Технико-экономическое обоснование

Реферат

     Выпускная квалификационная работа содержит 123 страницы, 27 таблиц, 9 рисунков, 4 приложения, 30 источников. 
	Ключевые слова: природные энергоносители, газ, нефть, мазут, выбросы, экология, технологии, дымовые газы
     Цель работы – дать сравнительную оценку выбросам в атмосферу отходящих дымовых газов, при сжигании органических топлив. 
     Для уменьшения вредного воздействия на окружающую среду представлены эффективные технологии сжигания органического топлива и системы экологического мониторинга на ТЭС. Рассмотрены направления борьбы с загрязнителями атмосферы с помощью которых, ТЭС смогут выдерживать природоохранные нормы по содержанию в дымовых газах СО2, СО, NOx и т. д. Подробно рассмотрена одна из технологий – улавливание и захоронение СО2 дымовых газов, одновременно происходит очистка газа от SO2. Процесс позволяет на установке удалить 85–90 % СО2 и 98 % SO2. На одной промышленной установке извлекают 210 т/сут СО2 чистотой 99,9 %.
     Для сравнения результатов анализа по выбросам проводились замеры отходящих дымовых газов при сжигании топлива, в разных режимах работы теплоэнергетического оборудования ТЭЦ-3. Определили, что при сжигании природного газа в атмосферу выбрасывается в среднем, в зависимости от режима работы котлов, NOx – 20302 т/г, СО – 3371,3 т/г, что не превышает установленные нормативы по отходящим дымовым газам в атмосферу. План природоохранных мероприятий выполняется в полном объеме.
     При переводе теплоэнергетического оборудования ТЭЦ-3 на другой режим работы, в частности сжигания твердого вида топлива, представлена 
и рассчитана золоулавливающая установка марки МП-ВТИ с коагулятором Вентури. Эффективность установки по степени очистки газов от золы составила 99,7 %, соответственно остаточное содержание пыли в газе – 0,3 %.

Содержание

Список используемых сокращений ……………………………………………..7
Ведение……………………………………………………………………………8
1 Технико-экономическое обоснование………………………………………..11
2 Теоретический раздел…………………………………………………………17
     2.1 Физико-химические основы процесса горения топлив……………17
     2.2 Аналитический обзор……………………………………………….29
     2.3 Система экологического мониторинга…………………………….41
     2.4 Постановка задачи…………………………………………………...57
3 Экспериментальная часть…………………………………………………….59
     3.1 Общие сведения о предприятии……………………………………60
     3.2 Характеристика основного технологического процесса…………...60
     3.3 Методика проведения работы………………………………………64
     3.4 Аппаратный расчет…………………………………………………...79
     3.5 Обсуждение результатов…………………………………………….88
4 Экономический раздел……………………………………….………………..89
     4.1 Технико-экономическое обоснование потребности капитальных вложений…………………………………………………………………………89
     4.2. Расчет капитальных затрат по проектируемому производству….90
     4.3. Затраты на амортизацию…………………………………………..90
     4.4. Организация труда и определение фонда заработной платы в проектируемом производстве……………………………………………………….....92
     4.5. Расчет эксплуатационных расходов………………………………....96
     4.6. Расчет затрат на ремонт оборудования…………………………......96
     4.7. Расчет себестоимости оборудования………………………………..97
     4.8. Расчет предотвращенного экологического ущерба при наличии .......
пылезолоулавливающей установки……………………………………………..98
5 Безопасность жизнедеятельности и охрана труда…………………………...99
     5.1 Производственная санитария………………………………………...99
     5.2 Техника безопасности процесса и аппаратов……………………...104
     5.3 Охрана окружающей среды..………………………………………108
     5.4 Защита в чрезвычайных ситуациях………………………………110
Заключение…………………………………………………………………….113
Список литературы……………………………………………………………114
Приложение А………………………………………………………………...117
Приложение Б………………………………………………………………….119
Приложение В………………………………………………………………….120
Приложение Г………………………………………………………………….122
Приложение Д…………………………………………………………………..123



















