Твердые виды топлива

Твердые виды
топлива
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(бурый уголь, торф, древесина и солома )
• Очищенное(Каменный уголь, брикеты бурого угля, кокс и
древесный уголь)
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.
Торф
Бурый уголь
Солома
Древесина
Древесный уголь
Кокс
Каменный уголь
Брикеты бурого угля
Горючий сланец
Антрацит
Бурый уголь 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. Бурые угли.
Содержат много воды (43 %), и поэтому имеют низкую теплоту сгорания. Кроме того,
содержат большое количество летучих веществ (до 50 %). Образуются из отмерших
органических остатков под давлением нагрузки и под действием повышенной температуры
на глубинах порядка 1 километра.
Антрацит относится к старейшим по происхождению каменным углям, отличается
большой твердостью, трудно загорается, горит коротким пламенем, хорошо выдерживает
перегрузки и перевозки. Антрацит-- самый древний из ископаемых углей, уголь наиболее
высокой степени углефикации.
Характеризуется большой плотностью и блеском. Применяется как твердое
высококалорийное топливо (теплотворность 6800--8350 ккал/кг).Антрацит применяется в
энергетике, чёрной и цветной металлургии, а также для производства адсорбентов,
электродов, электрокорунда, микрофонного порошка.
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.
Каменный уголь является наиболее древним природным минеральным
топливом, распространенном во всем мире, залежи которого находят на разной
глубине. 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.
Каменные угли. Содержат до 12 % влаги (3-4 % внутренней), поэтому имеют
более высокую теплоту сгорания. Содержат до 32 % летучих веществ, за счёт
чего неплохо воспламеняются. Образуются из бурого угля на глубинах порядка
3 километров.В зимний период времени уголь подвержен смерзанию
Кокс. Кокс-искусственное твёрдое топливо, получаемое при нагревании до
высоких температур (950--11500C) без доступа воздуха природных топлив или
продуктов их переработки. В зависимости от вида сырья различают
каменноугольный, электродный пековый и нефтяной кокс; 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. 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. 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.
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. 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
Древесина. Дрова-пиленые и обычно расколотые деревья, дрова
принято учитывать по объёму, для чего их выкладывают в поленницу,
полноценность (полнодревесность) которой зависит от выкладки и
считается нормальной, когда древесная масса составляет 70 %
объёма. Приблизительно масса 1 м3 (древесина занимает 100 %
объёма) при относительной влажности 20 % составляет (кг): дубовых
дров 730, берёзовых 670, сосновых 525, еловых 470, осиновых 500.
Древесина всех пород деревьев имеет сходный химический состав и
содержит около 50 % углерода. Древесина почти не применяется в
качестве топлива для промышленности, так как широко используется
в качестве строительного материала, а также для химической
переработки.
Горючие сланцы – это продукты разложения растительных
остатков, оседавших на дне больших водоемов; смешиваясь с
минеральными осадками, образовывалось илистое вещество –
сапропель, которое обогащаясь водородом, уплотнялось и
превращалось в горючие сланцы. Сланцы в среднем теплоту сгорания
10,4 МДж/кг (2477 ккал/кг), при их сжигании образуется очень
большое количество золы 64,5% Выход летучих у сланцев очень
высок – 90%, влажность низкая – 13%.Высокая зольность и низкое
распространение - привело к тому что горючие сланцы являются
довольно редким видом топлива по сравнению с углем и дровами.
• 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. Для лучшего и более удобного использования твердого
топлива его превращают в газ в специальных устройствах, которые
называются газогенераторами. Например, из торфа получают торфяной
генераторный газ, из каменного угля - каменноугольный генераторный
газ.
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. 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. Высококалорийными
видами топлива являются каменный уголь (в первую очередь - тощий),
антрацит и практически без балластное жидкое котельное топливо, и их
перевозят на большие расстояния.
Преимущества твёрдого топлива:
-невысокая стоимость топлива;
-большой срок эксплуатации оборудования.
Минусы твёрдого топлива:
-требуется постоянный контроль.
-трудоемкий уход.
- эффективность сжигания твердого топлива значительно ниже, чем газа и
солярки.
- Необходимо помещение для хранения запаса топлива.
Применение топлива Торф широко применяется в коммунальном хозяйстве. Применение
каменного угля многообразно, он используется как бытовое,
энергетическое топливо, сырье для металлургической и химической
промышленности, а также для извлечения из него редких и
рассеянных элементов. Древесина еще и сейчас широко применяется
как строительный материал, горючее, сырье для некоторых сортов
бумаги, а также источник древесного угля, целлюлозы, эфирного
масла, лигнина, дубильных веществ, красителей. Каменноугольный
кокс применяют главным образом в доменном процессе. Он также
используется в литейном производстве (литейный кокс), для
агломерации руд, в химической промышленности, цветной
металлургии.
Антрацит применяется в энергетике, чёрной и цветной металлургии,
а также для производства адсорбентов, электродов, электрокорунда,
микрофонного порошка. Сделан расчёт сжигания топлива.
Список используемых
источников
• 1 Потонье Г., Происхождение каменного угля и других каустобиолитов, Л. М. - Грозный - Новосибирск, 1934;
• 2 Жемчужников Ю.А., Общая геология ископаемых углей, 2 изд., М., 1948;
3 Крашенинников Г.Ф., Условия накопления угленосных формаций СССР,
М., 1957;
• 4 Матвеев А.К., Геология угольных бассейнов и месторождений СССР, М.,
1960;
• 5 Иванов Г.А., Угленосные формации, Л., 1967;
• 6 Миронов К.В., Геологические основы разведки угольных месторождений,
М., 1973; Метаморфизм углей и эпигенез вмещающих пород, М., 1975.