¿Qué es el combustible?

Este es un componente o una mezcla de sustancias que son capaces de transformaciones químicas asociadas con la liberación de calor. Diferentes tipos los combustibles difieren en el contenido cuantitativo del agente oxidante en ellos, que se utiliza para liberar energía térmica.

EN sentido amplio El combustible es un portador de energía, es decir, un tipo potencial de energía potencial.

Clasificación

Actualmente, los combustibles se dividen según su estado de agregación en líquidos, sólidos, gaseosos.

muy duro aspecto natural incluyen piedra y leña, antracita. Briquetas, coque, termoantracita son variedades de combustible sólido artificial.

Los líquidos incluyen sustancias que contienen sustancias de origen orgánico. Sus componentes principales son: oxígeno, carbono, nitrógeno, hidrógeno, azufre. El combustible líquido artificial será una variedad de resinas, fuel oil.

Es una mezcla de varios gases: etileno, metano, propano, butano. Además de ellos, los combustibles gaseosos contienen dióxido de carbono y monóxido de carbono, sulfuro de hidrógeno, nitrógeno, vapor de agua, oxígeno.

Indicadores de combustible

El principal indicador de la combustión. Fórmula para determinar valor calorífico considerado en termoquímica. asignar " combustible de referencia”, lo que implica el poder calorífico de 1 kilogramo de antracita.

El gasóleo doméstico para calefacción está destinado a la combustión en dispositivos de calefacción de baja potencia, que se encuentran en locales residenciales, generadores de calor utilizados en agricultura para secar forraje, enlatar.

El calor específico de combustión del combustible es un valor tal que demuestra la cantidad de calor que se forma durante la combustión completa del combustible con un volumen de 1 m 3 o una masa de un kilogramo.

Para medir este valor, se utilizan J / kg, J / m 3, caloría / m 3. Para determinar el calor de combustión, use el método de calorimetría.

con un aumento calor especifico combustión de combustible, el consumo específico de combustible disminuye, y el coeficiente acción útil sigue siendo el mismo valor.

El calor de combustión de las sustancias es la cantidad de energía liberada durante la oxidación de una sustancia sólida, líquida y gaseosa.

Está determinado por la composición química, así como por el estado de agregación de la sustancia combustible.

Características de los productos de combustión.

El mayor y menor poder calorífico está asociado al estado de agregación del agua en las sustancias obtenidas tras la combustión del combustible.

El poder calorífico bruto es la cantidad de calor liberado durante la combustión completa de una sustancia. Este valor incluye el calor de condensación del vapor de agua.

El poder calorífico de trabajo inferior es el valor que corresponde a la liberación de calor durante la combustión sin tener en cuenta el calor de condensación del vapor de agua.

El calor latente de condensación es el valor de la energía de condensación del vapor de agua.

relación matemática

El poder calorífico superior e inferior están relacionados por la siguiente relación:

Q segundo = Q alto + k (ancho + 9 alto)

donde W es la cantidad en peso (en %) de agua en la sustancia combustible;

H es la cantidad de hidrógeno (% en masa) en la sustancia combustible;

k - coeficiente de 6 kcal/kg

Métodos de cálculo

El poder calorífico superior e inferior se determina mediante dos métodos principales: calculado y experimental.

Los calorímetros se utilizan para cálculos experimentales. Primero, se quema una muestra de combustible en él. El calor que se liberará en este caso es completamente absorbido por el agua. Teniendo una idea de la masa de agua, es posible determinar el valor de su calor de combustión cambiando su temperatura.

Esta técnica se considera simple y eficaz, supone únicamente el conocimiento de los datos de análisis técnico.

En el método de cálculo, el poder calorífico más alto y más bajo se calcula de acuerdo con la fórmula de Mendeleev.

Q p H \u003d 339C p + 1030H p -109 (O p -S p) - 25 W p (kJ / kg)

Tiene en cuenta el contenido de carbono, oxígeno, hidrógeno, vapor de agua, azufre en la composición de trabajo (en porcentaje). La cantidad de calor durante la combustión se determina teniendo en cuenta el combustible de referencia.

El calor de combustión del gas le permite hacer cálculos preliminares, para identificar la eficiencia del uso de un tipo particular de combustible.

caracteristicas de origen

Para comprender cuánto calor se libera durante la combustión de un determinado combustible, es necesario tener una idea de su origen.

En la naturaleza hay diferentes variantes combustibles sólidos, que difieren en composición y propiedades.

Su formación se lleva a cabo a través de varias etapas. Primero, se forma turba, luego se obtiene carbón pardo y duro, luego se forma antracita. Las principales fuentes de formación de combustibles sólidos son las hojas, la madera y las agujas. Al morir, partes de las plantas, cuando se exponen al aire, son destruidas por hongos, formando turba. Su acumulación se convierte en una masa marrón, luego se obtiene un gas marrón.

En alta presión y la temperatura, el gas marrón se convierte en carbón, luego el combustible se acumula en forma de antracita.

Además de materia orgánica, hay lastre adicional en el combustible. Una parte orgánica es aquella parte que se formó a partir de materia orgánica: hidrógeno, carbono, nitrógeno, oxígeno. Además de estos elementos químicos, contiene lastre: humedad, ceniza.

La tecnología de hornos implica la asignación de masa de trabajo, seca y combustible de combustible quemado. La masa de trabajo se denomina combustible en su forma original, suministrada al consumidor. El peso seco es una composición en la que no hay agua.

Compuesto

Los componentes más valiosos son el carbono y el hidrógeno.

Estos elementos se encuentran en cualquier tipo de combustible. En la turba y la madera, el porcentaje de carbono alcanza el 58 por ciento, en el lignito y el lignito, el 80 por ciento, y en la antracita alcanza el 95 por ciento en peso. Dependiendo de este indicador, cambia la cantidad de calor liberado durante la combustión del combustible. El hidrógeno es el segundo elemento más importante de cualquier combustible. Al entrar en contacto con el oxígeno, forma humedad, lo que reduce significativamente el valor térmico de cualquier combustible.

Su porcentaje oscila entre el 3,8 en esquisto bituminoso y el 11 en fuel oil. El oxígeno, que forma parte del combustible, actúa como lastre.

No es generador de calor elemento químico, por lo tanto, afecta negativamente el valor del calor de combustión. Combustión de nitrógeno contenido en libre o formulario encuadernado en los productos de combustión, se considera impurezas nocivas, por lo que su cantidad está claramente limitada.

El azufre se incluye en la composición del combustible en forma de sulfatos, sulfuros y también como gases de dióxido de azufre. Cuando se hidratan, los óxidos de azufre forman ácido sulfúrico, que destruye equipo de caldera, afecta negativamente a la vegetación y los organismos vivos.

