Химический состав топлива
В состав топлива входят два основных горючих элемента — углерод С и водород Н. Эти горючие элементы находятся в топливе в виде соединений один с другим. В связанном с ними состоянии входят кислород 02, азот N2 и сера S. Соединения из пяти перечисленных элементов принято условно называть горючей массой топлива.
В состав твердого и жидкого топлива почти всегда входят влага W и зола А. Эти горючие примеси топлива принято называть балластом. Углерод С является главной горючей составляющей топлива. Содержание углерода в топливе колеблется от 50% (в древесине) до 97% (в антраците). При полном сгорании 1 кг углерода выделяется 7850 ккал. Большое количество углерода увеличивает теплотворную способность топлива и обуславливает горение топлива коротким пламенем и трудную его возгораемость.
Водорода Н2в топливе содержится от 1% (в антраците) до 25% (в природном газе). При сгорании водорода образуется влага. Количество тепла, выделяемого при горении водорода, зависит от состояния продуктов горения (жидкого или парообразного) и составляет при сжигании 1 кг водорода соответственно 28 750 и 34 150 ккал. Кирпичные заводы должны знать все характеристики и состав топлива для улучшения КПД доменных печей.
Наличие водорода обуславливает выделение при горении смолистых соединений, дающих растянутое коптящее пламя. Кислород О2 уменьшает горючую часть топлива, вследствие чего снижается теплотворная способность топлива. Содержание кислорода в различных видах топлива изменяется в пределах от 0% (в природном газе) до 44% (в древесине). При сжигании топлива кислород участвует в реакциях горения, образуя Н20, С02 и другие продукты. Большое содержание кислорода в некоторых бурых углях служит причиной их самовозгорания при хранении.
Сера S в твердом топливе содержится в виде органических соединений (органическая сера обозначается S0), сернистых соединений с железом (колчеданная сера FeS2 обозначается SK) и сернокислых соединений в виде сульфатов (сульфатная CaS04, FeS04 обозначается Sе).
Сера топлива является вредной составляющей. Это объясняется тем, что продукты сгорания серы S02 и S03 при соединении с влагой образуют сернистую и серную кислоты (H2S03, H2S04), которые вызывают интенсивную коррозию металлических частей (вентиляторов, вагонеток и др.). Кроме того, сернистый и серный газы, выбрасываемые с продуктами сгорания топлива в атмосферу, оказывают вредное действие на здоровье людей, а также на окружающий животный и растительный мир.
Зола А представляет собой остаточный продукт, получаемый при полном сгорании топлива. Она является результатом разложения и частичного окисления минеральных примесей топлива. К таким примесям относятся: глины (А1203, 2Si02, 2Н20), свободный кремнезем (Si02), карбонаты (CaC03, MgC03, FeC03), сульфаты (CaS04, MgS04), закиси и окиси металлов, хлориды и т. д.
Содержание золы в твердых топливах изменяется в широких пределах: от 1—2% (в древесном топливе) до 70% (в горючих сланцах); в жидком топливе до 1%.
Влага W является вредной составляющей топлива, уменьшающей его теплотворную способность; на испарение влаги тратится часть теплоты, выделяемой при сгорании топлива. Влага топлива делится на внешнюю (физическую) №вн % и внутреннюю (гигроскопическую) WTр%, сумма которых составляет рабочую влажность.