Какво е гориво?

Това е един компонент или смес от вещества, които са способни на химични трансформации, свързани с отделянето на топлина. Различните видове гориво се различават по количественото съдържание на окислител в тях, който се използва за освобождаване на топлинна енергия.

В широк смисъл горивото е носител на енергия, тоест потенциален вид потенциална енергия.

Класификация

Понастоящем видовете горива се подразделят според агрегатното им състояние на течни, твърди и газообразни.

Камъкът и дървата за огрев, антрацитът се считат за твърд естествен вид. Брикетите, коксът, термоантрацитът са видове изкуствено твърдо гориво.

Веществата, които съдържат вещества от органичен произход, се класифицират като течности. Основните им компоненти са: кислород, въглерод, азот, водород, сяра. Изкуственото течно гориво ще бъде разнообразие от смоли, мазут.

Това е смес от различни газове: етилен, метан, пропан, бутан. В допълнение към тях, съставът газообразно горивоима въглероден диоксид и въглероден окис s, сероводород, азот, водни пари, кислород.

Индикатори за гориво

Основният индикатор за изгаряне. Формулата за определяне на топлинната стойност се разглежда в термохимията. отделят "конвенционално гориво", което означава топлината на изгаряне на 1 килограм антрацит.

Домашно отоплително масло е предназначено за изгаряне в отоплителни устройства с ниска мощност, които се намират в жилищни помещения, топлинни генератори, използвани в селско стопанствоза сушене на фуражи, консервиране.

Специфичната топлина на изгаряне на гориво е такава стойност, която показва количеството топлина, което се образува при пълно изгаряне на гориво с обем 1 m 3 или маса от един килограм.

За да измерите тази стойност, използвайте J / kg, J / m 3, калории / m 3. Калориметрията се използва за определяне на калоричността.

С увеличаване на специфичната топлина на изгаряне на горивото, специфичният разход на гориво намалява, а ефективността остава непроменена.

Топлината на изгаряне на веществата е количеството енергия, отделяно по време на окисляването на твърдо, течно, газообразно вещество.

Той се определя от химичния състав, както и от агрегатното състояние на горимото вещество.

Характеристики на продуктите от горенето

По -високо и ниска топлинагоренето е свързано със състоянието на агрегация на водата във веществата, получени след изгарянето на горивото.

Най -високата топлинна стойност е количеството топлина, отделяно при пълното изгаряне на вещество. Тази стойност включва и топлината на кондензация на водни пари.

Най -ниската работна топлина на горене е стойността, която съответства на отделянето на топлина по време на горенето, без да се отчита топлината на кондензация на водни пари.

Латентната топлина на кондензация е стойността на енергията на кондензация на водни пари.

Математическа връзка

Най -високата и най -ниската калоричност са свързани със следната връзка:

Q B = Q H + k (W + 9H)

където W е тегловното количество (в%) вода в горимо вещество;

Н е количеството водород (% от масата) в горимото вещество;

k е коефициент от 6 kcal / kg

Изчислителни методи

Най -високата и най -ниската топлина на горене се определя по два основни метода: изчислен и експериментален.

Калориметрите се използват за извършване на експериментални изчисления. Първо в него се изгаря проба гориво. Топлината, която ще се отделя в този случай, се абсорбира напълно от водата. Имайки представа за масата на водата, е възможно да се определи по промяната на нейната температура, стойността на нейната топлина на горене.

Тази техника се счита за проста и ефективна, тя предполага само познаването на данните от техническия анализ.

В метода на изчисление най -високата и най -ниската топлина на горене се изчислява по формулата на Менделеев.

Q p H = 339C p + 1030H p -109 (O p -S p) -25 W p (kJ / kg)

Той отчита съдържанието на въглерод, кислород, водород, водни пари, сяра в работния състав (в проценти). Количеството топлина по време на горенето се определя, като се вземе предвид еталонното гориво.

Калоричната стойност на газа позволява да се извършат предварителни изчисления и може да се определи ефективността на използването на определен вид гориво.

Характеристики на произхода

За да разберем колко топлина се отделя при изгарянето на определено гориво, е необходимо да имаме представа за произхода му.

Има в природата различни вариантитвърди горива, които се различават по състав и свойства.

Формирането му се извършва на няколко етапа. Първо се образува торф, след това се получават кафяви и битумни въглища, след това се образува антрацит. Основните източници на образуване на твърдо гориво са листа, дърво и борови игли. Умирайки, части от растенията, изложени на въздух, се унищожават от гъбички и образуват торф. Натрупването му се превръща в кафява маса, след което се получава кафяв газ.

При високо налягане и температура кафявият газ се превръща във въглища, след което горивото се натрупва под формата на антрацит.

В допълнение към органичната материя, в горивото има допълнителен баласт. За органична част се счита тази, образувана от органични вещества: водород, въглерод, азот, кислород. В допълнение към тези химични елементи, той съдържа баласт: влага, пепел.