Por eso el azufre es el elemento químico, cuya presencia en combustible natural es altamente indeseable. Al ingresar a la sala de trabajo, los compuestos de azufre provocan una intoxicación importante del personal operativo.

Existen tres tipos de cenizas según su origen:

• primario;
• secundario;
• terciario.

La forma primaria se forma a partir de las sustancias minerales contenidas en las plantas. La ceniza secundaria se forma como resultado de la ingestión de residuos vegetales por arena y tierra durante la formación de la formación.

La ceniza terciaria resulta ser parte del combustible en el proceso de extracción, almacenamiento y también su transporte. Con una deposición significativa de cenizas, hay una disminución en la transferencia de calor en la superficie de calentamiento de la unidad de caldera, reduce la cantidad de transferencia de calor al agua desde los gases. Gran cantidad la ceniza afecta negativamente el funcionamiento de la caldera.

Finalmente

Una influencia significativa en el proceso de combustión de cualquier tipo de combustible es ejercida por volátiles. Cuanto mayor sea su salida, mayor será el volumen del frente de llama. Por ejemplo, el carbón, la turba, se incendian fácilmente, el proceso va acompañado de pérdidas de calor insignificantes. El coque que queda después de la eliminación de impurezas volátiles contiene solo compuestos minerales y de carbono. Dependiendo de las características del combustible, la cantidad de calor varía significativamente.

Según la composición química, se distinguen tres etapas de formación de combustibles sólidos: turba, lignito, carbón.

La madera natural se utiliza en pequeñas plantas de calderas. Se utilizan principalmente astillas de madera, aserrín, losas, corteza, la leña en sí se usa en pequeñas cantidades. Dependiendo del tipo de madera, la cantidad de calor liberado varía significativamente.

A medida que disminuye el poder calorífico, la leña adquiere ciertas ventajas: rápida inflamabilidad, mínimo contenido de cenizas y ausencia de trazas de azufre.

La información confiable sobre la composición de los combustibles naturales o sintéticos, su poder calorífico, es una excelente manera de realizar cálculos termoquímicos.

En la actualidad, existe una oportunidad real para identificar aquellas opciones principales para combustibles sólidos, gaseosos y líquidos que serán los más eficientes y económicos para usar en una situación particular.

El combustible de gas se divide en natural y artificial y es una mezcla de gases combustibles y no combustibles que contienen una cierta cantidad de vapor de agua y, a veces, polvo y alquitrán. Cantidad combustible gaseoso expresado en metros cúbicos en condiciones normales (760 mm Hg y 0 ° C), y la composición - en porcentaje en volumen. Bajo la composición del combustible, entienda la composición de su parte gaseosa seca.

combustible de gas natural

El combustible gaseoso más común es el gas natural, que tiene un alto poder calorífico. La base del gas natural es el metano, cuyo contenido es del 76,7 al 98%. Otros compuestos de hidrocarburos gaseosos forman parte del gas natural del 0,1 al 4,5%.

gas licuado producto de refinación de petróleo - consiste principalmente en una mezcla de propano y butano.

Gas natural (GNC, NG): metano CH4 más del 90 %, etano C2 H5 menos del 4 %, propano C3 H8 menos del 1 %

Gas licuado (GLP): propano C3 H8 más del 65%, butano C4 H10 menos del 35%

Los gases combustibles incluyen: hidrógeno H 2, metano CH 4, otros compuestos de hidrocarburos C m H n, sulfuro de hidrógeno H 2 S y gases no combustibles, dióxido de carbono CO2, oxígeno O 2, nitrógeno N 2 y no cantidad considerable vapor de agua H 2 O. Índices metro Y PAG en C y H caracterizan compuestos de varios hidrocarburos, por ejemplo, para metano CH 4 t = 1 y norte= 4, para etano С 2 Н b t = 2 Y norte= b etc

Composición del combustible gaseoso seco (en porcentaje por volumen):

CO + H 2 + 2 C m H norte + H2S + CO2 + O2 + N2 = 100%.

La parte no combustible del combustible gaseoso seco - lastre - es nitrógeno N y dióxido de carbono CO 2 .

La composición del combustible gaseoso húmedo se expresa de la siguiente manera:

CO + H 2 + Σ C metro H norte + H 2 S + CO 2 + O 2 + N 2 + H 2 O \u003d 100%.

El calor de combustión, kJ/m (kcal/m 3 ), 1 m 3 de gas seco puro en condiciones normales se determina de la siguiente manera:

Q n s \u003d 0.01,

donde Qco, Q n 2 , Q con m n n Q n 2 s. - calor de combustión de los gases individuales que componen la mezcla, kJ / m 3 (kcal / m 3); CO, H2, Cm H n , H 2 S - componentes que forman mezcla de gases, % por volumen.

El calor de combustión de 1 m3 de gas natural seco en condiciones normales para la mayoría de campos domésticos es de 33,29 - 35,87 MJ/m3 (7946 - 8560 kcal/m3). Las características del combustible gaseoso se dan en la tabla 1.

Ejemplo. Determinar el poder calorífico neto del gas natural (en condiciones normales) de la siguiente composición:

H2S = 1%; CH4 = 76,7%; C2H6 = 4,5%; C3H8 = 1,7%; C4H10 = 0,8%; C5H12 = 0,6%.

Sustituyendo en la fórmula (26) las características de los gases de la Tabla 1, obtenemos:

Q ns \u003d 0.01 \u003d 33981 kJ / m 3 o

Q ns \u003d 0.01 (5585.1 + 8555 76.7 + 15 226 4.5 + 21 795 1.7 + 28 338 0.8 + 34 890 0.6) \u003d 8109 kcal / m 3.

Tabla 1. Características del combustible gaseoso

Gas	Designación	Calor de combustión Q n s
		KJ/m3	kcal/m3
Hidrógeno	H,	10820	2579
monóxido de carbono	ENTONCES	12640	3018
sulfuro de hidrógeno	H 2 S	23450	5585
Metano	Canal 4	35850	8555
etano	C 2 H 6	63 850	15226
Propano	C 3 H 8	91300	21795
Butano	C 4 H 10	118700	22338
pentano	C 5 H 12	146200	34890
Etileno	C 2 H 4	59200	14107
propileno	C 3 H 6	85980	20541
butileno	C 4 H 8	113 400	27111
Benceno	C 6 H 6	140400	33528

Las calderas del tipo DE consumen de 71 a 75 m3 de gas natural para producir una tonelada de vapor. El costo del gas en Rusia en septiembre de 2008 es de 2,44 rublos por metro cúbico. En consecuencia, una tonelada de vapor costará 71 × 2,44 = 173 rublos 24 kopeks. Costo real toneladas de vapor en las fábricas es para calderas DE es de al menos 189 rublos por tonelada de vapor.

