Видове и свойства на горивото, изгаряно в отоплителни котелни помещения
Горивото е горимо вещество, използвано за генериране на топлина. Горивото се състои от горими и негорими части. Запалимата част е въглерод С, водород Н и сяра 5, а негоримата част е кислород О, азот N. пепел и влага.
Разграничаване на твърди, течни и газообразни горива. Твърдо гориво - дърва за огрев, торф, кафяви и битуминозни въглища, шисти; течни - нефт и продукти от неговата преработка - мазут, керосин и др., газообразни - природни и изкуствени газове.
Съществуват и естествени горива, които пряко съществуват в природата - дърва за огрев, въглища, торф, природен газ и изкуствени, което е продукт на преработката на природни горива - въглища, мазут, изкуствени газове и т.н.
В зависимост от калоричността се прави разлика между висококачествено гориво (с висока калоричност) и нискокачествено гориво.
Газов еквивалент - число, което показва кое количество еквивалентно гориво е еквивалентно на единица маса от всеки друг вид действително гориво. Данните могат да се използват за определяне на еквивалента на горивото. И така, за мазута е равно на 9500: 7000 = = 1,36; за въглища край Москва 2640: 7000 = 0,38 и т.н.
От твърди горива в отоплителните котелни централи се изгарят предимно изкопаеми въглища, които се разделят на три групи - кафяви, каменни и антрацитни. Те са се образували в резултат на бавното разлагане на растенията под слой земя без достъп до въздух.
Антрацитът е най-старата от всички групи изкопаеми въглища. Той изгаря без пламък с отделяне на малко количество дим, удобен е за изгаряне в пещите на всякакви котли.
От течни горива в отоплителните котелни се използва мазут - остатъчен продукт от рафинирането на петрол с плътност 0,96-0,98 t/m3. Съхранява се в подземни стоманени или стоманобетонни резервоари, монтирани извън котелните помещения. Капацитетът на резервоарите се изчислява за търсене от поне 15 дни. работа на котелно помещение.
Газовите горива са смес от запалими и незапалими газове. Природният газ съдържа предимно метан (CH4), етан (C2H6) и тежки въглеводороди, както и негорими газове - въглероден диоксид (CO2) и азот (). Средно природните газове се състоят от 96% метан, 2% етан, 0,5% тежки въглеводороди и 1,5% въглероден диоксид и азот.
Метанът е вещество, една молекула от което се състои от един С атом и четири Н атома: 1 nm3 метан тежи около 0,7 kg. Етанът е по-тежък от въздуха; 1 im3 тежи 1,36 кг.
В сравнение с твърдото гориво, газообразното гориво има редица предимства - простота и по-малко трудоемкост при поддръжката на котела; по-добро смесване на гориво и въздух, в резултат на което е възможно изгаряне с най-малко излишък на въздух и, следователно, по-малко топлинни загуби с отработени газове.
При изгаряне на газ обаче трябва да се вземат предвид и характеристиките на този процес - опасността от експлозия и токсичността на газа. Природният газ със съдържание от 3,8 до 17,8% (обемни) във въздуха образува смес, която експлодира в случай на пожар или искри. Течовете на газ също са опасни, защото е отровен. Следователно природният газ, който няма цвят, вкус или мирис, предварително се одорира, като към него се добавят вещества със силна миризма.
Изгарянето на горивото е бърза химическа комбинация от горивни елементи с кислород във въздуха, което се случва при високи температури с отделянето на топлина. При изгаряне на въглерод се образува въглероден диоксид (0 + 02 = CO2) и се отделят 8050 kcal/kg въглерод. Водородът, изгаряйки, образува водна пара (2H2-r-02 = 2H20) и се отделят 28 500 kcal/kg водород. При изгаряне на сяра се образува серен диоксид (3 + 02 = 502) и се отделя 2160 kcal/kg сяра.
При липса на въздух се получава непълно изгаряне на въглерод, част от него се образува от въглероден окис (2C + + 02 = 2CO), докато се получават значителни топлинни загуби.
Количеството въздух, необходимо за пълно изгаряне на горивото, зависи от топлината му на изгаряне; за антрацит е средно 7,8 м3/кг, за торф и кафяви въглища - 3 м3/кг, а за московски градски газ - 10 м3/м3.
В котлите обаче е невъзможно да се осигури достатъчно смесване на въздуха с горивото. Следователно за пълно изгаряне на гориво се изисква малко излишен въздух. При нормални експлоатационни условия на котлите съотношението на излишния въздух е 1,3-1,5 за твърдо гориво и 1,05-1,15 за газ и мазут. При по-голям излишък на въздух ще възникнат значителни топлинни загуби с димни газове.