yakıt nedir?

Isı salınımı ile ilişkili kimyasal dönüşümler yapabilen bir bileşen veya maddelerin bir karışımıdır. Farklı yakıt türleri, termal enerjiyi serbest bırakmak için kullanılan bir oksitleyicinin niceliksel içeriğinde farklılık gösterir.

Geniş anlamda, yakıt bir enerji taşıyıcısıdır, yani potansiyel bir potansiyel enerji türüdür.

sınıflandırma

Şu anda, yakıt türleri, kümelenme durumlarına göre sıvı, katı ve gaz halinde alt bölümlere ayrılmıştır.

Taş ve yakacak odun, antrasit katı bir doğal tür olarak kabul edilir. Briketler, kok, termoantrasit yapay katı yakıt türleridir.

Organik kökenli maddeler içeren maddeler sıvı olarak sınıflandırılır. Ana bileşenleri şunlardır: oksijen, karbon, azot, hidrojen, kükürt. Yapay sıvı yakıt, çeşitli reçineler, akaryakıt olacaktır.

Çeşitli gazların bir karışımıdır: etilen, metan, propan, bütan. Bunların yanı sıra kompozisyon gaz yakıt karbondioksit var ve karbonmonoksit s, hidrojen sülfür, azot, su buharı, oksijen.

Yakıt göstergeleri

Yanmanın ana göstergesi. Isıl değeri belirleme formülü termokimyada dikkate alınır. 1 kilogram antrasitin yanma ısısı anlamına gelen "geleneksel yakıt" yayar.

Evsel ısıtma yağı, konutlarda bulunan düşük güçlü ısıtma cihazlarında, kullanılan ısı jeneratörlerinde yanmaya yöneliktir. Tarım kurutma yemi, konserve için.

Yakıtın özgül yanma ısısı, 1 m3 hacimli veya bir kilogram kütleli yakıtın tamamen yanması sırasında oluşan ısı miktarını gösteren bir değerdir.

Bu değeri ölçmek için J / kg, J / m3, kalori / m3 kullanın. Kalorimetre, kalorifik değeri belirlemek için kullanılır.

Yakıtın özgül yanma ısısındaki bir artışla, özgül yakıt tüketimi azalır ve verim değişmeden kalır.

Maddelerin yanma ısısı, katı, sıvı, gaz halindeki bir maddenin oksidasyonu sırasında açığa çıkan enerji miktarıdır.

Kimyasal bileşimin yanı sıra yanıcı maddenin toplanma durumu ile belirlenir.

Yanma ürünlerinin özellikleri

Daha yüksek ve alt ısı yanma, yakıtın yanmasından sonra elde edilen maddelerde suyun toplanma durumu ile ilişkilidir.

En yüksek kalorifik değer, bir maddenin tam yanması sırasında açığa çıkan ısı miktarıdır. Bu değere su buharının yoğuşma ısısı da dahildir.

Yanmanın en düşük çalışma ısısı, su buharının yoğuşma ısısını hesaba katmadan yanma sırasında açığa çıkan ısıya karşılık gelen değerdir.

Gizli yoğuşma ısısı, su buharının yoğuşma enerjisinin değeridir.

matematiksel ilişki

En yüksek ve en düşük kalorifik değerler aşağıdaki ilişki ile ilişkilidir:

QB = QH + k (W + 9H)

burada W, yanıcı bir madde içindeki suyun ağırlıkça (% olarak) miktarıdır;

H, yanıcı maddedeki hidrojen miktarıdır (kütlece %);

k, 6 kcal / kg faktörüdür

Hesaplama Yöntemleri

En yüksek ve en düşük yanma ısısı iki ana yöntemle belirlenir: hesaplanmış ve deneysel.

Kalorimetreler deneysel hesaplamalar yapmak için kullanılır. İlk olarak, içinde bir yakıt örneği yakılır. Bu durumda açığa çıkacak olan ısı tamamen su tarafından emilir. Su kütlesi hakkında bir fikir sahibi olarak, sıcaklığındaki değişim ile yanma ısısının değerini belirlemek mümkündür.

Bu teknik basit ve etkili olarak kabul edilir, yalnızca teknik analiz verilerinin bilgisini varsayar.

Hesaplama yönteminde en yüksek ve en düşük yanma ısısı Mendeleev formülü kullanılarak hesaplanır.

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

Çalışma bileşimindeki karbon, oksijen, hidrojen, su buharı, kükürt içeriğini (yüzde olarak) dikkate alır. Yanma sırasındaki ısı miktarı, referans yakıt dikkate alınarak belirlenir.

Gazın yanma ısısı, ön hesaplamaların yapılmasına ve belirli bir yakıt türünün kullanılmasının verimliliğinin belirlenmesine olanak tanır.

Menşe özellikleri

Belirli bir yakıtın yanması sırasında ne kadar ısı açığa çıktığını anlamak için, kökeni hakkında bir fikre sahip olmak gerekir.

doğada var farklı varyantlar bileşim ve özelliklerde farklılık gösteren katı yakıtlar.

Oluşumu birkaç aşamada gerçekleştirilir. Önce turba oluşur, ardından kahverengi ve bitümlü kömür elde edilir, ardından antrasit oluşur. Katı yakıt oluşumunun ana kaynakları yapraklar, odun ve çam iğneleridir. Ölen bitkilerin parçaları havaya maruz kaldığında mantarlar tarafından yok edilir ve turba oluşturur. Birikmesi kahverengi bir kütleye dönüşür, ardından kahverengi gaz elde edilir.

Yüksek basınç ve sıcaklıkta kahverengi gaz kömüre dönüşür, ardından yakıt antrasit şeklinde birikir.

Organik maddeye ek olarak, yakıtta ek balast vardır. Organik kısmın organik maddelerden oluştuğu kabul edilir: hidrojen, karbon, azot, oksijen. Bu kimyasal elementlere ek olarak, balast içerir: nem, kül.