Las calderas del tipo DKVR consumen de 103 a 118 m3 de gas natural para producir una tonelada de vapor. El costo mínimo estimado de una tonelada de vapor para estas calderas es 103 × 2.44 = 251 rublos 32 kopeks. El costo real del vapor para las plantas es de al menos 290 rublos por tonelada.

¿Cómo calcular el consumo máximo de gas natural para una caldera de vapor DE-25? Este especificaciones técnicas caldera. 1840 cubos por hora. Pero también se puede calcular. 25 toneladas (25 mil kg) hay que multiplicarlas por la diferencia entre las entalpías del vapor y del agua (666,9-105) y todo ello dividido por el rendimiento de la caldera del 92,8% y el calor de combustión del gas. 8300. y todo

Combustible de gas artificial

Los gases combustibles artificiales son combustible importancia local porque tienen un poder calorífico mucho más bajo. Sus principales elementos combustibles son el monóxido de carbono CO y el hidrógeno H2. Estos gases se utilizan dentro de los límites de la producción donde se obtienen como combustible para plantas tecnológicas y de energía.

Todos los gases combustibles naturales y artificiales son explosivos, capaces de encenderse con una llama abierta o una chispa. Hay límites explosivos inferior y superior de gas, es decir, las concentraciones porcentuales más altas y más bajas en el aire. El límite explosivo inferior de los gases naturales oscila entre el 3 % y el 6 %, mientras que el límite superior oscila entre el 12 % y el 16 %. Todos los gases combustibles pueden causar envenenamiento del cuerpo humano. Las principales sustancias tóxicas de los gases combustibles son: monóxido de carbono CO, sulfuro de hidrógeno H2S, amoníaco NH3.

Los gases combustibles naturales, así como los artificiales, son incoloros (invisibles), inodoros, lo que los hace peligrosos cuando penetran al interior de la sala de calderas a través de fugas en los accesorios de las tuberías de gas. Para evitar el envenenamiento, los gases combustibles deben tratarse con un odorante, una sustancia con un olor desagradable.

Obtención de monóxido de carbono CO en la industria por gasificación de combustible sólido

Para fines industriales, el monóxido de carbono se obtiene por gasificación del combustible sólido, es decir, su transformación en combustible gaseoso. Entonces puede obtener monóxido de carbono de cualquier combustible sólido: carbón fósil, turba, leña, etc.

El proceso de gasificación de combustible sólido se muestra en un experimento de laboratorio (Fig. 1). Llenar un tubo refractario con piezas carbón, caliéntelo fuertemente y deje pasar el oxígeno del gasómetro. Dejar pasar los gases que salen del tubo por un lavador de agua con cal y luego prenderle fuego. El agua de cal se vuelve turbia, el gas arde con una llama azulada. Esto indica la presencia de dióxido de CO2 y monóxido de carbono CO en los productos de reacción.

La formación de estas sustancias puede explicarse por el hecho de que cuando el oxígeno entra en contacto con el carbón caliente, este último se oxida primero en dióxido de carbono: C + O 2 \u003d CO 2

Luego, al pasar a través del carbón caliente, el dióxido de carbono se reduce parcialmente a monóxido de carbono: CO 2 + C \u003d 2CO

Arroz. 1. Obtención de monóxido de carbono (experiencia de laboratorio).

EN entorno industrial La gasificación de los combustibles sólidos se realiza en hornos denominados generadores de gas.

La mezcla resultante de gases se llama gas pobre.

El dispositivo generador de gas se muestra en la figura. Es un cilindro de acero con una altura de unos 5 metro y un diámetro de aproximadamente 3,5 metro, forrado por dentro ladrillo refractario. Desde arriba, el generador de gas se carga con combustible; Desde abajo, un ventilador suministra aire o vapor de agua a través de la rejilla.

El oxígeno del aire reacciona con el carbono del combustible, formando dióxido de carbono, el cual, ascendiendo a través de una capa de combustible caliente, es reducido por el carbono a monóxido de carbono.

Si solo se sopla aire en el generador, se obtiene un gas que en su composición contiene monóxido de carbono y nitrógeno del aire (así como una cierta cantidad de CO 2 y otras impurezas). Este gas generador se llama gas de aire.

Sin embargo, si se inyecta vapor de agua en el generador con carbón caliente, se forma monóxido de carbono e hidrógeno como resultado de la reacción: C + H 2 O \u003d CO + H 2

Esta mezcla de gases se llama gas de agua. El gas de agua tiene un valor calorífico más alto que el gas de aire, ya que, junto con el monóxido de carbono, también contiene un segundo gas combustible: el hidrógeno. Gas de agua (gas de síntesis), uno de los productos de la gasificación de los combustibles. El gas de agua se compone principalmente de CO (40%) y H2 (50%). El gas de agua es un combustible (valor calorífico 10.500 kJ/m3, o 2730 kcal/mg) y al mismo tiempo materia prima para la síntesis de metanol. Sin embargo, el gas de agua no se puede obtener durante mucho tiempo, ya que la reacción de su formación es endotérmica (con absorción de calor) y, por lo tanto, el combustible en el generador se enfría. Para mantener caliente el carbón, se alterna la inyección de vapor de agua en el generador con la inyección de aire, cuyo oxígeno, como es sabido, reacciona con el combustible para liberar calor.

EN Últimamente El chorro de vapor y oxígeno comenzó a ser ampliamente utilizado para la gasificación de combustibles. El soplado simultáneo de vapor de agua y oxígeno a través de la capa de combustible permite llevar a cabo el proceso de forma continua, aumentar significativamente la productividad del generador y obtener gas con un alto contenido de hidrógeno y monóxido de carbono.

Los generadores de gas modernos son dispositivos potentes de acción continua.

De modo que cuando se suministre combustible al generador de gas, combustible y gases venenosos no penetró en la atmósfera, el tambor de carga se hizo doble. Mientras el combustible ingresa a un compartimiento del tambor, el combustible se vierte desde el otro compartimiento hacia el generador; cuando el tambor gira, estos procesos se repiten, mientras que el generador permanece aislado de la atmósfera todo el tiempo. La distribución uniforme del combustible en el generador se realiza mediante un cono, que se puede instalar a diferentes alturas. Cuando se baja, el carbón se encuentra más cerca del centro del generador; cuando se eleva el cono, el carbón se lanza más cerca de las paredes del generador.

La eliminación de cenizas del generador de gas está mecanizada. La rejilla en forma de cono gira lentamente mediante un motor eléctrico. Al mismo tiempo, la ceniza se desplaza hacia las paredes del generador y se arroja al cenicero con dispositivos especiales, de donde se retira periódicamente.

Las primeras lámparas de gas se encendieron en San Petersburgo en la isla Aptekarsky en 1819. El gas que se utilizó se obtuvo por gasificación del carbón. Se llamaba gas ligero.

