Чому паливо погано горить і як із цим боротися

А чи знаєш ти, шановний автомобіліст, що з того палива, що ти купуєш, до 25% вилітає в трубу, у прямому значенні цього слова, не згоряючи? У цій статті ми розповімо, як значно знизити витрати пального та одночасно підвищити його якість. А допоможе цьому новий препарат від Новосибірських учених, Активатор Палива «Моторесурс»

Чому ж паливо не згорає?

Назвемо три основні причини: Перша причина в тому, що горить не паливо, а паливно-повітряна суміш, в якій співвідношення бензину до повітря приблизно 1 до 15. Тобто для того, щоб згоріла 1 частина бензину потрібно 15 частин повітря. Для того, щоб горіння (а по суті окислення) палива йшло рівномірно, паливо і бензин повинні ідеально змішатися і рівномірно розподілитися в камері згоряння ДВС. А це не завжди виходить. Нерівномірне перемішування палива з повітрям призводить до того, що частина палива не встигає згоріти в заданий час.

Друга причина: швидкість хвилі горіння не однакова в обсязі палива і біля стінки циліндра, що теж призводить до недогару палива.

І третя причина – це склад палива. Бензин може містити різні вуглеводні. Найменшу швидкість горіння мають палива з високим вмістом поліциклічних ароматичних вуглеводнів (ПАУ). Залишок незгорілого палива з підвищеним вмістом ПАУ буде більшим і витрата вища.

Про безпеку палива для двигуна.

Найчастіше власники АЗС у гонитві за прибутком купують на Нафтопереробних заводах прямогонний бензин з октановим числом близько 60 і додавши до нього підвищення октанового числа присадки (часто заборонені) продають під виглядом АИ 92 чи АИ 95.

Використання заборонених октанопідвищуючих присадок завдає сильної шкоди двигуну. Фероцени утворюють струмопровідний наліт, який швидко виводить з ладу свічки та каталізатори допалу. Присадки на основі марганцю - призводять до механічного зношування деталей ЦПГ, так як при згорянні палива з їх вмістом утворюється абразив. Нафталін утворює значну кількість нагару та кристалізується, забиваючи шланги, бензонасос та форсунки інжектора.

Прямогінний бензин містить приблизно в 50 разів більше сірки, ніж належить для бензину АІ 92, 95 або 98 класу 5! При згорянні палива з великим вмістом сірки утворюються коксові, смолисті та абразивні відкладення, що призводять до закоксовування поршневих кілець і прискореного зносу деталей циліндропоршневої групи.

Що робити, щоб знизити витрату палива та захистити двигун від надлишку сірки та шкідливих присадок

Пропонуємо використовувати для цього Активатор Палива «Моторесурс».

Активатор Палива "Моторесурс" відноситься до класу "каталізатори горіння". Його розробила група компаній «Моторесурс» спільно вченими Новосибірського інституту органічної хімії.

Активатор палива «Моторесурс» сприяє ослабленню міжмолекулярних зв'язків, спрощує просторову структуру вуглеводнів і робить її більш рівномірною. Простіше кажучи, кожна молекула вуглеводню стає рівномірно оточена молекулами кисню.Це підвищує повноту згоряння (окислення) палива і як наслідок знижує його витрати. Швидкість горіння палива обсягом і біля стінки циліндра вирівнюється.

Крім того, Активатор палива «Моторесурс» пов'язує надмірну сірку, воду і деякі шкідливі октанопідвищувальні присадки і виводить їх через вихлопну систему без шкоди для двигуна. Отже Активатор палива «Моторесурс» захистить ваш двигун від проблем при випадковій заправці неякісним паливом.

Застосування Активатора Палива «Моторесурс» забезпечує:

• зниження витрати палива до 15%

• підвищення потужності двигуна

• усунення або зниження детонації при застосуванні неякісного палива

• можливість використання бензину з октановим числом на 3 одиниці нижче за належне.

• Підтримка чистоти паливної системи

• Зниження нагароутворення в камері згоряння

• Зниження закоксованості поршневих кілець

• Продовження ресурсу свічок запалювання, кисневих датчиків, каталізаторів допалення та двигуна в цілому.

• значне зменшення токсичності відпрацьованих газів

Купивши упаковку Активатора Палива «Моторесурс», розраховану на 200 літрів палива за 250 р, ви зможете використовувати замість бензину АІ 95 бензин АІ 92, який коштує дешевше приблизно на 3 руб. за літр. Тут економія на 200 л палива близько 600 крб. А якщо врахувати, що витрата палива на легковому авто знизиться в середньому на 10%, то ви заощаджуєте ще 820 руб. (При ціні АІ 92 - 41 руб/літр). І того 1420 руб. економії та всього 250 руб. Витрати.

