Топливо

Любое топливо: твердое, жидкое и газообразное состоит из одних и тех же химических элементов: углерода (обозначается С), водорода (H), кислорода (О), азота (N) и серы (S). Из них углерод, водород, сера являются горючими элементами, а кислород и азот — негорючими. Чем меньше в топливе кислорода и азота, тем лучше. Основным горючим жидкого и твердого топлива является углерод. Чем больше его, тем выше качество топлива. В газообразном топливе основными горючими являются окись углерода (CO), водород (H) и метан (CH4).
О качестве топлива судят не только по его химическому составу, но и по такому показателю, как теплотворная способность, а также по количеству содержащихся в нем влаги, летучих веществ и остающейся после горения золы.
Теплотворная способность топлива характеризует количество выделяющегося при горении тепла. Для измерения количества тепла принята единица, называемая килокалорией (ккал). Одна килокалория равна такому количеству тепла, которое требуется для нагревания 1 кг воды от 14,5 до 15,5°, т. е. на один градус. Теплотворной способностью называется количество тепла в килокалориях, которое выделяется при сгорании 1 кг твердого или жидкого топлива или при сгорании 1 нормального кубического метра газа (1 нм3).
Теплотворная способность имеет различные значения. Например, для сухих березовых дров — 4460 ккал/кг, а для мазута — 10000 ккал/кг. Чтобы можно было сравнивать одно топливо с другим по тепловой его ценности, за единицу принято топливо с теплотворной способностью 7000 ккал/кг. Такое топливо называется условным. Если нам потребовалось бы сравнить березовые дрова с мазутом, то мы подсчитали бы, что 1 кг этих дров равноценен 4460:7000=0,63 кг условного топлива, а 1 кг мазута равноценен 10000:7000=1,43 кг условного топлива. Следовательно, если говорят, например, что для работы кузнечного цеха требуется в месяц 200 т условного топлива, это значит, что мазута нужно было бы 200:1,43=140 т, а сухих березовых дров 200:0,63=318 т.
Важное значение имеет содержание влаги в топливе. Все знают, что сырые дрова, т. е. дрова, содержащие много влаги, горят хуже сухих. Влага снижает ценность топлива, так как требует для своего испарения большой затраты тепла. Это приводит к уменьшению теплотворной способности топлива.
Топливо может иметь мало влаги, но теплотворная способность его может быть низкая, так как при сжигании образуется много золы. Чем больше в топливе золы, тем меньше горючих. Зола на свое нагревание отнимает часть тепла у топлива. Кроме того, зола мешает сжиганию топлива, так как может плавиться, или, как говорят, шлаковаться.
Из существующих твердых топлив в кузнечных цехах чаще всего применяются: каменный уголь, каменноугольная пыль; из жидких — нефть, мазут (нефтяные остатки); из газообразных — газогенераторный, коксовальный газы и природный газ Саратовского и других месторождений.
Каменный уголь бывает нескольких сортов, и кузнец должен уметь отличать по внешнему виду угля хороший сорт, пригодный для кузнечных печей, от плохого угля.
В табл. 8 приведены сорта Донецких и Урало-Сибирских каменных углей. Для кузнечных цехов наиболее пригодными были бы длиннопламенные угли, так как длинное пламя создает возможность более равномерного нагрева металла в печи. Такие угли содержат углерода 75—80% и 35—50% летучих веществ. Уголь газовый марки Г также дает длинное пламя и, как видно из табл. 8, имеет показатели, характеризующие его как уголь высокого качества. Ho эти угли содержат большое количество летучих веществ, т. е. углеводородов, поэтому их более выгодно использовать для перегонки с целью получения других, более ценных продуктов, например, смазочных масел и различных химических веществ. Вот почему лучше всего в кузнечных печах сжигать менее ценный уголь, например, жирный марки ПЖ (для кузнечных горнов), тощий марки T и антрациты (А).

