Использование топлив и энергии в строительном производстве

Постоянно растущая база строи­тельного производства расширяет границы использования топлив и энергии. При этом большую долю составляют жидкие виды топлив - бензины, дизельное топливо, мазуты и др. В качестве силовых агре­гатов строительных машин самое широкое применение нашли двигатели внутреннего сгорании - дизельные и карбюраторные. Для их работы требуются десятки миллионов тонн дистиллятных топлив.

Топливом можно считать не каждое вещество, способное гореть и выделять некоторое количество теплоты. По образному определению Д.И. Менделеева, топливом называют горючее вещество, умышленно сжи­гаемое с целью получения теплоты. К каждому виду топлива предъявляются определенные требования, способствующие полному его исполь­зованию. Прежде всего топливо должно выделять при сгорании наибо­льшее количество теплоты; легко загораться и развивать высокую температуру, быть широко распространенным в природе, доступным для разработки и недорогим при использовании; сохранять первоначальные свойства при хранении и транспортировке; не выделять при сгорании опас­ных для здоровья человека веществ.

Приведенным требованиям в полной мере отвечают такие органи­ческие вещества, как ископаемый уголь, природные газы, нефть, горючие сланцы, дрова, торф.

Все виды топлива по агрегатному состоянию разделяют на твердые, жидкие   и   газообразные, а по происхождению на   естественные   и   искусст­венные (табл.2.1).

Таблица - Классификация топлива

Строительное производство является одним из основных потребителей жидкого топлива, используемого для работы огромного парка строительных и дорожных машин (экскаваторов, бульдозеров, автогрейдеров, кранов, стационарных генераторных и других установок).

Каждое топливо состоит из   горючей   и   негорючей   частей.

В горючую часть топлива входит совокупность различных орга­нических соединений: углерод, водород, кислород, азот и сера.

Негорючая часть представлена, минеральными примесями, включающими золу и влагу.

Жидкие и твердые топлива состоят из горючих веществ различной молекулярной массы. Исследуя химический состав и свойства таких топлив, прежде всего необходимо определить их элементарный состав (по массе в процентах), который характеризует их качество.

Углерод (С)- основная горючая часть топлива. Тепловая ценность топлива повышается с увеличением содержания углерода. В топливах различных видов содержание углерода от 50 до 97%,

Водород (Н)- по тепловой ценности вторая после углеро­да горючая составляющая топлива. По сравнению о углеродом, тепло­ты при сгорании водорода выделяется в четыре раза больше  хотя его содержание в топливе до 25%.

Кислород (О)- входит в состав топлива, но не горит и не выделяет теплоты, являясь внутренним балластом. В зависимости от вида топлива содержание кислорода составляет 0,5...43%.

Азот (N)- является инертной частью топлива, не горит и так же,   как кислород, относится к его внутреннему балласту. Содержа­ние азота в твердом и жидком топливах невелико и составляет 0,5...1,5%.

Сера (S)- является весьма нежелательной примесью, хотя при её сгорании выделяется некоторое количество теплоты. Продукты её сгорания - сернистый SO₂ сернистый SO₃ ангидриды вызывают сильную газовую и жидкостную коррозию поверхностей металлов. Со­держание серы в нефтях от 0,1 до 5%, в твердых топливах от долей процента до 7...8%.

Зола (А) - образуется при полном сгорании топлива и являет­ся негорючим твердым компонентом. Нежелательна и вредна. В ее присутствии усиливается абразивные износы, усложняется эксплуата­ция котельных и других установок. Топливо с высокой зольностью имеет низкую теплоту сгорания и загораемость.

Влагa (W)- весьма нежелательная примесь в топливе. Часть выделяемой теплоты затрачивается на её испарение, снижая тем са­мым теплоту и температуру сгорания топлива. Влага способствует коррозионным процессам, а в зимнее время усложняет эксплуатацию оборудования.

Примеси (минеральные золу и влагу) принято подразделять на внешние   и   внутренние. Из окружавшей среды в топливо попадают внешние, а при добыче, транспортировании и хране­нии - внутренние примеси, которые входят в химический состав топ­лива.

Газообразное  топливо   имеет разнообразный химический состав, горючая часть которого состоит на водорода Н, оксида углерода С0, метана СН₄ и других углеводородов, общей фор­мулой С_nН_m с числом углеродных атомов до четырех включительно. Основную тепловую ценность в газообразном топливе представляет метан и более тяжелые углеводороды (например, С₃Н₈ - пропан; С₄Н₁₀ - бутан и др.). Оксид углерода выделяет небольшое количе­ство теплоты. У газообразного топлива в балластную часть входят негорючие газы, такие, как углекислый СО₂ и сернистый SO₂; азот N, кислород О₂ и водяные пары.

Условное   топливо. Равное количество различных топлив имеет разную теплоту сгорания. Поэтому для сравнения раз­личных видов топлив и суммарного учета их запаса, для составления норм расхода и планирования потребности введино понятие условного   топлива. За единицу условного топлива при­нято такое топливо, которое при полном сгорании 1кг или 1м³ выделяет 29307,6 кДж теплоты. Чтобы перевести исследуемое топливо в ус­ловное, необходимо теплоту его сгорания разделить на теплоту сго­рания условного топлива. Полученное число - есть калорий­ный   эквивалент данного топлива. Он показывает, во сколько раз исследуемое топливо выделяет больше или меньше тепло­ты по сравнению о условным. Если за единицу условного топлива при­нят донецкий каменный уголь, имеющий калорийный эквивалент 1,00 и теплоту сгорания 29307,6 кДж, то нефть и мазут будут иметь соот­ветственно калорийные эквиваленты 1,42 и 1,40 при теплоте сгорания 41867 и 41448 кДж.

По данным акад. Н.Мельникова, на одного человека в мире рас­ходуется около двух тонн условного топлива.