Технологията на пещта предполага освобождаване на работна, суха и горима маса от изгоряло гориво. Работната маса се нарича гориво в оригиналния му вид, доставено на потребителя. Сухата маса е състав, който не съдържа вода.

Състав

Най -ценните компоненти са въглерод и водород.

Тези елементи се намират във всякакъв вид гориво. В торфа и дървесината процентът на въглерода достига 58 процента, в битумните и кафявите въглища - 80%, а в антрацита достига 95 процента от теглото. В зависимост от този показател количеството топлина, отделяно при изгарянето на горивото, се променя. Водородът е вторият най -важен елемент във всяко гориво. Свързвайки се с кислород, той образува влага, което значително намалява топлинната стойност на всяко гориво.

Процентът му варира от 3,8 в маслени шисти до 11 в мазут. Кислородът, който е част от горивото, действа като баласт.

Не генерира топлина химичен елемент, следователно, влияе отрицателно върху стойността на топлината на изгарянето му. Изгарянето на азот, съдържащ се в свободна или свързана форма в продуктите от горенето, се счита за вредни примеси, поради което неговото количество е ясно ограничено.

Сярата е включена в горивото под формата на сулфати, сулфиди, а също и като серни газове. Когато се хидратират, серните оксиди образуват сярна киселина, която разрушава котелното оборудване, влияе отрицателно върху растителността и живите организми.

Ето защо сярата е онзи химичен елемент, чието присъствие в естествените горива е изключително нежелателно. Ако попадне в работната стая, серните съединения причиняват значително отравяне на обслужващия персонал.

Има три вида пепел, в зависимост от произхода й:

• първичен;
• втори;
• третичен.

Основният вид се образува от минерали, които се намират в растенията. Вторичната пепел се образува в резултат на проникването на растителни остатъци от пясък и пръст по време на образуването.

Третата пепел е включена в състава на горивото по време на добив, съхранение и транспортиране. При значително отлагане на пепел се наблюдава намаляване на преноса на топлина върху нагревателната повърхност на котелния агрегат, намалявайки количеството топлопреминаване към вода от газове. Огромно количество пепел влияе отрицателно върху работата на котела.

Най -накрая

Летливите вещества оказват значително влияние върху процеса на изгаряне на всякакъв вид гориво. Колкото по -голяма е тяхната мощност, толкова по -голям ще бъде обемът на фронта на пламъка. Например въглища, торф, лесно се запалват, процесът е придружен от незначителни топлинни загуби. Коксът, който остава след отстраняването на летливи примеси, съдържа само минерални и въглеродни съединения. В зависимост от характеристиките на горивото количеството топлина варира значително.

В зависимост от химичния състав има три етапа на образуване на твърдо гориво: торф, кафяви въглища, въглища.

Естественото дърво се използва в малки котелни инсталации. Използват се предимно чипс, дървени стърготини, плочи, кора, самите дърва за огрев се използват в малки количества. В зависимост от вида дървесина, количеството отделена топлина варира значително.

С намаляването на топлината на изгаряне дървата за огрев придобиват определени предимства: бърза запалимост, минимално съдържание на пепел и липса на следи от сяра.

Надеждната информация за състава на естествените или синтетичните горива, тяхната калоричност е отличен начин за извършване на термохимични изчисления.

В момента има реална възможност да се идентифицират онези основни възможности за твърди, газообразни, течни горива, които ще станат най -ефективни и евтини за използване в конкретна ситуация.

ФИЗИЧНИ И ХИМИЧНИ СВОЙСТВА НА ПРИРОДНИ ГАЗОВЕ

Имам естествени газовеняма цвят, мирис, вкус.

Основните показатели за природните газове включват: състав, топлина на горене, плътност, температури на горене и запалване, граници на експлозия и налягане на експлозия.

Природните газове от полета с чист газ се състоят главно от метан (82-98%) и други въглеводороди.

Горимият газ съдържа запалими и незапалими вещества. Запалимите газове включват: въглеводороди, водород, сероводород. Незапалимите включват: въглероден диоксид, кислород, азот и водни пари. Съставът им е нисък и възлиза на 0,1-0,3% C0 2 и 1-14% N 2. След екстракцията от газа се извлича токсичен газ, сероводород, чието съдържание не трябва да надвишава 0,02 g / m3.

Калоричната стойност е количеството топлина, отделяно при пълното изгаряне на 1 м3 газ. Топлината на горене се измерва в kcal / m3, kJ / m3 газ. Калоричната стойност на сухия природен газ е 8000-8500 kcal / m 3.

Стойността, изчислена чрез съотношението на масата на веществото към неговия обем, се нарича плътност на веществото. Плътността се измерва в kg / m3. Плътността на природния газ зависи изцяло от неговия състав и е в диапазона с = 0,73-0,85 кг / м3.