А якщо додати до цього економію на збільшенні терміну служби свічок запалювання, кисневих датчиків та каталізаторів допалу, то виходить, що використовувати Активатор Палива «Моторесурс» дуже вигідно!

Активатор Палива «Моторесурс» рекомендується застосовувати при кожній заправці для зниження витрат палива і обов'язково в тих випадках, коли ви не впевнені як паливо.

Горіння палива

Горіння палива - це процес окислення горючих компонентів, що відбувається при високих температурах і супроводжується виділенням тепла. Характер горіння визначається безліччю чинників, зокрема способом спалювання, конструкцією топки, концентрацією кисню тощо. буд. Але умови протікання, тривалість і кінцеві результати топкових процесів значною мірою залежить від складу, фізичних і хімічних характеристик палива.

Склад палива

До твердого палива відносять кам'яне та буре вугілля, торф, горючі сланці, деревину. Ці види палив є складні органічні сполуки, утворені в основному п'ятьма елементами - вуглецем С, воднем Н, киснем Про, сіркою S і азотом N. До складу палива також входить волога і негорючі мінеральні речовини, які після згоряння утворюють золу. Волога та зола – це зовнішній баласт палива, а кисень та азот – внутрішній.

Основним елементом паливної частини є вуглець, що зумовлює виділення найбільшої кількості тепла. Проте, що більше частка вуглецю у складі твердого палива, тим складніше воно запалюється. Водень при згорянні виділяє в 4,4 рази більше тепла, ніж вуглець, та його частка у складі твердих палив невелика. Кисень, не будучи теплотворним елементом і зв'язуючи водень і вуглець, знижує теплоту згоряння, тому є небажаним елементом. Особливо велике його утримання в торфі та деревині.Кількість азоту в твердому паливі невелика, але він здатний утворювати шкідливі для довкілля та людини оксиди. Також шкідливою домішкою є сірка, вона виділяє мало теплоти, але оксиди, що утворюються, призводять до корозії металу котлів і забруднення атмосфери.

Технічні характеристики палива та їх вплив на процес горіння

Найважливішими технічними характеристиками палива є: теплота згоряння, вихід летких речовин, властивості нелетючого залишку (коксу), зольність та вміст вологи.

Теплота згоряння палива

Теплота згоряння - це кількість тепла, що виділяється при повному згорянні одиниці маси (кДж/кг) чи обсягу палива (кДж/м3). Розрізняють найвищу та нижчу теплоту згоряння. У вищу входить тепло, що виділяється при конденсації парів, які містяться у продуктах згоряння. При спалюванні палива в топках котлів димові гази, що йдуть, мають температуру, при якій волога знаходиться в пароподібному стані. Тому в цьому випадку застосовують нижчу теплоту згоряння, яка не враховує теплоту конденсації водяної пари.

Склад та нижча теплота згоряння всіх відомих родовищ вугілля визначені та наводяться у розрахункових характеристиках.

Вихід летких речовин

При нагріванні твердого палива без доступу повітря під впливом високої температури спочатку виділяються водяні пари, а потім відбувається термічне розкладання молекул із виділенням газоподібних речовин, що отримали назву летких речовин.

Вихід летких речовин може відбуватися в інтервалі температур від 160 до 1100 °С, але в середньому – в області температур 400-800 °С. Температура початку виходу летких, кількість та склад газоподібних продуктів залежать від хімічного складу палива.Чим паливо хімічно старше, тим менший вихід летких і вища температура початку їхнього виділення.

Летючі речовини забезпечують більш раннє займання твердої частки і значно впливають на горіння палива. Молоді за віком палива - торф, буре вугілля - легко спалахують, згоряють швидко і практично повністю. Навпаки, паливо з низьким виходом летких, наприклад, антрацит, спалахує важче, горить набагато повільніше і згоряє не повністю (з підвищеною втратою тепла).

Властивості нелетючого залишку (коксу)

Тверда частина палива, що залишилася після виходу летких, що складається в основному з вуглецю та мінеральної частини, називається коксом. Коксовий залишок може бути в залежності від властивостей органічних сполук, що входять в горючу масу: спекшимся, слабоспікним (руйнівним при дії), порошкоподібним. Антрацит, торф, буре вугілля дають порошкоподібний нелетючий залишок. Більшість кам'яного вугілля спікається, але не завжди сильно. Злиплий або порошкоподібний нелетючий залишок дають кам'яне вугілля з дуже великим виходом летких (42-45%) і дуже малим виходом (менше 17%).

