เชื้อเพลิงคืออะไร?
เป็นองค์ประกอบหนึ่งหรือส่วนผสมของสารที่สามารถเปลี่ยนแปลงทางเคมีที่เกี่ยวข้องกับการปล่อยความร้อน เชื้อเพลิงประเภทต่างๆ ต่างกันในเนื้อหาเชิงปริมาณของตัวออกซิไดเซอร์ ซึ่งใช้ในการปลดปล่อยพลังงานความร้อน
ในความหมายกว้างๆ เชื้อเพลิงเป็นตัวพาพลังงาน กล่าวคือ พลังงานศักย์ประเภทหนึ่งที่มีศักยภาพ
การจัดหมวดหมู่
ปัจจุบัน ประเภทของเชื้อเพลิงถูกแบ่งตามสถานะของการรวมตัวเป็นของเหลว ของแข็ง และก๊าซ
หินและฟืนแอนทราไซต์ถือเป็นรูปแบบธรรมชาติที่เป็นของแข็ง ถ่านอัดแท่ง โค้ก เทอร์โมแอนทราไซต์เป็นเชื้อเพลิงแข็งเทียมชนิดหนึ่ง
สารที่มีสารที่มีแหล่งกำเนิดอินทรีย์จัดประเภทเป็นของเหลว ส่วนประกอบหลัก ได้แก่ ออกซิเจน คาร์บอน ไนโตรเจน ไฮโดรเจน กำมะถัน เชื้อเพลิงเหลวเทียมจะเป็นเรซินเชื้อเพลิงต่างๆ
เป็นส่วนผสมของก๊าซต่างๆ ได้แก่ เอทิลีน มีเทน โพรเพน บิวเทน นอกจากนี้องค์ประกอบ เชื้อเพลิงก๊าซมีคาร์บอนไดออกไซด์และ คาร์บอนมอนอกไซด์ s, ไฮโดรเจนซัลไฟด์, ไนโตรเจน, ไอน้ำ, ออกซิเจน
ตัวบ่งชี้น้ำมันเชื้อเพลิง
ตัวบ่งชี้หลักของการเผาไหม้ สูตรสำหรับกำหนดค่าความร้อนถือเป็นเทอร์โมเคมี ปล่อย "เชื้อเพลิงธรรมดา" ซึ่งหมายถึงความร้อนจากการเผาไหม้ของแอนทราไซต์ 1 กิโลกรัม
น้ำมันทำความร้อนในประเทศมีไว้สำหรับการเผาไหม้ในอุปกรณ์ทำความร้อนที่ใช้พลังงานต่ำซึ่งตั้งอยู่ในอาคารพักอาศัย, เครื่องกำเนิดความร้อนที่ใช้ใน เกษตรกรรมสำหรับการอบแห้งอาหารกระป๋อง
ความร้อนจำเพาะของการเผาไหม้เชื้อเพลิงเป็นค่าที่แสดงให้เห็นปริมาณความร้อนที่เกิดขึ้นระหว่างการเผาไหม้เชื้อเพลิงที่สมบูรณ์ด้วยปริมาตร 1 ม. 3 หรือมวลหนึ่งกิโลกรัม
ในการวัดค่านี้ ให้ใช้ J / kg, J / m 3, calorie / m 3 Calorimetry ใช้เพื่อกำหนดค่าความร้อน
ด้วยความร้อนจำเพาะของการเผาไหม้เชื้อเพลิงที่เพิ่มขึ้น ปริมาณการใช้เชื้อเพลิงจำเพาะจะลดลง และประสิทธิภาพยังคงไม่เปลี่ยนแปลง
ความร้อนจากการเผาไหม้ของสารคือปริมาณพลังงานที่ปล่อยออกมาในระหว่างการออกซิเดชันของสารที่เป็นของแข็ง ของเหลว และก๊าซ
มันถูกกำหนดโดยองค์ประกอบทางเคมีเช่นเดียวกับสถานะของการรวมตัวของสารที่ติดไฟได้
คุณสมบัติของผลิตภัณฑ์การเผาไหม้
สูงกว่าและ ความร้อนใต้พิภพการเผาไหม้เกี่ยวข้องกับสถานะของการรวมตัวของน้ำในสารที่ได้รับหลังจากการเผาไหม้เชื้อเพลิง
ค่าความร้อนสูงสุดคือปริมาณความร้อนที่ปล่อยออกมาระหว่างการเผาไหม้ที่สมบูรณ์ของสาร ค่านี้ยังรวมถึงความร้อนจากการควบแน่นของไอน้ำด้วย
ความร้อนในการทำงานต่ำสุดของการเผาไหม้คือค่าที่สอดคล้องกับการปล่อยความร้อนระหว่างการเผาไหม้โดยไม่คำนึงถึงความร้อนของการควบแน่นของไอน้ำ
ความร้อนแฝงของการควบแน่นคือค่าพลังงานของการควบแน่นของไอน้ำ
ความสัมพันธ์ทางคณิตศาสตร์
ค่าความร้อนสูงสุดและต่ำสุดสัมพันธ์กันโดยความสัมพันธ์ต่อไปนี้:
Q B = Q H + k (W + 9H)
โดยที่ W คือปริมาณโดยน้ำหนัก (เป็น%) ของน้ำในสารที่ติดไฟได้
H คือปริมาณไฮโดรเจน (% โดยมวล) ในสารที่ติดไฟได้
k เป็นตัวประกอบของ 6 kcal / kg
วิธีการคำนวณ
ความร้อนสูงสุดและต่ำสุดของการเผาไหม้ถูกกำหนดโดยสองวิธีหลัก: คำนวณและทดลอง
แคลอรีมิเตอร์ใช้ในการคำนวณเชิงทดลอง ขั้นแรกให้เผาตัวอย่างเชื้อเพลิง ความร้อนที่จะถูกปล่อยออกมาในกรณีนี้จะถูกดูดซับโดยน้ำอย่างสมบูรณ์ เมื่อทราบมวลของน้ำแล้ว ก็สามารถกำหนดได้โดยการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ ค่าความร้อนจากการเผาไหม้
เทคนิคนี้ถือว่าง่ายและมีประสิทธิภาพ โดยถือว่ามีข้อมูลเกี่ยวกับการวิเคราะห์ทางเทคนิคเท่านั้น
ในวิธีการคำนวณ ความร้อนสูงสุดและต่ำสุดของการเผาไหม้คำนวณโดยใช้สูตร Mendeleev
Q p H = 339C p + 1030H p -109 (O p -S p) - 25 W p (kJ / kg)
โดยคำนึงถึงเนื้อหาของคาร์บอน ออกซิเจน ไฮโดรเจน ไอน้ำ กำมะถันในองค์ประกอบการทำงาน (เป็นเปอร์เซ็นต์) ปริมาณความร้อนระหว่างการเผาไหม้ถูกกำหนดโดยคำนึงถึงเชื้อเพลิงอ้างอิง
ความร้อนจากการเผาไหม้ของแก๊สทำให้สามารถคำนวณเบื้องต้นได้ เพื่อแสดงประสิทธิภาพของการใช้เชื้อเพลิงบางประเภท
คุณสมบัติของแหล่งกำเนิด
เพื่อให้เข้าใจว่าความร้อนถูกปล่อยออกมาในระหว่างการเผาไหม้เชื้อเพลิงบางชนิด จำเป็นต้องมีแนวคิดเกี่ยวกับที่มาของมัน
มีอยู่ในธรรมชาติ แบบต่างๆเชื้อเพลิงแข็งซึ่งมีองค์ประกอบและคุณสมบัติต่างกัน
การก่อตัวของมันถูกดำเนินการผ่านหลายขั้นตอน ขั้นแรกให้สร้างพีทจากนั้นจึงได้ถ่านหินสีน้ำตาลและบิทูมินัสจากนั้นจึงเกิดแอนทราไซต์ แหล่งที่มาหลักของการก่อตัวของเชื้อเพลิงแข็งคือ ใบไม้ ไม้ และเข็มสน เมื่อจะตาย บางส่วนของพืชเมื่อสัมผัสกับอากาศจะถูกทำลายโดยเชื้อราและเกิดเป็นพีท การสะสมของมันจะกลายเป็นมวลสีน้ำตาลแล้วจึงได้ก๊าซสีน้ำตาล
ที่ความดันและอุณหภูมิสูง ก๊าซสีน้ำตาลจะกลายเป็นถ่านหิน จากนั้นเชื้อเพลิงจะสะสมในรูปของแอนทราไซต์
นอกจากอินทรียวัตถุแล้ว ยังมีบัลลาสต์เพิ่มเติมในเชื้อเพลิงอีกด้วย ส่วนอินทรีย์ถือเป็นส่วนที่เกิดจากสารอินทรีย์ ได้แก่ ไฮโดรเจน คาร์บอน ไนโตรเจน ออกซิเจน นอกจากองค์ประกอบทางเคมีเหล่านี้แล้ว ยังมีบัลลาสต์ ได้แก่ ความชื้น เถ้า
