Закон постоянства сумм теплот сгорания.

Применив 1 закон термодинамики к химическим реакциям и заменив изменение внутренней энергии соответствующими теплотами сгорания, приходят к закону Гесса: Тепловой эффект химической реакции зависит только от начального и конечного состояния, но не зависит от пути, по которому протекала реакция. Этот закон был экспериментально открыт русским академиком Гессом в 1840г. Закон Гесса позволяет вычислить тепловой эффект реак -ций, в которых она непосредственно не может быть изменена, а также реакций, которые при существующих условиях не происходят. Так, например, непосредственно калориметрически определить теплоту сгорания углерода в СО по реакции: С+ невозможно, т.к при этом образуется частично и СО . Но легче измерить теплоту сгорания окиси углерода Q и углерода в углекислоту Q по реакциям:

CO + (68220 )

C + O (97650 )

По закону Гесса теплота сгорания зависит только от начального и конечного состояния, поэтому:

Q +Q =Q

Следовательно, теплота сгорания С в СО будет:

Q = Q - Q =409 - 285,8 = 123,2 (29430 ).

С другой стороны:

_ C + O = CO + 409

CO + =CO + 285.8

C – CO + или С -

Виды топлива.

Твёрдое топливо.

К природным видам энергетического топлива относятся: торф, бурый уголь, каменный уголь, антрацит и горючие сланцы.

Торф – является самым молодым ископаемым топливом. Он представляет собой горючее вещество бурого или чёрного цвета, образовавшегося в результате разложения растительных остатков под водой без доступа воздуха. Торф характеризуется высоким выходом летучих веществ (V =70%), высоким содержанием балласта (О + W ), высокой влажности (W = 40 50%) и низкой удельной теплотой сгорания (q ).

Бурые угли. К бурым углям относят угли с высшей удельной теплотой сгорания рабочей массы беззольного угля. Бурые угли отличаются повышенной зольностью (А = 15 30%), высоким выходом летучих веществ (V 40%), склонностью к самовозгоранию. По содержанию влаги они подразделяются на три группы:

Б1 с W 40%, Б2 с W = (30 40)% , Б3 с W < 30

Вследствии большого содержания внешнего балласта (A + W ) удельная теплота сгорания бурых углей по сравнению с каменным углем невелика:

q = (10 17) .

Каменные угли – ископаемые угли с высшей удельной теплотой сгорания рабочей массы беззольного угля более 23,88 и выходом летучих веществ V > 9%. Влажность этих углей невелика W = (7 10)% , зольность ( А = 5 20%),

В СССР для каменного угля ГОСТ принята квалификация, в основу которого положены значения выхода летучих веществ и характеристика коксового остатка:

Каменные и бурые угли классифицируют также по размерам кусков:

Полуантрациты и антрациты – являются наиболее обуглероженными образованиями.

Полуантрацитами - называют угли, переходные между тощими углями и антрацитами.

К полуантрацитам и антрацитам относят ископаемые угли с выходом летучих веществ V < 9%. Удельная теплота сгорания их q =(25,1 27,2) . Классифицируют также по размерам кусков, например: бурый крупный (БК); антрацит семечко (АС).

Горючие сланцы - представляют собой продукты разложения в воде без доступа воздуха растительных и животных организмов. Минеральной основой горючих сланцев являются: известняк, глина и песок. Сланцы характеризуются большим выходом летучих веществ. (V =80 90%), значительным содержанием золы (А =40 50%). Влажность сланцев невелика (W =12 17%), удельная температура сгорания q =(7 10) . Сланцы используют как энергетическое топливо, для целей газификации, а также в качестве сырья для химической переработки.

Жидкое топливо.

Жидкое топливо по сравнению с твёрдым топливом обладает рядом преимуществ, т.к. имеет высокую теплоту сгорания; малое содержание внешнего балласта; возможность сжигать с более высоким КПД; удобство перевозки, перекачивания и хранения; большую универсаль - ность при сжигании в различных топочных устройствах и камерах сгорания.

Исходным сырьём для получения основной массы применяемых жидких топлив служит – нефть. В химическом отношении нефть представляет собой смесь углеводов различных клас - сов. Сырая нефть как топливо не используется. Подвергая нефть переработки путём разгонки её при нагревании на лёгкие фракции, получают светлые нефтепродукты (дистилляты) и оста -точный продукт – мазут, используют как энергетическое топливо. Наиболее лёгкие фракции нефти - бензин, лигроин, керосин – предназначается для двигателей внутреннего сгорания с искровым зажиганием (карбюраторный двигатель). Более тяжёлые фракции - газойль и соляр – предназначаются для двигателя внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия (дизели).

