературы

1. 
   Газообразное и жидкое топливо. http://kamenskih2.narod.ru/untitled41.htm .
   
2. 
   Данилов О.Л. Энергосбережение в теплоэнергетике и теплотехнологиях. Учебник. – 2014. – 188с.
   
3. 
   Жидкое топливо. http://www.knowhouse.ru/info_new.php? r=heating_system&uid=22 .
   
4. 
   Основные свойства жидкого топлива. Печи на жидком топливе. http://www.bibliotekar.ru/spravochnik-4/26.htm .
   
5. 
   Твердое топливо – классификация, состав, характеристики. Энергетика и механика. – 2013. – 569с. http://geyz.ru/news/tverdoe_toplivo_klassifikacija_sostav_kharakteristiki.
   
6. 
   Топливо и его характеристики. Лекции по теплотехнике. http://stringer46.narod.ru/Fuel.htm.
   
7. 
   Трухний А.Д. Основы современной энергетики: учебник для вузов: в 2т/ под общей редакцией чл.-корр. РАН Е.В. Аметистова. – М.: Издательский дом МЭИ, 2008. – 472с.
   
8. 
   Учебное пособие. Классификация нефтяных жидких топлив по назначению. – Санкт – Петербург 2005. http://refdb.ru/look/3181006-p2.html .
   
9. 
   Элверс Б. Топлива. Производство. Применение. Свойства. Справочник. – 2012. – 416с.
   

---

---