Най -важната характеристика на всеки горим газ е неговият топлинен капацитет, тоест максималната температура, достигната по време на пълното изгаряне на газа, ако необходимото количество въздух за горене съвпада точно с химичните формули на изгаряне и началната температура на газа и въздухът е нула.

Топлинният капацитет на природните газове е около 2000 -2100 ° C, метан - 2043 ° C. Действителната температура на горене в пещите е значително по -ниска от отоплителната мощност и зависи от условията на горене.

Температурата на запалване е температурата на въздушно-горивната смес, при която сместа се запалва без източник на запалване. За природния газ той е в диапазона от 645-700 ° C.

Всички запалими газове са експлозивни, способни да се запалят от открит огън или искра. Разграничете долната и горната граница на концентрация на разпространение на пламъка , т.е. долна и горна концентрация, при която е възможен взрив на сместа. Долната граница на експлозивност на газовете е 3 ÷ 6%, горната е 12 ÷ 16%.

Експлозивни граници.

Въздушно-газова смес, съдържаща количеството газ:

до 5% - не гори;

от 5 до 15% - експлодира;

повече от 15% - свети при подаване на въздух.

Експлозивното налягане на природния газ е 0,8-1,0 МРа.

Всички запалими газове могат да причинят отравяне на човешкото тяло. Основните токсични вещества са: въглероден оксид (CO), сероводород (H 2 S), амоняк (NH 3).

Природният газ е без мирис. За да се определи изтичането, газът се одорира (т.е. придава му специфична миризма). Одорирането се извършва с помощта на етил меркаптан. Одорирането се извършва в газоразпределителни станции (GDS). Когато 1% от природния газ попадне във въздуха, миризмата му започва да се усеща. Практиката показва, че средната норма на етилов меркаптан за одориране на природен газ, доставян в градските мрежи, трябва да бъде 16 g на 1000 m3 газ.

В сравнение с твърдото и течното гориво, природният газ има много предимства:

Относителна евтиност, която се обяснява с повече по лесен начинминно дело и транспорт;

Липса на пепел и отстраняване на твърди частици в атмосферата;

Висока калоричност;

Не се изисква подготовка на гориво за изгаряне;

Улеснява работата на обслужващите работници и подобрява санитарно -хигиенните условия на неговата работа;

Улесняват се условията за автоматизиране на работните процеси.

Поради възможни течове чрез течове в газопроводните връзки и връзките на клапаните, използването на природен газ изисква специални грижи и внимание. Проникването на повече от 20% от газа в помещението може да доведе до задушаване, а ако той присъства в затворен обем от 5 до 15%, може да предизвика експлозия на газово-въздушната смес. При непълно изгаряне се произвежда токсичен въглероден окис, CO, който дори при ниски концентрации води до отравяне на обслужващия персонал.

По произход природните газове се разделят на две групи: сухи и мазни.

ИзсушетеГазовете са класифицирани като газове с минерален произход и се намират в райони, свързани с текуща или минала вулканична дейност. Сухите газове се състоят почти изключително от един метан с незначително съдържание на баластни компоненти (азот, въглероден диоксид) и имат калоричност Qn = 7000 ÷ 9000 kcal / nm3.

Дебелгазовете съпътстват нефтените полета и обикновено се натрупват в горните слоеве. Мастните газове са сходни по произход с петрола и съдържат много лесно кондензиращи се въглеводороди. Калорична стойносттечни газове Qн = 8000-15000 kcal / nm3

Предимствата на газообразните горива включват лекота на транспортиране и изгаряне, липса на пепелна влага, значителна простота на котелното оборудване.

Наред с природните газове се използват и изкуствени горими газове, получени при преработката на твърди горива или в резултат на експлоатацията на промишлени предприятия като отпадъчни газове. Изкуствените газове се състоят от горими газове при непълно изгаряне на гориво, баластни газове и водни пари и са разделени на богати и бедни, със средна калоричност съответно 4500 kcal / m3 и 1300 kcam3. Състав на газове: водород, метан, други въглеводородни съединения CmHn, сероводород H 2 S, негорими газове, въглероден диоксид, кислород, азот и малко количество водни пари. Баластът е азот и въглероден диоксид.

По този начин съставът на сухо газообразно гориво може да бъде представен като следната смес от елементи:

CO + H 2 + ∑CmHn + H 2 S + CO 2 + O 2 + N 2 = 100%.

Съставът на мокрото газообразно гориво се изразява, както следва:

CO + H 2 + ∑CmHn + H 2 S + CO 2 + O 2 + N 2 + H 2 O = 100%.

Топлина на горене сух газообразно гориво kJ / m3 (kcal / m3) на 1 m3 газ при нормални условия се определя, както следва:

Qн = 0,01,

Където Qi е топлината на изгаряне на съответния газ.