เทคโนโลยี Furnace ถือว่ามีการปล่อยเชื้อเพลิงที่เผาไหม้ได้ทำงานแห้งและติดไฟได้ มวลการทำงานเรียกว่าเชื้อเพลิงในรูปแบบเดิมที่จ่ายให้กับผู้บริโภค มวลแห้งเป็นองค์ประกอบที่ไม่มีน้ำ
องค์ประกอบ
ส่วนประกอบที่มีค่าที่สุดคือคาร์บอนและไฮโดรเจน
ธาตุเหล่านี้พบได้ในเชื้อเพลิงทุกประเภท ในพีทและไม้ เปอร์เซ็นต์ของคาร์บอนถึง 58 เปอร์เซ็นต์ ในถ่านหินบิทูมินัสและถ่านหินสีน้ำตาล - 80 เปอร์เซ็นต์ และในแอนทราไซต์ถึง 95 เปอร์เซ็นต์โดยน้ำหนัก ปริมาณความร้อนที่ปล่อยออกมาระหว่างการเปลี่ยนแปลงการเผาไหม้เชื้อเพลิงขึ้นอยู่กับตัวบ่งชี้นี้ ไฮโดรเจนเป็นองค์ประกอบที่สำคัญที่สุดอันดับสองในเชื้อเพลิงใดๆ โดยการจับกับออกซิเจนจะทำให้เกิดความชื้น ซึ่งช่วยลดค่าความร้อนของเชื้อเพลิงได้อย่างมาก
เปอร์เซ็นต์ของมันมีตั้งแต่ 3.8 ในชั้นหินน้ำมันถึง 11 ในน้ำมันเชื้อเพลิง ออกซิเจนซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของเชื้อเพลิงทำหน้าที่เป็นบัลลาสต์
ไม่ใช่การสร้างความร้อน องค์ประกอบทางเคมีดังนั้นจึงส่งผลเสียต่อค่าความร้อนจากการเผาไหม้ การเผาไหม้ของไนโตรเจนที่บรรจุอยู่ในรูปแบบอิสระหรือแบบผูกมัดในผลิตภัณฑ์ที่เกิดจากการเผาไหม้ถือเป็นสิ่งเจือปนที่เป็นอันตราย ดังนั้นปริมาณของไนโตรเจนจึงถูกจำกัดไว้อย่างชัดเจน
กำมะถันรวมอยู่ในเชื้อเพลิงในรูปของซัลเฟต ซัลไฟด์ และยังเป็นก๊าซกำมะถันอีกด้วย เมื่อไฮเดรท ซัลเฟอร์ออกไซด์จะก่อตัวเป็นกรดซัลฟิวริก ซึ่งทำลายอุปกรณ์หม้อไอน้ำ ส่งผลเสียต่อพืชและสิ่งมีชีวิต
นั่นคือเหตุผลที่กำมะถันเป็นองค์ประกอบทางเคมี ซึ่งการมีอยู่ของเชื้อเพลิงธรรมชาติเป็นสิ่งที่ไม่พึงปรารถนาอย่างยิ่ง หากเข้าไปในห้องทำงาน สารประกอบกำมะถันจะทำให้เกิดพิษร้ายแรงต่อเจ้าหน้าที่ซ่อมบำรุง
เถ้ามีสามประเภทขึ้นอยู่กับที่มา:
- หลัก;
- รอง;
- ระดับอุดมศึกษา
สปีชีส์หลักเกิดจากแร่ธาตุที่พบในพืช เถ้าทุติยภูมิเกิดขึ้นจากการเข้าไปของเศษซากพืชโดยทรายและดินในระหว่างการก่อตัว
เถ้าระดับตติยภูมิรวมอยู่ในองค์ประกอบของเชื้อเพลิงในระหว่างการสกัด การจัดเก็บ และการขนส่ง ด้วยการสะสมของเถ้าอย่างมีนัยสำคัญ การถ่ายเทความร้อนบนพื้นผิวความร้อนของหม้อไอน้ำจะลดลง ซึ่งจะช่วยลดปริมาณการถ่ายเทความร้อนจากก๊าซไปยังน้ำ เถ้าจำนวนมากส่งผลเสียต่อการทำงานของหม้อไอน้ำ
ในที่สุด
สารระเหยมีผลอย่างมากต่อกระบวนการเผาไหม้เชื้อเพลิงทุกชนิด ยิ่งเอาต์พุตมีขนาดใหญ่เท่าใด ปริมาตรของหน้าเปลวไฟก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น ตัวอย่างเช่นถ่านหินพีทติดไฟได้ง่ายกระบวนการนี้มาพร้อมกับการสูญเสียความร้อนที่ไม่มีนัยสำคัญ โค้กซึ่งยังคงอยู่หลังจากการกำจัดสิ่งเจือปนที่ระเหยง่าย มีเพียงแร่ธาตุและสารประกอบคาร์บอน ปริมาณความร้อนจะแตกต่างกันไปตามลักษณะของเชื้อเพลิง
การก่อตัวของเชื้อเพลิงแข็งมีสามขั้นตอนขึ้นอยู่กับองค์ประกอบทางเคมี: พีท ถ่านหินสีน้ำตาล ถ่านหิน
ไม้ธรรมชาติใช้ในโรงต้มน้ำขนาดเล็ก พวกเขาส่วนใหญ่ใช้เศษ, ขี้เลื่อย, แผ่น, เปลือกไม้, ฟืนเองใช้ในปริมาณเล็กน้อย ปริมาณความร้อนที่ปล่อยออกมาจะแตกต่างกันไปตามประเภทของไม้
เมื่อความร้อนจากการเผาไหม้ลดลง ฟืนจะได้ประโยชน์บางประการ ได้แก่ ความไวไฟที่รวดเร็ว ปริมาณเถ้าน้อยที่สุด และไม่มีกำมะถัน
ข้อมูลที่เชื่อถือได้เกี่ยวกับองค์ประกอบของเชื้อเพลิงธรรมชาติหรือเชื้อเพลิงสังเคราะห์ ค่าความร้อน เป็นวิธีที่ยอดเยี่ยมในการคำนวณทางเทอร์โมเคมี
ปัจจุบัน มีโอกาสที่แท้จริงในการระบุตัวเลือกหลักเหล่านั้นสำหรับเชื้อเพลิงแข็ง ก๊าซ และของเหลว ซึ่งจะกลายเป็นตัวเลือกที่มีประสิทธิภาพและราคาไม่แพงที่สุดสำหรับใช้ในสถานการณ์เฉพาะ
คุณสมบัติทางกายภาพและเคมีของก๊าซธรรมชาติ
มี ก๊าซธรรมชาติไม่มีสี กลิ่น รส.
ตัวชี้วัดหลักของก๊าซธรรมชาติ ได้แก่ องค์ประกอบ ความร้อนจากการเผาไหม้ ความหนาแน่น อุณหภูมิการเผาไหม้และการจุดติดไฟ ขีดจำกัดการระเบิด และความดันการระเบิด
ก๊าซธรรมชาติจากแหล่งก๊าซบริสุทธิ์ส่วนใหญ่ประกอบด้วยมีเทน (82-98%) และไฮโดรคาร์บอนอื่นๆ
ก๊าซที่ติดไฟได้ประกอบด้วยสารไวไฟและไม่ติดไฟ ก๊าซที่ติดไฟได้ ได้แก่ ไฮโดรคาร์บอน ไฮโดรเจน ไฮโดรเจนซัลไฟด์ ไม่ติดไฟ ได้แก่ คาร์บอนไดออกไซด์ ออกซิเจน ไนโตรเจน และไอน้ำ องค์ประกอบของพวกเขาอยู่ในระดับต่ำและมีจำนวน 0.1-0.3% C0 2 และ 1-14% N 2 หลังจากการสกัดก๊าซพิษไฮโดรเจนซัลไฟด์ถูกสกัดออกจากก๊าซซึ่งมีเนื้อหาไม่ควรเกิน 0.02 g / m3
ค่าความร้อนคือปริมาณความร้อนที่ปล่อยออกมาระหว่างการเผาไหม้ก๊าซ 1 ลูกบาศก์เมตรโดยสมบูรณ์ ความร้อนจากการเผาไหม้วัดเป็น kcal / m3, kJ / m3 ของแก๊ส ค่าความร้อนของก๊าซธรรมชาติแห้งคือ 8000-8500 kcal / m 3
ค่าที่คำนวณโดยอัตราส่วนของมวลของสารต่อปริมาตรเรียกว่าความหนาแน่นของสาร ความหนาแน่นถูกวัดเป็นกก. / ลบ.ม. ความหนาแน่นของก๊าซธรรมชาติขึ้นอยู่กับองค์ประกอบของก๊าซโดยสมบูรณ์ และอยู่ในช่วง c = 0.73-0.85 กก. / ลบ.ม.
คุณลักษณะที่สำคัญที่สุดของก๊าซที่ติดไฟได้คือความร้อนที่ส่งออก กล่าวคือ อุณหภูมิสูงสุดที่ได้จากการเผาไหม้อย่างสมบูรณ์ของก๊าซ หากปริมาณอากาศที่เผาไหม้ตามที่ต้องการตรงกับสูตรทางเคมีของการเผาไหม้ และอุณหภูมิเริ่มต้นของก๊าซและ อากาศเป็นศูนย์
ความจุความร้อนของก๊าซธรรมชาติอยู่ที่ประมาณ 2,000 -2100 ° C มีเทน - 2043 ° C อุณหภูมิการเผาไหม้ที่เกิดขึ้นจริงในเตาเผาจะต่ำกว่าความสามารถในการให้ความร้อนอย่างมากและขึ้นอยู่กับสภาวะการเผาไหม้
อุณหภูมิจุดติดไฟคืออุณหภูมิของส่วนผสมของอากาศกับเชื้อเพลิงซึ่งของผสมจะจุดประกายไฟโดยไม่มีแหล่งกำเนิดประกายไฟ สำหรับก๊าซธรรมชาติจะอยู่ในช่วง 645-700 องศาเซลเซียส
ก๊าซที่ติดไฟได้ทั้งหมดสามารถระเบิดได้ สามารถจุดไฟได้ด้วยเปลวไฟหรือประกายไฟ แยกแยะ ขีด จำกัด ความเข้มข้นล่างและบนของการแพร่กระจายเปลวไฟ , เช่น. ความเข้มข้นที่ต่ำกว่าและระดับสูงซึ่งอาจทำให้เกิดการระเบิดของส่วนผสมได้ ขีด จำกัด ล่างของการระเบิดของก๊าซคือ 3 ÷ 6% ขีดบนคือ 12 ÷ 16%
ขีด จำกัด การระเบิด.
ส่วนผสมของอากาศกับก๊าซที่มีปริมาณก๊าซ:
มากถึง 5% - ไม่ไหม้;
จาก 5 ถึง 15% - ระเบิด;
มากกว่า 15% - ไหม้เมื่อมีการจ่ายอากาศ
แรงดันระเบิดของก๊าซธรรมชาติคือ 0.8-1.0 MPa
ก๊าซที่ติดไฟได้ทั้งหมดสามารถทำให้เกิดพิษต่อร่างกายมนุษย์ได้ สารพิษหลัก ได้แก่ คาร์บอนมอนอกไซด์ (CO) ไฮโดรเจนซัลไฟด์ (H 2 S) แอมโมเนีย (NH 3)
ก๊าซธรรมชาติไม่มีกลิ่น เพื่อตรวจสอบการรั่วไหล ก๊าซจะดับกลิ่น (กล่าวคือ ให้มีกลิ่นเฉพาะ) กลิ่นจะดำเนินการโดยใช้เอทิลเมอร์แคปแทน กลิ่นจะดำเนินการที่สถานีจ่ายก๊าซ (GDS) เมื่อก๊าซธรรมชาติ 1% ขึ้นไปในอากาศ จะรู้สึกถึงกลิ่นของมัน จากการปฏิบัติแสดงให้เห็นว่าอัตราเฉลี่ยของเอทิลเมอร์แคปแทนในการดับกลิ่นก๊าซธรรมชาติที่จ่ายให้กับเครือข่ายในเมืองควรเป็น 16 กรัมต่อก๊าซ 1,000 ลูกบาศก์เมตร
เมื่อเทียบกับเชื้อเพลิงแข็งและเชื้อเพลิงเหลว ก๊าซธรรมชาตินั้นเหนือกว่าในหลายประการ:
ค่อนข้างถูกซึ่งอธิบายโดย more ในทางที่ง่ายการขุดและการขนส่ง
ขาดเถ้าและการกำจัดอนุภาคของแข็งสู่ชั้นบรรยากาศ
ค่าความร้อนสูง
ไม่จำเป็นต้องเตรียมเชื้อเพลิงสำหรับการเผาไหม้
อำนวยความสะดวกในการทำงานของพนักงานบริการและปรับปรุงสภาพสุขอนามัยและสุขอนามัยในการทำงานของเขา
เงื่อนไขสำหรับกระบวนการทำงานอัตโนมัติได้รับการอำนวยความสะดวก
เนื่องจากอาจเกิดการรั่วซึมผ่านรอยรั่วในจุดเชื่อมต่อท่อส่งก๊าซและจุดต่อวาล์ว การใช้ก๊าซธรรมชาติจึงต้องได้รับการดูแลและเอาใจใส่เป็นพิเศษ การแทรกซึมของก๊าซเข้าไปในห้องมากกว่า 20% อาจทำให้ขาดอากาศหายใจ และหากอยู่ในปริมาตรที่ปิดตั้งแต่ 5 ถึง 15% ก็อาจทำให้เกิดการระเบิดของส่วนผสมของแก๊สและอากาศได้ การเผาไหม้ที่ไม่สมบูรณ์ทำให้เกิดคาร์บอนมอนอกไซด์ที่เป็นพิษ CO ซึ่งแม้ในระดับความเข้มข้นต่ำจะทำให้เกิดพิษต่อเจ้าหน้าที่ปฏิบัติการ
ตามแหล่งกำเนิดก๊าซธรรมชาติแบ่งออกเป็นสองกลุ่ม: แห้งและมันเยิ้ม
แห้งก๊าซเหล่านี้จัดเป็นก๊าซที่มีต้นกำเนิดจากแร่และพบได้ในพื้นที่ที่เกี่ยวข้องกับการปะทุของภูเขาไฟในปัจจุบันหรือในอดีต ก๊าซแห้งประกอบด้วยมีเทนเพียงตัวเดียวเท่านั้นที่มีส่วนประกอบของบัลลาสต์เล็กน้อย (ไนโตรเจน คาร์บอนไดออกไซด์) และมีค่าความร้อน Qн = 7000 ÷ 9000 kcal / nm3
เจ้าอ้วนก๊าซที่มากับแหล่งน้ำมันและมักจะสะสมในชั้นบน ก๊าซไขมันมีต้นกำเนิดคล้ายกับน้ำมันและมีสารไฮโดรคาร์บอนที่ควบแน่นได้ง่ายจำนวนมาก ค่าความร้อนก๊าซเหลว Qн = 8000-15000 kcal / nm3
ข้อดีของเชื้อเพลิงก๊าซ ได้แก่ ความง่ายในการขนส่งและการเผาไหม้ การขาดความชื้นของเถ้า ความเรียบง่ายที่สำคัญของอุปกรณ์หม้อไอน้ำ
นอกจากก๊าซธรรมชาติแล้ว ยังใช้ก๊าซที่ติดไฟได้เทียม ซึ่งได้มาจากกระบวนการแปรรูปเชื้อเพลิงแข็ง หรือเป็นผลมาจากการทำงานของโรงงานอุตสาหกรรมเป็นก๊าซเสีย ก๊าซประดิษฐ์ประกอบด้วยก๊าซที่ติดไฟได้ของการเผาไหม้เชื้อเพลิงที่ไม่สมบูรณ์ ก๊าซอับเฉา และไอน้ำ และแบ่งออกเป็นกลุ่มร่ำรวยและยากจน โดยมีค่าความร้อนเฉลี่ย 4500 kcal / m3 และ 1300 kcam3 ตามลำดับ องค์ประกอบของก๊าซ: ไฮโดรเจน มีเทน สารประกอบไฮโดรคาร์บอนอื่นๆ CmHn ไฮโดรเจนซัลไฟด์ H 2 S ก๊าซที่ไม่ติดไฟ คาร์บอนไดออกไซด์ ออกซิเจน ไนโตรเจน และไอน้ำจำนวนเล็กน้อย บัลลาสต์คือไนโตรเจนและคาร์บอนไดออกไซด์
ดังนั้นองค์ประกอบของเชื้อเพลิงก๊าซแห้งจึงสามารถแสดงเป็นส่วนผสมขององค์ประกอบต่อไปนี้:
CO + H 2 + ∑CmHn + H 2 S + CO 2 + O 2 + N 2 = 100%
องค์ประกอบของเชื้อเพลิงก๊าซเปียกแสดงดังต่อไปนี้:
CO + H 2 + ∑CmHn + H 2 S + CO 2 + O 2 + N 2 + H 2 O = 100%
ความร้อนจากการเผาไหม้ แห้ง เชื้อเพลิงก๊าซ kJ / m3 (kcal / m3) ต่อ 1 m3 ของก๊าซภายใต้สภาวะปกติถูกกำหนดดังนี้:
Qn = 0.01,
โดยที่ Qi คือความร้อนจากการเผาไหม้ของก๊าซที่เกี่ยวข้อง
ค่าความร้อนของเชื้อเพลิงก๊าซแสดงไว้ในตารางที่ 3
แก๊สเตาหลอมเกิดขึ้นระหว่างการถลุงเหล็กหมูในเตาหลอม ผลผลิตและองค์ประกอบทางเคมีขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของประจุและเชื้อเพลิง โหมดการทำงานของเตาหลอม วิธีการทำให้กระบวนการเข้มข้นขึ้น และปัจจัยอื่นๆ ผลผลิตก๊าซมีตั้งแต่ 1500-2500 ม. 3 ต่อตันของเหล็กหมู ส่วนแบ่งของส่วนประกอบที่ไม่ติดไฟ (N 2 และ CO 2) ในก๊าซเตาหลอมเหล็กคือประมาณ 70% ซึ่งกำหนดประสิทธิภาพทางความร้อนต่ำ (ค่าความร้อนต่ำสุดของก๊าซคือ 3-5 MJ / m 3)
เมื่อเผาไหม้ก๊าซเตาหลอม อุณหภูมิสูงสุดของผลิตภัณฑ์การเผาไหม้ (ไม่รวมการสูญเสียความร้อนและการใช้ความร้อนสำหรับการแยกตัวของ CO 2 และ H 2 O) คือ 400-1500 0 C หากก๊าซและอากาศได้รับความร้อนก่อนการเผาไหม้ อุณหภูมิของผลิตภัณฑ์การเผาไหม้สามารถเพิ่มขึ้นอย่างมาก
แก๊สอัลลอยด์เกิดขึ้นระหว่างการถลุงเหล็กอัลลอยด์ในเตาหลอมแร่ ก๊าซที่ปล่อยออกมาจากเตาเผาแบบปิดสามารถใช้เป็นเชื้อเพลิง RER (แหล่งพลังงานสำรอง) ในเตาเผาแบบเปิดเนื่องจากการเข้าถึงอากาศโดยอิสระ ก๊าซจะเผาไหม้ที่ด้านบน ผลผลิตและองค์ประกอบของก๊าซเฟอร์โรอัลลอยขึ้นอยู่กับเกรดของการหลอม
โลหะผสม, องค์ประกอบของประจุ, โหมดการทำงานของเตาหลอม, กำลังของมัน, ฯลฯ องค์ประกอบของแก๊ส: 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 .
แปลงแก๊สเกิดขึ้นระหว่างการถลุงเหล็กในเครื่องแปลงออกซิเจน ก๊าซส่วนใหญ่ประกอบด้วยคาร์บอนมอนอกไซด์ ผลผลิตและองค์ประกอบเปลี่ยนแปลงอย่างมีนัยสำคัญในระหว่างการหลอม หลังจากทำความสะอาดแล้ว องค์ประกอบของก๊าซจะอยู่ที่ประมาณ 70-80% CO; 15-20% CO 2; 0.5-0.8% O 2; 3-12% N 2 ความร้อนจากการเผาไหม้ของก๊าซคือ 8.4-9.2 MJ / m 3 อุณหภูมิการเผาไหม้สูงสุดถึง 2,000 0 С
เตาถ่านโค้กเกิดขึ้นระหว่างโค้กของประจุถ่านหิน ในโลหะวิทยาเหล็ก จะใช้หลังจากการสกัดผลิตภัณฑ์เคมี องค์ประกอบของเตาถ่านโค้กขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของประจุถ่านหินและสภาวะของถ่านโค้ก ปริมาณเศษส่วนของส่วนประกอบในก๊าซอยู่ภายในขีดจำกัดต่อไปนี้%: 52-62H 2; 0.3-0.6 O 2; 23.5-26.5 CH 4; 5.5-7.7 CO; 1.8-2.6 คาร์บอนไดออกไซด์ 2 ความร้อนจากการเผาไหม้คือ 17-17.6 MJ / m ^ 3 อุณหภูมิสูงสุดของผลิตภัณฑ์จากการเผาไหม้คือ 2070 0 С
สารที่มีแหล่งกำเนิดอินทรีย์ ได้แก่ เชื้อเพลิง ซึ่งเมื่อเผาไหม้จะปล่อยพลังงานความร้อนออกมาจำนวนหนึ่ง การสร้างความร้อนควรมีลักษณะเฉพาะที่มีประสิทธิภาพสูงและไม่มีผลข้างเคียง โดยเฉพาะอย่างยิ่ง สารที่เป็นอันตรายต่อสุขภาพของมนุษย์และสิ่งแวดล้อม
เพื่อความสะดวกในการโหลดลงในเตาไฟ วัสดุไม้จะถูกตัดเป็นชิ้น ๆ ยาวไม่เกิน 30 ซม. เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการใช้งานไม้ควรแห้งให้มากที่สุดและกระบวนการเผาไหม้ควรค่อนข้างช้า ในหลาย ๆ ด้าน ฟืนจากไม้เนื้อแข็งเช่นโอ๊คและเบิร์ช, สีน้ำตาลแดงและเถ้า, Hawthorn เหมาะสำหรับสถานที่ให้ความร้อน เนื่องจากปริมาณเรซินสูง อัตราการเผาไหม้ที่เพิ่มขึ้น และค่าความร้อนต่ำ พระเยซูเจ้าจึงด้อยกว่าในเรื่องนี้อย่างมาก
ควรเข้าใจว่าความหนาแน่นของไม้มีผลต่อค่าความร้อน
เป็นวัสดุจากพืชธรรมชาติที่สกัดจากหินตะกอน
เชื้อเพลิงแข็งประเภทนี้ประกอบด้วยคาร์บอนและองค์ประกอบทางเคมีอื่นๆ มีการแบ่งประเภทวัสดุตามอายุ ถ่านหินสีน้ำตาลถือเป็นถ่านหินที่อายุน้อยที่สุด รองลงมาคือถ่านหินแข็ง และแอนทราไซต์มีอายุมากกว่าชนิดอื่นๆ อายุของสารที่ติดไฟได้นั้นพิจารณาจากความชื้นของสารซึ่งมีอยู่มากกว่าในวัสดุที่อายุน้อย
ในกระบวนการเผาถ่านหินจะเกิดมลภาวะต่อสิ่งแวดล้อมและเกิดตะกรันบนตะแกรงของหม้อไอน้ำซึ่งจะสร้างอุปสรรคต่อการเผาไหม้ตามปกติในระดับหนึ่ง การปรากฏตัวของกำมะถันในวัสดุก็เป็นปัจจัยที่ไม่เอื้ออำนวยต่อบรรยากาศเช่นกัน เนื่องจากองค์ประกอบนี้จะถูกแปลงเป็นกรดซัลฟิวริกในอากาศ