Fırın teknolojisi, yanmış yakıtın çalışan, kuru ve yanıcı kütlesinin salındığını varsayar. Çalışan kütleye, tüketiciye sağlanan orijinal haliyle yakıt denir. Kuru kütle, içinde su bulunmayan bir bileşimdir.

Kompozisyon

En değerli bileşenler karbon ve hidrojendir.

Bu elementler her türlü yakıtta bulunur. Turba ve odunda, karbon yüzdesi yüzde 58'e, bitümlü ve kahverengi kömürde - yüzde 80'e ve antrasitte ağırlıkça yüzde 95'e ulaşıyor. Bu göstergeye bağlı olarak, yakıtın yanması sırasında açığa çıkan ısı miktarı değişir. Hidrojen, herhangi bir yakıttaki en önemli ikinci elementtir. Oksijen ile bağlanarak, herhangi bir yakıtın termal değerini önemli ölçüde azaltan nem oluşturur.

Yüzdesi petrol şistinde 3,8'den akaryakıtta 11'e kadar değişmektedir. Yakıtın bir parçası olan oksijen, balast görevi görür.

Isı üretmiyor kimyasal element dolayısıyla yanma ısısının değerini olumsuz etkiler. Yanma ürünlerinde serbest veya bağlı halde bulunan nitrojenin yanması zararlı safsızlıklar olarak kabul edilir, bu nedenle miktarı açıkça sınırlıdır.

Kükürt, yakıta sülfatlar, sülfürler ve ayrıca kükürtlü gazlar şeklinde dahil edilir. Hidratlandığında, kükürt oksitler, kazan ekipmanını tahrip eden, bitki örtüsünü ve canlı organizmaları olumsuz yönde etkileyen sülfürik asit oluşturur.

Bu nedenle kükürt, doğal yakıtlarda varlığı son derece istenmeyen bir kimyasal elementtir. Çalışma odasının içine girerse, kükürt bileşikleri bakım personelinin ciddi şekilde zehirlenmesine neden olur.

Kökenine bağlı olarak üç tür kül vardır:

• öncelik;
• ikincil;
• üçüncül.

Birincil tür, bitkilerde bulunan minerallerden oluşur. Oluşum sırasında bitki artıklarının kum ve toprak tarafından içeri girmesi sonucu ikincil kül oluşur.

Üçüncül kül, ekstraksiyon, depolama ve nakliye sırasında yakıtın bileşimine dahil edilir. Önemli bir kül birikimi ile, kazan ünitesinin ısıtma yüzeyinde ısı transferinde bir azalma olur ve bu da gazlardan suya ısı transferinin miktarını azaltır. Çok miktarda kül, kazanın çalışmasını olumsuz yönde etkiler.

Nihayet

Uçucu maddeler, her tür yakıtın yanma süreci üzerinde önemli bir etkiye sahiptir. Çıktıları ne kadar büyük olursa, alev cephesinin hacmi o kadar büyük olur. Örneğin, kömür, turba, kolayca tutuşur, sürece önemsiz ısı kayıpları eşlik eder. Uçucu safsızlıkların giderilmesinden sonra kalan kok, sadece mineral ve karbon bileşikleri içerir. Yakıtın özelliklerine bağlı olarak, ısı miktarı önemli ölçüde değişir.

Kimyasal bileşime bağlı olarak, katı yakıt oluşumunun üç aşaması vardır: turba, kahverengi kömür, kömür.

Küçük kazan tesislerinde doğal ahşap kullanılmaktadır. Esas olarak talaş, talaş, levha, ağaç kabuğu kullanırlar, yakacak odunun kendisi küçük miktarlarda kullanılır. Ahşabın türüne bağlı olarak, açığa çıkan ısı miktarı önemli ölçüde değişir.

Yanma ısısı azaldıkça, yakacak odun belirli avantajlar elde eder: hızlı alev alabilirlik, minimum kül içeriği ve eser miktarda kükürt bulunmaması.

Doğal veya sentetik yakıtların bileşimi, kalorifik değerleri hakkında güvenilir bilgi, termokimyasal hesaplamaları gerçekleştirmenin mükemmel bir yoludur.

Şu anda, belirli bir durumda kullanımı en etkili ve ucuz olacak katı, gazlı, sıvı yakıtlar için bu ana seçenekleri belirlemek için gerçek bir fırsat var.

DOĞAL GAZLARIN FİZİKSEL VE ​​KİMYASAL ÖZELLİKLERİ

Sahip olmak doğal gazlar renk, koku, tat yoktur.

Doğal gazların ana göstergeleri şunları içerir: bileşim, yanma ısısı, yoğunluk, yanma ve tutuşma sıcaklıkları, patlama limitleri ve patlama basıncı.

Saf gaz alanlarından çıkan doğal gazlar esas olarak metan (%82-98) ve diğer hidrokarbonlardan oluşur.

Yanıcı gaz, yanıcı ve yanıcı olmayan maddeler içerir. Yanıcı gazlar şunları içerir: hidrokarbonlar, hidrojen, hidrojen sülfür. Yanıcı olmayanlar şunları içerir: karbondioksit, oksijen, nitrojen ve su buharı. Bileşimleri düşüktür ve %0.1-0.3 C02 ve %1-14 N2 miktarındadır. Ekstraksiyondan sonra, içeriği 0,02 g / m3'ü geçmemesi gereken gazdan zehirli gaz, hidrojen sülfür çıkarılır.

Kalorifik değer, 1 m3 gazın tam yanması sırasında açığa çıkan ısı miktarıdır. Yanma ısısı kcal / m3, kJ / m3 gaz olarak ölçülür. Kuru doğalgazın kalorifik değeri 8000-8500 kcal/m3'tür.