Список используемых сокращений

ВИЭ – возобновляемые источники энергии
СПГ – сжиженный природный газ
ПГУ – подземная газификация угля
СГД – скважинная гидродобыча
ВУС – водоугольная суспензия
ЦКС – циркуляция кипящего слоя
ВУТ – водоугольная технология
ПНТ – попутный нефтяной газ
МЭА – международное энергетическое агентство
ОБУВ – ориентировочно-безопасный уровень воздействия вредных веществ
ИТР – инженерно-технические работники
ИП – извещатель пожарный
КЕО – коэффициент естественной освещенности
КИПиА – контрольно-измерительные приборы и аппаратура
ЛВЖ – легковоспламеняющиеся жидкости
НПБ — нормы противопожарной безопасности
ОП – огнетушитель порошковый
ОУ – огнетушитель углекислотный
ПДВ – предельно допустимые выбросы
ПДК – предельно допустимая концентрация
ПКП – приемно-контролирующий прибор
ПЛВА – план ликвидации возможных аварий
СанПиН – санитарные правила и нормы
СГГ – сигнализатор горючих газов
СИЗ – средства индивидуальной защиты
СРД – сосуд, работающий под давлением
БН – бак-нейтрализатор
СН – санитарные нормы
Введение

     Перспективы развития ТЭС.  Важнейшим фактором устойчивого развития человечества является эффективность использования энергии ввиду резкого увеличения энергопотребления и исчерпания традиционных ископаемых энергоносителей. Только за последнюю четверть ХХ века мировое потребление угля возросло в 2 раза, нефти – в 8,5 раз, природного газа – в 10 раз. В первой четверти ХХ века среднее потребление энергии в мире на душу населения увеличилось в 2,5 раза. Требования роста благосостояния общества определяют динамику энергетики. В базовом сценарии Международного энергетического агентства (МЭА) спрос на энергию в мире увеличится с 2005 по 2030 г. в 1,5 раза и почти вдвое – до 2050 г., а к 2100 г. – в 2,5 раза при этом использование нефти и газа (основных энергоносителей современности) будет сокращаться. В настоящее время производственный потенциал энергетики России составляет более 700 электростанций общей мощностью свыше 215 ГВт, из них почти 70 % – ТЭС, примерно 20 % – гидроэлектростанции (ГЭС) и более 10 % – атомные (АЭС). Протяженность ЛЭП всех классов более 2,5 млн. км. Свыше 90 % этого потенциала сосредоточено в централизованных энергосистемах. Объем электропотребления РФ определяется отраслями промышленности, связанными с добычей и переработкой сырья, и концентрируется на Урале и в Сибири.
     Электрической станцией называется энергетическая установка, служащая для преобразования природной энергии в электрическую. Наиболее распространены тепловые электрические станции (ТЭС), использующие тепловую энергию, выделяемую при сжигании органического топлива (твердого, жидкого и газообразного) [1]. На тепловых электростанциях вырабатывается около 76 % электроэнергии, производимой на нашей планете. Это обусловлено наличием органического топлива почти во всех районах нашей планеты; возможностью транспорта органического топлива с места добычи на электростанцию, размещаемую близ потребителей энергии; техническим прогрессом на тепловых электростанциях, обеспечивающим сооружение ТЭС большой мощностью [2]. Тепловой электрической станцией называется комплекс оборудования и устройств, преобразующих энергию топлива в электрическую и (в общем случае) тепловую энергию. Тепловые электростанции характеризуются большим разнообразием и их можно классифицировать по различным признакам. По назначению и виду отпускаемой энергии электростанции разделяются на районные и промышленные. Районные электростанции – это самостоятельные