Реферат Дослідження складу та основних характеристик палива
Работа добавлена на сайт bukvasha.net: 2015-10-28Поможем написать учебную работу
Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
от 25%
Подписываем
договор
ДНІПРОПЕТРОВСЬКИЙ УНІВЕРСИТЕТ ЕКОНОМІКИ ТА ПРАВА
КАФЕДРА ТОВАРОЗНАВСТВА ТА КОМЕРЦІЙНОЇ ДІЯЛЬНОСТІ
Представлено на кафедру______________
(дата, підпис секретаря кафедри)
Рецензування: _______________________
____________________________________
____________________________________
(кількість балів, «до захисту» («на доопрацювання»),
дата, підпис керівника курсової роботи)
Захист:______________________________
(кількість балів, дата, підпис викладача)
Підсумкова оцінка____________________
____________________(кількість балів, оцінка за 4-х бальною системою, дата, підпис викладача
)
К У Р С О В А Р О Б О Т А
з дисципліни ___________________________________
________________________________________________
на тему _________________________________________
________________________________________________
Студента(ки)_________________________
(П.І.Б.)
Групи_______________________
Керівник курсової роботи________________
______________________________________
(П.І.Б., науковий ступ
i
нь, вчене звання)
Дніпропетровськ
2010
ЗМІСТ
| Вступ | 3 |
| РОЗДІЛ 1.ТЕОРЕТИЧНІ ОСНОВИ ДОСЛІДЖЕНЬ СКЛАДУ ТА ОСНОВНИХ ХАРАКТЕРИСТИК ПАЛИВА | 4 |
| 1.1 . Загальні відомості про паливо | 4 |
| 1.2 . Склад та основні характеристики палива | 7 |
| РОЗДІЛ 2.ПРАКТИЧНЕ ЗАСТОСУВАННЯ ДОСЛІДЖЕНЬ СКЛАДУ ТА ОСНОВНИХ ХАРАКТЕРИСТИК ПАЛИВА | 19 |
| 2.1. Продукти переробки палива | 19 |
| 2.2. Застосування палива | 23 |
| ВИСНОВКИ | 25 |
| ПЕРЕЛІК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ | 27 |
Вступ
Вся історія розвитку людства пов'язана із здобуттям і використанням енергії. З прадавніх часів люди навчилися використовувати різні види палива для обігріву житла і приготування їжі. У пізніші періоди теплову енергію використовували для виготовлення з міді, бронзи, заліза і інших металів предметів побуту, інструментів, зброї і таке інше.
Формулювання "паливо" включає всі речовини, які дають при спалюванні велику кількість теплоти. Найбільш поширені в природі і добуваються промисловим способом такі види палива, як нафта і нафтопродукти (газ, бензин, мазут, дизельне паливо), вугілля, природний горючий газ, деревина і рослинні відходи (солома, лушпиння і тому подібне), торф, горючі сланці, а в даний час і речовини, використовувані в ядерних реакторах на АЕС і ракетних двигунах.
Звичайне класифікують паливо по його агрегатному стану: тверде (вугілля, торф, деревина, сланці), рідке (нафта і нафтопродукти) і газоподібне (природний газ). Також можна розділити види палива і по його походженню: рослинне, мінеральне і продукти промислової переробки.
Залежно від характеру використання паливо умовно підрозділяють на енергетичне (для здобуття теплової і електричній енергії) і технологічне (для використання в плавильних, обпалювальних та інших печах, а також як сировина для хімічної промисловості). Це робить дослідження складу та основних характеристик палива дуже актуальними.
Метою курсової роботи є дослідження складу та основних характеристик палива. Поставлена мета зумовила необхідність вирішення наступних завдань:
- дослідити загальні відомості про паливо;
- дослідити склад та основні характеристики палива;
- визначити продукти переробки палива;
- визначити застосування палива.
Структура курсової роботи. Курсова робота складається із вступу, двох розділів, висновків викладених на 27 сторінок. Курсова робота ілюстрована 9 таблицями; при написані було використано 5 джерел.
1.ТЕОРЕТИЧНІ ОСНОВИ ДОСЛІДЖЕНЬ СКЛАДУ ТА ОСНОВНИХ ХАРАКТЕРИСТИК ПАЛИВА
1.1. Загальні відомості про паливо
Нині основним джерелом енергії на землі|грунті| є| хімічна енергія палива|пального|. За рахунок природного добутого палива|пального| отримують|одержують| від 70 до 80 % всієї споживаної енергії.
Паливо — це речовина, яка при спалюванні виділяє загальну кількість теплоти і використовується як джерело отримання енергії.
Воно повинне задовольняти таким вимогам:
– достатність і доступність в природі даної речовини або сировини для його отримання|здобуття|;
– можливість|спроможність| спалювання при достатньо|досить| високому ступені|мірі| використання отримуваного|одержувати| тепла;
– нешкідливість (практична) продуктів згорання|згоряти| для обслуговуваного| персоналу, довколишнього твариного і рослинного світу, а також для апаратури;
– економічна доцільність видобутку і використання.
Вживані в народному господарстві численні|багаточисельні| тверді, рідкі і газоподібні види палива|пального| можна у свою чергу|своєю чергою| розділити на природні і штучні (таблиця 1.1). Останні, як правило, є продукти переробки природних видів палива|пального|.
Крім того, залежно від характеру використання паливо умовно підрозділяють на енергетичне (для отримання теплової і електричної енергії) і технологічне (для використання в плавильних, обпалювальних і інших печах, а також як сировина для хімічної промисловості).
Останнім часом все частіше удаються до комплексного енергетичного використання палива, суть якого полягає в тому, що паливо заздалегідь піддають технологічній обробці в цілях виділення з нього цінних речовин, використовуваних як сировина для хімічної промисловості.