Bir maddenin kütlesinin hacmine oranı ile hesaplanan değere maddenin yoğunluğu denir. Yoğunluk kg/m3 olarak ölçülür. Doğal gazın yoğunluğu tamamen bileşimine bağlıdır ve c = 0.73-0.85 kg/m3 aralığındadır.

Herhangi bir yanıcı gazın en önemli özelliği, ısı kapasitesidir, yani, gerekli yanma havası miktarı yanmanın kimyasal formüllerine ve gazın başlangıç ​​sıcaklığına tam olarak uyuyorsa, gazın tam yanması sırasında ulaşılan maksimum sıcaklıktır. hava sıfıra eşittir.

Doğal gazların ısıtma kapasitesi yaklaşık 2000 -2100 °C, metan - 2043 °C'dir. Fırınlardaki gerçek yanma sıcaklığı, ısıtma kapasitesinden önemli ölçüde düşüktür ve yanma koşullarına bağlıdır.

Tutuşma sıcaklığı, karışımın tutuşturma kaynağı olmadan tutuştuğu hava-yakıt karışımının sıcaklığıdır. Doğalgaz için 645-700 °C aralığındadır.

Tüm yanıcı gazlar patlayıcıdır, açık ateş veya kıvılcım ile tutuşabilir. Ayırmak alev yayılımının alt ve üst konsantrasyon limiti , yani karışımın patlamasının mümkün olduğu alt ve üst konsantrasyon. Gazların patlayıcılığının alt sınırı %3 ÷ 6, üst sınırı %12 ÷ 16'dır.

Patlayıcı limitler.

Gaz miktarını içeren hava-gaz karışımı:

%5'e kadar - yanmaz;

%5 ila %15 - patlar;

%15'ten fazla - hava verildiğinde yanar.

Doğal gazın patlama basıncı 0.8-1.0 MPa'dır.

Tüm yanıcı gazlar insan vücudunun zehirlenmesine neden olabilir. Başlıca toksik maddeler şunlardır: karbon monoksit (CO), hidrojen sülfür (H 2 S), amonyak (NH 3).

Doğal gaz kokusuzdur. Sızıntıyı belirlemek için gaza koku verilir (yani belirli bir koku verilir). Kokulandırma, etil merkaptan kullanılarak gerçekleştirilir. Kokulandırma, gaz dağıtım istasyonlarında (GDS) gerçekleştirilir. Doğal gazın %1'i havaya karıştığında kokusu hissedilmeye başlar. Uygulama, kentsel ağlara sağlanan doğal gazın kokulandırılması için ortalama etil merkaptan oranının 1.000 m3 gaz başına 16 g olması gerektiğini göstermektedir.

Doğal gazın katı ve sıvı yakıtlara göre birçok avantajı vardır:

Daha fazlası ile açıklanan göreli ucuzluk kolay bir şekilde madencilik ve ulaşım;

Kül eksikliği ve katı parçacıkların atmosfere atılması;

Yüksek kalorifik değer;

Yanma için yakıt hazırlığı gerekli değildir;

Hizmet çalışanlarının işini kolaylaştırır ve işinin sıhhi ve hijyenik koşullarını iyileştirir;

İş süreçlerini otomatikleştirme koşulları kolaylaştırılmıştır.

Gaz boru bağlantılarında ve vana bağlantılarında meydana gelebilecek kaçaklar nedeniyle doğal gazın kullanımı özel bir özen ve dikkat gerektirmektedir. Gazın %20'den fazlasının odaya girmesi boğulmaya neden olabilir ve %5 ila %15 arasında kapalı bir hacimde bulunursa gaz-hava karışımının patlamasına neden olabilir. Eksik yanma, düşük konsantrasyonlarda bile işletme personelinin zehirlenmesine yol açan toksik karbon monoksit CO üretir.

Doğal gazlar kökenlerine göre kuru ve yağlı olmak üzere iki gruba ayrılır.

Kuru Gazlar mineral kökenli gazlar olarak sınıflandırılır ve mevcut veya geçmiş volkanik aktivite ile ilişkili alanlarda bulunur. Kuru gazlar, neredeyse yalnızca önemsiz bir balast bileşeni (azot, karbon dioksit) içeriğine sahip bir metandan oluşur ve kalorifik değeri Qн = 7000 ÷ 9000 kcal / nm3'tür.

yağlı gazlar petrol sahalarına eşlik eder ve genellikle üst katmanlarda birikir. Yağ gazları, köken olarak yağa benzer ve kolayca yoğunlaşabilen birçok hidrokarbon içerir. Kalorifik değer sıvı gazlar Qн = 8000-15000 kcal / nm3

Gaz yakıtların avantajları arasında taşıma ve yanma kolaylığı, kül nemi eksikliği, kazan ekipmanının önemli basitliği sayılabilir.

Doğal gazların yanı sıra, katı yakıtların işlenmesi sırasında veya endüstriyel tesislerin işletilmesi sonucu elde edilen suni yanıcı gazlar da atık gaz olarak kullanılmaktadır. Yapay gazlar, yakıt, balast gazları ve su buharının eksik yanmasından oluşan yanıcı gazlardan oluşur ve sırasıyla ortalama 4500 kcal / m3 ve 1300 kkam3 kalorifik değerine sahip zengin ve fakir olarak ayrılır. Gazların bileşimi: hidrojen, metan, diğer hidrokarbon bileşikleri CmHn, hidrojen sülfür H2S, yanmaz gazlar, karbon dioksit, oksijen, azot ve az miktarda su buharı. Balast azot ve karbondioksittir.

Bu nedenle, kuru gaz halindeki yakıtın bileşimi, aşağıdaki element karışımı olarak temsil edilebilir:

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

Islak gaz yakıtın bileşimi aşağıdaki gibi ifade edilir:

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

Yanma ısısı kuru normal şartlar altında 1 m3 gaz başına gaz halindeki yakıt kJ / m3 (kcal / m3) aşağıdaki gibi belirlenir:

Qn = 0.01,

Qi, karşılık gelen gazın yanma ısısıdır.

