Nilai kalor gas alam kJ kg. Gas alam dan nilai kalorinya di rumah

Apa itu bahan bakar?

Ini adalah salah satu komponen atau campuran zat yang mampu melakukan transformasi kimia yang terkait dengan pelepasan panas. Berbagai jenis bahan bakar berbeda dalam kandungan kuantitatif oksidator di dalamnya, yang digunakan untuk melepaskan energi panas.

Dalam arti luas, bahan bakar adalah pembawa energi, yaitu jenis energi potensial potensial.

Klasifikasi

Saat ini, jenis bahan bakar dibagi lagi menurut keadaan agregasinya menjadi cair, padat, dan gas.

Batu dan kayu bakar, antrasit dianggap sebagai bentuk alami yang solid. Briket, kokas, termoantrasit adalah jenis bahan bakar padat buatan.

Zat yang mengandung zat asal organik diklasifikasikan sebagai cairan. Komponen utama mereka adalah: oksigen, karbon, nitrogen, hidrogen, belerang. Bahan bakar cair buatan akan berbagai resin, bahan bakar minyak.

Ini adalah campuran dari berbagai gas: etilen, metana, propana, butana. Selain mereka, komposisi bahan bakar gas ada karbon dioksida dan karbon monoksida s, hidrogen sulfida, nitrogen, uap air, oksigen.

Indikator bahan bakar

Indikator utama pembakaran. Rumus untuk menentukan nilai kalor dipertimbangkan dalam termokimia. mengeluarkan "bahan bakar konvensional", yang berarti panas pembakaran 1 kilogram antrasit.

Minyak pemanas domestik dimaksudkan untuk pembakaran di perangkat pemanas berdaya rendah yang terletak di tempat tinggal, generator panas yang digunakan di pertanian untuk pengeringan pakan, pengalengan.

Panas spesifik pembakaran bahan bakar adalah nilai yang menunjukkan jumlah panas yang terbentuk selama pembakaran sempurna bahan bakar dengan volume 1 m 3 atau massa satu kilogram.

Untuk mengukur nilai ini, gunakan J / kg, J / m 3, kalori / m 3. Kalorimetri digunakan untuk menentukan nilai kalor.

Dengan peningkatan panas spesifik pembakaran bahan bakar, konsumsi bahan bakar spesifik menurun, dan efisiensi tetap tidak berubah.

Panas pembakaran zat adalah jumlah energi yang dilepaskan selama oksidasi zat padat, cair, dan gas.

Itu ditentukan oleh komposisi kimia, serta keadaan agregasi zat yang mudah terbakar.

Fitur produk pembakaran

Lebih tinggi dan panas bawah pembakaran dikaitkan dengan keadaan agregasi air dalam zat yang diperoleh setelah pembakaran bahan bakar.

Nilai kalor tertinggi adalah jumlah panas yang dilepaskan selama pembakaran sempurna suatu zat. Nilai ini juga termasuk panas kondensasi uap air.

Panas kerja pembakaran terendah adalah nilai yang sesuai dengan pelepasan panas selama pembakaran tanpa memperhitungkan panas kondensasi uap air.

Panas laten kondensasi adalah nilai energi kondensasi uap air.

hubungan matematis

Nilai kalori tertinggi dan terendah terkait dengan hubungan berikut:

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

di mana W adalah jumlah berat (dalam%) air dalam zat yang mudah terbakar;

H adalah jumlah hidrogen (% massa) dalam zat yang mudah terbakar;

k adalah faktor dari 6 kkal / kg

Metode Perhitungan

Panas pembakaran tertinggi dan terendah ditentukan oleh dua metode utama: dihitung dan eksperimental.

Kalorimeter digunakan untuk melakukan perhitungan eksperimental. Pertama, sampel bahan bakar dibakar di dalamnya. Panas yang akan dilepaskan dalam hal ini diserap sepenuhnya oleh air. Memiliki gagasan tentang massa air, dimungkinkan untuk menentukan dengan perubahan suhunya, nilai panas pembakarannya.

Teknik ini dianggap sederhana dan efektif, hanya mengasumsikan kepemilikan informasi tentang data analisis teknis.

Dalam metode perhitungan, panas pembakaran tertinggi dan terendah dihitung menggunakan rumus Mendeleev.

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

Ini memperhitungkan kandungan karbon, oksigen, hidrogen, uap air, belerang dalam komposisi kerja (dalam persen). Jumlah panas selama pembakaran ditentukan dengan mempertimbangkan bahan bakar referensi.

Panas pembakaran gas memungkinkan perhitungan awal dibuat, untuk mengungkapkan efisiensi penggunaan jenis bahan bakar tertentu.

Fitur asal

Untuk memahami berapa banyak panas yang dilepaskan selama pembakaran bahan bakar tertentu, perlu diketahui asal-usulnya.

Ada di alam varian yang berbeda bahan bakar padat, yang berbeda dalam komposisi dan sifat.

Pembentukannya dilakukan melalui beberapa tahap. Pertama terbentuk gambut, kemudian diperoleh batubara berwarna coklat dan bituminus, kemudian terbentuk antrasit. Sumber utama pembentukan bahan bakar padat adalah daun, kayu, dan jarum pinus. Sekarat, bagian tanaman saat terkena udara dihancurkan oleh jamur dan membentuk gambut. Akumulasinya berubah menjadi massa coklat, kemudian diperoleh gas coklat.

Pada tekanan dan temperatur tinggi, brown gas berubah menjadi batubara, kemudian bahan bakarnya terakumulasi dalam bentuk antrasit.

Selain bahan organik, ada tambahan pemberat pada bahan bakar. Bagian organik dianggap yang terbentuk dari zat organik: hidrogen, karbon, nitrogen, oksigen. Selain unsur-unsur kimia ini, mengandung pemberat: kelembaban, abu.