Калоричната стойност на газообразното гориво е показана в таблица 3.

Газ от доменна пещобразувани при топенето на чугун в доменни пещи. Неговият добив и химическият състав зависят от свойствата на зареждането и горивото, режима на работа на пещта, методите за интензифициране на процеса и други фактори. Производството на газ варира от 1500-2500 m 3 на тон чугун. Делът на негоримите компоненти (N 2 и CO 2) в доменния газ е около 70%, което определя неговите ниски топлинни характеристики (най-ниската топлинна стойност на газа е 3-5 MJ / m 3).

При изгарянето на доменния газ максималната температура на продуктите от горенето (с изключение на топлинните загуби и консумацията на топлина за дисоциацията на CO 2 и H 2 O) е 400-1500 0 C. Ако газът и въздухът се нагряват преди изгарянето, температурата на продуктите от горенето могат да бъдат значително увеличени.

Феросплавен газсе образува при топенето на феросплави в пещи за редукция на руда. Газът, изпускан от затворени пещи, може да се използва като гориво RER (вторични енергийни ресурси). В отворените пещи, поради свободния достъп на въздух, газът изгаря отгоре. Добивът и съставът на феросплавния газ зависи от степента на топене

сплав, състав на заряда, режим на работа на пещта, нейната мощност и др. Газов състав: 50-90% CO, 2-8% H 2, 0,3-1% CH 4, O 2<1%, 2-5% CO 2 , остальное N 2 . Максимальная температура продуктов сгорания равна 2080 ^0 C. Запылённость газа составляет 30-40 г/м^3 .

Конверторен газобразувани по време на топенето на стомана в кислородни конвертори. Газът се състои главно от въглероден оксид, неговият добив и състав се променят значително по време на топенето. След почистване съставът на газа е приблизително следният: 70-80% CO; 15-20% CO 2; 0,5-0,8% О 2; 3-12% N 2. Топлината на изгаряне на газ е 8,4-9,2 MJ / m 3. Максималната температура на горене достига 2000 0 C.

Коксов газ в пещтаобразувани по време на коксуване на въглищен заряд. В черната металургия се използва след извличането на химически продукти. Съставът на коксовия газ зависи от свойствата на въглищния заряд и условията на коксуване. Обемните фракции на компонентите в газа са в следните граници,%: 52-62H 2; 0,3-0,602; 23,5-26,5 СН4; 5,5-7,7 CO; 1,8-2,6 CO 2. Топлината на горене е 17-17,6 MJ / m ^ 3, максималната температура на продуктите от горенето е 2070 0 С.

Веществата от органичен произход включват гориво, което при изгаряне отделя определено количество топлинна енергия. Генерирането на топлина трябва да се характеризира с висока ефективност и отсъствие на странични ефекти, по -специално вещества, вредни за човешкото здраве и околната среда.

За удобство при зареждане в горивната камера дървеният материал се нарязва на отделни елементи с дължина до 30 см. За да се повиши ефективността от тяхното използване, дървесината трябва да е възможно най -суха, а процесът на горене да е относително бавен. В много отношения дървата за огрев от твърда дървесина като дъб и бреза, леска и пепел, глог са подходящи за отопление на помещения. Поради високото съдържание на смола, повишената скорост на изгаряне и ниската калоричност, иглолистните дървета са значително по -ниски в това отношение.

Трябва да се разбере, че плътността на дървесината влияе върху стойността на топлинната стойност.

Това е естествен растителен материал, извлечен от седиментни скали.

Този вид твърдо гориво съдържа въглерод и други химични елементи. Има разделяне на материала на видове в зависимост от възрастта му. Кафявите въглища се считат за най -млади, следвани от каменните въглища, а антрацитът е по -стар от всички други видове. Възрастта на запалимо вещество се определя и от съдържанието на влага, което е по -голямо в младия материал.

В процеса на изгаряне на въглища се получава замърсяване на околната среда и по решетките на котела се образува шлака, която до известна степен създава пречка за нормалното изгаряне. Наличието на сяра в материала също е неблагоприятен фактор за атмосферата, тъй като този елемент се превръща във сярна киселина във въздуха.

Потребителите обаче не трябва да се притесняват за здравето си. Производителите на този материал, като се грижат за частни клиенти, се стремят да намалят съдържанието на сяра в него. Топлината на изгаряне на въглища може да се различава дори в рамките на един и същ тип. Разликата зависи от характеристиките на подвида и съдържанието на минерали в него, както и от географията на добив. Като твърдо гориво се откриват не само чисти въглища, но и нискообогатена въглищна шлака, пресована в брикети.

Пелетите (горивни пелети) са твърдо гориво, произведено индустриално от дървесни и растителни отпадъци: стърготини, кора, картон, слама.