อย่างไรก็ตาม ผู้บริโภคไม่ควรกังวลเกี่ยวกับสุขภาพของตนเอง ผู้ผลิตวัสดุนี้ซึ่งดูแลลูกค้าเอกชนพยายามลดปริมาณกำมะถันในนั้น ความร้อนจากการเผาไหม้ถ่านหินอาจแตกต่างกันแม้จะอยู่ในประเภทเดียวกัน ความแตกต่างขึ้นอยู่กับลักษณะของชนิดย่อยและเนื้อหาของแร่ธาตุในนั้นตลอดจนภูมิศาสตร์ของการสกัด ไม่เพียงแต่ถ่านหินบริสุทธิ์เท่านั้นที่พบว่าเป็นเชื้อเพลิงแข็ง แต่ยังพบตะกรันถ่านหินที่เสริมคุณค่าต่ำที่ถูกอัดเป็นก้อนด้วย
เม็ด (เม็ดเชื้อเพลิง) เป็นเชื้อเพลิงแข็งที่ผลิตขึ้นทางอุตสาหกรรมจากเศษไม้และพืช: ขี้กบ เปลือกไม้ กระดาษแข็ง ฟาง
วัตถุดิบที่ถูกบดจนเป็นฝุ่นจะถูกทำให้แห้งและเทลงในเครื่องบดย่อย จากนั้นจะออกมาเป็นเม็ดที่มีรูปร่างที่แน่นอน ลิกนินจากพืชใช้เพื่อเพิ่มความหนืดให้กับมวล ความซับซ้อนของกระบวนการผลิตและความต้องการสูงทำให้เกิดต้นทุนเม็ด วัสดุนี้ใช้ในหม้อไอน้ำที่มีอุปกรณ์พิเศษ
ประเภทของเชื้อเพลิงนั้นพิจารณาจากวัสดุที่ใช้แปรรูป:
- ไม้กลมของต้นไม้ทุกชนิด
- ฟางข้าว;
- พีท;
- เปลือกทานตะวัน
ในบรรดาข้อดีที่เม็ดเชื้อเพลิงมี ควรสังเกตคุณสมบัติดังต่อไปนี้:
- ความเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม
- ไม่สามารถเปลี่ยนรูปและทนต่อเชื้อรา
- จัดเก็บง่ายแม้อยู่กลางแจ้ง
- ความสม่ำเสมอและระยะเวลาของการเผาไหม้
- ต้นทุนค่อนข้างต่ำ
- ความเป็นไปได้ของการใช้อุปกรณ์ทำความร้อนต่างๆ
- ขนาดเม็ดที่เหมาะสมสำหรับการบรรจุอัตโนมัติลงในหม้อไอน้ำที่มีอุปกรณ์พิเศษ
อัดก้อน
ถ่านอัดแท่งเป็นเชื้อเพลิงแข็ง ซึ่งคล้ายกับเม็ดพลาสติกหลายประการ วัสดุที่เหมือนกันใช้สำหรับการผลิต: เศษไม้ ขี้กบ พีท แกลบ และฟาง ในระหว่างกระบวนการผลิต วัตถุดิบจะถูกบดและอัดเป็นก้อน วัสดุนี้จัดเป็นเชื้อเพลิงที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมด้วย สะดวกในการจัดเก็บแม้อยู่กลางแจ้ง การเผาไหม้เชื้อเพลิงที่ราบรื่นสม่ำเสมอและช้าสามารถสังเกตได้ทั้งในเตาผิงและเตาและในหม้อไอน้ำที่ให้ความร้อน
ประเภทของเชื้อเพลิงแข็งที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมที่กล่าวถึงข้างต้นเป็นทางเลือกที่ดีในการสร้างความร้อน เมื่อเปรียบเทียบกับแหล่งพลังงานความร้อนจากฟอสซิล ซึ่งส่งผลเสียต่อสิ่งแวดล้อมระหว่างการเผาไหม้ และยิ่งไปกว่านั้น เชื้อเพลิงทางเลือกที่ทดแทนไม่ได้ยังมีข้อดีที่ชัดเจนและมีราคาค่อนข้างต่ำ ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญสำหรับผู้บริโภคบางประเภท
ในขณะเดียวกัน อันตรายจากไฟไหม้ของเชื้อเพลิงดังกล่าวก็สูงขึ้นมาก ดังนั้นจึงจำเป็นต้องมีมาตรการด้านความปลอดภัยบางประการเกี่ยวกับการจัดเก็บและการใช้วัสดุทนไฟสำหรับผนัง
เชื้อเพลิงเหลวและก๊าซ
สำหรับสารที่ติดไฟได้ที่เป็นของเหลวและก๊าซ มีดังต่อไปนี้
ทุกวันที่เปิดเตาบนเตาไม่กี่คนที่คิดว่าพวกเขาเริ่มแยกก๊าซนานแค่ไหน ในประเทศของเราการพัฒนาเริ่มขึ้นในศตวรรษที่ยี่สิบ ก่อนหน้านั้นเขาถูกพบเพียงในขณะที่สกัดผลิตภัณฑ์น้ำมัน ค่าความร้อนของก๊าซธรรมชาตินั้นยิ่งใหญ่มากจนทุกวันนี้วัตถุดิบนี้ไม่สามารถถูกแทนที่ได้ และยังไม่มีการพัฒนาแอนะล็อกคุณภาพสูง
ตารางค่าความร้อนจะช่วยคุณเลือกเชื้อเพลิงเพื่อให้ความร้อนแก่บ้านของคุณ
คุณสมบัติของเชื้อเพลิงฟอสซิล
ก๊าซธรรมชาติเป็นเชื้อเพลิงฟอสซิลที่สำคัญซึ่งครองตำแหน่งผู้นำในด้านความสมดุลของเชื้อเพลิงและพลังงานของหลายประเทศ เพื่อจัดหาเชื้อเพลิงให้กับเมืองและผู้ประกอบการด้านเทคนิคทุกประเภทพวกเขาใช้ก๊าซที่ติดไฟได้หลายชนิดเนื่องจากก๊าซธรรมชาติถือเป็นอันตราย
นักสิ่งแวดล้อมเชื่อว่าก๊าซเป็นเชื้อเพลิงที่สะอาดที่สุด เมื่อเผาแล้ว จะปล่อยสารพิษออกมาน้อยกว่าฟืน ถ่านหิน และน้ำมันมาก เชื้อเพลิงนี้ถูกใช้โดยผู้คนทุกวันและประกอบด้วยสารเติมแต่ง เช่น กลิ่น ซึ่งจะถูกเพิ่มในการติดตั้งที่มีอุปกรณ์ครบครันในอัตราส่วน 16 มิลลิกรัมต่อก๊าซ 1,000 ลูกบาศก์เมตร
ส่วนประกอบที่สำคัญของสารคือมีเทน (ประมาณ 88-96%) ส่วนที่เหลือเป็นสารเคมีอื่นๆ:
- บิวเทน;
- ไฮโดรเจนซัลไฟด์;
- โพรเพน;
- ไนโตรเจน;
- ออกซิเจน
ในวิดีโอนี้ เราจะมาดูบทบาทของถ่านหิน:
ปริมาณก๊าซมีเทนในเชื้อเพลิงธรรมชาติขึ้นอยู่กับแหล่งของมันโดยตรง
ประเภทของเชื้อเพลิงที่อธิบายประกอบด้วยส่วนประกอบไฮโดรคาร์บอนและส่วนประกอบที่ไม่ใช่ไฮโดรคาร์บอน เชื้อเพลิงฟอสซิลตามธรรมชาติส่วนใหญ่เป็นก๊าซมีเทน ซึ่งรวมถึงบิวเทนและโพรเพน นอกเหนือจากส่วนประกอบไฮโดรคาร์บอน เชื้อเพลิงฟอสซิลที่อธิบายยังประกอบด้วยไนโตรเจน กำมะถัน ฮีเลียม และอาร์กอน และยังมีไอระเหยของเหลวอยู่แต่ในแหล่งก๊าซและน้ำมันเท่านั้น
ประเภทของเงินฝาก
มีการตั้งข้อสังเกตว่ามีการสะสมของก๊าซหลายประเภท พวกเขาแบ่งออกเป็นประเภทต่อไปนี้:
- แก๊ส;
- น้ำมัน.
