Тема 13. Енергетичне паливо.

13.1. Склад палива.

Паливом називається пальна речовина, використовувана як джерело одержання теплоти в енергетичних, промислових і опалювальних установках.

У залежності від типу реакцій, у результаті яких виділяється теплота з палива, розрізняють органічне і ядерне паливо.

В даний час і за прогнозами до 2030 р. органічне паливо є основним джерелом енергії (теплоти) для промислового використання. Таблиця 13.1.

Споживання органічного палива в1993 р.

Споживач	Вид палива
	Тверде	Рідке		Газоподібне
В усім світі, млрд.т у.п.	3,21	4,29		2,66
Росія, млн.т у.п.	226	232		503

Примітка: у.п. – умовного палива

В органічних паливах теплота виділяється в результаті хімічної реакції окислювання його пальних частин при участі кисню, а в ядерних паливах – у результаті розпаду ядер важких елементів (урану, плутонію і т.д.). Таблиця 13.2. Класифікація органічних палив по агрегатному стані.

Паливо	Агрегатний стан
	Тверде	Рідке		Газоподібне
Природне	Дрова, торф, бурі і кам'яні вугілля, антрацит, пальні сланці	Нафта		Природний газ
Штучне	Деревне вугілля, напівкокс, кокс, вугільні і торф'яні брикети	Мазут, гас, бензин, солярова олія, газойль, грубне паливо		Гази нафтовий, коксовий, генераторний, доменний, газ підземний газофікацин

Тверді і рідкі палива складаються з пальних (вуглецю - С, водню - Н, летучої сірки - S_л == S_ор + S_к) і не пальних (азоту - N і кисню - О) елементів і баласту (золи - А, вологи - W).

Елементарний склад твердого і рідкого палива дається у відсотках до маси 1 кг палива. При цьому розрізняють робочу, суху, пальну й органічну масу палива.

Робоча маса – це маса і склад палива, у якому надходить до споживача і піддається спалюванню.

Склад робочої, пальної, сухої й органічної маси позначається відповідно індексами "р", "з", "м" і "о" і виражаються наступними рівностями:

С^р + Н^р + S^р_л + N^р + O^р + A^р + W^р = 100 % (13.1) С^с + Н^с + S^с_л + N^с + O^с + A^с = 100 % . (13.2) С^г + Н^г + S^г_л + N^г + O^г = 100 % ; (13.3) С^о + Н^о + S^о_орг + N^о + O^о = 100 % . (13.4)

Органічна маса палива у відмінності від пальної маси містить тільки органічну сірку і не включає колчеданну:

S^о_орг = S^о_л - S^о_к . (13.5)

Коефіцієнти перерахування складу палива з однієї маси в іншу приведені в табл. 13.3. Т а б л и ц а 13.3

Задана маса палива	Коефіцієнти перерахування на масу
	робочу	пальну		суху
Робоча	1	100/[100 - (Ар + Wр)]		100/(100 - Wр)
Пальна	[100 - (Ар + Wр)]/100	1		(100 - Ас)/100
Суха	(100 - Wр) / 100	100/ (100 - Ас)		1

Газоподібне паливо являє собою суміш пальних і не пальних газів. Пальна частина складається з граничних (HСn_2n+2) і неграничних (HСn_2n) вуглеводнів, водню Н₂, окису вуглецю C, і сірчистого водню (Н₂S). До складу не пальних елементів входить азот ( N₂) , вуглекислий газ (C₂) і кисень (О₂).

Склади природних і штучного газоподібних палив різні. Природний газ характеризується високим змістом метану (СH₄), а також невеликої кількості інших вуглеводнів: етану (С₂H₆), пропану (С₃H₈), бутану (С₄H₁₀), етилену (С₂H₄), і пропилена (С₃H₆).

У штучних газах вміст пальних складових (водню й окису вуглецю) досягає 25-45 %, у баласті переважають азот і вуглекислота – 55-75 %. Склад газоподібного палива задається в об'ємних частках і в загальному виді можна записати в такий спосіб:

Сn_2n+2 + Сn_2n + Н₂ + З + Н₂S + О₂ + N₂ + З₂ = 100% , (13.6)

де Сn_2n+2 – граничні вуглеводні; Сn_2n – неграничні вуглеводні; Н₂S – сірчистий водень. СО – окис вуглецю; с₂ - вуглекислий газ.