7 горива. Горивни процеси и системи 1 Определение и класификация на горивата

Енергийните горива са горими вещества, които е икономически целесъобразно да бъдат оползотворени чрез директно изгаряне за получаване на топлинна, механична или електрическа енергия.

В топлоенергетиката се използуват органични енергийни горива, които представляват смес от сложни органични съединения, минерални примеси и вода. Най-често използуваната класификация на органичните горива е по показателите агрегатно състояние и произход. В зависимост от произхода си те се определят като естествени т.е. произхождащи от остатъците на растителни и животински видове и изкуствени, получени от преработката на естествените горива. Към изкуствените горива се отнасят и тези, които се явяват страничен продукт при реализацията на определена промишлена технология.

Класификацията на органичните горива в зависимост от тези два основни показателя е представена в Таблица 7.1.1

Твърдите горива се разглеждат като твърд разтвор на органично вещество и минерална част (М), включващ също така и определено количество влага (W). Органичната част от своя страна съдържа следните основни елементи – въглерод (С), водород (Н), органична сяра (S_ор), кислород (О) и азот (N), образуващи по между си сложни химични съединения.

Основните минерални компоненти са алуминосиликати (глинести вещества, например каолините Al₂O₃.2SiO₂.2H₂O), силикати (SiO₂), карбонати (CaCO₃, MgCO₃, FeCO₃), сулфиди (CaS, FeS₂), сулфати (CaSO₄, MgSO₄, Fe SO₄), железни окиси (FeO, Fe₃O₄, Fe₂O₃), калиев и магнезиев окис (CaO, MgO) и др. Остатъкът от минералната част след изгаряне на твърдо гориво се нарича пепел (А). Практически количеството на пепелта изцяло зависи от количеството на негоримите минерални примеси.

За удобство съставът на твърдите горива се представя като сума от химичните елементи съдържащи се в органичната част, към които се добавят баластните характеристики – пепелно съдържание и влагосъдържание, явяващи се химични съединения. Отделните компоненти участвуващи в така дефинирания състав се представят с дяловото си участие ( в проценти) в общата маса на разглежданото твърдо органично гориво. В зависимост от базата по отношение на която се пресмята масовия дял на горивните компоненти са възприети:

За така дефинираните маси са валидни съотношенията:

Съществуването на летлива минерална част () в състава на горивото може да се отчете , като се добави от лявата страна за суха, аналитична и работна маса.

Фиг. 1.2.1. Модел на работното въглищно вещество

фиг. 7.1.1.

С увеличаване на възрастта на находището се увеличава дяла на основния горим елемент въглерода (с 35 615 кJ топлина отделена от изгаряне на един килограм въглерод). Значително по-голямо е топлоотделянето при изгаряне на единица маса водород (142 124 кJ/kg), но поради ниското му процентно съдържание в твърдите горива и поради разходване на част от тази топлина за изпарение на получената при окислението му вода той се разглежда като втори по значимост горим елемент. Определянето на съдържанието на въглерод и водород се извършва обикновено по класическия метод предложен от Либах, адаптиран за твърди горива. Същността му се състои в изгаряне на суха въглищна проба във въздушна или кислородна среда, доизгаряне на получените газообразни продукти над меден или кобалтов окис и поглъщане на образуваните при изгарянето на въглерода и водорода въглероден двуокис и вода в подходящи поглатители, които се теглят преди и след опита.

Съдържанието на въглерод в изсушените проби се изчислява по формулата:

а съдържанието на водород – по формулата:

където: G₁ е нарастването на масата на поглътителя (за CO₂), g;

G – количеството на пробата, g;