электростанции общего пользования, которые обслуживают все виды потребителей района, вырабатывающие в основном электроэнергию, сохраняют за собой историческое название – ГРЭС (государственные районные электростанции). Промышленные электростанции – это электростанции, обслуживающие тепловой и электрической энергией конкретные производственные предприятия или их комплекс, например завод по производству химической продукции. Их мощность определяется потребностями промышленных предприятий в тепловой и электрической энергии и, как правило, она существенно меньше, чем районных ТЭС. По виду используемого топлива тепловые электростанции разделяются на электростанции, работающие на органическом топливе и ядерном горючем. За конденсационными электростанциями, работающими на органическом топливе, во времена, когда еще не было атомных электростанций (АЭС), исторически сложилось название тепловых (ТЭС – тепловая электрическая станция) [3]. 
В качестве органического топлива для ТЭС используют газообразное, жидкое и твердое топливо. Большинство ТЭС России, особенно в европейской части, в качестве основного топлива потребляют природный газ, а в качестве резервного топлива – мазут, используя последний ввиду его высокой стоимости только в крайних случаях; такие ТЭС называют газомазутными. Во многих регионах, в основном в азиатской части России, основным топливом является энергетический уголь – низкокалорийный уголь или отходы добычи высококалорийного каменного угля (антрацитовый штыб – АШ). Поскольку перед сжиганием такие угли размалываются в специальных мельницах до пылевидного состояния, то такие ТЭС называют пылеугольными. По типу теплосиловых установок, используемых на ТЭС для преобразования тепловой энергии в механическую энергию вращения роторов турбоагрегатов, различают паротурбинные, газотурбинные и парогазовые электростанции. Газотурбинные тепловые электростанции (ГТЭС) оснащаются газотурбинными установками (ГТУ), работающими на газообразном или, в крайнем случае, жидком (дизельном) топливе. Поскольку температура газов за ГТУ достаточно высока, то их можно использовать для отпуска тепловой энергии внешнему потребителю. Такие электростанции называют ГТУ-ТЭЦ. В настоящее время в России функционирует одна ГТЭС (ГРЭС-3 им. Классона, г. Электрогорск Московской обл.) мощностью 600 МВт и одна ГТУ-ТЭЦ (в г. Электросталь Московской обл.) [4]. Традиционная современная газотурбинная установка (ГТУ) – это совокупность воздушного компрессора, камеры сгорания и газовой турбины, а также вспомогательных систем, обеспечивающих ее работу. Парогазовые тепловые электростанции комплектуются парогазовыми установками (ПГУ), представляющими комбинацию ГТУ и ПТУ, что позволяет обеспечить высокую экономичность. В настоящее время в России работает четыре новых ПГУ-ТЭЦ (Северо-Западная ТЭЦ Санкт-Петербурга, Калининградская, ТЭЦ-27 ОАО «Мосэнерго» и Сочинская), построена также теплофикационная ПГУ на Тюменской ТЭЦ. В 2007 г. введена в эксплуатацию Ивановская ПГУ-КЭС. 
     Блочные ТЭС состоят из отдельных, как правило, однотипных энергетических установок – энергоблоков. В энергоблоке каждый котел подает пар только для своей турбины, из которой он возвращается после конденсации только в свой котел. По блочной схеме строят все мощные ГРЭС и ТЭЦ, которые имеют так называемый промежуточный перегрев пара. Работа котлов и турбин на ТЭС с поперечными связями обеспечивается по-другому: все котлы ТЭС подают пар в один общий паропровод и от него питаются все паровые турбины ТЭС. 
     