Структура коксового залишку важлива при спалюванні вугілля у топках на колосникових ґратах. При факельному спалюванні в енергетичних казанах характеристика коксу не має великого значення.

Зольність

Тверде паливо містить найбільшу кількість негорючих мінеральних домішок. Це насамперед глина, силікати, залізний колчедан, але можуть входити закис заліза, сульфати, карбонати і силікати заліза, оксиди різних металів, хлориди, лугу тощо.Більшість їх потрапляє при видобутку у вигляді порід, між якими залягають пласти вугілля, але є й мінеральні речовини, які у паливо з вуглеутворювачів чи процесі перетворення його вихідної маси.

При спалюванні палива мінеральні домішки зазнають ряду реакцій, у яких утворюється твердий негорючий залишок, званий золою. Вага та склад золи не ідентичні вазі та складу мінеральних домішок палива.

Властивості золи грають велику роль організації роботи котла і топки. Її частинки, які несуть продукти згоряння, при високих швидкостях стирають поверхні нагріву, а при малих швидкостях відкладаються на них, що веде до погіршення теплопередачі. Зола, що відноситься в димову трубу, здатна завдати шкоди навколишньому середовищу, щоб уникнути цього потрібно встановлення золоуловлювачів.

Важливою властивістю золи є її плавність, розрізняють тугоплавку (вище 1425 ° С), середньоплавку (1200-1425 ° С) і легкоплавку (менше 1200 ° С) золу. Зола, що пройшла стадію плавлення і перетворилася на спеклу або сплавлену масу, називається шлаком. Температурна характеристика плавкості золи має велике значення для забезпечення надійної роботи топки та поверхонь котла, правильний вибір температури газів біля цих поверхонь дозволить унеможливити шлакування.

Вологовміст

Волога - небажана складова палива, вона поряд з мінеральними домішками є баластом та зменшує вміст паливної частини. Крім цього, вона знижує теплову цінність, тому що додатково потрібні витрати енергії на її випаровування.

Волога в паливі може бути внутрішньою та зовнішньою. Зовнішня волога міститься у капілярах або утримується на поверхні.З хімічним віком кількість капілярної вологи скорочується. Поверхневої вологи тим більше, що менше шматки палива. Внутрішня волога входить до органічної речовини.

Вміст вологи у паливі знижує теплоту його згоряння, веде до збільшення його витрати. При цьому збільшуються обсяги продуктів згоряння, втрати теплоти з газами, що йдуть, і знижується ККД котлоагрегату. Підвищена вологість у зимовий час призводить до змерзання вугілля, труднощів при розмелі та зменшенні сипкості.

Способи спалювання палива в залежності від виду топки

Основні види топкових пристроїв, які встановлюють у водогрійні котли на твердому паливі для промислових опалювальних котелень:

Шарові топки призначені для спалювання крупнокускового твердого палива. Вони можуть бути із щільним і киплячим шаром. При спалюванні в щільному шарі повітря для горіння проходить через шар, не впливаючи на його стійкість, тобто сила ваги частинок, що горять, перевищує динамічний напір повітря. При спалюванні в киплячому шарі завдяки підвищеній швидкості повітря частки переходять у стан кипіння. При цьому відбувається активне перемішування окислювача та палива, завдяки чому інтенсифікується горіння палива.

У камерних топках спалюють тверде пилоподібне паливо, а також рідке та газоподібне. Камерні топки поділяються на циклонні та факельні. При факельному спалюванні частки вугілля мають бути не більше 100 мкм, вони згоряють в обсязі камери згоряння. Циклонне спалювання допускає більший розмір частинок, під впливом відцентрових сил вони відкидаються на стінки топки та повністю вигоряють у закрученому потоці у зоні високих температур.

Горіння палива. Основні стадії процесу

У процесі горіння твердого палива можна виділити певні стадії: підігрів та випаровування вологи, сублімація летких та утворення коксового залишку, горіння летких та коксу, утворення шлаку. Такий поділ процесу горіння щодо умовно, оскільки хоча ці етапи протікають послідовно, частково вони накладаються друг на друга. Так, сублімація летких речовин починається до остаточного випаровування всієї вологи, утворення летких йде одночасно з процесом їх горіння, так само як і початок окислення коксового залишку передує закінченню горіння летких, а допалювання коксу може йти і після утворення шлаку.