Таблиця 1.1
Класифікація видів палива|пального|, вживаних в народному господарстві
| Тверді | Рідкі | Газоподібні | | Тверді | Рідкі | Газоподібні |
| Природні види палива | Штучні види палива | |||||
| Дрова Торф Буре вугілля Кам'яне вугілля Напівантрацит Антрацит Сланці | Нафта | Природний газ Нефтепроми-словий (попутний) газ | Деревине вугілля Торфний напівкокс Буровугільний напівкокс Кам'яновугільний напівкокс Термоантрацит Брикети | Бензин Газ Дизельне паливо Мазут Смола | Занижений|знизити| нафтозаводсь- кий газ Коксівний газ Напівкоксівний газ Водяний газ Генераторний газ Доменний газ Вагранковий газ | |
Залишковий продукт використовується як енергетичне паливо (в процесі полукоксувания, переробки горючих сланців і ін.). Використовується також ядерне і ракетне паливо.
По максимальній температурі, що отримується при повному згоранні, паливо буває високою теплопродуктивністю (більше 2000 °С – природний газ, нафтопродукти, кам'яне вугілля) і зниженою теплопродуктивністю ( менше 2000 °С – буре вугілля, торф, дрова).
Для зіставлення або взаємозамінюваності різних видів палива| введені|запроваджувати| поняття умовного палива|пального| і паливного еквівалента.
Умовним називається паливо, що має теплоту згорання 7000 ккал/кг (29307,6 кДж/кг або 29307 кДж/м3).
Паливні еквіваленти основних видів палива приведені в таблиці 1.2.
Відносна теплова цінність різних видів палива|пального| розглядається порівняно з|порівняно із| умовним паливом|пальним| за допомогою паливних| еквівалентів — калорійного і технічного.
Таблиця 1.2
Паливні еквіваленти деяких видів палива|пального| для природгого| газу
| Вид палива | Нижча теплота згорання, кДж/кг (кДж/м3) | Паливний еквівалент |
| Умовне паливо | 29307,6 | 1 |
| Дрова змішані | 12580 | 0,43 |
| Торф фрезерний | 8460-10500 | 0,29-0,36 |
| Сланці естонські | 10340 | 0,35 |
| Буре вугілля підмосковне | 10760 | 0,37 |
| Кам'яне вугілля ГР донецьке | 21160 | 0,82 |
| Антрацит АШ донецький | 24240 | 0,83 |
| Мазут | 40000-45550 | 1,37-1,55 |
| Природний газ | 27000-38000 | 0,93-1,3 |
Калорійний паливний еквівалент Ек є відношенням нижчої теплоти згорання робочої маси палива
Наведем формули для розрахунку паливних еквівалентів:
калорійного
ЕК =
де
Qу - теплота згорання умовного палива (29307,6 Дж/кг).
І технічного
ЕТ =
де
(приймається рівним 1).
де Ву , Вк - витрата відповідно умовного і конкретного палива.
Наведені формули використовуються для визначення потреб у паливі.
1.2. Склад та основні характеристики палива
Основні характеристики палива|пального|
Народногосподарську цінність палива|пального| визначають наступні|такі| загальні |його характеристики і чинники|фактори|.
1. Теплота згорання, або теплотворна здатність, тобто кількість тепла, що виділяється при повному згоранні 1 кг твердого і рідкого палива або 1 м3 газоподібного. Теплота згорання обумовлює і визначає транспортабельність палива.
2. Теплопродуктивність (tmax) — максимальна температура горіння, що розвивається при повному згоранні палива в умовах, коли тепло, що виділяється, повністю витрачається на нагрів продуктів згорання, що утворюються. Теплопродуктивність палива визначає ефективність його застосування у високотемпературних процесах.
3. Вміст|вміст| баласту, тобто мінеральної маси і вологи, в твердому і рідкому паливі|пальному|, азоту і двоокису вуглецю — в газоподібному. Наявність баласту в паливі|пальному| знижує його теплоту згорання|згоряти|. При великому вмісту | баласта помітно знижується також теплопродуктивність палива.
4. Вміст шкідливих домішок|нечистот|, що знижує цінність палива|пального|, в особливості технологічного і побутового.
5. Вихід летючих|летких| речовин і обуглероженного| залишку|остачі| (коксу) при нагріванні твердого палива|пального|, що визначає легкість його займання|запалювання|, а також доцільність використання в технологічних процесах.
6. Зручність спалювання палива|пального| і витрата енергії, пов'язана з підготовкою палива|пального| до використання.
7. Ступінь|міра| складності розвідки і труднощі добування|ви палива, що визначають об'єм|обсяг| капіталовкладень в паливну промисловість і собівартість пального.
8. Віддаленість родовищ палива|пального| від районів його споживання|вжитку|, обумовлює об'єм|обсяг| капіталовкладень в засоби|кошти| транспорту і вартість перевезень пального.
Паливо|пальне| складається з горючої маси і баласту. При всій різноманітності властивостей різних видів палива|пального| горюча маса включає в основному чотири елементи: вуглець, водень, кисень і сірку. Від співвідношення цих елементів в горючій масі і вмісту в паливі|пальному| баласту залежать його основні характеристики.
Склад твердого і рідкого палива|пального| виражають|виказують| у відсотках|процентах| по масі, а газоподібного — у відсотках|процентах| за об'ємом. У твердому паливі|пальному| розрізняють органічну, горючу, суху, робочу і аналітичну маси.
1. Органічна маса складається з вуглецю, водню, кисню, сіри, що входить до складу органічних сполук, і азоту;
2. Горюча маса, близька по складу і до органічної маси, відрізняється
від останньої наявністю колчеданної, або піритової сірки, що входить до складу сірчистого колчедану (FeS
3. Суха маса складається з горючих компонентів і мінеральних речовин,
створюючих при згоранні палива золу;
4. Робоча маса складається з сухої маси і вологи ;
5. Аналітична маса складається з сухої маси і вологи, відповідної
підсушеному паливу, що аналізується в лабораторії.
Горюча маса палива.
Вуглець. Цей елемент є найважливішим компонентом горючої маси палива. Вміст вуглецю в горючій масі палива перевищує 50% і досягає 99%. У різних видах палива воно коливається в межах вказанних у таблиці 1.3.
Вуглець, що міститься|утримується| в паливі|пальному|, входить до складу складних органічних з'єднань|сполучень|, створюючих горючу масу палива|пального|.
Кількість тепла, що виділяється при згоранні|згоряти| вуглецю, який міститься| в різних видах палива|пального|, неоднакова унаслідок|внаслідок| різної витрати|затрати| енергії на розрив зв'язків між атомами в молекулах неоднотипних органічних|| з'єднань|сполучень|.
Таблиця 1.3
Вміст вуглецю в горючій масі палива
(закруглено в % по масі)
| Паливо | Вміст вуглецю в горючій масі палива | Паливо | Вміст вуглецю в горючій масі палива |
| Дрова Торф Сланці Буре вугілля Природний газ Кам'яне вугілля Бензин Газ | 50 54-63 60-70 60-80 75 75-90 85 86 | Дизельне паливо Мазут малосерпистий Бензол Антрацит Шунгіт Деревне вугілля Кокс Напівкокс | 87 87-88 92 92-98 97-99 89-95 96 95-98 |
Водень. Він є другим за значенням компонентом палива. Вміст водню в горючій масі різних видів палива вказано в таблиці 1.4 .
Таблиця 1.4
Вміст водню в горючій масі різних видів палива
(округлено в % по масі)
| Паливо | Вміст водню в горючій масі | Паливо | Вміст водню в горючій масі |
| Кокс Антрацит Напівкокс Деревне вугілля Кам'яне вугілля Буре вугілля Торф Дрова | 0,3-1 1-3 2-3 2-4 4-6 4-6 6 6 | Сланці Бензол Мазут Дизельне паливо Газ Бензин Зріджене вугілля Природний газ | 7-10 8 11-12 13 14 15 18 25 |
Продукти згорання відводять з казанів і печей зазвичай при температурі, що перевищує 100°. У цих умовах в димових газах міститься не вода, а водяна пара. На нагрівання і випаровування 1 кг вологи витрачається близько 600 ккал.
Кількість тепла, що виділяється при згоранні 1 кг водню у воду, називається вищою теплотою згорання, а кількість тепла, що виділяється при згоранні 1 кг водню у водяну пару, - нижчою теплотою згорання.
Відношення|ставлення| вищої теплоти згорання| водню до нижчої складає
68 260 : 57740, т. е. близько 1,18.
Вміст водню в горючій масі палива|пального| підвищує його реакційну здатність|здібність| і швидкість горіння.
Підвищення вмісту|вмісту| водню в горючій масі твердого палива| обумовлена збільшення виходу летючих|летких| речовин, що виділяються при нагрівані| палива без доступу повітря.
Кисень. Третім важливим компонентом горючої маси палива є кисень. В горючій масі різних видів палива кисень міститься в кількостях вказаних в талиці 1.5.
Таблиця 1.5
Вміст кисню в горючій масі різних видів палива
(закруглено у відсотках по масі)
| Паливо | Вміст кисню в горючій масі | Паливо | Вміст кисню в горючій масі |
| Природний газ Газ нафтопромислу (попутний) Зріджений газ Бензин Газ Дизельне паливо Мазут | 0 0 0 0 0 0 0-0,2 | Кокс Кам'яне вугілля Буре вугілля Сланці Торф Дрова Доменний газ | 1-3 2-12 19-27 12-18 33 42 Більше 50 |
Високим вмістом кисню характеризується горюча маса рослиного палива|пального|, а також молодих видів добутого палива|пального| — торфу і бурого вугілля. Значно менше міститься|утримується| кисню в кам'яному вугілі|. У антрациті вміст|вміст| кисню знижується до 1—2 %.
Малий вміст|вміст| кисню характерний|вдача| також для штучних видів обуглероженного| твердого палива|пального|, отримуваного|одержувати| з|із| вугілля, торфу або деревени| шляхом відгону з|із| них летючих|летких| речовин.
Кисень, що міститься|утримується| в горючій масі, знижує її теплоту згорання|згоряти|. Це обумовлено двома чинниками|факторами|.
По-перше, наявність кисню в горючій масі палива|пального| відповідно зменшує процентний|відсотковий| вміст в ній вуглецю і водню, що володіють високою теплотою згорання|згоряти|. Кисень же є|з'являється| як би баластом, що входить безпосередньо до складу органічних сполук, створюючих горючу масу палива|пального|.
По-друге, кисень, що входить до складу горючої маси, знаходиться|перебуває| в хімічному з'єднанні| з|із| воднем і вуглецем, наприклад у вигляді гідроксильних| (ОН) і карбоксильних (СООН) груп, тобто водень і вуглець знаходятся| частково в окисленому стані|достатку|, що істотно|суттєвий| знижує кількість| тепла, що виділяється при їх згоранні|згоряти| (доокислені|).
Наявність кисню в горючій масі твердого палива|пального| порівняно мало позначається на її теплопродуктивності|, проте|однак| висока вологість|вогкість| палива|пального| з|із| великим вмістом|вмістом| кисню обумовлює|зумовлює| збільшення об'єма| продуктів згорання|згоряти| унаслідок|внаслідок| випаровування вологи і зниження в результаті| цього температури, що розвивається при спалюванні палива|пального|.
Тверде паливо з великим вмістом кисню в горючій масі характеризується високим виходом летючих речовин, легко запалюється і володіє високою реакційною здатністю. У легкому рідкому паливі, що дистилює, практично не міститься кисень. У сирій нафті і мазуті, хоча і в незначній кількості, міститься кисень, що входить до складу смол і нафтових кислот. У природних і нафтозаводських газах міститься вельми мало кисню (який входить до складу оксидів вуглецю). У коксових, генераторних і доменних газах міститься значна кількість зв'язаного кисню (у вигляді СО і СО2), а вміст вільного молекулярного кисню зазвичай не перевищує 1%.
Вміст кисню в газі (у відсотках|процентах| за об'ємом) визначають шляхом його поглинання пірогалолом, а в горючій масі твердого палива|пального| (в процентах| по масі) фіксують по різниці після|потім| визначення решти компонентів| горючої маси палива|пального|.
Азот. Вміст азоту в горючій масі твердого палива коливається від 0,6 (дрова) до 2% у деяких видів вугілля і торфу.
В процесі горіння азот палива переходить в димові гази у вигляді молекулярного азоту N2. Таким чином, азот, що входить до складу складних орга-нічних з'єднань горючої маси палива, не окислюється в процесі горіння, не виділяє тепло, і вміст азоту як баласту в паливі знижує його теплоту згорання унаслідок зменшення вмісту горючих компонентів — вуглецю і водню.
При коксуванні кам'яного вугілля в атмосфері, в якому не має кисню, азот, що міститься в паливі, в значній мірі виділяється у вигляді аміаку NН3.
У нафті вміст|вміст| азоту зазвичай|звично| коливається|вагається| від 0,03 до 0,3%.
У газоподібному паливі|пальному| основним видом баласту є|з'являється| азот — від долі відсотка|процента| в деяких природних і нафтопромислових газах до 60% в доменних газах і 75% у вагранкових газах. Гази з|із| високим вмістом азоту характеризуються низькою теплотою згорання|згоряти| і зниженою топлопродуктивністю|.
Сіра. У твердому паливі містяться три види сірі: органічна, колчеданна (піритна) і сульфатна.
Органічна сірка S0 входить до складу складних органічних сполук, створюючих паливо.
Колчеданна або піритна, сіра Sк входить до складу залізного колчедану FeS2 і інших сірчистих з'єднань. При спалюванні палива колчедан згорає з утворенням сірчистого газу і оксидів заліза.
Дані про вміст горючої сірки (органічної і колчеданної) в різних видах палива|пального| приведені в таблиці 1.6.
Сірка різко знижує народногосподарську цінність палива|пального|, особливо технологічного. Що міститься|утримується| в коксі сірка частково переходить у виплавлюванний| метал, який стає ломким|ламким| при високій температурі. Щоб уникнути цього сіру коксу хімічно зв'язують вапном і переводять|перекладають| в шлаки.
Таблиця 1.6
Вміст|вміст| сіри в горючій масі
| Паливо | Вміст сіри в горючій| масі % | Паливо | Вміст сіри в горючій масі % |
| Дрова Природний газ Бензин Газ тракторний Дизельне паливо Торф Малосірчистий мазут Кокс ковальний Кам'яне вугілля ковальне Буре вугілля кансько-ачинске Кам'яне вугілля екибастузське Кам'яне вугілля карагандинське Сірчистий мазут | 0,0 0,0 0,15 1,0 1,0 0,3 0,5 0,5 0,5 1,0 1,2 1,0 2,0 | Буре вугілля челябінське Кокс донецький Антрацит донецький Напівантрацит донецький Високосірчистий мазут Кам'яне вугілля донецьке Сланці естонські Проміжний продукт збагачення донецького вугілля Кам'яне вугілля кизеловське Буре вугілля підмосковське Сланці волжські | 2,0 1,8 2,0 2,5 3,5 3 - 5 4,0 8,0 7,0 6,0 10 – 13 |
Збільшення вмісту|вмісту| сіри в коксі на 1 % обумовлює|зумовлює| підвищення| витрати флюсів і палива|пального| приблизно| на 15%. При цьому значно знижується продуктивність доменних печей.
Окрім органічної і колчеданної сірки в паливі міститься невелика кількість повністю окисленої сульфатної сірки, що входить до складу CaS04, FeSО4 і інших сірчанокислих солей. При спалюванні палива сульфатна сірка переходить в золу і внаслідок цього її наявність мало позначається на властивостях палива.
У рідкому паливі сірка міститься|утримується| переважно у вигляді органічних сполук. Виробництво моторного палива|пального| і змащувальних|мастильних| масел|мастил|, з|із| високосернистой| нафти украй|надто| ускладнюється необхідністю їх очищення|очистки| від сірчистих з'єднань|сполучень|.
У газоподібному паливі сірка міститься у вигляді сірководня і частково у вигляді сірковуглеця CS2 і інших органічних сполук.
При високому вмісті горючої сірки в котельному паливі димові гази сильно забруднені сірчистим ангідридом S02, що згубно діє на металеві поверхні і рослинність. При спалюванні сірчистого палива з надміром повітря відбувається часткове окислення S02 до S03 з утворенням сірчаної кислоти. Температура конденсації водяної пари, що міститься в продуктах згорання палива, залежить від парціального тиску Н2О.
Для зменшення забруднення повітряного басейну міст| оксидами сірки створюють установки для очищення|очистки| димових газів і споруджують багатокоштуючі |високі димарі.
Вихід летючих речовин і коксу. При нагріванні твердого палива без, доступу повітря горюча маса руйнується із неї виділяються летючі речовини, що складаються в основному з молекулярного водню, оксидів вуглецю, метану і інших вуглеводнів.
Вихід і склад летючих|летких| речовин залежать від складу горючої маси палива|, температури і тривалості нагріву палива|пального|.
Вихід летючих|летких| речовин в|із| горючій масі твердого палива|пального| коливається|вагається| в широких межах. Він тим вище, чим більше вміст в горючій масі кисню і водню. Для найбільш поширених твердих палив вихід| летючих|летких| речовин (у % від горючої маси) вказаний у таблиці 1.7.
Таблиця 1.7
Вихід| летючих|летких| речовин для найбільш поширених твердих палив
(у % від горючої маси)
| Паливо | Вихід| летючих|летких| речовин |
| Дрова Сланці Торф Буре вугілля Кам'яне вугілля | 85 80 70 40 – 60 10 – 40 |
Паливо|пальне| з|із| високим виходом летючих|летких| речовин (дрова, торф, буре вугілля, довгополум'яне і газове кам'яне вугілля, сланці) легко запалюється і горить з|із| утворенням полум'я в об'ємі|обсязі| печі або топки.
Вихід летючих|летких| речовин і коксу у поєднанні з характеристиками коксу (порошкоподібний, злиплий, такий, що спікся і т. д.) є найважливішою класифікаційною ознакою кам'яного вугілля, визначальним доцільність| їх використання для виробництва металургійного коксу.