     1 Технико-экономическое обоснование
     
     В энергетических котельных агрегатах, в камерах сгорания газотурбинных установок широко используется газ и мазут. Продукты горения этих практически беззольных топлив значительно меньше загрязняют окружающую среду, чем дымовые газы, образующиеся при сжигании твердых видов топлив. Экономичность теплоэнергетических установок, работающих на газе или мазуте, значительно выше, чем при прямом сжигании угля, торфа или сланцев. Из всего количества большая часть газа сжигается для энергетических и технологических целей. Что касается нефти, то в энергетике используются только тяжелые остатки нефтепереработки – мазуты. В дальнейшем предусматривается сокращение производства мазута за счет его более глубокой переработки. Среди всех запасов органического топлива в России большая часть приходится на твердые виды. Таким образом, дальнейшее развитие энергетики немыслимо без широкого вовлечения этих видов топлива в энергетический баланс. Однако серьезным препятствием на пути развития энергетики на базе твердых топлив являются экологические ограничения, связанные с крупномасштабным загрязнением окружающей среды. Перспективы широкого вовлечения огромных запасов твердого топлива в энергетику связаны, прежде всего, с их газификацией и производством искусственных жидких и газовых топлив. Например, методом плазменной газификации и комплексной энерготехнологической переработкой углей [5].
     Ориентировочно в тепловом балансе ТЭС страны природный газ занимает 62, уголь – 30, мазут – 8 %. Особенности минерально-ресурсного потенциала России – его крупномасштабность и комплексность. Ни у одной другой страны нет минерально-сырьевой базы такого спектра и объема: от нефти, газа и угля до практически всех металлических и неметаллических полезных ископаемых. При Российских запасах природных ресурсов, которые 
в 3,5 раза больше, чем в США (в том числе в 4,1 раза по нефти) и больше, чем в Европе, общие затраты энергоресурсов в расчете на единицу ВВП 
в России в 4,5 раза больше, чем в США, в 8 раз больше, чем в странах ЕС, 
и в 10,6 раз выше, чем в Японии [6]. При этом энергетическая эффективность российской экономики в 5 раз ниже среднемировой, а нагрузка энергетики на экономику у нас в 4 раза выше. Капиталовложения в нашу энергетику составляют 6 % от ВВП при менее 1,5 % в мире в целом. В настоящее время 
в России только около 40 % попутного газа из нефтяных месторождений перерабатывается на сжиженный газ или сырье для нефтехимических предприятий, а остальные 60% сжигаются без переработки. За последние 10 лет в факелах сожжено более 60 млрд. м 3 попутного газа. Аналогичная ситуация 
и с метаном, содержащимся в угольных пластах и угленосных отложениях, 
в то время как в США из угольных пластов извлекаются в магистральные газопроводы десятки миллионов кубических метров метана. Россия превосходит в 1,5–2 раза развитые страны по добыче минерального сырья, но отстает в два и более раз по уровню использования большинства видов полезных ископаемых. Причина тому – разрушение производственной сферы народного хозяйства нашей страны. Известно, что строительство крупных электростанций требует больших капиталовложений, сроки окупаемости инвестиций 
в эти объекты составляют как минимум 8–10 лет; к тому же доля расходов электроэнергии на собственные нужды электростанций и на ее передачу потребителям довольно высока. Вместе с тем образовался существенный прогнозируемая тенденция опережающего роста стоимости на природный газ по сравнению со стоимостью угля предопределяет целесообразность использования газа только на эффективном энергетическом оборудовании. В настоящее время 79,5 % энергии в мире производится за счет органического ископаемого топлива. Такая энергетика, основанная на технологиях конца ХIХ – начала ХХ века, является источником 80 % всех техногенных загрязнений окружающей среды, причем в атмосферу выбрасывается 7,2 * 109 т диоксида углерода. Поэтому магистральный путь развития энергетики в ХХI веке должен основываться на эффективных и экологичных энерготехнологиях (ВИЭ) [7]. Ключевое направление перехода к устойчивому развитию мировой экономики – замедление темпов эксплуатации невозобновляемых ресурсов и замещение их возобновляемыми ресурсами, минимизация и утилизация отходов и снижение нагрузки на окружающую среду. Многие страны мира, ставят целью сокращение абсолютного потребления ископаемой энергии, получаемой в основном за счет ископаемого углеродного топлива. Это связано с обеспечением энергетической безопасности, а также последствиями сжигания углеродного топлива для экологии. На фоне абсолютного сокращения мощностей угольной и атомной генерации, очевидно, растет газовая и генерация на основе возобновляемых источниках энергии (ВИЭ). Доля ВИЭ составляет 62 % всех вновь введенных мощностей. К ВИЭ обычно относят солнечную, ветровую и геотермальную энергию, энергию приливов и отливов волн, энергию биомассы (растения, различные виды органических отходов) [7]. К ВИЭ также принято относить малые гидроэлектростанции (ГЭС) мощностью до 30 МВт, которые отличаются от крупных ГЭС только масштабом и меньшим вредом, наносимым окружающей среде. В табл. 1.1 представлен прогноз развития ВИЭ в России от общего объема производства электроэнергии.
Таблица 1.1 – Прогноз развития ВИЭ в России к 2020 году
№
Вид ВИЭ
Выработка электроэнергии, млрд. (кВт ч)/МВт


2010 г.
2015 г.
2020 г.
1
Малая энергетика
3,5/850
10,0/2430
20,0/4800
2
Ветровые ЭС
0,21/120
206/1500
17,5/7000
3
Геотермальные ЭС
0,6/90
2,0/300
5,0/750
4
ЭС на биомассе
13,5/2800
22,2/5000
34,9/7850
5
Приливные ЭС
0/1,5
0,024/12
2,3/4500
6
Солнечные ФЭС
0,00003/0,02
0,002/1,5
0,018/12,2
7
Прочие
–
0,08/20
0,5/250
Доля ВИЭ в производстве электроэнегии,%
1,5
2,5
4,5

     По данным ЮНЕП, в США, как и в Европе, использование возобновляемых источников энергии, несмотря на экономический кризис, продолжает расти второй год подряд. В 2009 году в США свыше 50 % новых энергетических мощностей было создано за счет возобновляемых источников. В табл. 1.2, 1.3 перечислены невозобновляемые и возобновляемые энергоресурсы
 Таблица 1.2 – Невозобновляемые энергоресурсы Земли в 2006 году
Энергоресурсы
Разведанные запасы
Предполагаемые 
запасы
Годовая добыча
Каменный уголь
1034
3380
42
Бурый уголь
437
2211
0,8
Нефть
212
1300
5,5
Природный газ
176
400
3,0
Торф
145
544
0,01
Горючий сланец
4,3
140
0,05