Натрошената до прах суровина се изсушава и излива в гранулатора, откъдето излиза под формата на гранули с определена форма. За добавяне на вискозитет към масата се използва растителен полимер, лигнин. Сложността на производствения процес и голямото търсене формират цената на пелетите. Материалът се използва в специално оборудвани котли.

Видовете горива се определят в зависимост от материала, от който са преработени:

• кръгъл дървен материал от дървета от всякакъв вид;
• слама;
• торф;
• слънчогледова люспа.

Сред предимствата, които имат горивните пелети, заслужава да се отбележат следните качества:

• екологичност;
• невъзможност за деформиране и устойчивост на гъбички;
• лесно съхранение дори на открито;
• равномерност и продължителност на изгаряне;
• относително ниска цена;
• възможност за използване за различни отоплителни устройства;
• подходящ размер на пелетите за автоматично зареждане в специално оборудван котел.

Брикети

Брикетите са твърди горива, подобни в много отношения на пелетите. За производството им се използват идентични материали: дървени стърготини, стърготини, торф, люспи и слама. По време на производствения процес суровината се натрошава и компресира в брикети. Този материал също е класифициран като екологично гориво. Удобно е да го съхранявате дори на открито. Плавно, равномерно и бавно изгаряне на това гориво може да се наблюдава както в камини и печки, така и в отоплителни котли.

Видовете екологично чисти твърди горива, обсъдени по -горе, са добра алтернатива на генерирането на топлина. В сравнение с изкопаемите източници на топлинна енергия, които оказват неблагоприятно въздействие върху околната среда по време на горенето и освен това не са възобновяеми, алтернативните горива имат ясни предимства и относително ниска цена, което е важно за потребителите на някои категории.

В същото време опасността от пожар на такива горива е много по -висока. Ето защо е необходимо да се вземат някои мерки за безопасност по отношение на тяхното съхранение и използване на огнеупорни материали за стени.

Течни и газообразни горива

Що се отнася до течните и газообразни горими вещества, ситуацията е следната.

Всеки ден, включвайки горелката на печката, малко хора си мислят колко отдавна са започнали да извличат газ. У нас развитието му започва през ХХ век. Преди това той просто беше намерен при извличането на нефтопродукти. Калоричността на природния газ е толкова голяма, че днес тази суровина е просто незаменима и нейните висококачествени аналози все още не са разработени.

Таблицата на калоричната стойност ще ви помогне да изберете гориво за отопление на вашия дом

Характеристика на изкопаеми горива

Природният газ е важно изкопаемо гориво, което заема водещи позиции в горивните и енергийните баланси на много страни. За да снабдяват града и всички видове технически предприятия с гориво, те консумират различни горими газове, тъй като природният газ се счита за опасен.

Природозащитниците смятат, че газът е най -чистото гориво; при изгарянето му се отделят много по -малко токсични вещества от дървата за огрев, въглищата и петрола. Това гориво се използва от хората всеки ден и съдържа такава добавка като одорант, добавянето му се извършва в оборудвани инсталации в съотношение 16 милиграма на хиляда кубически метра газ.

Важен компонент на веществото е метан (приблизително 88-96%), останалата част са други химикали:

• бутан;
• водороден сулфид;
• пропан;
• азот;
• кислород.

В това видео ще разгледаме ролята на въглищата:

Количеството метан в естественото гориво зависи пряко от неговото поле.

Описаният вид гориво се състои от въглеводородни и невъглеводородни компоненти. Естествените изкопаеми горива са предимно метан, който включва бутан и пропан. Освен въглеводородни компоненти, описаното изкопаемо гориво съдържа азот, сяра, хелий и аргон. И също има течни пари, но само в газови и нефтени находища.

Видове депозити

Отбелязва се наличието на няколко вида газови находища. Те са разделени на следните видове:

• газ;
• масло.

Тяхната отличителна черта е съдържанието на въглеводороди. Газовите находища съдържат около 85-90% от представеното вещество, нефтените находища съдържат не повече от 50%. Останалата част от процента се заема от вещества като бутан, пропан и масло.

Огромен недостатък на масления произход се счита за промиването му от различни видове добавки. Сярата се използва като примес в техническите предприятия.

Консумация на природен газ

Бутанът се консумира като гориво в бензиностанциите за автомобили, а органично вещество, наречено "пропан", се използва за зареждане на запалки. Ацетиленът е силно запалим и се използва при заваряване и рязане на метал.

Изкопаемите горива се използват в ежедневието:

• колони;
• газова печка;

Този вид гориво се счита за най -бюджетното и безвредно, единственият недостатък е отделянето на въглероден диоксид при изгаряне в атмосферата. Учени от цялата планета търсят заместител на топлинната енергия.

Калорична стойност

Калоричната стойност на природния газ е количеството топлина, генерирано, когато единица гориво е достатъчно изгоряла. Количеството топлина, отделяно по време на горенето, се отнася за един кубичен метър, взет при естествени условия.