ลักษณะเด่นของพวกมันคือเนื้อหาไฮโดรคาร์บอน แหล่งก๊าซมีประมาณ 85-90% ของสารที่นำเสนอ แหล่งน้ำมันมีไม่เกิน 50% เปอร์เซ็นต์ที่เหลือถูกครอบครองโดยสารต่างๆ เช่น บิวเทน โพรเพน และน้ำมัน
ข้อเสียอย่างมากของแหล่งกำเนิดน้ำมันคือการชะล้างจากสารเติมแต่งประเภทต่างๆ กำมะถันถูกใช้เป็นสิ่งเจือปนในองค์กรด้านเทคนิค
ปริมาณการใช้ก๊าซธรรมชาติ
บิวเทนถูกใช้เป็นเชื้อเพลิงในปั๊มน้ำมันรถยนต์ และใช้สารอินทรีย์ที่เรียกว่า "โพรเพน" เพื่อเติมเชื้อเพลิงให้กับไฟแช็ค อะเซทิลีนเป็นสารไวไฟสูงและใช้ในการเชื่อมและตัดโลหะ
เชื้อเพลิงฟอสซิลใช้ในชีวิตประจำวัน:
- คอลัมน์;
- เตาแก๊ส;
เชื้อเพลิงชนิดนี้ถือเป็นเชื้อเพลิงที่ประหยัดและไม่เป็นอันตรายที่สุด ข้อเสียเปรียบเพียงอย่างเดียวคือการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์เมื่อถูกเผาสู่ชั้นบรรยากาศ นักวิทยาศาสตร์ทั่วโลกกำลังมองหาพลังงานความร้อนทดแทน
ค่าความร้อน
ค่าความร้อนของก๊าซธรรมชาติคือปริมาณความร้อนที่เกิดขึ้นเมื่อหน่วยเชื้อเพลิงถูกเผาไหม้อย่างเพียงพอ ปริมาณความร้อนที่ปล่อยออกมาระหว่างการเผาไหม้หมายถึงหนึ่งลูกบาศก์เมตรที่ถ่ายภายใต้สภาวะธรรมชาติ
ความจุความร้อนของก๊าซธรรมชาติถูกวัดตามเงื่อนไขต่อไปนี้:
- กิโลแคลอรี / นาโนเมตร 3;
- กิโลแคลอรี / ม. 3
มีค่าความร้อนสูงและต่ำ:
- สูง. พิจารณาความร้อนของไอน้ำที่เกิดขึ้นระหว่างการเผาไหม้เชื้อเพลิง
- ต่ำ. ไม่คำนึงถึงความร้อนที่มีอยู่ในไอน้ำเนื่องจากไอดังกล่าวไม่ควบแน่น แต่ทิ้งไว้กับผลิตภัณฑ์ที่เผาไหม้ เนื่องจากการสะสมของไอน้ำจึงทำให้เกิดปริมาณความร้อนเท่ากับ 540 กิโลแคลอรี/กก. นอกจากนี้เมื่อคอนเดนเสทเย็นตัวลงความร้อนจะออกมาจาก 80 เป็นหนึ่งร้อย kcal / kg โดยทั่วไป เนื่องจากมีการสะสมของไอน้ำ มากกว่า 600 kcal / kg ถูกสร้างขึ้น นี่คือคุณลักษณะที่แตกต่างระหว่างประสิทธิภาพการทำความร้อนสูงและต่ำ
สำหรับก๊าซส่วนใหญ่ที่ใช้ในระบบจำหน่ายน้ำมันเชื้อเพลิงในเมือง ความแตกต่างจะเท่ากับ 10% เพื่อให้เมืองมีก๊าซ ค่าความร้อนต้องมากกว่า 3500 kcal / Nm 3 สิ่งนี้อธิบายได้จากข้อเท็จจริงที่ว่าการจัดหาจะดำเนินการผ่านท่อส่งในระยะทางไกล หากค่าความร้อนต่ำ อุปทานก็จะเพิ่มขึ้น
หากค่าความร้อนของก๊าซธรรมชาติน้อยกว่า 3500 kcal / Nm 3 มักใช้ในอุตสาหกรรม ไม่จำเป็นต้องขนส่งในส่วนที่ยาวของเส้นทาง และการเผาไหม้จะง่ายขึ้นมาก การเปลี่ยนแปลงอย่างร้ายแรงในค่าความร้อนของก๊าซจำเป็นต้องมีการปรับเปลี่ยนบ่อยครั้ง และบางครั้งอาจต้องเปลี่ยนหัวเผามาตรฐานจำนวนมากสำหรับเซ็นเซอร์ในบ้าน ซึ่งทำให้เกิดปัญหา
สถานการณ์นี้นำไปสู่การเพิ่มขึ้นของขนาดท่อส่งก๊าซเช่นเดียวกับการเพิ่มต้นทุนของโลหะการวางเครือข่ายและการดำเนินงาน ข้อเสียเปรียบที่สำคัญของเชื้อเพลิงฟอสซิลที่มีแคลอรีต่ำคือเนื้อหาขนาดใหญ่ของคาร์บอนมอนอกไซด์ในเรื่องนี้ระดับภัยคุกคามเพิ่มขึ้นระหว่างการทำงานของเชื้อเพลิงและระหว่างการบำรุงรักษาท่อส่งรวมถึงอุปกรณ์
ความร้อนที่ปล่อยออกมาระหว่างการเผาไหม้ไม่เกิน 3500 kcal / nm 3 มักใช้ในการผลิตภาคอุตสาหกรรมซึ่งไม่จำเป็นต้องถ่ายเทในระยะทางไกลและก่อให้เกิดการเผาไหม้โดยไม่ยาก
เชื้อเพลิงก๊าซแบ่งออกเป็นก๊าซธรรมชาติและก๊าซเทียม และเป็นส่วนผสมของก๊าซที่ติดไฟได้และไม่ติดไฟซึ่งประกอบด้วยไอน้ำจำนวนหนึ่ง และบางครั้งก็มีฝุ่นและน้ำมันดิน ปริมาณเชื้อเพลิงก๊าซแสดงเป็นลูกบาศก์เมตรภายใต้สภาวะปกติ (760 mm Hg และ 0 ° C) และองค์ประกอบจะแสดงเป็นเปอร์เซ็นต์โดยปริมาตร องค์ประกอบของเชื้อเพลิงเป็นที่เข้าใจกันว่าเป็นองค์ประกอบของส่วนที่เป็นก๊าซแห้ง
เชื้อเพลิงก๊าซธรรมชาติ
เชื้อเพลิงก๊าซที่พบมากที่สุดคือก๊าซธรรมชาติซึ่งมีค่าความร้อนสูง พื้นฐานของก๊าซธรรมชาติคือมีเทนซึ่งมีเนื้อหาอยู่ที่ 76.7-98% สารประกอบไฮโดรคาร์บอนที่เป็นก๊าซอื่น ๆ พบได้ในก๊าซธรรมชาติตั้งแต่ 0.1 ถึง 4.5%
ก๊าซเหลวเป็นผลิตภัณฑ์จากการกลั่นน้ำมัน ซึ่งส่วนใหญ่ประกอบด้วยส่วนผสมของโพรเพนและบิวเทน
ก๊าซธรรมชาติ (CNG, NG): มีเทน CH4 มากกว่า 90%, อีเทน C2 H5 น้อยกว่า 4%, โพรเพน C3 H8 น้อยกว่า 1%
ก๊าซเหลว (LPG): โพรเพน C3 H8 มากกว่า 65% บิวเทน C4 H10 น้อยกว่า 35%
องค์ประกอบของก๊าซที่ติดไฟได้ประกอบด้วย: ไฮโดรเจน H 2, มีเทน CH 4, สารประกอบไฮโดรคาร์บอนอื่น ๆ C m H n, ไฮโดรเจนซัลไฟด์ H 2 S และก๊าซที่ไม่ติดไฟ, คาร์บอนไดออกไซด์ CO2, ออกซิเจน O 2, ไนโตรเจน N 2 และปริมาณเล็กน้อย ไอน้ำ H 2 O. ดัชนี NSและ NSที่ C และ H แสดงคุณลักษณะของสารประกอบของไฮโดรคาร์บอนต่างๆ ตัวอย่างเช่น สำหรับมีเทน CH 4 เสื้อ = 1 และ NS= 4 สำหรับอีเทน C 2 H b เสื้อ = 2และ NS= ข เป็นต้น
องค์ประกอบเชื้อเพลิงก๊าซแห้ง (ร้อยละโดยปริมาตร):
CO + H 2 + 2 C m H n + H 2 S + CO 2 + O 2 + N 2 = 100%
ส่วนที่ไม่ติดไฟของเชื้อเพลิงก๊าซแห้ง - บัลลาสต์ - คือไนโตรเจน N และคาร์บอนไดออกไซด์ CO 2
องค์ประกอบของเชื้อเพลิงก๊าซเปียกแสดงดังต่อไปนี้:
CO + H 2 + Σ C m H n + H 2 S + CO 2 + O 2 + N 2 + H 2 O = 100%
ความร้อนของการเผาไหม้ kJ / m (kcal / m 3), 1 m 3 ของก๊าซแห้งบริสุทธิ์ภายใต้สภาวะปกติถูกกำหนดดังนี้:
Q n c = 0.01,