Teknologi tungku mengasumsikan pelepasan massa bahan bakar yang terbakar, kering, dan mudah terbakar. Massa kerja disebut bahan bakar dalam bentuk aslinya, dipasok ke konsumen. Massa kering adalah komposisi yang tidak mengandung air.

Komposisi

Komponen yang paling berharga adalah karbon dan hidrogen.

Unsur-unsur ini ditemukan dalam semua jenis bahan bakar. Di gambut dan kayu, persentase karbon mencapai 58 persen, pada batubara bitumen dan coklat - 80 persen, dan pada antrasit mencapai 95 persen berat. Tergantung pada indikator ini, jumlah panas yang dilepaskan selama pembakaran bahan bakar berubah. Hidrogen adalah elemen terpenting kedua dalam bahan bakar apa pun. Dengan mengikat oksigen, ia membentuk uap air, yang secara signifikan mengurangi nilai termal bahan bakar apa pun.

Persentasenya berkisar dari 3,8 dalam serpih minyak hingga 11 dalam bahan bakar minyak. Oksigen, yang merupakan bagian dari bahan bakar, bertindak sebagai pemberat.

Itu tidak menghasilkan panas unsur kimia, oleh karena itu, secara negatif mempengaruhi nilai panas pembakaran. Pembakaran nitrogen yang terkandung dalam bentuk bebas atau terikat dalam produk pembakaran dianggap sebagai pengotor berbahaya, oleh karena itu jumlahnya jelas dibatasi.

Belerang termasuk dalam bahan bakar dalam bentuk sulfat, sulfida, dan juga sebagai gas belerang. Ketika terhidrasi, oksida belerang membentuk asam sulfat, yang menghancurkan peralatan boiler, berdampak negatif pada vegetasi dan organisme hidup.

Itulah sebabnya belerang adalah unsur kimia itu, yang keberadaannya dalam bahan bakar alami sangat tidak diinginkan. Jika masuk ke dalam ruang kerja, senyawa belerang menyebabkan keracunan yang signifikan pada personel pemeliharaan.

Ada tiga jenis abu, tergantung pada asalnya:

  • utama;
  • sekunder;
  • tersier.

Spesies primer terbentuk dari mineral yang ditemukan pada tumbuhan. Abu sekunder terbentuk sebagai akibat dari masuknya residu tanaman oleh pasir dan tanah selama pembentukan.

Abu tersier termasuk dalam komposisi bahan bakar selama ekstraksi, penyimpanan, dan transportasi. Dengan pengendapan abu yang signifikan, ada penurunan perpindahan panas pada permukaan pemanas unit boiler, mengurangi jumlah perpindahan panas ke air dari gas. Sejumlah besar abu berdampak negatif pada pengoperasian boiler.

Akhirnya

Zat volatil memiliki pengaruh yang signifikan terhadap proses pembakaran semua jenis bahan bakar. Semakin besar outputnya, semakin besar volume bagian depan api. Misalnya, batu bara, gambut, mudah terbakar, prosesnya disertai dengan kehilangan panas yang tidak signifikan. Kokas, yang tersisa setelah penghilangan pengotor yang mudah menguap, hanya mengandung senyawa mineral dan karbon. Tergantung pada karakteristik bahan bakar, jumlah panas bervariasi secara signifikan.

Tergantung pada komposisi kimianya, ada tiga tahap pembentukan bahan bakar padat: gambut, batubara coklat, batubara.

Kayu alami digunakan di pabrik boiler kecil. Mereka terutama menggunakan keripik, serbuk gergaji, lembaran, kulit kayu, kayu bakar itu sendiri digunakan dalam jumlah kecil. Tergantung pada jenis kayu, jumlah panas yang dilepaskan sangat bervariasi.

Saat panas pembakaran berkurang, kayu bakar memperoleh keuntungan tertentu: cepat terbakar, kadar abu minimal, dan tidak adanya jejak belerang.

Informasi yang dapat dipercaya tentang komposisi bahan bakar alami atau sintetis, nilai kalornya, adalah cara terbaik untuk melakukan perhitungan termokimia.

Saat ini, ada peluang nyata untuk mengidentifikasi opsi utama untuk bahan bakar padat, gas, cair, yang akan menjadi yang paling efektif dan murah untuk digunakan dalam situasi tertentu.

SIFAT FISIKA DAN KIMIA GAS ALAM

Memiliki gas alam tidak ada warna, bau, rasa.

Indikator utama gas alam meliputi: komposisi, panas pembakaran, densitas, suhu pembakaran dan penyalaan, batas ledakan dan tekanan ledakan.

Gas alam dari ladang gas murni terutama terdiri dari metana (82-98%) dan hidrokarbon lainnya.

Gas yang mudah terbakar mengandung zat yang mudah terbakar dan tidak mudah terbakar. Gas yang mudah terbakar meliputi: hidrokarbon, hidrogen, hidrogen sulfida. Tidak mudah terbakar meliputi: karbon dioksida, oksigen, nitrogen dan uap air. Komposisinya rendah dan berjumlah 0,1-0,3% C0 2 dan 1-14% N 2. Setelah ekstraksi, gas beracun, hidrogen sulfida, diekstraksi dari gas, yang isinya tidak boleh melebihi 0,02 g / m3.

Nilai kalor adalah jumlah kalor yang dilepaskan selama pembakaran sempurna 1 m3 gas. Panas pembakaran diukur dalam kkal / m3, kJ / m3 gas. Nilai kalor gas alam kering adalah 8000-8500 kkal / m 3.