Мінеральна маса палива і зола
Всі види палива|пального|, за винятком газоподібного і найбільш легких видів| рідкого палива, що дистилює, містять|утримують| мінеральні речовини. Вміст мінеральних речовин в паливі|пальному| коливається|вагається| у вельми|дуже| широких межах — від малої долі відсотка|процента| в рідкому паливі до багатьох десятків| відсотків|процентів| у високозольному вугіллі і сланцях.
Частина|частка| мінеральних речовин, що містяться|утримуються| в паливі|пальному|, наприклад в дровах|, витягує рослинами з|із| грунту у вигляді різних солей|соль|. Тому при спалюванні дрів утворюється близько 1% золи, що складається з оксидів металів і мінеральних солей|соль|.
У добутому твердому паливі|пальному| (кам'яне і буре вугілля, торф) міститься| значно більше мінеральних речовин, чим в деревині, унаслідок|внаслідок| поступового відкладення солей|соль| в процесі тривалого утворення пластів палива|пального|. Ці мінеральні речовини рівномірно розподілені в паливі|пальному|, і видалення|віддалення| їх практично неможливо.
Крім того, в процесі добування|видобутку| твердого викопного палива|пального| воно забруднюється| шматками порожньої|пустої| породи, унаслідок|внаслідок| чого вміст мінеральних речовин в паливі|пальному| підвищується. Від цих забруднень вугілля може бути часково| очищене|визволяти| шляхом збагачення.
Мінеральні речовини, що містяться|утримуються| в паливі|пальному|, знижують його теплоту згорання|згоряти| унаслідок|внаслідок| зменшення частки|долі| горючих компонентів і збільшення витрати тепла на нагрів і плавлення мінеральної маси.
Збільшення витрати тепла на нагрів і плавлення мінеральної маси має істотне|суттєве| значення в топках з|із| рідким шлаковидаленні|, в топках при|із| сухому шлаковидаленні | ця величина порівняно незначна. Наявність в паливі|пальному| мінеральної маси знижує також і його теплопродуктивність| (збільшується витрата тепла на плавлення і нагрів золи до температури горіння палива|пального|). Практично це помітно позначається на теплопродуктивності |лише при високій зольності палива|пального|.
Дані про зольність різних видів палива|пального| приведені в таблиці. 1.8.
Таблиця 1.8
Зразковий вміст золи в сухому паливі|пальному| і приведенна| зольність палива|пального|
(у % по масі)
| Паливо | Загальна зольність | Приведен- на| зольність | | Паливо | Загальна зольність | Приведен- на| зольність |
| Бензин Газ тракторний Дизельне паливо Мазут Дрова Торф Кам'яне вугілля ковальне Кам'яне вугілля донецьке Буре вугілля канско-ачинське | 0 0,005 0,02 0,3 1 10 15 18 15 | 0 0,0005 0,002 0,03 0,2 2 2,5 3 3 | Кам'яне вугілля карагандинське Буре вугілля челябінське Кам'яне вугілля кизеловське Кам'яне вугілля екибастузьке Буре вугілля підмосковське Сланці естонські Сланці волжські | 25 | 5 6 6 9 9 15 40 | |
| 28 | ||||||
| 30 | ||||||
| 40 | ||||||
| 35 | ||||||
| 40 | ||||||
| 60 | ||||||
| | ||||||
| | | |
Унаслідок|внаслідок| підвищення зольності палива|пального| зростають витрати на його транспортування. Тому високозольне паливо|пальне| (сланці, підмосковне вугілля) недоцільне перевозити на дальні|далекі| відстані.
Особливо небажане підвищення зольності технологічного палива|пального|. У доменний процес, в цілях видалення|віддалення| золи з|із| печі, вводять|запроваджують| вапно, котре| утворює із|із| золою шлаки із|із| зниженою температурою плавлення, при цьому значна кількість палива|пального| витрачається на нагрівання і разплавлення| мінеральних з'єднань|сполучень|, що містяться|утримуються| в паливі|пальному| і вводяться|запроваджують| у вигляді флюсів. Наприклад, при підвищенні зольності металургійного коксу на 1% витрати його зростають на 2,5% і приблизно настільки ж знижується продуктивність| доменних печей. Тому зниження зольності кам'яного вугілля, призначеного для коксування, особливо важливе|поважне|.
Застосування|вживання| в технологічних печах, встановлених|установлених| в продуктивних| цечах, твердого палива|пального| з|із| високою зольністю також ускладнює хід технологічного| процесу|, оскільки|тому що| викликає|спричиняє| необхідність постійного очищення|чистки| колосників і видалення|віддалення| золи. Зольність технологічного палива|пального| негативно| позначається на продуктивності печей і газогенераторів і ускладнюється їх експлуатацію.
Паливо|пальне| з|із| великим вмістом|вмістом| золи, вживане як енергетичне, в порівнянні з малозольним також декілька ускладнює роботу парових казанів. Ефективне спалювання палива|пального| з|із| вельми|дуже| високою зольністю в потужних| парових казанах електростанцій і великих промислових підприємств вперше|уперше| здійснене у великому масштабі в СРСР.
Волога палива|пального|
Вміст вологи в паливі|пальному| коливається|вагається| від долі відсотка|процента| в рідкому паливі до 50—60% в сирих дровах і свіжоздобутому торфі. Для характеристики палива|пального| важливе|поважне| значення має приведена вологість|вогкість|
У таблиці. 1.9 приведені зразкові дані про загальну|спільну| і приведену вологість| різних видів палива|пального|.
Природно, що вологість|вогкість| палива|пального| знижує теплоту його згорання|згоряти|.
Паливо|пальне| з|із| високим вмістом вологи неекономічно перевозити па дальні|далекі| відстані. Подібно до многозольного| палива|пального|, воно належить до місцевих видів палива|пального|. При спалюванні палива|пального| з|із| високою вологістю| значно знижується| також температура горіння унаслідок|внаслідок| витрат| тепла на випаровування води і нагрівання водяної пари, що утворюється.