Час течії кожної стадії процесу горіння значною мірою визначається властивостями палива. Найдовше триває стадія горіння коксу, навіть у палив із великим виходом летких. Істотний вплив на тривалість стадій процесу горіння мають різноманітні режимні фактори та конструктивні особливості топки.

1. Підготовка палива до займання

Паливо, що надходить у топку, піддається нагріванню, внаслідок чого за наявності вологи відбувається її випаровування та підсушування палива. Час, необхідний на підігрів та підсушування, залежить від кількості вологи та температури, з якою паливо подається в топковий пристрій. Для палив з великим вмістом вологи (торф, вологі бурі вугілля) стадія прогріву та підсушування порівняна тривала.

У шарові топки паливо подають із температурою, наближеною до навколишнього середовища. Тільки взимку у разі змерзання вугілля його температура нижча, ніж у котельному приміщенні. Для спалювання у факельних та вихрових топках паливо піддають подрібненню та розмелу, що супроводжується сушінням гарячим повітрям або димовими газами.Чим вище температура палива, тим менше часу і тепла необхідно на підігрів його до температури займання.

Підсушування палива в топці відбувається за рахунок двох джерел тепла: конвективного тепла продуктів згоряння та променистого тепла факела, обмурівки, шлаку.

У камерних топках підігрів здійснюється переважно за рахунок першого джерела, тобто підмішування до палива продуктів згоряння на місці його введення. Тому одна з важливих вимог, що висуваються до конструкції пристроїв для введення палива в топку, - забезпечення інтенсивного підсмоктування продуктів згоряння. Зменшенню часу нагріву та підсушування також сприяє більш висока температура в топці. З цією метою при спалюванні палив з початком виходу летючих при високих температурах (понад 400 °С) в камерних топках роблять запальні пояси, тобто закривають екранні труби вогнетривким теплоізоляційним матеріалом, щоб знизити їх теплосприйняття.

При спалюванні палива у шарі роль кожного виду джерел тепла визначається конструкцією топки. У топках з ланцюговими ґратами нагрівання та підсушування здійснюються переважно променистим теплом факела. У топках з нерухомими гратами і подачею палива зверху підігрів і підсушування відбуваються за рахунок продуктів згоряння, що рухаються через шар знизу вгору.

У процесі нагрівання при температурі вище 110 ° С починається термічне розкладання органічних речовин, що входять до складу палив. Найменш міцними є ті сполуки, які містять значну кількість кисню. Ці сполуки розпадаються за порівняно невисоких температур з утворенням летких речовин і твердого залишку, що складається переважно з вуглецю.

Молоді за хімічним складом палива, що містять багато кисню, мають низьку температуру початку виходу газоподібних речовин і дають більший відсоток. Палива з малим вмістом сполук кисню мають невеликий вихід летких та більш високу температуру їх займання.

Вміст у твердому паливі молекул, які легко розкладаються при нагріванні, впливає і на реакційну здатність нелетючого залишку. Спочатку розкладання паливної маси відбувається переважно на зовнішній поверхні палива. У міру подальшого прогрівання пірогенетичні реакції починають відбуватися і всередині частинок палива, в них збільшується тиск і зовнішня оболонка розривається. При спалюванні палив з великим виходом летких коксовий залишок стає пористим і має велику поверхню порівняно із щільним твердим залишком.

2. Процес горіння газоподібних сполук та коксу

Власне горіння палива починається із займання летких речовин. У період підготовки палива відбуваються розгалужені ланцюгові реакції окиснення газоподібних речовин, спочатку ці реакції протікають із малими швидкостями. Тепло, що виділяється, сприймається поверхнями топки і частково накопичується у вигляді енергії рухомих молекул. Останнє призводить до зростання швидкості ланцюгових реакцій. При певній температурі реакції окислення йдуть з такою швидкістю, що тепло, що виділяється, повністю покриває теплопоглинання. Ця температура є температурою займання.

Температура займання не є константою, вона залежить як від властивостей палива, так і від умов у зоні займання, в середньому становить 400-600 °С.Після займання газоподібної суміші подальше самоприскорення реакцій окиснення викликає підвищення температури. Для підтримки горіння необхідне безперервне підведення окислювача та горючих речовин.