โดยที่ Qco, Q n 2, Q s m n n Q n 2 NS. - ความร้อนจากการเผาไหม้ของก๊าซแต่ละตัวที่รวมอยู่ในส่วนผสม kJ / m 3 (kcal / m 3); โคโลราโด, เอช 2,ซม H n, H 2 S - ส่วนประกอบที่ประกอบเป็นส่วนผสมของแก๊ส% โดยปริมาตร
ความร้อนจากการเผาไหม้ 1 m3 ของก๊าซธรรมชาติแห้งภายใต้สภาวะปกติสำหรับแหล่งในประเทศส่วนใหญ่คือ 33.29 - 35.87 MJ / m3 (7946 - 8560 kcal / m3) ลักษณะของเชื้อเพลิงก๊าซแสดงไว้ในตารางที่ 1
ตัวอย่าง.กำหนดมูลค่าความร้อนสุทธิของก๊าซธรรมชาติ (ภายใต้สภาวะปกติ) ขององค์ประกอบต่อไปนี้:
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%
แทนที่คุณสมบัติของก๊าซจากตารางที่ 1 เป็นสูตร (26) เราได้รับ:
Q ns = 0.01 = 33981 kJ / m 3 หรือ
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
ตารางที่ 1. ลักษณะของเชื้อเพลิงก๊าซ
|
แก๊ส |
การกำหนด |
ความร้อนจากการเผาไหม้ Q n s |
|
|
KJ / m3 |
แคลอรี / m3 |
||
| ไฮโดรเจน | ชม, | 10820 | 2579 |
| คาร์บอนมอนอกไซด์ | CO | 12640 | 3018 |
| ไฮโดรเจนซัลไฟด์ | เอช 2 ซ | 23450 | 5585 |
| มีเทน | CH4 | 35850 | 8555 |
| อีเทน | C 2 H 6 | 63 850 | 15226 |
| โพรเพน | C 3 H 8 | 91300 | 21795 |
| บิวเทน | C 4 H 10 | 118700 | 22338 |
| Pentane | C 5 H 12 | 146200 | 34890 |
| เอทิลีน | C 2 H 4 | 59200 | 14107 |
| โพรพิลีน | C 3 H 6 | 85980 | 20541 |
| บิวทิลีน | C 4 H 8 | 113 400 | 27111 |
| เบนซิน | C 6 H 6 | 140400 | 33528 |
หม้อไอน้ำ DE ใช้ก๊าซธรรมชาติตั้งแต่ 71 ถึง 75 ลบ.ม. เพื่อผลิตไอน้ำหนึ่งตัน ค่าน้ำมันในรัสเซียในเดือนกันยายน 2551 คือ 2.44 รูเบิลต่อลูกบาศก์เมตร ดังนั้นไอน้ำหนึ่งตันจะมีราคา 71 × 2.44 = 173 รูเบิล 24 kopecks ต้นทุนที่แท้จริงของไอน้ำหนึ่งตันที่โรงงานคืออย่างน้อย 189 รูเบิลต่อตันไอน้ำสำหรับหม้อไอน้ำ DE
หม้อไอน้ำ DKVR ใช้ก๊าซธรรมชาติตั้งแต่ 103 ถึง 118 m3 เพื่อผลิตไอน้ำหนึ่งตัน ต้นทุนขั้นต่ำโดยประมาณของไอน้ำหนึ่งตันสำหรับหม้อไอน้ำเหล่านี้คือ 103 × 2.44 = 251 รูเบิล 32 kopecks ต้นทุนไอน้ำที่แท้จริงสำหรับโรงงานอย่างน้อย 290 รูเบิลต่อตัน
จะคำนวณปริมาณการใช้ก๊าซธรรมชาติสูงสุดสำหรับหม้อไอน้ำ DE-25 ได้อย่างไร? นี่คือลักษณะทางเทคนิคของหม้อไอน้ำ 1840 ลูกบาศก์ต่อชั่วโมง แต่คุณสามารถคำนวณ ต้องคูณ 25 ตัน (25,000 กก.) ด้วยความแตกต่างระหว่างเอนทาลปีของไอน้ำกับน้ำ (666.9-105) และทั้งหมดนี้จะต้องแบ่งออกเป็นประสิทธิภาพของหม้อไอน้ำ 92.8% และความร้อนจากการเผาไหม้ของแก๊ส 8300. และทั้งหมด
เชื้อเพลิงก๊าซเทียม
ก๊าซที่ติดไฟได้ประดิษฐ์เป็นเชื้อเพลิงในท้องถิ่น เนื่องจากมีค่าความร้อนที่ต่ำกว่ามาก องค์ประกอบเชื้อเพลิงหลักของพวกมันคือคาร์บอนมอนอกไซด์ CO และไฮโดรเจน H2 ก๊าซเหล่านี้ใช้ในการผลิตซึ่งผลิตเป็นเชื้อเพลิงสำหรับโรงไฟฟ้าเทคโนโลยีและโรงไฟฟ้า
ก๊าซธรรมชาติและก๊าซที่ติดไฟได้ทั้งหมดสามารถระเบิดได้และสามารถจุดไฟบนเปลวไฟหรือประกายไฟได้ การแยกความแตกต่างระหว่างขีด จำกัด การระเบิดล่างและบนของก๊าซคือ เปอร์เซ็นต์ความเข้มข้นสูงสุดและต่ำสุดในอากาศ ขีด จำกัด การระเบิดล่างของก๊าซธรรมชาติมีตั้งแต่ 3% ถึง 6% และขีด จำกัด บน - จาก 12% ถึง 16% ก๊าซไวไฟทั้งหมดสามารถเป็นพิษต่อร่างกายมนุษย์ได้ สารพิษหลักของก๊าซที่ติดไฟได้คือ: คาร์บอนมอนอกไซด์ CO, ไฮโดรเจนซัลไฟด์ H2S, แอมโมเนีย NH3
ก๊าซธรรมชาติที่ติดไฟได้เช่นเดียวกับก๊าซเทียมนั้นไม่มีสี (มองไม่เห็น) ไม่มีกลิ่นซึ่งทำให้เป็นอันตรายเมื่อพวกมันเจาะเข้าไปในห้องหม้อไอน้ำผ่านการรั่วไหลของอุปกรณ์ท่อส่งก๊าซ เพื่อหลีกเลี่ยงการเกิดพิษ ก๊าซไวไฟควรได้รับการบำบัดด้วยกลิ่นที่ไม่มีกลิ่น
การได้รับคาร์บอนมอนอกไซด์ CO ในอุตสาหกรรมโดยการแปรสภาพเป็นแก๊สของเชื้อเพลิงแข็ง
สำหรับวัตถุประสงค์ทางอุตสาหกรรม คาร์บอนมอนอกไซด์ได้มาจากการทำให้เชื้อเพลิงแข็งเป็นแก๊ส นั่นคือ แปลงเป็นเชื้อเพลิงก๊าซ ดังนั้นคุณสามารถรับคาร์บอนมอนอกไซด์จากเชื้อเพลิงแข็งได้ เช่น ถ่านหินฟอสซิล พีท ฟืน ฯลฯ
กระบวนการแปรสภาพเป็นแก๊สของเชื้อเพลิงแข็งแสดงในการทดลองในห้องปฏิบัติการ (รูปที่ 1) เมื่อเติมถ่านกัมมันต์ลงในหลอดวัสดุทนไฟแล้วเราจะทำให้ร้อนขึ้นอย่างแรงและปล่อยให้ออกซิเจนผ่านออกจากเครื่องวัดก๊าซ ปล่อยให้ก๊าซที่ออกมาจากท่อผ่านขวดล้างด้วยน้ำปูนขาวแล้วจุดไฟ น้ำมะนาวจะขุ่น ก๊าซจะไหม้ด้วยเปลวไฟสีน้ำเงิน สิ่งนี้บ่งชี้ว่ามี CO2 ไดออกไซด์และคาร์บอนมอนอกไซด์ CO ในผลิตภัณฑ์ปฏิกิริยา
การก่อตัวของสารเหล่านี้สามารถอธิบายได้ด้วยข้อเท็จจริงที่ว่าเมื่อออกซิเจนสัมผัสกับถ่านหินร้อน ถ่านหินจะถูกออกซิไดซ์เป็นคาร์บอนไดออกไซด์ก่อน: C + O 2 = CO 2
จากนั้นเมื่อผ่านถ่านหินร้อน คาร์บอนไดออกไซด์จะลดลงบางส่วนเป็นคาร์บอนมอนอกไซด์: CO 2 + C = 2CO
ข้าว. 1. การได้รับคาร์บอนมอนอกไซด์ (การทดลองในห้องปฏิบัติการ)
ภายใต้สภาวะอุตสาหกรรม การแปรสภาพเป็นแก๊สเชื้อเพลิงแข็งจะดำเนินการในเตาเผาที่เรียกว่าเครื่องกำเนิดก๊าซ
ส่วนผสมของก๊าซที่ได้จะเรียกว่าก๊าซของผู้ผลิต
เครื่องกำเนิดก๊าซแสดงอยู่ในรูป เป็นกระบอกเหล็กที่มีความสูงประมาณ5 NSและเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 3.5 NS,บุด้วยอิฐทนไฟ เครื่องกำเนิดก๊าซบรรจุเชื้อเพลิงจากด้านบน จากด้านล่างผ่านตะแกรงอากาศหรือไอน้ำมาจากพัดลม