Таблиця 1.9
Зразковий вміст вологи в різних видах палива|пального| і приведена вологість|вогкість| палива|пального|
(у % по масі)
| Паливо | Загальна вологість | Приведена вологість | | Паливо | Загальна вологість | Приведена вологість | |
| Мазут Кокс Антрацит Напівантрацит Кам'яне вугілля худе Кам'яне вугілля коксівне Кам'яне вугілля довгополум'яне Буре вугілля челябінське | 1 – 5 3 – 8 4 – 7 5 – 7 5 – 7 5 – 10 10 – 15 17 | 0,1 – 0,5 0,5 – 1 0,5 – 1 0,7 – 1 0,8 – 1 0,8 – 1,5 1,5 – 2 5 | Сланці естонські Буре вугілля канско-алчинский Буре вугілля підмосковське Дрова Сланці волжськ Торф шматковий Торф фрезерний Буре вугілля александрійське | 15 32 33 30 – 40 20 40 50 53 | 6 | ||
| 9 | |||||||
| 13 | |||||||
| 10 – 15 15 | |||||||
| 15 | |||||||
| 25 | |||||||
| 32 | |||||||
| | |||||||
2. ПРАКТИЧНЕ ЗАСТОСУВАННЯ ДОСЛІДЖЕНЬ СКЛАДУ ТА ОСНОВНИХ ХАРАКТЕРИСТИК ПАЛИВА
2.1. Продукти переробки палива
Продуктами переробки палива є штучне паливо. Штучне тверде паливо|пальне| отримують|одержують| шляхом переробки природного| палива|пального| двома методами: брикетуванням твердого палива|пального|; термічної| переробки палива. |пального|Для збільшення ресурсів шматкового палива|пального| удаються до брикетування|, тобто пресування дрібних|мілких| фракцій вугілля і торфу.
Торф і буре вугілля . В процесі виробництва брикетів фризерний торф із змістом вологи 40—50 % подрібнюють і висушують при температурі до 700°. Вміст вологи у висушеному торфі доводять до 10— 12%. Потім торф пресують під тиском до 1200 кГ/см2 і отримують брикети у вигляді призм із закругленими кутами завдовжки від 80 до 200, шириною 40—75 і заввишки 20—70 мм. Згідно ГОСТ 9963-62, вміст вологи в брикетах мазкі БТ-1 не повинно перевищувати 14%, а в брикетах БТ-2 — 16%. Згідно ГОСТ 10039-62, зольність сухої маси напівбрикетів не повинно | перевищувати 20%, а вміст|вміст| дрібниці — 6%.
Буровугільні брикети. На фабриках брикетів вугілля подрібнюють до розміру частинок менше 6 мм і потім висушують в трубчастих сушарках до вмісту вологи 10 —12% (райчихінське буре вугілля) або близько 18% (башкирське і українське буре вугілля). Висушене вугілля брикетують в штемпельних пресах під тиском до 1000 кГ/смг. Згідно ГОСТ 7299-67, 8718-58, 8584-67, буровугільні брикети, що випускаються різними фабриками, мають такі розміри: довжина 180—250, ширина 60—75 і висота 45—55 мм. Вміст дрібниці (шматків розміром менше 25 мм) в брикетах з башкирського і українського бурого вугілля не повинен перевищувати 4% і в брикетах з райчихіпського вугілля — 8%.
Кам'яновугільні брикети. Брикети виготовляють з відсіву кам'яного вугілля з розміром частинок до 6 мм. В якості пов'язувальної речовини|єднальний| використовують кам'яновугільний пек| або нефтяні| бітуми, що додаються|добавляють| до вугілля в кількості|у кількості| 7—9%. Кам'яновугільні брикети з донецького вугілля, згідно ГОСТ 5544-57, повинні містити не більше 6% вологи, 11,5% золи і 2% сіри на суху масу. Брикети випускаються подушкоподібної форми завдовжки 55—60, шириною 50—55 і заввишки 35—40 мм. Маса брикетів — 75—85 г. Вміст дрібниці (шматків розміром менше 25 мм) не повинен перевищувати 10%. Термічну переробку твердого палива|пального| здійснюють зазвичай|звично| при температурі біля 1000°| (коксування) або при 500—550°||із| (полукоксування). В процесі полукоксования| кам'яного вугілля, бурого вугілля, торфу і деревени| отримують|одержують| менш міцний напівкокс, вельми|дуже| цінну|коштовну| первинну смолу і напівкоксовий газ.
Деревне вугілля. При сухій перегонці деревенни в печах при температурі — 500° отримують газ в кількості— 20% від ваги сухої маси палива ~ 7% смол, 50% підсмольної води, тобто водного розчину метилового-спирта (СН3ОН), ацетону (CH3COCН3) і оцетової кислоти (СН3СООН3), і ~ 23 % про обвуглероженного твердого залишку деревного вугілля. Деревне вугілля містить близько 1—2% мінеральних речовин і 5—6% вологи Слід зазначити також високу пористість деревного вугілля (близько 80%), що дозволяє використовувати його як адсорбент|адсорбент-осушувач| у ряді|в ряді| технологічних| процесів.
Торф'яний напівкокс. Торф'яний напівкокс є|з'являється| пористим високореакційноспроможним| видом| штучного твердого палива|пального| з|із| невисокою механічною міцністю. Торф'яний напівкокс містить|утримує| мало сіри і фосфору. Зольність напівкоксу перевершує в 2—2,5 рази зольність початкового|вихідного| торфу.
Буровугільний і кам'яновугільний напівкокс. В процесі полукоксовання бурого і кам'яного вугілля при кінцевій температурі процесу 550—580° отримують 60—80 м3 газу на 1 т сухої маси, від 80 до 200 кг первинної смоли і 700—750 кг напівкоксу. До складу горючої маси напівкоксу входить 90—92% вуглеводня С; 2—3% водню Н; 3—4% кисню О; 0,2—1,5% S; ~ 2% азоту N. Напівкокс характеризується високою пористістю, реакційною здатністю і малою насипною вагою (500—600 кг/м3). Міцність напівкоксу коливається|вагається| в широких межах залежно від складу вугілля, що переробляється|переробляє|.