Gaz halindeki yakıtın kalorifik değeri Tablo 3'te gösterilmektedir.

Yüksek fırın gazı yüksek fırınlarda pik demirin eritilmesi sırasında oluşur. Verimi ve kimyasal bileşimi, yükün ve yakıtın özelliklerine, fırının çalışma moduna, işlemi yoğunlaştırma yöntemlerine ve diğer faktörlere bağlıdır. Gaz çıkışı ton pik demir için 1500-2500 m3 arasında değişmektedir. Yüksek fırın gazındaki yanıcı olmayan bileşenlerin (N2 ve CO2) payı, düşük termal performansını belirleyen yaklaşık %70'dir (gazın en düşük kalorifik değeri 3-5 MJ / m3'tür).

Yüksek fırın gazını yakarken, yanma ürünlerinin maksimum sıcaklığı (CO 2 ve H 2 O'nun ayrışması için ısı kayıpları ve ısı tüketimi hariç) 400-1500 0 C'dir. Gaz ve hava yanmadan önce ısıtılırsa, sıcaklık yanma ürünleri önemli ölçüde artırılabilir.

ferroalaşım gazı ferroalyajların cevher indirgeme fırınlarında eritilmesi sırasında oluşur. Kapalı fırınlardan çıkan gaz, yakıt RER (ikincil enerji kaynakları) olarak kullanılabilir. Açık fırınlarda, havanın serbest erişimi nedeniyle üstte gaz yanar. Ferroalyaj gazının verimi ve bileşimi, eritilmiş gazın derecesine bağlıdır.

alaşım, yükün bileşimi, fırının çalışma modu, gücü vb. Gaz bileşimi: %50-90 CO, %2-8 H2, %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 .

dönüştürücü gaz oksijen dönüştürücülerde çelik eritme sırasında oluşur. Gaz esas olarak karbon monoksitten oluşur, verimi ve bileşimi eritme sırasında önemli ölçüde değişir. Temizlendikten sonra gaz bileşimi yaklaşık olarak aşağıdaki gibidir: %70-80 CO; %15-20 CO2; %0.5-0.8 O2; %3-12 N 2. Gazın yanma ısısı 8.4-9.2 MJ / m3'tür. Maksimum yanma sıcaklığı 2000 0 C'ye ulaşır.

kok fırını gazı bir kömür yükünün koklaştırılması sırasında oluşur. Demir metalurjisinde kimyasal ürünlerin ekstraksiyonundan sonra kullanılır. Kok fırını gazının bileşimi, kömür yükünün özelliklerine ve koklaştırma koşullarına bağlıdır. Gazdaki bileşenlerin hacim oranları aşağıdaki sınırlar içindedir, %: 52-62H 2; 0.3-0.6 02; 23.5-26.5 CH4; 5.5-7.7 CO; 1.8-2.6 CO2. Yanma ısısı 17-17.6 MJ / m ^ 3, yanma ürünlerinin maksimum sıcaklığı 2070 0 С'dir.

Organik kökenli maddeler, yakıldığında belirli bir miktarda termal enerji açığa çıkaran yakıtı içerir. Isı üretimi, yüksek verimlilik ve özellikle insan sağlığına ve çevreye zararlı maddeler olmak üzere yan etkilerin olmaması ile karakterize edilmelidir.

Ateş kutusuna yükleme kolaylığı için, ahşap malzeme 30 cm uzunluğa kadar ayrı elemanlara kesilir.Kullanımlarının verimliliğini artırmak için ahşap mümkün olduğunca kuru olmalı ve yanma işlemi nispeten yavaş olmalıdır. Birçok açıdan meşe ve huş ağacı, ela ve dişbudak, alıç gibi sert ağaçlardan elde edilen yakacak odun, binaları ısıtmak için uygundur. Yüksek reçine içeriği, artan yanma hızı ve düşük kalorifik değer nedeniyle, kozalaklı ağaçlar bu konuda önemli ölçüde düşüktür.

Ahşabın yoğunluğunun kalorifik değerin değerini etkilediği anlaşılmalıdır.

Tortul kayalardan çıkarılan doğal bir bitki materyalidir.

Bu tip katı yakıt, karbon ve diğer kimyasal elementleri içerir. Malzemenin yaşına bağlı olarak türlere ayrılması vardır. Kahverengi kömür en genç olarak kabul edilir, ardından taş kömürü gelir ve antrasit diğer tüm türlerden daha yaşlıdır. Yanıcı bir maddenin yaşı, genç malzemede daha fazla bulunan nem içeriği ile de belirlenir.

Kömür yakma sürecinde çevre kirliliği meydana gelir ve kazanın ızgaralarında bir dereceye kadar normal yanmaya engel oluşturan cüruf oluşur. Malzemede kükürt bulunması da bu element havada sülfürik aside dönüştüğü için atmosfer için olumsuz bir faktördür.

Ancak tüketiciler sağlıkları konusunda endişelenmemelidir. Bu malzemenin üreticileri, özel müşterilere özen göstererek, içindeki kükürt içeriğini azaltmaya çalışmaktadır. Kömürün yanma ısısı aynı tipte bile farklılık gösterebilir. Fark, alt türlerin özelliklerine ve içindeki minerallerin içeriğine ve ayrıca çıkarma coğrafyasına bağlıdır. Katı yakıt olarak, sadece saf kömür değil, aynı zamanda briketlere preslenmiş düşük oranda zenginleştirilmiş kömür cürufu da bulunur.

Peletler (yakıt peletleri), odun ve bitki atıklarından endüstriyel olarak üretilen katı bir yakıttır: talaş, ağaç kabuğu, karton, saman.