Топлинният капацитет на природния газ се измерва по следния начин:

• kcal / nm 3;
• kcal / m 3.

Има висока и ниска калоричност:

1. Високо. Счита топлината на водната пара, генерирана при изгарянето на гориво.
2. Ниско. Не отчита топлината, съдържаща се във водни пари, тъй като такива пари не се кондензират, а оставят с продуктите на горенето. Поради натрупването на водни пари, той образува количество топлина, равно на 540 kcal / kg. Освен това, когато кондензатът се охлади, топлината излиза от 80 до сто ккал / кг. Като цяло, поради натрупването на водни пари, се генерират повече от 600 kcal / kg, това е отличителната черта между висока и ниска производителност на отопление.

За по -голямата част от газовете, консумирани в градската система за разпределение на гориво, разликата е равна на 10%. За да се снабдяват градовете с газ, неговата калоричност трябва да бъде повече от 3500 kcal / Nm 3. Това се обяснява с факта, че доставката се осъществява по тръбопровод на дълги разстояния. Ако калоричността е ниска, тогава нейното предлагане се увеличава.

Ако калоричността на природния газ е по -малка от 3500 kcal / Nm 3, той се използва по -често в промишлеността. Не е необходимо да се транспортира за дълги участъци от пътя и става много по -лесно да се извърши горенето. Сериозните промени в топлинната стойност на газа изискват честа настройка, а понякога и подмяна на голям брой стандартизирани горелки за битови сензори, което води до трудности.

Тази ситуация води до увеличаване на диаметрите на газопровода, както и до увеличаване на разходите за метал, полагане на мрежи и експлоатация. Голям недостатък на нискокалоричните изкопаеми горива е огромното съдържание на въглероден оксид, в това отношение нивото на заплаха се увеличава по време на експлоатацията на горивото и по време на поддръжката на тръбопровода, на свой ред, както и на оборудването.

Топлината, отделяна при изгарянето, която не надвишава 3500 kcal / nm 3, най -често се използва в промишленото производство, където не е необходимо да се пренася на голямо разстояние и лесно да се образува горене.

Газовото гориво е разделено на естествено и изкуствено и представлява смес от горими и негорими газове, съдържащи определено количество водни пари, а понякога и прах и катран. Количеството газово гориво се изразява в кубични метри при нормални условия (760 mm Hg и 0 ° C), а съставът се изразява като процентен обем. Съставът на горивото се разбира като състав на неговата суха газообразна част.

Гориво с природен газ

Най -често срещаното газово гориво е природният газ, който има висока калоричност. Основата на природния газ е метанът, чието съдържание е 76,7-98%. Други газообразни въглеводородни съединения са включени в състава на природен газ от 0,1 до 4,5%.

Втечненият газ е продукт на рафиниране на нефт - той се състои главно от смес от пропан и бутан.

Природен газ (CNG, NG): метан CH4 над 90%, етан C2 H5 по -малко от 4%, пропан C3 H8 по -малко от 1%

Втечнен газ (LPG): пропан C3 H8 повече от 65%, бутан C4 H10 по -малко от 35%

Съставът на горими газове включва: водород H 2, метан CH 4, други въглеводородни съединения C m H n, сероводород H 2 S и негорими газове, въглероден диоксид CO2, кислород O 2, азот N 2 и малко количество водни пари H 2 O. Индекси ми NSпри С и Н характеризират съединения от различни въглеводороди, например за метан СН4 t = 1 и н= 4, за етан C 2 H b t = 2и н= b и т.н.

Състав на сухо газообразно гориво (обемни проценти):

CO + H 2 + 2 C m H n + H 2 S + CO 2 + O 2 + N 2 = 100%.

Негоримата част от сухото гориво - баласт - е азот N и въглероден диоксид CO 2.

Съставът на мокрото газообразно гориво се изразява, както следва:

CO + H 2 + Σ C m H n + H 2 S + CO 2 + O 2 + N 2 + H 2 O = 100%.

Топлината на горене, kJ / m (kcal / m 3), 1 m 3 чист сух газ при нормални условия се определя, както следва:

Q n c = 0,01,

където Qco, Q n 2, Q s m n n Q n 2 с. - топлина на изгаряне на отделни газове, включени в сместа, kJ / m 3 (kcal / m 3); CO, H 2, Cm H n, H 2 S - компоненти, съставляващи газовата смес, обемни%.

Топлината на изгаряне на 1 m3 сух природен газ при нормални условия за повечето битови находища е 33,29 - 35,87 MJ / m3 (7946 - 8560 kcal / m3). Характеристиките на газообразните горива са показани в таблица 1.