Основні продукти нафтопереробки
Нафтохимікати (Пластмаси) - органічні матеріали, основою яких є синтетичні або природні високомолекулярні з'єднання (полімери). Виключно широке застосування отримали пластмаси на основі синтетичних полімерів. Виробництво синтетичних пластмас засноване на реакціях полімеризації, поліконденсації або поліприєднання низькомолекулярних початкових речовин, що виділяються з вугілля, нафти або природного газу.
Асфальт— суміш бітумів (60-75 % у природному і 13-60 % у штучному) з мінеральними матеріалами (щебінь або гравій, пісок і мінеральний порошок). Природний асфальт утворюється з важких фракцій нафти або їх залишків в результаті випаровування її легких складових і окислення під впливом гіпергенезу. Зустрічається у вигляді жильних покладів пластів, а також просочених проникних пластів (т.з. закирований) і озер в зонах природних виходів нафти на земну поверхню (вміст в породах від 2-3 до 20 %). Тверда легкоплавка маса чорного кольору з блискучим або тьмяним раковистим зламом.
Дизельне паливо - рідкий продукт, що використовується як паливо в дизельному двигуні, а з недавніх пір - і в газодизелях. Зазвичай під цим терміном розуміють паливо, що виходить з керосиново-газойлевих фракцій прямої перегонки нафти.
Мазут - рідкий продукт темно-коричневого кольору, залишок після виділення з нафти або продуктів її вторинної переробки бензинових, газових і газойлевых фракцій, що википають до 350—360°С. Мазут це суміш вуглеводнів (з молекулярною масою від 400 до 1000 грам/моль), нафтових смол (з молекулярною масою 500—3000 і більш грам/моль), асфальтенів, карбенів, карбоїдів і органічних сполук, що містять метали .
Бензин - суміш легких вуглеводнів з температурою кипіння від 30 до 200 °C. Щільність близько 0,75 г/см3. Горюча рідина. Призначений для застосування як паливо. Виходить шляхом перегонки нафти, гідрокрекінгом і, при необхідності подальшої ароматизації — каталітичним крекінгом і риформингом. Для спеціальних бензинів характерне додаткове очищення від небажаних компонентів і змішення з корисними добавками.
Газ - суміші вуглеводнів (від C12 до C15), що википають в інтервалі температур 150-250 °С, прозора, злегка масляниста на дотик, горюча рідина, що отримується шляхом перегонки або ректифікації нафти.
Зріджений нафтовий газ (СНД) - очищений і підготовлений попутний нафтовий газ або відокремлений від природного газ, зріджений під тиском для полегшення зберігання або транспортування. Складається в основному з пропану, бутану і ізобутану.
Нафтові масла - рідкі суміші висококиплячих вуглеводнів (температура кипіння 300—600 °C), головним чином алкілнафтенових і алкілароматичних, отримувані переробкою нафти. За способом виробництва діляться на дистиляти, залишкові і такі, що компаундують, отримувані відповідно дистиляцією нафти, видаленням небажаних компонентів з гудронів, депарафінізації або змішенням дистилятів і залишкових. По області застосування діляться на змащувальні масла, електроізоляційні масла, масла консервацій.
Змащувальні матеріали - тверді, пластичні, рідкі і газоподібні речовини, використовувані у вузлах тертя автомобільної техніки, індустріальних машин і механізмів, а також в побуті для зниження зносу, викликаного тертям.
Парафін – воскоподібна речовина, суміш граничних вуглеводнів (алканів) складу від С18Н38 до С35Н72. Назва походить від латин. parum — «мало» і athnis — «споріднений» із-за його низької сприйнятливості до більшості реагентів. T пл 40-65 °С; щільність 0,880-0,915 г/см3 (15 °C).
Дьоготь — рідкий продукт сухої перегонки твердого палива — кам'яного і бурого вугілля, сланців, деревини, торфу. Містить бензол, ксилол, крезол, креозот, толуол, фенол, смоли і інші речовини. На вигляд дьоготь — густа, масляниста неклейка рідина чорного кольору, з голубувато-зеленуватим або зеленувато-синім відливом у відбитому світлі, із специфічним нерізким запахом і гострим смаком. Розчиняється в лугах і в спирті. У воді розчиняється погано (легше за воду).
2.2. Застосування палива
Природні гази, нафта і кам'яне вугілля - основні джерела вуглеводнів. По запасах природного газу перше місце|місце-миля| в світі належить РФ, де відомо більше 200 родовищ.
У природному газі містяться|утримуються| вуглеводні з|із| невеликою відносною| молекулярною масою. Він має наступний|слідуючий| зразковий склад (за об'ємом): 80...90% метану, 2...3% його найближчих гомологів| — етану, пропану|, бутану і невеликий вміст|вміст| домішок— сірководня, азоту, благородних газів, оксиду вуглецю (IV) і пари води. До природних газів відносяться і так звані попутні гази, які зазвичай|звично| розчинені в нафті і виділяються при її добувані|видобутку|. У попутних газах міститься|утримується| менше метану, але|та| більше етану, пропану|, бутану і вищих вуглеводнів. Крім того, в них присутні в основному ті ж домішки|нечистоти|, що і в інших природних газах, не пов'язаних з покладами нафти, а саме: сірководень, азот, благородні гази, пари води, вуглекислий газ.
Раніше попутні гази не знаходили|находили| застосування|вживання| і при добувані|видобутку| нафти і спалювалися факельним способом. В даний час|нині| їх прагнуть уловлювати і використовувати як паливо|пальне|, так і головним чином як цінна|коштовна| хімічна сировина. З|із| попутних газів, а також газів крекінгу нафти шляхом перегонки при низьких температурах отримують|одержують| індивідуальні вуглеводні|. З|із| пропану| і бутану шляхом дегідрування отримують|одержують| ненасичені| вуглеводні — пропілен, бутилен і бутадієн, з|із| котрих| потім синтезують каучуки і пластмаси.