Toz haline ezilmiş hammadde kurutulur ve belirli bir şekle sahip granüller şeklinde çıktığı yerden granülatöre dökülür. Kütleye viskozite eklemek için bir bitki polimeri olan lignin kullanılır. Üretim sürecinin karmaşıklığı ve yüksek talep, peletlerin maliyetini oluşturur. Malzeme özel donanımlı kazanlarda kullanılmaktadır.

Yakıt türleri, hangi malzemeden işlendiklerine bağlı olarak belirlenir:

• herhangi bir türden yuvarlak kereste;
• Saman;
• turba;
• ayçiçeği kabuğu.

Yakıt peletlerinin sahip olduğu avantajlar arasında aşağıdaki niteliklere dikkat etmek önemlidir:

• Çevre dostu;
• deforme olamama ve mantarlara karşı direnç;
• açık havada bile kolay saklama;
• tekdüzelik ve yanma süresi;
• nispeten düşük maliyet;
• çeşitli ısıtma cihazları için kullanma yeteneği;
• özel donanımlı bir kazana otomatik yükleme için uygun pelet boyutu.

Briketler

Briketler, pek çok açıdan peletlere benzeyen katı yakıtlardır. Üretimleri için aynı malzemeler kullanılır: talaş, talaş, turba, kabuk ve saman. Üretim sürecinde hammadde ezilir ve briket haline getirilir. Bu malzeme aynı zamanda çevre dostu yakıt olarak sınıflandırılır. Açık havada bile saklamak uygundur. Bu yakıtın düzgün, düzgün ve yavaş yanması hem şöminelerde ve sobalarda hem de kalorifer kazanlarında gözlemlenebilir.

Yukarıda tartışılan çevre dostu katı yakıt türleri, ısı üretimine iyi bir alternatiftir. Yanma sırasında çevre üzerinde olumsuz etkisi olan ve ayrıca yenilenebilir olmayan fosil termal enerji kaynaklarıyla karşılaştırıldığında, alternatif yakıtların belirgin avantajları ve nispeten düşük maliyeti vardır, bu da bazı kategorilerdeki tüketiciler için önemlidir.

Aynı zamanda, bu tür yakıtların yangın tehlikesi çok daha yüksektir. Bu nedenle, duvarlarda yangına dayanıklı malzemelerin depolanması ve kullanılması ile ilgili bazı güvenlik önlemlerinin alınması gerekmektedir.

Sıvı ve gaz yakıtlar

Sıvı ve gaz halindeki yanıcı maddelerde ise durum aşağıdaki gibidir.

Her gün ocaktaki brülörü açarak, çok az insan ne kadar süre önce gaz çıkarmaya başladıklarını düşünüyor. Ülkemizde gelişimi yirminci yüzyılda başladı. Ondan önce, petrol ürünlerini çıkarırken basitçe bulundu. Doğal gazın kalorifik değeri o kadar büyüktür ki, bugün bu hammadde basitçe yeri doldurulamaz ve yüksek kaliteli analogları henüz geliştirilmemiştir.

Kalorifik değer tablosu, evinizi ısıtmak için yakıt seçmenize yardımcı olacaktır.

Yakıt Fosili Özelliği

Doğal gaz, birçok ülkenin yakıt ve enerji dengelerinde lider konumda bulunan önemli bir fosil yakıttır. Şehre ve her türlü teknik işletmeye yakıt sağlamak için doğal gazın tehlikeli olduğu düşünüldüğünden çeşitli yanıcı gazlar tüketirler.

Çevreciler gazın en temiz yakıt olduğuna inanırlar; yandığında yakacak odun, kömür ve petrolden çok daha az zehirli madde açığa çıkarır. Bu yakıt insanlar tarafından her gün kullanılmakta ve içinde koku verici gibi bir katkı maddesi bulunmakta olup, ilavesi 1.000 metreküp gaza 16 miligram oranında donanımlı tesislerde gerçekleşmektedir.

Maddenin önemli bir bileşeni metandır (yaklaşık %88-96), gerisi diğer kimyasallardır:

• bütan;
• hidrojen sülfit;
• propan;
• azot;
• oksijen.

Bu videoda kömürün rolüne bakacağız:

Doğal yakıttaki metan miktarı doğrudan alanına bağlıdır.

Tarif edilen yakıt türü, hidrokarbon ve hidrokarbon olmayan bileşenlerden oluşur. Doğal fosil yakıtlar öncelikle bütan ve propan içeren metandır. Tanımlanan fosil yakıt, hidrokarbon bileşenlerinin yanı sıra nitrojen, kükürt, helyum ve argon içerir. Ayrıca sıvı buharlar da var, ancak yalnızca gaz ve petrol alanlarında.

Mevduat türleri

Birkaç tür gaz birikintisinin varlığı not edilir. Aşağıdaki türlere ayrılırlar:

• gaz;
• sıvı yağ.

Ayırt edici özelliği hidrokarbon içeriğidir. Gaz yatakları, sunulan maddenin yaklaşık %85-90'ını içerir, petrol sahaları %50'den fazlasını içermez. Yüzdenin geri kalanı bütan, propan ve yağ gibi maddeler tarafından işgal edilir.

Yağ kaynaklı büyük bir dezavantaj, onu çeşitli katkı maddelerinden arındırmak olarak kabul edilir. Kükürt, teknik işletmelerde safsızlık olarak kullanılır.

Doğal gaz tüketimi

Bütan, araba benzin istasyonlarında yakıt olarak tüketilir ve çakmakları yakmak için "propan" adı verilen organik bir madde kullanılır. Asetilen son derece yanıcıdır ve metallerin kaynaklanmasında ve kesilmesinde kullanılır.

Fosil yakıtlar günlük yaşamda kullanılır:

• sütunlar;
• gaz sobası;

Bu tür yakıt en bütçeli ve zararsız olarak kabul edilir, tek dezavantajı atmosfere yakıldığında karbondioksit salınımıdır. Gezegenin her yerindeki bilim adamları, termal enerjinin yerini alacak bir şey arıyorlar.

Kalorifik değer

Doğal gazın kalorifik değeri, bir birim yakıt yeterince yandığında üretilen ısı miktarıdır. Yanma sırasında açığa çıkan ısı miktarı, doğal koşullarda alınan bir metreküptür.

Doğal gazın termal kapasitesi aşağıdaki terimlerle ölçülür:

• kcal / nm3;
• kalori / m3

Yüksek ve düşük bir ısıtma değeri vardır:

1. Yüksek. Yakıtın yanması sırasında oluşan su buharının ısısını dikkate alır.
2. Düşük. Su buharında bulunan ısıyı hesaba katmaz, çünkü bu tür buharlar yoğunlaşmaz, ancak yanma ürünleri ile ayrılır. Su buharının birikmesi nedeniyle 540 kcal/kg'a eşit bir ısı miktarı oluşturur. Ayrıca kondens soğuduğunda 80'den yüz kcal/kg'a ısı çıkar. Genel olarak, su buharının birikmesi nedeniyle 600 kcal/kg'dan fazla üretilir, bu, yüksek ve düşük ısıtma performansı arasındaki ayırt edici özelliktir.

Şehir içi yakıt dağıtım sisteminde tüketilen gazların büyük çoğunluğu için fark %10'a eşittir. Şehirlere gaz sağlayabilmek için kalorifik değeri 3500 kcal / Nm 3'ten fazla olmalıdır. Bu, tedarikin uzun mesafelerde bir boru hattı üzerinden gerçekleştirilmesiyle açıklanmaktadır. Kalorifik değer düşükse, arzı artar.

Doğalgazın kalorifik değeri 3500 kcal/Nm 3'ün altında ise sanayide daha sık kullanılmaktadır. Uzun mesafeler için taşınması gerekmez ve yanmayı gerçekleştirmek çok daha kolay hale gelir. Bir gazın kalorifik değerindeki ciddi değişiklikler, sık sık ayarlamalar yapılmasını ve bazen ev tipi sensörler için çok sayıda standartlaştırılmış brülörün değiştirilmesini gerektirir ve bu da zorluklara yol açar.

Bu durum gaz boru hattının çaplarında artışa yol açtığı gibi metal, ağ döşeme ve işletme maliyetlerini de artırmaktadır. Düşük kalorili fosil yakıtların en büyük dezavantajı, büyük karbon monoksit içeriğidir, bu bağlamda, yakıtın çalışması sırasında ve boru hattının bakımı sırasında ve ayrıca ekipman sırasında tehdit seviyesi artar.

Yanma sırasında açığa çıkan, 3500 kcal / nm 3'ü aşmayan ısı, çoğunlukla uzun bir mesafeye aktarılmasının gerekli olmadığı ve kolayca yanmayı oluşturması gerekmeyen endüstriyel üretimde kullanılır.

Gaz yakıtı doğal ve yapay olarak ikiye ayrılır ve belirli miktarda su buharı ve bazen de toz ve katran içeren yanıcı ve yanıcı olmayan gazların bir karışımıdır. Gaz yakıt miktarı normal şartlar altında (760 mm Hg ve 0°C) metreküp cinsinden ifade edilir ve bileşimi hacimce yüzde olarak ifade edilir. Yakıtın bileşimi, kuru gazlı kısmının bileşimi olarak anlaşılır.

Doğal gaz yakıt

En yaygın gaz yakıt, kalorifik değeri yüksek olan doğal gazdır. Doğal gazın temeli, içeriği %76,7-98 olan metandır. Diğer gaz halindeki hidrokarbon bileşikleri, doğal gazın bileşimine %0,1 ila 4,5 arasında dahil edilir.

Sıvılaştırılmış gaz bir petrol arıtma ürünüdür - esas olarak propan ve bütan karışımından oluşur.

Doğal gaz (CNG, NG): %90'ın üzerinde metan CH4, %4'ten az etan C2 H5, %1'den az propan C3 H8

Sıvılaştırılmış gaz (LPG): %65'ten fazla propan C3 H8, %35'ten az bütan C4 H10

Yanıcı gazların bileşimi şunları içerir: hidrojen H2, metan CH 4, Diğer hidrokarbon bileşikleri Cm Hn, hidrojen sülfür H2S ve yanmaz gazlar, karbondioksit CO2, oksijen O2, nitrojen N2 ve az miktarda su buharı H 2 O. İndeksler m ve NS C ve H'de, örneğin metan CH4 için çeşitli hidrokarbonların bileşiklerini karakterize eder t = 1 ve n= 4, etan için C2Hb t = 2 ve n= b, vb.

Kuru gaz yakıt bileşimi (hacimce yüzde):

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

Kuru gaz yakıtının yanmaz kısmı - balast - nitrojen N ve karbondioksit CO2'dir.

Islak gaz yakıtın bileşimi aşağıdaki gibi ifade edilir:

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

Normal şartlar altında yanma ısısı, kJ/m (kcal/m3), 1 m3 saf kuru gazın değeri şu şekilde belirlenir:

Qnc = 0.01,

nerede Qco, Q n 2, Q s m n n Q n 2 s. - karışıma dahil olan tek tek gazların yanma ısısı, kJ / m3 (kcal / m3); CO, H2, Cm Hn, H2S - gaz karışımını oluşturan bileşenler, hacimce %.

1 m3 kuru doğal gazın normal şartlar altında çoğu evsel saha için yanma ısısı 33,29 - 35,87 MJ/m3 (7946 - 8560 kcal/m3)'tür. Gaz yakıtların özellikleri tablo 1'de gösterilmiştir.

Örnek. Aşağıdaki bileşime sahip doğal gazın (normal koşullar altında) net kalorifik değerini belirleyin:

H2S = %1; CH4 = %76.7; C2H6 = %4,5; C3H8 = %1,7; C4H10 = %0.8; C5H12 = %0.6.