Пример.Определете нетната калоричност на природния газ (при нормални условия) от следния състав:

H 2 S = 1%; CH 4 = 76,7%; C2H6 = 4,5%; C3H8 = 1,7%; C4H10 = 0,8%; C 5 H 12 = 0,6%.

Замествайки характеристиките на газовете от таблица 1 във формула (26), получаваме:

Q ns = 0,01 = 33981 kJ / m 3 или

Q ns = 0,01 (5585,1 + 8555 76,7 + 15 226 4,5 + 21 795 1,7 + 28 338 0,8 + 34 890 0,6) = 8109 kcal / m 3.

Маса 1. Характеристики на газообразни горива

Газ	Обозначаване	Топлина на горене Q n s
		KJ / m3	Kcal / m3
Водород	H,	10820	2579
Въглероден окис	CO	12640	3018
Водороден сулфид	H 2 S	23450	5585
Метан	CH 4	35850	8555
Етан	C 2 H 6	63 850	15226
Пропан	C 3 H 8	91300	21795
Бутан	C 4 H 10	118700	22338
Пентан	C 5 H 12	146200	34890
Етилен	C 2 H 4	59200	14107
Пропилен	C3H6	85980	20541
Бутилен	C 4 H 8	113 400	27111
Бензол	C6H6	140400	33528

Котлите тип DE консумират от 71 до 75 м3 природен газ за производство на един тон пара. Разходите за газ в Русия за септември 2008 г. е 2,44 рубли на кубичен метър. Следователно, един тон пара ще струва 71 × 2,44 = 173 рубли 24 копейки. Реалната цена на тон пара в заводите е най -малко 189 рубли на тон пара за котли DE.

Котлите DKVR консумират от 103 до 118 м3 природен газ за производство на един тон пара. Минималната прогнозна цена на тон пара за тези котли е 103 × 2,44 = 251 рубли 32 копейки. Реалната цена на парата в заводите е най -малко 290 рубли на тон.

Как да се изчисли максималната консумация на природен газ за парен котел DE-25? Това са техническите характеристики на котела. 1840 кубчета на час. Но можете да изчислите. 25 тона (25 хиляди кг) трябва да се умножат по разликата между енталпиите на пара и вода (666,9-105) и всичко това трябва да се раздели на ефективността на котела от 92,8% и топлината на изгаряне на газа. 8300. и всичко останало

Изкуствено газово гориво

Изкуствените горими газове са местни горива, тъй като имат значително по -ниска топлинна стойност. Основните им горивни елементи са въглероден оксид CO и водород Н2. Тези газове се използват в рамките на производството, където се произвеждат като гориво за технологични и електроцентрали.

Всички естествени и изкуствени горими газове са експлозивни и могат да се запалят при открит огън или искра. Прави се разлика между долната и горната граница на експлозивност на газ, т.е. най -високият и най -ниският процент от концентрацията му във въздуха. Долната граница на експлозивност на природните газове варира от 3% до 6%, а горната - от 12% до 16%. Всички запалими газове могат да отровят човешкото тяло. Основните токсични вещества на горимите газове са: въглероден оксид CO, сероводород H2S, амоняк NH3.

Естествените горими газове, както и изкуствените, са безцветни (невидими), без мирис, което ги прави опасни, когато проникнат във вътрешността на котелното помещение чрез течове в газовите фитинги. За да се избегне отравяне, запалимите газове трябва да се третират с мирис без мирис.

Получаване на въглероден окис CO в промишлеността чрез газификация на твърдо гориво

За промишлени цели въглеродният окис се получава чрез газификация на твърдо гориво, тоест чрез превръщането му в газообразно гориво. Така че можете да получите въглероден окис от всяко твърдо гориво - изкопаеми въглища, торф, дърва за огрев и др.

Процесът на газификация на твърдо гориво е показан в лабораторен експеримент (фиг. 1). След като напълним огнеупорната тръба с парчета въглен, ще я загреем силно и ще пропуснем кислорода от газомера. Оставете газовете, излизащи от тръбата, да преминат през измиваща бутилка с варова вода и след това да се запалят. Варовата вода става мътна, газът изгаря със синкав пламък. Това показва наличието на CO2 диоксид и въглероден окис CO в продуктите на реакцията.

Образуването на тези вещества може да се обясни с факта, че когато кислородът влезе в контакт с горещите въглища, последните първо се окисляват до въглероден диоксид: C + O 2 = CO 2

След това, преминавайки през горещи въглища, въглеродният диоксид се редуцира частично от него до въглероден окис: CO 2 + C = 2CO

Ориз. 1. Получаване на въглероден окис (лабораторен експеримент).

При промишлени условия газификацията на твърдо гориво се извършва в пещи, наречени газови генератори.

Получената газова смес се нарича газ производител.