Природний газ широко використовують як дешеве паливо з високою теплотворною здатністю (при спалюванні 1 м3 виділяється до 54 400 кДж). Це один з кращих видів палива для побутових і промислових потреб. Крім того, природний газ служить цінною сировиною для хімічної промисловості.
Розроблено багато способів переробки природних газів. Головне завдання|задача| цієї переробки — перетворення насичених вуглеводнів | в активніші — ненасичені, які потім переводят|ь в синтетичні полімери (каучук, пластмаси). Крім того, окисленням|окислений| вуглеводнів отримують|одержують| органічні кислоти, спирти і інші продукти.
Останніми роками значно зросло виробництво газів шляхом переробки кам'яного вугілля, торфу і сланців. Вугілля, так само як і природні гази і нафта, є|з'являється| джерелом енергії і цінною|коштовною| хімічною сировиною.
Основний спосіб переробки кам'яного вугілля — коксування (суха перегонка). При коксуванні (нагріванні до 1000...1200°С без доступу повітря) отримують|одержують| різні продукти: кокс, каменновугільну| смолу, аміачна воду і коксовий газ. Зразковий склад коксового| газу: 60% водню, 25% метану, 5% оксиду вуглецю |(II), 4% азоту, 2% оксиду азоту (IV), 2% етилену і 2% інших газів.
Коксовий газ застосовують для обігріву коксових печей (при згоранні 1 м3 виділяється 18 000 кДж), але в основному його піддають хімічній переробці. Так, з нього виділяють водень для синтезу аміаку, використовуваного потім для отримання азотних добрив.
Кам'яновугільна смола служить джерелом ароматичних вуглеводнів. Її піддають перегонці ректифікації і отримують|одержують| бензол, толуол, ксилол, нафталін, а також феноли, азотвмісні| з'єднання|сполучення| і ін. Пєк — густа чорна маса, яка залишається |після|потім| перегонки смоли, використовують для приготування електродів і покрівельного толя|.
Висновки
Паливо — це речовина, яка при спалюванні виділяє загальну кількість теплоти і використовується як джерело отримання енергії. Вживані в народному господарстві численні|багаточисельні| тверді, рідкі і газоподібні види палива|пального| можна у свою чергу|своєю чергою| розділити на природні і штучні. Штучні є продуктами переробки природних.
По максимальній температурі, що отримується при повному згоранні, паливо буває високою теплопродуктивністю (більше 2000 °С – природний газ, нафтопродукти, кам'яне вугілля) і зниженою теплопродуктивністю ( менше 2000 °С – буре вугілля, торф, дрова).
Паливо складається з горючої і негорючої частин.
У твердому паливі горюча частина містить п'ять елементів: вуглець, водень, сірку, кисень і азот. Вуглець, водень і горюча сірка приймають участь в згоранні палива, а азот і кисень складають баласт горючої частини (внутрішній паливний баласт). До негорючої частини (зовнішньому баласту) відносять неорганічні речовини, перехідні після спалювання палива в золу, а також у вологу.
Зола є мінеральним залишком, що отримується при повному згоранні палива. У її сотав входять оксиди: MgO, CaO, Na2O, K2O, FeO, Fe2O3 і ін. Тугоплавка зола (з температурою плавлення вище 1425 °С) є сипучою масою, що легко видаляється, легкоплавка зола (з температурою плавлення нижче 1200 °С) – твердий залишок (шлак) у вигляді суцільної злиплої маси або окремих шматків.
Волога підрозділяється на зовнішню і внутрішню. Зовнішня волога є результатом попадання в паливо вологи з навколишнього середовища. Зовнішню вологу видаляють висушуванням палива. Внутрішня волога підрозділяється на гігроскопічну (що знаходиться в адсорбованому стані з поверхнею частинок палива) і гідрат (що входить до складу молекул деяких з'єднань, тобто хімічно зв'язану).
Знання елементарного складу палива необхідне для визначення його маси, теплотворної здатності і екологічної оцінки. Склад палива характеризується робочою, аналітичною, сухою, органічною і горючою масами.
Паливо, здобуте з надр землі і збагачене, характеризується робочою масою, до складу якої входить зовнішня волога і аналітичною (повітряно-сухою), такою, що не містить зовнішньої вологи.
Маса палива, з якого видалена вся волога, називається сухою, а маса палива, з якого видалені зола і волога, називається горючою. Якщо з палива видалені волога, зола і сірка, а міститься тільки вуглець, водень, кисень і азот, така його маса називається органічною.
Сучасне сільськогосподарське виробництво України витрачає близько 40…50% нафтопродуктів від загальної кількості, що використовуються у народному господарстві.
Від якості, вірного вибору та вмілого використання нафтопродуктів залежать не тільки їх витрати, але й технічний стан сільськогосподарської техніки та нафтоскладського обладнання, ефективність роботи та використання, витрати праці. Встановлено, що у загальній вартості тракторних робіт на частку нафтопродуктів припадає більш 50…60% усіх витрат.
Тому, раціональне використання паливно-мастильних матеріалів забезпечує зниження витрат на виробництво сільськогосподарської продукції, що є завданням державної ваги.
ПЕРЕЛІК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ
Посилання на книгу:
1. Болотніков А.А. Товарознавство. Курс лекцій. - 2 видання, перероблене и доповнене. - К.: МАУП – 2001 р. – 216 с.: - ілюстр. – Бібліогр.: 216 – 217 .
2. Паливо і єфективність його використання. Равич М.Б. Видав-во «Наука» ,1971 – 358.
3. Мановян А.К. Технологія переробки природних енергоносіїв. – М.: Хімія, КолосС, 2004 – 456 с.: іл. – (підручники і навчальні посібники для студентів ВУЗ)
4. Основі хімічної технології .: підручник для студентів вузів / Мухленов І.П.,Горштейн А.Є., Тумаркина Є.С., Тамбовцева В.Д. под редакцією Мухленова І.П. – 3-е вид., перероб. і доп. – М.: Вишча школа, 1983 – 335 с., іл.
Посилання на електронні джерела інформації:
1. http://ru.wikipedia.org// сайт вільної енциклопедії «Вікіпедія».