El gran científico ruso D. I. Mendeleev (1834-1907) fue el primero en expresar la idea de que la gasificación del carbón se puede llevar a cabo directamente bajo tierra, sin levantarlo. El gobierno zarista no apreció la propuesta de Mendeleev.

La idea de la gasificación subterránea fue calurosamente apoyada por V. I. Lenin. Lo llamó "uno de los grandes triunfos de la tecnología". La gasificación subterránea fue realizada por primera vez por el estado soviético. Ya antes de la Gran Guerra Patria, los generadores subterráneos estaban operando en las cuencas de carbón de la región de Donetsk y Moscú en la Unión Soviética.

La Figura 3 da una idea de uno de los métodos de gasificación subterránea.Se colocan dos pozos en la veta de carbón, que están conectados en la parte inferior por un canal. Se prende fuego al carbón en un canal de este tipo cerca de uno de los pozos y se suministra la ráfaga allí. Los productos de combustión, moviéndose a lo largo del canal, interactúan con el carbón caliente, lo que resulta en la formación de gas combustible, como en un generador convencional. El gas sale a la superficie a través del segundo pozo.

El gas del generador se usa ampliamente para calentar hornos industriales: metalúrgicos, coque y como combustible en automóviles (Fig. 4).

Arroz. 3. Esquema de gasificación subterránea del carbón.

Una serie de productos orgánicos, como los combustibles líquidos, se sintetizan a partir del hidrógeno y el monóxido de carbono del gas de agua. Combustible líquido sintético - combustible (principalmente gasolina) obtenido por síntesis a partir de monóxido de carbono e hidrógeno a 150-170 grados Celsius y una presión de 0,7 - 20 MN / m2 (200 kgf / cm2), en presencia de un catalizador (níquel, hierro , cobalto ). La primera producción de combustibles líquidos sintéticos se organizó en Alemania durante la Segunda Guerra Mundial debido a la escasez de petróleo. Los combustibles líquidos sintéticos no han recibido una amplia distribución debido a su alto costo. El gas de agua se utiliza para producir hidrógeno. Para ello, se calienta gas de agua en una mezcla con vapor de agua en presencia de un catalizador y como resultado se obtiene hidrógeno además del ya presente en el gas de agua: CO + H 2 O \u003d CO 2 + H 2

5. EQUILIBRIO TÉRMICO DE LA COMBUSTIÓN

Considere métodos para calcular el balance de calor del proceso de combustión de gas, líquido y combustibles sólidos. El cálculo se reduce a resolver los siguientes problemas.

· Determinación del calor de combustión (valor calorífico) del combustible.

· Determinación de la temperatura de combustión teórica.

5.1. CALOR DE QUEMADURA

Las reacciones químicas van acompañadas de la liberación o absorción de calor. Cuando se libera calor, la reacción se llama exotérmica, y cuando se absorbe, se llama endotérmica. Todas las reacciones de combustión son exotérmicas y los productos de combustión son compuestos exotérmicos.

Liberado (o absorbido) durante el curso reacción química El calor se llama calor de reacción. En reacciones exotérmicas es positivo, en reacciones endotérmicas es negativo. La reacción de combustión siempre va acompañada de la liberación de calor. Calor de combustión Q gramo(J/mol) es la cantidad de calor que se libera durante la combustión completa de un mol de una sustancia y la transformación de una sustancia combustible en productos de combustión completa. El mol es la unidad básica del SI para la cantidad de una sustancia. Un mol es una cantidad tal de una sustancia que contiene tantas partículas (átomos, moléculas, etc.) como átomos hay en 12 g del isótopo de carbono-12. La masa de una cantidad de una sustancia igual a 1 mol (masa molecular o molar) coincide numéricamente con el peso molecular relativo de una sustancia dada.

Por ejemplo, el peso molecular relativo del oxígeno (O 2) es 32, dióxido de carbono(CO 2) es igual a 44, y los pesos moleculares correspondientes serán iguales a M = 32 g/mol y M = 44 g/mol. Así, un mol de oxígeno contiene 32 gramos de esta sustancia y un mol de CO 2 contiene 44 gramos de dióxido de carbono.

En los cálculos técnicos, no se suele utilizar el calor de la combustión. Q gramo, y el poder calorífico del combustible q(J/kg o J/m3). El poder calorífico de una sustancia es la cantidad de calor que se libera durante la combustión completa de 1 kg o 1 m 3 de una sustancia. Para sustancias líquidas y sólidas, el cálculo se realiza por 1 kg, y para sustancias gaseosas, por 1 m 3.

Es necesario conocer el calor de combustión y el poder calorífico del combustible para calcular la temperatura de combustión o explosión, la presión de explosión, la velocidad de propagación de la llama y otras características. El poder calorífico del combustible se determina experimentalmente o por cálculo. En la determinación experimental del poder calorífico, se quema una determinada masa de combustible sólido o líquido en una bomba calorimétrica, y en el caso de combustible gaseoso, en un calorímetro de gas. Estos dispositivos miden el calor total q 0 , liberado durante la combustión de una muestra de combustible que pesa metro. Valor calorífico Q gramo se encuentra de acuerdo con la formula

Relación entre el calor de combustión y
poder calorífico del combustible

Para establecer una relación entre el calor de combustión y el poder calorífico de una sustancia, es necesario escribir la ecuación de la reacción química de combustión.

El producto de la combustión completa del carbono es dióxido de carbono:

C + O2 → CO2.

El producto de la combustión completa del hidrógeno es agua:

2H 2 + O 2 → 2H 2 O.

El producto de la combustión completa del azufre es el dióxido de azufre:

S + O 2 → SO 2.

Al mismo tiempo, el nitrógeno, los haluros y otros elementos no combustibles se liberan en forma libre.

gas combustible

Como ejemplo, calcularemos el valor calorífico del metano CH 4, cuyo calor de combustión es igual a Q gramo=882.6 .

definamos peso molecular metano de acuerdo con su fórmula química(CH 4):

М=1∙12+4∙1=16 g/mol.

Determine el poder calorífico de 1 kg de metano:

Encontremos el volumen de 1 kg de metano, conociendo su densidad ρ=0.717 kg/m 3 en condiciones normales:

.

Determine el poder calorífico de 1 m 3 de metano:

El poder calorífico de cualquier gas combustible se determina de manera similar. Para muchas sustancias comunes, los valores caloríficos y los valores caloríficos se han medido con gran precisión y se proporcionan en la literatura de referencia relevante. Aquí hay una tabla de valores caloríficos de algunos sustancias gaseosas(Cuadro 5.1). Valor q en esta tabla se da en MJ / m 3 y en kcal / m 3, ya que 1 kcal = 4.1868 kJ se usa a menudo como unidad de calor.

