Горение угля – это процесс окисления углерода с образованием углекислого газа. При этом выделяется большое количество тепловой энергии, которая может быть использована для производства электроэнергии или тепла.
При сгорании угля в воздухе осуществляется ряд физико-химических процессов. Сперва происходит нагревание угля до определенной температуры, при которой он начинает испускать газы – летучие вещества, содержащие водород, углерод и азот.
Летучие вещества подвергаются процессу пиролиза, в ходе которого происходит их дезинтеграция с образованием новых молекул. Пары, образованные при пиролизе, смешиваются с воздухом и подвергаются окислению в открытом пространстве.
Механизм горения угля
Основным элементом механизма горения угля является так называемая треугольник горения, который включает в себя три основных компонента: топливо (уголь), кислород и теплоисточник (нагреватель).
Процесс горения угля начинается с нагревания топлива. При достижении определенной температуры, начинают выделяться летучие вещества, такие как водяной пар, углеводороды и другие вещества. Они смешиваются с кислородом из воздуха и образуют горючую смесь.
После образования горючей смеси наступает фаза окисления, при которой происходит химическая реакция между кислородом и углеродом. В результате этой реакции образуется углекислый газ (CO2) и выделяется тепло.
Тепло, выделяющееся во время горения угля, используется для различных целей, например, для получения электроэнергии или тепла в процессе отопления.
При горении формируются также другие продукты, включая различные оксиды азота и серы, которые могут быть вредными для окружающей среды. Поэтому важно производить горение угля в соответствии с экологическими нормами и использовать современные системы очистки отходящих газов.
Процесс окисления угля в воздухе
Первый этап горения угля — нагревание. При нагревании угля до определенной температуры происходит выделение летучих веществ, таких как водород, метан, углекислый газ и другие. Это происходит из-за наличия остаточной влаги и химически связанных элементов в угле.
Второй этап — начало горения. При достижении определенной температуры вещество в угле начинает подвергаться окислению воздухом. На этом этапе активно выделяется оксид углерода (СО), который является продуктом неполного горения углерода. Также происходит выделение тепла, что обеспечивает самоподдержание процесса горения.
Третий этап — полное горение. При достаточном доступе кислорода уголь окисляется до двуокиси углерода (СО2). При этом выделяется еще большее количество тепла и появляются продукты горения, такие как дым, пар и другие газы. Процесс полного горения угля поддерживается поддувом воздуха.
| Температура начала горения | Продукты несовершенного горения | Продукты полного горения |
|---|---|---|
| 300°C | Оксид углерода (СО) | Двуокись углерода (СО2) |
| 700°C | Углеродный оксид (СО) | Двуокись углерода (СО2) |
| 1000°C | Метан (СH4) | Двуокись углерода (СО2) |
В результате горения угля в воздухе выделяется значительное количество энергии, которая может быть использована в различных отраслях промышленности и быта. Однако при горении угля также образуется углекислый газ, который является основным виновником парникового эффекта и вызывает антропогенное изменение климата.
Выделение энергии при горении угля
Горение угля осуществляется в процессе окисления углерода, который является его основным составляющим. При этом энергетические связи между атомами углерода разрушаются, и освобождается большое количество тепла.
Тепло, выделяющееся в результате горения угля, может быть использовано для различных целей. Так, например, энергия, выделенная при горении угля, может использоваться для нагрева воды и получения пара, который далее может использоваться в процессе приведения в движение турбин и генерации электроэнергии.
Образование продуктов сгорания
При горении угля в воздухе образуются различные продукты сгорания, включая газы, твердые частицы и разные соединения.
Главным газовым продуктом сгорания угля является углекислый газ (CO2), который значительно способствует повышению парникового эффекта и изменению климата. Другие газы, такие как оксиды азота (NOx) и оксиды серы (SOx), также образуются при горении угля и являются вредными для окружающей среды и здоровья людей.
Твердые частицы, или дым, также образуются при горении угля. Эти частицы содержат различные вещества, такие как угольный пыль, шлаки и несгоревшие остатки угля. Дым может быть токсичным и приводить к загрязнению воздуха и возникновению заболеваний дыхательной системы.
Кроме того, горение угля может приводить к образованию разных соединений в зависимости от условий сгорания, таких как диоксид серы (SO2) и диоксид азота (NO2). Эти соединения также являются вредными для окружающей среды и здоровья.
Важно отметить, что эффективные системы очистки и фильтрации выбросов могут значительно снизить вредные воздействия сгорания угля на окружающую среду и здоровье.