Nilai yang dihitung dengan perbandingan massa suatu zat dengan volumenya disebut massa jenis zat. Kepadatan diukur dalam kg / m3. Kepadatan gas alam sepenuhnya tergantung pada komposisinya dan berada dalam kisaran c = 0,73-0,85 kg / m3.

Fitur yang paling penting dari setiap gas yang mudah terbakar adalah keluaran panasnya, yaitu suhu maksimum yang dicapai dengan pembakaran gas yang sempurna, jika jumlah udara pembakaran yang dibutuhkan sama persis dengan rumus kimia pembakaran, dan suhu awal gas dan udara adalah nol.

Kapasitas pemanasan gas alam adalah sekitar 2000 -2100 ° C, metana - 2043 ° C. Suhu pembakaran aktual dalam tungku secara signifikan lebih rendah dari kapasitas pemanasan dan tergantung pada kondisi pembakaran.

Temperatur penyalaan adalah temperatur campuran udara-bahan bakar di mana campuran menyala tanpa sumber penyalaan. Untuk gas alam berada pada kisaran 645-700 °C.

Semua gas yang mudah terbakar bersifat eksplosif, mampu dinyalakan oleh api terbuka atau percikan. Membedakan batas konsentrasi bawah dan atas perambatan api , yaitu konsentrasi bawah dan atas di mana ledakan campuran dimungkinkan. Batas bawah daya ledak gas adalah 3 6%, batas atas adalah 12 16%.

Batas eksplosif.

Campuran udara-gas yang mengandung jumlah gas:

hingga 5% - tidak terbakar;

dari 5 hingga 15% - meledak;

lebih dari 15% - terbakar ketika udara disuplai.

Tekanan ledakan gas alam adalah 0,8-1,0 MPa.

Semua gas yang mudah terbakar dapat menyebabkan keracunan pada tubuh manusia. Zat beracun utama adalah: karbon monoksida (CO), hidrogen sulfida (H 2 S), amonia (NH 3).

Gas alam tidak berbau. Untuk menentukan kebocoran, gas diberi bau (yaitu, memberikan bau tertentu). Penciuman dilakukan dengan menggunakan etil merkaptan. Penciuman dilakukan di stasiun distribusi gas (GDS). Ketika 1% gas alam masuk ke udara, baunya mulai terasa. Praktek menunjukkan bahwa tingkat rata-rata etil merkaptan untuk bau gas alam yang dipasok ke jaringan perkotaan harus 16 g per 1.000 m3 gas.

Dibandingkan dengan bahan bakar padat dan cair, gas alam lebih unggul dalam banyak hal:

Murahnya relatif, yang dijelaskan oleh lebih banyak dengan cara yang mudah pertambangan dan transportasi;

Kurangnya abu dan penghilangan partikel padat ke atmosfer;

nilai kalori tinggi;

Persiapan bahan bakar untuk pembakaran tidak diperlukan;

Memfasilitasi pekerjaan pekerja jasa dan meningkatkan kondisi sanitasi dan higienis pekerjaannya;

Kondisi untuk mengotomatisasi proses kerja difasilitasi.

Karena kemungkinan kebocoran melalui kebocoran pada sambungan pipa gas dan sambungan katup, penggunaan gas alam memerlukan perhatian dan perhatian khusus. Penetrasi lebih dari 20% gas ke dalam ruangan dapat menyebabkan sesak napas, dan jika ada dalam volume tertutup dari 5 hingga 15%, dapat menyebabkan ledakan campuran gas-udara. Pembakaran yang tidak sempurna menghasilkan karbon monoksida beracun, CO, yang, bahkan pada konsentrasi rendah, menyebabkan keracunan personel operasi.

Menurut asalnya, gas alam dibagi menjadi dua kelompok: kering dan berminyak.

Kering Gas diklasifikasikan sebagai gas asal mineral dan ditemukan di daerah yang terkait dengan aktivitas gunung berapi saat ini atau masa lalu. Gas kering hampir secara eksklusif terdiri dari satu metana dengan kandungan komponen pemberat yang tidak signifikan (nitrogen, karbon dioksida) dan memiliki nilai kalor Qн = 7000 9000 kkal / nm3.

Berlemak gas menyertai ladang minyak dan biasanya menumpuk di lapisan atas. Gas lemak pada dasarnya mirip dengan minyak dan mengandung banyak hidrokarbon yang mudah terkondensasi. Nilai kalori gas cair Qн = 8000-15000 kkal / nm3

Keuntungan bahan bakar gas termasuk kemudahan transportasi dan pembakaran, kurangnya kelembaban abu, kesederhanaan peralatan boiler yang signifikan.

Seiring dengan gas alam, gas mudah terbakar buatan juga digunakan, diperoleh selama pemrosesan bahan bakar padat, atau sebagai hasil dari pengoperasian pabrik industri sebagai gas buangan. Gas buatan terdiri dari gas yang mudah terbakar dari pembakaran bahan bakar yang tidak sempurna, gas pemberat dan uap air dan dibagi menjadi kaya dan miskin, dengan nilai kalor rata-rata masing-masing 4500 kkal / m3 dan 1300 kcam3. Komposisi gas: hidrogen, metana, senyawa hidrokarbon lainnya CmHn, hidrogen sulfida H 2 S, gas yang tidak dapat terbakar, karbon dioksida, oksigen, nitrogen dan sejumlah kecil uap air. Pemberat adalah nitrogen dan karbon dioksida.

Dengan demikian, komposisi bahan bakar gas kering dapat direpresentasikan sebagai campuran elemen berikut:

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

Komposisi bahan bakar gas basah dinyatakan sebagai berikut:

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

Panas pembakaran kering bahan bakar gas kJ / m3 (kkal / m3) per 1 m3 gas dalam kondisi normal ditentukan sebagai berikut:

Qн = 0,01,

Dimana Qi adalah panas pembakaran gas yang sesuai.