Таблица 1.3 – Возобновляемые энергоресурсы Земли в 2006 году
Энергоресурсы
Потенциальные ресурсы
Ресурсы, доступные для использования
Годовое использование
Солнечное излучение
Очень велики
3
0,01
Биомасса
12
6
0,6
Ветер
3,2
1,1
0,009
Гидроэнергия рек
3,2
1,6
0,36
Геотермальная энергия*
2,1
0,7
0,06
Приливы*
0,04
0,1
0,0001
     
     ВИЭ имеют как положительные, так и отрицательные свойства. Положительные свойства – практически повсеместная распространенность большинства их видов, экологическая чистота, отрицательные – это малая удельная мощность и изменчивость во времени большинства ВИЭ. ВИЭ не могут быть основой широкомасштабной энергетики. Есть четкое осознание того, что развитие ВИЭ не является решением энергетической проблемы в глобальном масштабе. Нельзя провозглашать ВИЭ патентовым, гарантированным универсальным средством. Необходимы и другие ведущие энерготехнологии. В энергопотреблении существует определенная ниша, где требуются все мыслимые энерготехнологии – это региональная и малая энергетика. Развитие малой энергетики особенно актуально для России, где большая часть территории имеет децентрализованное энергоснабжение, которое жестко зависит от доставки традиционного органического топлива, а разница в плотности населения различных территорий приводит к нецелесообразности, а иногда и невозможности повсеместного развития централизованных энергоносителей. Кроме того, российский энергетический рынок является гораздо более теплоемким, чем рынок большинства стран Западной Европы, Юго-восточной (Азии и Америки). В большинстве регионов Северо-Запада, Севера Сибири и Дальнего Востока отопительный сезон продолжается более полугода. Почти половина топливно-энергетических ресурсов страны расходуется на теплоснабжение. Поэтому региональные энергоисточники должны обеспечивать комбинированную выработку электроэнергии и тепла. В зависимости от географических особенностей региона для зон децентрализованного энерго-и теплоснабжения наряду с альтернативными источниками необходимо развивать и малую энергетику. Развитие малой ядерной энергетики в России по большому счету не имеет разумных альтернатив – не только научно-прогностические оценки, но и печальный опыт замерзающих городов 
и поселков, другие вполне реальные тяжелейшие проблемы энергообеспечения современной России свидетельствуют об этом однозначно. Комбинированная энергетика – одна из наиболее эффективных высокотехнологичных сфер человеческой деятельности, перспективнейшая область для наиболее передовых научных, инновационных и образовательных проектов в энергообеспечении России [8].
     Россия имеет современные технологии, высококвалифицированные кадры ученых, инженеров и способна участвовать в освоении новых ниш на мировом рынке технологий и энергетического оборудования, использующих ВИЭ [9]. Россия имеет огромный опыт создания малых ядерных энерготехнических установок (ЯЭУ), также современные технологии и оборудование для геотермальных электростанций и малых ГЭС. По всем видам оборудования (за исключением крупных ветроустановок мощностью 100 кВт и выше) существуют разработки на хорошем международном уровне. Имеется производственная база, которая может быть развита при наличии государственных заказов. В настоящее время стоимость производства электроэнергии от многих видов ВИЭ в мире приближается к уровню стоимости производства этой энергии от традиционных источников (рис. 1.1).