Устройството за генератор на газ е показано на фигурата. Това е стоманен цилиндър около 5 ми диаметър около 3,5 m,облицовани отвътре с огнеупорни тухли. Газогенераторът се зарежда с гориво отгоре; отдолу въздухът или водната пара се подават от вентилатор през решетката.

Кислородът във въздуха реагира с въглерода на горивото, образувайки въглероден диоксид, който при издигането си през слоя гориво с нажежаема жичка се редуцира от въглерод до въглероден окис.

Ако в генератора се издухва само въздух, тогава се получава газ, който в състава си съдържа въглероден окис и въздушен азот (както и определено количество CO 2 и други примеси). Този газ -генератор се нарича въздушен газ.

Ако водни пари се издухат в генератора с горещи въглища, в резултат на реакцията се образуват въглероден окис и водород: C + H 2 O = CO + H 2

Тази газова смес се нарича воден газ. Водният газ има по -висока калоричност от въздушния газ, тъй като заедно с въглеродния оксид съдържа и втори горим газ - водород. Воден газ (синтез газ), един от продуктите на газификация на горива. Водният газ се състои главно от CO (40%) и H2 (50%). Водният газ е гориво (калоричност 10 500 kJ / m3, или 2 730 kcal / mg) и в същото време суровина за синтеза на метилов алкохол. Водният газ обаче не може да се произвежда дълго време, тъй като реакцията на неговото образуване е ендотермична (с абсорбция на топлина) и следователно горивото в генератора се охлажда. За да се запалят въглищата, светенето, инжектирането на водни пари в генератора се редува с впръскването на въздух, за който е известно, че кислородът реагира с горивото, за да генерира топлина.

Напоследък струята с пара-кислород се използва широко за газификация на горивото. Едновременното издухване на водни пари и кислород през горивния слой позволява процесът да се извършва непрекъснато, да се увеличи значително производителността на генератора и да се получи газ с високо съдържание на водород и въглероден окис.

Съвременните газови генератори са мощни непрекъснати устройства.

За да се предотврати навлизането на запалими и отровни газове в атмосферата, когато горивото се подава към газовия генератор, зареждащият барабан се удвоява. Докато горивото влиза в едно отделение на барабана, другото отделение излива гориво в генератора; когато барабанът се върти, тези процеси се повтарят, докато генераторът остава изолиран от атмосферата през цялото време. Равномерното разпределение на горивото в генератора се осъществява с помощта на конус, който може да се монтира на различни височини. Когато се спусне, въглищата лежат по -близо до центъра на генератора, когато конусът се повдигне, въглищата се хвърлят по -близо до стените на генератора.

Отстраняването на пепелта от газогенератора е механизирано. Конусовидната решетка се върти бавно от електродвигател. В този случай пепелта се измества към стените на генератора и чрез специални устройства се изхвърля в пепелника, откъдето периодично се отстранява.

Първите газови фенери бяха запалени в Санкт Петербург на остров Аптекарски през 1819 г. Използваният газ е получен чрез газификация на въглища. Наричаше се лампа газ.

Великият руски учен Д. И. Менделеев (1834-1907) е първият, който изразява идеята, че газификацията на въглища може да се извърши директно под земята, без да се издига. Царското правителство не оцени това предложение на Менделеев.

Идеята за подземна газификация е горещо подкрепена от В. И. Ленин. Той го нарече „една от големите победи на технологиите“. Подземната газификация е извършена за първи път от съветската държава. Още преди Великата отечествена война в Съветския съюз са работили подземни генератори във въглищните басейни на Донецк и Московска област.

Идея за един от методите за подземна газификация е дадена на фигура 3. Във въглищния пласт са положени два кладенеца, които са свързани на дъното с канал. Въглищата се запалват в такъв канал близо до един от кладенците и там се подава издухване. Продуктите от горенето, движещи се по канала, взаимодействат с горещи въглища, в резултат на което се образува горим газ, както в конвенционален генератор. Газът излиза на повърхността през втория кладенец.

Генераторният газ се използва широко за отопление на промишлени пещи - металургични, коксови пещи и като гориво в автомобили (фиг. 4).

Ориз. 3. Схема на подземна газификация на въглища.

Редица органични продукти се синтезират от водород и въглероден оксид на воден газ, например течно гориво. Синтетично течно гориво - гориво (главно бензин), получено чрез синтез от въглероден оксид и водород при 150-170 g по Целзий и налягане от 0,7 - 20 MN / m2 (200 kgf / cm2), в присъствието на катализатор (никел, желязо , кобалт). Първото производство на синтетични течни горива е организирано в Германия по време на Втората световна война поради недостиг на петрол. Синтетичното течно гориво не получи широко разпространение поради високата си цена. Водният газ се използва за производство на водород. За тази цел водният газ, смесен с водни пари, се нагрява в присъствието на катализатор и в резултат се получава водород в допълнение към този, който вече присъства във водния газ: CO + H 2 O = CO 2 + H 2