Tabla 5.1

Valor calorífico combustibles gaseosos

Sustancia			Acetileno
q

líquido combustible o sólido

Como ejemplo, calcularemos el poder calorífico del alcohol etílico C 2 H 5 OH, para el cual el calor de combustión Q gramo= 1373,3 kJ/mol.

Determinar el peso molecular del alcohol etílico de acuerdo con su fórmula química (C 2 H 5 OH):

М = 2∙12 + 5∙1 + 1∙16 + 1∙1 = 46 g/mol.

Determine el poder calorífico de 1 kg de alcohol etílico:

El poder calorífico de cualquier combustible líquido y sólido se determina de manera similar. En mesa. 5.2 y 5.3 muestran los valores caloríficos q(MJ/kg y kcal/kg) para algunas sustancias líquidas y sólidas.

Cuadro 5.2

Poder calorífico de los combustibles líquidos

Sustancia		Alcohol metílico	Etanol			aceite combustible, aceite
q

Cuadro 5.3

Valor calorífico de los combustibles sólidos

Sustancia		madera fresca	madera seca	carbón marron	Turba seca	Antracita, coque
q

fórmula de Mendeleiev

Si se desconoce el poder calorífico del combustible, entonces se puede calcular utilizando la fórmula empírica propuesta por D.I. Mendeleev. Para hacer esto, necesita conocer la composición elemental del combustible (la fórmula equivalente del combustible), es decir, el porcentaje de los siguientes elementos en él:

Oxígeno (O);

hidrógeno (H);

carbono (C);

azufre (S);

Cenizas (A);

Agua (W).

Los productos de combustión de los combustibles siempre contienen vapor de agua, formado tanto por la presencia de humedad en el combustible como durante la combustión del hidrógeno. Los productos de desecho de la combustión salen de la planta industrial a una temperatura superior a la temperatura del punto de rocío. Por lo tanto, el calor que se libera durante la condensación del vapor de agua no puede utilizarse de forma útil y no debe tenerse en cuenta en los cálculos térmicos.

Para el cálculo se suele utilizar el poder calorífico neto. Q norte combustible, que tiene en cuenta las pérdidas de calor con el vapor de agua. Para combustibles sólidos y líquidos, el valor Q norte(MJ/kg) se determina aproximadamente por la fórmula de Mendeleev:

Q norte=0.339+1.025+0.1085 – 0.1085 – 0.025, (5.1)

donde el contenido porcentual (% en masa) de los elementos correspondientes en la composición del combustible se indica entre paréntesis.

Esta fórmula tiene en cuenta el calor de las reacciones de combustión exotérmica de carbono, hidrógeno y azufre (con un signo más). El oxígeno, que forma parte del combustible, reemplaza parcialmente al oxígeno del aire, por lo que el término correspondiente en la fórmula (5.1) se toma con signo menos. Cuando la humedad se evapora, se consume calor, por lo que el término correspondiente que contiene W también se toma con un signo menos.

La comparación de los datos calculados y experimentales sobre el poder calorífico de diferentes combustibles (madera, turba, carbón, petróleo) mostró que el cálculo según la fórmula de Mendeleev (5.1) da un error que no excede el 10%.

Valor calorífico neto Q norte(MJ / m 3) de gases combustibles secos se puede calcular con suficiente precisión como la suma de los productos del poder calorífico de los componentes individuales y su porcentaje en 1 m 3 de combustible gaseoso.

Q norte= 0.108[Н 2 ] + 0.126[СО] + 0.358[CH 4 ] + 0.5[С 2 Н 2 ] + 0.234[Н 2 S ]…, (5.2)

donde se indica entre paréntesis el contenido porcentual (vol.%) de los gases correspondientes en la mezcla.

El poder calorífico medio del gas natural es de aproximadamente 53,6 MJ/m 3 . En los gases combustibles producidos artificialmente, el contenido de CH 4 metano es insignificante. Los principales componentes combustibles son hidrógeno H 2 y monóxido de carbono CO. En el gas de coquería, por ejemplo, el contenido de H 2 alcanza (55 ÷ 60)%, y el poder calorífico neto de dicho gas alcanza 17,6 MJ/m 3 . En el gas generador, el contenido de CO ~ 30% y H 2 ~ 15%, mientras que el poder calorífico neto del gas generador Q norte= (5,2÷6,5) MJ/m 3 . En el gas de alto horno, el contenido de CO y H 2 es menor; magnitud Q norte= (4,0÷4,2) MJ/m 3 .

Considere ejemplos de cómo calcular el valor calorífico de las sustancias utilizando la fórmula de Mendeleev.

Determinemos el poder calorífico del carbón, cuya composición elemental se da en la Tabla. 5.4.

Cuadro 5.4

Composición elemental carbón

Sustituyamos lo dado en tab. 5.4 datos en la fórmula de Mendeleev (5.1) (el nitrógeno N y la ceniza A no están incluidos en esta fórmula, ya que son sustancias inertes y no participan en la reacción de combustión):

Q norte=0,339∙37,2+1,025∙2,6+0,1085∙0,6–0,1085∙12–0,025∙40=13,04 MJ/kg.

Determinemos la cantidad de leña necesaria para calentar 50 litros de agua de 10°C a 100°C, si el 5% del calor liberado durante la combustión se gasta en calefacción, y la capacidad calorífica del agua Con\u003d 1 kcal / (kg ∙ grado) o 4.1868 kJ / (kg ∙ grado). La composición elemental de la leña se da en la Tabla. 5.5:

Tabla 5.5

Composición elemental de la leña

	Encontremos el poder calorífico de la leña según la fórmula de Mendeleev (5.1): Q norte=0,339∙43+1,025∙7–0,1085∙41–0,025∙7= 17,12 MJ/kg. Determine la cantidad de calor que se gasta en calentar agua al quemar 1 kg de leña (teniendo en cuenta que el 5% del calor (a = 0.05) liberado durante la combustión se gasta en calentarla): q 2 = un Q norte=0,05 17,12=0,86 MJ/kg. Determine la cantidad de leña necesaria para calentar 50 litros de agua de 10 °C a 100 °C: kg. Por lo tanto, se requieren alrededor de 22 kg de leña para calentar agua.

Clasificación de los gases combustibles

Para el suministro de gas de ciudades y empresas industriales Se utilizan varios gases combustibles, que difieren en origen, composición química y propiedades físicas.

Por origen, los gases combustibles se dividen en naturales, o naturales y artificiales, producidos a partir de combustibles sólidos y líquidos.

gases naturales extraído de pozos de campos de gas puro o campos de petróleo junto con el petróleo. Los gases de los yacimientos petrolíferos se denominan gases asociados.

Los gases de los yacimientos de gas puro consisten principalmente en metano con un pequeño contenido de hidrocarburos pesados. Se caracterizan por la constancia de composición y poder calorífico.