Стоимость оборудования,
1000 дол/кВт

            Стоимость энергии, цент/МДж

Рисунок 1.1– Показатели динамики и стоимости энергетического 
оборудования















2 Теоретический раздел

2.1 Физико-химические основы процесса горения топлив


     Для современной теплоэнергетики характерны следующие тенденции: блочная компоновка агрегатов, повышение рабочих параметров пара, увеличение доли переменной части графика нагрузки энергосистем, изменяя 
в структуре топливно-энергетического баланса за счет увеличения доли нефти и газа. В свете отмеченных тенденций в развитии теплоэнергетики и требований к современным котлам основные задачи в области рациональной организации топочных процессов можно сформулировать следующим образом: предельно экономичное сжигание топлива, максимальное снижение коррозии поверхности нагрева, глубокое снижение концентрации токсичных и канцерогенных веществ в дымовых газах ниже предельно допустимых значений. Каждой нагрузке котла и каждому виду топлива соответствует своя оптимальная схема организации топочных процессов. Топливо – это источник получения энергии; горючее вещество, вырабатывающее при сгорании значительное количество теплоты. 
     Наиболее чистым топливом является природный газ, затем следует нефть (мазут), каменные и бурые угли, горючие сланцы и торф. По агрегатному состоянию выделяют твердое, жидкое и газообразное топлива. К твердому естественному топливу относят, бурые и каменные угли, торф, антрацит; к твердому искусственному топливу – кокс, древесный уголь, брикеты 
и пыль из бурого и каменного углей, термоантрацит. Естественного жидкого топлива нет. В качестве искусственного жидкого топлива используют различные смолы и мазут. Газообразное топливо может быть естественным, таким как природный газ. Жидкие топлива – это в основном вещества органического происхождения, основные составляющие элементы которых – углерод, водород, кислород, азот и сера. При сгорании любого органического топлива выбрасываются в окружающую среду продукты сгорания: СО2 , Н2О, несгоревшее топливо: угарный газ, водород, несгоревшие углеводороды (СО2, Н2, СхНу) и экологически вредные нормируемые загрязнители: окислы серы, азота, бенз(а)пирен(SO2, NO2, С20Н12) и зола [11].
     Учение о скорости и механизме химических реакций составляет предмет химической кинетики. Скорость химического превращения зависит от многих факторов, важнейшими из которых являются строение молекул компонентов реакции, соотношение между их количествами и температура. Скорость химической реакции W может быть выражена следующим уравнением:
W = K 		(1.1)
     где К – константа скорости реакции (скорость химической реакции при концентрациях реагентов, приведенных к единице); Са, Св, Су – концентрации реагентов; v1, v2, vn – стехиометрические коэффициенты, определяемые соотношением концентраций исходных реагентов в стехиометрическом уравнении реакции; Е – энергия активации, определяемая количеством тепла, которое надо затратить, чтобы ослабить внутримолекулярные связи реагентов до такой степени, чтобы началось их взаимодействие; R – универсальная газовая постоянная; Т – температура.
     Тепловая теория самовоспламенения основана на сопоставлении скоростей процессов тепловыделения при экзотермическом окислении и теплоотвода от реагирующей смеси в стенки содержащего ее сосуда. Температура стенок сосуда, при которой достигается это равенство, называется температурой самовоспламенения. Начиная с этой температуры, происходит саморазогрев, которая может привести к вспышке (самовоспламенению).
     С учетом изложенного для саморазогрева в реагирующей среде можно записать
			(1.2)
     где Q – тепловой эффект реакции; W – скорость реакции; S – поверхность реакционного сосуда; V – объем реакционного сосуда; ? – коэффициент теплоотдачи; Т – температура газа; Т0 – температура стенки сосуда; ? – плотность газа; t – время; Cv – теплоемкость при постоянном объеме.
     Ускорение реакции может достигаться не только в результате повышения температуры  в ходе экзотермической реакции, но и в результате особого характера химических превращений – цепных реакций. Носителями этих реакций являются особые активные частицы – радикалы и атомы, обладающие свободными валентными связями. При столкновении этих частиц с исходными молекулами или продуктами превращения взаимодействие между ними происходит при значительно меньших значениях энергии активации, чем при молекулярных процессах. Причем в особого рода цепных реакциях – разветвленных – скорость реакции может бурно расти за счет того, что в результате взаимодействия активного центра с молекулой образуется несколько активных центров. Типичным примером разветвленной цепной реакции является окисление водорода кислородом при определенных условиях (в области полуострова самовоспламенения), основу которого составляют следующие элементарные акты:
H2 + O2 ? 2OН – зарождение цепи
OН + H2 ? H2O + Н – продолжение цепи
H + O2 ? OН + ? – разветвление цепи
? + H2 ? OН + Н – разветвление цепи
Н + Н + стенка ? H2 – обрыв цепи на стенке сосуда
Н + O2 +M ? HО2 + M – обрыв цепи при тройном столкновении с участием инертной молекулы M (обрыв в объёме).
     Для изотермического ускоряющегося цепным путем процесса можно написать
					(1.3)
     где ? = ?-? – фактор ускорения цепной реакции; t – время; А – константа, определяемая начальными условиями.
     Ускорение реакции определяется величиной ?. Границей, разделяющей цепные превращения с конечной скоростью и цепное самовоспламенение, является условие ? = 0. Теория цепных реакций позволила объяснить такие явления, как пределы самовоспламенения по давлению, ингибирование, промотирование горения, каталитическое влияние стенок реакционного сосуда и многие другие, которые трудно объяснить тепловыми теориями. Начавшийся цепным путем экзотермический химический процесс сопровождается выделением тепла, которое обусловливает тепловое самоускорение. Типичным примером такого процесса является окисление углеводородов кислородом. С помощью ряда упрощающих допущений и с учетом подобия полей концентраций и температуры, т.е. постоянства энтальпии в единице объема в пламени, система уравнений сохранения вещества и энергии была сведена к уравнению вида
			(1.4)
     где ? – теплопроводность; Ср – теплоемкость; ? – плотность; W – скорость реакции Q – теплота сгорания; х – расстояние вдоль распространения пламени. Первый член в левой части уравнения (1.4) соответствует нагреву газа, второй член – конвективному уносу тепла, третий член – тепловыделению. Для зоны подогрева получаем
				(1.5)
     Следует отметить, что ни одна из современных теорий горения не охватывает всего механизма химического превращения топлива в зоне пламени. В случае горения наиболее распространенного класса горючих веществ – углеводородов – наибольшее признание получила следующая схема окисления в пламени:
RH ? CO ? CO2