Мазут является пока одним из наиболее распространённых видов топлива для котлов и промышленных печей. Важной качественной характеристикой мазута служит его вязкость, определяющая способ транспортировки, слива, перекачивания и сжигания. С повышением температуры вязкость мазута уменьшается. Поэтому указанные операции с мазутом проводят, как правило, с его подогревом. В соответствии с ГОСТ выпускаются топочные мазуты трёх марок: М - 40, М - 100, М - 200, различающиеся по вязкости, а также мазуты флотские Ф - 5, Ф - 12 и топливо мартеновских печей МП.

В пределах марок топочные мазуты в зависимости от содержания серы (S ) бывают трёх сортов: малосернистые (до 0,5%), сернистые (до 2%) и высокосернистые ( до 3,5%).

Содержание влаги в мазутах 2…3%, а золы - до 0.3%. Мазут в сравнении с лучшими сортами каменных углей имеет более высокую удельную теплоту сгорания q =38,8… 40,3 .

Газообразное топливо.

По своему происхождению газообразное топливо делится на природное и искусственное. К природному относятся – газы, добываемые из чисто газовых месторождений, и газы попут - ные при нефтедобыче. К искусственным горючим газам относятся - коксовый, полукоксовый и нефтяной газы, получаемые в результате химической переработки твёрдого жидкого топлива; генераторный газ, получаемый в процессе газификации твёрдого топлив; доменный газ, образу-ющийся при выплавки чугуна в доменных печах, и др.

Газообразное топливо имеет ряд существенных преимуществ по сравнению с твёрдым топливом: меньше тепловые потери при сжигании благодаря лучшему перемешиванию газа и воздуха; удобнее осуществляется регулирование и автоматизация процесса горения; отсутству- ет зола при сжигании; газ легко транспортируется по трубопроводам практически на любые расстояния.

К недостаткам газообразного топлива относится возможность утечки его через не плот -ности хранилищ и трубопроводов, возможность образования с воздухом взрывоопасной смеси и опасность отравления людей и животных.

В настоящее время газообразное топливо широко применяется в печах промышленных предприятий на электростанциях, расположенных вблизи месторождений газа, для коммуналь- но-бытовых нужд и как весьма ценное сырьё для химических производств. Природный газ прежде всего расходуется на коммунальные нужды.

Основным горючим компонентом природных газов является метан СН , содержания которых составляет до 93…98%. Остальные горючие элементы природного газа – тяжёлые углеводороды: этан С Н , пропан С Н , бутан С Н , пентан С Н и др. Баласстом является азот и СО . Объёмная теплота сгорания q = 34…37 .

Искусственные газы состоят в основном из СО и Н ; кроме того, содержат в небольшом количестве H S и метан СН . В коксовом очищенном и в нефтяном газе содержание СН составляет 22,5 и 41% соответственно.

Месторо- ждение	Состав газа по объёму в %	Объём. теплота сгорания сух. газа	Плотн. сух.газа
CH4	C2H6	C3H8	C4H10	C5H12	N2	CO2	H2S	O2	CO	H2
Природные газы
Ставропольское	98 ,0	0,4	0,2	-	-	1,3	0,1	-	-	-	-	35,65	0,730
Дашавское	97,9	-	-	0,1	-	1,8	0,2	-	-	-	-	35,20	0,729
Шебелинское	89,9	3,1	0,9	0,4	-	5,2	0,3	-	-	-	-	35,57	0,790
Газлинское	93,0	3,1	0,7	0,6	-	2,5	0,1	-	-	-	-	37,80	0,770
Оренбурское	82,7	4,9	1,65	0,92	1,92	4,33	1,34	2,23	-	-	-	36,00	0,782
Ухтинское	88,0	1,9	0,2	0,3	-	9,3	0,3	-	-	-	-	33,30	0,789
Попутные газы
Каменный лог	38,7	22,6	10,7	2,7	0,7	23,8	-	0,8	-	-	-	42,75	1,196
Туймаза	50,0	22,0	9,8	1,2	0,4	16,6	-	-	-	-	-	43,10	1,095
Промышленные газы
Газ доменных печей	0,3	-	-	-	-	35,0	12,5	-	0,2	27,0	5,0	3,77	1,194
Газ коксовых печей	25,5	-	-	-	-	3,0	2,4	-	0,5	6,5	59,8	17,0	0,424
Генераторный изантрацита	0,5	-	-	-	-	52,6	5,5	0,2	27,5	13,5	-	5,15	1,135

Поиск по сайту: