천연 가스 kJ kg의 발열량. 천연 가스와 가정에서의 발열량

연료란?

열 방출과 관련된 화학적 변형이 가능한 한 성분 또는 물질의 혼합물입니다. 다른 유형의 연료는 열 에너지를 방출하는 데 사용되는 산화제의 정량적 함량이 다릅니다.

넓은 의미에서 연료는 에너지 운반체, 즉 잠재적인 유형의 위치 에너지입니다.

분류

현재 연료의 종류는 응집 상태에 따라 액체, 고체, 기체로 나뉩니다.

돌과 장작, 무연탄은 단단한 자연 형태로 간주됩니다. 연탄, 코크스, 열무연탄은 인공 고체 연료의 유형입니다.

유기 기원 물질을 포함하는 물질은 액체로 분류됩니다. 주요 구성 요소는 산소, 탄소, 질소, 수소, 황입니다. 인공 액체 연료는 다양한 수지, 연료유가 될 것입니다.

에틸렌, 메탄, 프로판, 부탄과 같은 다양한 가스의 혼합물입니다. 그 외에도 구성 기체 연료이산화탄소가 있고 일산화탄소 s, 황화수소, 질소, 수증기, 산소.

연료 표시기

연소의 주요 지표. 발열량을 결정하는 공식은 열화학에서 고려됩니다. 무연탄 1kg의 연소열을 의미하는 "재래식 연료"를 방출합니다.

가정용 난방유는 주거용 건물에 위치한 저전력 난방 장치의 연소를위한 것입니다. 농업사료 건조용, 통조림.

연료의 비열은 1m3의 부피 또는 1kg의 질량을 가진 연료가 완전 연소될 때 형성되는 열량을 나타내는 값입니다.

이 값을 측정하려면 J / kg, J / m 3, 칼로리 / m 3을 사용하십시오. 열량계는 발열량을 결정하는 데 사용됩니다.

연료의 비연소열이 증가하면 비연소 소비가 감소하고 효율은 변하지 않습니다.

물질의 연소열은 고체, 액체, 기체 물질이 산화되는 동안 방출되는 에너지의 양입니다.

가연성 물질의 응집 상태뿐만 아니라 화학 성분에 의해 결정됩니다.

연소 생성물의 특징

더 높고 황천의 열연소는 연료 연소 후 얻은 물질에서 물의 응집 상태와 관련이 있습니다.

가장 높은 발열량은 물질이 완전히 연소되는 동안 방출되는 열의 양입니다. 이 값에는 수증기의 응결열도 포함됩니다.

최저 작동 연소열은 수증기의 응축열을 고려하지 않고 연소 중 열 방출에 해당하는 값입니다.

응축 잠열은 수증기의 응축 ​​에너지 값입니다.

수학적 관계

최고 및 최저 발열량은 다음 관계에 의해 관련됩니다.

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

여기서 W는 가연성 물질에 포함된 물의 중량(%)입니다.

H는 가연성 물질의 수소량(질량%)입니다.

k는 6kcal/kg의 계수입니다.

계산 방법

최고 및 최저 연소열은 계산 및 실험의 두 가지 주요 방법에 의해 결정됩니다.

열량계는 실험 계산을 수행하는 데 사용됩니다. 첫째, 연료 샘플이 연소됩니다. 이 경우 방출되는 열은 물에 완전히 흡수됩니다. 물의 질량에 대한 아이디어가 있으면 온도의 변화, 연소열 값을 결정할 수 있습니다.

이 기술은 간단하고 효과적인 것으로 간주되며 기술 분석 데이터에 대한 정보만 소유하고 있다고 가정합니다.

계산 방법에서 최고 및 최저 연소열은 Mendeleev 공식을 사용하여 계산됩니다.

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

작업 구성의 탄소, 산소, 수소, 수증기, 황의 함량(퍼센트)을 고려합니다. 연소 중 열량은 기준 연료를 고려하여 결정됩니다.

가스 연소열을 통해 예비 계산을 수행하여 특정 유형의 연료 사용 효율성을 파악할 수 있습니다.

원산지의 특징

특정 연료가 연소되는 동안 얼마나 많은 열이 방출되는지 이해하려면 그 기원에 대한 아이디어가 필요합니다.

자연에 있다 다른 변종구성과 특성이 다른 고체 연료.

그 형성은 여러 단계를 통해 수행됩니다. 먼저 이탄이 형성되고 갈색 및 역청탄이 얻어진 다음 무연탄이 형성됩니다. 고체 연료 형성의 주요 원천은 잎, 나무 및 솔잎입니다. 죽어가는 식물의 일부는 공기에 노출되면 곰팡이에 의해 파괴되어 이탄을 형성합니다. 그것의 축적은 갈색 덩어리로 변하고 갈색 가스가 얻어진다.

고압 및 고온에서 갈색 가스는 석탄으로 변하고 연료는 무연탄 형태로 축적됩니다.

유기물 외에도 연료에는 추가적인 밸러스트가 있습니다. 유기 부분은 수소, 탄소, 질소, 산소와 같은 유기 물질로 구성된 것으로 간주됩니다. 이러한 화학 원소 외에도 밸러스트(수분, 재)가 포함되어 있습니다.

용광로 기술은 작동 중인 건조 및 가연성 덩어리의 연소된 연료의 방출을 가정합니다. 작업 질량은 소비자에게 공급되는 원래 형태의 연료라고합니다. 건조 덩어리는 물이없는 구성입니다.

구성

가장 가치 있는 구성 요소는 탄소와 수소입니다.

이러한 요소는 모든 유형의 연료에서 발견됩니다. 이탄과 목재에서 탄소 비율은 58%, 역청탄과 갈탄에서는 80%, 무연탄에서는 95%에 이릅니다. 이 표시기에 따라 연료 연소 중에 방출되는 열량이 변경됩니다. 수소는 모든 연료에서 두 번째로 중요한 요소입니다. 산소와 결합하여 수분을 형성하여 연료의 열 가치를 크게 감소시킵니다.

그 비율은 오일 셰일 3.8에서 연료유 11까지 다양합니다. 연료의 일부인 산소는 안정기 역할을 합니다.

발열이 되지 않는다. 화학 원소따라서 연소열 값에 부정적인 영향을 미칩니다. 연소 생성물에 자유 또는 결합 형태로 포함된 질소의 연소는 유해한 불순물로 간주되므로 그 양은 명확하게 제한됩니다.

유황은 황산염, 황화물 및 유황 가스 형태로 연료에 포함됩니다. 수화되면 황산화물은 황산을 형성하여 보일러 장비를 파괴하고 식물과 생물에 부정적인 영향을 미칩니다.

그렇기 때문에 황은 천연 연료에 존재하는 것이 극히 바람직하지 않은 화학 원소입니다. 작업실 내부에 들어가면 유황 화합물이 유지 보수 직원에게 심각한 중독을 일으킵니다.

재의 출처에 따라 세 가지 유형의 재가 있습니다.

  • 일 순위;
  • 중고등 학년;
  • 제삼기.

1차 종은 식물에서 발견되는 광물로 형성됩니다. 2차 재는 형성 중 모래와 흙에 의한 식물 잔류물의 침투로 인해 형성됩니다.

3차 회분은 추출, 저장 및 운송 과정에서 연료 구성에 포함됩니다. 재의 상당한 침전으로 인해 보일러 장치의 가열 표면에서 열 전달이 감소하여 가스에서 물로의 열 전달량이 감소합니다. 엄청난 양의 재는 보일러 작동에 부정적인 영향을 미칩니다.

마침내

휘발성 물질은 모든 유형의 연료의 연소 과정에 상당한 영향을 미칩니다. 출력이 클수록 화염면의 부피가 커집니다. 예를 들어, 석탄, 이탄은 쉽게 발화되며, 이 과정에는 미미한 열 손실이 수반됩니다. 휘발성 불순물을 제거한 후 남아 있는 코크스에는 미네랄과 탄소 화합물만 포함되어 있습니다. 연료의 특성에 따라 발열량이 크게 달라집니다.

화학 성분에 따라 이탄, 갈탄, 석탄의 세 가지 고체 연료 형성 단계가 있습니다.

천연 나무는 소형 보일러 플랜트에 사용됩니다. 그들은 주로 칩, 톱밥, 석판, 나무 껍질을 사용하며 장작 자체는 소량으로 사용됩니다. 목재의 종류에 따라 방출되는 열량이 크게 다릅니다.

연소열이 감소함에 따라 장작은 빠른 인화성, 최소한의 회분 함량 및 미량의 유황 부재와 같은 특정 이점을 얻습니다.

천연 또는 합성 연료의 구성, 발열량에 대한 신뢰할 수 있는 정보는 열화학 계산을 수행하는 훌륭한 방법입니다.

현재 특정 상황에서 가장 효과적이고 저렴하게 사용할 수 있는 고체, 기체, 액체 연료에 대한 주요 옵션을 식별할 수 있는 실질적인 기회가 있습니다.

천연가스의 물리화학적 성질

가지다 천연 가스색깔, 냄새, 맛이 없습니다.

천연 가스의 주요 지표에는 구성, 연소열, 밀도, 연소 및 점화 온도, 폭발 한계 및 폭발 압력이 포함됩니다.

순수 가스전에서 나오는 천연 가스는 주로 메탄(82-98%)과 기타 탄화수소로 구성됩니다.

가연성 가스에는 가연성 물질과 비가연성 물질이 있습니다. 가연성 가스에는 탄화수소, 수소, 황화수소가 포함됩니다. 불연성 물질에는 이산화탄소, 산소, 질소 및 수증기가 포함됩니다. 그들의 조성은 낮고 0.1-0.3% CO 2 및 1-14% N 2에 달합니다. 추출 후 유독 가스, 황화수소가 가스에서 추출되며 그 함량은 0.02g / m3를 초과해서는 안됩니다.

발열량은 1m3의 가스가 완전히 연소되는 동안 방출되는 열의 양입니다. 연소열은 가스의 kcal/m3, kJ/m3로 측정됩니다. 건조 천연 가스의 발열량은 8000-8500 kcal / m3입니다.

물질의 질량과 부피의 비율로 계산한 값을 물질의 밀도라고 합니다. 밀도는 kg / m3 단위로 측정됩니다. 천연 가스의 밀도는 조성에 따라 완전히 달라지며 c = 0.73-0.85 kg / m3 범위에 있습니다.

모든 가연성 가스의 가장 중요한 특징은 열용량, 즉 필요한 연소 공기의 양이 연소 화학식과 가스의 초기 온도 및 공기는 0입니다.

천연 가스의 가열 용량은 약 2000 -2100 ° C, 메탄 - 2043 ° C입니다. 용광로의 실제 연소 온도는 가열 용량보다 훨씬 낮으며 연소 조건에 따라 다릅니다.

점화 온도는 혼합물이 점화원 없이 점화되는 공기-연료 혼합물의 온도입니다. 천연 가스의 경우 645-700 ° C 범위입니다.

모든 가연성 가스는 폭발성이며 화염이나 스파크에 의해 점화될 수 있습니다. 구별하다 화염 전파의 하한 및 상한 농도 한계 , 즉. 혼합물의 폭발이 가능한 낮은 농도와 높은 농도. 가스 폭발의 하한은 3 ÷ 6%, 상한은 12 ÷ 16%입니다.

폭발적 한계.

기체의 양을 포함하는 공기-기체 혼합물:

최대 5% - 타지 않습니다.

5 ~ 15% - 폭발;

15% 이상 - 공기가 공급되면 연소됩니다.

천연 가스의 폭발 압력은 0.8-1.0 MPa입니다.

모든 가연성 가스는 인체에 ​​중독을 일으킬 수 있습니다. 주요 독성 물질은 일산화탄소(CO), 황화수소(H 2 S), 암모니아(NH 3)입니다.

천연 가스는 무취입니다. 누출을 확인하기 위해 가스에 냄새가 납니다(즉, 특정 냄새가 납니다). 냄새는 에틸 메르캅탄을 사용하여 수행됩니다. 냄새는 가스 분배 스테이션(GDS)에서 수행됩니다. 1%의 천연가스가 공기 중에 들어가면 그 냄새가 느껴지기 시작합니다. 실습에 따르면 도시 네트워크에 공급되는 천연 가스 냄새를 위한 에틸 메르캅탄의 평균 비율은 가스 1,000m3당 16g이어야 ​​합니다.

고체 및 액체 연료와 비교할 때 천연 가스는 여러 면에서 우수합니다.

더 많은 것으로 설명되는 상대적인 저렴함 쉬운 방법으로광업 및 운송;

재가 부족하고 고체 입자가 대기로 제거됩니다.

높은 발열량;

연소를 위한 연료 준비는 필요하지 않습니다.

서비스 근로자의 작업을 촉진하고 작업의 위생 및 위생 조건을 개선합니다.

작업 프로세스 자동화를 위한 조건이 용이합니다.

가스 파이프라인 연결부 및 밸브 연결부의 누출을 통한 누출 가능성으로 인해 천연 가스 사용은 특별한 주의와 주의가 필요합니다. 20% 이상의 가스가 실내로 침투하면 질식을 유발할 수 있으며 5~15%의 밀폐된 부피로 존재할 경우 가스-공기 혼합물의 폭발을 일으킬 수 있습니다. 불완전 연소는 독성 일산화탄소(CO)를 생성하며 낮은 농도에서도 작업자를 중독시킵니다.

그 기원에 따라 천연 가스는 건조와 기름기의 두 그룹으로 나뉩니다.

마른가스는 광물성 가스로 분류되며 현재 또는 과거 화산 활동과 관련된 지역에서 발견됩니다. 건조 가스는 거의 전적으로 밸러스트 성분(질소, 이산화탄소) 함량이 미미한 1개의 메탄으로 구성되며 발열량 Qн = 7000 ÷ 9000 kcal / nm3입니다.

지방가스는 유전을 동반하며 일반적으로 상층에 축적됩니다. 지방 가스는 기원이 오일과 유사하며 쉽게 응축될 수 있는 탄화수소를 많이 포함합니다. 발열량액체 가스 Qн = 8000-15000 kcal / nm3

기체 연료의 장점은 운송 및 연소의 용이성, 회분 수분 부족, 보일러 장비의 상당한 단순성을 포함합니다.

천연 가스와 함께 인공 가연성 가스도 사용되며, 이는 고체 연료를 처리하는 동안 또는 산업 플랜트를 폐가스로 운영할 때 얻습니다. 인공 가스는 연료의 불완전 연소, 밸러스트 가스 및 수증기의 가연성 가스로 구성되며 평균 발열량이 각각 4500kcal/m3 및 1300kcam3인 리치(rich)와 빈약(poor)으로 구분됩니다. 가스 구성: 수소, 메탄, 기타 탄화수소 화합물 CmHn, 황화수소 H 2 S, 불연성 가스, 이산화탄소, 산소, 질소 및 소량의 수증기. 안정기는 질소와 이산화탄소입니다.

따라서 건조 기체 연료의 조성은 다음과 같은 원소 혼합물로 나타낼 수 있습니다.

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

습식 가스 연료의 조성은 다음과 같이 표현됩니다.

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

연소열 마른 정상 조건에서 가스 1m3당 가스 연료 kJ / m3 (kcal / m3)은 다음과 같이 결정됩니다.

Qн = 0.01,

여기서 Qi는 해당 가스의 연소열입니다.

가스 연료의 발열량은 표 3에 나와 있습니다.

고로 가스용광로에서 선철을 제련하는 동안 형성됩니다. 수율과 화학 성분은 장입물 및 연료의 특성, 노의 작동 모드, 공정 강화 방법 및 기타 요인에 따라 다릅니다. 가스 출력 범위는 선철 톤당 1500-2500 m3입니다. 고로 가스에서 불연성 성분(N 2 및 CO 2)의 비율은 약 70%로 낮은 열 성능을 결정합니다(가스의 최저 발열량은 3-5 MJ/m3).

고로 가스를 연소할 때 연소 생성물의 최대 온도(CO 2 및 H 2 O의 해리를 위한 열 손실 및 열 소비 제외)는 400-1500 ℃입니다. 연소 전에 가스와 공기를 가열하면 연소 온도 제품을 크게 늘릴 수 있습니다.

합금철 가스광석 환원로에서 합금철을 제련하는 동안 형성됩니다. 폐쇄로에서 배출되는 가스는 연료 RER(2차 에너지 자원)으로 사용할 수 있습니다. 열린 용광로에서는 공기의 자유로운 접근으로 인해 가스가 상단에서 타 버립니다. 합금철 가스의 수율과 조성은 제련 등급에 따라 다릅니다.

합금, 충전물의 구성, 퍼니스의 작동 모드, 전력 등 가스 조성: 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 .

컨버터 가스산소 변환기에서 철강을 제련하는 동안 형성됩니다. 가스는 주로 일산화탄소로 구성되며, 제련 중에 수율과 조성이 크게 변합니다. 세척 후 가스 조성은 대략 다음과 같습니다: 70-80% CO; 15-20% CO2; 0.5-0.8% O2; 3-12% N 2. 가스 연소열은 8.4-9.2 MJ / m3입니다. 최대 연소 온도는 2000 0 С에 이릅니다.

콜라 오븐 가스석탄 장입물을 코크스하는 동안 형성된다. 철 야금에서는 화학 제품의 추출 후에 사용됩니다. 코크스로 가스의 조성은 석탄 장입물의 특성과 코크스 조건에 따라 달라집니다. 기체 성분의 부피 분율은 다음 한계 이내입니다. %: 52-62H 2; 0.3-0.6 O2; 23.5-26.5 채널 4; 5.5-7.7 CO; 1.8-2.6 CO 2. 연소열은 17-17.6 MJ / m ^ 3이고 연소 생성물의 최대 온도는 2070 0 С입니다.

유기 기원 물질에는 연료가 포함되며 연소시 일정량의 열 에너지를 방출합니다. 열 발생은 고효율 및 부작용, 특히 인체 및 환경에 유해한 물질이 없는 것이 특징이어야 합니다.

화실에 적재하기 쉽도록 목재 재료를 최대 30cm 길이의 개별 요소로 절단하고 사용 효율성을 높이려면 목재를 가능한 한 건조해야하며 연소 과정이 상대적으로 느려야합니다. 여러면에서 참나무와 자작 나무, 개암 나무와 재, 산사 나무속과 같은 활엽수의 장작은 난방 시설에 적합합니다. 높은 수지 함량, 증가된 연소 속도 및 낮은 발열량으로 인해 침엽수는 이와 관련하여 상당히 열등합니다.

목재의 밀도는 발열량 값에 영향을 미친다는 것을 이해해야 합니다.

퇴적암에서 추출한 천연 식물 재료입니다.

이 유형의 고체 연료에는 탄소 및 기타 화학 원소가 포함되어 있습니다. 재료는 나이에 따라 유형으로 나뉩니다. 갈탄은 가장 어린 것으로 간주되며 그 다음이 무연탄이며 다른 모든 유형보다 오래된 것입니다. 가연성 물질의 나이는 또한 젊은 물질에 더 많이 존재하는 수분 함량에 의해 결정됩니다.

석탄을 태우는 과정에서 환경 오염이 발생하고 보일러의 화격자에 슬래그가 형성되어 어느 정도 정상적인 연소에 장애가됩니다. 재료에 황이 존재하는 것도 대기에 좋지 않은 요소입니다. 이 원소는 공기 중에서 황산으로 전환되기 때문입니다.

그러나 소비자는 자신의 건강을 걱정해서는 안됩니다. 개인 고객을 돌보는이 물질의 생산자는 황 함량을 줄이기 위해 노력합니다. 석탄의 연소열은 같은 종류라도 다를 수 있습니다. 차이점은 아종의 특성과 미네랄 함량, 추출 지리에 따라 다릅니다. 순수한 석탄은 고체 연료로 발견될 뿐만 아니라 연탄으로 압축된 저농축 석탄 슬래그도 발견됩니다.

펠렛(연료 펠렛)은 부스러기, 나무 껍질, 판지, 짚과 같은 목재 및 식물 폐기물에서 산업적으로 생산되는 고체 연료입니다.

분말 상태로 분쇄된 원료는 건조되고 과립기에 부어 특정 형태의 과립 형태로 나온다. 식물 중합체인 리그닌은 덩어리에 점도를 추가하는 데 사용됩니다. 생산 공정의 복잡성과 높은 수요로 인해 펠릿 비용이 발생합니다. 이 재료는 특수 장비를 갖춘 보일러에 사용됩니다.

연료 유형은 처리되는 재료에 따라 결정됩니다.

  • 모든 종의 나무의 둥근 목재;
  • 빨대;
  • 이탄;
  • 해바라기 껍질.

연료 펠릿의 장점 중 다음과 같은 특성에 주목할 가치가 있습니다.

  • 환경친화성;
  • 변형 불가능 및 곰팡이에 대한 내성;
  • 야외에서도 쉽게 보관할 수 있습니다.
  • 균일 성 및 연소 지속 시간;
  • 비교적 저렴한 비용;
  • 다양한 가열 장치에 대한 사용 가능성;
  • 특별히 장착된 보일러에 자동 로딩을 위한 적절한 펠릿 크기.

연탄

연탄은 여러 면에서 펠릿과 유사한 고체 연료입니다. 목재 칩, 부스러기, 이탄, 껍질 및 짚과 같은 동일한 재료가 제조에 사용됩니다. 생산 과정에서 원료는 분쇄되고 연탄으로 압축됩니다. 이 물질은 또한 환경 친화적인 연료로 분류됩니다. 야외에서도 보관이 편리합니다. 이 연료의 부드럽고 균일하며 느린 연소는 벽난로와 스토브, 난방 보일러 모두에서 관찰할 수 있습니다.

위에서 논의한 환경 친화적인 고체 연료의 유형은 열 발생에 대한 좋은 대안입니다. 연소 중 환경에 악영향을 미치고 재생이 불가능한 화석 열 에너지원과 비교할 때 대체 연료는 분명한 장점과 상대적으로 저렴한 비용을 가지고 있어 일부 범주의 소비자에게 중요합니다.

동시에 그러한 연료의 화재 위험은 훨씬 더 높습니다. 따라서 내화벽체의 보관 및 사용에 대한 안전대책이 요구된다.

액체 및 기체 연료

액체 및 기체 가연성 물질에 대한 상황은 다음과 같습니다.

매일 스토브의 버너를 켜면 가스를 추출하기 시작한 지 얼마나 오래되었는지 생각하는 사람은 거의 없습니다. 우리나라에서는 20 세기에 개발이 시작되었습니다. 그 전에는 단순히 오일 제품을 추출하는 동안 발견되었습니다. 천연 가스의 발열량은 너무 커서 오늘날이 원료는 단순히 대체 할 수 없으며 고품질 유사체가 아직 개발되지 않았습니다.

발열량 표는 가정 난방을 위한 연료를 선택하는 데 도움이 됩니다.

연료 화석 특징

천연 가스는 많은 국가의 연료 및 에너지 균형에서 선도적인 위치를 차지하는 중요한 화석 연료입니다. 도시와 모든 종류의 기술 기업에 연료를 공급하기 위해 천연 가스가 위험한 것으로 간주되기 때문에 다양한 가연성 가스를 소비합니다.

환경 보호론자들은 가스가 가장 깨끗한 연료라고 믿고, 태울 때 장작, 석탄, 기름보다 훨씬 적은 독성 물질을 방출합니다. 이 연료는 사람들이 매일 사용하며 취기제와 같은 첨가제를 포함하고 있으며 가스 1,000입방미터당 16밀리그램의 비율로 설비 설비에 추가됩니다.

물질의 중요한 구성 요소는 메탄(약 88-96%)이고 나머지는 기타 화학 물질입니다.

  • 부탄;
  • 황화수소;
  • 프로판;
  • 질소;
  • 산소.

이 비디오에서는 석탄의 역할을 살펴보겠습니다.

천연 연료의 메탄 양은 해당 분야에 직접적으로 의존합니다.

설명된 유형의 연료는 탄화수소 및 비탄화수소 성분으로 구성됩니다. 천연 화석 연료는 주로 부탄과 프로판을 포함하는 메탄입니다. 탄화수소 성분 외에도 설명된 화석 연료에는 질소, 황, 헬륨 및 아르곤이 포함되어 있습니다. 또한 액체 증기가 있지만 가스 및 유전에만 있습니다.

예금의 종류

여러 유형의 가스 침전물의 존재가 주목됩니다. 다음 유형으로 나뉩니다.

  • 가스;
  • 기름.

그들의 구별되는 특징은 탄화수소 함량입니다. 가스 매장량은 제시된 물질의 약 85-90%를 포함하고 유전은 50% 이하를 포함합니다. 나머지 비율은 부탄, 프로판 및 오일과 같은 물질이 차지합니다.

오일 기원의 큰 단점은 다양한 종류의 첨가제에서 플러싱하는 것으로 간주됩니다. 유황은 기술 기업에서 불순물로 사용됩니다.

천연가스 소비량

부탄은 자동차 주유소에서 연료로 사용되며, '프로판'이라는 유기 물질은 라이터의 연료로 사용됩니다. 아세틸렌은 가연성이 높으며 금속의 용접 및 절단에 사용됩니다.

화석 연료는 일상 생활에서 사용됩니다.

  • 기둥;
  • 가스 난로;

이러한 종류의 연료는 가장 저렴하고 무해한 것으로 간주되며 유일한 단점은 대기 중으로 태울 때 이산화탄소가 방출된다는 것입니다. 전 세계의 과학자들은 열 에너지를 대체할 방법을 찾고 있습니다.

발열량

천연가스의 발열량은 연료 한 단위가 충분히 연소될 때 발생하는 열량입니다. 연소 중에 방출되는 열의 양은 자연 조건에서 취한 1 입방 미터를 나타냅니다.

천연 가스의 열용량은 다음 용어로 측정됩니다.

  • kcal / nm 3;
  • kcal / m 3.

높은 발열량과 낮은 발열량이 있습니다.

  1. 높은. 연료 연소 중에 발생하는 수증기의 열을 고려합니다.
  2. 낮은. 이러한 증기는 응축되지 않고 연소 생성물과 함께 남기 때문에 수증기에 포함된 열을 고려하지 않습니다. 수증기의 축적으로 인해 540kcal / kg에 해당하는 열량을 형성합니다. 또한 응축수가 냉각되면 열이 80에서 100kcal/kg으로 나옵니다. 일반적으로 수증기의 축적으로 인해 600kcal/kg 이상이 발생하는데 이것이 높은 난방 성능과 낮은 난방 성능을 구별하는 특징입니다.

도시 연료 분배 시스템에서 소비되는 대부분의 가스의 경우 그 차이는 10%입니다. 도시에 가스를 공급하려면 발열량이 3500kcal/Nm3 이상이어야 합니다. 이것은 공급이 장거리 파이프 라인을 통해 수행된다는 사실로 설명됩니다. 발열량이 낮으면 공급이 증가합니다.

천연가스의 발열량이 3500kcal/Nm3미만이면 공업용으로 더 많이 사용된다. 경로의 긴 부분을 위해 운송할 필요가 없으며 연소를 수행하는 것이 훨씬 쉬워집니다. 가스 발열량의 심각한 변화는 빈번한 조정을 필요로 하고 때로는 가정용 센서용으로 표준화된 다수의 버너를 교체해야 하므로 어려움이 있습니다.

이 상황은 가스 파이프 라인의 직경이 증가하고 금속, 네트워크 배치 및 운영 비용이 증가합니다. 저칼로리 화석 연료의 가장 큰 단점은 엄청난 양의 일산화탄소로 인해 연료 작동 및 파이프 라인 유지 보수 및 장비의 위협 수준이 증가한다는 것입니다.

연소 중에 방출되는 열은 3500kcal / nm 3를 초과하지 않으며 산업 생산에서 가장 자주 사용되며, 장거리로 전달할 필요가 없고 어려움 없이 연소를 형성할 필요가 없습니다.

가스 연료는 천연 가스와 인공 가스로 구분되며 가연성 가스와 불연성 가스가 혼합되어 있으며 일정량의 수증기가 포함되어 있으며 때로는 먼지와 타르가 있습니다. 가스 연료의 양은 정상 조건(760mmHg 및 0°C)에서 입방 미터로 표시되며 조성은 부피 백분율로 표시됩니다. 연료의 구성은 건조한 기체 부분의 구성으로 이해됩니다.

천연 가스 연료

가장 일반적인 가스 연료는 발열량이 높은 천연 가스입니다. 천연 가스의 기본은 메탄이며 그 함량은 76.7-98%입니다. 다른 기체 탄화수소 화합물은 천연 가스에서 0.1~4.5%로 발견됩니다.

액화 가스는 정유 제품으로 주로 프로판과 부탄의 혼합물로 구성됩니다.

천연가스(CNG, NG): 메탄 CH4 90% 이상, 에탄 C2 H5 4% 미만, 프로판 C3 H8 1% 미만

액화 가스(LPG): 프로판 C3 H8 65% 이상, 부탄 C4 H10 35% 미만

가연성 가스의 구성은 다음을 포함합니다: 수소 H 2, 메탄 CH 4, 기타 탄화수소 화합물 C m H n, 황화수소 H 2 S 및 불연성 가스, 이산화탄소 CO2, 산소 O 2, 질소 N 2 및 소량 수증기 H 2 O. 지수 미디엄그리고 NS C 및 H에서 다양한 탄화수소의 화합물을 특성화합니다(예: 메탄 CH 4) 티 = 1 및 N= 4, 에탄 C 2 H b의 경우 t = 2그리고 N= b 등

건조 기체 연료 조성(부피 기준):


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

건조 가스 연료(밸러스트)의 불연성 부분은 질소 N과 이산화탄소 CO 2입니다.

습식 가스 연료의 조성은 다음과 같이 표현됩니다.

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

연소열, kJ / m (kcal / m 3), 정상 조건에서 순수한 건조 가스 1 m 3은 다음과 같이 결정됩니다.

Q n c = 0.01,

여기서 Qco, Q n 2, Q s m n n Q n 2 NS. - 혼합물에 포함된 개별 가스의 연소열, kJ / m 3 (kcal / m 3); CO, H2, Cm H n, H 2 S - 기체 혼합물을 구성하는 성분, 부피%.

대부분의 국내 현장에서 정상적인 조건에서 건조 천연 가스 1m3의 연소열은 33.29 - 35.87 MJ/m3(7946 - 8560 kcal/m3)입니다. 기체 연료의 특성은 표 1에 나와 있습니다.

예시.다음 구성의 천연 가스(정상 조건에서)의 순 발열량을 결정하십시오.

H 2 S = 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%.

표 1의 가스 특성을 식 (26)에 대입하면 다음을 얻습니다.

Qns = 0.01 = 33981kJ/m3 또는

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.

1 번 테이블. 기체 연료의 특성

가스

지정

연소열질문

KJ / m3

Kcal / m3
수소 시간, 10820 2579
일산화탄소 CO 12640 3018
황화수소 H 2 S 23450 5585
메탄 채널 4 35850 8555
에탄 C 2 H 6 63 850 15226
프로판 C 3 H 8 91300 21795
부탄 C 4 H 10 118700 22338
펜탄 C 5 H 12 146200 34890
에틸렌 C 2 H 4 59200 14107
프로필렌 C 3 H 6 85980 20541
부틸렌 C 4 H 8 113 400 27111
벤젠 C 6 H 6 140400 33528

DE 보일러는 1톤의 증기를 생산하기 위해 71~75m3의 천연 가스를 소비합니다. 2008년 9월 러시아의 가스 비용 입방 미터당 2.44 루블입니다. 결과적으로 1톤의 증기는 71 × 2.44 = 173루블 24코펙이 됩니다. 공장에서 증기 톤의 실제 비용은 DE 보일러의 경우 증기 톤당 최소 189루블입니다.

DKVR 보일러는 1톤의 증기를 생산하기 위해 103~118m3의 천연 가스를 소비합니다. 이 보일러에 대한 1톤의 증기에 대한 최소 예상 비용은 103 × 2.44 = 251루블 32코펙입니다. 공장의 실제 증기 비용은 톤당 최소 290 루블입니다.

DE-25 증기 보일러의 천연 가스 최대 소비량을 계산하는 방법은 무엇입니까? 이것은 보일러의 기술적 특성입니다. 시간당 1840 큐브. 하지만 계산할 수 있습니다. 25톤(25,000kg)은 증기와 물의 엔탈피(666.9-105)의 차이로 곱해야 하며 이 모든 것을 보일러 효율 92.8%와 가스 연소열로 나누어야 합니다. 8300. 그리고 모두

인공 가스 연료

인공 가연성 가스는 발열량이 현저히 낮기 때문에 지역 연료입니다. 그들의 주요 연료 요소는 일산화탄소 CO와 수소 H2입니다. 이러한 가스는 기술 및 발전소의 연료로 생산되는 생산 내에서 사용됩니다.

모든 천연 및 인공 가연성 가스는 폭발성이 있으며 화염이나 스파크에서 발화할 수 있습니다. 가스의 폭발 하한과 상한은 구분됩니다. 공기 중 농도의 최고 및 최저 백분율. 천연 가스의 폭발 하한은 3%에서 6%, 상한은 12%에서 16%입니다. 모든 가연성 가스는 인체에 ​​독이 될 수 있습니다. 가연성 가스의 주요 독성 물질은 일산화탄소 CO, 황화수소 H2S, 암모니아 NH3입니다.

천연 가연성 가스와 인공 가스는 무색(보이지 않음), 무취이므로 가스 파이프라인 피팅의 누출을 통해 보일러실 내부로 침투할 때 위험합니다. 중독을 피하기 위해 가연성 가스는 무취의 냄새로 처리해야 합니다.

고체 연료의 가스화에 의한 산업에서의 일산화탄소 CO 획득

산업적 목적을 위해, 일산화탄소는 고체 연료를 가스화하여 얻습니다. 즉, 이를 기체 연료로 전환합니다. 따라서 화석 석탄, 이탄, 장작 등 모든 고체 연료에서 일산화탄소를 얻을 수 있습니다.

고체 연료의 가스화 과정은 실험실 실험에 나와 있습니다(그림 1). 내화관에 목탄 조각을 채운 다음 강하게 가열하고 가스계에서 산소를 통과시킵니다. 튜브에서 나오는 가스가 석회수가 담긴 세척병을 통과하도록 한 다음 점화합니다. 석회수는 탁해지고 가스는 푸른 불꽃으로 타오른다. 이것은 반응 생성물에 CO2 이산화 탄소와 일산화탄소 CO가 있음을 나타냅니다.

이러한 물질의 형성은 산소가 뜨거운 석탄과 접촉할 때 후자가 먼저 이산화탄소로 산화된다는 사실로 설명할 수 있습니다. C + O 2 = CO 2

그런 다음 뜨거운 석탄을 통과하면 이산화탄소가 부분적으로 일산화탄소로 환원됩니다. CO 2 + C = 2CO

쌀. 1. 일산화탄소 얻기(실험실 실험).

산업 조건에서 고체 연료 가스화는 가스 발생기라는 용광로에서 수행됩니다.

생성된 가스 혼합물을 생산자 가스라고 합니다.

가스 발생 장치가 그림에 나와 있습니다. 약 5 높이의 강철 실린더입니다. 미디엄직경 약 3.5 미디엄,내화 벽돌로 내부가 늘어서 있습니다. 가스 발생기는 위에서 연료를 적재합니다. 아래에서 화격자를 통해 공기 또는 수증기가 팬에 의해 공급됩니다.

공기 중의 산소는 연료의 탄소와 반응하여 이산화탄소를 형성하고, 이는 뜨거운 연료층을 통해 상승하고 탄소에 의해 일산화탄소로 환원됩니다.

공기 만 발생기로 불어 넣으면 공기 중에 일산화탄소와 질소 (및 일정량의 CO 2 및 기타 불순물)가 포함 된 가스가 생성됩니다. 이 발생기 가스를 공기 가스라고 합니다.

수증기가 뜨거운 석탄으로 발생기에 불어 넣으면 반응의 결과로 일산화탄소와 수소가 형성됩니다. C + H 2 O = CO + H 2

이 가스 혼합물을 수성 가스라고 합니다. 수성 가스는 일산화탄소와 함께 두 번째 가연성 가스인 수소도 포함하기 때문에 공기 가스보다 발열량이 높습니다. 연료의 가스화 생성물 중 하나인 수성 가스(합성 가스). 수성 가스는 주로 CO(40%)와 H2(50%)로 구성됩니다. 수성 가스는 연료(발열량 10,500kJ/m3 또는 2,730kcal/mg)인 동시에 메틸알코올 합성을 위한 원료입니다. 그러나 수성 가스는 형성 반응이 흡열(열 흡수 포함)이기 때문에 오랫동안 생성할 수 없으므로 발전기의 연료가 냉각됩니다. 석탄을 계속 빛나게 하기 위해 발전기에 수증기를 주입하는 것과 공기를 주입하는 과정이 번갈아 가며 이루어지며 이 공기의 산소는 연료와 반응하여 열을 발생시키는 것으로 알려져 있습니다.

최근에는 증기-산소 분사가 연료 가스화에 널리 이용되고 있다. 연료층을 통한 수증기와 산소의 동시 분사로 공정을 연속적으로 수행할 수 있어 발전기의 생산성이 크게 향상되고 수소 및 일산화탄소 함량이 높은 가스를 얻을 수 있습니다.

최신 가스 발생기는 강력한 연속 장치입니다.

가스발생기에 연료를 공급할 때 가연성 및 유독가스가 대기 중으로 유입되는 것을 방지하기 위해 로딩드럼을 이중화 하였습니다. 연료가 드럼의 한 구획으로 들어가는 동안 다른 구획은 연료를 발전기로 흘립니다. 드럼이 회전할 때 이러한 과정이 반복되는 반면 발전기는 항상 대기와 격리됩니다. 발전기의 균일 한 연료 분배는 다양한 높이에 설치할 수있는 원뿔을 통해 수행됩니다. 낮추면 석탄이 발전기 중앙에 더 가깝게 놓여지고 원뿔이 올라가면 석탄이 발전기 벽에 더 가깝게 던져집니다.

가스 발생기에서 재 제거가 기계화됩니다. 원뿔 모양의 화격자는 전기 모터에 의해 천천히 회전합니다. 이 경우 재는 발전기의 벽으로 옮겨지고 특수 장치에 의해 재 상자에 버려져 주기적으로 제거됩니다.

최초의 가스 랜턴은 1819년 Aptekarsky 섬의 St. Petersburg에서 켜졌습니다. 사용한 가스는 석탄을 가스화하여 얻었다. 램프 가스라고 했습니다.

위대한 러시아 과학자 D.I.Mendeleev(1834-1907)는 석탄 가스화를 들어 올리지 않고 지하에서 직접 수행할 수 있다는 아이디어를 최초로 표현했습니다. 차르 정부는 멘델레예프의 이 제안을 높이 평가하지 않았습니다.

지하 가스화에 대한 아이디어는 V. I. Lenin에 의해 따뜻하게 지원되었습니다. 그는 그것을 "기술의 위대한 승리 중 하나"라고 불렀습니다. 지하 가스화는 소련 국가에서 처음으로 수행되었습니다. 위대한 애국 전쟁 이전에 이미 도네츠크와 모스크바 지역 석탄 분지의 지하 발전기가 소련에서 작동했습니다.

지하 가스화 방법 중 하나에 대한 아이디어가 그림 3에 나와 있습니다. 두 개의 우물이 탄층에 놓여 있으며 바닥에서 채널로 연결되어 있습니다. 석탄은 우물 중 하나 근처의 그러한 채널에서 점화되고 거기에서 불어옵니다. 채널을 따라 움직이는 연소 생성물은 뜨거운 석탄과 상호 작용하여 기존 발전기에서와 같이 가연성 가스가 형성됩니다. 가스는 두 번째 우물을 통해 표면으로 나옵니다.

발전기 가스는 야금, 코크스 오븐 및 자동차 연료로 산업용 용광로를 가열하는 데 널리 사용됩니다(그림 4).


쌀. 3. 지하 석탄 가스화 계획.

많은 유기 생성물이 수소와 수성 가스의 일산화탄소로부터 합성됩니다(예: 액체 연료). 합성 액체 연료 - 촉매(니켈, 철 , 코발트). 합성 액체 연료의 첫 번째 생산은 2차 세계 대전 중 석유 부족으로 독일에서 조직되었습니다. 합성 액체 연료는 높은 비용으로 인해 널리 보급되지 않았습니다. 수성 가스는 수소를 생산하는 데 사용됩니다. 이를 위해 수증기와 혼합된 수성 가스는 촉매의 존재 하에 가열되고 결과적으로 수성 가스에 이미 존재하는 수소 외에 추가로 수소가 얻어집니다. CO + H 2 O = CO 2 + H 2