Tablo 1'deki gazların özelliklerini formül (26) ile değiştirerek şunu elde ederiz:

Q ns = 0,01 = 33981 kJ/m3 veya

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 / m3.

Tablo 1. Gaz yakıtların özellikleri

Gaz	atama	Yanma ısısı Q n s
		KJ / m3	Kcal / m3
Hidrojen	H,	10820	2579
Karbonmonoksit	CO	12640	3018
Hidrojen sülfit	H2S	23450	5585
Metan	CH 4	35850	8555
Etan	C2H6	63 850	15226
Propan	C3H8	91300	21795
Bütan	C4H10	118700	22338
pentan	C5H12	146200	34890
Etilen	C2H4	59200	14107
propilen	C3H6	85980	20541
bütilen	C4H8	113 400	27111
Benzen	C6H6	140400	33528

DE kazanları, bir ton buhar üretmek için 71 ila 75 m3 doğal gaz tüketir. Eylül 2008 için Rusya'da gaz maliyeti metreküp başına 2.44 ruble. Sonuç olarak, bir ton buhar 71 × 2.44 = 173 ruble 24 kopek'e mal olacak. Fabrikalarda bir ton buharın gerçek maliyeti, DE kazanları için ton buhar başına en az 189 ruble.

DKVR kazanları, bir ton buhar üretmek için 103 ila 118 m3 doğal gaz tüketir. Bu kazanlar için bir ton buharın minimum tahmini maliyeti 103 × 2.44 = 251 ruble 32 kopektir. Fabrikalardaki gerçek buhar maliyeti ton başına en az 290 ruble.

DE-25 buhar kazanı için maksimum doğal gaz tüketimi nasıl hesaplanır? Bunlar kazanın teknik özellikleridir. Saatte 1840 küp. Ama hesaplayabilirsiniz. 25 ton (25 bin kg), buhar ve su entalpileri (666.9-105) arasındaki farkla çarpılmalı ve tüm bunlar %92.8'lik kazan verimi ve gazın yanma ısısı olarak bölünmelidir. 8300. ve hepsi

Yapay gaz yakıtı

Yapay yanıcı gazlar, önemli ölçüde daha düşük bir kalorifik değere sahip oldukları için yerel yakıtlardır. Ana yakıt elementleri karbon monoksit CO ve hidrojen H2'dir. Bu gazlar, üretildikleri üretimde teknolojik ve enerji santralleri için yakıt olarak kullanılmaktadır.

Tüm doğal ve yapay yanıcı gazlar patlayıcıdır ve açık ateşte veya kıvılcımla tutuşabilir. Bir gazın alt ve üst patlama limitleri arasında bir ayrım yapılır, yani. havadaki konsantrasyonunun en yüksek ve en düşük yüzdesi. Doğal gazların alt patlama limiti %3 ile %6 arasında, üst limit ise %12 ile %16 arasında değişmektedir. Tüm yanıcı gazlar insan vücudunu zehirleyebilir. Yanıcı gazların başlıca toksik maddeleri şunlardır: karbon monoksit CO, hidrojen sülfür H2S, amonyak NH3.

Doğal yanıcı gazlar ve yapay olanlar renksiz (görünmez), kokusuzdur, bu da gaz armatürlerindeki sızıntılardan kazan dairesinin içine girdiklerinde onları tehlikeli hale getirir. Zehirlenmeyi önlemek için yanıcı gazlara kokusuz bir koku veren madde uygulanmalıdır.

Katı yakıtın gazlaştırılmasıyla endüstride karbon monoksit CO elde edilmesi

Endüstriyel amaçlar için, karbon monoksit katı yakıtın gazlaştırılmasıyla, yani gaz yakıta dönüştürülmesiyle elde edilir. Böylece herhangi bir katı yakıttan karbon monoksit elde edebilirsiniz - fosil kömürü, turba, yakacak odun vb.

Katı yakıtın gazlaştırılması süreci bir laboratuvar deneyinde gösterilmiştir (Şekil 1). Refrakter tüpü kömür parçaları ile doldurduktan sonra, kuvvetlice ısıtacağız ve oksijenin gazometreden geçmesine izin vereceğiz. Tüpten çıkan gazları kireçli su dolu bir yıkama şişesinden geçirin ve ardından tutuşturun. Kireç suyu bulanıklaşır, gaz mavimsi bir alevle yanar. Bu, reaksiyon ürünlerinde CO2 dioksit ve karbon monoksit CO'nun varlığını gösterir.

Bu maddelerin oluşumu, oksijenin sıcak kömürle temas ettiğinde, ikincisinin önce karbon dioksite oksitlenmesiyle açıklanabilir: C + O2 = CO2

Daha sonra, sıcak kömürden geçerek karbon dioksit, kısmen karbon monoksite indirgenir: CO 2 + C = 2CO

Pirinç. 1. Karbon monoksit elde edilmesi (laboratuvar deneyi).

Endüstriyel koşullarda katı yakıtın gazlaştırılması, gaz jeneratörü adı verilen fırınlarda gerçekleştirilir.

Oluşan gaz karışımına üretici gaz denir.

Gaz jeneratörü cihazı şekilde gösterilmiştir. Yaklaşık 5 yüksekliğinde çelik bir silindirdir. m ve çapı yaklaşık 3.5 m, içi ateşe dayanıklı tuğlalarla kaplanmıştır. Gaz jeneratörü yukarıdan yakıtla yüklenir; alttan hava veya su buharı ızgaradan bir fan ile sağlanır.

Havadaki oksijen, yakıtın karbonuyla reaksiyona girerek, akkor yakıt tabakası boyunca yükselirken karbon tarafından karbon monoksite indirgenen karbon dioksit oluşturur.