Запалення газоподібних речовин призводить до огортання коксової частки вогневою оболонкою. Горіння коксу починається, коли до кінця підходить горіння летких. Тверда частка прогрівається до високої температури, і в міру зменшення кількості летких речовин знижується товщина прикордонного палаючого шару, кисень досягає розпеченої поверхні вуглецю.

Горіння коксу починається при температурі 1000 ° С і є тривалим процесом. Причина в тому, що, по-перше, знижується концентрація кисню, по-друге, гетерогенні реакції протікають повільніше, ніж гомогенні. Через війну тривалість горіння частки твердого палива визначається переважно часом горіння коксового залишку (близько 2/3 загального часу). Для палив з великим виходом летких, твердий залишок не перевищує ½ початкової маси частки, тому їх спалювання відбувається швидко і можливість недопалу невисока. Хімічно старі палива мають щільну частинку, горіння якої займає майже весь час перебування у топці.

Коксовий залишок більшості твердих палив переважно, а деяких видів - цілком складається з вуглецю. Горіння твердого вуглецю відбувається з утворенням окису вуглецю та вуглекислого газу.

Оптимальні умови для тепловиділення

Створення оптимальних умов процесу горіння вуглецю - основа правильної побудови технологічного методу спалювання твердих палив у котельних агрегатах.На досягнення найбільшого тепловиділення в топці можуть впливати такі фактори: температура, надлишок повітря, первинне та вторинне сумішоутворення.

Температура. Тепловиділення при спалюванні палива залежить від температурного режиму топки. При відносно низьких температурах у ядрі смолоскипа має місце неповнота згоряння горючих речовин, у продуктах згоряння залишаються окис вуглецю, водень, вуглеводні. При температурах від 1000 до 1800-2000 °С можна досягти повного згоряння палива.

Надлишок повітря. Питоме тепловиділення досягає максимального значення при повному згорянні та коефіцієнті надлишку повітря, що дорівнює одиниці. Зі зменшенням коефіцієнта надлишку повітря виділення тепла падає, оскільки недолік кисню призводить до окислення меншої кількості палива. Знижується температурний рівень, знижуються швидкості реакцій, що призводить до різкого зменшення тепловиділення.

Підвищення коефіцієнта надлишку повітря більше одиниці знижує тепловиділення ще сильніше ніж недолік повітря. У реальних умовах спалювання палива в топках котлів граничні значення тепловиділення не досягаються, оскільки є неповнота згоряння. Вона багато в чому залежить від того, як організовані процеси сумішоутворення.

Процеси сумішоутворення. У камерних топках первинне сумішоутворення досягається підсушуванням та перемішуванням палива з повітрям, подачею в зону підготовки частини повітря (первинного), створенням широко розкритого факела з широкою поверхнею та високою турбулізацією, застосуванням підігрітого повітря.

У шарових топках завдання первинного сумішоутворення полягає в тому, щоб подавати необхідну кількість повітря в різні зони горіння на решітці.

З метою забезпечення догоряння газоподібних продуктів неповного горіння та коксу організують процеси вторинного сумішоутворення. Цим процесам сприяють: подача вторинного повітря з високою швидкістю, створення такої аеродинаміки, при якій досягається рівномірне заповнення смолоскипом усієї топки і, отже, зростає час перебування газів та коксових частинок у топці.

3. Утворення шлаку

У процесі окислення паливної маси твердого палива відбуваються значні зміни та мінеральних домішок. Легкоплавкі речовини та сплави з низькою температурою плавлення розчиняють тугоплавкі сполуки.

Обов'язковою умовою нормальної роботи котлоагрегатів є безперебійне відведення продуктів згоряння і шлаку, що утворюється.

При шаровому спалюванні шлакоутворення може призводити до механічного недопалу - мінеральні домішки обволікають недогорілі частинки коксу або в'язкий шлак може перекривати повітряні проходи, запобігаючи доступу кисню до коксу, що горить. Для зниження недопалу застосовують різні заходи - у топках з ланцюговими ґратами збільшують час знаходження шлаку на ґратах, виробляють часті шуровки.

У шарових топках виведення шлаку проводиться у сухому вигляді. У камерних топках шлаковидалення може бути сухим та рідким.

Таким чином, горіння палива є складним фізико-хімічним процесом, на який впливає велика кількість різних факторів, але всі вони повинні бути враховані при проектуванні котлів та топкових пристроїв.

div' data-cycle-timeout='0' data-cycle-fx='carousel' data-cycle-carousel-visible='8' data-cycle-carousel-fluid=true data-allow-wrap='false' data -cycle-log='false' >