     В соответствии с этой схемой при высокотемпературном окислении углеводородов выделяют две основные стадии – окисление исходного горючего до СО и догорание СО до СО2. Резюмируя изложенные сведения о механизмах, peжимах и особенностях горения, важно отметить, что доминирующую роль в конечном счете играет в этом процессе выделение энергии и ее запас (энтальпия) в веществе. В частности, обобщение известных сведений о предельных условиях распространения пламени (т.е. проявления горючести) в газах указывает на то, что для того, чтобы смесь, например углеводородных газов с воздухом, стала способной к горению, необходимо, чтобы энтальпия смеси составляла около 44,1 кДж/моль. Углерод (С) – основной носитель теплоты. При сгорании 1 кг углерода выделяется 34000 кДж теплоты. Углерод может содержаться в мазуте до 85 %, образуя соединения. Водород (Н) – второй наиболее важный элемент топлива: при сгорании 1 кг водорода выделяется около 125000 кДж теплоты. В состав жидкого топлива входят также влага (W) и до 0,5 % золы (А). Азот (N) и кислород (О) входят в состав сложных органических кислот и фенолов, содержатся в топливе в небольших количествах (около 3 %). Сера (S) при сгорании выделяет большое количество теплоты, однако сернистые соединения при взаимодействии с расплавленными или нагреваемыми металлами ухудшают их качество.
     Газообразное топливо – это в основном смесь различных газов, таких как метан, этилен, и других углеводородов. Также в состав газообразного топлива входят оксид углерода, диоксид углерода или углекислого газа, азот, водород, сероводород, кислород и другие газы, а также водяные пары. Природный газ добывают из чисто газовых месторождений или вместе с нефтью (попутный газ). В первом случае основной горючей составляющей является метан, содержание которого может доходить до 95–98 %. Попутные газы, помимо метана, содержат значительные количества других углеводородов, имеют высокую теплоту сгорания, но в качестве топлива их используют редко, применяют в основном в химической промышленности. В состав сухого газообразного топлива входят:
CH4 + С2Н4 + CO2 + H2 + Н2S + СmHn + N2 + O2 +… = 100.
Метан (СН4) – основная составляющая часть многих природных газов. При сгорании 1 м3 метана выделяется 35800 кДж теплоты. Метана в природных газах может содержаться до 93–98 %. Водород (Н2) – при сгорании 1 м3 водорода выделяется 10 800 кДж теплоты. Оксид углерода – при сгорании 1 м3 этого газа выделяется 12770 кДж теплоты. Остальные газы (СО2, N2) и пары воды – балластные составляющие. Их присутствие в топливе приводит к понижению температуры его горения. Содержание в топливе более 0,5 % свободного кислорода считается опасным по условиям техники безопасности. Теплота сгорания топлива – это то, количество теплоты Q (кДж), которое выделяется при полном сгорании 1 кг жидкого или 1 м3 газообразного топлива. В зависимости от агрегатного состояния влаги в продуктах сгорания имеет место разделение на высшую и низшую теплоту сгорания. Теплота, затраченная на испарение влаги, не будет использована. В этом случае получим низшую теплоту сгорания.
Qр Н = Qр В – 25(Нр + Wр)
Химическая реакция горения газа
СН4 + 2О2 = СО2 + 2Н2О + 890 кДж
     Условное топливо – это понятие, которое используют для нормирования и учета расхода топлива. Условным принято называть топливо с низшей теплотой сгорания (29310 кДж/кг). Для перевода любого топлива в условное следует разделить его теплоту сгорания на 29310 кДж/кг, т. е. найти эквивалент данного топлива: для мазута он равен 1,3–1,4, для природных газов – 1,2–1,4. 