Nilai kalor bahan bakar gas ditunjukkan pada Tabel 3.

Gas tanur sembur terbentuk selama peleburan pig iron di blast furnace. Hasil dan komposisi kimianya tergantung pada sifat muatan dan bahan bakar, mode operasi tungku, metode mengintensifkan proses, dan faktor lainnya. Output gas berkisar antara 1500-2500 m 3 per ton pig iron. Bagian komponen yang tidak mudah terbakar (N 2 dan CO 2) dalam gas tanur sembur adalah sekitar 70%, yang menentukan kinerja termal rendahnya (nilai kalor terendah gas adalah 3-5 MJ / m 3).

Saat membakar gas tanur sembur, suhu maksimum produk pembakaran (tidak termasuk kehilangan panas dan konsumsi panas untuk disosiasi CO 2 dan H 2 O) adalah 400-1500 0 C. Jika gas dan udara dipanaskan sebelum pembakaran, suhu produk pembakaran dapat meningkat secara signifikan.

Gas ferroalloy terbentuk selama peleburan ferroalloy dalam tungku reduksi bijih. Gas yang keluar dari tungku tertutup dapat digunakan sebagai bahan bakar RER (sumber energi sekunder). Di tungku terbuka, karena akses udara yang bebas, gas terbakar di bagian atas. Hasil dan komposisi gas ferroalloy tergantung pada tingkat peleburan

paduan, komposisi muatan, mode operasi tungku, kekuatannya, dll. Komposisi gas: 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 .

Konverter gas terbentuk selama peleburan baja dalam konverter oksigen. Gas terutama terdiri dari karbon monoksida, hasil dan komposisinya berubah secara signifikan selama peleburan. Setelah dibersihkan, komposisi gas kira-kira sebagai berikut: 70-80% CO; 15-20% CO2; 0,5-0,8% O2; 3-12% N 2. Kalor pembakaran gas adalah 8,4-9,2 MJ/m 3. Suhu pembakaran maksimum mencapai 2000 0 .

Gas oven kokas terbentuk selama kokas dari muatan batubara. Dalam metalurgi besi, digunakan setelah ekstraksi produk kimia. Komposisi gas oven kokas tergantung pada sifat muatan batubara dan kondisi kokas. Fraksi volume komponen dalam gas berada dalam batas berikut,%: 52-62H 2; 0,3-0,6 O2; 23.5-26.5 CH 4; 5,5-7,7 CO; 1,8-2,6 CO2. Panas pembakaran adalah 17-17,6 MJ / m ^ 3, suhu maksimum produk pembakaran adalah 2070 0 .

Zat asal organik termasuk bahan bakar, yang, ketika dibakar, melepaskan sejumlah energi panas. Generasi panas harus ditandai dengan efisiensi tinggi dan tidak adanya efek samping, khususnya zat yang berbahaya bagi kesehatan manusia dan lingkungan.

Untuk kenyamanan pemuatan ke dalam kotak api, bahan kayu dipotong menjadi elemen terpisah sepanjang 30 cm. Untuk meningkatkan efisiensi penggunaannya, kayu harus sekering mungkin, dan proses pembakaran harus relatif lambat. Dalam banyak hal, kayu bakar dari kayu keras seperti ek dan birch, hazel dan abu, hawthorn cocok untuk memanaskan tempat. Karena kandungan resin yang tinggi, peningkatan laju pembakaran dan nilai kalor yang rendah, tumbuhan runjung secara signifikan lebih rendah dalam hal ini.

Perlu dipahami bahwa kerapatan kayu mempengaruhi nilai nilai kalor.

Ini adalah bahan tumbuhan alami yang diekstraksi dari batuan sedimen.

Jenis bahan bakar padat ini mengandung karbon dan unsur kimia lainnya. Ada pembagian bahan ke dalam jenis tergantung pada usianya. Batubara coklat dianggap yang termuda, diikuti oleh batubara keras, dan antrasit lebih tua dari semua jenis lainnya. Umur suatu bahan yang mudah terbakar juga ditentukan oleh kadar airnya, yang lebih banyak terdapat pada bahan yang masih muda.

Dalam proses pembakaran batu bara, pencemaran lingkungan terjadi, dan terak terbentuk di perapian boiler, yang, sampai batas tertentu, menciptakan hambatan untuk pembakaran normal. Kehadiran belerang dalam bahan juga merupakan faktor yang tidak menguntungkan bagi atmosfer, karena unsur ini diubah menjadi asam sulfat di udara.

Namun, konsumen tidak perlu khawatir dengan kesehatannya. Produsen bahan ini, menjaga pelanggan pribadi, berusaha untuk mengurangi kandungan belerang di dalamnya. Panas pembakaran batubara dapat berbeda bahkan dalam jenis yang sama. Perbedaannya tergantung pada karakteristik subspesies dan kandungan mineral di dalamnya, serta geografi ekstraksi. Tidak hanya batubara murni yang ditemukan sebagai bahan bakar padat, tetapi juga terak batubara yang diperkaya rendah yang ditekan menjadi briket.

Pellet (fuel pellet) adalah bahan bakar padat yang diproduksi secara industri dari limbah kayu dan tumbuhan: serutan, kulit kayu, kardus, jerami.

Bahan baku yang dihancurkan menjadi debu dikeringkan dan dituangkan ke dalam granulator, dari mana ia keluar dalam bentuk butiran dengan bentuk tertentu. Polimer tumbuhan, lignin, digunakan untuk menambah viskositas massa. Kompleksitas proses produksi dan permintaan yang tinggi membentuk biaya pelet. Bahan ini digunakan dalam boiler yang dilengkapi secara khusus.

