Состав топлива и его характеристики

Топливо — это горючие вещества, основной составной частью которых является углерод, применяемые с целью получения при их сжигании тепловой энергии.

Топливо состоит из сложных химических соединений, углерода (C), водорода (Н), кислорода (О), азота (N) и серы (S). Также топливо включает в себя минеральные примеси А, воду W.

Элементарный состав топлива может задаваться органической, рабочей, горючей или сухой массами. Эти массы могут быть представлены следующими равенствами:

Органическая

С^о +Н^о +О^о +N^о= 100%

Рабочая масса

С^р +Н^р +О^р +N^р +S^р +A^р +W^р = 100%;

Сухая

С^с +Н^с +О^с +N^с +S^с_л+A^с = 100%;

Горючая

С^г +Н^г +О^г +N^г +S^г_л= 100%;

Где С^о, С^р, С^с, С^с – содержание углерода, входящего в состав соответственно рабочей, сухой, горючей и органической массе топлива; H^р, H^с, H^r, H^о – содержание водорода; О^о, О^р, О^с, О^г — содержание кислорода; N^о, N^р, N^с, N^г — содержание азота; S^р, S^c_л, S^г_л — содержание серы; А^p, А^c ,W^p — содержание золы и влаги.

При этом

,

где S^р, S^р_л, S^р_м — это суммарное содержание в топливе соответственно серы, летучей серы, минеральной серы.

Химический состав газообразного топлива можно хадать в процентах по объему. Все расчеты, связанные с определением состава газообразного топлива, производятся для  сухого газа при нормальных условиях. Содержание водяных паров и других примесей (пыли и смол) задается в  сухого газа.

Одной из важных составляющих частей является углерод. При полном сгорании  углерода выделяется 34 100 кДж тепла. Чем выше содержание углерода в топливе, тем больше тепла выделится при его сжигании. При химической переработке топлива углерод входит в состав образующихся при этом органических соединений. Другой основной составной частью топлива является водород. Кислород и азот относятся к негорючей массе топлива (к балласту). Сера содержится в топливе в виде колчедановой серы ( и сернистых органических соединений) и в виде сульфатов (сернокислых соединений кальция, магния и натрия). Количество горючей серы определяется как разность между общим содержанием серы в топливе и количеством сульфатной серы. Твердый негорючий продукт полного окисления и разложения всех минеральных примесей топлива называют золой. Качество золы в продуктах сгорания и ее количество учитываются при использовании топлива. Зола после разложения и плавления превращается в сплавленную массу, которая называется шлаком.

Важным показателем качества топлива является выход летучих веществ и характеристика кокса. В состав летучих веществ, которые выделяются из топлива при нагревании, входят газы — окись углерода, водород, углеводороды, азот, кислород, углекислый газ и др.

Выход летучих веществ определяют в процентах к безводной и беззольной (горючей) массам топлива:

Где — соответственно выход летучих веществ, содержание золы и влаги в топливе на аналитическую пробу в процентах.

Чем больше выход летучих веществ, тем легче загорается топливо. Выход летучих веществ положен в основу классификации твердого топлива.