Los gases asociados, junto con el metano, contienen una cantidad importante de hidrocarburos pesados ​​(propano y butano). La composición y el poder calorífico de estos gases varían ampliamente.

Los gases artificiales se producen en especial plantas de gas- u obtenido como subproducto de la combustión del carbón en plantas metalúrgicas, así como en refinerías de petróleo.

Los gases producidos a partir del carbón se utilizan en nuestro país para el suministro de gas urbano en cantidades muy limitadas, y su peso específico está en constante disminución. Al mismo tiempo, crece la producción y el consumo de gases de hidrocarburos licuados, obtenidos a partir de los gases asociados del petróleo en plantas de gas-gasolina y refinerías de petróleo durante la refinación del petróleo. Los gases de hidrocarburos líquidos utilizados para el suministro de gas urbano consisten principalmente en propano y butano.

Composición de los gases

El tipo de gas y su composición predeterminan en gran medida el alcance del gas, el esquema y los diámetros de la red de gas, las soluciones de diseño para quemadores de gas y unidades individuales de gasoductos.

El consumo de gas depende del valor calorífico y, por tanto, de los diámetros de los gasoductos y de las condiciones de combustión del gas. Cuando se utiliza gas en instalaciones industriales, la temperatura de combustión y la velocidad de propagación de la llama y la constancia de la composición del combustible gaseoso son muy importantes.Composición de los gases, así como caracteristicas fisicoquimicas dependen principalmente del tipo y método de obtención de gases.

Los gases combustibles son mezclas mecánicas de varios gases.<как го­рючих, так и негорючих.

La parte combustible del combustible gaseoso incluye: hidrógeno (H 2) - un gas sin color, sabor y olor, su poder calorífico inferior es 2579 kcal / nanómetro 3 \ metano (CH 4) - un gas incoloro, insípido e inodoro, es la principal parte combustible de los gases naturales, su poder calorífico inferior es 8555 kcal/nm 3; monóxido de carbono (CO) - un gas incoloro, insípido e inodoro, obtenido de la combustión incompleta de cualquier combustible, muy tóxico, poder calorífico inferior 3018 kcal/nm 3; hidrocarburos pesados (C p N t), por este nombre<и формулой обозначается целый ряд углеводородов (этан - С2Н 6 , пропан - С 3 Нв, бутан- С4Н 10 и др.), низшая теплотворная способность этих газов колеблется от 15226 до 34890 kcal/nm*.

La parte no combustible del combustible gaseoso incluye: dióxido de carbono (CO 2), oxígeno (O 2) y nitrógeno (N 2).

La parte no combustible de los gases se denomina lastre. Los gases naturales se caracterizan por un alto poder calorífico y ausencia total de monóxido de carbono. Al mismo tiempo, varios campos, principalmente gas y petróleo, contienen un gas muy tóxico (y corrosivo) - sulfuro de hidrógeno (H 2 S). La mayoría de los gases de carbón artificial contienen una cantidad significativa de gas altamente tóxico - monóxido de carbono (CO ).La presencia de óxido en el gas carbónico y otras sustancias tóxicas es altamente indeseable, ya que complican la producción del trabajo operativo y aumentan el peligro al usar gas.Además de los componentes principales, la composición de los gases incluye varias impurezas, el cuyo valor específico es insignificante en términos porcentuales. Sin embargo, dado que miles e incluso millones de metros cúbicos de gas, la cantidad total de impurezas alcanza un valor significativo. Muchas impurezas caen en los gasoductos, lo que finalmente conduce a una disminución de su rendimiento y, a veces, hasta el cese completo del flujo de gas. Por lo tanto, la presencia de impurezas en el gas debe tenerse en cuenta tanto en el diseño de los gasoductos como durante la operación.

La cantidad y composición de las impurezas depende del método de producción o extracción del gas y del grado de su purificación. Las impurezas más dañinas son el polvo, el alquitrán, la naftalina, la humedad y los compuestos de azufre.

El polvo aparece en el gas durante la producción (extracción) o durante el transporte de gas a través de tuberías. La resina es un producto de la descomposición térmica del combustible y acompaña a muchos gases artificiales. En presencia de polvo en el gas, la resina contribuye a la formación de tapones de lodo bituminoso y obstrucciones en los gasoductos.

La naftalina se encuentra comúnmente en los gases de carbón artificial. A bajas temperaturas, la naftalina precipita en las tuberías y, junto con otras impurezas sólidas y líquidas, reduce el área de flujo de los gasoductos.

Casi todos los gases naturales y artificiales contienen humedad en forma de vapores. Ingresa a los gases naturales en el campo de gas debido a los contactos de los gases con la superficie del agua, y los gases artificiales se saturan con agua durante el proceso de producción.La presencia de humedad en el gas en cantidades significativas es indeseable, ya que reduce el poder calorífico. del gas Además, tiene una alta capacidad calorífica de vaporización, la humedad durante la combustión del gas se lleva una cantidad significativa de calor junto con los productos de combustión a la atmósfera. se enfría durante la "carga de su movimiento a través de las tuberías, puede crear tapones de agua en la tubería de gas (en los puntos inferiores) para ser eliminado. Esto requiere la instalación de colectores de condensados ​​especiales y su bombeo.

Los compuestos de azufre, como ya se señaló, incluyen sulfuro de hidrógeno, así como disulfuro de carbono, mercaptano, etc. Estos compuestos no solo afectan negativamente la salud humana, sino que también causan una corrosión significativa de las tuberías.

Otras impurezas dañinas incluyen amoníaco y compuestos de cianuro, que se encuentran principalmente en los gases de carbón. La presencia de compuestos de amoníaco y cianuro conduce a una mayor corrosión del metal de la tubería.

La presencia de dióxido de carbono y nitrógeno en los gases combustibles tampoco es deseable. Estos gases no participan en el proceso de combustión, siendo un lastre que reduce el poder calorífico, lo que provoca un aumento del diámetro de los gasoductos y una disminución de la eficiencia económica del uso de combustible gaseoso.

La composición de los gases utilizados para el suministro de gas urbano debe cumplir con los requisitos de GOST 6542-50 (Tabla 1).

tabla 1

Los valores promedio de la composición de los gases naturales de los campos más famosos del país se presentan en la Tabla. 2.