Jenis bahan bakar ditentukan tergantung pada bahan apa mereka diproses dari:

  • kayu bulat dari pohon dari spesies apa pun;
  • Sedotan;
  • gambut;
  • kulit bunga matahari.

Di antara kelebihan yang dimiliki pelet bahan bakar, perlu diperhatikan kualitas-kualitas berikut:

  • keramahan lingkungan;
  • ketidakmampuan untuk berubah bentuk dan ketahanan terhadap jamur;
  • penyimpanan mudah bahkan di luar ruangan;
  • keseragaman dan durasi pembakaran;
  • biaya yang relatif rendah;
  • kemungkinan penggunaan untuk berbagai perangkat pemanas;
  • ukuran pelet yang sesuai untuk pemuatan otomatis ke dalam boiler yang dilengkapi secara khusus.

Briket

Briket adalah bahan bakar padat, mirip dalam banyak hal dengan pelet. Bahan yang identik digunakan untuk pembuatannya: serpihan kayu, serutan, gambut, sekam dan jerami. Selama proses produksi, bahan baku dihancurkan dan dikompresi menjadi briket. Bahan ini juga tergolong bahan bakar ramah lingkungan. Lebih mudah untuk menyimpannya bahkan di luar ruangan. Pembakaran yang halus, seragam dan lambat dari bahan bakar ini dapat diamati baik di perapian dan kompor, dan dalam boiler pemanas.

Jenis bahan bakar padat ramah lingkungan yang dibahas di atas adalah alternatif yang baik untuk menghasilkan panas. Dibandingkan dengan sumber energi panas fosil, yang memiliki efek buruk pada lingkungan selama pembakaran dan, apalagi, tidak terbarukan, bahan bakar alternatif memiliki keunggulan yang jelas dan biaya yang relatif rendah, yang penting bagi konsumen dari beberapa kategori.

Pada saat yang sama, bahaya kebakaran bahan bakar tersebut jauh lebih tinggi. Oleh karena itu, diperlukan tindakan pengamanan terkait penyimpanan dan penggunaan bahan tahan api untuk dinding.

Bahan bakar cair dan gas

Adapun zat yang mudah terbakar cair dan gas, situasinya adalah sebagai berikut.

Setiap hari, menyalakan kompor di atas kompor, hanya sedikit orang yang berpikir tentang berapa lama mereka mulai mengeluarkan gas. Di negara kita, perkembangannya dimulai pada abad kedua puluh. Sebelum itu, ia hanya ditemukan saat mengekstrak produk minyak. Nilai kalor gas alam begitu besar sehingga saat ini bahan mentah ini tidak tergantikan, dan analog berkualitas tinggi belum dikembangkan.

Tabel nilai kalori akan membantu Anda memilih bahan bakar untuk memanaskan rumah Anda

Fitur Bahan Bakar Fosil

Gas alam merupakan bahan bakar fosil penting yang menempati posisi terdepan dalam keseimbangan bahan bakar dan energi di banyak negara. Untuk memasok kota dan semua jenis perusahaan teknis dengan bahan bakar, mereka mengkonsumsi berbagai gas yang mudah terbakar, karena gas alam dianggap berbahaya.

Pemerhati lingkungan percaya bahwa gas adalah bahan bakar terbersih; ketika dibakar, ia melepaskan zat beracun yang jauh lebih sedikit daripada kayu bakar, batu bara, dan minyak. Bahan bakar ini digunakan oleh orang setiap hari dan mengandung aditif seperti bau, ditambahkan ke instalasi yang dilengkapi dengan rasio 16 miligram per 1.000 meter kubik gas.

Komponen penting dari zat tersebut adalah metana (sekitar 88-96%), sisanya adalah bahan kimia lainnya:

  • butana;
  • hidrogen sulfida;
  • propana;
  • nitrogen;
  • oksigen.

Dalam video ini, kita akan melihat peran batubara:

Jumlah metana dalam bahan bakar alami secara langsung tergantung pada bidangnya.

Jenis bahan bakar yang dijelaskan terdiri dari komponen hidrokarbon dan non-hidrokarbon. Bahan bakar fosil alami terutama metana, yang meliputi butana dan propana. Selain komponen hidrokarbon, bahan bakar fosil yang dijelaskan mengandung nitrogen, belerang, helium, dan argon. Dan juga ada uap cair, tetapi hanya di ladang gas dan minyak.

Jenis deposito

Kehadiran beberapa jenis deposit gas dicatat. Mereka dibagi menjadi beberapa jenis berikut:

  • gas;
  • minyak.

Fitur yang membedakan mereka adalah kandungan hidrokarbonnya. Deposit gas mengandung sekitar 85-90% dari zat yang disajikan, ladang minyak mengandung tidak lebih dari 50%. Sisa persentase ditempati oleh zat-zat seperti butana, propana dan minyak.

Kerugian besar dari asal minyak dianggap membilasnya dari berbagai jenis aditif. Belerang digunakan sebagai pengotor di perusahaan teknis.

Konsumsi gas alam

Butana dikonsumsi sebagai bahan bakar di pompa bensin mobil, dan zat organik yang disebut "propana" digunakan untuk mengisi bahan bakar korek api. Asetilena sangat mudah terbakar dan digunakan dalam pengelasan dan pemotongan logam.

Bahan bakar fosil yang digunakan dalam kehidupan sehari-hari:

  • kolom;
  • tungku gas;

Jenis bahan bakar ini dianggap paling murah dan tidak berbahaya, satu-satunya kelemahan adalah emisi karbon dioksida ketika dibakar ke atmosfer. Para ilmuwan di seluruh planet ini sedang mencari pengganti energi panas.

Nilai kalori

Nilai kalor gas alam adalah jumlah panas yang dihasilkan ketika satu unit bahan bakar cukup terbakar. Jumlah panas yang dilepaskan selama pembakaran mengacu pada satu meter kubik yang diambil dalam kondisi alami.

Kapasitas termal gas alam diukur dalam istilah berikut:

  • kkal / nm 3;
  • kkal / m3.

Ada nilai kalor tinggi dan rendah:

  1. Tinggi. Mempertimbangkan panas uap air yang dihasilkan selama pembakaran bahan bakar.
  2. Rendah. Tidak memperhitungkan panas yang terkandung dalam uap air, karena uap tersebut tidak mengembun, tetapi meninggalkan produk pembakaran. Karena akumulasi uap air, ia membentuk jumlah panas yang sama dengan 540 kkal / kg. Selain itu, ketika kondensat mendingin, panas keluar dari 80 hingga seratus kkal / kg. Secara umum, karena akumulasi uap air, lebih dari 600 kkal / kg dihasilkan, ini adalah fitur yang membedakan antara kinerja pemanasan tinggi dan rendah.

Untuk sebagian besar gas yang dikonsumsi dalam sistem distribusi bahan bakar perkotaan, perbedaannya sama dengan 10%. Untuk menyediakan gas kota, nilai kalornya harus lebih dari 3500 kkal / Nm 3. Ini dijelaskan oleh fakta bahwa pasokan dilakukan melalui pipa jarak jauh. Jika nilai kalornya rendah, maka pasokannya meningkat.

Jika nilai kalor gas alam kurang dari 3500 kkal / Nm 3 lebih sering digunakan dalam industri. Tidak perlu diangkut untuk bagian jalan yang panjang, dan menjadi lebih mudah untuk melakukan pembakaran. Perubahan serius dalam nilai kalor gas memerlukan penyesuaian yang sering dan terkadang penggantian sejumlah besar pembakar standar untuk sensor domestik, yang menyebabkan kesulitan.

Situasi ini mengarah pada peningkatan diameter pipa gas, serta peningkatan biaya logam, peletakan jaringan dan operasi. Kerugian besar dari bahan bakar fosil berkalori rendah adalah kandungan karbon monoksida yang sangat besar, dalam hal ini, tingkat ancaman meningkat selama pengoperasian bahan bakar dan selama pemeliharaan pipa, pada gilirannya, serta peralatan.

Panas yang dilepaskan selama pembakaran, tidak melebihi 3500 kkal / nm 3, paling sering digunakan dalam produksi industri, di mana tidak perlu untuk mentransfernya dalam jarak jauh dan untuk membentuk pembakaran tanpa kesulitan.

Bahan bakar gas dibagi menjadi alami dan buatan dan merupakan campuran gas yang mudah terbakar dan tidak mudah terbakar yang mengandung sejumlah uap air, dan terkadang debu dan tar. Jumlah bahan bakar gas dinyatakan dalam meter kubik dalam kondisi normal (760 mm Hg dan 0 ° C), dan komposisinya dinyatakan sebagai persentase volume. Komposisi bahan bakar dipahami sebagai komposisi bagian gas keringnya.

Bahan bakar gas alam

Bahan bakar gas yang paling umum adalah gas alam, yang memiliki nilai kalor tinggi. Basis gas alam adalah metana, yang kandungannya 76,7-98%. Senyawa hidrokarbon gas lainnya ditemukan dalam gas alam dari 0,1 hingga 4,5%.

Gas cair adalah produk penyulingan minyak - terutama terdiri dari campuran propana dan butana.

Gas alam (CNG, NG): metana CH4 lebih dari 90%, etana C2 H5 kurang dari 4%, propana C3 H8 kurang dari 1%

Gas cair (LPG): propana C3 H8 lebih dari 65%, butana C4 H10 kurang dari 35%

Komposisi gas yang mudah terbakar meliputi: hidrogen H 2, metana CH 4, Senyawa hidrokarbon lainnya C m H n, hidrogen sulfida H 2 S dan gas yang tidak dapat terbakar, karbon dioksida CO2, oksigen O 2, nitrogen N 2 dan sejumlah kecil uap air H2O. Indeks M dan NS pada C dan H mencirikan senyawa berbagai hidrokarbon, misalnya untuk metana CH 4 t = 1 dan n= 4, untuk etana C 2 H b t = 2 dan n= b, dst.

Komposisi bahan bakar gas kering (persen volume):


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

Bagian bahan bakar gas kering yang tidak mudah terbakar - pemberat - adalah nitrogen N dan karbon dioksida CO 2.

Komposisi bahan bakar gas basah dinyatakan sebagai berikut:

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

Panas pembakaran, kJ / m (kkal / m 3), 1 m 3 gas kering murni dalam kondisi normal ditentukan sebagai berikut:

Q n c = 0,01,

dimana Qco, Q n 2, Q s m n n Q n 2 S. - panas pembakaran masing-masing gas yang termasuk dalam campuran, kJ / m 3 (kkal / m 3); CO, H2, Cm H n, H 2 S - komponen yang membentuk campuran gas,% volume.

Panas pembakaran 1 m3 gas alam kering dalam kondisi normal untuk sebagian besar lapangan domestik adalah 33,29 - 35,87 MJ / m3 (7946 - 8560 kkal / m3). Karakteristik bahan bakar gas ditunjukkan pada tabel 1.

Contoh. Tentukan nilai kalor bersih gas alam (dalam kondisi normal) dari komposisi berikut:

H2S = 1%; CH 4 = 76,7%; C 2 H 6 = 4,5%; C 3 H 8 = 1,7%; C 4 H 10 = 0,8%; C 5 H 12 = 0,6%.

Mengganti karakteristik gas dari Tabel 1 ke dalam rumus (26), kita mendapatkan:

Q ns = 0,01 = 33981 kJ / m 3 atau

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 kkal / m 3.

Tabel 1. Karakteristik bahan bakar gas

Gas

Penamaan

Panas pembakaran Q n s

KJ / m3

Kkal / m3
Hidrogen H, 10820 2579
Karbon monoksida BERSAMA 12640 3018
Hidrogen sulfida H 2 S 23450 5585
metana CH 4 35850 8555
etana C2H6 63 850 15226
propana C 3 H 8 91300 21795
Butana C 4 H 10 118700 22338
pentana C 5 H 12 146200 34890
Etilen C2H4 59200 14107
propilena C 3 H 6 85980 20541
Butilena C 4 H 8 113 400 27111
Benzena C 6 H 6 140400 33528

Boiler DE mengkonsumsi 71 hingga 75 m3 gas alam untuk menghasilkan satu ton uap. Biaya gas di Rusia untuk September 2008 adalah 2,44 rubel per meter kubik. Akibatnya, satu ton uap akan berharga 71 × 2,44 = 173 rubel 24 kopek. Biaya sebenarnya dari satu ton uap di pabrik setidaknya 189 rubel per ton uap untuk boiler DE.

Boiler DKVR mengkonsumsi 103 hingga 118 m3 gas alam untuk menghasilkan satu ton uap. Perkiraan biaya minimum satu ton uap untuk boiler ini adalah 103 × 2,44 = 251 rubel 32 kopeck. Biaya uap sebenarnya untuk pabrik setidaknya 290 rubel per ton.

Bagaimana cara menghitung konsumsi maksimum gas alam untuk ketel uap DE-25? Ini adalah karakteristik teknis boiler. 1840 kubus per jam. Tapi Anda bisa menghitung. 25 ton (25 ribu kg) harus dikalikan dengan perbedaan antara entalpi uap dan air (666,9-105) dan semua ini harus dibagi menjadi efisiensi boiler 92,8% dan panas pembakaran gas. 8300. dan semuanya

Bahan bakar gas buatan

Gas buatan yang mudah terbakar adalah bahan bakar lokal, karena memiliki nilai kalor yang jauh lebih rendah. Elemen bahan bakar utama mereka adalah karbon monoksida CO dan hidrogen H2. Gas-gas ini digunakan dalam produksi, di mana mereka diproduksi sebagai bahan bakar untuk pembangkit listrik dan teknologi.

Semua gas yang mudah terbakar alami dan buatan bersifat eksplosif dan dapat menyala pada api terbuka atau percikan. Perbedaan dibuat antara batas ledakan bawah dan atas gas, yaitu persentase tertinggi dan terendah dari konsentrasinya di udara. Batas bawah ledakan gas alam berkisar dari 3% hingga 6%, dan batas atas - dari 12% hingga 16%. Semua gas yang mudah terbakar dapat meracuni tubuh manusia. Zat beracun utama dari gas yang mudah terbakar adalah: karbon monoksida CO, hidrogen sulfida H2S, amonia NH3.

Gas yang mudah terbakar alami, serta yang buatan, tidak berwarna (tidak terlihat), tidak berbau, yang membuatnya berbahaya ketika menembus ke bagian dalam ruang ketel melalui kebocoran pada alat kelengkapan pipa gas. Untuk menghindari keracunan, gas yang mudah terbakar harus diperlakukan dengan bau yang tidak berbau.

Memperoleh karbon monoksida CO di industri dengan gasifikasi bahan bakar padat

Untuk keperluan industri, karbon monoksida diperoleh dengan gasifikasi bahan bakar padat, yaitu mengubahnya menjadi bahan bakar gas. Jadi Anda bisa mendapatkan karbon monoksida dari bahan bakar padat apa pun - batu bara fosil, gambut, kayu bakar, dll.

Proses gasifikasi bahan bakar padat ditunjukkan dalam percobaan laboratorium (Gbr. 1). Setelah mengisi tabung refraktori dengan potongan arang, kami akan memanaskannya dengan kuat dan membiarkan oksigen keluar dari gasometer. Biarkan gas yang keluar dari tabung melewati botol pencuci dengan air kapur dan kemudian menyala. Air kapur menjadi keruh, gas terbakar dengan nyala kebiruan. Hal ini menunjukkan adanya CO2 dioksida dan karbon monoksida CO dalam produk reaksi.

Pembentukan zat-zat ini dapat dijelaskan oleh fakta bahwa ketika oksigen bersentuhan dengan batubara panas, yang terakhir pertama kali dioksidasi menjadi karbon dioksida: C + O2 = CO2

Kemudian, melewati batubara panas, karbon dioksida sebagian direduksi menjadi karbon monoksida: CO2 + C = 2CO

Beras. 1. Mendapatkan karbon monoksida (percobaan laboratorium).

Dalam kondisi industri, gasifikasi bahan bakar padat dilakukan dalam tungku yang disebut generator gas.

Campuran gas yang dihasilkan disebut gas produser.

Perangkat generator gas ditunjukkan pada gambar. Ini adalah silinder baja dengan ketinggian sekitar 5 M dan diameter sekitar 3.5 M, dilapisi di dalam dengan batu bata tahan api. Generator gas dimuat dengan bahan bakar dari atas; dari bawah, melalui jeruji, udara atau uap air disuplai oleh kipas.

Oksigen di udara bereaksi dengan karbon dalam bahan bakar, membentuk karbon dioksida, yang naik melalui lapisan bahan bakar panas, direduksi oleh karbon menjadi karbon monoksida.

Jika hanya udara yang dihembuskan ke generator, maka diperoleh gas, yang dalam komposisinya mengandung karbon monoksida dan nitrogen di udara (serta sejumlah CO 2 dan pengotor lainnya). Gas generator ini disebut gas udara.

Jika uap air ditiupkan ke generator dengan batu bara panas, maka sebagai akibat dari reaksi, karbon monoksida dan hidrogen terbentuk: C + H 2 O = CO + H 2

Campuran gas ini disebut gas air. Gas air memiliki nilai kalor yang lebih tinggi daripada gas udara, karena, bersama dengan karbon monoksida, ia juga mengandung gas yang mudah terbakar kedua - hidrogen. Gas air (gas sintesis), salah satu produk gasifikasi bahan bakar. Gas air terutama terdiri dari CO (40%) dan H2 (50%). Gas air merupakan bahan bakar (nilai kalor 10.500 kJ/m3, atau 2.730 kkal/mg) dan sekaligus bahan baku sintesis metil alkohol. Gas air, bagaimanapun, tidak dapat diproduksi untuk waktu yang lama, karena reaksi pembentukannya adalah endotermik (dengan penyerapan panas), dan oleh karena itu bahan bakar di generator menjadi dingin. Untuk menjaga agar batubara tetap menyala, injeksi uap air ke dalam generator diselingi dengan injeksi udara, oksigen yang diketahui bereaksi dengan bahan bakar untuk menghasilkan panas.

Baru-baru ini, ledakan uap-oksigen telah banyak digunakan untuk gasifikasi bahan bakar. Penghembusan uap air dan oksigen secara simultan melalui unggun bahan bakar memungkinkan proses dilakukan secara terus menerus, untuk meningkatkan produktivitas generator secara signifikan dan untuk mendapatkan gas dengan kandungan hidrogen dan karbon monoksida yang tinggi.

Generator gas modern adalah perangkat kontinu yang kuat.

Untuk mencegah gas yang mudah terbakar dan beracun memasuki atmosfer saat bahan bakar disuplai ke generator gas, drum pemuatan dibuat ganda. Sementara bahan bakar memasuki satu kompartemen drum, kompartemen lain menumpahkan bahan bakar ke generator; ketika drum berputar, proses ini berulang, sementara generator tetap terisolasi dari atmosfer sepanjang waktu. Distribusi bahan bakar yang seragam dalam generator dilakukan melalui kerucut, yang dapat dipasang pada ketinggian yang berbeda. Ketika diturunkan, batubara diletakkan lebih dekat ke pusat generator, ketika kerucut dinaikkan, batubara terlempar lebih dekat ke dinding generator.

Penghapusan abu dari generator gas dilakukan secara mekanis. Parut berbentuk kerucut diputar perlahan oleh motor listrik. Dalam hal ini, abu dipindahkan ke dinding generator dan, dengan perangkat khusus, dibuang ke dalam kotak abu, dari mana ia dikeluarkan secara berkala.

Lentera gas pertama dinyalakan di St. Petersburg di Pulau Aptekarsky pada tahun 1819. Gas yang digunakan diperoleh dengan gasifikasi batubara. Itu disebut gas lampu.

Ilmuwan besar Rusia D.I.Mendeleev (1834-1907) adalah orang pertama yang mengungkapkan gagasan bahwa gasifikasi batubara dapat dilakukan langsung di bawah tanah tanpa mengangkatnya keluar. Pemerintah Tsar tidak menghargai usulan Mendeleev ini.

Gagasan gasifikasi bawah tanah didukung hangat oleh V. I. Lenin. Dia menyebutnya "salah satu kemenangan besar teknologi." Gasifikasi bawah tanah dilakukan untuk pertama kalinya oleh negara Soviet. Sudah sebelum Perang Patriotik Hebat, generator bawah tanah di cekungan batu bara wilayah Donetsk dan Moskow bekerja di Uni Soviet.

Gagasan tentang salah satu metode gasifikasi bawah tanah diberikan pada Gambar 3. Dua sumur diletakkan di lapisan batubara, yang terhubung di bagian bawah dengan saluran. Batubara dinyalakan di saluran seperti itu di dekat salah satu sumur dan ditiup disuplai di sana. Produk pembakaran, bergerak di sepanjang saluran, berinteraksi dengan batubara panas, sebagai akibatnya gas yang mudah terbakar terbentuk, seperti pada generator konvensional. Gas keluar ke permukaan melalui sumur kedua.

Gas generator banyak digunakan untuk memanaskan tungku industri - metalurgi, oven kokas dan sebagai bahan bakar di mobil (Gbr. 4).


Beras. 3. Skema gasifikasi batubara bawah tanah.

Sejumlah produk organik disintesis dari hidrogen dan karbon monoksida gas air, misalnya, bahan bakar cair. Bahan bakar cair sintetis - bahan bakar (terutama bensin) diperoleh dengan sintesis dari karbon monoksida dan hidrogen pada 150-170 g Celcius dan tekanan 0,7 - 20 MN / m2 (200 kgf / cm2), dengan adanya katalis (nikel, besi , kobalt ). Produksi pertama bahan bakar cair sintetis diselenggarakan di Jerman selama Perang Dunia ke-2 karena kekurangan minyak. Bahan bakar cair sintetis belum tersebar luas karena harganya yang mahal. Gas air digunakan untuk menghasilkan hidrogen. Untuk ini, gas air yang dicampur dengan uap air dipanaskan dengan adanya katalis, dan sebagai hasilnya, hidrogen diperoleh selain yang sudah ada dalam gas air: CO + H 2 O = CO 2 + H 2