Очень хорошим топливом является уголь марки К, но он относится к дефицитным видам топлива и идет для производства высококачественного доменного кокса.
Жирный уголь содержит углерода 83—88%, а летучих 18—35%. Такой уголь должен быть черного цвета со смолистым блеском, величиной кусков с грецкий орех. Жирный уголь хорошо спекается и не дает угольного мусора. Тощий уголь содержит углерода 90%, летучих 12—17%. Антрацит содержит углерода 93—94%, летучих 3—4%, имеет черный цвет, металлический блеск, в изломе — поры и раковинки. Этот уголь тверд, хрупок, плохо впитывает влагу, при нагреве дает неспекающийся кокс.
В кузнечных печах часто используется пылевидное топливо. Оно приготовляется из каменного угля, имеющего большое количество летучих, при помощи размола его в специальных мельницах.
Пылевидное топливо, или угольная пыль, имеет хорошее качество, если оно мелко размолото, т. е. имеет тонкий помол. Чем тоньше помол, тем больше частичек топлива соприкасается с воздухом в процессе горения, тем полнее оно сгорает при меньшем избытке воздуха, тем меньше копоти и выше температура. Тонкость помола устанавливается пропусканием пыли через сита различных размеров. Измерителем тонкости служит процент не прошедших сквозь ячейки частичек к весу пыли, взятой для просеивания. Например, говорят, тонкость помола R80 = 7/8%. Это значит, что через сито № 80 (80 проволок на 1 пог. см.) прошло 92—93% частичек по весу, а 7—8% осталось в сите. В кузнечных печах обычно сжигают угольную пыль тонкостью помола R80 = 10/15%. При соответствующей тренировке кузнец может на ощупь и на глаз легко научиться различать тонкость помола пыли.
Мазут — это нефтяное топливо. Однако чистую нефть невыгодно сжигать в кузнечных печах, хотя качество ее как топлива очень высокое. Из нефти можно получить много ценных продуктов путем простой перегонки. Например, при температуре 150° из нефти выделяется бензин, при более высоких температурах — керосин и лигроин. Остатки, получающиеся после такой перегонки нефти, называются мазутом. Мазут, конечно, можно подвергать перегонке и дальше, в результате чего увеличивается выход бензина и керосина, могут быть получены различные смазочные масла.
Качество мазута зависит от содержащихся в нем примесей парафина и серы. Различное количество парафина сообщает мазуту различную вязкость. Чем больше парафина, тем больше вязкость мазута. По количеству парафина мазуты делятся на группы, представляющие марки: 20, 40, 60, 80, 100. Марка 20 имеет наименьшее содержание парафина — 1,5%, наименьшую вязкость и температуру застывания +5°; марка 100 имеет парафина в 10 раз больше — 15% и очень большую вязкость, в результате чего застывает даже при +25° Такой мазут плохо сливается и плохо течет по трубам. Чтобы улучшить жидко-текучесть, мазут марок 40, 60, 80 и 100 приходится подогревать Даже в летнее время. Для этого в баки с мазутом устанавливают змеевики, через которые пропускают пар.
Однако подогрев мазута нельзя оставлять без присмотра. Нужно знать, какой температуры пар подается в змеевик, какую он создает температуру в баке и какой марки мазут в данный момент залит в бак. Это необходимо для того, чтобы предотвратить возможную вспышку и загорание мазута. Нужно помнить следующие температуры вспышки мазута по маркам: марка 20 загорается при температуре 80°; 40 при 100°; 60 при 110°, 80 при 120° и 100 при 125°. Во избежание взрыва и пожара мазут нужно подогревать до температуры на 20° ниже указанных температур.
Мазут не должен быть грязным и не должен содержать воды более чем 2%. Мазут с водой плохо горит — дымит, поэтому такой мазут следует отстаивать в специальных отстойниках. Часто отстойник устанавливается в общем расходном баке для мазута.
Серы в мазуте содержится от 0,5 до 3,5%. Мазут с содержанием. серы до 0,5% называется «малосернистым», до 1% — «сернистым» и до 3,5% — «высокосернистым». Чем меньше в мазуте серы, тем он лучше — выше его теплотворная способность. При работе печей на таком мазуте меньше угар металла.
Мазут — топливо хотя и дешевое и более удобное для сжигания, чем, например, каменный уголь, но все же нужно стремиться избавляться от его применения в кузнечных цехах. Во-первых, из него еще можно при переработке извлечь много ценных веществ, а во-вторых, мазут создает загрязнение участков, чего можно избежать применением других топлив, например, газообразных.
Газообразное топливо имеет много других преимуществ перед жидким и особенно перед твердым. Любой из сжигаемых газов позволяет легче и проще осуществить обслуживание печей и регулировку их температурного режима, что приводит к повышению производительности печей и производительности труда на участке ковки или штамповки. Печи, работающие на газе, занимают меньшую площадь, чем работающие на твердом топливе; сами по себе эти печи проще по конструкции и в них легче получить высокую температуру.
Наиболее дешевыми и качественными газами являются природные горючие газы. Особенно хороши газы Саратовского месторождения и Западной Украины (Дашава). Эти газы имеют высокую теплотворную способность — 8350— 8400 ккал/нм3, малое содержание негорючих элементов и почти не содержат серы.
Там, где нет природных газов, применяют искусственные, к которым относятся генераторный и светильный газы, а также отходы металлургических заводов — доменный и коксовальный газы. Наилучшими из них являются светильный газ, имеющий теплотворную способность 4700 ккал/нм3, и коксовальный — 4600 ккал/нм3. Наиболее низкое качество имеет доменный газ, его теплотворная способность 950 ккал/нм3.
Газогенераторный газ обычно получают в заводских газогенераторных установках. Для его получения служит любое низкосортное твердое топливо: торф, низкосортные каменные угли, отходы древесины. При сжигании такого топлива в газогенераторах создаются условия для неполного горения, при этом выделяется горючее вещество — окись углерода, называемое в жизни просто угарным газом. Такой газ имеет теплотворную способность 1200—1400 ккал/нм3.
В газогенераторе можно получить и более качественный газ., если в него вдувать попеременно с воздухом водяной пар. Пар., т. е. вода, вступает в соединение с углеродом топлива и дает водяной газ, содержащий горючий элемент водород и окись углерода. Водяной газ имеет теплотворную способность до 2700 ккал/нм3.

title-icon Подобные новости