Jeneratöre yalnızca hava üflenirse, bileşiminde karbon monoksit ve hava nitrojeni (belirli miktarda CO2 ve diğer safsızlıklar) içeren bir gaz elde edilir. Bu jeneratör gazına hava gazı denir.

Jeneratöre sıcak kömür ile su buharı üflenirse, reaksiyon sonucunda karbon monoksit ve hidrojen oluşur: C + H 2 O = CO + H 2

Bu gaz karışımına su gazı denir. Su gazı, hava gazından daha yüksek bir kalorifik değere sahiptir, çünkü karbon monoksit ile birlikte ikinci bir yanıcı gaz - hidrojen içerir. Yakıtların gazlaştırılmasının ürünlerinden biri olan su gazı (sentez gazı). Su gazı esas olarak CO (%40) ve H2'den (%50) oluşur. Su gazı bir yakıttır (10.500 kJ/m3 veya 2.730 kcal/mg kalorifik değeri) ve aynı zamanda metil alkol sentezi için bir hammaddedir. Bununla birlikte, oluşumunun reaksiyonu endotermik olduğundan (ısı emilimi ile) su gazı uzun süre üretilemez ve bu nedenle jeneratördeki yakıt soğur. Kömürün parlamasını sağlamak için, su buharının jeneratöre enjeksiyonu, oksijenin ısı üretmek için yakıtla reaksiyona girdiği bilinen hava enjeksiyonu ile değiştirilir.

Son zamanlarda, buhar-oksijen püskürtme, yakıtın gazlaştırılması için yaygın olarak kullanılmaktadır. Su buharı ve oksijenin yakıt yatağından aynı anda üflenmesi, işlemin sürekli olarak gerçekleştirilmesine, jeneratörün üretkenliğinin önemli ölçüde artırılmasına ve yüksek oranda hidrojen ve karbon monoksit içeriğine sahip gazın elde edilmesine olanak tanır.

Modern gaz jeneratörleri güçlü sürekli cihazlardır.

Gaz jeneratörüne yakıt verilirken yanıcı ve zehirli gazların atmosfere girmesini önlemek için yükleme tamburu çift yapılır. Yakıt tamburun bir bölmesine girerken, diğer bölme yakıtı jeneratöre döker; tambur döndüğünde, bu işlemler tekrarlanırken, jeneratör her zaman atmosferden izole kalır. Jeneratördeki yakıtın eşit dağılımı, farklı yüksekliklerde kurulabilen bir koni vasıtasıyla gerçekleştirilir. İndirildiğinde, kömür jeneratörün merkezine daha yakın uzanır, koni kaldırıldığında, kömür jeneratörün duvarlarına daha yakın atılır.

Gaz jeneratöründen kül uzaklaştırma mekanize edilir. Koni şeklindeki ızgara, bir elektrik motoru tarafından yavaşça döndürülür. Bu durumda, kül, jeneratörün duvarlarına taşınır ve özel cihazlarla, periyodik olarak çıkarıldığı kül kutusuna boşaltılır.

İlk gaz fenerleri 1819'da Aptekarsky Adası'ndaki St. Petersburg'da yakıldı. Kullanılan gaz, kömürün gazlaştırılmasıyla elde edildi. Lamba gazı denirdi.

Büyük Rus bilim adamı D.I.Mendeleev (1834-1907), kömürün gazlaştırılmasının doğrudan yeraltından kaldırılmadan gerçekleştirilebileceği fikrini ifade eden ilk kişiydi. Çarlık hükümeti Mendeleyev'in bu önerisini beğenmedi.

Yeraltı gazlaştırma fikri, V.I.Lenin tarafından sıcak bir şekilde desteklendi. Bunu "teknolojinin en büyük zaferlerinden biri" olarak nitelendirdi. Yeraltı gazlaştırma ilk kez Sovyet devleti tarafından gerçekleştirildi. Büyük Vatanseverlik Savaşı'ndan önce, Sovyetler Birliği'nde Donetsk ve Moskova bölgesindeki kömür havzalarındaki yeraltı jeneratörleri çalışıyordu.

Yeraltı gazlaştırma yöntemlerinden biri hakkında bir fikir Şekil 3'te verilmiştir. Kömür damarına, altta bir kanalla bağlanan iki kuyu döşenir. Kömür, kuyulardan birinin yakınında böyle bir kanalda ateşlenir ve oraya üflenir. Kanal boyunca hareket eden yanma ürünleri, geleneksel bir jeneratörde olduğu gibi yanıcı bir gazın oluşmasının bir sonucu olarak sıcak kömür ile etkileşime girer. Gaz ikinci kuyudan yüzeye çıkar.

Jeneratör gazı, endüstriyel fırınları ısıtmak için yaygın olarak kullanılmaktadır - metalurji, kok fırını ve arabalarda yakıt olarak (Şekil 4).

Pirinç. 3. Yeraltı kömür gazlaştırma şeması.

Hidrojen ve su gazının karbon monoksitinden, örneğin sıvı yakıttan bir dizi organik ürün sentezlenir. Sentetik sıvı yakıt - bir katalizör (nikel, demir) varlığında 150-170 g Santigratta ve 0,7 - 20 MN / m2 (200 kgf / cm2) bir basınçta karbon monoksit ve hidrojenden sentezlenerek elde edilen yakıt (esas olarak benzin). , kobalt ). Sentetik sıvı yakıtların ilk üretimi, 2. Dünya Savaşı sırasında petrol sıkıntısı nedeniyle Almanya'da düzenlendi. Sentetik sıvı yakıt, yüksek maliyeti nedeniyle yaygınlaşmamıştır. Hidrojen üretmek için su gazı kullanılır. Bunun için su buharı ile karıştırılan su gazı bir katalizör varlığında ısıtılır ve bunun sonucunda su gazında halihazırda bulunana ek olarak hidrojen elde edilir: CO + H 2 O = CO 2 + H 2