     Жидкое топливо. Мазут является продуктом переработки нефти. Теплота сгорания мазута равна 39–42 МДж/кг. Состав мазута: 85–80 % С; 10–12,5 % Нр; 0,5–1,0 % (Ор + Nр); 0,4 – 2,5 % Sр; 0,1–0,2 % Ар; 2 % Wр. Содержание влаги в мазуте при отправлении с нефтеперегонного завода не должно превышать 2 %. В мазуте также содержится сера, в зависимости от процентного содержания которой, мазут подразделяют на малосернистый (<0,5 % Sр), сернистый (0,5–1 % Sр) и высокосернистый (> 1 % Sр). Горением называют процесс быстрого химического соединения горючих элементов топлива с окислителем, сопровождающийся выделением теплоты и света. Из уравнений реакций горения мазута в продуктах полного горения содержатся          
 RО2 = (СО2 + SО2), водяной пар и азот 
     Горючими составляющими являются углерод, водород и сера. При использовании сухого воздуха реакции полного горения составляющих имеют вид:
С + О2 + kN2 = CO2 + kN2 + Q1;
2H2 + O2 + kN2 = 2Н2О + kN2 + Q2;
S + O2 + kN2 = SO2 + kN2 +Q3.
     Твердое топливо. Основа образования угля – растительные остатки. По химическому составу каменный уголь представляет смесь высокомолекулярных полициклических ароматических соединений с высокой массовой долей углерода, а также воды и летучих веществ с небольшими количествами минеральных примесей, при сжигании угля образующих золу. Ископаемые угли отличаются друг от друга соотношением слагающих их компонентов, что определяет их теплоту сгорания. Ископаемое топливо состоит в основном из углерода. При сжигании атомы топлива теряют электроны, а атомы кислорода воздуха приобретают их. Так в процессе окисления атомы кислорода 
и углерода соединяются в продукты горения – молекулы углекислого газа. Этот процесс идет энергично: атомы и молекулы веществ, участвующих в горении, приобретают большие скорости, а это приводит к повышению их температуры. Они начинают испускать свет – появляется пламя. Химическая реакция сжигания углерода имеет вид:
     C + O2 = CO2 + тепло
     Организация сжигания органического топлива. Горючий газ до сжигания можно предварительно перемешивать с необходимым для полного его сгорания количеством воздуха. Принцип сжигания такой однородной газовоздушной смеси с коэффициентом избытка воздуха ? ? 1 условно называют кинетическим. Скорость реакции при таком горении зависит от температуры и режима течения газовоздушной смеси. Горючий газ можно подавать в топку и раздельно с воздухом. Этот принцип сжигания называется диффузионным. Улучшая смесеобразование, можно интенсифицировать процессы горения и управлять их течением. Так как протекание реакций горения зависит от температуры факела, концентраций реагирующих компонентов и времени их взаимодействия в отдельных температурных зонах, то необходимо изучать зависимости концентрации отдельных компонентов именно от этих факторов. 
СF=f (CxF, CO2, Tф, Ккон),
     где СF – концентрация одного из продуктов горения; СxF – концентрация исходных компонентов, влияющих на образование продукта F; СO2 – концентрация кислорода; Тф – температура факела; Ккон – конструктивный параметр, определяющий время пребывания реагирующих компонентов в отдельных температурных зонах [11]. 
     Следует, что в первую очередь нужно изучить влияние концентрации О2, определяющей интенсивность как выгорания продуктов неполного сгорания (в частности, сажи* бенз(а)пирена, сероводорода), так и образования противоположной группы продуктов (окислов азота и серного ангидрита).
В топочных процессах участвует не только воздух, подаваемый на горелки, но и большая часть присосанного воздуха. Целесообразно использовать значение коэффициента избытка воздуха в конце топки ?Т. Следует обратить внимание на то, что СС20Н12 и СС при сжигании жидких топлив значительно выше, чем при сжигании газа, причем с ростом плотности и вязкост.......................