ออกซิเจนในอากาศทำปฏิกิริยากับคาร์บอนในเชื้อเพลิง ก่อตัวเป็นคาร์บอนไดออกไซด์ ซึ่งเพิ่มขึ้นผ่านเตียงเชื้อเพลิงที่ร้อน คาร์บอนจะลดลงเป็นคาร์บอนมอนอกไซด์
หากมีเพียงอากาศถูกเป่าเข้าไปในเครื่องกำเนิดก็จะได้ก๊าซซึ่งในองค์ประกอบของมันประกอบด้วยคาร์บอนมอนอกไซด์และไนโตรเจนในอากาศ (รวมถึง CO 2 จำนวนหนึ่งและสิ่งเจือปนอื่น ๆ ) ก๊าซเครื่องกำเนิดนี้เรียกว่าก๊าซอากาศ
หากไอน้ำถูกเป่าเข้าไปในเครื่องกำเนิดด้วยถ่านหินร้อนจากนั้นจากปฏิกิริยาจะเกิดคาร์บอนมอนอกไซด์และไฮโดรเจน: C + H 2 O = CO + H 2
ส่วนผสมของก๊าซนี้เรียกว่าแก๊สน้ำ ก๊าซน้ำมีค่าความร้อนที่สูงกว่าก๊าซในอากาศเนื่องจากพร้อมกับคาร์บอนมอนอกไซด์ก็ยังมีก๊าซที่ติดไฟได้ที่สอง - ไฮโดรเจน ก๊าซน้ำ (ก๊าซสังเคราะห์) หนึ่งในผลิตภัณฑ์ของการแปรสภาพเป็นแก๊สของเชื้อเพลิง ก๊าซน้ำส่วนใหญ่ประกอบด้วย CO (40%) และ H2 (50%) ก๊าซน้ำเป็นเชื้อเพลิง (ค่าความร้อน 10,500 kJ / m3 หรือ 2,730 kcal / mg) และในขณะเดียวกันก็เป็นวัตถุดิบสำหรับการสังเคราะห์เมทิลแอลกอฮอล์ อย่างไรก็ตาม ไม่สามารถผลิตก๊าซน้ำได้เป็นเวลานาน เนื่องจากปฏิกิริยาของการก่อตัวของมันคือดูดความร้อน (ที่มีการดูดซับความร้อน) ดังนั้นเชื้อเพลิงในเครื่องกำเนิดไฟฟ้าจึงเย็นลง เพื่อให้ถ่านหินเปล่งประกายอยู่เสมอ การฉีดไอน้ำเข้าไปในเครื่องกำเนิดไฟฟ้าจะสลับกับการฉีดอากาศ ซึ่งทราบกันว่าออกซิเจนทำปฏิกิริยากับเชื้อเพลิงเพื่อสร้างความร้อน
เมื่อเร็ว ๆ นี้ การระเบิดด้วยไอน้ำและออกซิเจนได้ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการแปรสภาพเป็นแก๊สเชื้อเพลิง การเป่าไอน้ำและออกซิเจนพร้อมกันผ่านเบดเชื้อเพลิงช่วยให้กระบวนการดำเนินไปอย่างต่อเนื่อง เพื่อเพิ่มผลผลิตของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าอย่างมีนัยสำคัญ และเพื่อให้ได้ก๊าซที่มีปริมาณไฮโดรเจนและคาร์บอนมอนอกไซด์สูง
เครื่องกำเนิดก๊าซสมัยใหม่เป็นอุปกรณ์ต่อเนื่องที่ทรงพลัง
เพื่อป้องกันไม่ให้ก๊าซไวไฟและก๊าซพิษเข้าสู่บรรยากาศเมื่อเชื้อเพลิงถูกส่งไปยังเครื่องกำเนิดก๊าซ ดรัมบรรจุจะทำเป็นสองเท่า ในขณะที่เชื้อเพลิงเข้าไปในช่องหนึ่งของถังซัก อีกช่องหนึ่งจะหกใส่เชื้อเพลิงเข้าไปในเครื่องกำเนิดไฟฟ้า เมื่อดรัมหมุน กระบวนการเหล่านี้จะทำซ้ำ ในขณะที่เครื่องกำเนิดยังคงถูกแยกออกจากบรรยากาศตลอดเวลา การจ่ายน้ำมันเชื้อเพลิงอย่างสม่ำเสมอในเครื่องกำเนิดไฟฟ้าจะดำเนินการโดยใช้กรวยซึ่งสามารถติดตั้งได้ที่ระดับความสูงต่างกัน เมื่อลดระดับถ่านหินลง ถ่านหินจะวางใกล้กับศูนย์กลางของเครื่องกำเนิดไฟฟ้ามากขึ้น เมื่อยกกรวยขึ้น ถ่านหินจะถูกโยนเข้าไปใกล้กับผนังของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า
การกำจัดเถ้าออกจากเครื่องกำเนิดก๊าซเป็นกลไก ตะแกรงทรงกรวยหมุนช้าๆด้วยมอเตอร์ไฟฟ้า ในกรณีนี้ขี้เถ้าจะถูกย้ายไปที่ผนังของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าและโดยอุปกรณ์พิเศษจะถูกทิ้งลงในกล่องเถ้าซึ่งจะถูกลบออกเป็นระยะ
โคมไฟแก๊สดวงแรกถูกจุดขึ้นในเซนต์ปีเตอร์สเบิร์กบนเกาะ Aptekarsky ในปี พ.ศ. 2362 ก๊าซที่ใช้ได้มาจากการทำให้เป็นแก๊สของถ่านหิน เรียกว่าแก๊สหลอด
นักวิทยาศาสตร์ชาวรัสเซียผู้ยิ่งใหญ่ D.I. Mendeleev (1834-1907) เป็นคนแรกที่แสดงแนวคิดที่ว่าการแปรสภาพเป็นแก๊สจากถ่านหินสามารถทำได้โดยตรงที่ใต้ดินโดยไม่ต้องยกออก รัฐบาลซาร์ไม่เห็นด้วยกับข้อเสนอของ Mendeleev
แนวคิดเรื่องการแปรสภาพเป็นแก๊สใต้ดินได้รับการสนับสนุนอย่างอบอุ่นโดย V.I. Lenin เขาเรียกมันว่า "หนึ่งในชัยชนะอันยิ่งใหญ่ของเทคโนโลยี" การแปรสภาพเป็นแก๊สใต้ดินได้ดำเนินการเป็นครั้งแรกโดยรัฐโซเวียต ก่อนมหาสงครามแห่งความรักชาติ เครื่องกำเนิดไฟฟ้าใต้ดินในแอ่งถ่านหินในภูมิภาคโดเนตสค์และมอสโกทำงานในสหภาพโซเวียต
แนวคิดของวิธีการหนึ่งในการแปรสภาพเป็นแก๊สใต้ดินแสดงไว้ในรูปที่ 3 หลุมสองหลุมถูกวางลงในตะเข็บถ่านหินซึ่งเชื่อมต่อที่ด้านล่างด้วยช่อง ถ่านหินถูกจุดไฟในช่องดังกล่าวใกล้กับบ่อน้ำแห่งหนึ่งและเป่าขึ้นที่นั่น ผลิตภัณฑ์ที่เผาไหม้ซึ่งเคลื่อนที่ไปตามช่องทางมีปฏิสัมพันธ์กับถ่านหินร้อนซึ่งเป็นผลมาจากก๊าซที่ติดไฟได้เช่นเดียวกับในเครื่องกำเนิดไฟฟ้าทั่วไป ก๊าซจะออกมาสู่ผิวน้ำผ่านหลุมที่สอง
ก๊าซเครื่องกำเนิดถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายเพื่อให้ความร้อนแก่เตาเผาอุตสาหกรรม - โลหะ, เตาอบโค้กและเป็นเชื้อเพลิงในรถยนต์ (รูปที่ 4)
ข้าว. 3. โครงการแปรสภาพเป็นแก๊สถ่านหินใต้ดิน
ผลิตภัณฑ์อินทรีย์จำนวนหนึ่งสังเคราะห์ขึ้นจากก๊าซไฮโดรเจนและคาร์บอนมอนอกไซด์ของก๊าซน้ำ เช่น เชื้อเพลิงเหลว เชื้อเพลิงเหลวสังเคราะห์ - เชื้อเพลิง (ส่วนใหญ่เป็นน้ำมันเบนซิน) ได้จากการสังเคราะห์จากคาร์บอนมอนอกไซด์และไฮโดรเจนที่ 150-170 g เซลเซียส และแรงดัน 0.7 - 20 MN / m2 (200 kgf / cm2) ในที่ที่มีตัวเร่งปฏิกิริยา (นิกเกิล เหล็ก , โคบอลต์ ). การผลิตเชื้อเพลิงเหลวสังเคราะห์ครั้งแรกจัดขึ้นในเยอรมนีในช่วงสงครามโลกครั้งที่ 2 เนื่องจากการขาดแคลนน้ำมัน เชื้อเพลิงเหลวสังเคราะห์ยังไม่แพร่หลายเนื่องจากมีต้นทุนสูง ก๊าซน้ำใช้ในการผลิตไฮโดรเจน ด้วยเหตุนี้ก๊าซน้ำที่ผสมกับไอน้ำจะถูกทำให้ร้อนต่อหน้าตัวเร่งปฏิกิริยาและเป็นผลให้ไฮโดรเจนได้รับนอกเหนือจากที่มีอยู่ในก๊าซน้ำแล้ว: CO + H 2 O = CO 2 + H 2