5.1. Роль органічного палива й основи теорії горіння

У всьому світі понад 80% теплової та елек­тричної енергії одержують, спалюючи ви­копне органічне паливо і перетворюючи його хімічну енергію на електричну й теплову. Як наслідок, теплоенергії належить одне з перших місць у забрудненні довкілля, насам­перед продуктами згорання палива. Близько 80% усіх видів забруднень біосфери зумовлено саме енергетичними процесами.

Як було показано в попередніх розділах, за­паси паливно-енергетичних ресурсів планети до кінця ХХ ст. істотно зменшилися. У струк­турі викопного органічного палива питома вага нафти становить близько 45%, природного

Нафта, природний газ і вугілля спалюють у таких кількостях, що газоподібні, рідкі і тверді продукти їх згорання повільно, але неухильно змінюють склад атмосфери, забруднюють гідросферу й літосферу. В атмосферу щорічно викидають десятки мільярдів тонн газоподібних і пароутворювальних сполук, твердих час­тинок, склад яких визначається видом і умовами спалювання органічного палива. Це безпосередньо є чинним і для енерге­тики України, варто лише врахувати бодай масштаби й умови спалювання органічного палива. Для цього достатньо проана­лізувати загальні дані щодо споживання основних видів палива всім ПЕК України (табл.5.2).

Головне джерело забруднення середовища в теплоенерге­тиці — газоподібні продукти згорання органічного палива, що викидаються через димар.

Основою горіння постають реакції окиснення горючих речовин палива, в результаті яких вихідні речовини (паливо й окиснювач) перетворюються на компоненти (продукти згорання) з іншими фізичними і хімічними властивостями. Характерною ознакою горіння є процес, що швидко відбуваєть­ся, супроводжується інтенсивним виділенням теплоти, різким підвищенням температури й утворенням розжарених продуктів з різним ступенем світності.

Розрізняють горіння палива без утрат теплоти (стехіоме­тричне або повне), горіння з утратами теплоти (відновне або неповне) і змішане (окиснювально-відновне), характерне для


газу — 18%, вугілля — 37%. Загальне уявлення про світове викорис­тання енергоресурсів за останні 100 років дають дані табл.5.1.


спалення твердого палива в процесі нерівномірної взаємодії поверхонь згорання з повітрям. Під час повного згорання всі го­рючі речовини палива беруть участь в окиснювальних процесах, при цьому утворюються тільки оксиди —СО2, SO2, H2O.

Реальне згорання, як правило, є неповним. Розрізняють механічну і хімічну неповноту горіння. У першому випадку певна кількість палива не бере участь у процесі горіння. Хімічні втрати виникають у випадку хімічно неповного окиснення вуг-лецевмісних сполук та утворення оксиду вуглецю, а також у разі, коли частина горючих газоподібних речовин, одержаних у про­цесі випаровування і термічному розкладанні рідкого палива (СО, H2 CH4 та ін.), залишають зону горіння ще до завершення окиснювальних процесів.

Як окиснювач під час горіння переважно застосовують кисень атмосферного повітря, адже він є легкоприступним і зручним у використанні.

Процес горіння газоподібного палива умовно можна розді­лити на дві стадії: перша — утворення горючої суміші (суміші палива і повітря); друга — нагрівання, запалення і горіння горючої суміші. Складнішим є процес горіння рідкого палива. Початковою його стадією є нагрівання, розпилювання і випаро­вування пального. Потім утворені краплини й пара пального змішуються з повітрям, і горюча суміш нагрівається, запалю­ється та згорає.

Залежно від аґреґатного стану палива й окиснювача розріз­няють гомогенне і гетерогенне горіння. Якщо паливо та окиснювач перебувають в однаковому аґреґатному стані й між ними немає поверхні поділу фаз, то вони утворюють гомогенну систему, в якій протікає процес гомогенного горіння. Прикладом постає горіння газоподібного палива. Якщо ж аґреґатний стан палива й окиснювача є різним, то вони утворюють гетерогенну систему, в якій відбувається процес горіння рідкого палива.

Якщо швидкість перебігу хімічної реакції між паливом і окиснювачем значно нижча за швидкість утворення горючої суміші, то підсумкова швидкість процесу горіння лімітується лише швидкістю хімічної реакції, тобто процесами хімічної кінетики. Таке горіння називають кінетичним. Якщо ж швид­кість підведення окиснювача до палива менша за швидкість хімічної реакції окиснення, то сумарна швидкість горіння не залежить від швидкості реакції й лімітується тільки швид­кістю процесу сумішоутворення, що його визначальним чин­ником є процеси дифузії кисню до палива. Таке горіння нази­вають дифузійним.


Авторы: 239 А Б В Г Д Е З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я

Книги: 268 А Б В Г Д Е З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я