De campos de gas (secos)

Ucrania occidental. . .	81,2	7,5	4,5	3,7	2,5	- .	0,1	0,5	0,735
Shebelinskoe ...............................	92,9	4,5	0,8	0,6	0,6	____ .	0,1	0,5	0,603
región de Stavropol. .	98,6	0,4	0,14	0,06		-	0,1	0,7	0,561
Región de Krasnodar. .	92,9		0,5	-	0,5	_	0,01	0,09	0,595
Sarátov ...............................	93,4	2,1	0,8	0,4	0,3	Huellas	0,3	2,7	0,576
Gazli, región de Bujara	96,7		0,35	0,4"			0,1	0,45	0,575
De campos de petróleo y gas (asociados)
Romashkino ...............................			18,5	6,2	4,7		0,1	11,5	1,07
				7,4	4,6	____	Huellas		1,112	__ .
Tuymazy .............................................			18,4	6,8	4,6	____	0,1	7,1	1,062	-
Ceniciento.......		23,5		9,3	3,5	____	0,2	4,5	1,132	-
Atrevido.......... ............................. .				2,5		. ___ .		1,5	0,721	-
Aceite de syzran ...............................	31,9	23,9 -	5,9	2,7	0,8	1,7	1,6	31,5	0,932	-
Ishimbay ...............................	42,4		20,5	7,2	3,1	2,8			1,040	_
Andiján. ...............................	66,5	16,6	9,4	3,1	3,1	0,03	0,2	4,17	0,801 ;

Poder calorífico de los gases

La cantidad de calor liberado durante la combustión completa de una unidad de cantidad de combustible se denomina valor calorífico (Q) o, como a veces se le llama, valor calorífico o valor calórico, que es una de las principales características del combustible.

El valor calorífico de los gases se suele denominar 1 metro 3, tomado en condiciones normales.

En los cálculos técnicos, se entiende por condiciones normales el estado del gas a una temperatura igual a 0 °C, y, a una presión de 760 mmHg Arte. El volumen de gas en estas condiciones se denota nm 3(metro cúbico normal).

Para mediciones de gases industriales de acuerdo con GOST 2923-45, la temperatura de 20 ° C y la presión de 760 se toman como condiciones normales mmHg Arte. El volumen de gas referido a estas condiciones, en contraste con nm 3 llamaremos metro 3 (metro cúbico).

Poder calorífico de los gases (Q)) Expresado en kcal/nm e o en kcal/m3.

Para gases licuados, el poder calorífico se refiere a 1 kg.

Los hay de mayor (Qin) y de menor (Qn) poder calorífico. El poder calorífico bruto tiene en cuenta el calor de condensación del vapor de agua formado durante la combustión del combustible. El poder calorífico neto no tiene en cuenta el calor contenido en el vapor de agua de los productos de la combustión, ya que el vapor de agua no se condensa, sino que se lleva con los productos de la combustión.

Los conceptos de Qin y Qn se aplican solo a aquellos gases durante cuya combustión se libera vapor de agua (estos conceptos no se aplican al monóxido de carbono, que no da vapor de agua durante la combustión).

Cuando el vapor de agua se condensa, se libera calor igual a 539 kcal/kg. Además, cuando el condensado se enfría a 0 °C (o 20 °C), se libera calor, respectivamente, en la cantidad de 100 u 80 kcal/kg.

En total, debido a la condensación del vapor de agua, se libera calor más de 600 kcal/kg, que es la diferencia entre el valor calorífico bruto y neto del gas. Para la mayoría de los gases utilizados en el suministro de gas urbano, esta diferencia es del 8-10%.

Los valores del poder calorífico de algunos gases se dan en la tabla. 3.

Para el suministro de gas urbano, actualmente se utilizan gases que, por regla general, tienen un poder calorífico de al menos 3500 kcal/nm 3. Esto se explica por el hecho de que, en las condiciones de las ciudades, el gas se suministra a través de tuberías a distancias considerables. Con un poder calorífico bajo, se requiere suministrar una gran cantidad. Esto conduce inevitablemente a un aumento de los diámetros de los gasoductos y, como consecuencia, a un aumento de las inversiones metálicas y de los fondos para la construcción de las redes de gas y, consecuentemente, a un aumento de los costos de operación. Una desventaja importante de los gases hipocalóricos es que en la mayoría de los casos contienen una cantidad importante de monóxido de carbono, lo que aumenta el peligro al usar gas, así como al realizar el mantenimiento de redes e instalaciones.

Gas con poder calorífico inferior a 3500 kcal/nm 3 se utiliza con mayor frecuencia en la industria, donde no es necesario transportarlo largas distancias y es más fácil organizar la incineración. Para el suministro de gas urbano, es deseable tener un poder calorífico de gas constante. Las fluctuaciones, como ya hemos establecido, no se permiten más del 10%. Un cambio mayor en el poder calorífico del gas requiere un nuevo ajuste y, a veces, un cambio en una gran cantidad de quemadores unificados para electrodomésticos, lo que se asocia con dificultades significativas.

PROPIEDADES FÍSICAS Y QUÍMICAS DE LOS GASES NATURALES

Los gases naturales no tienen color, olor ni sabor.

Los principales indicadores de los gases naturales incluyen: composición, calor de combustión, densidad, temperatura de combustión e ignición, límites explosivos y presión de explosión.

Los gases naturales de los campos de gas puro consisten principalmente en metano (82-98%) y otros hidrocarburos.

El gas combustible contiene sustancias combustibles y no combustibles. Los gases combustibles incluyen: hidrocarburos, hidrógeno, sulfuro de hidrógeno. Los no inflamables incluyen: dióxido de carbono, oxígeno, nitrógeno y vapor de agua. Su composición es baja y asciende a 0,1-0,3% CO 2 y 1-14% N 2 . Después de la extracción, se extrae del gas gas tóxico de sulfuro de hidrógeno, cuyo contenido no debe exceder los 0,02 g/m3.

El poder calorífico es la cantidad de calor liberado durante la combustión completa de 1 m3 de gas. El calor de combustión se mide en kcal/m3, kJ/m3 de gas. El poder calorífico del gas natural seco es de 8000-8500 kcal/m 3 .

El valor calculado por la relación entre la masa de una sustancia y su volumen se denomina densidad de la sustancia. La densidad se mide en kg/m3. La densidad del gas natural depende totalmente de su composición y está dentro de c = 0,73-0,85 kg/m3.

La característica más importante de cualquier gas combustible es la producción de calor, es decir, la temperatura máxima alcanzada con la combustión completa del gas, si la cantidad de aire requerida para la combustión corresponde exactamente a las fórmulas químicas de la combustión, y la temperatura inicial del gas y el aire es cero

La capacidad calorífica de los gases naturales es de aproximadamente 2000 -2100 °C, metano - 2043 °C. La temperatura de combustión real en los hornos es mucho más baja que la salida de calor y depende de las condiciones de combustión.

La temperatura de ignición es la temperatura de la mezcla de aire y combustible a la cual la mezcla se enciende sin una fuente de ignición. Para gas natural, está en el rango de 645-700 °C.

Todos los gases combustibles son explosivos, capaces de encenderse con una llama abierta o una chispa. Distinguir límite de concentración inferior y superior de propagación de la llama , es decir. las concentraciones inferior y superior a las que es posible una explosión de la mezcla. El límite explosivo inferior de los gases es 3÷6%, el límite superior es 12÷16%.

Límites explosivos.

Mezcla gas-aire que contiene la cantidad de gas:

hasta 5% - no se quema;

del 5 al 15% - explota;

más del 15%: se quema cuando se suministra aire.

La presión durante la explosión del gas natural es de 0,8-1,0 MPa.

Todos los gases combustibles pueden causar envenenamiento del cuerpo humano. Las principales sustancias tóxicas son: monóxido de carbono (CO), sulfuro de hidrógeno (H 2 S), amoníaco (NH 3).

El gas natural no tiene olor. Para determinar la fuga, se odoriza el gas (es decir, le dan un olor específico). La odorización se lleva a cabo utilizando etil mercaptano. Realizar odorización en estaciones de distribución de gas (GDS). Cuando el 1% del gas natural entra en el aire, se empieza a sentir su olor. La práctica muestra que la tasa promedio de etilmercaptano para la odorización del gas natural suministrado a las redes de la ciudad debe ser de 16 g por 1000 m3 de gas.

En comparación con los combustibles sólidos y líquidos, el gas natural gana en muchos aspectos:

Baratura relativa, que se explica por una forma más fácil de extracción y transporte;

Sin cenizas y eliminación de partículas sólidas a la atmósfera;

Alto calor de combustión;

No se requiere preparación de combustible para la combustión;

Se facilita el trabajo de los trabajadores de servicios y se mejoran las condiciones sanitarias e higiénicas de su trabajo;

Facilita la automatización de los procesos de trabajo.

Debido a posibles fugas por fugas en conexiones y accesorios de gasoductos, el uso de gas natural requiere especial cuidado y precaución. La penetración de más del 20% del gas en la habitación puede provocar asfixia, y si está presente en un volumen cerrado del 5 al 15%, puede provocar una explosión de la mezcla gas-aire. La combustión incompleta produce monóxido de carbono CO tóxico, que incluso en bajas concentraciones provoca el envenenamiento del personal operativo.

Según su origen, los gases naturales se dividen en dos grupos: secos y grasos.

Seco Los gases son gases de origen mineral y se encuentran en áreas asociadas a actividad volcánica presente o pasada. Los gases secos consisten casi exclusivamente en metano solo con un contenido insignificante de componentes de lastre (nitrógeno, dióxido de carbono) y tienen un poder calorífico Qн=7000÷9000 kcal/nm3.

graso los gases acompañan a los yacimientos petrolíferos y normalmente se acumulan en las capas superiores. Por su origen, los gases grasos están cerca del petróleo y contienen muchos hidrocarburos fácilmente condensables. Poder calorífico de los gases líquidos Qн=8000-15000 kcal/nm3

Las ventajas del combustible gaseoso incluyen la facilidad de transporte y combustión, la ausencia de humedad en las cenizas y la significativa simplicidad del equipo de la caldera.

Junto con los gases naturales, también se utilizan gases combustibles artificiales, obtenidos durante el procesamiento de combustibles sólidos, o como resultado de la operación de plantas industriales como gases residuales. Los gases artificiales consisten en gases combustibles de combustión incompleta del combustible, gases de lastre y vapor de agua y se dividen en ricos y pobres, teniendo un poder calorífico promedio de 4500 kcal/m3 y 1300 kkam3, respectivamente. Composición de los gases: hidrógeno, metano, otros compuestos hidrocarbonados CmHn, sulfuro de hidrógeno H 2 S, gases no combustibles, dióxido de carbono, oxígeno, nitrógeno y una pequeña cantidad de vapor de agua. Lastre - nitrógeno y dióxido de carbono.

Así, la composición del combustible gaseoso seco se puede representar como la siguiente mezcla de elementos:

CO + H 2 + ∑CmHn + H 2 S + CO 2 + O 2 + N 2 \u003d 100%.

La composición del combustible gaseoso húmedo se expresa de la siguiente manera:

CO + H 2 + ∑CmHn + H 2 S + CO 2 + O 2 + N 2 + H 2 O \u003d 100%.

Calor de combustión seco combustible gaseoso kJ/m3 (kcal/m3) por 1 m3 de gas en condiciones normales se determina de la siguiente manera:

Qn \u003d 0.01,

Donde Qi es el poder calorífico del gas correspondiente.

El calor de combustión del combustible gaseoso se da en la tabla 3.

gas de alto horno formado durante la fundición de hierro en altos hornos. Su rendimiento y composición química dependen de las propiedades de la carga y el combustible, el modo de operación del horno, los métodos para intensificar el proceso y otros factores. La producción de gas oscila entre 1500 y 2500 m 3 por tonelada de arrabio. La proporción de componentes no combustibles (N 2 y CO 2) en el gas de alto horno es de alrededor del 70 %, lo que provoca su bajo rendimiento térmico (el valor calorífico más bajo del gas es de 3-5 MJ/m 3).

Cuando se quema gas de alto horno, la temperatura máxima de los productos de combustión (excluyendo las pérdidas de calor y el consumo de calor para la disociación de CO 2 y H 2 O) es 400-1500 0 C. Si el gas y el aire se calientan antes de la combustión, el la temperatura de los productos de combustión puede aumentar significativamente.

gas de ferroaleaciones formado durante la fundición de ferroaleaciones en hornos de reducción de mineral. Los gases de escape de los hornos cerrados pueden utilizarse como combustible SER (recursos energéticos secundarios). En los hornos abiertos, debido al libre acceso del aire, el gas arde en la parte superior. El rendimiento y la composición del gas de ferroaleaciones depende del grado del fundido.

aleación, composición de carga, modo de operación del horno, su potencia, etc. Composición del 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 .

convertidor de gas formado durante la fundición de acero en convertidores de oxígeno. El gas consiste principalmente en monóxido de carbono, su rendimiento y composición durante la fusión cambian significativamente. Después de la purificación, la composición del gas es aproximadamente la siguiente: 70-80% CO; 15-20% CO2; 0,5-0,8% O2; 3-12% N 2. El calor de combustión del gas es 8,4-9,2 MJ/m 3 . La temperatura máxima de combustión alcanza los 2000 0 C.

gas de horno de coque formado durante la coquización de la carga de carbón. En metalurgia ferrosa, se utiliza después de la extracción de productos químicos. La composición del gas del horno de coque depende de las propiedades de la carga de carbón y de las condiciones de coquización. Las fracciones de volumen de los componentes en el gas están dentro de los siguientes límites, %: 52-62H 2 ; 0,3-0,6 O2; 23,5-26,5 CH4; 5,5-7,7 CO; 1,8-2,6 CO2. El calor de combustión es 17-17.6 MJ / m ^ 3, la temperatura máxima de los productos de combustión es 2070 0 С.